Inženieru izglītība reformēta

Pēc Berlīnes mūra krišanas, kas signalizēja par aukstā kara beigām, Ērls Mērmens, toreizējais MIT Aeronautikas un astronautikas departamenta vadītājs, zināja, ka aeronautikas nākotne ļoti atšķirsies no pagātnes. Aukstais karš bija veicinājis 50 gadu intensīvu lidmašīnu, raķešu, satelītu un kosmosa kuģu izstrādes periodu Amerikas Savienotajās Valstīs, lai saglabātu informāciju par komunistiskajām valstīm. Līdz ar komunisma krišanu Austrumeiropā un Padomju Savienībā Mērmens domāja, vai ASV samazināsies vajadzība pēc kosmosa inženieriem? Kā departamentam būtu jāpielāgojas, lai tas būtu dzīvotspējīgs laikmetā pēc aukstā kara? Es zināju, ka kaut kas ir jāmaina, bet es nezināju, kas tas ir, viņš tagad atceras. Šis jautājums lika mācībspēkiem 12 gadu ceļojumā, kas ir mainījis aeronautikas mācīšanas veidu MIT un citās universitātēs šeit un ārvalstīs.

Šī ceļojuma rezultāts ir jauns konceptuāls izglītības ietvars ar četrām direktīvām: iecerēt, izstrādāt, ieviest, darboties. Tās mērķis ir mācīt inženierzinātņu studentiem ne tikai savu disciplīnu tehniskos pamatus, bet arī netehniskas prasmes, piemēram, strādāt komandās, sazināties ar rakstisku vai mutisku prezentāciju, kā arī apsvērt savu darbu sabiedrības un profesionālās ētikas kontekstā. Tā vietā, lai akcentētu analīzi un problēmu risināšanu teorētiskā jomā, nodarbībās tagad tiek uzsvērti komandas projekti, kuros studenti iziet pilnu koncepcijas, projektēšanas, uzbūves un darbības ciklu. Reforma inženierzinātņu izglītībā notiek pa daļām visā valstī, taču saskaņā ar projekta direktora Ed Crawley '76, SM '78, ScD '81 teikto, aero/astro ir vienīgā nodaļa, kas maina visu mācību programmu un veic projektēšanu un būvniecību. ciklu izplatošs.

CDIO, kā zināms, ir daudzu aptauju rezultāts, ko departaments 1990. gados veica nozares un valdības vadītāju, absolventu un pedagogu vidū. Aptaujas parādīja, ka sarežģītu aeronautikas projektu panākumi ir tikpat lielā mērā atkarīgi no kritiskās domāšanas un modelēšanas, kā no termodinamikas izpratnes. 2000. gadā CDIO kļuva par starptautisku sadarbību: trīs Zviedrijas universitātes pievienojās institūtam, lai palīdzētu izstrādāt mācību programmu, kas 2003. gada rudenī tika ieviesta visās četrās iestādēs. Līdzstrādnieki uztur dialogu par to, kas darbojas un kas ne, un turpina pilnveidot projektu. Papildu sadarbības dalībnieku noteikšana ir selektīvs process, ko vada četras dibinātājinstitūcijas. Tagad, kad pieci jauni dalībnieki un daudzas citas skolas gaida, lai pievienotos, CDIO ir gatavs izplatīties visā pasaulē.

Lietas sirds

Jaunajā projekta teritorijā, kas atrodas blakus bibliotēkai, studenti pulcējas ap desmitiem galdu, kas noklāti ar papīriem un maketiem. Troksnis vairāk izklausās pēc konfab studentu centrā, nevis akadēmiskajā nodaļā. Ir rudens semestra beigas, un komandas steidzas pabeigt savus projektus. Studenti sastopas ar savu pirmo lielo komandas projektu otrā kursa pavasarī: viņi izmanto visu semestri, lai iecerētu, izstrādātu un izveidotu tālvadības lidmašīnas. Pēc tam komandām ir sacensības, lai pārbaudītu savas spējas vadīt lidmašīnas, kuras tās ir uzbūvētas. Pīters Jangs ‘67, kurš 29 gadus strādāja pie kosmosa projektiem gaisa spēkos, vada studentu projektus. Viņš saka, ka studenti lekcijās parasti saprot jēdzienus, taču to pielietošana kaut ko tādu, ko viņi patiesībā veido, ir acis atveroša pieredze. Un tā ir CDIO sirds. Projekti nodrošina kontekstu visu šo citu prasmju mācīšanai, bet arī nodrošina pastiprinājumu un motivāciju disciplināro prasmju apguvei, saka Krolijs.

Studentiem progresējot mācību programmā, projekti kļūst sarežģītāki. Pēdējos trīs semestros studenti var izvēlēties apgūt galveno dizaina kursu, kurā viņiem ir jāintegrē un jāpiemēro visas zināšanas par aeronautiku vienā projektā. Pirmais šāds pamatakmens projekts ir pilnveidots, izmantojot absolventu līmeņa projektu, kas tuvākajā nākotnē tiks pārbaudīts Starptautiskajā kosmosa stacijā. Galvenie studenti radīja, projektēja un uzbūvēja tā dēvētās inteliģentās sfēras. Sfēras ir trīs futbola bumbas izmēra mikrosatelīti, kas pārvietojas pēc komandas un kurus var ieprogrammēt darbam kopā vai atsevišķi. Studentu pēdējais uzdevums bija pārbaudīt sfēras NASA lidmašīnā KC-135, kas sasniedz gandrīz nulles gravitācijas apstākļus kosmosa lidojumam, izpildot paraboliskus lokus. Studentiem bija jānosaka, vai sfēras darbojas, un pēc tam ar tām jāveic daži ierobežoti eksperimenti. Kosmosa stacijas iekšpusē ir laboratorija, lai pārbaudītu algoritmus satelītu dokstacijām un lielu teleskopu būvēšanai kosmosā.

Jangs strādā arī ar studentiem, kuri kā ārpusskolas nodarbības vēlas veidot un veikt eksperimentus ar KC-135. Šovasar četru studentu komanda izmēģinās pilotu kabīnes instrumentu aizstājēja prototipu, kas palīdzēs pilotiem atgūties pēc apgriezieniem vai iestrēgšanas vai izlidot sliktos laikapstākļos, reaģējot uz vibrācijām viņu sēdekļos. Citā projektā MIT studentu komanda strādā ar grupām no Vašingtonas Universitātes un Kvīnslendas universitātes Austrālijā, lai trīs mēnešus lidotu peles zemā Zemes orbītā rotējošā transportlīdzeklī, kas simulē gravitāciju uz Marsa. Projekts, kuru plānots veikt 2006. gadā, palīdzēs noteikt, vai cilvēki var ceļot uz Marsu.

Aktīvā mācīšanās

Papildus projektiem MIT mācībspēki ir ieviesuši jaunas mācību metodes klasē, kas palīdzēs nodrošināt, ka studenti patiešām saprot savu kursu saturu. Šīs tā sauktās aktīvās mācīšanās metodes padara studentus par dalībniekiem savā izglītībā, nevis par pasīvajiem piezīmju pieņēmējiem tradicionālās lekciju nodarbībās. Mēs vairs nedomājam par klasi kā vietu, kur jūs stāstāt skolēniem informāciju un viņi to absorbē, saka Stīvens Hols ‘80, SM ‘82, ScD ‘85. 50 minūšu lekcija ir vieta, kur mācībspēki un studenti sadarbojas, lai palīdzētu studentiem mācīties.

Hols sāka eksperimentēt ar aktīvās mācīšanās metodēm 1999. gadā. Visveiksmīgākā tehnika ir bijusi koncepcijas testi. Reizi vai divas nodarbības laikā Hols uzdos skolēniem jautājumu ar atbilžu variantiem, kas ļaus viņam zināt, vai viņi saprot materiālu. Studenti izmanto infrasarkanos atbildes blokus, lai reģistrētu savas atbildes, kas nonāk Hallas datorā. Gandrīz acumirklī viņš var saprast, vai klasei ir problēmas ar koncepciju. Pirmo reizi uzdodot jautājumu, es domāju, ka skolēni saprata, bet es atklāju, ka klasē neviens nezina, par ko es runāju, viņš saka. Hols reaģē vairākos veidos atkarībā no tā, cik procentu no klases ir radušās problēmas. Dažreiz viņš liek studentiem sarunāties savā starpā, lai redzētu, vai viņi to var izdomāt. Citreiz viņš pievieno tikpat daudz kā veselu papildu lekciju materiāla, lai palīdzētu studentiem saprast.

Vēl viena efektīva aktīvās mācību metode, ko Hall izmanto, ir dubļainās kārtis. Katras lekcijas beigās viņš aicina studentus pārdomāt, ko viņi ir mācījušies šajā dienā, un apraksta kartītēs to materiālu, ko viņi vismazāk saprata. Karšu iegūšana profesoram rada vēl vienu dilemmu. Vai virzāties uz priekšu, vairāk lasāt, sniedzat citu materiālu komplektu, noliekat to malā un nākamgad veicat labāk? Hallas risinājums ir atbildēt uz visiem jautājumiem un ievietot tos klases tīmekļa vietnē, kas ļauj studentiem, kuri ir ieinteresēti, pārlūkot atbildes, neapgrūtinot citus klases skolēnus. Kartes arī kalpo Holam reālam mērķim: tās palīdz viņam veidot turpmākās lekcijas.

Lai gan pāreja no tradicionālajām lekcijām uz aktīvām mācību metodēm mācībspēkiem var būt sarežģīta, Hols stāsta, ka tie, kuri šīs metodes ir veiksmīgi izmantojuši, saka, ka nekad vairs nemācīs pa vecam. Viņš saka, ka tas ir tik nepārprotami pārāks gan studentu reakcijas, gan mācībspēku pieredzes ziņā. Vienkārši nav jēgas atgriezties.

Vārda izplatīšana

2000. gadā MIT bija nepieciešama ievērojama dotācija, lai īstenotu izglītības reformas eksperimentu. Knuta un Alises Valenbergu fonds, zviedru organizācija, kas specializējas lielu zinātnisko un izglītības pētījumu finansēšanā, piešķīra līdzekļus ar nosacījumu, ka MIT sadarbojas ar trim Zviedrijas universitātēm ( skatiet CDIO līdzstrādnieku sānjoslu ), lai pilnveidotu un īstenotu projektu. Šī sadarbība ir ātri pavirzījusies uz priekšu un bagātinājusi projektu un apstiprinājusi, ka CDIO var izmantot jebkurā inženierzinātņu disciplīnā visā pasaulē.

Tagad skolu pārstāvji tiekas trīs reizes gadā un dalās pieredzē par CDIO prasmju iekļaušanu savos kursos. Studenti apmeklē sanāksmes, lai sniegtu atgriezenisko saiti mācībspēkiem un darbiniekiem un satiktos savā grupā. Viņi arī veic sadarbības pētījumus par dažiem CDIO aspektiem.

paslēpties