Presentation laddar. Vänta.

Presentation laddar. Vänta.

CDIO – en referensmodell och en verktygslåda för utveckling av ingenjörsutbildning Johan Malmqvist Chalmers tekniska högskola.

Liknande presentationer


En presentation över ämnet: "CDIO – en referensmodell och en verktygslåda för utveckling av ingenjörsutbildning Johan Malmqvist Chalmers tekniska högskola."— Presentationens avskrift:

1 CDIO – en referensmodell och en verktygslåda för utveckling av ingenjörsutbildning Johan Malmqvist Chalmers tekniska högskola

2 Grundläggande frågor vid utveckling av ingenjörsutbildning Vad gör ingenjörer och vad bör ingå i en ingenjörsutbildning? –Utöver de traditionella ämneskunskaperna Vilka inslag och vilken pedagogik kan göra att vi blir bättre på att uppfylla dessa mål? –Givet existerande begränsningar vad gäller student- och lärartid och finansiella resurser

3 Vad gör ingenjörer? Vad bör ingå i en ingenjörsutbildning?

4 Vad gör ingenjörer? ”Scientists investigate that which already is. Engineers create that which has never been. - Theodore von Karman ”What you need to invent, is an imagination and a pile of junk” - Thomas Edison ”What is chiefly needed is skill rather than machinery” - Wilbur Wright

5 Vad gör civilingenjörer två år efter examen? (Alumnienkät E-K-Kf-M 2008)

6 Desired attributes of an engineer (Boeing, ca 1995)  A good understanding of engineering science fundamentals –Mathematics, Physical and life sciences, Information technology  A good understanding of design and manufacturing processes  A multi-disciplinary, systems perspective  A basic understanding of the context in which engineering is practiced –Economics, History, The environment, Customer and societal needs  Good communication skills - written, oral, graphic, and listening  A profound understanding of the importance of teamwork.  Personal skills –High ethical standards –Ability to think both critically and creatively—independently and cooperatively –Flexibility  Curiosity and a desire to learn for life Den svenska examensordningen från 2007 för civil- och högskoleingenjörsutbildning innehåller liknande mål

7 CDIO:s definition (2003) ”Engineers Conceive, Design, Implement and Operate complex products and systems in a team-based environment” ”Ingenjörer planerar, utvecklar, tillverkar och driver komplexa tekniska produkter och system, i team och med moderna IT- verktyg som hjälp”

8 Ge aktiva och djupa kunskaper inom grundläggande matematiska och teknikvetenskapliga ämnen Ge förmåga att ta ledande roller vid planering, utveckling, tillverkning och drift av komplexa tekniska system Ge insikt i sambandet mellan grundläggande teknikutveckling och samhällsutvecklingen i stort CDIO-baserade utbildningars mål Dessa tre mål skall uppfyllas parallellt Mål för en CDIO-baserad utbildning

9 Detaljerad målbeskrivning – CDIO syllabus  CDIO syllabus är en målbeskrivning för ingenjörs- utbildningar som utgår från behovet av ingenjörer som kan planera, utveckla, tillverka, och driva komplexa tekniska system  Programspecfik (1) och generella delar (2-4)  Framtagen och validerad med hjälp av alumni, fakultet och studenter  Kvantifierbar och ”komplett” • 1Technical Knowledge & Reasoning: 1.1Knowledge of underlying sciences 1.2Core engineering fundamental knowledge 1.3Advanced engineering fundamental knowledge • 2Personal and Professional Skills 2.1Engineering reasoning and problem solving 2.2Experimentation and knowledge discovery 2.3System thinking 2.4Personal skills and attributes 2.5Professional skills and attributes • 3Interpersonal Skills 3.1Multi-disciplinary teamwork 3.2Communications 3.3Communication in a foreign language • 4CDIO of Complex Systems 4.1External and societal context 4.2Enterprise and business context 4.3Conceiving and engineering systems 4.4Designing 4.5Implementing 4.6Operating CDIO syllabus contains 2-3 more layers of detail

10 Ingenjörsutbildningars utveckling Helhet Tvärteknisk Syntes Detalj Disciplinär Analys 1930: Kokbok/ praktik 1960: Vetenskap & praktik 1990: Vetenskap 2000: CDIO 1995 M2000 Dagens och morgondagens ingenjörer behöver ”både-och” … helhet-detalj, syntes-analys, disciplinär-tvärvetenskaplig, teori-praktik, …

11 Kännetecken för en CDIO-baserad utbildning  har en utbildningsplan som utgår från ämneskurser men där CDIO- aktiviteter är integrerade i ämneskurserna  är rik på design-build-test-projekt  på ett systematiskt sätt inkluderar icke-tekniska färdigheter  betonar aktiva och undersökande lärandeformer  äger rum såväl i klassiska klassrum som i moderna lärmiljöer för produktframtagning  ständigt förbättras med hjälp av en systematisk utvärderingsprocess Verklighetsnära! Utbildningen betonar grundläggande kunskaper, men där sammanhanget ges av kedjan planering-utveckling-tillverkning-drift av verkliga produkter/system, och som

12  Vilka inslag och vilken pedagogik kan  göra att vi blir bättre på att uppfylla dessa mål?

13 CDIO:s ”pedagogiska grundtanke” är inspirerad av Kolbs lärandemodell Concrete experiences Reflective observation Active experimentation Abstract generalization Tutorials, Exercises, Lab classes etc. Lectures: Concepts, Models, Laws, etc. Conventional approach CDIO

14 Inslag i en CDIO-baserad utbildning  Förnyade introduktionskurser – tidiga ingenjörsmässiga inslag  Design-build-projekt  Lärandemiljöer som stödjer produktframtagning  Samverkan mellan ämneskurser  Integrerat lärande av generella kompetenser i projekt och ämneskurser  Aktiva och undersökande lärandeformer

15 STANDARD 1 FOR CHALMERS MECHANICAL ENGINEERING PROGRAM The ”Civilingenjör” program in Mechanical Engineering aims to develop the knowledge, skills and attitudes that are needed to be able to Lead and participate in the design and operation of industrial products, processes and systems This includes the entire lifecycle from identifying needs, creating solutions, design, manufacturing, marketing, operating, maintaining, recycling to eliminating

16 Design-build-test-projekt – lärandet sker genom skapandet av en ”produkt”  Produkten utvecklas och implementeras till funktionellt testbar status, så att det är möjligt att verifiera att den uppfyller kraven och att identifiera möjliga förbättringar  Produkten kan bestå av hård- och/eller mjukvara eller vara en simulerbar digital modell  DBT-projekt tränar inte bara utvecklingsmetodik men fördjupar även tekniska kunskaper och utgör en plattform för att lära ut icke-tekniska kunskaper

17 Exempel på design-build-test-projekt Formula student M4 Integrerad konstruktion och tillverkning M2 Industridesign M3

18 ADVANCED DESIGN-BUILD-TEST PROJECT Chalmers EcoMarathon 2006 Motivation Self-efficacy Self-expression, ownership Involves unexpected events Concrete technical knowledge

19 Lärandemiljöer som stödjer produktframtagning - koncept

20 CDIO WORKSPACE – THE PROTOTYPING LABORATORY  450 m 2 facility where students can build prototypes  Metal machining, woodworking, FFF, welding, electronics, …  Used in courses and projects from year 1 to master thesis projects

21 CDIO WORKSPACE – THE STUDY HALL

22 Integrerat lärande Lärandemoment i projekt eller ämneskurser som integrerar lärande av teknik med ”professionella färdigheter” (system- utveckling, experimenterande, lagarbete, kommunikation) Färdigheter är beroende av sammanhanget och bör läras och examineras i ämnessammanhanget (Bowden, Barrie, Edström)...kommunikation som generisk färdighet... …kommunikation som kontextualiserad färdighet…

23 Integrerad utbildningsplan (KTH Farkostteknik) Oral presentation Report writing Project management Teamwork Development routes (schematic) Year 1 Year 2 Year 3 Physics Introductory course Numerical Methods Mechanics I Thermodynamics Mechanics II Solid Mechanics Sound and Vibrations Mathematics II Fluid mechanics Product development Mathematics I Mathematics III Control Theory Signal analysis StatisticsElectrical Eng.

24 CURRICULUM DEVELOPMENT: INTEGRATED CURRICULUM (STD 3) Intro Mathematics 7.5 ECTS Single-variable Calculus 7.5 ECTS Linear Algebra 7.5 ECTS Several-variabel Calculus 7.5 ECTS Programming in Matlab 4.5 ECTS Termodynamik M 4,5hp Mechanics and Solid Mechanics I 7.5 ECTS Mechanics and Solid Mechanics I I 7.5 ECTS Intro to Mechanical Eng 7.5 ECTS Year 1 Mechanics and Solid Mechanics I II 7.5 ECTS Machine Elements 7.5 ECTS Integrated Design and Manufacturing Project 7.5 ECTS Materials A 7.5 ECTS Materials B 7.5 ECTS Mechatronics 7.5 ECTS Industriell Production & Org 6 ECTS Manufacturing Tech 7.5 ECTS Industrial Economics 4 ECTS Year 2 Fluid Mechanics 7.5 ECTS Control Engineering 7.5 ECTS Bachelor Thesis Project 15 ECTS Env and Energy Eng 7.5 ECTS Elective I 7.5 ECTSElective II 7.5 ECTSMathematical Statistics 7.5 ECTS Year 3 Common computation labs in mathematics, programming & engineering science Communications Teamwork Sustainability Integrative project in design & manufacturing

25 STANDARD 8: ACTIVE AND EXPERIENTIAL LEARNING  Reformed mathematics emphasizing simulations  Motivate importance of mathematics and applied mechanics courses  Realistic engineering problems  Working method based on modelling, simulation & analysis  MATLAB programming  Visualization of mechanical behaviour Year 1 lab example

26 SYSTEMATIC PROGRAM DEVELOPMENT  A major effort was devoted to developing and documenting the goals, intents and structure of the program in an integrated program description  Ca 35 specific goals  Ca 10 program design principles  A ”program design matrix” is used to maintain the links between the goals and the courses of the program solve by numerical methods linear and nonlinear ordinary differential equations inclusive reformulating to a first order system, communicate in English and Swedish (written and spoken) and be able to present results using graphs, illustrations and simulations. lead and participate in the development of new products, processes and systems using a holistic approach for the entire process: from stating requirements and formulating the concept, to design, manufacturing, operations and phase-out/shut-down. EXAMPLES OF PROGRAM GOALS

27 Programutveckling och kvalitetsarbete

28 CDIO behöver alltid anpassas till det lokala sammanhanget •CDIO är en referensmodell, inte en preskription •Elementen behöver översättas och transformeras för att passa det lokala sammanhanget •CDIO tar inte upp rena ämneskunskaper •Många utbildningar har redan en del CDIO-element som man kan bygga vidare på •Ta vad som passar, modifiera det, ge det ett nytt namn •CDIO tillhandahåller en verktygslåda för att arbeta med den processen

29 Sammanfattning  Ingenjörsutbildningen behöver förändras för att motsvara dagens och morgondagens krav på ingenjörer  CDIO är en utbildningsmodell som sätter framtagning av produkter och system i centrum för att möta dessa krav  CDIO-modellen tillhandahåller en verktygslåda för programutveckling  CDIO har rönt ett stort intresse från andra högskolor och nu är mer än 60 högskolor medlemmar i CDIO Initiative  Arbetet med CDIO var en viktig orsak till att HSV 2008 utsåg M-programmet till ”framstående utbildningsmiljö”, en av ca 10 i landet


Ladda ner ppt "CDIO – en referensmodell och en verktygslåda för utveckling av ingenjörsutbildning Johan Malmqvist Chalmers tekniska högskola."

Liknande presentationer


Google-annonser