Исследования в области инженерного образования - Engineering education research

Образование
Дисциплины
Учебные направления
Методы

Исследования в области инженерного образования ( EER ) - это область исследования, которая создает знания, целью которых является определение, информирование и улучшение образования инженеров. Это достигается за счет исследований по таким темам, как эпистемология , политика, оценка, педагогика , разнообразие, среди прочего, в том, что касается инженерии .

История и предыстория

Исследования в области инженерного образования приобрели известность в 1980-х годах, хотя формальное образование инженеров в Соединенных Штатах восходит к 1802 году, когда была открыта Военная академия США в Вест-Пойнте с целью подготовки инженерного корпуса армии США. . Школа Ренсселера (ныне Политехнический институт Ренсселера) была основана в 1824 году, а в 1835 году четырем студентам были присвоены степени в области гражданского строительства.

В связи с озабоченностью по поводу национальной конкурентоспособности и недостаточным количеством дипломированных инженеров в отчете Нила содержится призыв к исследованиям для улучшения преподавания и обучения в областях STEM (наука, технология, инженерия и математика).

Как и в случае с другими дисциплинами, 1990-е гг. Привлекли внимание к научным методам преподавания, что продемонстрировано в отчете NRC 1995 г. «Инженерное образование: проектирование адаптивной системы» под влиянием Эрнста Бойера. Это внимание было в первую очередь мотивировано необходимостью повышения качества инженеров, выпускаемых университетами США. Кроме того, 1993 год ознаменовался перезапуском журнала инженерного образования , который служил информационным центром для научных исследований.

Поскольку озабоченность по поводу глобализации и потребности в инновациях возросла в конце 1990-х и 2000-х годах, исследования в области инженерного образования находились под влиянием призывов к реформе, чтобы обеспечить количество и разнообразие инженеров, необходимых для решения глобальных проблем.

Продолжая развитие области, в начале 2000-х годов возникли центры исследований в области инженерного образования. NAE сформировало Комитет по инженерному образованию (CEE) в 1999 году, Центр NAE по продвижению стипендий в области инженерного образования (CASEE) был создан в 2002 году и Центр развития инженерии в 2003 году.

В середине 2000-х годов выделенное финансирование, специализированные публикации, центры исследований, академической подготовки и конференции, которые связывали распределенное сообщество, обеспечивали инфраструктуру, необходимую для растущей области исследований.

Влиятельные отчеты по истории инженерного образования

  1. Манн, К. (1918). Изучение инженерного образования
  2. Отчет Викендена : Общество содействия инженерному образованию. (1930). "Отчет исследования инженерного образования 1923-1929 гг." Питтсбург, Пенсильвания.
  3. LE 1995. Отчет комитета ASEE по оценке инженерного образования. Вашингтон, округ Колумбия: Американское общество инженерного образования.
  4. «Зеленый отчет». 1995. Инженерное образование для меняющегося мира. Вашингтон, округ Колумбия: Американское общество инженерного образования. Отчет подготовлен Советом инженеров-деканов и корпоративным круглым столом.

Основные направления исследований

В отчете Руководящего комитета национальных коллоквиумов по исследованиям в области инженерного образования за 2006 г. выделены 5 ключевых тематических областей исследований в области инженерного образования:

  1. Инженерные эпистемологии: исследование того, что составляет инженерное мышление и знания в социальных контекстах сейчас и в будущем.
  2. Механизмы инженерного обучения: исследование развития знаний и компетенций учащихся инженерных специальностей в контексте.
  3. Системы инженерного обучения: исследование образовательной культуры , институциональной инфраструктуры и эпистемологии преподавателей инженерных специальностей.
  4. Инженерное разнообразие и инклюзивность: исследование того, как разнообразные человеческие таланты способствуют решению социальных и глобальных проблем и актуальности нашей [инженерной] профессии.
  5. Техническая оценка: исследование и разработка методов, инструментов и показателей оценки для информирования практики инженерного образования и обучения.

В инженерном образовании существуют различные программы докторантуры ( PhD ) с первичными исследованиями, проводимыми в вышеупомянутых областях исследований. Студенческий отдел ASEE создал рабочее пространство с открытым исходным кодом с информацией об инженерном и STEM- образовании, которое включает страницу ресурсов, посвященную программам выпускников и / или исследовательских программ в области инженерного образования.

Другие направления исследований

Глобализация

По словам Боррего и Бернхарда, международное сотрудничество развивается с целью создания глобальных компетенций у студентов инженерных специальностей. Глобальная инженерная компетенция - это обладание «знаниями, способностями и предрасположенностью к эффективной работе с людьми, которые определяют и решают проблемы иначе, чем они». Образовательные программы, делающие упор на глобальные инженерные компетенции, исследуют развитие и оценку глобальных компетенций в инженерной практике.

Примеры программ в области глобальной инженерной компетенции включают:

Дополнительные примеры перечислены в Глобальном инженерном образовании . Отделы исследований и разработок транснациональных компаний также вносят свой вклад в международные исследования в области образования. Существуют различные методы оценки компетенций и дискуссии о том, как обучение глобальным и культурным компетенциям влияет на инженерное образование.

Глобальные инженерные культуры

В 2008 году NSF одобрил проект под названием «Мультимедийный проект инженерных культур». Это было сделано совместными усилиями «Технологического института Вирджинии и Горной школы Колорадо для создания модулей на компакт-дисках, исследующих, как то, что считается инженером, и инженерные знания меняются от страны к стране». https://globalhub.org/topics/AboutEngineeringCultures Основная цель этого проекта заключалась в том, чтобы «развивать, распространять и оценивать учебный опыт, который поможет учащимся определять, понимать и ценить точки зрения, отличные от их собственных».

Дошкольное инженерное образование

Исследования показывают, что инженеры будут лучше подготовлены к тщательному изучению инженерных наук, если познакомятся с инженерными концепциями в годы, предшествующие учебе в университете. Следующие ресурсы были перечислены для предоставления преподавателям начальных и средних школ информации и онлайн-программ, которые помогут им доставлять инженерные материалы в свои классы.

Методология

«Строгие» исследования в области инженерного образования определяются как соблюдение шести руководящих принципов научных исследований Национального исследовательского совета . Шесть руководящих принципов научного исследования:

  1. Задайте важные вопросы, которые можно исследовать эмпирически.
  2. Свяжите исследования с соответствующей теорией.
  3. Используйте методы, позволяющие напрямую исследовать вопрос.
  4. Обеспечьте четкую, последовательную цепочку рассуждений.
  5. Воспроизводите и обобщайте исследования.
  6. Раскрытие информации об исследовании для поощрения профессионального изучения и критики.

Подключение к практике

Исследования в области инженерного образования проводятся на основе требований и моделей инженерии в промышленности, политике и образовании. В глобальном масштабе исследования сосредоточены на образовательных приложениях. Исследования в области промышленности и практики еще не привлекли к себе большего внимания.

Политика

В Соединенных Штатах был больший толчок к развитию формальной политики обучения инженеров. В 1918 году в отчете Манна отмечался неизбежный дефицит квалифицированных инженеров, которые могли бы быстро найти работу. Должно быть больше практического опыта, преподаватели инженерных специальностей должны иметь практический опыт работы, а преподавание должно быть более заметным, хотя исследования также важны. В 1955 году в отчете Гринтера особо выделялись инженерные исследования на уровне бакалавриата и магистратуры. С тех пор некоторые из этих предложений, в том числе курс по проектированию замкового камня, были реализованы в государственных и частных инженерных учреждениях.

Политика инженерного образования, применяемая к программным требованиям и учебным планам, в некоторой степени определяется извне. Аккредитация ABET включает промышленные требования как часть процесса аккредитации программ колледжей и университетов. ABET EC 2000 подчеркивает как технические (дизайн, решение проблем), так и профессиональные навыки (командная работа, общение, этическое / глобальное мышление). В 2021 году деканы инженерных колледжей университетов Big Ten + написали письмо поддержки ABET, чтобы призвать к более конкретным критериям общей оценки, касающимся разнообразия, справедливости и инклюзивности (DEI).

Образовательные стандарты P-12:

Национальная политика, такая как « Ни один ребенок не останется позади» и « Гонка за вершиной» , повлияла на набор и удержание будущих инженеров.

В апреле 2013 г. были выпущены научные стандарты нового поколения в качестве научных стандартов для естественнонаучного образования в Соединенных Штатах, чтобы заменить Национальные стандарты естественнонаучного образования . К ним относятся инженерные стандарты, встроенные в научные стандарты. Управляющий совет национальной системы оценки создал Систему технологий и грамотности для Национальной оценки прогресса в образовании 2014 года. Это будет пилотное испытание, которое может превратиться в постоянную составляющую будущих испытаний.

Образовательные

Существует разрыв между результатами исследований в области инженерного образования и их применением в классе. Результаты исследований публикуются в различных журналах, которые в основном читают другие исследователи, а не преподаватели уровня P-12 или преподаватели университетов, не относящиеся к сфере образования. Такое нарушение переноса между исследованием и практикой препятствует достижению желаемых результатов, лежащих в основе исследования.

Были предложения связать практику инженерного образования и исследования инженерного образования. Циклическая модель перехода от исследования к практике была предложена Jesiek et al. (2010) и Боррего и Бернхард (2011). Эта модель позволяет исследованиям и практике постоянно влиять и развивать друг друга.

Организации и публикации

Существует несколько профессиональных организаций, занимающихся инженерным образованием, в том числе:

Смотрите также

использованная литература