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Educación en ingeniería reformada
Después de la caída del Muro de Berlín, que marcó el final de la Guerra Fría, Earll Murman, entonces jefe del Departamento de Aeronáutica y Astronáutica del MIT, supo que el futuro de la aeronáutica sería muy diferente de su pasado. La Guerra Fría había impulsado un período de 50 años de intenso desarrollo de aeronaves, misiles, satélites y naves espaciales en los Estados Unidos con el objetivo de controlar los estados comunistas. Con la caída del comunismo en Europa del Este y la Unión Soviética, Murman se preguntó, ¿disminuirá la necesidad de ingenieros aeroespaciales en los Estados Unidos? ¿Cómo tendría que adaptarse el departamento para ser viable en la era posterior a la Guerra Fría? Sabía que algo tenía que cambiar, pero no sabía qué era, recuerda ahora. Esa pregunta puso a los profesores en un viaje de 12 años que ha transformado la forma en que se enseña aeronáutica en el MIT y en otras universidades aquí y en el extranjero.
El resultado de ese viaje es un nuevo marco conceptual para la educación con cuatro directrices: concebir, diseñar, implementar, operar. Su objetivo es enseñar a los estudiantes de ingeniería no solo los fundamentos técnicos de sus disciplinas, sino también habilidades no técnicas, como trabajar en equipo, comunicarse a través de presentaciones escritas u orales y considerar su trabajo en el contexto de la sociedad y la ética profesional. En lugar de enfatizar el análisis y la resolución de problemas en un ámbito teórico, las clases ahora enfatizan los proyectos basados en equipos en los que los estudiantes pasan por el ciclo completo de concepción, diseño, construcción y operación. La reforma en la educación en ingeniería se está produciendo gradualmente en todo el país, pero según el director del proyecto Ed Crawley '76, SM '78, ScD '81, aero / astro es el único departamento que ha cambiado todo su plan de estudios y ha realizado el diseño y la construcción. ciclo omnipresente.
CDIO, como se conoce al marco, es el resultado de numerosas encuestas que el departamento realizó en la década de 1990 a líderes de la industria y del gobierno, ex alumnos y educadores. Las encuestas mostraron que el éxito de proyectos aeronáuticos complejos depende tanto del pensamiento crítico y la modelización como de la comprensión de la termodinámica. En 2000, CDIO se convirtió en una colaboración internacional: tres universidades suecas se unieron al Instituto para ayudar a desarrollar el plan de estudios, que se implementó en el otoño de 2003 en las cuatro instituciones. Los colaboradores mantienen un diálogo sobre lo que funciona y lo que no y continúan perfeccionando el proyecto. La determinación de miembros adicionales de la colaboración es un proceso selectivo gestionado por las cuatro instituciones fundadoras. Ahora, con cinco nuevos miembros y muchas más escuelas esperando entre bastidores para unirse, CDIO está listo para extenderse por todo el mundo.
Lo importante del asunto
En el área del nuevo proyecto adyacente a la biblioteca, los estudiantes están reunidos alrededor de una docena de mesas cubiertas con papeles y modelos. El ruido suena más como el de una confabulación en el centro de estudiantes que en un departamento académico. Es el final del semestre de otoño y los equipos se apresuran a terminar sus proyectos. Los estudiantes encuentran su primer proyecto de equipo importante en la primavera de su segundo año: usan todo el semestre para concebir, diseñar y construir aviones de control remoto. Luego, los equipos tienen una competencia para probar su capacidad para operar los aviones que han construido. Peter Young '67, quien trabajó en proyectos espaciales en la fuerza aérea durante 29 años, dirige los proyectos de los estudiantes. Los estudiantes generalmente entienden los conceptos en las conferencias, dice, pero aplicarlos en algo que realmente construyen es una experiencia reveladora. Y ese es el corazón de CDIO. Los proyectos brindan el contexto para enseñar todas estas otras habilidades, pero también brindan un refuerzo y motivación para aprender habilidades disciplinarias, dice Crawley.
A medida que los estudiantes avanzan en el plan de estudios, los proyectos se vuelven más complejos. Durante sus últimos tres semestres, los estudiantes pueden optar por tomar un curso de diseño final que requiere que integren y apliquen su conocimiento completo de aeronáutica en un proyecto. El primer proyecto final de este tipo se ha perfeccionado mediante un proyecto de posgrado que se probará en la Estación Espacial Internacional en un futuro próximo. Los estudiantes culminantes concibieron, diseñaron y construyeron lo que llamaron esferas inteligentes. Las esferas son tres microsatélites del tamaño de una pelota de fútbol que se mueven cuando se les ordena y pueden programarse para trabajar juntos o solos. La tarea final de los estudiantes fue probar las esferas en el avión KC-135 de la NASA, que logra las condiciones de casi cero gravedad de los vuelos espaciales mediante la ejecución de arcos parabólicos. Los estudiantes tenían que establecer que las esferas funcionaban y luego realizar algunos experimentos limitados con ellas. Dentro de la estación espacial hay un laboratorio para probar algoritmos para acoplar satélites y construir grandes telescopios en el espacio.
Young también trabaja con estudiantes que, como actividad extracurricular, desean construir y volar experimentos en el KC-135. Este verano, un equipo de cuatro estudiantes probará un prototipo de un reemplazo para los instrumentos de la cabina que ayudará a los pilotos a recuperarse de giros o paradas o volar a través del mal tiempo respondiendo a las vibraciones en sus asientos. Otro proyecto tiene un equipo de estudiantes del MIT que trabajan con grupos de la Universidad de Washington y la Universidad de Queensland en Australia para volar ratones en órbita terrestre baja durante tres meses en un vehículo giratorio que simula la gravedad en Marte. El proyecto, que está previsto volar en 2006, ayudará a determinar si los humanos pueden viajar a Marte.
Aprendizaje activo
Además de los proyectos, los profesores del MIT han introducido nuevos métodos de enseñanza en el aula que ayudarán a garantizar que los estudiantes comprendan realmente el contenido de sus cursos. Estos llamados métodos de aprendizaje activo hacen que los estudiantes participen en su propia educación en lugar de los tomadores de notas pasivos de la clase de lectura tradicional. Ya no pensamos en una clase como un lugar donde les dices información a los estudiantes y ellos la absorben, dice Steven Hall '80, SM '82, ScD '85. Una conferencia de 50 minutos es un lugar donde los profesores y los estudiantes colaboran para ayudar a los estudiantes a aprender.
Hall comenzó a experimentar con técnicas de aprendizaje activo en 1999. La técnica más exitosa ha sido la prueba de conceptos. Una o dos veces durante una clase, Hall les hará a los estudiantes una pregunta de opción múltiple que le permitirá saber si entienden el material. Los estudiantes usan almohadillas de respuesta de infrarrojos para registrar sus respuestas, que van a la computadora de Hall. Casi al instante, puede saber si la clase tiene problemas con un concepto. La primera vez que hice una pregunta, pensé que los estudiantes entendían, pero descubrí que nadie en la clase sabía de lo que estaba hablando, dice. Hall responde de varias formas, dependiendo del porcentaje de la clase que tenga problemas. A veces hace que los estudiantes hablen entre ellos para ver si pueden resolverlo. En otras ocasiones, agrega tanto como una lección adicional de material para ayudar a los estudiantes a comprender.
Otro método de aprendizaje activo eficaz que utiliza Hall son las tarjetas embarradas. Al final de cada conferencia, pide a los estudiantes que reflexionen sobre lo que han cubierto ese día y describan en fichas el material que menos entendieron. Tener las tarjetas plantea otro dilema para un profesor. ¿Avanza, da más conferencias, proporciona otro conjunto de materiales, lo guarda y lo hace mejor el próximo año? La solución de Hall es responder a todas las preguntas y publicarlas en el sitio web de la clase, lo que permite a los estudiantes interesados examinar las respuestas sin sobrecargar a los demás estudiantes de la clase. Las tarjetas también tienen un propósito real para Hall: lo ayudan a dar forma a conferencias futuras.
Aunque la transición de las conferencias tradicionales a los métodos de aprendizaje activo puede ser difícil para los profesores, Hall dice que aquellos que han utilizado las técnicas con éxito dicen que nunca volverán a enseñar a la antigua. Es claramente superior, tanto en términos de la reacción de los estudiantes como de la experiencia de los profesores, dice. Simplemente no tiene sentido volver.
Pasando la voz
En 2000, el MIT necesitaba una subvención significativa para implementar su experimento de reforma educativa. La Fundación Knut y Alice Wallenberg, una organización sueca que se especializa en financiar importantes investigaciones científicas y educativas, proporcionó los fondos con la estipulación de que el MIT trabaja con tres universidades suecas ( ver Colaboradores CDIO, barra lateral ) para perfeccionar e implementar el proyecto. Esa colaboración ha avanzado y enriquecido el proyecto rápidamente y ha verificado que CDIO se puede aplicar a cualquier disciplina de ingeniería en todo el mundo.
Ahora, los representantes de las escuelas se reúnen tres veces al año y comparten sus experiencias al incorporar las habilidades CDIO en sus cursos. Los estudiantes asisten a las reuniones para brindar retroalimentación a la facultad y al personal y para reunirse en su propio grupo. También llevan a cabo proyectos de investigación en colaboración sobre algún aspecto de CDIO.