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CDIO Survey: Reingegnerizzare Ingegneria

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Cinque ingegneri - con significative esperienze professionali e, inoltre, impegnati nella alta formazione professionale come docenti in master post-laurea - valutano, sulla base del syllabus CDIO, le …

Cinque ingegneri - con significative esperienze professionali e, inoltre, impegnati nella alta formazione professionale come docenti in master post-laurea - valutano, sulla base del syllabus CDIO, le conoscenze/ competenze acquisite nel corso di laurea in ingegneria rispetto a quelle auspicabili in quanto richieste dal contesto industriale e sociale.

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  • 1. Re-ingegnerizzare Ingegneria CDIO Survey Claudio G. Casati Ottobre 2009
  • 2. Executive Summary 5 ingegneri, con significative esperienze professionali, valutano, sulla base del syllabus CDIO, le conoscenze/ competenze acquisite nel corso di laurea in ingegneria rispetto a quelle richieste dall’industria I gap piu' rilevanti tra acquisito e auspicabile riguardano: Capacità di Gestione dell'Integrazione Progettuale Operatività / Pratica Visione Manageriale e Strategica Etica aziendale Comunicazione Caratteristiche richieste all’ambiente di apprendimento Technology-Enhanced: Integrazione disciplinare (Integrated Course Block) Project-based learning Learning by thinking-doing-use Realizzazione di progetti, per il mondo reale, sperimentando le varie fasi del ciclo di vita di un prodotto/sistema dalla ideazione alla gestione operativa. 2
  • 3. Citazione Engineering Education:Challenges and Strategies, Research Center for Science, Technology & Education Policy, Zhejiang University, China, 2009 Progetto DIAlumni, Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale, Politecnico di Milano, 2009 CDIO - Integrating engineering competencies in engineering education, Kristina Edström, KTH, October 21, 2008 The CDIO Syllabus, A Statement of Goals for Undergraduate Engineering Education, Edward F. Crawley, Department of Aeronautics and Astronautics, MIT, 2001 Queen’s University - Kingston, Canada, Department of Mechanical and Materials Engineering, Alumni/-ae Survey, September, 2004 3
  • 4. Acknowledgment La ricerca è stata realizzata con la collaborazione e il significativo contributo di: Ing. Stefano Bianchi (www.linkedin.com/pub/stefano-bianchi/0/956/200) Ing. Franco Bochicchio (www.linkedin.com/pub/franco-bochicchio/13/53a/729) Ing. Alessandro Dallapè (www.linkedin.com/pub/alessandro-dallap%C3%A8/6/64/903) Ing. Simone Ferretti (albatros4271@libero.it) Ing. Massimo Manzionna (www.linkedin.com/pub/massimo-manzionna/7/171/764) 4
  • 5. Contenuti CDIO Syllabus 2001 Expert Panel - CDIO Survey Expert Panel - Commenti CDIO Survey: Proficiency expectations at MIT Aero/Astro Alumni/-ae, Queen’s University 5
  • 6. The enabler for engineering education reform. CDIO Contributions to cultural Conceive change, curriculum reform Design Implement and learning environments Operate improvement. 6
  • 7. Necessità di cambiamento Situazione attuale: Carenza qualitativa e quantitativa di laureati in ingegneria Richieste dall’Industria: formare ingegneri che siano in grado di: essere più efficaci lavorare in modo interdisciplinare essere preparati per la globalizzazione crescente migliorare la consapevolezza e la capacità di risposta nei confronti dei cambiamenti ambientali Necessità di migliorare la formazione aumentando l’apprendimento esperienziale e l’apprendimento project-based migliorando la cooperazione e lo scambio di conoscenza tra università e industria. 7
  • 8. Learning by use Learning by doing Engineering Education:Challenges and Strategies, Research Center for Science, Technology & Education Policy, Zhejiang University,China 8
  • 9. CDIO Syllabus 2001 1. Technical knowledge and reasoning 2. Personal and professional skills & attributes 3. Interpersonal skills: teamwork & communication 4. Conceiving, Designing, Implementing and Operating systems in the enterprise and societal context 4. Conceiving, Designing, Implementing & Operating Systems in the Enterprise and Societal Context 1. Technical 2. Personal & 3. Interpersonal Knowledge and Professional Skills Skills: Teamwork & Reasoning & Attributes Communication 9
  • 10. Development of Engineering Education Pre- Personal, 1950s: Interpersonal Practice 2000s: and System CDIO Building 1960s: Skills Science & Practice 1980s: Science Disciplinary Knowledge Engineers need both dimensions, and Engineering Schools need to develop education that delivers both 10
  • 11. Citazioni «Chi ama la pratica senza la teoria è come il marinaio che si imbarca senza bussola e sestante, e non sa mai dove viene portato» -- Leonardo da Vinci «A scientist discovers that which exists. An engineer creates that which never was» -- Theodore von Kármán, Hungarian-American engineer and physicist «A good scientist is a person with original ideas. A good engineer is a person who makes a design that works with as few original ideas as possible. There are no prima donnas in engineering» -- Freeman Dyson, theoretical physicist and mathematician «Impossible - at MIT - is a code word for Do it » -- Nicholas Negroponte, MIT Media Labs director Citazioni da: MIT School of Engineering 11
  • 12. CDIO Expert Panel Survey Sept09 12
  • 13. Expert panel Direttore società di Ingegneria Logistica, Ingegnere Meccanico, Politecnico Milano 1986 Direttore Operations, Gruppo Industriale, Ingegnere Meccanico, Università di Genova, 1989 Direttore Associato, Consulenza Operativa e Strategica sulla Supply Chain, Ingegnere Gestionale, Politecnico Milano 1990. Direttore Centrale Acquisti, Gruppo Industriale, Ingegnere Telecomunicazioni – Gestionale, Università di Pisa, 2001. Direttore di Stabilimento, Gruppo Industriale, Ingegnere dei Materiali, Università di Trento, 2003 13
  • 14. CDIO Survey Goal To determine the engineering education gap between academic curricula and skills & knowledge requested by industry. Valutazione del livello di Legenda dei livelli di conoscenze/ competenze conoscenze/ competenze acquisito e auspicabile acquisito: il livello di 1 Semplice livello informativo conoscenze/ competenze Capacità di partecipare e che possedevi alla laurea 2 contribuire auspicabile: il livello di Capacità di comprendere e conoscenze/ competenze 3 spiegare che oggi vorresti aver Esperto nell'uso e posseduto alla laurea 4 implementazione Leadership e capacità di 5 innovazione 14
  • 15. CDIO Survey – Skills & Attributes 1/2 2. PERSONAL AND PROFESSIONAL SKILLS & Livelli ATTRIBUTES 2.1 ENGINEERING REASONING & PROBLEM SOLVING Livello acquisito Capacità di identificare e formulare correttamente 2,4 un problema, di modellarlo ed affrontarlo Livello auspicabile qualitativamente, di studiare l’effetto delle 3,2 incertezze, di definire una soluzione e le relative raccomandazioni per il suo utilizzo. 2.2 EXPERIMENTATION & KNOWLEDGE DISCOVERY Livello acquisito Formulazione di ipotesi, ricerca tra bibliografia 2,4 scritta ed elettronica, analisi di validità mediante Livello auspicabile sperimentazione. 3,2 2.3 SYSTEM THINKING Livello acquisito Capacità di valutare le soluzioni in modo integrato, di 2 gestire le situazioni nonstandard e l’interazione tra Livello auspicabile sistemi, scegliere le priorità, eseguire un’analisi di trade-off tra le soluzioni 3,2 15
  • 16. CDIO Survey – Skills & Attributes 2/2 2. PERSONAL AND PROFESSIONAL SKILLS & Livelli ATTRIBUTES 2.4 PERSONAL SKILLS & ATTRIBUTES Livello acquisito Capacità di iniziativa ed assunzione dei rischi, 2 perseveranza e flessibilità, capacità di pensare in Livello auspicabile modo critico e creativo, curiosità e visione a lungo 3,8 termine, capacità di gestire il tempo e le risorse. 2.5 PROFESSIONAL SKILLS & ATTITUDES Livello acquisito Etica professionale, integrità e responsabilità, 2 capacità di pianificare la propria carriera, capacità di Livello auspicabile mantenersi aggiornati. 3,8 16
  • 17. 2. Personal and Professional Skills & Attitudes 2.5 PROFESSIONAL SKILLS 2.4 PERSONAL SKILLS 2.3 SYSTEM Valore Auspicabile THINKING Valore Acquisito 2.2 EXPERIMENTATION 2.1 ENG. REASONING 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 17
  • 18. CDIO Survey – Communications 3. COMMUNICATION Livelli 3.1 TEAMWORK Livello acquisito Capacità di formare gruppi di lavoro efficienti, di 1,4 gestirne le operazioni e l’evoluzione, di assumere la Livello auspicabile leadership . 3,4 3.2 COMMUNICATIONS Livello acquisito Capacità comunicative tra cui strategia e struttura 1,6 della comunicazione, comunicazione scritta, Livello auspicabile elettronica o multi-mediale, presentazione orale e 3,6 comunicazione inter-personale. 3.3 COMMUNICATIONS IN FOREIGN LANGUAGES Livello acquisito Capacità comunicative tra cui strategia e struttura 2 della comunicazione, comunicazione scritta, Livello auspicabile elettronica o multi-mediale, presentazione orale e 3,4 comunicazione inter-personale. 18
  • 19. 3. Communications 3.3 COMM IN FOREIGN LANGUAGES 3.2 Valore Auspicabile COMM UNICATIONS Valore Acquisito 3.1 TEAM WORK 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 19
  • 20. CDIO Survey – Operating Systems 1/2 4. OPERATING SYSTEMS IN ENTERPRISE & Livelli SOCIETAL CONTEXT 4.1 EXTERNAL & SOCIETAL CONTEXT Livello acquisito Ruolo e responsabilità degli ingegneri, impatto 1 3 dell’ingegneria nella società, regolamentazione, Livello auspicabile contesto storico e culturale, sviluppo di una 2,8 prospettiva globale. 4.2 ENTERPRISE & BUSINESS CONTEXT Livello acquisito Capacità di comprendere diversi culture 1 imprenditoriali, strategia d’impresa, obiettivi e Livello auspicabile pianificazione, capacità di lavoro in strutture 3 organizzate. 4.3 CONCEIVING & ENGINEERING SYSTEMS Livello acquisito Capacità di definire gli obiettivi e i requisiti, capacità 1,6 di definire una configurazione di prodotto, di Livello auspicabile modellarla a livello sistemistico per garantire che gli obiettivi siano rispettati, capacità di sviluppo e 3,4 pianificazione di progetti . 20
  • 21. CDIO Survey – Operating Systems 2/2 4. OPERATING SYSTEMS IN ENTERPRISE & Livelli SOCIETAL CONTEXT 4.4 DESIGNING Livello acquisito Capacità progettuali, mediante opportune fasi ed 1,6 approcci, utilizzo della conoscenza durante il Livello auspicabile progetto, capacità di gestire progetti mono e multidisciplinari, capacità di gestire progetti aventi 3,2 multi-obiettivi . 4.5 IMPLEMENTING Livello acquisito Capacità di progettare ed implementare i diversi 1,6 processi di un progetto, dal punto di vista hardware e Livello auspicabile software, capacità di gestire l’integrazione, la 3 verifica, la validazione, la certificazione e la gestione. 4.6 OPERATING Livello acquisito Capacità di progettare e ottimizzare attività 1 operative, addestramento, gestione e sviluppo. Livello auspicabile 3,2 21
  • 22. 4. OPERATING SYSTEMS IN ENTERPRISE & SOCIETAL CONTEXT 4.6 OPERATING 4.5 IMPLEMENTING 4.4 DESIGNING Valore Auspicabile Valore Acquisito 4.3 CONCEIVING & ENG SYS 4.2 ENTERPRISE & BIZ CNXT 4.1 EXT & SOCIETAL CONTEXT 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 22
  • 23. Commenti Expert Panel 2. Personal And Professional Skills & Attributes 3. Communications 4. Operating Systems in Enterprise & Societal Context 23
  • 24. I gap piu' rilevanti tra acquisito e auspicabile si trovano nelle aree … SYSTEM THINKING (2.3) PERSONAL SKILLS & ATTRIBUTES (2.4) PROFESSIONAL SKILLS & ATTITUDES (2.5) TEAMWORK (3.1) COMMUNICATIONS (3.2) EXTERNAL & SOCIETAL CONTEXT (4.1) ENTERPRISE & BUSINESS CONTEXT (4.2) OPERATING (4.6) 24
  • 25. … e sono buchi formativi focalizzati maggiormente sulla Formazione … Manageriale, piuttosto che sulla Specialistica, più precisamente i maggiori gap riguardano: Capacità di Gestione dell'Integrazione Progettuale Operatività / Pratica Visione Manageriale e Strategica Etica aziendale Comunicazione 25
  • 26. CDIO Survey – Skills & Attributes Commenti dal Direttore Operations Mentre per 2.1 – 2.2 – 2.3 il livello 4 lo si può raggiungere necessariamente dopo periodi sostanziali nel mondo del lavoro (hardware), in quando sono capacità che vanno allenate e testate sul campo specifico lavorativo in un ciclo di tempo superiore a quello accademico in cui possono essere solo modellate, per i punti 2.4. e 2.5 si tratta di una preparazione ed allenamento continuo che deve essere fatto lungo il persorso accademico: forma il software (conoscenza, personalità, coscienza, mente, valori). Ci si deve approcciare al mondo del lavoro già da adulti. Nel mio caso i livelli ai punti 2.4 e 2.5 appartengono più ad una acquisizione proveniente da sfera strettamente personale, che ad un lavoro specifico effettuato in università, per cui il livello andrebbe abbassato di almeno 1 punto. Sulla formazione delle conoscenze non andrebbero fatti sconti circa il livello auspicabile. 26
  • 27. CDIO Survey – Skills & Attributes Commenti dal Direttore Associato 2.3 System Thinking: troppa enfasi sui problemi ben strutturati, e sulla one best way: spesso ad Ingegneria è premiante la soluzione più semplice (quella standard), mentre la realtà è sempre più sfumata: i problemi reali richiedono spesso un approccio multidisciplinare, multiculturale e non standard 2.4 capacità di pensare in modo critico e creativo: punto dolente, l’approccio critico non è premiante, la creatività è poco richiesta; il modello di mondo che ci hanno insegnato è troppo meccanicistico (un mondo alla Laplace), in cui i disturbi sono semplicemente ignorati: servirebbe un po’ di teoria del Caos (e delle Catastrofi) per capire meglio l’interconnessione fra sistemi dinamici complessi e la nascita delle innovazioni 2.5 etica professionale ed integrità: è un aspetto importante ma molto trascurato; più che un approccio teorico, qui secondo me sarebbe utile avere delle testimonianze dirette; 27
  • 28. CDIO Survey - Communication Commenti dal Direttore Operations … niente sconti sull’importanza di formare anche la conoscenza e l’intelligenza sociale. Lavoro in team e capacità di comunicazione ed ascolto … 5 anni di università sono piu’ che sufficieneti per uscire con un livello alto … se si è convinti che l’uomo vada formato bene prima, c’e’ tutto il tempo per lavorarci su in modo intergrato in un percorso universitario … il livello 5 lo lasciamo poi a chi come target, nel mondo del lavoro continua a formare le menti e le coscienze. 28
  • 29. CDIO Survey - Communication Commenti dal Direttore Associato 3.1 Poca o nessuna enfasi sulla gestione dei gruppi di lavoro: non si è mai parlato di dinamiche di gruppo, della gestione del gruppo di lavoro e soprattutto dei conflitti: poca attenzione all’aspetto relazionale del lavoro, che è basilare 3.2 Communications anche qui, dal Politecnico ho avuto poco o nessun contenuto formativo: l’area della comunicazione interpersonale (scritta e orale) è cruciale nel lavoro di Consulente (e in ogni ambito professionale), ed è stata ignorata. 29
  • 30. CDIO Survey – Operating Systems Commenti dal Direttore Operations … 4.2 – 4.3 - 4.4 – 4.5 – 4.6: In sè ogni singolo corso di laurea potrebbe aver generato un livello 2 se preso come singolo corso. Ho abbassato tutti di 1 punto perché un PROGETTO e’ di per se formato da un complesso di situazioni. Nella mia esperienza universitaria non ce’ stata alcuna intergrazione e allenamento trasversale tra corsi. Non fu fatto nessun workshop multidisciplinare integrato per coltivare e sviluppare le singole attitudini. I corsi di laurea furono tutti caratterizzati da bassa integrazione e trasversalità. Si lavoarava a compartimenti stagni … volutamente… 30
  • 31. CDIO Survey – Operating Systems Commenti dal Direttore Associato 4.4 capacità di gestire progetti aventi multi-obiettivi: è molto importante, ma spesso ad Ingegneria si privilegia la soluzione che massimizza l’obiettivo più evidente, trascurando di sottolineare l’interconnessione fra i sistemi aziendali e quindi il legame fra gli obiettivi. L’ingegnere in un “mercato globalizzato” incontrerà diverse culture: etica, codici di comportamento e struttura dei valori sono diversi paese per paese, e conoscerli è necessario per bene operare in contesti diversi; anche qui, non vedo molto un approccio teorico, ma pratico e basato su testimonianze dirette: cosa vuol dire lavorare negli USA o coi cinesi, quali sono i loro codici comportamentali, il loro sistema di valori, quali gli errori da evitare… la conoscenza è necessaria anche per evitare i pregiudizi. 31
  • 32. CDIO Survey Proficiency expectations at MIT Aero/Astro 32
  • 33. Syllabus Level of Proficiency Question: For each attribute, please indicate which of the five levels of proficiency you desire in a graduating engineering student 1. To have experienced or been exposed to (Semplice livello informativo) 2. To be able to participate in and contribute to (Capacità di partecipare e contribuire) 3. To be able to understand and explain (Capacità di comprendere e spiegare) 4. To be skilled in the practice or implementation of (Esperto nell'uso e implementazione) 5. To be able to lead or innovate in (Leadership e capacità di innovazione) Groups surveyed: • alumni 25 years old (Y. Alum), • alumni 35 years old (O. Alum), • Faculty (Faculty), • leaders of industry (Industry) 33
  • 34. 2. 1 En gi ne er in Exposure Innovate Participate Practice Understand Skilled 2. g 2 R 1.5 2.5 3.5 4.5 1 2 3 4 5 Ex ea pe so 2. rim n 3 en Sy st ta em tio 2. 4 n s Pe Th 2. rs in 5 on ki ng Pr al of At es tri si bu on te al s At tri bu 3. 1 te s MIT Aero/Astro Te 3. 2 am C w om or m k 4. un 1 ic So at ci io 4. et n 2 al Bu C on si ne te xt ss C on 4. 3 te C xt 4. on 4 ce D iv es in ig g n Proficiency expectations at 4. Pr 5 oc es Im pl s em en 4. tin 6 g O pe ra tin g Faculty Y. Alum Industry O. Alum 34
  • 35. CDIO Alumni/-ae Survey Sept04 Queen’s University, Kingston, Ontario, Canada (QUK) Belfast, Northern Ireland UK (QUB) QUK: 118 nella classifica generale THES-QS 2009 35
  • 36. Goal of the Survey To help in the modification of the Mechanical and Materials Engineering curriculum to ensure that it leads to the levels of proficiency for graduating engineers required by industry. To assist in the review of the curriculum in Fall 2004 To assist in developing the CEAB (Canadian Engineering Accreditation Board *) submission in 2005 To act as a Benchmark for future surveys To assist in Benchmarking for the Mechanical and Materials Engineering program with those of other universities worldwide * University engineering programs must normally be reaccredited every six years. 36
  • 37. Comments from Alumni/-ae From their work experience, many alumni/-ae felt that the following should be emphasized in the curriculum in order to better prepare QU graduates for positions in industry: More practical application/ real world issues (38%); A more holistic approach and understanding of the business world (ex: lean, 6-sigma, TOC) More group projects/ teamwork (27 %); A good grasp of project management Excellent communication skills (21%) Other comments (14%): • To learn and be aware of environmental impacts and issues • Up to date with latest technologies 37
  • 38. Selected Results – Queen’s Belfast (QUB) & Kingston (QUK) vs. MIT Scaled Comparison of CDIO Alumni/-ae Results 4.6 Operating 4.5 Implementing 4.4 Designing 4.3 Conceiving and Engineering Systems 4.2 Enterprise And Business Context 4.1 External and Societal Context 3.2 Communications QUB Alumni/-ae 3.1 Teamwork MIT Alumni/-ae QUK Alumni/-ae 2.5 Professional Skills and Attributes 2.4 Personal Skills and Attributes 2.3 System Thinking 2.2 Experimentaion and Knowledge Discovery 2.1 Engineering Reasoning and Problem Solving 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 Proficiency Level 38
  • 39. An Invitation The book: Crawley et al. (2007) Rethinking Engineering Education: The CDIO Approach, Springer Verlag. ISBN 0387382879 The International CDIO Conference Proceedings The site www.cdio.org 39