TEKNISKA HÖGSKOLAN. CDIO principer inklusive mall för självvärdering. Tekniska högskolan

Transkript

1 TEKNISKA HÖGSKOLAN CDIO principer inklusive mall för självvärdering Tekniska högskolan

2 Innehåll Bakgrund... 3 CDIO principerna... 4 Princip 1 CDIO som sammanhang*... 5 Princip 2 Lärmål baserade på CDIOs målförteckning*... 6 Princip 3 Integrerade utbildningsplaner*... 7 Princip 4 Introduktion till ingenjörsarbete... 8 Princip 5 Design build test projekt*... 9 Princip 6 CDIO stödjande lärmiljöer Princip 7 Integrerat lärande* Princip 8 Aktiva och undersökande undervisnings och lärformer Princip 9 Utveckling av lärarnas CDIO kompetens* Princip 10 Utveckling av lärarnas kompetens inom undervisning Princip 11 Examination av CDIO färdigheter* Princip 12 Utvärdering av CDIO program Referenser The CDIO Standards Standard 1 CDIO as Context* Standard 2 CDIO Syllabus Outcomes* Standard 3 Integrated Curriculum* Standard 4 Introduction to Engineering Standard 5 Design Build Experiences* Standard 6 CDIO Workspaces Standard 7 Integrated Learning Experiences* Standard 8 Active Learning Standard 9 Enhancement of Faculty CDIO Skills* Standard 10 Enhancement of Faculty Teaching Skills Standard 11 CDIO Skills Assessment* Standard 12 CDIO Program Evaluation MALL för programutvärdering relativt CDIO:s principer Princip 1 CDIO som sammanhang* Princip 2 Lärmål baserade på CDIOs målförteckning* Princip 3 Integrerade utbildningsplaner* Princip 4 Introduktion till ingenjörsarbete Princip 5 Design build test projekt* Princip 6 CDIO stödjande lärmiljöer Princip 7 Integrerat lärande* Princip 8 Aktiva och undersökande undervisnings och lärformer Princip 9 Utveckling av lärarnas CDIO kompetens* Princip 10 Utveckling av lärarnas kompetens inom undervisning Princip 11 Examination av CDIO färdigheter* Princip 12 Utvärdering av CDIO program Kulingprojektet 2

3 Bakgrund I oktober 2000 startade fyra tekniska högskolor i Sverige och USA ett projekt för att reformera ingenjörsutbildningen. Det var Chalmers tekniska högskola, Kungliga Tekniska Högskolan, Tekniska högskolan vid Linköpings universitet och Massachusetts Institute of Technology. Projektet, som kallas The CDIO Initiative 1, har sedermera utvidgats till att omfatta ytterligare utbildningsprogram på högskolor i Australien, Belgien, Canada, Danmark, Kina, Nya Zeeland, Singapore, Storbritannien, Sverige, Sydafrika, Tyskland, Finland och USA med flera. Projektets vision är att förse studenterna med en utbildning som betonar ingenjörsmässiga grunder i ett CDIO sammanhang: Conceiving Designing Implementing Operating av produkter, system och tjänster. På svenska kan vi här tala om kedjan Planera Utveckla Implementera Använda. CDIO initiativet har tre övergripande mål. Strävan är att utbilda studenter som har: aktiva och djupa kunskaper inom grundläggande matematiska och teknikvetenskapliga ämnen förmåga att ta ledande roller vid planering, utveckling, tillverkning och användning av komplexa tekniska system insikt i sambandet mellan grundläggande forskning och teknikutveckling och samhällsutvecklingen i stort CDIO initiativet skapar resurser 2 som kan anpassas till och tillämpas av enskilda program för att möta deras behov. Dessa resurser stöder en utbildningsplan som organiseras kring ämnen som samverkar med varandra, och som i hög grad innefattar CDIO erfarenheter för lärande. Studenterna får en utbildning som kännetecknas av design build test projekt 3, aktiva och undersökande lärformer, och som på ett genomtänkt sätt utvecklar studenternas personliga och professionella färdigheter Utbildningen äger rum både i klassrum och i moderna lärmiljöer för framtagning av produkter och system. Detta dokument innehåller en av dessa resurser: CDIOprinciperna. Mer information om CDIO initiativet finns på webbplatsen 1 Begreppet The CDIO Inititiative ersätts i denna svenska översättning med CDIOinitiativet. 2 Begreppet resurser står här för målbeskrivningar, lärmoment, lärmiljöer m. m. 3 Ett design-build-test-projekt (DBT-projekt) är ett lärmoment där lärandet sker genom att utveckla, implementera och testa en produkt. DBT-projekt är en central del av en CDIObaserad utbildning, dels för att det tränar en viktig ingenjörsfärdighet, men också för att utgöra en plattform för lärande av icke-tekniska färdigheter som grupparbete och kommunikation. Se Malmqvist et al. (2004). Kulingprojektet 3

4 CDIO principerna I januari 2004 antog CDIO initiativet tolv principer som beskriver och karakteriserar CDIO program. Dessa vägledande principer har utvecklats i samverkan med programansvariga, alumni och industripartners som velat veta hur de skulle känna igen CDIO program och studenter från dessa. Som ett resultat av det arbetet beskriver CDIOprinciperna de kännetecknande dragen för ett CDIO program. Principerna kan också tjäna som riktlinjer för att reformera utbildningsprogram och utvärdering, bidra till benchmarking och mål med internationell tillämpning, och till att skapa utgångspunkter för fortsatt förändringsarbete. De tolv CDIO principerna berör utbildningsfilosofi (princip ett), utveckling av utbildningsplaner (princip två, tre och fyra), design build test inslag och lärmiljöer (princip fem och sex), nya metoder för undervisning och lärande (princip sju och åtta) kompetensutveckling av lärare (princip nio och tio) samt examination och utvärdering (princip elva och tolv). Av dessa tolv principer anses sju vara centrala, eftersom de särskiljer CDIO program från andra pedagogiska initiativ.(dessa sju markeras med en asterisk*). De fem kompletterande principerna syftar dels till att berika ett CDIOprogram och dels till att visa på goda exempel inom ingenjörsutbildning. För varje princip finns en beskrivning som förklarar innebörden av principen, en motivering som lyfter fram skälen för principen och belägg som ger exempel på dokument och händelser som överensstämmer med principen. Nedan ges en sammanställning av själva principerna. Den text som utgör beskrivning (description), motivering (rationale) och belägg för (evidence) finns i den engelska versionen. Kulingprojektet 4

5 Princip 1 CDIO som sammanhang* Antagning av principen att livscykeln för produkter, processer och system planera, utveckla, implementera och använda CDIO utgör sammanhanget för en ingenjörsutbildning: Beskrivning: Ett CDIO program bygger på principen att livscykeln för produkter, processer och system utgör sammanhanget för en ingenjörsutbildning. Planera utveckla implementera använda är en modell för hela livscykeln. Fasen planera omfattar att definiera kundens behov, ta ställning till teknik, företagsstrategi och lagstiftning, och att utveckla konceptuella, tekniska och affärsmässiga planer. Den andra fasen, utveckla, fokuserar formandet av den tekniska lösningen, dvs. planer, skisser, scheman, CAD modeller och algoritmer som beskriver den produkt som sedan ska implementeras. Implementeringsfasen hör ihop med realiseringen av den tekniska lösningen i en levererbar produkt, och den omfattar tillverkning, kodning, testning/verifiering och validering. I den sista fasen, användning, använder man den implementerade produkten för att uppfylla kundens behov. Detta omfattar också underhåll, vidareutveckling och avveckling av produkten. Produkters, processers och systems livscykler betraktas som sammanhanget för en ingenjörsutbildning i den meningen att de utgör den kulturella ramen, eller miljön, för den tekniska kunskapen och andra färdigheter för praktik och lärande. Principen antas av ett utbildningsprogram när lärarna uttryckligen har bestämt sig för att börja tillämpa CDIO, har en plan för att omvandla utbildningen till ett CDIO program och har stöd från programansvariga för reformarbetet. Motivering: Nyutbildade ingenjörer ska kunna arbeta efter modellen planera utveckla implementera använda när det gäller komplexa produkter, processer, system och tjänster i moderna, lagbaserade arbetsmiljöer. De ska kunna delta i ingenjörsarbete och bidra till produktutveckling i samarbete med andra ingenjörer. Detta är kärnan i ingenjörsyrket. Belägg: Ett styrdokument, godkänt av ansvariga parter, som beskriver en ingenjörsutbildning som ett CDIO program. Lärare och studenter som kan redogöra för principen. Kulingprojektet 5

6 Princip 2 Lärmål baserade på CDIOs målförteckning* Specifika och detaljerade lärmål för personliga och professionella kunskaper och färdigheter samt för kunskaper och färdigheter i produkt, process och systemutveckling. Dessa kunskaper och färdigheter överensstämmer med utbildningsprogrammens övergripande mål och har validerats av deras intressenter. Beskrivning: De kunskaper, färdigheter och synsätt som ingenjörsutbildningen avses leda till dvs lärmålen kodifieras i CDIO målförteckningen (Crawley, 2001). Dessa lärmål specificerar vad studenterna ska veta och kunna göra efter avslutad utbildning. Utöver lärmål för de matematiska, naturvetenskapliga och tekniska ämnena (avsnitt 1) specificerar CDIO målförteckningen också lärmål för personliga och professionella kunskaper och färdigheter samt för kunskaper i produkt, process och systemutveckling. Personliga lärmål (avsnitt 2) betonar den individuella studentens kognitiva och personliga utveckling. Det kan till exempel handla om ingenjörsmässigt resonerande och problemlösning, experimentell metodik, systemtänkande, kreativt och kritiskt tänkande samt yrkesmässig etik. Professionella lärmål (avsnitt 3) fokuserar samspelet mellan individer och inom grupper så som grupparbete, ledarskap och kommunikation. Produkt, process och systemutvecklingskunskaper (avsnitt 4) handlar om planering, utveckling, implementering och användning av system inom företagande, affärsverksamhet och samhälleliga sammanhang. Lärmålen har granskats av utbildningsprogrammets viktigaste intressenter, i syfte att säkerställa den yrkesmässiga relevansen och överensstämmelsen med programmets mål. Vidare har intressenterna medverkat till att bestämma eftersträvad kunskapsnivå för varje lärmål. Motivering: Tydliga lärmål hjälper studenterna att skapa en lämplig grund för sin framtid. Ingenjörsorganisationer och näringslivsrepresentanter har identifierat nyckelegenskaper för nyutbildade ingenjörer inom både tekniska och professionella områden. Dessutom kommer många utvärderings och ackrediteringsorgan att förvänta sig av ingenjörsprogram att de kan specificera utbildningsmål i termer av studenternas kunskaper, färdigheter och synsätt. Belägg: Lärmål som omfattar kunskaper, färdigheter och synsätt hos examinerade ingenjörer. Lärmål som är granskade och validerade vad gäller innehåll och kunskapsnivå av centrala intressenter (exempelvis lärare, studenter, alumni och näringslivsrepresentanter). Kulingprojektet 6

7 Princip 3 Integrerade utbildningsplaner* En utbildningsplan som består av ömsesidigt stödjande ämneskurser, och som på ett tydligt sätt integrerar personliga och professionella kunskaper och färdigheter samt kunskaper och färdigheter i produkt, process och systemutveckling. Beskrivning: En CDIO utbildningsplan innehåller lärmoment som leder till förvärvandet av personliga och professionella kunskaper och färdigheter samt kunskaper och färdigheter i produkt, process och systemutveckling (princip 2), integrerade med lärandet av ämnesorienterad kunskap. Kurser är ömsesidigt stödjande när de skapar tydliga samband till relaterade och stödjande kunskaper och lärmål. I utbildningsplanen visas tydligt hur denna integration mellan CDIO färdigheter och ämneskurser ska genomföras. Detta kan göras genom att man länkar CDIO lärmål till de kurser i vilka de tas upp. Motivering: Lärandet av personliga och professionella kunskaper och färdigheter samt kunskaper och färdigheter i produkt, process och systemutveckling ska inte ses som ett tillägg till en redan fylld utbildningsplan, utan som en integrerad del av denna. För att studenterna ska uppnå de avsedda lärmålen såväl i fråga om ämneskunskaper och personliga och professionella kunskaper och färdigheter som kunskaper och färdigheter i produkt, process och systemutveckling måste utbildningsplanen och lärmomenten använda den tillgängliga tiden på ett dubbelt sätt. Lärarna har en stor roll i att skapa integrerade utbildningsplaner, genom att peka på lämpliga ämnesmässiga samband och genom att ta ansvar för specifika CDIO lärmål inom sina undervisningsområden. Belägg: En dokumenterad utbildningsplan som integrerar CDIO kunskaper med tekniska ämneskunskaper och som tar vara på lämpliga ämnesmässiga samband. Inkluderandet av CDIO lärmål i olika tekniska ämneskurser. Lärare och studenter uppmärksammar CDIO lärmål i utbildningsplanen. Kulingprojektet 7

8 Princip 4 Introduktion till ingenjörsarbete En introduktionskurs som ger en struktur för professionellt ingenjörsarbete i produkt, process och systemutveckling, och som introducerar centrala personliga och professionella färdigheter. Beskrivning: Introduktionskursen, i allmänhet en av de första obligatoriska kurserna i ett utbildningsprogram, ger en struktur för professionellt ingenjörsarbete. Denna struktur utgör en bred översikt av en ingenjörs arbetsuppgifter och ansvarområden, och de ämnesbaserade kunskapernas relevans när man löser dessa uppgifter. Studenterna introduceras till det praktiska ingenjörsarbetet genom problemlösning och enkla konstruktionsövningar, enskilt och i grupp. Kursen omfattar också personliga och professionella kunskaper, färdigheter och synsätt som är väsentliga i inledningen av ett utbildningsprogram för att förbereda studenterna för mer avancerade produkt, process och systemutvecklingsmoment. Studenterna kan exempelvis genomföra mindre projekt i grupp för att förbereda sig inför arbete i större arbetslag senare i utbildningen. Motivering: Introduktionskurser syftar till att stimulera studenternas intresse och öka deras motivation för ingenjörsarbete genom att lyfta fram centrala ingenjörsmässiga tillämpningar. Studenter väljer i allmänhet ingenjörsprogram för att de vill utveckla och förverkliga produkter, processer eller system, och introduktionskurser kan både dra nytta av och stimulera detta intresse. Dessutom kan introduktionskurser bidra till att studenterna tidigt börjar utveckla de centrala färdigheter som beskrivs i CDIOmålförteckningen. Belägg: Lärmoment som introducerar personliga och professionella kunskaper och färdigheter samt kunskaper och färdigheter i produkt, process och systemutveckling ingår i utbildningsprogrammets introduktionskurs. Studenternas tillägnande av de lärmål som beskrivs i princip 2. Ett stärkt intresse från studenterna för deras valda studieområde. Detta kan, till exempel, påvisas genom enkätsvar eller genom att de väljer kurser som bygger på varandra inom området. Kulingprojektet 8

9 Princip 5 Design build test projekt* Utbildningsplanen innehåller minst två design build test projekt, dvs. projekt i vilka studenter planerar, utvecklar, implementerar och testar användning av en produkt, en process eller ett system; ett enkelt och ett avancerat. Beskrivning: Termen design build test projekt (DBT projekt) betecknar en rad ingenjörsverksamheter som är centrala för utvecklingen av nya produkter, processer och system. Alla de aktiviteter som ingår i princip 1, i utvecklings och implementeringsfaserna, innefattas i denna, tillsammans med lämpliga delar av konceptutvecklingen från planeringsfasen. Studenterna bygger upp produkt, processoch systemutvecklingskunskap, såväl som förmågan att tillämpa ingenjörsvetenskapliga arbetssätt i de DBT projekt som är integrerade i utbildningsplanen. Dessa projekt kan vara enkla eller avancerade beroende på omfattning, komplexitet och nivå i utbildningen. Enklare produkter och system kan exempelvis ingå i början av utbildningsprogrammet, medan mer komplexa projekt förekommer senare. Studenterna kan då integrera kunskaper och färdigheter som de förvärvat under tidigare kurser och lärmoment. Möjligheten att planera, utveckla, implementera och använda produkter, processer och system kan också ingå i kringaktiviteter som forskningsprojekt inom utbildningen och praktikperioder. Motivering: DBT projekt utformas och placeras strategiskt i utbildningen så att de ger tidiga och positiva erfarenheter av att arbeta med ingenjörsuppgifter. Återkommande DBT projekt med genomtänkt variation och ökande grader av produktkomplexitet stärker studenternas förståelse för produkt, process och systemutvecklingsprocesser. DBT projekt utgör också en stabil grund på vilken man kan bygga en djupare förståelse av ämnesinriktade kunskaper. Den starka betoningen på att utveckla produkter, processer och system och implementera dem i verklighetsnära sammanhang ger studenterna möjlighet att koppla samman det tekniska ämnesinnehållet med sina personliga och karriärmässiga mål. Belägg: Två eller fler DBT projekt ingår i utbildningsplanen (i exempelvis introduktionskursen och i en avancerad kurs). Möjligheter till kringaktiviteter för DBT projekt (som forskningslaborationer och praktikuppdrag). Möjligheter till studentinitierade och drivna DBT projekt. Lärmoment med ett planerat lärande av ämnesinriktade kunskaper som en del av DBT projekt. Kulingprojektet 9

10 Princip 6 CDIO stödjande lärmiljöer Lärmiljöer som stödjer och uppmuntrar verklighetsnära lärande inom produkt, process och systemutveckling samt av ämneskunskaper och social kompetens. Beskrivning: Den fysiska lärmiljön omfattar både traditionella lokaler som klassrum, föreläsningssalar och seminarierum och laboratorier samt utrymmen för teknisktpraktiskt arbete. De senare stödjer lärande av färdigheter i produkt, process och systemutveckling samtidigt med ämnesinriktat lärande. Lärmiljöerna stödjer praktiskt lärande där studenterna direkt engagerar sig i sitt lärande, och erbjuder möjligheter till gruppbaserat lärande. Det innebär att studenterna kan lära sig av varandra och flera grupper samarbeta med varandra. Behovet av att skapa nya arbetsmiljöer, eller bygga om befintliga lärmiljöer, varierar beroende på programmens storlek och högskolans resurser. Motivering: Lärmiljöer som stödjer verklighetsnära lärande är mycket viktiga resurser när det gäller att lära sig att utveckla, implementera och testa produkter, processer och system. Studenter som har tillgång till moderna ingenjörsverktyg, programvara och labbmiljöer har möjlighet att utveckla kunskaper, färdigheter och synsätt som stödjer produkt, process och systemutvecklingskunnande. Detta kunnande utvecklas bäst i lärmiljöer som är studentinriktade, användarvänliga, tillgängliga och interaktiva. Belägg: Ändamålsenliga utrymmen utrustade med moderna ingenjörsverktyg. Lärmiljöer som är studentinriktade, användarvänliga, tillgängliga och interaktiva. Lärare, övrig personal och studenter är nöjda med arbetsmiljön. Kulingprojektet 10

11 Princip 7 Integrerat lärande* Integrerade lärmoment som leder till förvärvandet av såväl ämneskunskaper som personliga och professionella färdigheter samt färdigheter i produkt, processoch systemutveckling. Beskrivning: Integrerat lärande omfattar pedagogiska ansatser som stödjer det ämnesinriktade lärandet samtidigt med lärandet av personliga och professionella kunskaper och färdigheter samt kunskaper och färdigheter i produkt, process och systemutveckling. De införlivar verklighetsnära ingenjörsuppgifter i sammanhang där de samverkar med ämnesinriktade kunskaper. En student kan, till exempel, i en och samma övning analysera en produkt och ta ställning till dess estetiska egenskaper samt konstruktörens sociala ansvar. Industripartners, alumni och andra centrala intressenter kan ofta bidra med exempel till sådana övningar. Motivering: Utbildningsplanens inriktning och lärmål, beskrivna i princip 2 och 3, kan endast förverkligas om det finns samverkande pedagogiska ansatser som gör att studenterna lär sig flera saker parallellt, t. ex. teknik och kommunikationsförmåga, genom att sätta in ämnena i större sammanhang. Det är dessutom viktigt att studenterna uppfattar programmets lärare som förebilder för yrkesverksamma ingenjörer. Lärarna kan undervisa både i ämnesmässiga kunskaper och i personliga och professionella kunskaper och färdigheter samt kunskaper och färdigheter i produkt, process och systemutveckling. Med ett integrerat lärande kan de bli mer effektiva i att hjälpa studenterna att tillämpa den ämnesinriktade kunskapen på ingenjörspraktiken och att bli bättre på att förbereda dem inför det framtida yrkets krav. Belägg: Integration av CDIO lärmål och ämnesinriktad kunskap i utbildningsmomenten. Programmets lärare är aktiva i att införa de integrerade läraktiviteterna. Industripartners och andra intressenter medverkar i utformandet och genomförandet av utbildningsmoment. Kulingprojektet 11

12 Princip 8 Aktiva och undersökande undervisnings och lärformer Undervisning och lärande som bygger på ett aktivt undersökande arbetssätt. Beskrivning: Metoder för aktivt lärande syftar till att engagera studenterna i eget aktivt tänkande och problemlösning snarare än passiv kunskapsöverföring. Aktivt lärande i kurser som baseras på föreläsningar kan innefatta par och smågruppsdiskussioner, demonstrationer, debatter, konceptuella frågor och synpunkter från studenterna om lärandet. Aktivt lärande kan kallas erfarenhetsbaserat när studenterna går in i roller som liknar professionellt ingenjörsarbete, t ex DBT projekt, datorsimuleringar och fallstudier. Motivering: Genom att man engagerar studenterna i tänkande kring begrepp och framförallt nya idéer, och kräver respons från dem, lär sig studenterna inte bara mer utan de upptäcker dessutom själva vad och hur de lär sig. Denna metakognitiva process bidrar till att öka studenternas motivation att uppnå programmets lärmål och till att forma vanor för livslångt lärande. Genom att använda aktiva metoder för lärande kan handledare hjälpa studenterna att finna samband mellan nyckelbegrepp och bidra till att denna kunskap kan tillämpas på nya områden. Belägg: Ett framgångsrikt införande av aktiva metoder för lärande. Detta kan exempelvis dokumenteras genom observation eller självvärdering. En majoritet av lärarna använder studentaktiverande metoder i sin undervisning. Goda studentresultat i fråga om lärandet av CDIO kunskaper och färdigheter. Studenterna är mycket nöjda med undervisningsmetoderna. Kulingprojektet 12

13 Princip 9 Utveckling av lärarnas CDIO kompetens* Aktiviteter som utvecklar lärarnas kompetens när det gäller personliga och professionella kunskaper och färdigheter samt kunskaper och färdigheter i produkt, process och systemutveckling. Beskrivning: CDIO program tillhandahåller stöd för lärarna att utveckla sin egen kompetens inom personliga och professionella kunskaper och färdigheter samt kunskaper och färdigheter i produkt, process och systemutveckling, beskrivna i princip 2. De utvecklar dessa färdigheter bäst inom ramen för yrkesmässig ingenjörsverksamhet. Inriktningen och omfattningen av lärarnas kompetensutveckling är beroende av resurser och av olika programs och högskolors inställning. Några exempel på aktiviteter som utvecklar lärarnas kompetens är tjänstledighet för att arbeta inom industrin, forsknings och utbildningssamarbete med kollegor inom industrin, (positiv) meritvärdering av ingenjörserfarenhet vid tjänstetillsättningar och befordran samt lämplig professionell kompetensutveckling inom högskolan. Motivering: Om lärarna ska undervisa inom områdena personliga och professionella kunskaper och färdigheter samt kunskaper och färdigheter i produkt, process och systemutveckling, och integrera dessa med ämnesinriktad kunskap (princip 3,4, 5 och 7), måste de själva ha dessa färdigheter. Många lärare inom ingenjörsutbildningen tenderar att vara experter på forskning och sitt eget ämne, men ha begränsad kunskap om och erfarenhet av praktiskt industriellt ingenjörsarbete. Dessutom kräver den snabba tekniska utvecklingen att man ständigt utvecklar sitt kunnande. Lärarna behöver utveckla sitt ingenjörsmässiga kunnande så att de både kan förse studenterna med relevanta exempel och fungera som förebilder för verksamma ingenjörer. Belägg: Majoriteten av lärarna har kompetens inom personliga och professionella kunskaper och färdigheter samt kunskaper och färdigheter i produkt, process och systemutveckling. Detta kan exempelvis dokumenteras genom observation eller självvärdering. En hög andel av lärarna har erfarenhet av praktiskt ingenjörsarbete. Högskolan betraktar utveckling av färdigheter i praktiskt ingenjörsarbete som en merit vid anställning och befordran. Medel avsätts för att möjliggöra lärarnas professionella utveckling. Kulingprojektet 13

14 Princip 10 Utveckling av lärarnas kompetens inom undervisning Aktiviteter som utvecklar lärarnas kompetens både när det gäller att skapa integrerat lärande, byggt på aktiva undersökande arbetsformer, och när det gäller examination av studenternas lärande. Beskrivning: Ett CDIO program erbjuder stöd för lärarna att utveckla sin kompetens inom integrerat lärande (princip 7), aktivt och undersökande lärande (princip 8) och examination av studenternas lärande (princip 11). Inriktning och omfattning av kompetensutvecklingen beror på program och högskola. Några exempel på aktiviteter som utvecklar lärarnas kompetens är stöd för lärarna att delta i den egna och i andra högskolors utvecklingsprogram och att delta i fora för utbyte av idéer och erfarenheter. Det är också viktigt med en betoning på utvärdering av pedagogisk skicklighet i sakkunnigutlåtanden och vid anställningar. Motivering: Om lärare förväntas undervisa och examinera med nya metoder (beskrivet i princip 7,8 och 11) behöver de få möjlighet att utveckla och förbättra sina färdigheter. Många högskolor har utvecklingsprogram och enheter som kan vara angelägna att samarbeta med CDIO programmens lärare. Dessutom, om CDIO programmen ska betona värdet av undervisning, lärande och examination, måste tillräckligt med resurser avsättas för lärarfortbildning inom dessa områden. Belägg: Majoriteten av lärarna har kompetens inom undervisning, lärande och examination. Detta kan exempelvis visas genom observation och självvärdering. Högskolan prioriterar pedagogisk skicklighet i sin meritvärdering av lärare och i sitt arbete med anställningar och befordran. Resurser avsätts för att utveckla lärarna inom dessa områden. Kulingprojektet 14

15 Princip 11 Examination av CDIO färdigheter* Examination av studenternas lärande, både av personliga och professionella kunskaper och färdigheter samt kunskaper och färdigheter i produkt, processoch systemutveckling likväl som av ämneskunskaper. Beskrivning: Examination av studenternas lärande är ett sätt att mäta hur varje student uppnår specifika lärmål. I allmänhet genomför lärarna examinationen inom sina egna kurser. En ändamålsenlig examination bygger på en variation av metoder, som på ett lämpligt sätt matchas mot lärmål för ämnesinriktade kunskaper respektive personliga och professionella kunskaper och färdigheter samt kunskaper och färdigheter i produkt, process och systemutveckling (princip 2). Dessa metoder kan omfatta skriftliga eller muntliga prov, observation av studenternas arbete, personliga studentreflektioner, journaler, portföljer och kamrat eller självvärdering. Motivering: Om vi värderar personliga och professionella kunskaper och färdigheter samt kunskaper och färdigheter i produkt, process och systemutveckling, sätter dessa som lärmål och väver in dem i utbildningsplaner och utbildningsmoment, måste vi ha effektiva examinationsmetoder för att mäta sådana kunskaper och färdigheter. Exempelvis kan lärmål som hör ihop med ämnesinriktad kunskap examineras med muntliga och skriftliga prov, medan de som hör ihop med design build test kunskaper hellre examineras med hjälp av granskning av den utvecklade implementerade testade produkten och dokumentation av utvecklingsprocessen. Att använda varierade metoder bidrar till en större bredd i lärandet, och förbättrar trovärdigheten och validiteten på examinationsdata. Som ett resultat av detta kan man på ett säkrare sätt avgöra hur väl studenterna uppnått de avsedda målen för lärandet. Belägg: Examinationsmetoder som på ett lämpligt sätt stämmer överens med CDIOs lärmål. Ett framgångsrikt införande av nya examinationsmetoder. Många lärare använder varierade/alternativa examinationsmetoder. Bedömningen av studenternas framsteg baseras på pålitliga och validerade data. Kulingprojektet 15

16 Princip 12 Utvärdering av CDIO program Ett system för utvärdering mot dessa tolv principer. Systemet ska ge återkoppling till studenter, lärare och andra intressenter i syfte att skapa ständiga förbättringar. Beskrivning: Programutvärdering innebär en bedömning av utbildningsprogrammets framgång, grundad på belägg för hur man lyckats närma sig de uppsatta målen. Ett CDIO program ska utvärderas i förhållande till de 12 CDIO principerna. Belägg för hur programmet lyckats kan bestå av kursvärderingar, lärarreflektioner, intervjuer med studenter som just börjat programmet och sådana som är klara med studierna, rapporter från externa utvärderare och uppföljningsenkäter riktade till studenter och arbetsgivare. Resultatet av dessa utvärderingar kan regelbundet rapporteras tillbaka till lärare, studenter, administratörer, alumni och andra intressenter. Denna återkoppling ligger till grund för beslut om programmets framtid och för planerna på ständiga förbättringar av det. Motivering: En central uppgift för en programutvärdering är att ta ställning till programmets effektivitet i fråga om att uppnå uppsatta mål. Belägg som samlas under programutvärderingen fungerar också som en grund för det ständiga förbättringsarbetet. Om man exempelvis genomför intervjuer med de studenter som fullgjort utbildningen och de då berättar att de inte kunde uppnå ett visst lärmål, kan man starta ett arbete för att finna skälen till detta och genomföra förändringar. Dessutom brukar många externa bedömare och ackrediteringsorgan kräva återkommande och systematiska programutvärderingar. Belägg: En antal olika utvärderingsmetoder som används för att samla uppgifter från studenter, lärare, ansvariga för utbildningsprogram, alumni och andra intressenter. En dokumenterad process för ständigt förbättringsarbete, baserad på resultat från programutvärderingen. Studenternas och andra intressenters bedömningar driver det ständiga förbättringsarbetet. Referenser Crawley, E. F. The CDIO Syllabus: A Statement of Goals for Undergraduate Engineering Education, MIT CDIO Report #1, Available at (Access date ). Malmqvist, J., Young, P. W., Hallström, S., Kuttenkeuler, J., Svensson, T. Lessons Learned from Design build test based Project Courses. Proceedings of Design 2004, Dubrovnik, Croatia, Kulingprojektet 16

17 The CDIO Standards In January 2004, the CDIO Initiative adopted 12 standards that describe CDIO programs. These guiding principles were developed in response to program leaders, alumni, and industrial partners who wanted to know how they would recognize CDIO programs and their graduates. As a result, these CDIO Standards define the distinguishing features of a CDIO program, serve as guidelines for educational program reform and evaluation, create benchmarks and goals with worldwide application, and provide a framework for continuous improvement. The 12 CDIO Standards address program philosophy (Standard 1), curriculum development (Standards 2, 3 and 4), design build experiences and workspaces (Standards 5 and 6), new methods of teaching and learning (Standards 7 and 8), faculty development (Standards 9 and 10), and assessment and evaluation (Standards 11 and 12). Of these 12 standards, seven are considered essential because they distinguish CDIO programs from other educational reform initiatives. (An asterisk [*] indicates these essential standards.) The five supplementary standards significantly enrich a CDIO program and reflect best practice in engineering education. For each standard, the description explains the meaning of the standard, the rationale highlights reasons for setting the standard, and evidence gives examples of documentation and events that demonstrate compliance with the standard. Standard 1 CDIO as Context* Adoption of the principle that product and system lifecycle development and deployment Conceiving, Designing, Implementing and Operating are the context for engineering education Description: A CDIO program is based on the principle that product and system lifecycle development and deployment are the appropriate context for engineering education. Conceiving Designing Implementing Operating is a model of the entire product lifecycle. The Conceive stage includes defining customer needs; considering technology, enterprise strategy, and regulations; and, developing conceptual, technical, and business plans. The second stage, Design, focuses on creating the design, that is, the plans, drawings, and algorithms that describe what will be implemented. The Implement stage refers to the transformation of the design into the product, including manufacturing, coding, testing and validation. The final stage, Operate, uses the implemented product to deliver the intended value, including maintaining, evolving and retiring the system. CDIO is considered the context for engineering education in that it is the cultural framework, or environment, in which technical knowledge and other skills are taught, practiced and learned. The principle is adopted by a program when there is explicit agreement of faculty to initiate CDIO, a plan to transition to a CDIO program, and support from program leaders to sustain reform initiatives. Rationale: Beginning engineers should be able to Conceive Design Implement Operate complex value added engineering products and systems in modern team based Kulingprojektet 17

18 environments. They should be able to participate in engineering processes, contribute to the development of engineering products, and do so while working in engineering organizations. This is the essence of the engineering profession. Evidence: a mission statement, or other documentation approved by appropriate responsible bodies, that describes the program as being a CDIO program faculty and students who can articulate the CDIO principle Standard 2 CDIO Syllabus Outcomes* Specific, detailed learning outcomes for personal, interpersonal, and product and system building skills, consistent with program goals and validated by program stakeholders Description: The knowledge, skills, and attitudes intended as a result of engineering education, i.e., the learning outcomes, are codified in the CDIO Syllabus. 1 These learning outcomes, also called learning objectives, detail what students should know and be able to do at the conclusion of their engineering programs. In addition to learning outcomes for technical disciplinary knowledge (Section 1), the CDIO Syllabus specifies learning outcomes as personal, interpersonal, and product and system building. Personal learning outcomes (Section 2) focus on individual students' cognitive and affective development, for example, engineering reasoning and problem solving, experimentation and knowledge discovery, system thinking, creative thinking, critical thinking, and professional ethics. Interpersonal learning outcomes (Section 3) focus on individual and group interactions, such as, teamwork, leadership, and communication. Product and system building skills (Section 4) focus on conceiving, designing, implementing, and operating systems in enterprise, business, and societal contexts. Learning outcomes are reviewed and validated by key stakeholders, groups who share an interest in the graduates of engineering programs, for consistency with program goals and relevance to engineering practice. In addition, stakeholders help to determine the expected level of proficiency, or standard of achievement, for each learning outcome. Rationale: Setting specific learning outcomes helps to ensure that students acquire the appropriate foundation for their future. Professional engineering organizations and industry representatives have identified key attributes of beginning engineers both in technical and professional areas. Moreover, many evaluation and accreditation bodies expect engineering programs to identify program outcomes in terms of their graduates' knowledge, skills, and attitudes. Evidence: learning outcomes that include knowledge, skills, and attitudes of graduating engineers Kulingprojektet 18

19 learning outcomes validated for content and proficiency level by key stakeholders (for example, faculty, students, alumni, and industry representatives) Standard 3 Integrated Curriculum* A curriculum designed with mutually supporting disciplinary subjects, with an explicit plan to integrate personal, interpersonal, and product and system building skills Description: A CDIO curriculum includes learning experiences that lead to the acquisition of personal, interpersonal, and product and system building skills (Standard 2), integrated with the learning of disciplinary content. Disciplinary subjects are mutually supporting when they make explicit connections among related and supporting content and learning outcomes. An explicit plan identifies ways in which the integration of CDIO skills and multidisciplinary connections are to be made, for example, by mapping CDIO learning outcomes to courses and co curricular activities that make up the curriculum. Rationale: The teaching of personal, interpersonal and product and system building skills should not be considered an addition to an already full curriculum, but an integral part of it. To reach the intended learning outcomes in both disciplinary and personal, interpersonal, and product and system building skills, the curriculum and learning experiences have to make dual use of available time. Faculty play an active role in designing the integrated curriculum by suggesting appropriate disciplinary linkages, as well as opportunities to address specific CDIO learning outcomes in their respective teaching areas. Evidence: a documented plan that integrates CDIO skills with technical disciplinary content and that exploits appropriate disciplinary linkages inclusion of CDIO learning outcomes in courses and co curricular activities faculty and student recognition of CDIO learning outcomes in the curriculum Standard 4 Introduction to Engineering An introductory course that provides the framework for engineering practice in product and system building, and introduces essential personal and interpersonal skills Description: The introductory course, usually one of the first required courses in a program, provides a framework for the practice of engineering. This framework is a broad outline of the tasks and responsibilities of an engineer, and the use of disciplinary knowledge in executing those tasks. Students engage in the practice of engineering through problem solving and simple design exercises, individually and in teams. The course also includes personal and interpersonal knowledge, skills, and attitudes that are essential at the start of a program to prepare students for more advanced product and Kulingprojektet 19

20 system building experiences. For example, students can participate in small team exercises to prepare them for larger product based development teams. Rationale: Introductory courses aim to stimulate students' interest in, and strengthen their motivation for, the field of engineering by focusing on the application of relevant core engineering disciplines. Students usually elect engineering programs because they want to build things, and introductory courses can capitalize on this interest. In addition, introductory courses provide an early start to the development of the essential skills described in the CDIO Syllabus. Evidence: learning experiences that introduce essential personal, interpersonal, and product and system building skills student acquisition of CDIO learning outcomes described in Standard 2 high levels of student interest in their chosen field of study, demonstrated, for example, in surveys or choices of subsequent elective courses Standard 5 Design Build Experiences* A curriculum that includes two or more design build experiences, including one at a basic level and one at an advanced level Description: The term design build experience denotes a range of engineering activities central to the process of developing new products and systems. Included are all of the activities described in Standard One at the Design and Implement stages, plus appropriate aspects of conceptual design from the Conceive stage. Students develop product and system building skills, as well as the ability to apply engineering science, in design build experiences integrated into the curriculum. Design build experiences are considered basic or advanced in terms of their scope, complexity, and sequence in the program. For example, simpler products and systems are included earlier in the program, while more complex design build experiences appear in later courses designed to help students integrate knowledge and skills acquired in preceding courses and learning activities. Opportunities to conceive, design, implement, and operate products and systems may also be included in required co curricular activities, for example, undergraduate research projects and internships. Rationale: Design build experiences are structured and sequenced to promote early success in engineering practice. Iteration of design build experiences and increasing levels of design complexity reinforce students' understanding of the product and system development process. Design build experiences also provide a solid foundation upon which to build deeper conceptual understanding of disciplinary skills. The emphasis on building products and implementing processes in real world contexts gives students opportunities to make connections between the technical content they are learning and their professional and career interests. Evidence: Kulingprojektet 20

21 two or more required design build experiences in the curriculum (for example, as part of an introductory course and an advanced course) required co curricular opportunities for design build experiences (such as, research labs or internships) concrete learning experiences that provide the foundation for subsequent learning of disciplinary skills Standard 6 CDIO Workspaces Workspaces and laboratories that support and encourage hands on learning of product and system building, disciplinary knowledge, and social learning Description: The physical learning environment includes traditional learning spaces, for example, classrooms, lecture halls, and seminar rooms, as well as engineering workspaces and laboratories. Workspaces and laboratories support the learning of product and system building skills concurrently with disciplinary knowledge. They emphasize hands on learning in which students are directly engaged in their own learning, and provide opportunities for social learning, that is, settings where students can learn from each other and interact with several groups. The creation of new workspaces, or remodeling of existing laboratories, will vary with the size of the program and resources of the institution. Rationale: Workspaces and other learning environments that support hands on learning are fundamental resources for learning the process of designing, building, and testing products and systems. Students who have access to modern engineering tools, software, and laboratories have opportunities to develop the knowledge, skills, and attitudes that support product and system building competencies. These competencies are best developed in workspaces that are student centered, user friendly, accessible, and interactive. Evidence: adequate spaces equipped with modern engineering tools workspaces that are student centered, user friendly, accessible, and interactive high levels of faculty, staff, and student satisfaction with the workspaces Standard 7 Integrated Learning Experiences* Integrated learning experiences that lead to the acquisition of disciplinary knowledge, as well as personal, interpersonal, and product and system building skills Description: Integrated learning experiences are pedagogical approaches that foster the learning of disciplinary knowledge simultaneously with personal, interpersonal, and product and system building skills. They incorporate professional engineering issues in contexts where they coexist with disciplinary issues. For example, students might Kulingprojektet 21

22 consider the analysis of a product, the design of the product, and the social responsibility of the designer of the product, all in one exercise. Industrial partners, alumni, and other key stakeholders are often helpful in providing examples of such exercises. Rationale: The curriculum design and learning outcomes, prescribed in Standards 2 and 3 respectively, can be realized only if there are corresponding pedagogical approaches that make dual use of student learning time. Furthermore, it is important that students recognize engineering faculty as role models of professional engineers, instructing them in both disciplinary skills and personal, interpersonal and product and system building skills. With integrated learning experiences, faculty can be more effective in helping students apply disciplinary knowledge to engineering practice and better prepare them to meet the demands of the engineering profession. Evidence: integration of CDIO learning outcomes and disciplinary skills into learning experiences direct involvement of engineering faculty in implementing integrated learning experiences involvement of industrial partners and other stakeholders in the design of learning experiences Standard 8 Active Learning Teaching and learning based on active experiential learning methods Description: Active learning methods engage students directly in thinking and problem solving activities. There is less emphasis on passive transmission of information, and more on engaging students in manipulating, applying, analyzing, and evaluating ideas. Active learning in lecture based courses can include such methods as partner and smallgroup discussions, demonstrations, debates, concept questions, and feedback from students about what they are learning. Active learning is considered experiential when students take on roles that simulate professional engineering practice, for example, design build projects, simulations, and case studies. Rationale: Students remember less than a fourth of what they hear and only about half of what they see and hear. By engaging students in thinking about concepts, particularly new ideas, and requiring some kind of overt response, students not only learn more, they recognize for themselves what and how they learn. This process of metacognition helps to increase students' motivation to achieve program learning outcomes and form habits of lifelong learning. With active learning methods, instructors can help students make connections among key concepts and facilitate the application of this knowledge to new settings. Evidence: successful implementation of active learning methods, documented, for example, by observation or self report Kulingprojektet 22

23 a majority of instructors using active learning methods high levels of student achievement of all CDIO learning outcomes high levels of student satisfaction with learning methods Standard 9 Enhancement of Faculty CDIO Skills* Actions that enhance faculty competence in personal, interpersonal, and product and system building skills Description: CDIO programs provide support for faculty to improve their own competence in the personal, interpersonal, and product and system building skills described in Standard 2. They develop these skills best in contexts of professional engineering practice. The nature and scope of faculty development vary with the resources and intentions of different programs and institutions. Examples of actions that enhance faculty competence include: professional leave to work in industry, partnerships with industry colleagues in research and education projects, inclusion of engineering practice as a criterion for hiring and promotion, and appropriate professional development experiences at the university. Rationale: If faculty are expected to teach a curriculum of personal, interpersonal, and product and system building skills integrated with disciplinary knowledge, as described in Standards 3, 4, 5, and 7, they need to be competent in those skills themselves. Many engineering professors tend to be experts in the research and knowledge base of their respective disciplines, with only limited experience in the practice of engineering in business and industrial settings. Moreover, the rapid pace of technological innovation requires continuous updating of engineering skills. Faculty need to enhance their engineering knowledge and skills so that they can provide relevant examples to students and also serve as role models of contemporary engineers. Evidence: majority of faculty with competence in personal, interpersonal, and product and system building skills, demonstrated, for example, by observation and self report high number of faculty with experience in engineering practice university's acceptance of professional development in these skills in its faculty evaluation and hiring policies and practices commitment of resources for faculty development in these skills Standard 10 Enhancement of Faculty Teaching Skills Actions that enhance faculty competence in providing integrated learning experiences, in using active experiential learning methods, and in assessing student learning Description: A CDIO program provides support for faculty to improve their competence in integrated learning experiences (Standard 7), active and experiential learning (Standard 8), and assessing student learning (Standard 11). The nature and scope of faculty development practices will vary with programs and institutions. Examples of Kulingprojektet 23