The CDIO Approach - and its implementation at Skoltech Kristina - PDF document

2013-06-20 The CDIO Approach - and its implementation at Skoltech Kristina Edström Director of Educational Development, Skolkovo Institute of Science and Technology, Moscow, Russia Associate Professor, KTH Royal Institute of Technology, Stockholm, Sweden Outline ¡ 1. The ¡CDIO ¡approach ¡to ¡engineering ¡educa7on ¡reform ¡ š Curriculum ¡development ¡-­‑ ¡the ¡CDIO ¡Standards ¡ š Learning ¡outcomes ¡-­‑ ¡the ¡CDIO ¡Syllabus ¡ š Course ¡development ¡– ¡examples ¡ š The ¡CDIO ¡community ¡ 2. Skolkovo ¡Ins7tute ¡of ¡Science ¡and ¡Technology ¡ o CDIO ¡implementa7on ¡at ¡Skoltech ¡ § Ques7ons ¡ 1

2013-06-20 What ¡is ¡CDIO? § An ¡ idea ¡of ¡what ¡ engineering ¡students ¡should ¡learn: ¡ “Engineers ¡who ¡can ¡engineer” ¡ § A ¡ methodology ¡for ¡engineering ¡educa7on ¡reform ¡ 12 ¡CDIO ¡Standards ¡ § A ¡ community ¡ The ¡CDIO ¡Ini7a7ve The ¡educa7onal ¡development ¡process ¡is ¡the ¡working ¡defini7on ¡of ¡CDIO: ¡ The ¡CDIO ¡Standards ¡ Context: ¡ § Recognise ¡that ¡we ¡educate ¡for ¡the ¡prac7ce ¡of ¡engineering ¡[1] ¡ Curriculum ¡development: ¡ ¡ § Formulate ¡explicit ¡program ¡learning ¡outcomes ¡(including ¡engineering ¡skills) ¡in ¡ dialogue ¡with ¡stakeholders ¡[2] ¡ § Map ¡out ¡responsibili7es ¡to ¡courses ¡– ¡nego7ate ¡intended ¡learning ¡outcomes ¡[3] ¡ ¡ § Evalua7on ¡and ¡con7nuous ¡programme ¡improvement ¡[12] ¡ Course ¡development, ¡discipline-­‑led ¡and ¡ ¡ project-­‑based ¡learning ¡experiences: ¡ § Introduc7on ¡to ¡engineering ¡[4] ¡ § Design-­‑implement ¡experiences ¡and ¡workspaces ¡[5, ¡6] ¡ § Integrated ¡learning ¡experiences ¡[7] ¡ § Ac7ve ¡and ¡experien7al ¡ ¡learning ¡[8] ¡ § Learning ¡assessment ¡[11] ¡ Faculty ¡development ¡ ¡ § Engineering ¡skills ¡[9] ¡ § Skills ¡in ¡teaching ¡& ¡learning ¡, ¡and ¡assessment ¡[10] ¡ Crawley, et al (2007) Rethinking Engineering Education: The CDIO Approach , Springer. 2

2013-06-20 Stakeholder ¡perspec7ves ¡ Work life needs Students ¡ Employers ¡ Society ¡ Faculty ¡ Engineering ¡ Educa7on ¡ Work ¡life ¡skills ¡ ¡Disciplinary ¡theory ¡ ¡ ¡Theory ¡and ¡judgement ¡ applied ¡to ¡ ¡ applied ¡to ¡real ¡problems ¡ “Problem-­‑solving” ¡ Real ¡problems ¡ ¡ § Cross ¡disciplinary ¡boundaries ¡ § Sit ¡in ¡contexts ¡with ¡societal ¡and ¡ business ¡aspects ¡ § Complex, ¡ill-­‑defined ¡and ¡contain ¡ tensions ¡ § Need ¡interpreta7ons ¡and ¡es7ma7ons ¡ (‘one ¡right ¡answer’ ¡are ¡excep7ons) ¡ NECESSARY ¡BUT ¡ § Require ¡systems ¡view ¡ NOT ¡SUFFICIENT ¡ 3

2013-06-20 Work ¡life ¡skills ¡ Engineering ¡process: ¡ Technology ¡in ¡itself ¡ Conceive ¡– ¡Design ¡– ¡ Implement ¡– ¡Operate ¡ ¡ Conceive : ¡customer ¡needs, ¡technology, ¡ enterprise ¡strategy, ¡regula7ons; ¡and ¡ conceptual, ¡technical, ¡and ¡business ¡plans ¡ ¡ Design : ¡plans, ¡drawings, ¡and ¡algorithms ¡that ¡ describe ¡what ¡will ¡be ¡implemented ¡ ¡ ¡ Implement : ¡transforma7on ¡of ¡the ¡design ¡into ¡ the ¡product, ¡process, ¡or ¡system, ¡including ¡ manufacturing, ¡coding, ¡tes7ng ¡and ¡ valida7on ¡ NECESSARY ¡BUT ¡ Operate : ¡the ¡implemented ¡product ¡or ¡ NOT ¡SUFFICIENT ¡ process ¡delivering ¡the ¡intended ¡value, ¡ including ¡maintaining, ¡evolving ¡and ¡re7ring ¡ the ¡system ¡ ¡ ¡ Work ¡life ¡skills ¡ Communica7ve ¡and ¡ Individual ¡approach ¡ collabora7ve ¡approach ¡ § Crucial ¡for ¡all ¡engineering ¡work ¡ processes ¡ § Much ¡more ¡than ¡working ¡in ¡project ¡ teams ¡with ¡well-­‑defined ¡tasks ¡ § Engineering ¡is ¡a ¡social ¡ac7vity ¡involving ¡ customers, ¡suppliers, ¡colleagues, ¡ ci7zens, ¡authori7es, ¡compe7tors ¡ ¡ § Networking ¡within ¡and ¡across ¡ NECESSARY ¡BUT ¡ organiza7onal ¡boundaries, ¡over ¡7me, ¡ NOT ¡SUFFICIENT ¡ in ¡a ¡globalised ¡world ¡ ¡ 4

2013-06-20 CDIO ¡Standard ¡1: ¡The ¡context ¡ Educa-ng ¡for ¡the ¡context ¡of ¡engineering ¡ ¡Educa7on ¡set ¡in ¡ Educate ¡for ¡the ¡context ¡of ¡ Engineering ¡science ¡ Engineering ¡ ¡ CDIO ¡Standard ¡1 ¡– ¡The ¡context ¡ ¡ Adop7on ¡ of ¡ the ¡ principle ¡ that ¡ product, ¡ process, ¡and ¡system ¡lifecycle ¡development ¡ ¡ and ¡ deployment ¡ – ¡ Conceiving, ¡ Designing, ¡ Implemen8ng ¡ and ¡ Opera8ng ¡ – ¡ are ¡ the ¡ ¡ context ¡for ¡engineering ¡educa7on. ¡ Engineers ¡who ¡ ¡ NECESSARY ¡BUT ¡ NOT ¡SUFFICIENT ¡ can ¡engineer! ¡ Deeper ¡working ¡knowledge ¡of ¡disciplinary ¡ fundamentals ¡is ¡also ¡a ¡worklife ¡need ¡ § Func7onal ¡knowledge ¡ § Conceptual ¡understanding ¡ § Being ¡able ¡to ¡explain ¡what ¡ didn’t they ¡do ¡and ¡why ¡ ”get it” § Not ¡just ¡reproduc7on ¡of ¡ known ¡solu7ons ¡to ¡known ¡ problems ¡ ”got it” — passed exam failed exam See for instance Mazur, E. (1997) Peer Instruction , and Kember & McNaught (2007) Enhancing University Teaching. 5

2013-06-20 Quality ¡of ¡student ¡learning ¡ ¡ – ¡more ¡useful ¡classifica7ons ¡ Feisel-­‑Schmitz ¡Technical ¡Taxonomy ¡ The ¡SOLO ¡Taxonomy ¡ Judge To be able to critically evaluate multiple solutions and select an optimum solution Characterize, analyze, and synthesize to Solve model a system (provide appropriate assumptions) Explain Be able to state the process/outcome/ concept in their own words Compute Follow rules and procedures (substitute quantities correctly into equations and arrive at a correct result, ”plug & chug”) Define State the definition of the concept or describe in a qualitative or quantitative manner [Feisel, L.D., Teaching Students to Continue Their Education, Proceedings of the Frontiers in Education Conference , 1986.] CDIO ¡Standard ¡2: ¡Learning ¡Outcomes ¡ Recognising ¡the ¡dual ¡nature ¡of ¡learning ¡ ¡ Knowledge of Professional and ¡ ¡ technical engineering fundamentals skills CDIO ¡Standard ¡2 ¡– ¡Learning ¡Outcomes ¡ Specific, ¡detailed ¡learning ¡outcomes ¡for ¡personal ¡ and ¡ interpersonal ¡ skills, ¡ and ¡ product, ¡ process, ¡ and ¡system ¡building ¡skills, ¡as ¡well ¡as ¡disciplinary ¡ knowledge, ¡ consistent ¡ with ¡ program ¡ goals ¡ and ¡ validated ¡by ¡program ¡stakeholders. ¡ 6

2013-06-20 The ¡CDIO ¡Syllabus ¡ Support ¡in ¡formula-ng ¡learning ¡outcomes ¡ Each ¡ins7tu7on ¡formulates ¡program ¡goals ¡considering ¡their ¡own ¡ stakeholder ¡needs, ¡na7onal ¡and ¡ins7tu7onal ¡context, ¡level ¡and ¡ scope ¡of ¡programs, ¡subject ¡area, ¡etc ¡ The ¡CDIO ¡Syllabus ¡ ¡ § is ¡not ¡prescrip7ve ¡(not ¡a ¡CDIO ¡Standard) ¡ § is ¡offered ¡as ¡an ¡instrument ¡for ¡specifying ¡ local ¡program ¡goals ¡by ¡selec7ng ¡topics ¡and ¡ making ¡appropriate ¡addi7ons ¡in ¡dialogue ¡ with ¡stakeholders ¡ ¡ § lists ¡and ¡categorises ¡desired ¡quali7es ¡of ¡ engineering ¡graduates ¡ § is ¡based ¡on ¡stakeholder ¡input ¡and ¡ valida7on ¡ • Crawley, E. F. 2001. The CDIO Syllabus: A Statement of Goals for Undergraduate Engineering Education: see www.cdio.org/framework-benefits/cdio-syllabus-report • for version 2.0, see Crawley, Malmqvist, Lucas, and Brodeur. 2011. “The CDIO Syllabus v2.0. An Updated Statement of Goals for Engineering Education.” Proceedings of the 7th International CDIO Conference CDIO ¡as ¡a ¡methodology ¡for ¡educa7onal ¡ development ¡ 7