Re-ingegnerizzare Ingegneria

Claudio G. CasatiClaudio G. Casati

Ottobre 2009

CDIO Survey

2

Executive Summary5 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’industriaI gap piu' rilevanti tra acquisito e auspicabile riguardano:

Capacità di Gestione dell'Integrazione ProgettualeOperatività / PraticaVisione Manageriale e StrategicaEtica aziendaleComunicazione

Caratteristiche richieste all’ambiente di apprendimento Technology-Enhanced:

Integrazione disciplinare (Integrated Course Block)Project-based learningLearning by thinking-doing-useRealizzazione di progetti, per il mondo reale, sperimentando Realizzazione di progetti, per il mondo reale, sperimentando le varie fasi del ciclo di vita di un prodotto/sistema dalla le varie fasi del ciclo di vita di un prodotto/sistema dalla ideazione alla gestione operativa.ideazione alla gestione operativa.

3

Citazione

EEngineeringngineering EducationEducation：：Challenges and Strategies, Research Challenges and Strategies, Research CenterCenter for Science, Technology & Education Policy, Zhejiang for Science, Technology & Education Policy, Zhejiang University, China, 2009University, China, 2009

Progetto Progetto DIAlumniDIAlumni, Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale, , Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale, Politecnico di Milano, 2009Politecnico di Milano, 2009

CDIO CDIO -- Integrating engineering competencies in engineering Integrating engineering competencies in engineering education, Kristina education, Kristina EdstrEdströömm, KTH, October 21, 2008, KTH, October 21, 2008

The CDIO Syllabus, A Statement of Goals for Undergraduate The CDIO Syllabus, A Statement of Goals for Undergraduate Engineering Education, Edward F. Crawley, Department of Engineering Education, Edward F. Crawley, Department of Aeronautics and Astronautics, MIT, 2001Aeronautics and Astronautics, MIT, 2001

QueenQueen’’s University s University -- Kingston, Canada, Department of Kingston, Canada, Department of Mechanical and Materials Engineering, Alumni/Mechanical and Materials Engineering, Alumni/--aeae Survey, Survey, September, 2004September, 2004

4

Acknowledgment

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. Simone Ferretti(albatros4271@libero.it)

Ing. Massimo Manzionna(www.linkedin.com/pub/massimo-manzionna/7/171/764)

Ing. Alessandro Dallapè(www.linkedin.com/pub/alessandro-dallap%C3%A8/6/64/903)

La ricerca è stata realizzata con la collaborazione e il significativo contributo di:

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

6

The enabler for engineering education reform. Contributions to cultural change, curriculum reform and learning environmentsimprovement.

CDIOCDIOConceiveConceive

DesignDesignImplementImplement

OperateOperate

7

Necessità di cambiamentoSituazione attuale: Carenza qualitativa e quantitativa di laureati in ingegneria

Richieste dall’Industria: formare ingegneri che siano in grado di:

essere più efficacilavorare in modo interdisciplinareessere preparati per la globalizzazione crescentemigliorare la consapevolezza e la capacità di risposta nei confronti dei cambiamenti ambientali

Necessità di migliorare la formazioneaumentando l’apprendimento esperienziale e l’apprendimento project-basedmigliorando la cooperazione e lo scambio di conoscenza tra università e industria.

8

Learning by useLearning by doing

Engineering Education：Challenges and Strategies, Research Center for Science,Technology & Education Policy, Zhejiang University,China

9

CDIO Syllabus 2001

1. Technical knowledge and reasoning2. Personal and professional skills & attributes3. Interpersonal skills: teamwork & communication4. Conceiving, Designing, Implementing and Operating

systems in the enterprise and societal context

3. Interpersonal Skills: Teamwork &

Communication

2. Personal & Professional Skills

& Attributes

1. Technical Knowledge and

Reasoning

4. Conceiving, Designing, Implementing & Operating

Systems in the Enterprise and Societal Context

10

Development of Engineering Education

Engineers need both dimensions, and Engineering Schools need to develop education that delivers both

Personal, Interpersonal

and System Building

Skills

Pre-1950s:Practice

1960s:Science & Practice

1980s:Science

2000s:CDIO

Disciplinary Knowledge

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 daCitazioni da: MIT School of Engineering: MIT School of Engineering

12

CDIO Expert Panel Survey Sept09

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

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CDIO Survey Goal

Capacità di partecipare e contribuire2

Capacità di comprendere e spiegare3

4

5

Esperto nell'uso e implementazioneLeadership e capacità di innovazione

Semplice livello informativo

Legenda dei livelli di conoscenze/ competenze

Valutazione del livello di conoscenze/ competenze acquisito e auspicabile

1acquisito: il livello di conoscenze/ competenze che possedevi alla laurea

auspicabile: il livello di conoscenze/ competenze che oggi vorresti aver posseduto alla laurea

To determine the engineering education gap between academic curricula and skills & knowledge requested by industry.

15

CDIO Survey – Skills & Attributes 1/2

Livello auspicabile

Livello acquisito2.3 SYSTEM THINKINGCapacità di valutare le soluzioni in modo integrato, di gestire le situazioni nonstandard e l’interazione tra sistemi, scegliere le priorità, eseguire un’analisi di trade-off tra le soluzioni

Livello auspicabile

Livello acquisito2.2 EXPERIMENTATION & KNOWLEDGE DISCOVERYFormulazione di ipotesi, ricerca tra bibliografia scritta ed elettronica, analisi di validità mediante sperimentazione.

Livello auspicabile

Livello acquisito2.1 ENGINEERING REASONING & PROBLEM SOLVINGCapacità di identificare e formulare correttamente un problema, di modellarlo ed affrontarlo qualitativamente, di studiare l’effetto delle incertezze, di definire una soluzione e le relative raccomandazioni per il suo utilizzo.

Livelli2. PERSONAL AND PROFESSIONAL SKILLS & ATTRIBUTES

2,4

3,2

2,4

2

3,2

3,2

16

CDIO Survey – Skills & Attributes 2/2

Livello auspicabile

Livello acquisito2.5 PROFESSIONAL SKILLS & ATTITUDESEtica professionale, integrità e responsabilità, capacità di pianificare la propria carriera, capacità di mantenersi aggiornati.

Livello auspicabile

Livello acquisito2.4 PERSONAL SKILLS & ATTRIBUTESCapacità di iniziativa ed assunzione dei rischi, perseveranza e flessibilità, capacità di pensare in modo critico e creativo, curiosità e visione a lungo termine, capacità di gestire il tempo e le risorse.

Livelli2. PERSONAL AND PROFESSIONAL SKILLS & ATTRIBUTES

2

3,8

2

3,8

17

2. Personal and Professional Skills & Attitudes

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0

2.1 ENG.REASONING

2.2EXPERIMENTATION

2.3 SYSTEMTHINKING

2.4 PERSONALSKILLS

2.5 PROFESSIONALSKILLS

Valore AuspicabileValore Acquisito

18

CDIO Survey – Communications

Livello auspicabile

Livello acquisito3.3 COMMUNICATIONS IN FOREIGN LANGUAGESCapacità comunicative tra cui strategia e struttura della comunicazione, comunicazione scritta, elettronica o multi-mediale, presentazione orale e comunicazione inter-personale.

Livello auspicabile

Livello acquisito3.2 COMMUNICATIONSCapacità comunicative tra cui strategia e struttura della comunicazione, comunicazione scritta, elettronica o multi-mediale, presentazione orale e comunicazione inter-personale.

Livello auspicabile

Livello acquisito3.1 TEAMWORKCapacità di formare gruppi di lavoro efficienti, di gestirne le operazioni e l’evoluzione, di assumere la leadership .

Livelli3. COMMUNICATION

3,4

3,6

3,4

1,4

1,6

2

19

3. Communications

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0

3.1 TEAMWORK

3.2COMMUNICATIONS

3.3 COMM INFOREIGN

LANGUAGES

Valore AuspicabileValore Acquisito

20

CDIO Survey – Operating Systems 1/2

Livello auspicabile

Livello acquisito4.3 CONCEIVING & ENGINEERING SYSTEMSCapacità di definire gli obiettivi e i requisiti, capacitàdi definire una configurazione di prodotto, di modellarla a livello sistemistico per garantire che gli obiettivi siano rispettati, capacità di sviluppo e pianificazione di progetti .

Livello auspicabile

Livello acquisito4.2 ENTERPRISE & BUSINESS CONTEXTCapacità di comprendere diversi culture imprenditoriali, strategia d’impresa, obiettivi e pianificazione, capacità di lavoro in strutture organizzate.

Livello auspicabile3

Livello acquisito4.1 EXTERNAL & SOCIETAL CONTEXTRuolo e responsabilità degli ingegneri, impatto dell’ingegneria nella società, regolamentazione, contesto storico e culturale, sviluppo di una prospettiva globale.

Livelli4. OPERATING SYSTEMS IN ENTERPRISE & SOCIETAL CONTEXT

1

2,8

1,6

1

3

3,4

21

CDIO Survey – Operating Systems 2/2

Livello auspicabile1Livello acquisito4.6 OPERATING

Capacità di progettare e ottimizzare attivitàoperative, addestramento, gestione e sviluppo.

Livello auspicabile

Livello acquisito4.5 IMPLEMENTINGCapacità di progettare ed implementare i diversi processi di un progetto, dal punto di vista hardware e software, capacità di gestire l’integrazione, la verifica, la validazione, la certificazione e la gestione.

Livello auspicabile

Livello acquisito4.4 DESIGNINGCapacità progettuali, mediante opportune fasi ed approcci, utilizzo della conoscenza durante il progetto, capacità di gestire progetti mono e multidisciplinari, capacità di gestire progetti aventi multi-obiettivi .

Livelli4. OPERATING SYSTEMS IN ENTERPRISE & SOCIETAL CONTEXT

1,6

1,6

3

3,2

3,2

22

4. OPERATING SYSTEMS IN ENTERPRISE & SOCIETAL CONTEXT

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0

4.1 EXT & SOCIETALCONTEXT

4.2 ENTERPRISE &BIZ CNXT

4.3 CONCEIVING &ENG SYS

4.4 DESIGNING

4.5 IMPLEMENTING

4.6 OPERATING

Valore AuspicabileValore Acquisito

23

2. Personal And Professional Skills & Attributes

3. Communications4. Operating Systems in Enterprise &

Societal Context

CommentiExpert Panel

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)

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… e sono buchi formativi focalizzati maggiormente sulla Formazione …Manageriale, piuttosto che sulla Specialistica,più precisamente i maggiori gap riguardano:

Capacità di Gestione dell'Integrazione ProgettualeOperatività / PraticaVisione Manageriale e StrategicaEtica aziendaleComunicazione

26

CDIO Survey – Skills & AttributesCommenti 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 adun 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.

27

CDIO Survey – Skills & AttributesCommenti 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 èsempre più sfumata: i problemi reali richiedono spesso un approccio multidisciplinare, multiculturale e non standard2.4 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 innovazioni2.5 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;

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.

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.

30

CDIO Survey – Operating SystemsCommenti 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…

31

CDIO Survey – Operating SystemsCommenti 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.

32

CDIO SurveyProficiency expectations at

MIT Aero/Astro

33

Syllabus Level of ProficiencyQuestion: 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)

34

Proficiency expectations at MIT Aero/Astro

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

2.1 E

ngine

ering

Rea

son

2.2 E

xperi

mentat

ion

2.3 S

ystem

s Thin

king

2.4 P

erson

al Attri

butes

2.5 P

rofes

siona

l Attri

butes

3.1 Tea

mwork

3.2 C

ommun

icatio

n

4.1 S

ociet

al Con

text

4.2 B

usine

ss C

ontex

t4.3

Con

ceivi

ng

4.4 D

esign

Proc

ess

4.5 Im

plemen

ting

4.6 O

perat

ing

FacultyIndustryY. AlumO. Alum

Innovate

SkilledPractice

Understand

Participate

Exposure

35

CDIO Alumni/-ae Survey Sept04Queen’s University,

Kingston, Ontario, Canada (QUK)Belfast, Northern Ireland UK (QUB)

QUK: 118 nella classifica generale THES-QS 2009

36

Goal of the SurveyTo 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 2004To assist in developing the CEAB (Canadian Engineering Accreditation Board *) submission in 2005To act as a Benchmark for future surveysTo 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.

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Comments from Alumni/-aeFrom their work experience, many alumni/From their work experience, many alumni/--aeae felt that felt that the following should be emphasized in the curriculum in the following should be emphasized in the curriculum in order to better prepare QU graduates for positions in order to better prepare QU graduates for positions in industry:industry:

MMore 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 managementExcellent communication skills (21%)Other comments (14%):

• To learn and be aware of environmentalimpacts and issues

• Up to date with latest technologies

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Selected Results – Queen’s Belfast (QUB) & Kingston (QUK) vs. MIT

Scaled Comparison of CDIO Alumni/-ae Results

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5

2.1 Engineering Reasoning and Problem Solving

2.2 Experimentaion and Knowledge Discovery

2.3 System Thinking

2.4 Personal Skills and Attributes

2.5 Professional Skills and Attributes

3.1 Teamwork

3.2 Communications

4.1 External and Societal Context

4.2 Enterprise And Business Context

4.3 Conceiving and Engineering Systems

4.4 Designing

4.5 Implementing

4.6 Operating

Proficiency Level

QUB Alumni/-ae

MIT Alumni/-ae

QUK Alumni/-ae

39

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

An Invitation