ADM ING IND/15 della didattica e delle nuove modalità di ... · Aula Consiliare di Ingegneria ‐...

Workshop ADM ‐ ING‐IND/15 Innovazione della didattica e

delle nuove modalità di erogazione

Programma e Raccolta degli Abstract

Università degli Studi di Brescia 20‐21 settembre 2018

Workshop ADM - ING-IND/15 - 20-21 settembre 2018

Programma

Giovedì 20 settembre

Aula Consiliare di Ingegneria ‐ Via Branze, 38 ‐ Brescia

13:30 Registrazione

14:30 Sessione di benvenuto

Rodolfo Faglia ‐ Direttore Dipartimento Ingegneria Meccanica e Industriale (UNIBS);

Giorgio Donzella ‐ Presidente Consiglio Corsi di Studio Ingegneria Industriale (UNIBS);

Vincenzo Nigrelli (UNIPA) ‐ Presidente ADM.15:00

Prima sessione di interventi Moderatrice: Caterina Rizzi (UNIBG) ‐ Coordinatrice del Consiglio Scientifico ADM.

Fabrizio Renno, A. Lanzotti, M. Molaro, S. Patalano, G. Di Gironimo, M. Martorelli, S.Papa, A. Tarallo (UNINA); S. Gerbino (UNIMOL) ‐ “Federica’s MOOC (Massive Open Online Course): a Blended Course in Engineering Drawing”;

Sergio Rizzuti (UNICAL) ‐ “Valutazione in tempo reale dell’apprendimento”;

Barbara Motyl, Stefano Filippi (UNIUD) ‐ “Risultati preliminari di un test d'ingresso perla valutazione dei prerequisiti dei corsi di disegno base”;

Valerio Villa, G. Baronio, I. Bodini, D. Paderno, S. Uberti (UNIBS) ‐ “Approccio integratoall’innovazione di metodi per la didattica”;

Gianmaria Concheri (UNIPD) ‐ “Didattica delle innovazioni normative in ambitoISO/GPS”.

16:30 Pausa

17:00 Seconda sessione di interventi

S. Graziosi, F. Tamburrino, F. Ferrise, M. Bordegoni (POLIMI) ‐ “La progettazione distrutture reticolari realizzate tramite tecnologie additive: riflessioni sulle esperienze didattiche svolte”;

A. Gloria, M. Richetta, M. Martorelli (UNINA) ‐ “Progettazione per l’AdditiveManufacturing”;

F. Gherardini, F. Leali, F. Pini (UNIMORE) ‐ “Automotive Academy e MUNER: nuoviapprocci alla didattica nel corso di laurea magistrale in Advance Automotive Engineering”;

M. Gadola, D. Chindamo, E. Bonera (UNIBS) ‐ “Il ruolo didattico delle Student DesignCompetitions: impatto su formazione progettuale, disegno, soft skills”;

Davide Russo (UNIBG) ‐ “Corso Innovazione di prodotto e processo”;

Niccolò Becattini, Gaetano Cascini (POLIMI) ‐ “Confronti tra misure di autovalutazionedella self‐efficacy per le capacità di problem solving inventivo”.

18:30


Ristorante “I Silvani” ‐ Via Triumplina, 86 ‐ Brescia

19:00 “Apericena”

21:00

Venerdì 21 settembre

Aula Consiliare di Ingegneria ‐ Via Branze, 38 ‐ Brescia

9:30 Tavola Rotonda sull’innovazione della didattica e delle nuove modalità di erogazione Definiremo composizione del tavolo e temi da trattare durante le sessioni di interventi e durante l’evento sociale.

10:45 Emilio Chirone (UNIBS) ‐ Evoluzione storica del testo di disegno.

11:00 Pausa

11:30 Riunione ADM

13:00

Organizzazione evento Gabriele Baronio, Ileana Bodini, Diego Paderno, Stefano Uberti, Valerio Villa

Gli organizzatori ringraziano Francesco Ferrise per l’aiuto dato nelle fasi iniziali di questo progetto.


Raccolta degli Abstract

Workshop ADM_ING-IND/15 – Università degli Studi di Brescia - 20-21 settembre 2018

Federica’s MOOC (Massive Open Online Course): a Blended Course in Engineering Drawing

A.Lanzotti(1), M. Molaro(2), S. Patalano(1), F. Renno(1) ()

G. Di Gironimo, S.Gerbino(3), M. Martorelli, , S. Papa, A. Tarallo

(1) Fraunhofer JL Ideas - Dept. of Industrial Engineering

University of Naples Federico II, Naples, Italy

[email protected]

(2) Center of Ateneo Federica University of Naples Federico II, Naples, Italy

(3) S.A.V.A. - University of Molise

Campobasso, Italy

Abstract This work analyses the key findings about the use of a MOOC (Massive Open Online Course) at University of Naples Federico II. In particular, the Engineering Drawing course for Industrial Engineering students was the pilot to evaluate the benefits of new Web-Based Platforms and Environments in higher education. The combination of In-Class and On-Line lessons is defined “Blended Course” and can be attended by students both in traditional classrooms and On-Line. It was provided during the last two academic years allowing the use of new tools (e.g. multimedia contents, interactive files). Thanks to about 2.000 students involved in this project, several data were gathered for statistics and analysis purposes. Therefore, the access to the MOOC was monitored and the correlation with the homework was examined. At the end of the course, the level of satisfaction of the students about the interaction with the new platform was evaluated. The analysis of the results provided useful hints for future works in order to improve the quality of the contents of the course and so the skills and the expertise of the students.

Figure 1. Example of topics and contents of Federica’s MOOC

At the beginning of the semester, professors suggest the students to attend the Blended Course on the Federica.eu platform. The lessons of the On-Line course are provided once a week according to a detailed calendar strongly dependent on the Class-Code course schedule. In recent years, the Industrial Engineering Drawing (IED) course has been scoring the highest number of participants on the Federica Platform. rom April 2015 to August 2017, Engineering Drawing has been the course with the highest number of participants in three cases out of five. Moreover, On-Line users overcame the number of students in the classroom: about 1.000 on line vs. 700 on campus. Also considering Class-Code participants, the course of Engineering Drawing exceeded the number of students in the class-room. At the end of the course, the level of satisfaction of the students about the interaction with the new platform was evaluated. The results for all the editions of the course are available and the data gathered for the last edition were analyzed and had offered interesting information and food for thought in view of the next editions. Future works will be on the improvement of the analysis of the results of the MOOCs analyzed. In particular, the quality of the knowledge and skillfulness demonstrated by the learners will be studied.


Valutazione in tempo reale dell’apprendimento

Sergio Rizzuti

Dipartimento di Ingegneria Meccanica, Energetica e Gestionale - DIMEG, Università della Calabria, Ponte Pietro Bucci Cubo 46/C, 87030 Rende (CS).

[email protected]

Abstract La testimonianza vuole raccontare una esperienza avuta qualche anno fa (a.a. 2012‐13) nel corso di Disegno di Macchine, Laurea Triennale in Ingegneria Meccanica, presso l’Università della Calabria. A quel momento il corso era di 9 CFU e collocato al II semestre del I anno del Corso di Laurea (120 studenti). Ora è di 12 CFU ed è posizionato al II anno e occupa entrambi i semestri (150‐180). È diventato un corso annuale. Il problema storico del corso di Disegno di Macchine, nella modalità da noi erogata, è la costante mortalità della frequenza, per cui gli studenti che arrivano in fondo sono il 30‐40%. E questa percentuale supera l’esame nella sessione a ridosso del termine del corso. Gli altri abbandoneranno gli studi o si laureeranno con ritardo e con l’esame lasciato per ultimo. L’attività aveva (ha) come scopo la valutazione immediata della comprensione di quanto ascoltato a lezione. Riprende una esperienza avuta ad Harvard, al quale fu dato il nome di ARVARD (ARcavacata VAlidation of Research in Didactics). Confidando su una connessione WiFi affidabile ed una generalizzata disponibilità di strumenti “mobile”, ogni studente si collega ad una piattaforma, dove risiede il programma che gestisce le domande e le risposte. All’epoca il programma era stato scritto dal personale della Facoltà di Ingegneria (ancora esistente) ed integrato nella prima versione della piattaforma web. Il programma consisteva nel contare le risposte avute in un breve lasso di tempo (es. 2 min) ad una serie di “domande a risposta multipla”, proposte una alla volta, ed a proiettarne le percentuali delle risposte in un grafico a torta. Le domande erano state preparate in precedenza, così come i video o le figure, i disegni a corredo e mostrate in aula su video proiettore. Immediatamente dopo aver proposto la domanda, ogni studente aveva la possibilità di scegliere attraverso il proprio device la risposta ritenuta giusta nella videata corrispondente alla domanda. Al termine del tempo a disposizione il docente chiudeva la call e mostrava il risultato. Scattava immediatamente la discussione sul tipo di risposta avuta ed il docente aveva la possibilità di riflettere sui motivi di quella risposta: se era il caso di ritornare sui concetti o ritenere che fossero già stati assimilati. Nei due anni in cui fu proposta la percentuale di studenti coinvolti diminuì dal 70‐80% al 30‐40% a causa di un cambiamento di tecnologia: stavano comparendo gli Smartphone e diminuendo i Tablet o i notebook. La rete wifi non era più sufficiente a sostenere il traffico aumentato (con dinamica rallentata del processo) e nello stesso tempo le reti mobile non avevano la potenzialità attuale. L’esperienza fu interrotta. La sperimentazione si può ritenere soddisfacente e si cercherà di implementare nuovamente, impiegando i Moduli di Google, la rete di telefonia mobile e gli Smartphone.


Risultati preliminari di un test d'ingresso per la valutazione dei prerequisiti dei corsi di disegno base

Barbara Motyl, Stefano Filippi Università di Udine

[email protected]

Abstract In quest’occasione si vogliono presentare i primi risultati ottenuti dall’analisi dei dati raccolti attraverso la somministrazione di un Test d’Ingresso per i corsi di Disegno base (Lauree Triennali di Ingegneria Gestionale, meccanica, Industriale e dell’Automazione Industriale) su tre sedi: Udine, Brescia e Cassino durante l’a.a. 2017‐18.

Obiettivo e corsi di riferimento Il test ha lo scopo di valutare, in maniera veloce ed intuitiva, le conoscenze ovvero i prerequisiti che gli allievi possiedono al loro ingresso ai corsi base di disegno meccanico per ingegneria. Uno dei motivi che ha portato allo sviluppo di questo test è dato dall’elevato numero degli studenti e dalla grande diversificazione nella preparazione degli stessi vista la notevole varietà delle scuole superiori di provenienza.

Studenti coinvolti

Al momento il test, nell’a.a. 2017‐18 ha coinvolto circa:

242 studenti a Udine (secondo anno Ing. Gestionale e Meccanica)

106 studenti a Cassino (primo anno Ing. Industriale)

120 studenti a Brescia (primo anno Ing. Dell’Automazione Industriale)

Sperimentazione condotta e risultati

Il test utilizzato è di tipo cartaceo che viene somministrato nella prima lezione del corso. Il test si compone di 6 domande a cui gli studenti devono rispondere in maniera grafica su un foglio predisposto. I quesiti proposti mirano a verificare alcune conoscenze relative a tematiche di base quali: proiezioni ortogonali, viste in sezione e quotatura.

L’analisi dei dati che qui viene proposta è stata per il momento applicata al solo campione di Udine.

Conclusioni e sviluppi futuri In futuro l’analisi verrà estesa anche alle altre due sedi e configurata in modo da essere abbinata alla griglia di valutazione TDEG.


Approccio integrato all’innovazione di metodi per la didattica Gabriele Baronio, Ileana Bodini, Diego Paderno, Stefano Uberti, Valerio Villa

Università degli Studi di Brescia { gabriele.baronio, ileana.bodini, diego.paderno, stefano.uberti, valerio.villa }@unibs.it

Abstract La didattica dei corsi universitari prevede l'acquisizione di crediti formativi a seguito di un'attività didattica e del successivo superamento di un esame di profitto. La modalità di svolgimento dell'esame influenza però i risultati conseguiti dagli studenti in termini di: conoscenze; competenze; abilità acquisite. Questo vale, al superamento dell'esame, nel breve e lungo periodo. L'attività di ricerca in corso presso la sede di Brescia, applicata ai corsi di disegno tecnico industriale del primo e del terzo anno di corso, si è, nel tempo, articolata su quattro direzioni integrate: definizione dei prerequisiti, definizione delle griglie di competenze attese; metodi per la valutazione oggettiva; strumenti di ausilio all’apprendimento. Nello svolgere questa attività di ricerca si è osservato che, senza perdere efficacia, è migliorata l’efficienza dell’attività didattica e, nell’attività di valutazione in particolare, si è sperimentata la transizione da un regime in forte diseconomia ad uno in economia di scala. Quest’ultimo aspetto per una materia, come il disegno, caratterizzata da classi molto numerose, riveste un’importanza strategica al fine di recuperare tempo prezioso da dedicare all’attività scientifica. Infine, le metodiche sviluppate sono applicabili anche alle altre materie tecniche dell’ingegneria e alla didattica extrauniversitaria.


Didattica delle innovazioni normative in ambito ISO/GPS Gianmaria Concheri

Università degli Studi di Padova - Dip. ICEA [email protected]

Abstract È palese anche all’osservatore più distratto la rilevante e tumultuosa evoluzione in atto nel corpo normativo prodotto dal Comitato Tecnico ISO/TC 213 (Dimensional and geometrical product specifications and verification). Nel mercato globale delle conoscenze (e della loro trasmissione) in cui noi tutti operiamo, la mutazione di paradigma introdotta di recente a livello normativo costituisce un cambio epocale che va dapprima compreso e successivamente tradotto in azioni ai vari livelli di intervento dell’Università: ricerca, formazione e disseminazione. Scopo del mio intervento è quello di presentare brevemente alcune linee di interpretazione dell’evoluzione in corso e di lanciare alcune suggestioni su come tali innovazioni possano collocarsi rispetto alla didattica “tradizionale” del SSD ING‐IND/15.


[1] Bhate, D., 2018, “Lattice Design Optimization: Crowdsourcing Ideas in the Classroom”, Proceedings of the 29th Annual International Solid Freeform Fabrication Symposium (SFF), Austin, TX, In Press [2] Ion, A. , Frohnhofen, J. , Wall, L. , Kovacs, R. , Alistar, M. , Lindsay, J. , Lopes, P. , Chen, H.-T. , and Baudisch, P. , 2016, “Metamaterial Mechanisms,” Proceedings of the 29th Annual Symposium on User Interface Software and Technology, Tokyo, Japan, Oct. 16–19, pp. 529–539.

La progettazione di strutture reticolari realizzate tramite tecnologie additive: riflessioni sulle esperienze didattiche svolte

Serena Graziosi, Francesco Tamburrino, Francesco Ferrise, Monica Bordegoni Dipartimento di Meccanica, Politecnico di Milano

{serena.graziosi, francesco.tamburrino, francesco.ferrise, monica.bordegoni}@polimi.it

Abstract Le tecnologie additive rappresentano una tecnologia abilitante per le strutture reticolari. Viceversa, quest’ultime costituiscono un rilevante scenario applicativo, sia dal punto di vista della progettazione del componente/sistema, che del materiale stesso. Il mondo della ricerca sta infatti investendo in maniera significativa nello sviluppo di metamateriali e nel 4D printing. Parallelamente, il mondo industriale sta mostrando un forte interesse nello sviluppo di strutture alleggerite e/o multi-funzionali. Tale interesse si riflette nell’esigenza di formare futuri progettisti in grado di sfruttare le opportunità progettuali offerte dalle tecnologie additive (i.e., Design for Additive Manufacturing), che trascendono le ormai consuete attività di prototipazione a supporto del processo di sviluppo di un nuovo prodotto. Anche le aziende produttrici di software CAD si stanno adeguando a tali richieste integrando moduli dedicati alla modellazione di tali strutture, promovendo approcci progettuali nuovi/alternativi (e.g., generative design) o la nascita di sistemi CAD “avanzati”. Un’ulteriore novità riguarda la possibilità, per alcuni software, di poter usufruire di licenze Educational. Da non sottovalutare le intense campagne marketing che tali aziende svolgono nei vari canali a disposizione, stimolando spesso l’interesse e la curiosità degli studenti che si rivolgono al docente per ulteriori approfondimenti. Si ritiene quindi importante iniziare a trasferire agli studenti di Laurea Magistrale, futuri progettisti, conoscenze in merito. Tale trasferimento presenta però una serie di difficoltà, come inoltre già riscontrato in letteratura[1]. La progettazione di tali strutture richiede una complessa attività di sintesi tra molteplici aspetti quali: l’influenza del processo di stampa sul comportamento della struttura; la scelta del materiale; i vincoli tecnologici/dimensionali dettati dalla tecnologia utilizzata; i requisiti funzionali richiesti alla struttura. A ciò si aggiungono la mancanza, ad oggi, di procedure consolidate a supporto della progettazione e le naturali difficoltà legate all’utilizzo di strumenti software dedicati ed in continua evoluzione (per modellare, ottimizzare e verificare la struttura). Nonostante tali criticità, nel corso integrato di “VIRTUAL PROTOTYPING” e “HAPTICS” (Laurea Magistrale, Scuola di Ingegneria Industriale e dell’informazione) e tramite attività di tesi Magistrale presso le Scuole di Ingegneria Industriale e dell’Informazione e del Design ed un’attività di tesi in collaborazione con i colleghi dell’Università degli Studi di Catania, si è iniziato a stimolare gli studenti ad esplorare le potenzialità ed i limiti delle strutture reticolari. Tali attività possono, ad esempio, riguardare la riprogettazione di meccanismi esistenti o la creazione di strutture reticolari definite “a gradiente” per garantire un miglior comportamento di quest’ultime in relazione al carico. Nel caso dei meccanismi, è richiesto allo studente un nuovo approccio alla progettazione. Quest’ultimi non sono più formati solo dall’assemblaggio di diverse parti, ma, laddove possibile, da un unico corpo che alterna (tramite l’utilizzo di diverse celle elementari) zone rigide a zone deformabili [2] con modalità di distribuzione diverse a seconda della funzione a cui il meccanismo deve assolvere. Le principali difficoltà riscontrate dagli studenti fanno riferimento alla scelta delle celle da utilizzare (e.g., rigide? deformabili?), alla capacità di programmare e controllare le deformazioni cooperative delle celle elementari che compongono la struttura e quindi il suo comportamento globale, fino all’abilità nel saper isolare e quantificare i contributi delle diverse variabili di progettazione che influenzano il comportamento del meccanismo (e.g., scelta, dimensioni e distribuzione delle celle elementari; geometria del design space; materiale; parametri del processo di stampa). Vista la scala ridotta delle dimensioni delle celle elementari (e.g., mesoscala) spesso risulta quindi utile, prevedere una prima attività di prototipazione di singoli moduli di celle che consentono agli studenti di visualizzare il comportamento reale di quest’ultimi prima di intraprendere eventuali attività di simulazione. Ad oggi le strutture sviluppate sono mono-materiale e sono state realizzate utilizzando una stampante FDM commerciale (Ultimaker 3).


Progettazione per l’Additive Manufacturing Antonio Gloria1, Maria Richetta2, Massimo Martorelli3

1 Istituto per i Polimeri, Compositi e Biomateriali – Consiglio Nazionale delle Ricerche, Napoli; 2 Dipartimento di Ingegneria Industriale -Università degli Studi di Roma “Tor Vergata”; 3 Dipartimento di Ingegneria Industriale–Fraunhofer JL IDEAS, Università degli Studi di Napoli

“Federico II”; Email: [email protected]; [email protected]

La visione dell’insegnamento tra “tradizione” e “innovazione” porta alla ribalta il concetto che la garanzia per la buona riuscita della didattica, non è soltanto strettamente connessa con il bagaglio di conoscenza disciplinare e di esperienza di vita e di pratica in aula del docente, ma anche con la conoscenza del background culturale del “soggetto educativo” cui è rivolto il lavoro, le sue modalità di apprendimento e la capacità da parte dello stesso docente di stimolare negli allievi un atteggiamento curiosity‐driven. Indipendentemente dalla retorica che parole come “innovazione” e “progettazione” portano con sé, entrambe hanno una connotazione positiva. Nell’ambito della progettazione le tecniche innovative di Additive Manufacturing offrono l’opportunità di scegliere forme molto articolate, con opportuna distribuzione di materiale, combinazione di più materiali, consentendo la progettazione di componenti ottimizzati in base alla funzione che devono svolgere, senza eccessivi vincoli derivanti dal processo di fabbricazione. Il corso di “Progettazione per l’ Additive Manufacturing” presso la Scuola Politecnica e delle Scienze di Base dell’Università degli Sudi di Napoli “Federico II” si prefigge l’obiettivo di mostrare agli allievi diverse strategie di ottimizzazione delle caratteristiche strutturali e funzionali di dispostivi ottenuti mediante tecnologie additive, offrendo ai futuri ingegneri una competenza in un settore dalle enormi potenzialità ed in costante crescita. I principali contenuti del corso saranno: L’ Additive Manufacturing (AM) nel processo di sviluppo prodotto; introduzione alle diverse tecniche di AM; progettazione “accoppiata” manufatto‐materiale; scelta e progettazione di materiali per l’AM: polimeri, ceramici, compositi, metalli e leghe; cenni ai processi di trasformazione dei materiali e alle relazioni tecnologiche; ottimizzazione del processo in funzione della tecnologia di AM; approfondimenti relativi a materie prime e trattamenti, ricicli e recuperi, tecnologie laser avanzate per AM e diagnostica, difettologia e analisi di aspetti micro/nano‐strutturali; analisi delle caratteristiche chimico‐fisiche e meccaniche (statiche e dinamiche) su diverse scale (macro, micro e nano) di materiali e dispositivi; formati STL, AMF, GCode ‐ configurazioni e parametri; significato dei vari parametri di stampa ed aspetti che possono condizionare il risultato; valutazione di precisione e rugosità in relazione ai parametri di stampa ed all’orientamento; AM e ottimizzazione topologica; strategie di ottimizzazione delle caratteristiche strutturali e funzionali di dispositivi ottenuti mediante tecnologie additive; strutture lattice; AM e Reverse Engineering per la progettazione di strutture avanzate custom‐made; progettazione biomimetica di strutture avanzate e multifunzionali; esempi relativi alla progettazione di dispositivi “a morfologia controllata”; esempi di ottimizzazione topologica risolti con software commerciali. Circa la collocazione, l’insegnamento farà parte del corso di laurea in Ingegneria Navale – Laurea Magistrale. Lezioni frontali, esercitazioni guidate, discussione e confronto di casi studio costituiranno le modalità di svolgimento. L’insegnamento proposto rappresenterà per la prima volta un momento di sintesi e di arricchimento circa tematiche appartenenti a differenti aree scientifico‐disciplinari. Elementi innovativi riguarderanno, inoltre, non solo aspetti teorici (progettazione biomimetica e generativa, strategie di ottimizzazione topologica, percorsi di simulazione/modellazione, analisi delle immagini, criteri di scelta di materiali e tecnologie di processo) ma anche laboratoriali, dal momento che gli allievi avranno un contatto diretto con strumentazioni tipiche delle acquisizioni delle immagini e dell’AM basate su differenti tecnologie integrate e/o combinate, interagendo con esperti del settore. L’insegnamento ricade nell’ambito dell’offerta didattica da erogare nell’anno accademico 2018/2019 (secondo semestre) ed è rivolto ad allievi con interesse e propensione verso la progettazione di strutture avanzate tramite l’integrazione di strategie di ottimizzazione topologica, CAD‐based approach, reverse engineering, simulazione/modellazione e aspetti computazionali con opportuni criteri di scelta dei materiali e delle tecnologie di Additive Manufacturing più appropriate. L’insegnamento potrebbe, inoltre, stimolare anche allievi del corso di aurea in Ingegneria Biomedica verso lo sviluppo di dispositivi custom‐made mediante progettazione generativa, caratterizzati da struttura, proprietà meccaniche e, in alcuni casi, di trasporto di massa “modulate”, come protesi e scaffold per la rigenerazione dei tessuti, ausili innovativi per disabili, oppure modelli 3D di tessuti e organi, ausili per la chirurgia in grado di simulare, pianificare e guidare l’atto chirurgico. In conclusione, l’insegnamento si pone tra gli obiettivi la formazione, quindi, di una specifica figura professionale capace di integrare differenti matrici culturali al fine di progettare dispositivi avanzati per svariate applicazioni in ambito strutturale e/o funzionale, nonché il superamento della semplice trasmissione culturale di conoscenze e di valori, basandosi sulla metodologia del learning by doing e considerando il processo insegnamento‐apprendimento come dinamico, sempre in via di trasformazione e di sviluppo.


Automotive Academy e MUNER: nuovi approcci alla didattica nel corso di laurea magistrale in Advance Automotive Engineering

Francesco Leali, Francesco Gherardini, Fabio Pini Dipartimento di Ingegneria “Enzo Ferrari”, Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia

[email protected]

Abstract Il presente contributo vuole presentare e discutere l’approccio alla didattica sviluppato all’interno del Corso di Laurea Magistrale (CLM) in Advanced Automotive Engineering (AAE), che si colloca all’interno dell’offerta formativa della Motorvehicle University of Emilia‐Romagna (MUNER) e, per l’Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia (Unimore), anche all’interno dell’Automotive Academy. Il contesto: MUNER è un’associazione fortemente voluta dalla Regione Emilia‐Romagna, composta dai quattro atenei del territorio: Università di Bologna, Università di Ferrara, Università di Modena e Reggio Emilia, Università di Parma, e dalle case motoristiche che affondano le radici storiche nel territorio: Automobili Lamborghini, Dallara, Ducati, Ferrari, Haas F1 Team, HPE Coxa, Magneti Marelli, Maserati, Pagani e Toro Rosso. Automotive Academy è un progetto strategico Unimore che unisce didattica, ricerca e terza missione, come sinergia fra il Dipartimento di Ingegneria “Enzo Ferrari” e importanti aziende quali Maserati e Alfa Romeo, e HPE Coxa. Il CLM in AAE è un corso internazionale ed inter‐ateneo, che si colloca quindi in un contesto esclusivo di relazioni fra il mondo accademico ed il mondo aziendale, con il chiaro intento di superare i ruoli, i luoghi e le modalità “standard” di apprendimento. Corso di riferimento ed eventuale collocazione nei piani di studio: Il CLM in AAE è caratterizzato da 5 curricula: Advanced Motorcycle Engineering, Advanced Powertrain (sede di Bologna e sede di Modena), Advanced Sportscar Manufacturing, High Performance Car Design, Racing Car Design. I corsi ING‐IND/15 nel CLM in AAE, caratterizzanti o facoltativi a seconda del curriculum, sono:

Automotive Computer Aided Design CAD, I anno, Secondo Ciclo Semestrale, 6 CFU

Vehicle Conceptual Design, I anno, Primo Ciclo Semestrale, 6 CFU

Vehicle Components, II anno, Secondo Ciclo Semestrale 6 CFU

Vehicle Virtual Design, II anno, Primo Ciclo Semestrale 6 CFUModalità di svolgimento ed elementi innovativi: Forte specializzazione con curricula verticali; 4 sedi eroganti i differenti curricula, con spostamento degli studenti sulle 4 sedi in base alle opportunità formative specifiche anche legate a criteri di prossimità rispetto a specifiche competenze aziendali e territoriali; compartecipazione delle aziende con condivisione di persone (esperti aziendali in qualità di docenti in aula) e di luoghi (laboratori, visite e seminari obbligatori all’interno delle aziende); nuove modalità di erogazione dei contenuti e di apprendimento grazie ad un diffuso approccio learning‐by‐doing, anche grazie a specifiche esperienze (Formula Student); la didattica relativa alla progettazione computer‐based impiega la piattaforma 3DExperience (Dassault Systemes) attraverso un contratto di sponsorizzazione; progetti in co‐tutoring e tirocini obbligatori presso le aziende partner; elevati requisiti di accesso (richiesto voto di Laurea maggiore o uguale a 95/110, e possedere una conoscenza della lingua inglese equivalente o superiore al livello B2 del quadrocomune europeo). Sperimentazione condotta e risultati: A conclusione del primo anno di erogazione, i percorsi si sono dimostrati capaci di diversificare la formazione degli allievi in AAE rispetto al parallelo CLM in Ingegneria del Veicolo di Unimore. In particolare, si sottolinea la forte connotazione applicativa del corso, mirato ad affiancare solide basi teoriche alla capacità di fare mediante un approccio “hands on”. La stretta relazione con figure aziendali ha inoltre permesso di sviluppare soft skills e competenze trasversali. Numero di allievi coinvolti: 120, ripartiti fra i diversi curricola (20 per curriculum tranne per Advanced Powertrain con 40 studenti, 20 per sede Bologna e 20 per sede di Modena). Conclusioni e sviluppi futuri: Il CLM è, ad oggi, a metà ciclo, pertanto non si possono avere dati sui profili in uscita (voti, assorbimento da parte delle aziende, soddisfazione degli studenti, etc.). L’approccio, seppure favorito dal numero ridotto di studenti per ciascun curriculum, verrà similmente esportato verso corsi di impostazione più tradizionale che, pur non potendo godere di analogo contesto, potranno tuttavia beneficiare di nuove modalità di erogazione e di impostazione didattica, con un approccio più applicativo.

Allegati: Automotive Academy Unimore: https://youtu.be/6T_F8he47Dg MUNER – Motorvehicle University of Emilia‐Romagna: https://www.youtube.com/watch?v=Yw6MxGaF49s


Il ruolo didattico delle Student Design Competitions: impatto su formazione progettuale, disegno, soft skills

Marco Gadola. Daniel Chindamo, Emanuele Bonera Università di Brescia, Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Industriale, Automotive Engineering & Design Group

[email protected]

Abstract Corsi di riferimento: a) Disegno e modellistica dell’autoveicolo, b) Laboratorio di meccanica e testing del veicolo.

Biennio di Laurea Magistrale in Ing. Meccanica, curriculum Autoveicoli Numero di allievi coinvolti: >120 dal 2014

Le competizioni didattiche collaborative svolgono un ruolo prezioso nell’aggregare interesse e passione degli studenti in un contesto motivante ed interdisciplinare. I progetti tendono a riprodurre un ambito di lavoro professionale e in genere prevedono studio, disegno, costruzione, testing e sviluppo di un oggetto o sistema complesso (ad es. una piccola auto o moto da corsa) secondo un severo regolamento internazionale, con le attività di pianificazione e gestione tecnico-economica correlate. Il progetto in genere culmina con la partecipazione ad uno o più eventi internazionali, in un ambiente altamente competitivo e dunque stimolante. Il paper [1] presenta l’esperienza degli autori e del team UniBS sotto forma di case study. Nel contesto del workshop ING-IND/15 si vuole evidenziare come i progetti di questo tipo siano fortemente caratterizzati come “design intensive” e costituiscano naturale integrazione dei corsi di disegno tradizionali. Sono numerosi gli autori che testimoniano come il confrontarsi con problemi di tipo aperto sia il modo più efficiente per imparare e crescere, in particolare in ambito progettuale, laddove le capacità creative e sintetiche devono svilupparsi in parallelo con quelle analitiche e più propriamente ingegneristiche. Si parla infatti di active o direct learning, learning by doing, hands-on learning (espressione tipicamente anglosassone) o meglio ancora di experiential learning [2-3] come modalità alternativa alla didattica frontale con la tradizionale struttura lezioni-esercizi in forma chiusa-esame (top-down o passive learning), dove lo studente assimila principalmente attraverso l’esperienza altrui. Un valore aggiunto è il fatto che il docente non viene percepito come figura in contrapposizione bensì come tutor (un Faculty Advisor nella terminologia SAE) o addirittura come un pari, un team mate degno di particolare rispetto perché più esperto e/o anziano, a fronte di un obiettivo condiviso (il risultato della competizione). Infine, è noto come le dinamiche interpersonali proprie di questi contesti sfocino spontaneamente nel self-learning e nel peer learning. Ad esempio nel nostro caso i cosiddetti “senatori”, ovvero gli studenti con uno o più anni di esperienza, organizzano autonomamente corsi di modellazione solida e progettazione per i “rookie” (gli studenti appena entrati nel team, in genere vicini alla conclusione del triennio) in modo da accelerarne la crescita e renderli produttivi in modo concreto e in tempo utile, e poi continuano ad “allevarli” durante lo svolgimento del progetto, portandoli man mano ad assumersi responsabilità in seno alla squadra. Da questa efficace forma di coinvolgimento progressivo e tutoraggio spesso scaturisce una sorprendente maturazione, sia della capacità di esprimersi e concretizzare le proprie idee dal punto di vista ingegneristico, sia personale, entrambi aspetti molto apprezzati da chi poi valuta i neolaureati in cerca di impiego. Tra le attività vicine al nostro SSD la presentazione riporterà esempi riguardanti design con CAD, surface modeling, integrazione di tool CAE, applicazioni FEM e CFD, additive manufacturing, reverse engineering etc.

[1]. Gadola, M.; Chindamo, D. (2017). Experiential learning in engineering education: the role of Student Design Competitions and a case study. International Journal of Mechanical Engineering Education. Article in Press. [2]. Kolb, D.A. (1984). Experiential learning: experience as the source of learning and development. Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall. [3]. Siddique, Z.; Hardré P.L.; Bradshaw, A.C.; Mistree, F. (2010). Fostering innovation through experiential learning. Proceedings of the ASME 2010 International Design Engineering Technical Conferences & Computers and Information in Engineering Conference IDETC/CIE 2010 August 15-18, 2010, Montreal, Quebec, Canada.


Corso Innovazione di prodotto e processo Davide Russo

Università di Bergamo

[email protected]

Abstract

Il lavoro proposto ha lo scopo di illustrare le particolarità introdotte negli ultimi anni nel Corso di Innovazione di prodotto e processo. Il corso è incentrato sui metodi di innovazione sistematica, dal problem solving ai metodi per la generazione di idee, la loro protezione, l’integrazione nei processi di sviluppo prodotto aziendali e le strategie e strumenti per l’accesso alla conoscenza.

In particolare verranno presentati 2 aspetti: il ruolo dei workshop in aula informatica (che coprono il 50% delle ore di didattica frontale del corso) ed il progetto di fine corso con le aziende del territorio.

Il corso è frequentato da circa 50 studenti all’anno iscritti al primo anno della laurea specialistica. Consta di 8 crediti ed è un esame che rientra nell’ Attività formativa Caratterizzante. E’ un corso obbligatorio nell’indirizzo di progettazione meccanica per ing. meccanica, mentre è opzionale per gestionali, informatici e per gli altri indirizzi di meccanica.

La prima particolarità del corso è che si svolge per metà sotto forma di workshop nelle aule informatiche.Dato che la finalità del corso è quella di formare figure professionali con capacità operative di base per condurre

consulenza in ambito di problem solving aziendale e progettazione di nuovi prodotti, è necessario riuscire a trasmettere agli studenti la consapevolezza di cosa sia un problema industriale. Per questo motivo per ogni nuovo modulo teorico introdotto durante il corso segue nella lezione successiva un workshop di 3 ore per sperimentare in che modo poi nella pratica quei concetti vengono declinati. Per fare questo vengono usati numerosi casi che il docente ha raccolto negli anni nelle attività di conto terzi. Ogni workshop si svolge in aula informatica dove gli studenti hanno a disposizione l’accesso ai molti strumenti di gestione della conoscenza indispensabili a supportare le fasi di definizione del problema, accesso ai brevetti, web e riviste scientifiche, effetti fisici, web tracking, strumenti linguistici per impostare le query, nonché strumenti per gestire i moduli metodologici delle singole fasi del problem solving. Sarà fornita una ampia descrizione di quanto sia cruciale il ruolo di questi strumenti nella formazione di uno studente.

Il secondo aspetto di cui parleremo è la modalità di svolgimento del progetto finale d’esame. Ogni anno alla fine del corso, una o più aziende sono invitate a presentare agli studenti un loro problema aziendale

(preferibilmente ancora irrisolto), che gli studenti cercheranno di risolvere con un progetto autonomo da portare all’esame. Le modalità di raccolta dati sono pensate secondo una ottica di tipo consulenziale. Gli studenti hanno al massimo 3 ore per guidare il project manger a trasferire le sole informazioni necessarie a inquadrare il problema. L’incontro avviene in università senza la presenza del docente. La valutazione ai fini dell’esame invece viene effettuata secondo due criteri: l'azienda valuta l'efficacia dei risultati mentre il docente verifica la coerenza dell'applicazione del metodo. I benefici sono preziosi perché lo studente ha modo di testare i progressi ottenuti in un contesto reale, incentivandoli a riproporre questo tipo di esperienza anche dopo nella loro vita professionale. Dal punto di vista aziendale questo è un test indubitabile della efficacia del metodo, dal momento che persone giovani e non esperte siano in grado di proporre comunque delle soluzioni efficaci, in breve tempo e senza il coinvolgimento dei docenti.

La sperimentazione di questo tipo di esame è stata condotta in questo modo da oltre 6 anni; alcuni casi verranno proposti a titolo esemplificativo.

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Confronti tra misure di autovalutazione della self-efficacy per le capacità di problem solving inventivo

Niccolò Becattini – Gaetano Cascini Politecnico di Milano

[email protected] – [email protected]

Abstract Il corso di LM in Ingegneria Meccanica del Politecnico di Milano eroga, dal 2008/09, un corso avente per temi l’innovazione sistematica e la progettazione inventiva (attuale denominazione: “Methods and Tools for Systematic Innovation”, corso integrato erogato in inglese e composto di due moduli: “Problem solving and inventive design” e “Knowledge and Intellectual Property Management”). Per la parte di problem solving inventivo, il corso presenta temi come TRIZ, alcune sue evoluzioni più recenti, i.e. OTSM-TRIZ, oltre ad altri strumenti ed approcci alla progettazione (e.g. bio-inspired design). Il modulo mira a migliorare le capacità di progettazione concettuale degli studenti con strumenti che stimolano la creatività, in modo che quanto tipicamente prodotto in maniera intuitiva possa essere generato in maniera più sistematica, ripetibile e, quindi, anche più efficiente. A partire dall’AA 2011/12, le classi di studenti hanno compilato un questionario all’inizio ed alla fine dell’attività didattica per una valutazione della Self-Efficacy rispetto alle capacità di soluzione di problemi inventivi. Gli studi di Bandura (1977) hanno messo in luce che il miglioramento dell’auto-efficacia percepita dagli individui sia cruciale per affrontare sfide e situazioni problematiche per cui vi siano forti elementi di incertezza, così come lo sono i problemi ingegneristici, per cui anche la sola definizione degli obiettivi (e.g. requisiti di progetto) rappresenta di per sé un task mal definito (ill-defined, nella definizione di H. Simon) e ambiguo. Il questionario è composto da 14 affermazioni rispetto alle quali i rispondenti devono esprimere un giudizio di accordo/disaccordo su una scala qualitativa a 4 livelli (per niente/più si che no/più no che si/del tutto), in maniera del tutto simile a quanto sono già abituati a fare nei tradizionali questionari di valutazione della didattica (Chiandotto e Gola, 2000). Le prime 6, di tema più generale, mirano a valutare l’auto-efficacia in attività di problem solving. Le restanti 8, invece, sono costruite per intercettare in maniera più puntuale l’auto-efficacia percepita rispetto all’uso dei metodi e degli strumenti facenti parte degli argomenti del corso. Come già accennato, il questionario viene somministrato all’inizio ed alla fine del corso, in modo da poter effettuare un confronto ex-ante/ex-post ed apprezzare le differenze che, a meno di altri fattori perturbativi non previsti, dipendono dall’esposizione ai contenuti del corso stesso. I dati qualitativi raccolti vengono trasformati in misure quantitative, assegnando un punteggio alle risposte (rispettivamente 2,5,7,10) concordemente a quanto indicato da Rampichini, Grilli e Petrucci (2004). I risultati vengono confrontati e sottoposti a test di ipotesi per dati non appaiati, considerato che il questionario viene somministrato in forma anonima e che al momento delle due somministrazioni i campioni possono differire leggermente a causa di assenze. Il confronto viene effettuato sulle medie delle risposte. Nel corso degli anni, il numero di studenti frequentanti è cresciuto da circa una ventina a più di 50 ed il questionario ha dato esiti sostanzialmente concordi attraverso i diversi anni accademici, a meno di modeste variazioni. Per quanto riguarda le prime sei affermazioni, emerge in maniera chiara che la stima delle proprie capacità di problem solving acquisite migliore sensibilmente, specialmente riguardo alla fiducia verso la possibilità di risolvere nuovi e diversi problemi in futuro. Gli esiti sulle altre 8 affermazioni mostrano che alcune delle tematiche didattiche introdotte con le lezioni hanno un impatto maggiore sulla percezione di auto efficacia: il concetto di contraddizione, di idealità delle soluzioni ed il modello di organizzazione di conoscenza e concetti organizzato secondo gli assi di spazio e tempo (TRIZ system operator). Alla luce delle modifiche occorse nell’erogazione del corso (il corso adesso viene erogato in inglese), la platea di studenti frequentanti è cambiata, con un numero sempre maggiore di studenti stranieri. Nel prossimo futuro si prevede quindi di stimare l’auto-efficacia in modo da evidenziare potenziali differenze dovute anche alla provenienza geografica dei frequentanti.



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