Framework for an Integrated Learning Block with CDIO-led Engineering Education

As a CDIO collaborating member, Sheridan’s School of Mechanical and Electrical Engineering Technology (MEET) maintains a curriculum that is deeply rooted in skills-based learning, experiential learning, and engineering design. To ensure our graduates are consistently agile and ready for the workforce, we are taking proactive measures to further improve their learningexperiences. An important challenge still impedingour students’knowledge acquisition is the perception that program courses have disjointed learning outcomes. In reality, 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. In general, an ILB is formed by the interconnectivity of at least two courses. At Sheridan\u27s School of MEET, we are applying an ILB with three engineering coursesoffered withinthe same semester for all of our Bachelor’s of Engineering 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 Sheridan’s 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

Sustainable international experience: A collaborative teaching project

Within engineering education, there is an increasing need for providing our students with international experiences. This is most often done by exchange studies abroad. However, a majority of the students on engineering programs do not engage in any international exchange. This paper presents insights from a collaborative cross-disciplinary international project to give students international experience without having to travel. From both a sustainability perspective and a situation where e.g. a global virus outbreak stop students from travelling, solutions that give engineering students experience of working in an international setting are becoming increasingly important. Initial challenges, for the teachers involved in the project, that were addressed before the project started, included the assessment of students, the use of online collaborative tools, assessment of students and the dependence between the two courses. The learnings from the first and second iteration of the collaborative project were mainly focused around transparency, introduction of students to each other, communication, real-time issues and deadlines. By gradually remove these peripheral challenges for the students, resulting in making the students focus on the actual challenges surrounding the actual collaborative project. Even though this project is ongoing, the initial results clearly show that by integrating courses between different countries and disciplines, it is possible to create an environment that strengthens the students’ ability in teamwork, communication and addresses the cultural and professional aspects of working as an engineer in an international context

15è Premi a la Qualitat en la Docència Universitària 2012

Conté: Trajectòria Docent al professor Miguel Cervera Ruiz. Iniciativa Docent Concepció, disseny, implementació i operació de sistemes i productes del món real de l’itinerari d’assignatures de projectes, dirigit per Ramon BragósEl Premi UPC a la Qualitat en la Docència Universitària va ser instituït pel Consell Social de la Universitat Politècnica de Catalunya l’any 1998 amb la finalitat d’incentivar l’excel·lència de la funció docent mitjançant el reconeixement exprés de l’exercici d’una activitat docent rellevant (Premi a la Trajectòria Docent) o la millora o la implantació de mètodes docents que han contribuït a la renovació i millora de la qualitat docent (Premi a la Iniciativa Docent). Aquest llibre recull els projectes guanyadors d’ambdues modalitats de l’edició de 2012 del Premi. El Premi a la Trajectòria Docent al professor Miguel Cervera Ruiz, del departament de Resistència de Materials i Estructures a l’Enginyeria a l’Escola Tècnica Superior d’Enginyers de Camins, Canals i Ponts de Barcelona. El jurat va valorar diferents aspectes de l’activitat docent continuada del professor Miguel Cervera durant més de 26 anys a la UPC en tots els cicles dels plans d’estudis, que l’han convertit en un referent a l’Escola Tècnica Superior d’Enginyeria de Camins Canals i Ponts de Barcelona: • La bona combinació d’una docència intensa i rellevant amb una recerca de qualitat i amb una especial contribució a la implantació de mètodes docents, tots tres aspectes desenvolupats amb un alt grau d’excel·lència. • La implicació directa i activa en iniciatives de renovació i millora de la qualitat docent relacionades amb l’harmonització amb l’Espai Europeu d’Educació Superior i amb la implantació de les noves titulacions de Grau i Màster. • L’alt grau de compromís i col·laboració, durant tota la seva trajectòria, tant amb el seu centre, com amb els seus parells i amb l’estudiantat, pel qual és molt ben valorat. El Premi a la Iniciativa Docent al projecte Concepció, disseny, implementació i operació de sistemes i productes del món real de l’itinerari d’assignatures de projectes, dirigit pel professor Ramon Bragós, del departament d’Enginyeria Electrònica a l’Escola Tècnica Superior d’Enginyeria de Telecomunicació de Barcelona. Aquesta experiència consisteix en el desenvolupament d’un itinerari d’assignatures de projectes, en base a la metodologia CDIO (Concepció, Disseny, Implementació i Operació de sistemes i productes del món real), adoptada pel centre, que facilita un aprenentatge pràctic. La metodologia defineix eines i bones pràctiques per ajudar al disseny de plans d’estudis i afegeix competències pròpies de l’exercici de l’enginyeria a les competències específiques de les matèries d’una titulació i a les competències genèriques comunes a tota la UPC. El disseny d’estudis d’enginyeria basat en aquesta metodologia, que és reconeguda internacionalment, representa un enfocament nou dels estudis d’enginyeria, orientat a l’assoliment de competències professionalitzadores, que cerca una millor inserció de l’estudiantat en l’àmbit laboral. Al 2008 l’Escola Tècnica Superior d’Enginyeria de Telecomunicacions de Barcelona (ETSETB) va iniciar l’adopció d’aquesta metodologia i en aquest moment té consolidada l’etapa d’implantació. El jurat va valorar que l’experiència implica un gran nombre de professorat del centre, cosa que demostra la viabilitat de la implantació del treball per competències en el conjunt d’una titulació, amb la voluntat de coordinació del professorat, la valoració molt positiva del professorat i de l’estudiantat implicat i el fet que ha suposat incorporar la UPC a un projecte internacional que li reconeix una adaptació singular, coneguda com a model Barcelona. Les dues candidatures han estat guardonades amb la distinció Jaume Vicens Vives a la qualitat docent universitària, que atorga la Generalitat de Catalunya (Decret 113/2011, de 9 d’octubre 2012)

Developing innovation competences in engineering education through project-based and challenge-based learning

There is a gap between industry needs and engineering graduates’ competences that since the past two decades has been under discussion. Engineering graduates are perceived as “too theoretical” by the industry and face difficulties when adapting to the practical working context. This gap is being mostly tackled by project-based courses. Furthermore, the expected competences of the future engineers go beyond the purely technical skills. Competences like creativity, innovativeness, business skills, sense of responsibility, problem-based thinking, collaboration, ability to communicate and effectively dealing with stress and uncertainty, among others, will be increasingly important in the future. Innovation competences in particular are key to tackle current societal challenges, but there is limited understanding about what innovation competences are developed through different types of project-based courses. An education that remains only in the scope of technical skills traditionally expected from engineers will eventually limit the capabilities of the engineers to influence strategy and management decisions, as well as concept definition for new products and services. Institutions like ABET, CDIO and ENAEE – EUR-ACE®, highlight these demands for future engineers’ competences. Ultimately, the more engineers master the innovation process beyond the technical aspects, the more impact they can have in shaping the society of the future, and the greater chances they have to position themselves as decision makers. This study discusses what are the innovation competences needed for engineering students and pedagogical approaches to develop those competences, with the aim of understanding how to better design educational strategies to improve innovation competences in future engineering graduates. A broad literature review was developed on existing innovation competences models and pedagogical approaches to develop innovation competences, going from problem-based to project-based learning to challenge-based education, from New Product Development to Design Thinking, and through different strategies to measure innovation competences. Through a mixed method approach, combining quantitative analysis of surveys and qualitative content analysis of project results, we compared two experiential learning courses developed at the UPC Telecom school: a project-based course and a challenge- based course. We compared self-perception on innovation competences using the INCODE (Innovation Competences Development) Barometer and we developed a qualitative content analysis of project results and self-reflection documents of two groups of engineering students from Telecom Engineering school from UPC going through CBI (Challenge Based Innovation) course versus PDP (Product Development Project) course. CBI is an innovative learning experience carried out by three institutions: Telecom Engineering School of UPC, ESADE Business School and IED Instituto Europeo di Design in collaboration with CERN, where mixed teams of students from the three institutions face open innovation challenges through Design Thinking, with the objective of designing solutions to complex societal problems, considering the use of CERN technologies if suitable. PDP is the “standard” capstone course taken by Telecom engineering students following a classical project management approach based on the CDIO framework. Results shows that experiential learning approaches like project-based and challenge-based education are good educational strategies for developing competences and, explicitly, innovation competences in engineering education, but each strategy emphasizes some competences more than others. Project-based courses demonstrates better results in Planning and Managing Projects. Creativity, Leadership and Entrepreneurship are more developed through a challenge-based approach combined with Design Thinking.Existe una brecha entre las necesidades de la industria y las competencias de los graduados en ingeniería que se ha estado debatiendo desde las últimas dos décadas. Los graduados en ingeniería son percibidos como "demasiado teóricos" por la industria y encuentran dificultades para adaptarse al contexto laboral real. Esta brecha se aborda principalmente mediante cursos basados en proyectos, desarrollando las competencias esperadas de los futuros ingenieros, que van más allá de las habilidades puramente técnicas. Competencias como la creatividad, la innovación, las habilidades empresariales, el sentido de la responsabilidad, el pensamiento basado en problemas, la colaboración, la capacidad para comunicarse y afrontar eficazmente el estrés y la incertidumbre, entre otras, serán cada vez más importantes en el futuro. Las competencias de innovación en particular son clave para abordar los desafíos sociales actuales. Pero hay una comprensión limitada sobre qué competencias de innovación se desarrollan a través de diferentes tipos de cursos basados en proyectos. Instituciones como ABET, CDIO y ENAEE - EUR-ACE®, destacan estas demandas de competencias de los futuros ingenieros. Este estudio analiza cuáles son las competencias de innovación necesarias para los estudiantes de ingeniería y los enfoques pedagógicos para desarrollar estas competencias, con el objetivo de comprender cómo diseñar mejores estrategias educativas para el desarrollo de competencias de innovación en los futuros graduados en ingeniería. Se desarrolló una extensa revisión de la literatura incluyendo modelos de competencias de innovación y enfoques pedagógicos existentes para desarrollar competencias de innovación, pasando del aprendizaje basado en problemas al aprendizaje basado en proyectos y la educación basada en retos. También se estudió el desarrollo de nuevos productos (NPD) y el pensamiento de diseño (Design Thinking), así como diferentes estrategias para medir competencias de innovación. A través de un enfoque de métodos mixto, combinando el análisis cuantitativo de encuestas y el análisis de contenido cualitativo de resultados de proyectos, se compararon dos cursos de aprendizaje experiencial desarrollados en la escuela Telecomunicaciones de la UPC: un curso basado en proyectos PDP (Proyecto de desarrollo de producto) y un curso basado en retos (CBI-Challenge Based Innovation). Se analizó la autopercepción sobre competencias de innovación utilizando el Barómetro INCODE (Innovation Competences Development), y se desarrolló un análisis de contenido cualitativo de los resultados de proyectos y documentos de autorreflexión. CBI es una experiencia de aprendizaje innovadora llevada a cabo por tres instituciones: Escuela de Ingeniería de Telecomunicaciones de la UPC, ESADE Business School e IED Istituto Europeo di Design en colaboración con CERN, donde equipos mixtos de estudiantes de las tres instituciones enfrentan desafíos de innovación abierta a través del Design Thinking, con el objetivo de diseñar soluciones a problemas sociales complejos, considerando el uso de tecnologías CERN (si es apropiado). PDP es el curso final ¿estándar¿ que toman los estudiantes de ingeniería de telecomunicaciones siguiendo un enfoque clásico de gestión de proyectos basado en el marco CDIO. Los resultados muestran que los enfoques de aprendizaje experiencial como la educación basada en proyectos y la educación basada en retos son buenas estrategias educativas para desarrollar competencias y, específicamente, competencias de innovación en la educación en ingeniería. Pero cada estrategia enfatiza algunas competencias más que otras. Los cursos basados en proyectos demuestran mejores resultados en la planificación y gestión de proyectos. La creatividad, el liderazgo y el espíritu empresarial se desarrollan más a través de un enfoque basado en retos combinado con Design Thinking.Postprint (published version

15è Premi a la Qualitat en la Docència Universitària 2012

El Premi UPC a la Qualitat en la Docència Universitària va ser instituït pel Consell Social de la Universitat Politècnica de Catalunya l’any 1998 amb la finalitat d’incentivar l’excel·lència de la funció docent mitjançant el reconeixement exprés de l’exercici d’una activitat docent rellevant (Premi a la Trajectòria Docent) o la millora o la implantació de mètodes docents que han contribuït a la renovació i millora de la qualitat docent (Premi a la Iniciativa Docent). Aquest llibre recull els projectes guanyadors d’ambdues modalitats de l’edició de 2012 del PremiPeer ReviewedAward-winningPostprint (published version

A practical approach to cellular communications standards education

The cellular communications industry is steadily growing and expanding to solve the needs of governments, businesses and communities. Standards are fundamental to enable cooperation while promoting competition. The companies involved contribute and agree on appropriate technical specifications to ensure diversity, compatibility and facilitate worldwide commercial deployment and evolution. The specifications of cellular communications standards are extensive, complex and intentionally incomplete to spur innovation and differentiation. This makes standards education a difficult endeavor, but it is highly demanded by the wireless industry. This paper describes a practical approach to teaching cellular communications standards. Our methodology leverages software-defined radio technology and uses the abstraction layer and operating environment (ALOE) to provide a practical learning environment that facilitates developing many of the needed technical and soft skills without the inherent difficulty and cost associated with radio frequency components and regulation. We define six learning stages that assimilate the standardization process and identify key learning objectives for each. We discuss our experiences when employing the proposed methodology at Barcelona Tech in Spain, compare the approach with an equivalent class at Virginia Tech in the US and make the following observations: (1) The complexity of standards need to be abstracted and presented in a form suitable for a given class. (2) Educating about cellular communications standards is most effective when students are immersed in the process. (3) Hands-on activities need careful preparation and close guidance.Peer ReviewedPostprint (published version