An Education 4.0 Pedagogical Approach for Introducing Smart Manufacturing to 5th grade students

Esta investigação é desenvolvida no âmbito do projeto Europeu "ShapiNG" (Shaping the next Generation of Manufacturing Professionals), cujo objetivo principal é atrair estudantes para atividades no campo da indústria. Proporcionar aos estudantes experiências de aprendizagem que os ajudem a compreender as competências necessárias para ser bem sucedido no local de trabalho é uma proposta desafiante no mundo de hoje em rápida mudança e dominado pela tecnologia. O objetivo deste estudo é identificar as tecnologias e abordagens-chave que, combinadas, podem constituir uma arquitetura pedagógica adequada para criar consciência e motivação entre os jovens estudantes, a fim de os inspirar a escolher uma carreira em Engenharia. Com base na teoria de aprendizagem de David Ausubel, foi realizado um estudo de caso para avaliar a eficácia da arquitetura concebida. A população da metodologia de pesquisa consistiu em 60 alunos do 5º ano de escolaridade que frequentavam a aula de "STEM" na "Escola Global". Os tópicos abordados foram modelação e impressão 3D. Após uma revisão minuciosa da literatura e um profundo trabalho de campo envolvendo observação direta e participante, questionários e entrevistas foram feitas com o objetivo de recolher dados relativos a (a) conhecimentos obtidos sobre os tópicos abordados, (b) benefícios de trabalhar colaborativamente e individualmente, (c) eficácia do material instrucional, e (d) motivação para seguir uma carreira em Engenharia. Por fim, através do trabalho realizado conseguimos obter os seguintes resultados principais: não há diferenças significativas no conhecimento adquirido entre o trabalho individual e colaborativo para as atividades propostas; os benefícios do trabalho colaborativo estão associados à possibilidade de negociar conceitos e aprimorar as competências de liderança e organização, enquanto os benefícios do trabalho individual estão relacionados com a possibilidade de auto-superação e de ser criativo; a motivação influenciou a qualidade percebida do material instrucional, sendo que os estudantes motivados classificaram melhor o material instrucional do que os não motivados; os estudantes do sexo masculino estão mais motivados a seguir uma carreira na Engenharia do que os do sexo feminino. Em última análise, os principais resultados deste estudo proporcionam um ponto de partida conceptual e prático para o desenvolvimento de abordagens eficazes em futuros trabalhos de investigação e para atividades que pretendam motivar jovens estudantes para seguir uma carreira na Engenharia.This research is developed within the scope of the European project "ShapiNG" (Shaping the next Generation of Manufacturing Professionals), whose main goal is to attract young students for activities in the field of manufacturing. Providing students with learning experiences that help them to understand the skills they need to succeed in the workplace is a difficult proposition in today's quickly changing world pervaded by technology. The purpose of this study is to identify key technologies and approaches that combined may constitute a suitable pedagogical architecture to create awareness and motivation among young students as to inspire them to pursue a career in Engineering. Drawing on David Ausubel's theory of learning, a case study was conducted to evaluate the effectiveness of the conceived architecture. The research methodology population consisted of 60 students from the 5th grade attending the "STEM" class at "Escola Global". The covered topics were 3D modeling and 3D printing. After a thorough literature review and an in-depth fieldwork involving both direct and participant observation, questionnaires and interviews were done in order to collect data regarding the (a) knowledge obtained on the covered topics, (b) benefits of working collaboratively and individually, (c) effectiveness of the instructional material, and (d) motivation to pursue a career in Engineering. Ultimately, through our research we were able to obtain the following main results: there are no significant differences on the acquired knowledge between individual and collaborative work for the proposed activities; benefits of collaborative work are related to the possibility of negotiating concepts and enhancing leadership and organizational skills, whilst benefits of individual work are related to the possibility of self-overcoming and being creative; motivation influenced the perceived quality of instructional material with motivated students rating better the instructional material than the unmotivated ones; male students are more motivated to pursue a career in Engineering than female. Ultimately, the main results of this study provide a conceptual and practical gateway to bring in effective approaches to future research and activities focused on motivating young students to pursue a career in Engineering