Интеграция проблемного обучения, проектного обучения и компьютерных технологий в преподавание организации промышленного производства: на пути к концепции устойчивого развития учителей

Обложка


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение. В настоящее время для преподавания организации промышленного производства требуются навыки решения проблем и принятия решений, ориентированные на устойчивое развитие. Рост информационных показателей, интернета вещей, виртуальной и дополненной реальности, искусственного интеллекта порождает более разнообразные, сложные и неточные задачи. Цель статьи – показать структуру, использующую проблемное и проектное обучение, компьютерные технологии в качестве динамических ресурсов, поддерживающих комплексное обучение промышленных инженеров, ориентированных на устойчивое развитие.

Материалы и методы. Исследование включало системный анализ структурных переменных, этапов и частичных результатов его применения за три академических года исследования. Авторами были отобраны несколько тематических исследований для оценки профессиональных компетенций, связанных с целями устойчивого развития студентов – будущих промышленных инженеров. Проанализированы два латиноамериканских сценария (Мексика и Куба).

Результаты исследования. Изучение теоретических и методологических компонентов преподавания промышленной инженерии с упором на компетенции в двух университетах в странах Латинской Америки выявило необходимость понимания компьютерных технологий как сложного процесса. Предлагаемая структура рассматривает компьютерные технологии в соответствии с типологиями выбранных компетенций, интегрированных в учебный план, включая проблемное и проектное обучение, ориентированные на цели устойчивого развития.

Обсуждение и заключение. Выводы авторов способствуют развитию активных методов обучения в инженерии, поддерживаемых применением инструментов CAD/CAM/CAE и ориентированных на достижение целей устойчивого развития. Материалы статьи будут полезны для преподавания промышленной инженерии с точки зрения цифровой трансформации, контекстуализированной в условиях устойчивого развития.

Об авторах

Роберто Перес-Родригес

Университет Ольгина

Автор, ответственный за переписку.
Email: roberto.perez@uho.edu.cu
ORCID iD: 0000-0001-5741-5168
Scopus Author ID: 46461675300
ResearcherId: D-7023-2016

научный сотрудник, доктор философии

Куба, Ольгин

Рафаэль Лоренсо-Мартин

Университет Ольгина

Email: rlorenzo@uho.edu.cu
ORCID iD: 0000-0001-6852-5725

научный сотрудник, доктор философии

Куба, Ольгин

Карлос Альберто Тринчет-Варела

Университет Ольгина

Email: carlos.trinchet@uho.edu.cu
ORCID iD: 0000-0001-5375-2968

научный сотрудник, доктор философии

Куба, Ольгин

Роландо Эстебан Симеон-Монет

Университет Ольгина

Email: simeon@uho.edu.cu
ORCID iD: 0000-0003-4561-0278
Scopus Author ID: 56492922600

научный сотрудник, доктор философии

Куба, Ольгин

Джонатан Миранда

Технологический институт Монтеррея

Email: jhonattan.miranda@tec.mx
ORCID iD: 0000-0002-4761-6027
Scopus Author ID: 55356463900

научный сотрудник, доктор философии

Мексика, Нуэво-Леон

Даниэль Кортес

Технологический институт Монтеррея

Email: a01655708@itesm.mx
ORCID iD: 0000-0002-8692-8066
Scopus Author ID: 57203636953

научный сотрудник, доктор философии

Россия, Нуэво-Леон

Артуро Молина

Технологический институт Монтеррея

Email: armolina@itesm.mx
ORCID iD: 0000-0001-5461-2879
Scopus Author ID: 7202086081

проректор по исследованиям и трансферу технологий, доктор философии

Мексика, Нуэво-Леон

Список литературы

  1. Giesenbauer B., Müller-Christ G. University 4.0: Promoting the Transformation of Higher Education Institutions toward Sustainable Development. Sustainability. 2020;12(8):3371. doi: https://doi.org/10.3390/su12083371
  2. Sánchez-Santamaría J., Boroel-Cervantes B.I., López-Garrido F.M., Hortigüela-Alcalá D. Motivation and Evaluation in Education from the Sustainability Perspective: A Review of the Scientific Literature. Sustainability. 2021;13(7):4047. doi: https://doi.org/10.3390/su13074047
  3. Nhamo G., Togo M., Duke K., Sustainable Development Goals for Society. Cham: Springer; 2021. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-70948-8
  4. Elfert M. Lifelong Learning in Sustainable Development Goal 4: What Does it Mean for UNESCO’s RightsBased Approach to Adult Learning and Education? International Review of Education. 2019;65(4):537‒556. doi: https://doi.org/10.1007/s11159-019-09788-z
  5. Mader C., Scott G., Abdul-Razak D. Effective Change Management, Governance and Policy for Sustainability Transformation in Higher Education. Sustainability Accounting, Management and Policy Journal. 2013;4(3):264–284. doi: https://doi.org/10.1108/SAMPJ-09-2013-0037
  6. Thomas I. Sustainability in Tertiary Curricula: What Is Stopping It Happening? International Journal of Sustainability in Higher Education. 2004;5(1):33–47. doi: https://doi.org/10.1108/14676370410517387
  7. Mosurović Ružičić M., Miletić M., Dobrota M. Does a National Innovation System Encourage Sustainability? Lessons from the Construction Industry in Serbia. Sustainability. 2021;13(7):3591. doi: https://doi.org/10.3390/su13073591
  8. Bauer M., Bormann I., Kummer B., Niedlich S., Rieckmann M. Sustainability Governance at Universities: Using a Governance Equalizer as a Research Heuristic. Higher Education Policy. 2018;31:491‒511. doi: https://doi.org/10.1057/s41307-018-0104-x
  9. Blanco-Portela N., Benayas J., Pertierra L.R., Lozano R. Towards the Integration of Sustainability in Higher Education Institutions: A Review of Drivers of and Barriers to Organisational Change and Their Comparison Against Those Found of Companies. Journal of Cleaner Production. 2017;166:563–578. doi: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.07.252
  10. Peer V., Stoeglehner G. Universities as Change Agents for Sustainability – Framing the Role of Knowledge Transfer and Generation in Regional Development Processes. Journal of Cleaner Production. 2013;44:85‒95. doi: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2012.12.003
  11. Ramirez-Mendoza R.A., Morales-Menendez R., Melchor-Martinez E.M., Iqbal H.M.N., Parra-Arroyo L., Vargas-Martínez A., et al. Incorporating the Sustainable Development Goals in Engineering Education. International Journal on Interactive Design and Manufacturing. 2020;14:739–745. doi: https://doi.org/10.1007/s12008-020-00661-0
  12. Mann L., Chang R., Chandrasekaran S., Coddington A., Daniel S., Cook E., et al. From Problem-Based Learning to Practice-Based Education: A Framework for Shaping Future Engineers. European Journal of Engineering Education. 2021;46(1):27–47. doi: https://doi.org/10.1080/03043797.2019.1708867
  13. Díaz M., Gormaz-Lobos D., Galarce-Miranda C., Valenzuela F., Rojas F., Sepulveda E., et al. Strengthening the Training of Engineers in Chilean Universities Through Practice Partnerships: STING Project. Procedia Computer Science. 2020;172:597–602. doi: https://doi.org/10.1016/j.procs.2020.05.076
  14. Colombo C.R., Alves A.C. Sustainability in Engineering Programs in a Portuguese Public University.
  15. Production. 2017;27(spe):e20162214. doi: https://doi.org/10.1590/0103-6513.221416
  16. Crespo B., Míguez-Álvarez C., Arce M.E., Cuevas M., Míguez J.L. The Sustainable Development Goals: An Experience on Higher Education. Sustainability. 2017;9(8):1353. doi: https://doi.org/10.3390/su9081353
  17. Sánchez-Carracedo F., López D. Innovation in Engineering Education for Sustainable Development –
  18. Introduction to a Special Issue. Sustainability. 2020;12(19):8132. doi: https://doi.org/10.3390/su12198132
  19. Membrillo-Hernández J., Ramírez-Cadena M.J., Martínez-Acosta M.J., Cruz-Gómez E., Muñoz-Díaz E., Elizalde H. Challenge-Based Learning: The Importance of World-Leading Companies as Training Partners. International Journal on Interactive Design and Manufacturing. 2019;13:1103–1113. doi: https://doi.org/10.1007/s12008-019-00569-4
  20. Félix-Herrán L.C., Rendon-Nava A.E., Nieto-Jalil J.M. Challenge-Based Learning: An I-Semester for Experiential Learning in Mechatronics Engineering. International Journal on Interactive Design and Manufacturing. 2019;13:1367–1383. doi: https://doi.org/10.1007/s12008-019-00602-6
  21. Portuguez Castro M., Gómez Zermeño M.G. Challenge Based Learning: Innovative Pedagogy for Sustainability through e-Learning in Higher Education. Sustainability. 2020;12(10):4063. doi: https://doi.org/10.3390/su12104063
  22. Gudoniene D., Paulauskaite-Taraseviciene A., Daunoriene A., Sukacke V. ACase Study on Emerging Learning Pathways in SDG-Focused Engineering Studies through Applying CBL. Sustainability. 2021;13(15):8495. doi: https://doi.org/10.3390/su13158495
  23. McLain M. Developing Perspectives on ‘the Demonstration’ as a Signature Pedagogy in Design and Technology Education. International Journal of Technology and Design Education. 2021;31:3–26. doi: https://doi.org/10.1007/s10798-019-09545-1
  24. Frank M., Lavy I., Elata D. Implementing the Project-Based Learning Approach in an Academic Engineering Course. International Journal of Technology and Design Education. 2003;13:273–2788. doi: https://doi.org/10.1023/A:1026192113732
  25. Doppelt Y. Assessing Creative Thinking in Design-Based Learning. International Journal of Technology and Design Education. 2009;19:55–65. doi: https://doi.org/10.1007/s10798-006-9008-y
  26. Chua K.J., Yang W.M., Leo H.L. Enhanced and Conventional Project-Based Learning in an Engineering Design Module. International Journal of Technology and Design Education. 2014;24(4):437–458. Available at: https://eric.ed.gov/?id=EJ1043446 (accessed 20.12.2021).
  27. Niiranen S. Supporting the Development of Students’ Technological Understanding in Craft and Technology Education via the Learning-by-Doing Approach. International Journal of Technology and Design Education. 2021;31:81–93. doi: https://doi.org/10.1007/s10798-019-09546-0
  28. Qu L., Chen Y., Rooij R., de-Jong P. Cultivating the Next Generation Designers: Group Work in Urban and Regional Design Education. International Journal of Technology and Design Education. 2020;30:899–918. doi: https://doi.org/10.1007/s10798-019-09540-6
  29. Cavalcante Koike C.M., Viana D.M., Vidal F.B. Mechanical Engineering, Computer Science and Art in Interdisciplinary Project-Based Learning Projects. International Journal of Mechanical Engineering Education. 2018;46(1):83–94. doi: https://doi.org/10.1177/0306419017715427
  30. García-Ros R., Pérez-González F., Cavas-Martínez F., Yomás J.M. Effects of Pre-College Variables and First-Year Engineering Students’ Experiences on Academic Achievement and Retention: A Structural Model. International Journal of Technology and Design Education. 2019;29:915–928. doi: https://doi.org/10.1007/s10798-018-9466-z
  31. Putra Z.A., Dewi M. The Application of Problem-Based Learning in Mechanical Engineering. In: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Volume 306, 2nd International Conference on Innovation in Engineering and Vocational Education (25–26 October 2017, Manado, Indonesia). 2018;306:012140. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899X/306/1/012140
  32. Uziak J., Kommula V.P. Application of Problem Based Learning in Mechanics of Machines Course. International Journal of Engineering Pedagogy. 2019;9(1):68‒83. doi: https://doi.org/10.3991/ijep.v9i1.9673
  33. Garikano X., Garmendia M., Manso A.P., Solaberrieta E. Strategic Knowledge-Based Approach for CAD Modelling Learning. International Journal of Technology and Design Education. 2019;29:947–959. doi: https://doi.org/10.1007/s10798-018-9472-1
  34. Sánchez-Romero J.L., Jimeno-Morenilla A., Pertegal-Felices M.L., Mora-Mora H. Design and Application of Project-Based Learning Methodologies for Small Groups within Computer Fundamentals Subjects. IEEE Access. 2019;7:12456‒12466.
  35. Berselli G., Bilancia P., Razzoli R. Project-Based Learning of CAD/CAE Tools for the Integrated Design of Automatic Machines. In: Advances on Mechanics, Design Engineering and Manufacturing II. Cham; Springer; 2019. p. 798‒809. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-12346-8_78
  36. Fernandes F.A.O., Júnior N.F., Daleffe A., Fritzen D., Alves-de-Sousa R.J. Integrating CAD/CAE/CAM in Engineering Curricula: A Project-Based Learning Approach. Education Sciences. 2020;10(5):125. doi: https://doi.org/10.3390/educsci10050125
  37. Scherak L., Rieckmann M. Developing ESD Competences in Higher Education Institutions – Staff Training at the University of Vechta. Sustainability. 2020;12(24):10336. doi: https://doi.org/10.3390/su122410336
  38. Weng S.S., Liu Y., Dai J., Chuang Y.C. A Novel Improvement Strategy of Competency for Education for Sustainable Development (ESD) of University Teachers Based on Data Mining. 2020;12(7):2679. doi: https://doi.org/10.3390/su12072679
  39. Sistermans I.J. Integrating Competency-Based Education with a Case-Based or Problem-Based Learning Approach in Online Health Sciences. Asia Pacific Education Review. 2020;21:683–696. doi: https://doi. org/10.1007/s12564-020-09658-6
  40. Miranda J., Navarrete C., Noguez J., Molina-Espinosa J.M., Ramírez-Montoya M.S, Navarro-Tuch S.A., et al. The Core Components of Education 4.0 in Higher Education: Three Case Studies in Engineering Education. Computers & Electrical Engineering. 2021;93:107278. doi: https://doi.org/10.1016/j.compeleceng.2021.107278
  41. Molina A., Ponce P., Miranda J., Cortes D., Enabling Systems for Intelligent Manufacturing in Industry 4.0: Sensing, Smart and Sustainable Systems for the Design of S3 Products, Processes, Manufacturing Systems, and Enterprises. Springer Nature; 2021. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-65547-1

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Перес-Родригес Р., Лоренсо-Мартин Р., Тринчет-Варела К.А., Симеон-Монет Р.Э., Миранда Д., Кортес Д., Молина А., 2022

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Журнал "Интеграция образования" основан в 1996 году.
Реестровая запись ПИ № ФС 77-70142 от 16 июня 2017 г.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».