Hvordan ingeniørklasser forbereder eleverne til at tackle problemer som klimaforandringer

Ingeniører bruger meget af deres tid på de tekniske aspekter af problemer, uanset om de designer den næste generation af smartphones eller bygger en metro.

Som de seneste nyheder vidner om, har denne teknocentriske tilgang nogle kritiske begrænsninger, og resultatet kan ende med at skade snarere end at hjælpe samfundet.

For eksempel viser kunstig intelligens algoritmer designet af softwareingeniører til at fremme brugerengagement sig at underminere demokratiet og fremme hadefulde ytringer. Pulsoximetre, nøgleværktøjer til diagnosticering af COVID-19, fungerer bedre på lys hud end mørk hud. Kraftværker og motorer, som har muliggjort meget af de "fremskridt", der er set siden den industrielle revolution, har givet næring til klimaændringerne.

Som ingeniørprofessor har jeg brugt de sidste seks år på at finde ud af, hvordan man kan uddanne den næste generation af ingeniører til at undgå disse fejl.

Forskning viser, at et af nøgleproblemerne er, at ingeniørtimer ofte fokuserer på dekontekstualiserede problemer, uden at tage hensyn til den sociale kontekst. Vi beder eleverne om at bruge alt for meget tid på at løse matematiske ligninger og alt for lidt tid på at tænke over de menneskelige dimensioner af de problemer, de forsøger at løse.

Praktiserende ingeniører bliver bedt om at løse dårligt stillede, rodede problemer, der ikke har ét rigtigt svar, der let kan findes i en lærebog. Studerende har brug for muligheden for at konfrontere, snarere end at undgå, denne kompleksitet i disse afgørende formative år, når de lærer at tænke som ingeniører.

Den kolde krigs indflydelse, der fortsætter i dag

De fleste ingeniøruddannelser fokuserer på standard "ingeniørvidenskab" kurser, såsom statik, termodynamik og kredsløb, der sporer deres indflydelse tilbage til det teknologiske kapløb med det tidligere Sovjetunionen under den kolde krig, som Jon Leydens og Juan Lucena forklarer i deres bog " Engineering for Retfærdighed."

Det var dengang - for omkring syv årtier siden - at ingeniørpensum begyndte at understrege det videnskabelige og matematiske grundlag for ingeniørvidenskab og skære ned på praktiske ingeniørdesign og humanistiske kurser. Mens de fleste ingeniøruddannelser nu inkorporerer disse typer kurser, har ingeniørklasser i sig selv ofte et vedvarende skel mellem det sociale og det tekniske.

Endnu mere nedslående fandt min kollega Erin Cechs arbejde med "frigørelsens kultur" ud af, at ingeniørstuderende tilsyneladende dimitterede fra college mere uengageret i sociale spørgsmål, end da de startede.

I en longitudinel undersøgelse af studerende på tværs af fire universiteter fandt hun, at studerendes engagement i offentlig velfærd faldt markant i løbet af deres ingeniøruddannelse. Undersøgelsen, der blev offentliggjort i 2013, undersøgte 326 studerende hvert år under college såvel som 18 måneder efter eksamen. Hun fandt ud af, at elevernes "tro på vigtigheden af ​​fagligt og etisk ansvar, forståelse af teknologiens konsekvenser, forståelse af, hvordan mennesker bruger maskiner, og sociale bevidsthed alle falder."

Langt fra at forbedre elevernes evne til at engagere sig i disse kritiske spørgsmål, når de dimitterer, kan den traditionelle tilgang gøre tingene værre. Nogle skoler har ændret deres tilgang i de senere år, men mange har ikke.

Hvordan jeg opmuntrer til en 'socioteknisk' tankegang

Jeg mener, at ingeniører er nødt til at bevæge sig væk fra en teknocentrisk tilgang og anlægge en socioteknisk tankegang, som jeg forklarer i min bog "Drones for Good:How to Bring Sociotechnical Thinking into the Classroom." Med dette mener jeg, at vi skal begynde at tænke på, hvordan det sociale og tekniske altid hænger sammen. Disse aspekter bør ikke adskilles, med tekniske udfordringer til ingeniørerne og sociale udfordringer til sociologerne.

Socioteknisk tænkning er evnen til at identificere dette forhold og løse problemer med dette forhold i tankerne.

For at validere denne tilgang til uddannelse har mine kolleger og jeg i vid udstrækning undersøgt socioteknisk tænknings indvirkning på elevernes præstationer i en bred vifte af klasser og sammenhænge, ​​herunder kurser i energi, droner og design. Senest har vi med finansiering fra National Science Foundation udviklet et nyt kursus, Integrated Approach to Energy, der integrerede socioteknisk tænkning fra den første dag.

Vi starter semesteret ikke med termodynamikkens grundlæggende love, men i stedet med en praktisk samtale om, hvordan mennesker rent faktisk bruger energi. Som semesteret skrider frem, undersøger vi ikke kun de tekniske forviklinger ved sol og vind, men også de måder, hvorpå fossile brændstoffer har dybt skadet vores verden.

Vores peer-reviewede forskning i denne klasse – udført gennem interviews og analyse af elevernes arbejde og adfærd – har vist, at eleverne med en socioteknisk tilgang opretholder et højt niveau af teknisk præstation, men også udvikler bevidsthed om de sociale implikationer af ingeniørpraksis.

Forsigtig optimisme for fremtiden

Uddannelsesområdet er notorisk modstandsdygtigt over for forandringer, og ingeniøruddannelsen er ingen undtagelse. Mens jeg skriver dette, er der dog plads til forsigtig optimisme.

Universitetsstuderende er i dag en del af en generation, der har vendt skuden efter år med faldende borgerengagement. Unge ledere som klimaaktivisterne Greta Thunberg og Leah Thomas er begyndt at stille en magtfuld ældre generation til ansvar.

Denne transformative tankegang har fundet vej ind i ingeniørklassen. Universitetsstuderende er i stigende grad klar til samtaler om, hvordan ingeniører kan fremme en bæredygtig fremtid eller engagere sig i spørgsmål om social retfærdighed.

Adskillige nye ingeniøruddannelser, herunder afdelingen for integreret ingeniørvidenskab ved University of San Diego, hvor jeg underviser, og ingeniørvidenskab, design og samfund på Colorado School of Mines, gør socioteknisk tænkning central i deres læseplan. Andre ingeniørskoler, som Harvey Mudd, Smith og Olin, kræver, at deres elever tager et betydeligt antal humanistiske og samfundsvidenskabelige kurser og har gjort praktisk læring centralt i deres læseplan.

Efter min mening er den brede lære, at det ikke er nok at tro, at samfundet er én ting, og teknologien er en anden. Enhver med en social mediekonto kan fortælle dig, at det ikke er så enkelt.