Developing constructively aligned learning-by-doing model incorporating 21st century skills for enhancing the teaching of engineering and sience curriculum in higher education

Abstract

In the context of modern pedagogy, educators and academics have been placing greater emphasis on the value of Learning-By-Doing (LBD) and 21st Century Skills. This thesis presents an exploration case study of the existing approach to LBD practices and 21st Century Skills based on research conducted at one of the premier higher education institutions for engineering programs. This thesis presents an analysis of the current understanding of LBD from the view point of the institution’s leadership and faculty, in response to the overall research question: What constructively aligned Learning-By-Doing(LBD) pedagogical model, incorporating 21st Century Skills, can be developed for enhancing the teaching of science and engineering? It seeks to identify the LBD practices that are being successfully implemented and the 21st Century Skills that are being taught and assessed, drawing substantially from the vantage point of instructors and students. By exploring these areas in a top-ranked institution, this thesis seeks to cast a broader light on the perspectives and practices of similar universities and engineering programs in the Emirates. The study employed a mixed methods approach in which students participated in an online survey while the engineering dean and instructors took part in open-ended, semi-structured interviews. The findings from the two sets of data collection activities were merged resulting in the emergence of themes, which were then used as the basis for formulating five basic principles. These principles were used to guide the development of a four-stage (Explore, Do, Reflect and Apply) LBD learning model. Rooted in the literature of Kolb, Dewey and Lewin, this LBD Model provides extensive structure and specificity for curriculum development, lesson planning, teaching and assessment of content, and professional learning, with the potential to lead an inclusive implementation of LBD practices and 21st Century Skills going forward.

Στα πλαίσια της σύγχρονης έρευνας στην εκπαίδευση στη Φυσική και στις επιστήμες Μηχανικού στο Πανεπιστήμιο δίνεται μεγάλη έμφαση στην αξία της μάθησης και κατανόησης των εννοιών στην πράξη (Learning by Doing - LBD) καθώς και των δεξιοτήτων και δυνατοτήτων στην εκπαιδευτική διαδικασία στον 21ο αιώνα (21st Century Skills). Στην παρούσα διατριβή μελετάται η εφαρμογή της LBD διαδικασίας και των αντίστοιχων δεξιοτήτων του 21ου αιώνα λαμβάνοντας δείγματα και πληροφορία από την τριτοβάθμια εκπαίδευση. Στη διατριβή παρουσιάζεται, μελετάται και αναλύεται η κατανόηση του LBD από την οπτική γωνία του ακαδημαϊκού προσωπικού του ιδρύματος. Στη συνέχεια, η μελέτη επιδιώκει να εντοπίσει τις πρακτικές LBD που εφαρμόζονται με επιτυχία και τις πρακτικές του 21st Century Skills που διδάσκονται και αξιολογούνται, αντλώντας στοιχεία και από τους διδάσκοντες αλλά και από του διδασκόμενους. Για τη συγκεκριμένη μελέτη και την εξαγωγή συμπερασμάτων χρησιμοποιήθηκε η προσέγγιση μεικτών μεθόδων στην οποία οι μαθητές συμμετείχαν στην έρευνα μέσω διαδικτύου, ενώ ο Πρύτανης της Σχολής και το Εκπαιδευτικό Προσωπικό, συμμετείχαν σε συνεντεύξεις με φυσική παρουσία. Τα ευρήματα από τα δύο σύνολα συλλογής δεδομένων (τους διδασκόμενους και το διδακτικό προσωπικό) αξιολογήθηκαν και μελετήθηκαν με αποτέλεσμα την εξαγωγή πολύ χρήσιμων και σημαντικών συμπερασμάτων, τα οποία στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκαν ως βάση για τη διαμόρφωση συγκεκριμένων βασικών αρχών. Αυτές οι αρχές χρησιμοποιήθηκαν για να καθοδηγήσουν την ανάπτυξη ενός μοντέλου μάθησης LBD τεσσάρων σταδίων. Το πρώτο εκ των οποίων αφορά στην έρευνα και τη διερεύνηση του κάθε αντικειμένου, το επόμενο αφορά στη φάση της υλοποίησης από το οποίο προκύπτουν τα συμπεράσματα εφαρμόζονται στην αρχική υπόθεση (διαδικασία: Explore, Do, Reflect και Apply). Βασισμένο στη βιβλιογραφία των Kolb, Dewey και Lewin, το μοντέλο LBD παρέχει εκτεταμένη δομή και εξειδίκευση για την ανάπτυξη προγραμμάτων σπουδών, το σχεδιασμό μαθημάτων, τη διδασκαλία και την αξιολόγηση του περιεχομένου και την επαγγελματική μάθηση, με τη δυνατότητα να οδηγήσει σε μια ολοκληρωμένη εφαρμογή των πρακτικών έρευνας στην εκπαίδευση της Φυσικής και των επιστημών μηχανικού, LBD και του 21st Century Skills, για τη παροχή υψηλού επιπέδου εκπαίδευσης.