OMAR CHEIDDE CHAIM

Desenvolvimento de competências através de avaliação individual no contexto de Educação em Engenharia: Pensamento Crítico e Criatividade

São Carlos

2015

OMAR CHEIDDE CHAIM

Developing Competences through Individual Assessments in an Engineering Education Context: Creativity and Critical Thinking

Master’s dissertation submitted to the Escola de Engenharia de São Carlos,

Universidade de São Paulo (São Carlos

School of Engineering, University of São

Paulo) for obtaining the degree of Master in

Science.

São Carlos

2015

OMAR CHEIDDE CHAIM

Developing Competences through Individual Assessments in an Engineering Education Context: Creativity and Critical Thinking

Master’s dissertation submitted to the Escola de Engenharia de São Carlos,

Universidade de São Paulo (São Carlos

School of Engineering, University of São

Paulo) for obtaining the degree of Master in

Science.

Research field: Engineering Education

Tutor: Edson Walmir Cazarini

São Carlos

2015

AUTORIZO A REPRODUÇÃO TOTAL OU PARCIAL DESTE TRABALHO, POR QUALQUER MEIO CONVENCIONAL OU ELETRÔNICO, PARA FINS DE ESTUDO E PESQUISA, DESDE QUE CITADA A FONTE.

Chaim, Omar Cheidde

C434d Desenvolvimento de competências através de avaliação individual no contexto de educação em engenharia: Pensamento crítico e criatividade / Omar Cheidde Chaim; orientador Edson Walmir Cazarini. São Carlos, 2016.

Dissertação (Mestrado) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção e Área de Concentração em Processos e Gestão de Operações -- Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo, 2016.

1. Educação em Engenharia. 2. Avaliação Individual. 3. Desenvolvimento de Competências. I. Título.

CONTENTS

1 INTRODUCTION ....................................................................................... 1 1.1 RESEARCH QUESTIONS......................................................................... 3 1.2 OBJECTIVES ............................................................................................ 5 1.3 DISSERTATION STRUCTURE ................................................................. 5 2 LITERATURE REVIEW ............................................................................. 6 2.1 ENGINEERS AND ENGINEERING COMPETENCES ............................... 7 2.1.1 Defining Engineer ...................................................................................... 7 2.1.2 Engineering Competences ...................................................................... 10 2.2 DEFINING EDUCATION IN ENGINEERING ........................................... 14 2.3 COMPETENCE DEVELOPMENT ........................................................... 16 2.3.1 Revised Bloom Taxonomy ....................................................................... 20 2.3.2 Critical Thinking ....................................................................................... 24 2.3.3 Creativity ................................................................................................. 27 2.3.4 Motivation ................................................................................................ 31 2.4 OBJECTIVES AND LEARNING OUTCOMES ......................................... 34 2.5 ASSESSMENT THEORY ........................................................................ 36 2.5.1 Learning Frameworks on assessment ..................................................... 37 2.6 ASSESSMENT TYPES ........................................................................... 38 2.6.1 Diagnostic Assessment ........................................................................... 38 2.6.2 Summative Assessment .......................................................................... 39 2.6.3 Formative Assessment ............................................................................ 39 2.7 ASSESSMENT FREQUENCY ................................................................. 40 2.8 ASSESSMENT TASKS ........................................................................... 42 2.8.1 Structured Tasks ..................................................................................... 42 2.8.2 Unstructured tasks .................................................................................. 52 2.9 ASSESSING INDIVIDUALS IN GROUP WORK ...................................... 63 2.10 GRADING ............................................................................................... 65 2.11 FEEDBACK ............................................................................................. 67 2.12 RUBRICS ................................................................................................ 69 2.13 COMPUTATIONALLY ASSISTED ASSESSMENT .................................. 72 2.14 DIRECTIVE VERBS ................................................................................ 73 3 USING INDIVIDUAL ASSESSMENT TO DEVELOP CRITICAL

THINKING AND CREATIVITY IN THE ENGINEERING SUBJECTS ...... 80

3.1 CONNECTING THE PIECES .................................................................. 80 3.1.1 Assessment and Motivation ..................................................................... 80 3.1.2 Type of tasks, assessment and grading: ................................................. 81 3.1.3 Critical Thinking, Creativity Skills and Competence in Engineering.......... 82 3.2 ASSESSMENT PRACTICES ................................................................... 82 4 INTEGRATION IN ENGINEERING CONTEXT........................................ 89 4.1 DEFINING OUTCOMES .......................................................................... 89 4.2 DEVISING STRATEGIES ........................................................................ 90 4.2.1 Choosing the tasks .................................................................................. 92 4.2.2 The possibility of repetition ...................................................................... 95 5 CONCLUSION ........................................................................................ 99 5.1 LIMITATIONS ........................................................................................ 100 5.2 FUTURE RESEARCH ........................................................................... 101 BIBLIOGRAPHY ................................................................................................... 102

FIGURE LIST FIGURE 1 - DISSERTATION STRUCTURE .............................................................. 7 FIGURE 2 - A ROADMAP TO 21ST CENTURY ENGINEERING ............................. 11 FIGURE 3 - THE CDIO SYLLABUS V. 2.0. AT THE SECOND LEVEL OF DETAIL . 12 FIGURE 4 - COMPETENCE INTEGRATION PROCESS AND TRANSFER ............ 17 FIGURE 5 - MOTIVATION FRAMEWORK ............................................................... 33 FIGURE 6 - STATES IN DEVELOPING COMPETENCES ....................................... 68 FIGURE 7 - RUBRIC GRID ...................................................................................... 70 FIGURE 8 - DIRECTIVE VERBS AND TYPES OF TASK ........................................ 79

TABLE LIST

TABLE 1 - ORIGINAL AND REVISED BLOOM STRUCTURES ............................... 23 TABLE 2 - ASPECTS OF CREATIVITY ACCORDING TO THE FELLOWSHIP

PROFESSORS ....................................................................................... 27 TABLE 3 - DIRECTIVE VERBS ............................................................................... 74

RESUMO As demandas da sociedade de conhecimento sobre os profissionais de engenharia

são bastante diferentes daquelas presentes no século passado, para atende-las a

educação em engenharia deve se adaptar. A acelerada evolução tecnológica e

rápida mudança em contextos sociais e econômicos reforça a importância de duas

competências que são chave nas profissões de engenharia, pensamento crítico e

criatividade. O objetivo deste trabalho é promover através da compreensão do

papel e da utilização de técnicas e ferramentas de avaliações individuais o

desenvolvimento de ambas competências no contexto de engenharia. Para

promover práticas de avaliação individual que permitam tal desenvolvimento, este

trabalho se iniciou com revisões bibliográficas dos principais conceitos

relacionados às teorias de educação, desenvolvimento de competências,

motivação, demandas de engenharia e teorias de avaliação. Com uma

compreensão mais profunda sobre estes conceitos inicia-se uma discussão das

principais práticas que possam agregar valor à educação em engenharia e ao

desenvolvimento de pensamento crítico e criatividade neste contexto. Como

resultado de pesquisa são propostas estratégias para incorporar práticas em

cursos de engenharia, considerando tanto os objetivos do processo educacional

como limitações como tempo para preparação e aplicação de atividades,

tamanhos de sala de aula, infraestrutura e disponibilidade de tarefas.

Palavras-chave: Educação em Engenharia, Avaliações individuais,

Desenvolvimento de competências.

ABSTRACT

The