Transdisciplinarity for sustainability in engineering education

Abstract

This research aims to improve engineering education in sustainability (EESD) through transdisciplinarity (td) learning approaches. The research comprised 3 phases. The first consisted of the analysis of how sustainability is approached in EE through a co-word analysis and characterization of the keywords networks of three relevant journals in the field of EESD over two decades. The journal networks evolution analysis suggested that the concern was growing to move to society. Td and related keywords constantly dripped along the ten years in all the journals and gained relevance, especially in International Journal of Sustainability in Higher Education (IJSHE) and Journal of Cleaner Production (JCLP). Additionally the IJSHE showed a will of reinforcing relationships beyond the university; the International Journal of Engineering Education (IJEE) gave relevance to real case studies with a North-South component and to students’ representativeness; and the JCLP contributed aspects on competences and educational strategies. The characterisation brought as relevant categories towards sustainability those related to cross-boundary schemes (i.e. td, ethics, networking), institutional aspects, faculty professional development training and learning strategies. Finally, keywords related to td and collaborative networking spread throughout all the areas of knowledge addressed by the journals, indicating a widening interest. The second phase studied how emergent EESD initiatives were approached from td as valued competence for sustainability. The research indicated that most of the initiatives fitted in the problem solving discourse, where co-production of knowledge and method-driven aspects are relevant. Deepening this discourse, most initiatives corresponded to the real-world argument promoting science-society collaboration to solve societal problems (EU contexts); others looked for convergence of all sciences (life, human, physical and engineering) in pursuit of human well-being (innovation argument, US contexts); and some initiatives brought together students and entities in a team-based learning process with social purpose (transcendent interdisciplinary research “tir” argument). It is noteworthy that none of the initiatives mirrored the transgression discourse, which attempts to reformulate the establishment, no longer for society but with society. The last phase consisted in the implementation of a td learning environment experience in the course Action Research Workshop on Science and Technology (Sci&Tech) for Sustainability (5 ETCS) of the UPC Master degree in Sustainability Sci&Tech. Civil organisations, public administration, students and educators undertook collaborative research on real-life sustainability case studies, following two cycles of action-reflection. While the course mainly fitted in the real-world argument of problem solving, service learning (SL) or CampusLab schemes also reproduced a team-based learning with societal purpose (“tir” argument). We addressed the transgression discourse by means of SL focusing on social justice, which enhanced the development of complex thinking. Afterwards, some students engaged as professional researchers-activists in the participant organisations. Challenges of their learning process were: problem formulation, process uncertainty, stakeholder’s interests and roles integration, and interpersonal skills. Additionally, a well-valued Emotional Intelligence module was developed by the author to help students face some process paralyzing uncertainties. Finally this work proposes a set of fundamental features to be considered for an effective scheme for a td approach in EESD, methodically framing the science-society discourse on the issue at stake: work in real-world complex problems; involve diverse disciplines and fields cooperation; involve science-society cooperation and mutual learning processes; integrate types of knowledge; rely on disciplinary and cross-disciplinary practice.

Aquesta investigació té com a objectiu la millora de l'educació en enginyeria en sostenibilitat (EESD) a través d'un enfocament d'aprenentatge transdisciplinari, en 3 fases. La primera va consistir en l'anàlisi de com s'aborda la sostenibilitat a EE, mitjançant l'anàlisi de co-ocurrència i la caracterització dels mots clau d’articles de tres revistes rellevants en l’EESD, al llarg de 10 anys. L'anàlisi de l'evolució de les xarxes de revistes va suggerir una preocupació creixent per a traslladar el focus a la societat. La transdisciplinarietat (td) i els mots clau relacionats van degotar constantment al llarg del període a totes les revistes, guanyant rellevància, especialment a la International Journal of Sustainability in Higher Education (IJSHE) i la Journal of Cleaner Production (JCLP) A més, mostrà la rellevància de: la voluntat de reforçar relacions més enllà de la universitat, a la IJSHE; els estudis de casos reals amb component Nord-Sud, i la representativitat dels estudiants, a la International Journal of Engineering Education; i els aspectes sobre competències i estratègies educatives, a la JCLP. La caracterització va aportar com a categories rellevants per la sostenibilitat les relacionades amb esquemes “cross-boundary” (td, ètica, treball en xarxa), aspectes institucionals, desenvolupament professional del professorat i estratègies d'aprenentatge. Finalment, els mots clau relacionats amb td i xarxes de col·laboració s’identificaren al llarg de totes les àrees de coneixement empreses a les revistes, indicant un interès creixent. La segona fase va estudiar com les iniciatives de EESD, eren abordades des de la td. Indicà que la majoria encaixaven en el discurs de resolució de problemes, que emfatitza la coproducció de coneixement i els aspectes metodològics. Aprofundint aquest discurs, la majoria de les iniciatives s’esqueien a l'argument del món real que promou la col·laboració ciència-societat sobre problemes socials (context UE); altres buscaven la convergència de les ciències (vida, salut, física i enginyeria) en la recerca del benestar humà (argument d'innovació, context USA); i algunes reunien a estudiants i entitats en un procés grupal d'aprenentatge, amb propòsit social (argument d'investigació interdisciplinària transcendent "tir"). És rellevant que cap de les iniciatives es va vincular al discurs de transgressió, que persegueix la reformulació de l'”establishment” ja no per a la societat, sinó amb la societat. L'última fase va consistir en la implementació d'un entorn d'aprenentatge td al curs Taller d'Investigació-Acció (5 ETCS) del Màster UPC en Ciència i Tecnologia de Sostenibilitat. Organitzacions civils i de govern, estudiants i educadors van investigar col·laborativament en casos reals de sostenibilitat, a partir de dos cicles d'acció-reflexió. Si bé el curs encaixa principalment en l'argument del món real del discurs de resolució de problemes, els esquemes d'aprenentatge servei (ApS) o CampusLab poden reproduir l'argument "tir" d'aprenentatge basat en equips amb propòsit social. El discurs de la transgressió s'abordà mitjançant l’ApS per a la justícia social i va resultar en la implicació professional d'alguns estudiants en les organitzacions civils participants. Els reptes del procés d'aprenentatge foren: formulació de problemes; gestió d'incerteses; integració de diferents interessos i rols; i habilitats interpersonals. Per això, l'autora desenvolupà un valorat mòdul d'Intel·ligència Emocional, animat a encarar punts paralitzants del procés. Finalment, aquest treball proposa un conjunt d'elements fonamentals a considerar en un esquema eficaç per a aplicar l'enfocament td a l’EESD, que emmarqui de forma metòdica el discurs sobre la qüestió social en joc: treballar sobre problemes complexos del món real; involucrar diverses disciplines i àrees; facilitar la cooperació ciència-societat i els processos. Finalment, aquest treball proposa un conjunt d’elements fonamentals a considerar en un esquema eficaç per a aplicar l'enfocament transdisciplinarietat a l’EESD, que emmarqui de forma metòdica el discurs sobre la qüestió social en joc: treballar sobre problemes complexos del món real; involucrar diverses disciplines i àrees; facilitar la cooperació ciència-societat i els processos d'aprenentatge mutu; integrar tipus de coneixement; recolzar-se en pràctiques disciplinàries i interdisciplinàries