Social sciences and humanities in civil engineering: a mixed methods analysis in the context of education

Abstract

(English) The challenges that the world is currently facing call for solutions that are interdisciplinary in nature. This implies that engineering professionals need to work together with professionals from different disciplines to design projects to address such issues. In this regard, Higher Education plays a major role in training engineering students that are able to understand the socio-technical context in which engineering practice is embedded and design appropriate solutions accordingly. Nonetheless, traditionally, engineering education curricula have mainly focused on the "technical" side of engineering and have left the "social" aside. Hence, understanding the processes of integrating social issues in engineering programs is essential. The main objective of the present dissertation is to understand better the potential contributions from relevant areas of the social sciences and humanities in civil engineering and propose recommendations accordingly. For this, the thesis follows a mixed-methods approach that involved the collection of both qualitative and quantitative data. On the one hand, the qualitative data involved the analysis of faculty members' perspectives on the processes of integrating knowledge from the social sciences and humanities into civil engineering programs. This approach uses semi-structured interviewing with professors in civil engineering schools. On the other hand, quantitative data was collected through a survey administered to stakeholders studying or working in the context of civil engineering. Interview and survey data was complemented with literature reviews and the analysis of archival records. First of all, a conceptual framework for the intersection between civil engineering and social sciences and humanities was developed. For this, the fields of civil engineering and social sciences were classified into several different subfields, namely six for infrastructures (transport, water, energy, environment, urban planning and buildings) and twelve for social sciences (culture and history, behaviour and mind, communication and interaction, socioeconomics, juridical sciences, life and health, politics, social problems, social groups, ethics and philosophy, arts and education and innovation). Afterwards, the existing literature at the intersection between the various categories was reviewed. The final framework provides a description of different key areas and can be applied to a wide variety of actions ranging from the development of university curricula to the social impact assessment of projects. Second, the empirical part of this thesis analysed the current status of integration of social aspects in civil engineering programmes at different levels, national and international. In both cases, four main elements were examined: ability, preparedness, willingness and propitiousness to change. These aspects were analysed through the various sources of data collected and focusing on aspects such as thinking processes, challenges, and opportunities. Third, following the results of the previous parts, all the previous findings in specific technical fields are built upon to elaborate on two specific case studies through which social elements can be introduced in class. The first case study proposes a multi-criteria decision-making model to assess the sustainability of structural components. The proposed method was employed to evaluate the sustainability of the most representative alternatives (materials and structural typologies) for girders and trusses for the construction of sports hall roofs in Spain. The second case study assesses the sustainability of structural concrete elements in the context of water and sanitation. In particular, it proposes and applies a model for the case of concrete pipes, and it determines how different typologies of pipes contribute to the overall sustainability of infrastructure systems.

(Català) Els reptes als quals el món s’enfronta actualment requereixen solucions de caràcter interdisciplinari. Això implica que els professionals de l’enginyeria han de treballar juntament amb professionals de diferents disciplines per tal de dissenyar projectes que puguin abordar aquests problemes. En aquest sentit, l’educació superior té un paper important en la formació d’estudiants d’enginyeria capaços d’entendre el context socio-tècnic en què s’inclou la pràctica d’enginyeria i dissenyar les solucions adequades en conseqüència. No obstant això, tradicionalment, els programes d’educació en enginyeria s’han centrat principalment en el vessant tècnic de l’enginyeria i han deixat de banda la part social. Per tant, és essencial entendre els processos d’integració de problemes socials en programes d’enginyeria. L’objectiu principal de la present dissertació és entendre millor les contribucions potencials d’àrees rellevants de les ciències socials i humanitats en enginyeria civil i proposar recomanacions en conseqüència. Per a això, la tesi segueix un enfocament de mètodes mixtos que involucra la recopilació de dades tant qualitatives com quantitatives. D’una banda, les dades qualitatives es basen en l’anàlisi de les perspectives de professors sobre els processos d’integració de coneixement de les ciències socials i humanitats als programes d’enginyeria civil. Aquest enfocament utilitza entrevistes semiestructurades amb professors d’escoles d’enginyeria civil. D’altra banda, les dades quantitatives consisteixen en les respostes obtingudes mitjançant una enquesta administrada a grups d’interès que estudien o treballen en el context de l’enginyeria civil. Les dades d’entrevistes i enquestes es complementen amb revisions bibliogràfiques i l’anàlisi de registres d’arxiu. En primer lloc, es desenvolupa un marc conceptual per a la intersecció entre l’enginyeria civil i les ciències socials i humanitats. Per a això, els camps de l’enginyeria civil i les ciències socials es classifiquen en diversos subcamps diferents, concretament sis per a infraestructures (transport, aigua, energia, medi ambient, urbanisme i edificació) i dotze per a ciències socials (cultura i història, comportament i ment, comunicació i interacció, socioeconomia, ciències jurídiques, vida i salut, política, problemes socials, grups socials, ètica i filosofia, arts i educació i innovació). Posteriorment, es revisa la literatura existent a la intersecció entre les diverses categories. El marc final proporciona una descripció de diferents àrees clau i es pot aplicar a una àmplia varietat d’accions que van des del desenvolupament de plans d’estudis universitaris fins a l’avaluació de l’impacte social dels projectes. En segon lloc, la part empírica d’aquesta tesi analitza l’estat actual d’integració d’aspectes socials en programes d’enginyeria civil a diferents nivells, nacionals i internacionals. En ambdós casos, s’examinen quatre elements principals: capacitat, preparació, voluntat i conveniència per canviar. Aquests aspectes s’analitzen a través de les diverses fonts de dades recopilades i centrant-se en aspectes com processos de pensament, reptes i oportunitats. En tercer lloc, seguint els resultats de les parts anteriors, totes les troballes anteriors en camps tècnics específics s’utilitzen per elaborar dos estudis de casos específics a través dels quals es poden introduir elements socials a classe. El primer estudi de cas proposa un model de presa de decisions multicriteri per avaluar la sostenibilitat dels components estructurals. El mètode proposat s’utilitza per a avaluar la sostenibilitat de les alternatives més representatives (materials i tipologies estructurals) per a bigues i encavallades per a la construcció de cobertes de pavellons esportius a Espanya. El segon estudi de cas avalua la sostenibilitat d’elements estructurals de formigó en el context de l’aigua i el sanejament. En particular, proposa i aplica un model per al cas de les canonades de formigó i determina com les diferents tipologies de canonades contribueixen a la sostenibilitat global dels sistemes d’infraestructura.