Αναβάθμιση του Προγράμματος Σπουδών της Σχολής Χημικών Μηχανικών ΕΜΠ με Ένταξη της Πληροφορικής ως Συνιστώσας στα Παρεχόμενα Μαθήματα Γεώργιος Ανδρουτσόπουλος (androuts@chemeng.ntua.gr), Καθηγητής, Σχολή Χημικών Μηχανικών ΕΜΠ, Κώστας Χατζηλυμπέρης (ksh@chemeng.ntua.gr), Δρ. Μηχανικός, Υπολογιστικό Κέντρο Σχολής Χημικών Μηχανικών ΕΜΠ Το παρόν Πρόγραμμα αποτελεί Υποέργο του γενικότερου Έργου ΕΠΕΑΕΚ για την «Αναμόρφωση Προπτυχιακών Προγραμμάτων Σπουδών (ΠΠΣ)» που αφορά σε ολόκληρο το Ε.Μ.Π. Δομείται σε Πακέτα Εργασίας (Π.Ε.), τα οποία διαιρούνται σε Κύριες Δράσεις (Κ.Δ.) και αυτές με τη σειρά τους σε επιμέρους Δράσεις (Δ). Κάθε Πακέτο Εργασίας, Κύρια Δράση ή Δράση πλαισιώνεται από ομάδα εργασίας μελών ΔΕΠ και συνεργατών με υποχρέωση την εκπόνηση και παράδοση συγκεκριμένων Παραδοτέων σε συγκεκριμένους χρόνους. Η ένταξη της πληροφορικής εκπαιδευτικής συνιστώσας αφορά άμεσα σε 21 μαθήματα της Σχολής (κυρίως κορμού υποχρεωτικά), αλλά και έμμεσα σε όλα τα υπόλοιπα ως αποδέκτες των εργαλείων εκπαίδευσης που αναπτύσσει το Υπολογιστικό Κέντρο της Σχολής, καθώς και το Κέντρο Η/Υ ΕΜΠ. Το Υποέργο έχει αρχίσει από 1/4/2003 και αναμένεται να περατωθεί στις 31/8/2008. Αντικείμενο του Υποέργου είναι η ένταξη της πληροφορικής σε όλο το φάσμα των σπουδών του/της Χημικού Μηχανικού ως αναπόσπαστο μέρος της εκπαίδευσής του/της. Θεμελιώδης στόχος είναι η εξοικείωση των φοιτητ-ών/ριών στη χρήση Η/Υ για την αντιμετώπιση θεμάτων όλων των γνωστικών περιοχών της επιστήμης τους. Ταυτόχρονα επιδιώκεται η αναβάθμιση των ικανοτήτων των σημερινών φοιτητ-ών/ριών, ώστε ως αυριανοί επαγγελματίες να μπορούν να παρέχουν έργο υψηλής αποτελεσματικότητας μέσω συμμετοχής στην παγκόσμια «κοινωνία των πληροφοριών», που δομείται με βάση το Διαδίκτυο και την επιστήμη της Πληροφορικής. Οι στόχοι του Υποέργου επιτυγχάνονται μέσω: (i) ένταξης αναπόσπαστης πληροφορικής συνιστώσας σε σημαντικά μαθήματα κορμού Χημικής Μηχανικής, (ii) αναβάθμισης της υπάρχουσας πληροφορικής συνιστώσας σε μαθήματα κορμού, (iii) ένταξης νέου και αναβάθμισης του υπάρχοντος εισαγωγικού μαθήματος πληροφορικής, (iv) δημιουργίας ή αναβάθμισης των ιστοσελίδων των μαθημάτων, ώστε ο/η φοιτ-ητής/ήτρια να ενημερώνεται αποτελεσματικά σε θέματα: ύλης και σχετικών ασκήσεων, τρόπου διεξαγωγής του μαθήματος και εξέτασης και (v) δημιουργίας εργαλείων για την παροχή εκπαίδευσης μέσω του διαδικτύου. Οικονομικά στοιχεία του υποέργου: Συνολικός Π/Υ μέρους ΕΚΤ : 222.900, Αυτεπιστασία: 177.299, Οριζόντια: 45.601. Μέρος ΕΤΠΑ: 75.800. Το μέρος αυτό εστιάστηκε στην προμήθεια Η/Υ και εξοπλισμού δικτύου για την αναβάθμιση και διπλασιασμό του PC-Lab της Σχολής Χημικών Μηχανικών, ώστε να είναι σε θέση να υποδεχτεί τον αυξημένο φόρτο των παρεχόμενων μαθημάτων (το αρχικό PC-Lab των 30 θέσεων εργασίας διπλασιάστηκε σε χώρο και μηχανήματα λειτουργούν πλέον 60 θέσεις εργασίας). Η συνολική ενίσχυση της Σχολής Χημικών Μηχανικών ΕΜΠ από το ΕΠΕΑΕΚ-ΙΙ Προπτυχιακών Σπουδών ανέρχεται στα 298.700 Δόμηση του Υποέργου σε Πακέτα Εργασίας (ΠΕ), Κύριες Δράσεις (ΚΔ), Δράσεις (Δ) και Μαθήματα ΠΠΣ. Η διάρθρωση του Υποέργου έχει ως εξής: Πακέτο Εργασίας (ΠΕ) 1: Σχεδιασμός εισαγωγής πληροφορικής συνιστώσας στο ΠΠΣ της Σχολής ΧΜ-ΕΜΠ. Κύρια Δράση (ΚΔ) 1.1. Αποτίμηση της σημερινής μορφής του ΠΠΣ.
Παραδοτέο: Έκθεση αξιολόγησης στοιχείων που προέκυψαν από τις μέχρι σήμερα ενέργειες για αναβάθμιση του ΠΠΣ. ΚΔ-1.2. Σχεδιασμός του Αναμορφωμένου ΠΠΣ. Παραδοτέο: Έκθεση Σχεδιασμού Αναμορφωμένου ΠΠΣ με συνιστώσα Πληροφορικής. ΠΕ-2: Εισαγωγή της πληροφορικής συνιστώσας στο ΠΠΣ. Η αναβάθμιση αφορά σε 21 μαθήματα της Σχολής (18 στο ΠΕ2 και 3 στο ΠΕ5). ΚΔ-2.1. Ανάπτυξη και Αναβάθμιση των εισαγωγικών μαθημάτων θεμελιωδών γνώσεων πληροφορικής (2 μαθήματα). Στόχος είναι η εξοικείωση των φοιτητ-ων/ριών με έννοιες της Πληροφορικής και τα σχετικά «εργαλεία». Προβλέπονται 2 μαθήματα. Δράση 2.1.1. Εισαγωγή Νέου Μαθήματος Εξοικείωσης με τον Η/Υ και την Πληροφορική. Έγινε εισαγωγή υποχρεωτικού μαθήματος στο 1 ο έτος σπουδών με στόχο την εξοικείωση με τον Η/Υ και την Πληροφορική. Το μάθημα έχει τίτλο Βασικά Εργαλεία Λογισμικού και αφορά στις θεμελιώδεις γνώσεις χειρισμού των σύγχρονων υπολογιστικών συστημάτων και «εργαλείων» της πληροφορικής και είναι παράλληλο με το προϋπάρχον μάθημα «Προγραμματισμός Η/Υ». Η διεξαγωγή γίνεται με μέριμνα του ΕΠΥ-ΧΜ-ΕΜΠ. Δράση 2.1.2. Αναβάθμιση του υπάρχοντος εισαγωγικού μαθήματος στην πληροφορική με τίτλο «Προγραμματισμός Η/Υ». Παραδοτέα: 1.Επιμέρους Παραδοτέα Νέου Εισαγωγικού Μαθήματος Πληροφορικής, 2.Επιμέρους Παραδοτέα «Προγραμματισμού Η/Υ». ΚΔ-2.2. Εμπλουτισμός των υπαρχόντων μαθημάτων με τη χρήση της Πληροφορικής. Δράση 2.2.1.α. Οργάνωση του Οδηγού Σπουδών ΧΜ σε δικτυακή βάση, με φιλικότητα προς το χρήστη. Δράση 2.2.1.β. Δημιουργία ή αναβάθμιση των δικτυακών σελίδων των παρεχόμενων μαθημάτων. Για τη διευκόλυνση των διδασκόντων αναπτύχθηκε νέο πρότυπο πλατφόρμα δυναμικής ιστοσελίδας (σε php), το οποίο επιτρέπει την ευχερή δημιουργία ιστοσελίδων των παρεχόμενων μαθημάτων. Επέκταση Δράσης 2.2.1.β. Ανάπτυξη πλατφόρμας λογισμικού για εκπαίδευση στην ύλη των μαθημάτων με τη χρήση του διαδικτύου και των νέων αναβαθμισμένων ιστοσελίδων μαθήματος. Με την προτεινόμενη επέκταση το νέο πρότυπο θα συμπληρωθεί με εργαλείο για on-line εκπαίδευση σε σημαντικά θέματα της ύλης του μαθήματος. Παραδοτέο Επέκτασης: Το πρότυπο δημιουργίας ιστοσελίδας μαθήματος συμπληρωμένο με το εργαλείο για on-line εκπαίδευση. Δράση 2.2.2.α. Ανάπτυξη της πληροφορικής συνιστώσας της διδασκαλίας σε υποχρεωτικά μαθήματα κορμού (13 μαθήματα) Ανάλυση Συστημάτων Χημικής Μηχανικής (συμπεριλαμβάνει τα παλαιότερα μαθήματα: Εισαγωγή στη Χημική Μηχανική και τη Χημική Βιομηχανία & Ισοζύγια Μάζας και Ενέργειας ). Το μάθημα γίνεται κυρίως στο ΕΠΥ και εκπονούνται βασικά θέματα Χημικής Μηχανικής με χρήση του Η/Υ και της πληροφορικής. Τεχνικές Σχεδιάσεις - Χρήση Η/Υ (Διαγράμματα Ροής, CAD/CAM). Εκπαίδευση στα προγράμματα Autodesk AutoCad και Inventor. Θερμοδυναμική Χημικής Μηχανικής ΙΙ Φαινόμενα Μεταφοράς Ι (Ρευστομηχανική). Εκπαίδευση στο λογισμικό επίλυσης προβλημάτων ρευστομηχανικής Comsol Multiphysics (αρχική ονομασία του: Femlab). Ενόργανη Χημική Ανάλυση (παλαιά ονομασία: Φυσικές Μέθοδοι Ανάλυσης). Εκπαίδευση σε MS, GC και ICP-AES με χρήση multimedia προσομοιωτών των αντίστοιχων οργάνων. Επέκταση δραστηριοτήτων και στη γ φάση.
Μηχανική Χημικών Διεργασιών Ι (παλαιά ονομασία: Τεχνική Χημικών Διεργασιών) Επέκταση δραστηριοτήτων και στη β φάση. Ρύθμιση Διεργασιών και Συστημάτων Φυσικοχημεία ΙΙ Επέκταση δραστηριοτήτων και στη γ φάση. Ανόργανη Χημεία (εντάχθηκε στη γ φάση). Μηχανική Χημικών Διεργασιών ΙΙ (παλαιά ονομασία: Σχεδιασμός Χημικών Αντιδραστήρων) - (εντάχθηκε στη γ φάση). Επιστήμη και Τεχνική των Υλικών (εντάχθηκε στη γ φάση). Τεχνολογία Καυσίμων και Λιπαντικών (εντάχθηκε στη γ φάση). Βασικές Αρχές Κυτταρικής Βιολογίας (εντάχθηκε στη γ φάση). Τονίζεται ότι σε πολλά από τα παραπάνω μαθήματα χρησιμοποιείτο και προγενέστερα με αποσπασματικό ή με μη συστηματικό τρόπο η πληροφορική συνιστώσα στη διδασκαλία τους. Με την παρούσα δράση επιτεύχθηκε η θεσμική, συστηματοποιημένη και ολοκληρωμένη ένταξη της συνιστώσας αυτής. Δράση 2.2.2.β. Αναβάθμιση της πληροφορικής συνιστώσας της διδασκαλίας σε μαθήματα που τη διαθέτουν ήδη (3 μαθήματα) Σχεδιασμός Χημικών Βιομηχανιών (Υποχρεωτικό Κορμού). Εκπαίδευση στο πρόγραμμα μελέτης (σχεδιασμού) Χημικών Βιομηχανιών Super Pro. Υγιεινή και Ασφάλεια Εγκαταστάσεων (Επιλογής Κορμού). Εκπαίδευση με λογισμικό του IChemE. Προχωρημένη Οικονομική Ανάλυση (Κατεύθυνσης Σχεδιασμού). Εκπαίδευση με εξειδικευμένα λογισμικά τεχνοοικονομικής ανάλυσης και λήψης αποφάσεων. Παραδοτέα: 1.CD με τον ηλεκτρονικό οδηγό σπουδών και τις δικτυακές σελίδες των μαθημάτων που παρέχονται στη Σχ.ΧΜ-ΕΜΠ. 2. Επιμέρους παραδοτέα των μαθημάτων. ΚΔ-2.3. Ανάπτυξη και εφαρμογή λογισμικού ηλεκτρονικών εξετάσεων. Παραδοτέα: 1. Η πλατφόρμα λογισμικού ηλεκτρονικών εξετάσεων. 2. Κατάλογος μαθημάτων που χρησιμοποίησαν το λογισμικό αυτό, ή πρόκειται να το χρησιμοποιήσουν άμεσα. ΠΕ-3: Εκπόνηση ωρολογίου προγράμματος που να συνδυάζει τις ώρες διεξαγωγής των μαθημάτων με τις ώρες χρήσης του ΕΠΥ-ΧΜ Η δράση εκπονήθηκε με συνεργασία των υπευθύνων του ΕΠΥ-ΧΜ και της Γραμματείας-ΧΜ και αναζητήθηκαν λύσεις που κάλυπταν τις ουσιαστικές απαιτήσεις του Υποέργου. Παραδοτέα: Το νέο ωρολόγιο πρόγραμμα της Σχ.ΧΜ-ΕΜΠ συνοδευόμενο από ωρολόγιο πρόγραμμα του ΕΠΥ-ΧΜ-ΕΜΠ, ανά ακαδημαϊκό έτος εφαρμογής του Υποέργου. ΠΕ-4: Δημιουργία διαδικτυακής σελίδας δημοσιοποίησης του Υποέργου και των αποτελεσμάτων του. Σχεδιασμός και δημιουργία διαδικτυακής σελίδας δημοσιοποίησης του Υποέργου και των αποτελεσμάτων του στο δικτυακό τόπο της Σχ.ΧΜ-ΕΜΠ. Επιπλέον, δημιουργία έντυπης αφίσας. Ιστοσελίδα δημοσιοποίησης: http://laertis.chemeng.ntua.gr/epeaek/. Παραδοτέο: Η ιστοσελίδα δημοσιοποίησης του Υποέργου. ΠΕ-5: Εισαγωγή μαθήματος επιλογής «Διδακτικής-Παιδαγωγικής» (3 μαθήματα) Επιτεύχθηκε η εισαγωγή 3 νέων μαθημάτων «Διδακτικής Παιδαγωγικής» (Ν.2525/97, Άρθρο 6), ως απαραίτητο εφόδιο για φοιτ-ητές/ήτριες ΧΜ που προσανατολίζονται προς την εκπαίδευση. Τα μαθήματα προστέθηκαν ως μαθήματα κορμού επιλογής στα πρώτα έτη σπουδών (σε διαφορετικό εξάμηνο το καθένα). Παραδοτέο: Η απόφαση της ΓΣ του Τμ.ΧΜ-ΕΜΠ σχετικά με την εισαγωγή στο ΠΠΣ παιδαγωγικών μαθημάτων και σε θετική περίπτωση η εμφάνισή τους στο ωρολόγιο πρόγραμμα. Επέκταση ΠΕ-5
Με το νέο πρόγραμμα σπουδών της Σχολής επιτεύχθηκε η εισαγωγή τριών παιδαγωγικών μαθημάτων κορμού επιλογής (Παιδαγωγικά Ι, Διδακτική των Φυσικών Επιστημών, Παιδαγωγικά ΙΙ). Προβλέπεται η στήριξη των νέων αυτών μαθημάτων με πληροφορική συνιστώσα στη διδασκαλία τους. Αξίζει να σημειωθεί ότι η πληροφορική συνιστώσα της διδασκαλίας των μαθημάτων αυτών έχει αρχίσει ήδη να αναπτύσσεται για την ύλη που αφορά τη διδακτική, με χρήση σύγχρονων Τεχνολογιών Πληροφορίας και Επικοινωνίας (ΤΠΕ). Επέκταση δραστηριοτήτων και στη γ φάση. Παραδοτέο Επέκτασης: Εκπαιδευτικό υλικό διαδικτυακής διδασκαλίας και διαχείρισης των τριών μαθημάτων Παιδαγωγικών - Διδακτικής. ΠΕ-6: Εφαρμογή του Αναμορφωμένου ΠΠΣ. Το αναμορφωμένο ΠΠΣ εφαρμόστηκε πιλοτικά από το ακαδ.έτος 2003-2004. Μετά το πρώτο έτος πιλοτικής εφαρμογής συνέχισε να εφαρμόζεται σε κανονική βάση. Το καλοκαίρι του 2005 (11/7/2005), η Σχολή πραγματοποίησε ημερίδα εξωτερικής αποτίμησης της νέας μορφής του ΠΠΣ μέσω πρόσκλησης αναγνωρισμένου Καθηγητή Πανεπιστημίου της αλλοδαπής (Yiannis Kevrekidis, Princeton Univ., USA), με εμπειρία στα θέματα εκπαίδευσης στη Χημική Μηχανική με χρήση της πληροφορικής. Περί το τέλος του Υποέργου η Σχολή θα αποτιμήσει τα αποτελέσματα που επιτεύχθηκαν με εσωτερικό τρόπο. Παραδοτέα: 1.Έκθεση αποτελεσμάτων πιλοτικής εφαρμογής. 2.Έκθεση αποτελεσμάτων κανονικής εφαρμογής. Επέκταση ΠΕ-6 Επέκταση δραστηριοτήτων του Πακέτου Εργασίας 6 (ΠΕ-6), ώστε να προγραμματιστούν δράσεις εφαρμογής και αξιολόγησης για τις νέες προτεινόμενες εργασίες και δραστηριότητες (β και γ φάσης επέκτασης). Παραδοτέο Επέκτασης: Έκθεση αποτελεσμάτων των νέων δράσεων επέκτασης του Υποέργου. ΠΕ-7: Αναβάθμιση της θεσμοθετημένης συμβουλευτικής προς όλους τους/τις φοιτητές/ήτριες της Σχολής. Παραδοτέο: Έκθεση ενεργειών και αποτελεσμάτων αναβάθμισης του θεσμού του συμβούλου καθηγητή. ΠΕ-8: Υποστήριξη του Υπολογιστικού Κέντρου και του Εργαστηρίου Προσωπικών Υπολογιστών (ΕΠΥ) της Σχολής Χημικών Μηχανικών. Αντιμετώπιση των νέων αυξημένων αναγκών συντήρησης, διαχείρισης και εποπτείας του ΕΠΥ. Οι ανάγκες αυτές προκύπτουν από τη διδασκαλία σημαντικού πλήθους μαθημάτων στο ΕΠΥ της Σχολής (λόγω χρήσης της πληροφορικής συνιστώσας), αλλά και από το διπλασιασμό των θέσεων εργασίας που επιτεύχθηκε από το αντίστοιχο έργο ΕΤΠΑ. Για την υλοποίηση του Πακέτου Εργασίας πραγματοποιήθηκε αγορά λογισμικού ανάπτυξης εργαλείων διαχείρισης, δημιουργία εφαρμογών διαχείρισης, αγορά εξειδικευμένου λογισμικού συντήρησης και ανάκτησης δεδομένων, καθώς και συντήρηση-διαχείριση ενός υπολογιστικού πλέγματος στο ΕΠΥ για εκτέλεση σειριακών και παράλληλων κωδίκων. Παραδοτέο: Έκθεση των ενεργειών υποστήριξης του ΥΚ & ΕΠΥ / ΣΧΜ-ΕΜΠ. ΠΕ-9: Σεμινάρια σε τεχνολογίες πληροφορίας και επικοινωνίας (ΤΠΕ) που τυγχάνουν εφαρμογής στην ύλη παρεχόμενων μαθημάτων της Σχολής Χημικών Μηχανικών Υλοποιήθηκε σειρά σεμιναρίων με θέμα την «Παράλληλη Επεξεργασία» δεδομένων και εξισώσεων για την επίλυση μαθηματικών προτύπων, που οδηγούν στην πρόβλεψη φυσικοχημικών φαινομένων, καθώς και σειρά σεμιναρίων υπολογιστικού πακέτου για επίλυση προβλημάτων ρευστομηχανικής. Παραδοτέο: Αναφορά των σεμιναριακών δράσεων που υλοποιήθηκαν. ΠΕ-10: Ανάπτυξη του Διαδικτυακά Ελεγχόμενου Πειραματισμού σε Πραγματικές Εργαστηριακές Συσκευές WebLab. Πρόκειται για την εκκίνηση μίας πλήρως καινοτόμου δράσης, πού στοχεύει στη διαμόρφωση κατάλληλων εργαστηριακών διατάξεων και λογισμικού, που θα επιτρέπουν στους εκπαιδευόμενους να πειραματίζονται σε πραγματικές εργαστηριακές συσκευές από
απόσταση, με τη χρήση του Διαδικτύου. Αντίστοιχη δραστηριότητα έχουν και άλλα Ευρωπαϊκά Πανεπιστήμια στο πλαίσιο, όμως, του μεγάλου ευρωπαϊκού προγράμματος Pro- Learn (WP 3). Παραδοτέα: 1. Μελέτη κανόνων που θα πρέπει να διέπουν τον Διαδικτυακά Ελεγχόμενο Πειραματισμό σε Πραγματικές Συσκευές (εστίαση σε θέματα: ασφάλειας εξοπλισμού και προσωπικού, διαχείρισης πρώτων υλών, πιστοποίησης χρηστών, χρόνου διάθεσης ανά χρήστη και ικανοποίησης περιορισμών που προκύπτουν από την ταχύτητα δικτυακής προσπέλασης των χρηστών). 2. Λειτουργική και Κατασκευαστική Μελέτη μίας συγκεκριμένης εφαρμογής. 3. Ανάπτυξη λογισμικού που θα καλύπτει τη συγκεκριμένη εφαρμογή που επιλέχθηκε, αλλά θα μπορεί και εύκολα να επεκταθεί για χρήση σε άλλες μελλοντικές εφαρμογές. 4. Κατασκευή και λειτουργία της επιλεχθείσας εφαρμογής.