Between rigor and imagination: creativity in structures education

Abstract

(English) Creativity has been defined as a 21st century competence. In engineering, creativity is a vital component for the success and advancement of the profession. It enables engineers to view challenges from new perspectives, generate original and practical ideas, pose novel questions, and devise solutions to complex problems. This competence fosters interdisciplinarity, allowing professionals to collaborate within various fields to develop comprehensive projects that adhere to regulations and standards without sacrificing functionality or aesthetics. Teaching creativity to engineers is essential, as it equips them to devise innovative solutions, adapt to emerging technologies, enhance sustainability, and excel in a competitive job market. Traditionally, engineering education has been structured with methodologies centered on theoretical lectures and exercises with single answers. These studies, organized in silos with rigorous curricula, leave little room for exploration. Therefore, to promote creativity, educational methodologies must be adapted to the cognitive processes of university students and to the real demands of the profession and society. This doctoral thesis focuses on the field of structures, positioned at the intersection of engineering and architecture. This unique context presents an opportunity to explore creativity and contribute innovative ideas to enhance engineering education. The objective of this work is to analyze the theories, perspectives, and methodologies used in teaching structure courses to improve creativity in engineering education. By concentrating efforts in this area, the doctoral thesis aims to achieve reproducible and applicable results that can advance the field of engineering education.This work, based on a qualitative research paradigm, is structured on three pillars. The first is a literature review defining this thesis’s theoretical framework, synthesizing results from five areas relevant to creativity. Results show that, in higher education, effective creativity combines this innate skill with specific field knowledge. In engineering, this involves explaining the creative process to solve real problems. Research shows everyone has creative potential, but it must be fostered through education. The second pillar examines professional perspectives on creativity in engineering. Interviews with experts in structures reveal their opinions on integrating creativity in higher education. While there is agreement on general aspects of creativity, opinions diverge in the field of structures. Some professors question the need for creativity in their field, often due to time constraints that prevent the exploration of new teaching methodologies. The third pillar comprises field experiences. To understand the study environment, three research stays were conducted at European universities. In addition, two teaching innovation projects were carried out at the home institution. The results show that improving the design of the engineering curriculum requires collaboration and diverse teaching methodologies, the most recommended being thinking with your hands. Throughout this research, it has been discovered that there is a crucial need to provide accessible and adapted guidelines that can be applied by all educators in the discipline, regardless of their experience in creativity. The results of this research converge in the creation of nine practical guidelines to guide the development of creativity in structures. By implementing these results, engineering education can reshape the perception of creativity and demonstrate its tangible value in engineering practice. Creativity should not be seen as a separate entity but integrated throughout the curriculum, permeating all aspects of the student's educational itinerary. This requires a concerted effort by all staff involved in these teachings, where each person must play a fundamental role in fostering a culture of creativity.

(Català) La creativitat ha estat definida com una competència del segle XXI. A l'enginyeria, la creativitat és un component vital per a l'èxit i l'avanç de la professió. Permet als enginyers abordar els reptes des de noves perspectives, generar idees originals, plantejar preguntes noves i idear solucions a problemes complexos. Aquesta competència fomenta la interdisciplinarietat, permetent la col·laboració en diversos camps per desenvolupar projectes integrals que compleixin amb normatives sense sacrificar funcionalitat ni estètica. Ensenyar creativitat als enginyers és essencial, ja que els capacita per idear solucions innovadores, adaptar-se a tecnologies emergents, millorar la sostenibilitat i excel·lar en un mercat laboral competitiu. Tradicionalment, l'educació en enginyeria s'ha estructurat amb metodologies centrades en conferències teòriques i exercicis amb respostes úniques. Aquests estudis, organitzats en silos amb currículums rigorosos, deixen poc espai per a l'exploració. Per tant, per promoure la creativitat, les metodologies educatives han d'adaptar-se als processos cognitius dels estudiants i a les demandes de la professió i la societat. Aquesta tesi doctoral se centra en el camp de les estructures, posicionant-se a la intersecció de l'enginyeria i l'arquitectura. Aquest context presenta una oportunitat per explorar la creativitat i contribuir amb idees innovadores per millorar l'educació en enginyeria. L'objectiu és analitzar les teories i metodologies utilitzades en l'ensenyament dels cursos d'estructures per millorar la creativitat. En concentrar esforços en aquesta àrea, la tesi busca aconseguir resultats reproduïbles i aplicables que puguin avançar en el camp educatiu. El treball es basa en un paradigma d'investigació qualitativa i es divideix en tres pilars. El primer és una revisió de la literatura que defineix el marc teòric, sintetitzant resultats de cinc àrees rellevants per a la creativitat. Els resultats mostren que, en l'educació superior, la creativitat efectiva combina habilitats innates amb coneixements específics. En enginyeria, això implica explicar el procés creatiu per resoldre problemes reals. La investigació indica que tothom té potencial creatiu, però cal fomentar-lo a través de l'educació. El segon pilar examina perspectives professionals sobre la creativitat en enginyeria. Entrevistes amb experts revelen opinions sobre la integració de la creativitat en l'educació superior. Hi ha consens en aspectes generals, però les opinions divergeixen en el camp de les estructures. Alguns professors qüestionen la necessitat de creativitat, sovint per limitacions de temps que dificulten l'exploració de noves metodologies. El tercer pilar comprèn experiències de camp. Es van realitzar tres estades de recerca en universitats europees i dos projectes d'innovació docent. Els resultats mostren que millorar el disseny del currículum requereix col·laboració i metodologies diverses, sent la més recomanada pensar amb les mans. Aquesta investigació ha revelat la necessitat de proporcionar pautes accessibles que puguin ser aplicades per educadors, independentment de la seva experiència en creativitat. Els resultats convergeixen en la creació de nou pautes pràctiques per guiar el desenvolupament de la creativitat en estructures. En implementar aquests resultats, l'educació en enginyeria pot reformular la percepció de la creativitat i demostrar el seu valor en la pràctica. La creativitat no s'ha de veure com una entitat separada, sinó integrada al llarg del currículum, permeant tots els aspectes del trajecte educatiu. Això requereix un esforç conjunt de tot el personal implicat, on cadascú tingui un paper fonamental en fomentar una cultura de creativitat.

(Español) La creatividad se ha definido como una competencia del siglo XXI. En la ingeniería, es un componente vital para el éxito y el avance profesional. Permite a los ingenieros abordar desafíos desde nuevas perspectivas, generar ideas originales, plantear preguntas novedosas e idear soluciones a problemas complejos. Esta competencia promueve la interdisciplinariedad, permitiendo la colaboración en diversos campos para desarrollar proyectos integrales que cumplan con normativas y estándares, sin sacrificar funcionalidad ni estética. Enseñar creatividad a los ingenieros es esencial, ya que les capacita para idear soluciones innovadoras, adaptarse a tecnologías emergentes, mejorar la sostenibilidad y sobresalir en un mercado laboral competitivo. Tradicionalmente, la educación en ingeniería ha utilizado metodologías centradas en clases magistrales y ejercicios con respuestas únicas. Estos estudios, organizados en silos con currículos encorsetados, dejan poco espacio para la exploración. Por tanto, para promover la creatividad, las metodologías educativas deben adaptarse a los procesos cognitivos de los estudiantes y a las demandas de la profesión y la sociedad. Esta tesis doctoral se centra en el campo de las estructuras, situándose en la intersección de la ingeniería y la arquitectura. Este contexto presenta una oportunidad para explorar la creatividad y contribuir con ideas innovadoras en la educación en ingeniería. El objetivo es analizar teorías y metodologías utilizadas en la enseñanza de los cursos de estructuras para mejorar la creatividad en la educación. Al concentrar esfuerzos en esta área, se busca lograr resultados reproducibles y aplicables que puedan avanzar en el campo educativo. El trabajo se basa en un paradigma de investigación cualitativa y se estructura en tres pilares. El primero es una revisión de la literatura que define el marco teórico, sintetizando resultados de cinco áreas relevantes para la creatividad. Se muestra que, en la educación superior, la creatividad efectiva combina habilidades innatas con conocimientos específicos del campo. En ingeniería, esto implica explicar el proceso creativo para resolver problemas reales. La investigación indica que todos tenemos potencial creativo, pero debe fomentarse a través de la educación. El segundo pilar examina las perspectivas profesionales sobre la creatividad en ingeniería. Entrevistas con expertos revelan opiniones sobre la integración de la creatividad en la educación superior. Si bien hay consenso sobre aspectos generales, las opiniones divergen en el campo de las estructuras. Algunos profesores cuestionan la necesidad de creatividad, a menudo por limitaciones de tiempo que dificultan la exploración de nuevas metodologías. El tercer pilar comprende experiencias de campo, incluyendo tres estancias de investigación en universidades europeas y dos proyectos de innovación docente en la institución de origen. Los resultados muestran que mejorar el diseño del currículo de ingeniería requiere colaboración y metodologías diversas, siendo la más recomendada pensar con las manos. A lo largo de esta investigación, se ha identificado la necesidad de proporcionar pautas accesibles y adaptadas que puedan ser aplicadas por educadores, independientemente de su experiencia en creatividad. Los resultados convergen en la creación de nueve pautas prácticas para guiar el desarrollo de la creatividad en estructuras. Al implementar estos resultados, la educación en ingeniería puede reformular la percepción de la creatividad y demostrar su valor tangible en la práctica. La creatividad debe integrarse a lo largo del currículo, permeando todos los aspectos del itinerario educativo. Esto requiere un esfuerzo conjunto del personal involucrado, donde cada persona desempeñe un papel fundamental en el fomento de una cultura de creatividad.