Implementacija i evaluacija ProHackin’ metodologije

Uvod

Ova studija slučaja nudi pregled implementacije hackathona unutar akademskog kolegija održanog tijekom jednog semestra 2022. godine, pružajući detaljan uvid u njegovu strukturu i organizaciju. Analizom strukture projekta, ciljeva svakog hackathona te ostvarenih ishoda učenja, studija nastoji procijeniti učinkovitost hackathona kao obrazovnog alata. Posebna pozornost posvećena je ključnim pristupima implementacije, uključujući određivanje grupa sudionika, postavljanje ciljeva, uključivanje studenata te organizaciju samih hackathon događaja. Nadalje, istražuju se razlike između virtualnih hackathona i hackathona uživo, s naglaskom na dinamiku virtualne suradnje i upotrebu alata u procesu razvoja inovativnih proizvoda. Zaključci ove studije usmjereni su na pružanje praktičnih preporuka za
unapređenje obrazovnog iskustva te poticanje razvoja ključnih vještina kod studenata strojarstva putem implementacije hackathona.

1. Struktura kolegija i organizacija hackathona

Kolegij Pro Hackin’ 2022 strukturiran je tako da se uskladi s ključnim fazama razvoja proizvoda, pri čemu je svaka faza započinjala hackathonom i predavanjima za osiguravanje teorijske osnove razvojnog procesa. Na slici 1 prikazane su ključne prekretnice kolegija, ciljevi pojedinih faza i hackathona, kao i tematska područja koja su bila obuhvaćena predavanjima.

Kao što je prikazano na slici 2, kolegij je započeo uvodnim događajem čija je svrha bila upoznati studente s izazovom koji je postavio industrijski partner, predstaviti sadržaj predavanja vezan uz prvi hackathon te omogućiti studentima vrijeme za formiranje timova i upoznavanje ICT alata. Svaki hackathon pomno je pratio pregled generiranih rješenja (engl. design review), pri čemu su studenti morali predstaviti svoje rezultate panelu stručnjaka iz tvrtke (koja je bila industrijski partner) i predavača kako bi usmjerili rezultate prema izvedivom proizvodu. Izvorno je bilo predviđeno da se drugi hackathon održi kao događaj uživo, s obzirom na to da zadaci tijekom faze koncipiranja zahtijevaju intenzivnu suradnju, brainstorming i kreativnost. Međutim, budući da su u tom razdoblju još uvijek bila djelomično na snazi ograničenja povezana s pandemijom Covid-19, odlučeno je da će se treći hackathon provesti uživo

2.  Spoznaje iz inicijalne studije slučaja provedenog hackathona

Uvidi iz prve projektne godine omogućili su uspostavljanje nekoliko važnih razmatranja pri provođenju hackathona u okruženju sveučilišnog kolegija. Potrebno je:

– Definirati ciljnu skupinu sudionika hackathona
– Definirati dostižne ciljeve u okviru pojedinog hackathona
– Uključiti dodatne sudionike koji će potpomoći pri vođenju projekata do izvedivih rezultata
– Razmotriti organizaciju rada i pojedinačne uloge tijekom hackathona

2.1.        Definirati ciljnu skupinu sudionika hackathona

Studenti su regrutirani sa sva četiri sveučilišta koja su sudjelovala u projektu. Zahtjevi za sudjelovanjem su uključivali da studenti budu upisani u magistarski ili prvostupnički studij strojarstva, kao i da posjeduju prethodno iskustvo s procesom razvoja proizvoda i računalno potpomognutim inženjerskim alatima.

Uključivanje studenata sličnog profila (studenti strojarstva) temeljilo se na dva razloga – partnerske institucije su regrutirali studente iz redovitih kolegija (strojarski studiji) te su mentori su mogli pružiti nadzor i pomoć unutar svog područja znanja.

Svako je sveučilište regrutiralo 10 studenata koji su zatim nasumično raspoređeni u jedan od pet timova (koji su se sastojali od dva studenta po sveučilištu). Timove su tijekom cijelog projekta nadzirali mentori (asistenti u nastavi).

2.2.        Definirati dostižne ciljeve u okviru pojedinog hackathona

Uzimajući u obzir prirodu hackathona kao vremenski ograničenog događaja usmjerenog na rješavanje problema, a istovremeno i ostvarivanje planiranih ishoda učenja definiranih u okviru kolegija, svaki hackathon imao je jasno postavljene ciljeve i ishode učenja. Takav pristup nije samo olakšao usklađivanje očekivanja studenata i nastavnika tijekom međusobne interakcije, već je također pružio značajnu podršku nastavnicima u osmišljavanju i organizaciji aktivnosti unutar kolegija.

PH1 „Prepoznavanje prilike za razvoj”:

Predviđeni ishodi učenja:
• Analizirati tržište unutar određene industrije s obzirom na konkurente, razvoj tržišta i važne
trendove
• Analizirati kontekst primjene rješenja i karakteristike potencijalnih zahtjeva korisnika
• Sintetizirati znanje iz istraživanja tržišta i korisnika i upotrijebiti kreativnost za stvaranje vizija proizvoda

Ishodi hackathona: Vizije proizvoda, funkcionalni zahtjevi

PH2 „Koncipiranje”:

Predviđeni ishodi učenja:
• Primijeniti prethodno znanje o konstruiranju za izradu tehničkih rješenja
• Napraviti konceptualnu mapu koja ističe odnose između problema i rješenja
• Usporediti konkurentska rješenja kako biste odabrali najprikladnije

Ishodi hackathona: Koncepti proizvoda, preliminarna struktura rješenja, skice/preliminarni CAD modeli

PH3 “Procjena koncepta i oblikovanje/razrada”:

Predviđeni ishodi učenja:
• Koristiti računalno potpomognute inženjerske alate potrebne za stvaranje virtualnog prototipa
• Validirati rješenje s obzirom na proizvodnost i izvedivost

Ishodi hackathona: Virtualni prototip, rezultati simulacije (FEM, CFD), razmatranja izvedivosti i mogućnosti proizvodnje u izvješću

2.3.        Uključiti dodatne sudionike koji će potpomoći pri vođenju projekata do izvedivih rezultata

Komunikacija s industrijskim partnerom Siemens Mobility Austria GmbH odvijala se putem e-maila, MS Teamsa te telefonom. Uloge su dodijeljene dvojici nastavnih asistenata. Jedna osoba je bila zadužena za komunikaciju sa Siemensom i usklađivanje kolegija s njihovim internim procesima. Druga osoba vodila je brigu o komunikaciji s drugim sveučilištima i studentima.

Tijekom kolegija Siemens je studentima omogućio kontakt s iskusnijim stručnjacima. To je omogućilo studentima da kontinuirano postavljaju pitanja o tračničkim vozilima te vezanom procesu razvoja u kontekstu zadanog izazova. Nadalje, stručnjaci su ponudili i dodatni uvid u odabrana tržišta.

Tijekom preglednih sastanaka, stručnjaci su ocjenjivali ideje i koncepte te pokušavali pomoći studentima svojim povratnim informacijama.
U sklopu završne prezentacije održana je i dodjela nagrada za najbolji koncept. Odluku su donijeli stručnjaci iz različitih područja specijalizacije.

2.4.        Razmotriti organizaciju rada i pojedinačne uloge tijekom hackathona

• Uloga predavača:
  o Postaviti raspored kolegija tijekom cijelog semestra
  o Održavati predavanja i vježbe
  o Osigurati materijale za učenje

• Uloga mentora:
  o Pomoći pri uspostavljanju timske komunikacije
  o Predložiti voditelja prve faze
  o Predstaviti osnovni cilj kolegija (iako to uvodno izvršavaju i predavači)
  o Predstaviti metodologiju rada tijekom hackathona i kolegija
  o Uspostaviti ICT alate i platforme za svoj tim
  o Pomoći pri organizaciji sastanaka u suradnji s drugim mentorima
  o Savjetovati
  o Pomoći pri rješavanju problema među članovima tima
  o Pomoći pri komunikaciji s industrijskim partnerom

• Uloga studenata:
  o Voditelj tima
  § Kontrolirati napredak zadataka u timu
  § Prijaviti timske probleme mentoru
  § Organizirati tjedne sastanke i rasporede za pojedini sastanak

3.  Usporedba okruženja: virtualni hackathon vs uživo hackathon

U prvoj projektnoj godini, hackathoni prve i druge faze organizirani su u virtualnom okruženju, dok je hackathon treće faze održan uživo u Beču. Cilj promjene okruženja hackathona bio je ispitati kako studenti koriste dostupne ICT alate za konstruiranje i može li virtualna suradnja učinkovito zamijeniti interakciju uživo u kontekstu inovativnog razvoja proizvoda

3.1.        Virtualni hackathoni

Za održavanje hackathona u virtualnom okruženju bilo je potrebno koristiti ICT alate za komunikaciju i suradnju tijekom cijelog događaja. Prije početka hackathona, studenti su dobili upute o korištenju nekoliko alata:

Microsoft Teams
Microsoft Teams korišten je kao alat za upravljanje procesom učenja tijekom cijelog kolegija, služeći kao repozitorij za materijale za kolegij, platforma za olakšavanje komunikacije i objavljivanje novosti vezane uz kolegij. Studentski timovi surađivali su putem zasebnih timskih kanala, što im je omogućilo dijeljenje datoteka, sinkroni rad na Microsoft Office dokumentima i virtualne sastanke putem videokonferencijskih poziva.

Miro – virtualna kolaborativna ploča
Miro je korišten kao alat za virtualnu suradnju, podupirući studente pri provođenju brainstorminga, prikupljanju ideja i informacija te stvaranju rezultata.

Trello
Kako bi se studentima omogućila učinkovita organizacija, osmišljavanje i dodjela zadataka unutar time, u kolegij je uveden alat za upravljanje zadacima Trello. Ovaj alat zadovoljio je potrebe za fleksibilnim i agilnim upravljanjem projektima, uvodeći Kanban okvira u nastavno okruženje.

Studenti su prije svakog hackathona, putem predavanja tradicionalnog tipa, upoznati s procesima i očekivanim rezultatima pojedine faze. Njihovi mentori pružali su podršku timovima osiguravanjem unaprijed pripremljenih predložaka za izvršavanje zadataka tijekom hackathona. Predlošci su dijeljeni putem virtualne platforme uz korištenje kolaborativne ploče Miro. Hackathoni PH1 i PH2 održani su virtualno, svaki tijekom dva uzastopna dana.

3.2.        Hackathon uživo

Organizacija hackathona uživo morala je biti osmišljena tako da omogući produktivnu i kolaborativnu atmosferu za sudionike. Sa središnjim fokusom na oblikovanje, tj. izradu 3D modela odabranih koncepata, osoblje je moralo pripremiti računalne učionice opremljene potrebnim CAD alatom i alatima za suradnju. Provedena je prostorna podjela timova (u okviru učionice) kako bi se osiguralo minimalno ometanje timova i omogućilo im održavanje potrebne koncentracije. Mentori vješti u alatima za 3D modeliranje, posebice Onshapeu, bili su spremni pomoći studentima, osobito onima koji nisu upoznati sa softverom. Prije hackathona osigurane su sveobuhvatne upute i videozapisi s podukama kako bi se
studenti upoznali s Onshapeom. Posebno su odabrani alati za kolaborativno modeliranje kako bi studentima omogućili sinkroni i učinkovit rad. Osim toga, korištene su različite platforme za suradnju kako bi se olakšalo dijeljenje ideja i razmjena resursa. Hackathon je bio organiziran kao intenzivan događaj u trajanju od 12 sati unutar jednog dana. Uvažavajući važnost prehrane tijekom takvog cjelodnevnog događaja, organizirane su pauze za kavu i ručak, čime je studentima pružena fleksibilnost da se odmore i vrate svojim zadacima kada im to odgovara. Time se dodatno poticalo ugodno i opušteno okruženje koje potiče kreativnost i inovacije.

4.    Hackathoni unutar procesa razvoja proizvoda

Izazov je uključivao 3 hackathona, od kojih se svaki fokusirao na jednu glavnu fazu procesa konstruiranja: prepoznavanje prilike za razvoj, koncipiranje i oblikovanje/razradu. Tijekom hackathona studenti su postigli većinu konkretnih rezultata. U razdoblju između hackathona imali su priliku integrirati dobivene povratne informacije sa svojim idejama, dodatno evaluirati vlastita rješenja, prepoznati mogućnosti za poboljšanja te dodatno razjasniti smjer budućeg rada. U tom su vremenu također dobili nove materijale s uputama za nadolazeći hackathon.

Prvi hackathon: Prepoznavanje prilike za razvoj

Prvi hackathon održavao se dva uzastopna dana po 3 sata. Timovi su zamoljeni da surađuju putem virtualne ploči i komuniciraju u okviru snimljenog videokonferencijskog poziva. Studenti su mogli birati između predloženih metoda (vidi Sliku 3) i unaprijed su pripremili predloške za rješavanje dijela zadataka u prvoj fazi pod nadzorom svojih mentora (na Miro platformi). Mentori su nadgledali sveukupni napredak tima, nadzirali vrijeme te su bili dostupni za konzultacije o provođenju potrebnih koraka faze i povratnim informacijama o ostvarenim rezultatima.

Drugi hackathon: Koncipiranje

Drugi hackathon ponovno je proveden kao virtualni događaj. Bio je podijeljen u dva uzastopna dana, svaki dan po 4 radna sata u poslijepodnevnim satima, s dodatnim pauzama. Komunikacija među sudionicima bila je slična kao na 1. hackathonu, kao i ICT alati koje su studenti koristili pri razvoju rješenja. Detaljnije o tome koje su točno alate studenti koristili za pojedine aktivnosti u fazi generiranja koncepta možete pronaći u priloženom znanstvenom radu.

Treći hackathon: Oblikovanje/razrada

Treći hackathon je proveden kao događaj uživo, s ciljem oblikovanja, odnosno izrade 3D modela odabranog koncepta. Slika 5 prikazuje alate prezentirane studentima za korištenje u okviru ovog hackathona. Također, studenti su dobili poduke o korištenju kolaborativnog alata za 3D modeliranje. Hackathon je organiziran u računalnoj učionici TUW-a u Beču i trajao je ukupno 12 sati. Studenti su koristili suradnički CAD alat Onshape za izradu virtualnih prototipova svojih rješenja.

Hackathon je završio pregledom generiranih modela, tijekom kojeg su se raspravljali i analizirali virtualni prototipovi. Nakon trećeg hackathona, studentima je dodijeljeno dodatno vrijeme za finalizaciju svojih rješenja te za pripremu završnih prezentacija. Svaki tim izradio je detaljno razrađeno rješenje proizvoda ili usluge, koje je uključivalo nekoliko alternativnih konstrukcijskih rješenja za različite aspekte konstrukcije. Na završnom događaju, ta su konstrukcijska rješenja predstavljena industrijskim predstavnicima i široj publici.