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Question-answering-technique to support freshman and senior engineers in processes of engineering design

  • Constance Winkelmann
  • Winfried Hacker
Article

Abstract

In two experimental studies, the influence of question-based reflection on the quality of design solutions was investigated. Students and experts with different know-how and professional experience had to design an artefact that should meet a list of requirements. Subsequently, they were asked to answer a system of interrogative questions stimulating reflection on the solutions with the opportunity to modify or revise them. These questions cause the participants to explain, justify and evaluate their finished design and, hence, aiming at the semantic relations in systems. In all groups significant improvements of the solutions were obtained whereby the improvements of engineers with a lower work-experience (job beginners) were significantly higher as those with higher experience. The integration of a specific type of questioning behaviour in the design education is discussed.

Keywords

Designing Design problem solving Question-answering-technique Reflection 

Notes

Acknowledgments

This project was subsidized by the German Research Foundation (Deutsche Forschungsgemeinschaft, SCHR 729/1-3). The authors gratefully acknowledge the essential and helpful comments of two anonymous reviewers.

References

  1. Adams, R. S., Turns, J., & Atman, C. J. (2003). Educating effective engineering designers: The role of reflective practice. Design Studies, 24, 275–294.CrossRefGoogle Scholar
  2. Ahmed, S., & Wallace, K. M. (2001). Developing a support system for novice designers in industry. In International conference on engineering design (ICED 01), design management—process information, IMechE, 75–82.Google Scholar
  3. Ahmed, S., Wallace, K. M., & Blessing, L. T. M. (2000). Training document-C-quark method—the experienced designer’s approach to design unpublished, engineering design centre. Cambridge: Cambridge University.Google Scholar
  4. Atman, C. J., & Turns, J. (2001). Studying engineering design learning. Four verbal protocols studies. In C. M. Eastman, W. M. McCracken, & W. C. Newsletter (Eds.), Design knowing and learning: Cognition in design education. Oxford: Elsevier.Google Scholar
  5. Bartl, C., & Doerner, D. (1998). Sprachlos beim Denken–zum Einfluss von Sprache auf die Problemlöse-und Gedächtnisleistung bei der Bearbeitung eines nicht-sprachlichen Problems. Sprache & Kognition, 17(4), 224–238.Google Scholar
  6. Cottrell, S. (2003). Skills for success. The personal development planning handbook. Houndmills: Palgrave Macmillan.Google Scholar
  7. Cross, N. (2001). Design cognition: results from protocol and other empirical studies of design activity. In C. M. Eastman, W. M. McCracken, & W. C. Newstetter (Eds.), Design knowing and learning: Cognition in design education. Oxford: Elsevier.Google Scholar
  8. Daudelin, M. (1996). Learning from experience through reflection. Organizational Dynamics, 24, 36–48.CrossRefGoogle Scholar
  9. Doerner, D. (1998). Mannheimer Beiträge zur Wirtschafts- und Organisationspsychologie. Sonderheft 1998 „Zukunft der Kognitionspsychologie“, Kolloquium am 21.11.1997 anlässlich der Verabschiedung von Prof. Dr. Theo Hormann. Universität Mannheim, Lehrstuhl für Wirtschafts- und Organisationspsychologie.Google Scholar
  10. Dominowski, R. L. (1990). Problem solving and metacognition. In K. J. Gilhooly, M. T. G. Keane, R. H. Logie, & G. Erdos (Eds.), Lines of thinking: reflections on the psychology of thought (Vol. 2, pp. 313–328). Chichester, England: Wiley.Google Scholar
  11. Dong, A., Kleinsmann, M., & Valkenburg, R. (2009). Affect-in-cognition through the language of appraisals. Design Studies, 30(2), 138–153.CrossRefGoogle Scholar
  12. Ehrlenspiel, K. (1995). Integrierte produktentwicklung. Methoden für Prozessorganisation, Produktherstellung und Konstruktion. München: Hanser.Google Scholar
  13. Ericsson, K. A., & Simon, H. A. (1993). Protocol analysis: Verbal reports as data. Cambridge, MA: MIT Press.Google Scholar
  14. Ertmer, P., & Newby, T. (1996). The expert learner: Strategic, self-regulated and reflective. Instructional Science, 24, 1–24.CrossRefGoogle Scholar
  15. Fillmore, C. J. (1968). The case for case. In E. Bach & R. T. Harms (Eds.), Universals in linguistic theory (pp. 1–90). New York: Holt, Rinhart & Winston.Google Scholar
  16. Hacker, W., & Wetzstein, A. (2004). Verbalisierende reflexion und Lösungsgüte beim Entwurfsdenken. Zeitschrift für Psychologie, 212(3), 152–166.CrossRefGoogle Scholar
  17. Halton, J. H., & Smith, G. B. (1995). Radical-inverse quasi-random point sequence. Communications of the ACM, 7(12), 701–702.CrossRefGoogle Scholar
  18. Hollink, L., Schreiber, G., & Wielinga, B. (2007). Patterns of semantic relations to improve image content search. Web Semantics, 5(3), 195–203.Google Scholar
  19. Klauer, K. J. (1992). Zur Diagnostik von Hochbegabung. In E. A. Hany & H. Nickel (Hrsg.), Begabung und Hochbegabung (S. 205–215). Bern: Huber.Google Scholar
  20. Klauer, K. J. (Hrsg.) (2001). Handbuch Kognitives Training (2., überarb. und erw. Auflage). Göttingen: Hogrefe-Verlag.Google Scholar
  21. Klix, F. (1996). Lernen und Denken. In J. Hoffmann & W. Kintsch (Hrsg.) (Eds.), Lernen. Enzyklopädie der Psychologie, C/II/7 (pp. 583–615). Göttingen: Hogrefe.Google Scholar
  22. Leinert, S., Roemer, A., & Sachse, P. (1999). Externe unterstützung der problemanalyse bei entwerfenden tätigkeiten. Zeitschrift für Sprache & Kognition, 18(1/2), 30–38.Google Scholar
  23. Luria, A. R. (1970). The functional organization of the brain. Scientific American, 222(3), 66–78.CrossRefGoogle Scholar
  24. Luria, A. R. (1973). The working brain. An introduction to neuropsychology. London: Penguin Press.Google Scholar
  25. Naegele, C., Gurtner, A., Tschan, F., & Semmer, N. (2002). Projekt IGR-SMM: Measures—Reflexivity: Konzept und Fragebogen, Dokumentation (Internes Papier 112–2002). Neuchâtel: Université de Neuchâtel, Groupe de Psychologie Appliquée.Google Scholar
  26. Pietzcker, F. (2004). Konstruktion lehren—Wirkung einer konstruktionsmethodischen Ausbildung auf das Konstruieren bei Studenten und Konstrukteuren. München: Verlag Dr. Hut.Google Scholar
  27. Reimann, R., & Doerner, D. (2004). Die Auswirkung von selbstadressierten Fragen auf die Entwurfsqualität beim Konstruieren: Eine explorative Studie. Zeitschrift für Psychologie, 212(1), 1–9.CrossRefGoogle Scholar
  28. Rhone, E., Turns, J., Atman, C. J., Adams, R., Chen, Y., & Bogusch, L. (2001). Analysis of senior follow-up data: The Midwest floods problem-addressing redundancies in coding. Center for Engineering Learning and Teaching (CELT). Technical Report #01-05, University of Washington, Seattle.Google Scholar
  29. Roemer, A. (2002). Unterstützung des Design Problem Solving: Einsatz und Nutzen einfacher externer Hilfsmittel in frühen Phasen des konstruktiven Entwurfsprozesses. Technische Universität Dresden. Digitale Dissertation: http://hsss.slub-dresden.de/hsss/servlet/hsss.url mapping.MappingServlet?id = 1023713239343-4873.
  30. Schoen, D. (1996). The reflective practitioner. Aldershot: Arena.Google Scholar
  31. Schroda, F. (2000). Über das Ende wird am Anfang entschieden. Zur Analyse der Anforderungen von Konstruktionsaufträgen. Technische Universität Berlin. Digitale Dissertation: http://edocs.tu-berlin.de/diss/2000/schroda_frauke.htm.
  32. Smith, G., & Brown, G. J. (1993). Conceptual foundations of design problem solving. IEEE. Transactions on Systems, Man and Cybernetics, 23, 1209–1219.CrossRefGoogle Scholar
  33. Strzalka, J., & Strzalka, F.-J. (1986). Perspektivisches Denken und Reflexionen beim Lösen eines komplexen problems. Sprache & Kognition, 4, 202–210.Google Scholar
  34. von der Weth, R., & Weinert, S. (2002). Richtige Fragen sind die halbe Antwort auch beim Konstruieren—Fragensysteme als Hilfsmittel beim Konstruieren. In W. Hacker & W. Hacker (Eds.), Denken in der Produktentwicklung. Psychologische Unterstützung der frühen Phasen (pp. 129–141). Zürich: vdf Hochschulverlag und Rainer Hampp Verlag.Google Scholar
  35. Vygotski, L. S. (1993). Denken und Sprechen. Frankfurt am Main: Fischer Taschenbuch Verlag.Google Scholar
  36. Wallace, K., & Ahmed, S. (2003). How engineering designers obtain information. In U. Lindemann (Ed.), Human behaviour in design: Individuals, teams, tools (pp. 184–194). Berlin: Springer.Google Scholar
  37. Wetzstein, A. (2004). Unterstützung der Innovationsentwicklung. Einfluss von wissensbezogenen Interaktionen insbesondere im kooperativen Problemlösen und fragenbasierter Reflexion. Theorie und Forschung, Bd. 810, Psychologie, Bd. 245. Regensburg: S. Roderer Verlag.Google Scholar
  38. Winkelmann, C., Melzer, M., & Hacker, W. (2008). Ist die Wirkung fragenbasierten reflexiven Auseinandersetzens mit der eigenen Lösung aufgabenabhängig? Zeitschrift für Arbeits- und Organisationspsychologie, 52(3), 153–159.Google Scholar
  39. Winkelmann, C., Wetzstein, A., & Hacker, W. (2003). Question Answering—vergleichende Bewertung von Reflexionsanregungen bei Entwurfstätigkeiten. Wirtschaftspsychologie.Google Scholar
  40. Wirtz, M., & Caspar, F. (2002). Beurteilerübereinstimmung und Beurteilerreliabilität. Göttingen: Hogrefe-Verlag.Google Scholar

Copyright information

© Springer Science+Business Media B.V. 2009

Authors and Affiliations

  1. 1.Fachrichtung PsychologieTechnische Universität DresdenDresdenGermany

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