1

MECATRONICA - MEDIU EDUCAȚIONAL PENTRU ÎNVĂȚAREA

TRANSDISCIPLINARITĂȚII

Prof. Dr. Ing. VISTRIAN MĂTIEȘ, Universitatea Tehnică din Cluj-Napoca Șef Lucr. Dr. Ing. OLIMPIU HANCU, Universitatea Tehnică din Cluj-Napoca

Drd. Ing. CIPRIAN-RADU RAD, Universitatea Tehnică din Cluj-Napoca Rezumat: În lucrare se prezintă detalii privind conceptul de mecatronică evidențiindu-se potențialul integrator al acesteia, și utilitatea platformelor mecatronice pentru promovarea principiilor educației integrale. Se prezintă de asemenea conceptul de integronică precum și elemente privind experiența mondială în domeniul tehnologiei și educației mecatronice. Detalierile privind Platforma Națională de Mecatronică sunt relevante privind asigurarea cadrului necesar valorificării potențialului educațional al platformelor mecatronice pentru învățarea transdisciplinarității. În finalul lucrării se argumentează faptul că identitatea mecatronicii este una trans-tematică și se prezintă modelul hexagonal pentru educație mecatronică integrală. Cuvinte cheie: mecatronică, integronică, educație, cunoaștere, complexitate, transdisciplinaritate 1. Introducere

Evoluţia în dezvoltarea societăţii omeneşti este strâns legată de evoluţia în dezvoltarea tehnologică. Salturile în această evoluţie au fost determinate de revoluţii. Sunt astfel menţionate: revoluţia materială, revoluţia energetică, revoluția informatică și revoluţia mecatronică [Mătieș, 2001]. Revoluţia informatică a marcat saltul de la societatea industrializată la societatea informaţională, generând un val de înnoiri în tehnologie şi educaţie. Sensul acestor înnoiri a fost definit de către japonezi care, la începutul deceniului al 8-lea al secolului trecut au brevetat termenul de mecatronică.

Termenul a fost utilizat pentru a descrie fuziunea tehnologică: mecanică – electronică - informatică. Mecatronica este o tehnologie integratoare, apariţia acesteia a fost posibilă datorită dezvoltării microelectronicii.

Evoluţia în dezvoltarea tehnologică înseamnă: micromecatronică, nanomecatronică şi biomecatronică. Tendinţa generală este de “intelectualizare a maşinilor şi sistemelor”. Prin analogie s-au conturat deschideri în alte domenii ca: hidronică, pneutronică, termotronică, autotronică, agromecatronică, geomecatronică etc.

Deciziile luate la nivel guvernamental în deceniul al nouălea al secolului trecut, proiectele și programele elaborate la nivel național, în SUA, în țările membre UE și nu numai, pentru promovarea filosofiei mecatronice în educație, cercetare și dezvoltare tehnologică, au avut caracterul unei veritabile revoluții, revoluția mecatronică [Mătieș, 2001]. Aceasta a marcat saltul de la societatea informațională la societatea bazată pe cunoaștere.

Aceste mutații în plan tehnologic, economic, social și cultural au lansat noi provocări pentru școli și universități privind elaborarea unor noi tehnologii educaționale care să răspundă cerințelor privind pregătirea specialiștilor in acord cu exigențele societății bazate pe cunoaștere.

Demersurile pentru dezvoltarea gândirii sistemice, integratoare, ca bază pentru creație și inovare sunt la fel de importante ca și cele pentru deprinderea scrisului și cititului. Desigur, este deosebit de importantă inter-relația intre cei patru stâlpi ai noului sistem de educație: cum să învățăm?, să facem învățând, să cunoaștem și cum să învățăm să fim învățând să trăim împreună? [Nicolescu, 1999]. Educația transdisciplinară este esențială pentru atingerea acestor obiective. Este relevantă în acest sens sublinierea: ”pătrunderea gândirii complexe și transdisciplinare în

2

structurile, programele și zonele de influență ale Universității îi vor permite evoluția către misiunea sa uitată astăzi – studierea Universalului” [Nicolescu, 1999].

Pentru a putea valorifica potențialul creator al transdisciplinarității trebuie să învățăm transdisciplinaritate. Este relevantă în acest sens inițiativa Universității Tehnologice din Lubock, Texas, SUA, care, în anul 2000, pe structura Departamentului de Inginerie Mecanică a înființat Academia pentru Învățarea Transdisciplinarității și Studii Avansate [TheAtlas]. Sub egida academiei, în perioada 2008-2010 a fost construit un campus, generic numit „Satul transdisciplinar”. La nivel național, mișcarea transdisciplinară poate fi susținută si consolidată, valorificând potențialul educațional al platformelor mecatronice dezvoltate în universitățile cu profil tehnologic. Prezenta lucrare aduce explicitări în acest sens.

2. Conceptul de mecatronică

Conceptul de mecatronică s-a născut în Japonia la începutul deceniului al optulea al secolului

trecut. Termenul în sine a fost brevetat de către concernul Yaskawa Electric Co. şi a fost utilizat pentru a descrie fuziunea tehnologică: mecanică - electronică – informatică.

Tot ceea ce numim produs de înaltă tehnicitate, este produs mecatronic. Automobilul modern, maşinile-unelte cu comandă numerică, tehnica de calcul, tehnica de telecomunicaţii, aparatura de cercetare, roboţii, aparatura biomedicală, aparatura electrocasnică etc., sunt doar câteva exemple de produse mecatronice. Practic, mecatronica este prezentă în toate domeniile de activitate, inclusiv în agricultură şi în construcţii.

Mecatronica s-a născut ca tehnologie şi a devenit foarte curând filosofie care s-a răspândit în întreaga lume. Valenţele creatoare ale mecatronicii au fost confirmate în toate domeniile de activitate. Apariţia mecatronicii este rezultatul firesc al evoluţiei în dezvoltarea tehnologică. Această evoluţie este sugestiv evidenţiată în Fig. 1 [Mătieș, 2001].

Coloana vertebrală a mecatronicii o constituie tehnologia mecanică, care s-a dezvoltat către mecanizare. Progresele în domeniul tehnologiei electronice, apariţia circuitelor integrate, mici ca dimensiuni, ieftine şi fiabile, au permis includerea electronicii în structurile mecanice. Se realizează astfel primul pas către integrare: integrarea electromecanică.

Următorul pas în integrare a fost determinat de apariţia microprocesoarelor. Cu aceleaşi caracteristici constructive, ca şi circuitele integrate, microprocesoarele au putut fi integrate în structurile electromecanice realizate anterior. Astfel, acestea pot preleva informaţii privind starea internă, starea mediului, pot prelucra aceste informaţii şi pot lua decizii privind comportarea sistemului.

Mecatronica reprezintă o viziune integratoare în domeniul tehnologic, aşa cum este sugestiv arătat în Fig. 2. Această imagine sugerează că, în activitatea de concepţie, abordarea tradiţională în baza căreia ingineria mecanică studiază probleme specifice mişcării maselor; ingineria electrică-electronică, studiază probleme specifice mişcării electronilor, iar automatiştii, informaticienii, probleme specifice mişcării informaţiei, nu mai este posibilă. În structura unui produs mecatronic, practic nu se pot separa cele trei mişcări.

3

Fig.1. Fluxul tehnologic către integrarea mecatronică

Fig.2. Conceptul de mecatronică

În opinia japonezilor, mecatronica este tehnologia mecanică cerută de societatea informaţională

[Hunt, 1988]. Mecatronica se diferenţiază net de tehnologia tradiţională. În tehnologia tradiţională, elementele de bază sunt materialul şi energia. În mecatronică, acestor două elemente li se adaugă informaţia.

În tehnologia mecatronică informaţia este componenta dătătoare de ton. Această poziţie a informaţiei în raport cu materialul şi energia este motivată de următoarele:

- informaţia asigură satisfacerea nevoilor spirituale ale omului; - numai informaţia asigură creşterea valorii nou adăugate a tuturor lucrurilor; - informaţia înseamnă cultură.

Pe baza Fig. 3, se pot analiza comparativ cele trei componente ale tehnologiei mecatronice

[Mătieș, 2001]. Comparaţia are în vedere originea resurselor, rezervele, cererea şi ce înseamnă viaţa din punctul de vedere al celor trei elemente.

Analiza motivează interesul manifestat în întreaga lume pentru promovarea acestei tehnologii. Este evident că, realizând produse care înglobează multă informaţie (inteligenţă), performanţele funcţionale ale acestora cresc. Pe de altă parte, în acest mod se conservă resursele de material şi energie. Dar, consumând mai puţin material şi energie se procesează mai puţin, deci se poluează mai puţin. Rezultă astfel, alte valenţe ale tehnologiei mecatronice: este o tehnologie nedisipativă şi mai puţin poluantă.

4

Fig.3. Relaţia material – energie - informaţie în tehnologia mecatronică 2.1 Tehnologie și educație mecatronică la nivel mondial

Răspândirea mecatronicii în lume a fost rapidă, îndeosebi începând cu ultimele două decade ale secolului trecut. Astfel, Departamentul de Comerț al SUA a elaborat, în 1985, un raport privind mecatronica în Japonia, raport pe baza căruia, sub egida Fundației Naționale pentru Știință, a fost conceput Programul Național de Educație Mecatronică, coordonat de către Universitatea Stanford. În Uniunea Europeană, Comitetul Consultativ pentru Cercetare și Dezvoltare Industrială (IRDAC), a concluzionat, în martie 1986, în urma unei analize a importanței mecatronicii la nivelul UE, că mecatronica, definită ca o tehnologie interdisciplinară ce reprezintă o „îmbinare sinergetică între ingineria mecanică de precizie, controlul electronic și gândirea sistemică, în proiectarea produselor și sistemelor“ trebuie să devină o cerință majoră, atât a cercetării, cât și a programelor educaționale europene. Urmarea a fost că, în perioada 1980–1990, majoritatea țărilor membre ale UE au elaborat programe naționale și a fost creat cadrul instituțional pentru promovarea filosofiei mecatronice în educație, formare și cercetare-dezvoltare tehnologică.

Manifestările științifice internaționale în domeniu, revistele de specialitate, programele de cercetare și educaționale dezvoltate în ultimele decenii în întreaga lume confirmă statutul mecatronicii de principal vector al inovării în societatea bazată pe cunoaștere. Structurile numite generic „Platforme Tehnologice Europene (PTE)“ s-au constituit la nivelul UE începând din anul 2001, cu scopul de a susține efortul pentru atingerea obiectivelor Strategiei Lisabona. Aceste structuri au fost concepute și realizate pe fundalul filosofiei mecatronice. Platformele tehnologice au fost create pe domenii de activitate și includ reprezentanți ai mediului academic din domeniu, firme de profil, institute și laboratoare de cercetare, asociații profesionale etc. La nivelul fiecărei platforme s-au elaborat strategii de dezvoltare pentru 10 sau 20 de ani. În prezent, există 39 de platforme tehnologice, acoperind un larg spectru de activități. 2.2 Filosofia mecatronică în practica și educația inginerească

Dezvoltarea tehnologiei mecatronice a luat prin surprindere universităţile, care, s-au văzut nevoite să-şi adapteze din mers programele educaţionale, la cerinţele noii tehnologii. Ca urmare a acestor strădanii s-au conturat principiile mecatronice în educaţie. Aceste principii vizează dezvoltarea gândirii sistemice şi formarea deprinderilor pentru a lucra în echipă.

În educaţia mecatronică devine deosebit de importantă învăţarea afectivă. Datorită rolului informaţiei în toate domeniile de activitate, se impune redefinirea obiectivelor în procesul educaţional.

În acest sens, este important să se urmărească: formarea deprinderilor de informare, mentale, de acţiune şi sociale. Lucrul în reţea (networking-ul) este cheia educaţiei mecatronice.

5

Tehnologia mecatronică şi principiile mecatronice în educaţie au condus la definirea filosofiei mecatronice. Pentru practica inginerească această filosofie a marcat saltul de la ingineria tradiţională, secvenţială, la ingineria simultană sau concurentă (paralelă).

În Fig. 4a se prezintă principial modul de abordare în proiectarea tradiţională iar în Fig. 4b, proiectarea în mecatronică. În proiectarea tradiţională controlul este „ataşat” pe când în proiectarea mecatronică acesta este „integrat”.

În proiectarea mecatronică, încă din faza de concepţie se are în vedere întregul. Lanţul cinematic informaţional are o structură mult mai compactă. Interconectarea prin magistrale de date permite creşterea simţitoare a vitezei de prelucrare a informaţiilor. Educaţia mecatronică asigură flexibilitate în acţiune şi în gândire, trăsături definitorii ale specialistului în economia de piaţă. Valenţele creatoare ale mecatronicii au fost confirmate deopotrivă în educaţie, cercetare şi în producţie. Rezultatele economice ale ţărilor dezvoltate sunt dovezi de netăgăduit.

Pregătirea mecatronică nu presupune renunţarea la superspecializare. Înalta performanţă nu este posibilă fără aportul superspecialiştilor. Prezenţa acestora în echipele de cercetare-proiectare este gândită în funcţie de natura problemelor abordate. Această relaţie generalist-superspecialist este similară cu ceea ce există în medicină (medic generalist, medic specialist).

a) b)

Fig.4. Proiectarea tradițională vs proiectarea mecatronică (concurentă)

Pregătirea mecatronică, pregătire pe un front larg, se practică pe toate treptele procesului educaţional, dovedindu-se benefică şi în simplificarea problemelor privind reconversia profesională. 2.3 Ideea de echipă în activitatea de cercetare-proiectare

Indiscutabil, performanţa în activităţile de cercetare şi proiectare este de neconceput în afara echipei. Acest lucru este confirmat şi de lucrările care se prezintă la manifestările ştiinţifice internaţionale pe diferite domenii. Este uşor de înţeles în acest sens, că, un robot chirurgical bunăoară, nu poate fi realizat decât de către o echipă complexă, care include: medici, fizicieni, biologi, mecanici, electronişti, informaticieni etc.

Formarea deprinderilor de a lucra în echipă reprezintă un obiectiv major al educaţiei mecatronice. Echipele multidisciplinare şi-au dovedit eficienţa, în sensibilizarea membrilor privind necesitatea soluţiilor optime pentru probleme în ansamblu.

În Fig. 5 se prezintă relaţia dintre pregătirea individuală şi nivelul mediu de cunoaştere al echipei [Mătieș, 2001]. Este vorba despre o echipă care are drept obiectiv proiectarea unui robot de precizie. Nivelul mediu de pregătire, în funcţie de răspunderile care le revin în echipă este evidenţiat în Tabelul 1. Evaluarea se face pe baza unui punctaj acordat în intervalul 1-5. Această abordare este importantă şi în învăţământul preuniversitar. Prin definirea ariilor curriculare s-a creat cadrul pentru a trece de la abordarea îngustă, impusă de o disciplină, la abordarea globală.

6

ELECTRONCĂ MECANICĂ TEHNOLOGIAINFORMAŢIEI

Mic

ropr

oces

oare

Act

uato

ri şi

sen

zori

Din

amic

ă

Teor

ia c

ontro

lulu

i

Expert 3,

Expert 4,

Expert 1, Expert 2,CUNOŞTIINŢE

Microprocesoare

Actuatori şi senzori

DinamicăTeoria controlului

Fig.5. Relaţia dintre pregătirea individuală şi nivelul mediu de cunoaştere al echipei Tabelul 1 – Nivelul mediu de pregătire în funcție de răspunderile în echipă

Funcție/Punctaj

D

inam

ică

Teor

ia

cont

rolu

lui

Elec

troni

că

Senz

ori ş

i ac

tuat

ori

Prog

ram

are

Man

agem

ent

Econ

omie

Des

ign

Şeful proiectului 3-4 3-4 2-3 2-3 2-3 5 4 4 Expert în teoria controlului 4 5 1-2 2-3 2-3 2-3 1-2 3-4 Expert în dinamică 5 4 1-2 2-3 2-3 2-3 1-2 3-4 Expert în senzori/actuatori 2-3 2-3 3 5 2-3 2-3 1-2 3-4 Expert în programare 2-3 2-3 3-4 2-3 4-5 1-2 1-2 3-4 Expert în microelectronică 1-2 3-4 4-5 2 2-3 1-2 1-2 3-4

La nivelul şcolilor, obiectivele generale nu pot fi atinse fără aportul tuturor ariilor curriculare, astfel încât, colectivul profesoral trebuie să constituie o echipă şi să acţioneze ca atare. 2.4 Mecatronica, mediu educațional pentru integrare

Conceptul de integrare are o sferă de cuprindere foarte largă. Abordările vizează mai cu seamă domeniile tehnologie şi educaţie. Integrarea reprezintă suportul inovării. În acest context pe bună dreptate mecatronica este principalul vector al inovării în societatea bazată pe cunoaştere.

În dezvoltarea sa, mecatronica a parcurs etapele: tehnologie, filosofie, ştiinţa maşinilor inteligente, mediu educaţional pentru dezvoltarea gândirii integratoare. În Fig. 6, se prezintă tranziţia în evoluţia mecatronicii de la identitate disciplinară la identitate tematică. De la prima etapă (1) unde nu există interacţiune între disciplinele iniţiale la a doua etapă (2) care reprezintă o situaţie unde studenţii combină cursuri de la diferite discipline pentru a-şi lărgi orizontul cunoaşterii. Aceasta este o etapă multidisciplinară, unde, întreg sistemul educaţional este organizat şi funcţionează pe bază de discipline.

În etapa (3) accentul se pune pe crearea cursurilor interdisciplinare. A patra etapă este reprezentată în principal de crearea de noi curricule pentru aplicaţii interdisciplinare ca de altfel pentru identitatea diferită a subiectului, identitatea disciplinară diminuându-se în favoarea identităţii tematice. În etapa (5), disciplinele iniţiale se diminuează aproape în întregime, ceea ce este posibil

7

datorită unei schimbări complete în organizare. A şasea etapă (6) este echivalentă cu tratarea mecatronicii ca un întreg, ca o identitate tematică [Grimheden, 2006].

Fig.6. Evoluţia mecatronicii ca disciplină academică

Datorită faptului că mecatronica aduce în prim plan informaţia, impactul tehnologiei depăşeşte sfera economicului fiind major în domeniile: social, cultural etc. De fapt, relevanţa culturală în societatea bazată pe cunoaştere este determinată de nivelul tehnic, tehnologic. Problemele privind integrarea socială sunt foarte complexe şi direct legate de componentele tehnologie şi dezvoltare economică. Avem în vedere în acest sens aspecte privind integrarea socială a persoanelor cu dezabilităţi precum şi reconversia profesională pentru persoanele care temporar şi-au pierdut locurile de muncă.

Educaţia este elementul hotărâtor care contribuie la rezolvarea problemelor privind integrarea socială.

Detalierile în acest câmp scot în evidenţă noi valenţe ale mecatronicii ca tehnologie şi mediu educaţional pentru integrare. Educaţie pentru integrare, educaţie pentru pace sunt noi referinţe pentru abordările în activităţile educaţionale şi de formare în societatea bazată pe cunoaştere. 2.5 Mecatronica și integronica

Integronica este ştiinţa proceselor de integrare şi a sistemelor hiperintegrate, aşa cum este organismul uman. Ea ţine seama de unitatea indisolubilă a lumii în care trăim şi de necesitatea unei perspective unice asupra acestei lumi. Conceptul este ilustrat în Fig. 7.[Măties 2001].

Unitatea: ştiinţă, literatură şi artă, tehnologie, se realizează în cadrul definit de matematică, cibernetică şi filosofie .

La baza integronicii se află nu numai unitatea lumii înconjurătoare ci şi unitatea gnoseologică, a cunoaşterii de către subiect a acestei lumi. Pentru că nu se poate vorbi de o cunoaştere fizică, chimică şi nici chiar despre o cunoaştere ştiinţifică sau artistică, cunoaşterea umană fiind unitară.

Integrarea este un proces firesc în natură, care, a creat forme şi structuri ce favorizează evoluţia în acest sens. În baza principiului superizării, întregul, sistemul, are proprietăţi emergente, datorate efectului de sinergie.

În societatea bazată pe cunoaştere, demersurile pentru promovarea conceptului de integrare în educaţie, cercetare şi tehnologie reprezintă o nevoie majoră. Cunoaşterea în sine este rezultatul structurării şi integrării informaţiilor. Tehnologia informaţiei şi comunicaţiilor facilitează aceste demersuri.

8

Integrarea reprezintă un principiu de funcţionare a psihicului uman, iar acesta este integrat în sistemul nervos. În literatura de specialitate se aduc în atenţie abordări privind filosofia integrării şi logica integrării, de asemenea se definesc mesagerii integrării.

În natură, integrarea poate fi: genetică, prin constrângere, prin dependenţă, la alegere, întâmplătoare etc. Sistemele de integrare pot fi: dominant material-energetice sau dominant funcţional-informaţionale.

Fig.7. Conceptul de integronică

În plan socio-economic, trebuie să avem în vedere diferite trepte de integrare, ca: integrarea

instituţională, integrarea interinstituţională şi integrarea la nivel naţional, ca paşi intermediari pentru integrarea reală în Uniunea Europeană.

În educaţie şi cercetare, integrarea cunoştinţelor şi a resurselor constituie baza pentru a stimula iniţiativa şi creativitatea. Se cunoaşte că, personalitatea unui individ nu depinde atât de lărgimea orizontului şi bogăţia cunoştinţelor, cât de capacitatea de organizare şi integrare a acestora.

Vectorizarea inovării prin stimularea transdisciplinarităţii, integrarea cunoştinţelor şi resurselor, în educaţie, cercetare şi tehnologie constituie baza creşterii productivităţii muncii în producţia de cunoaştere. Mecatronica a deschis orizonturi nebănuite în toate domeniile, datorită stimulării efectului de sinergie.

Studiind legăturile indisolubile dintre diferitele obiecte şi fenomene, integronica încearcă să depăşească limitele extrem de strâmte ale ştiinţelor particulare, pe care nu le poate înlocui însă. Ştiinţele particulare s-au dezvoltat ca urmare a posibilităţilor limitate ale omului de a cuprinde realităţile lumii înconjurătoare. Nevoia de progres a impus desfiinţarea graniţelor dintre ştiinţe şi evoluţia spre interdisciplinaritate şi mai apoi spre transdisciplinaritate. Aşa au apărut chimia-fizică, biofizica, biochimia etc.

Subliniind limitele abordărilor fragmentare şi necesitatea unei viziuni globale, integronica încearcă să evite astfel de situaţii, subliniind şi mai pregnant faptul că trebuie să se ţină seama nu numai de subsistemul asupra căruia trebuie să acţionăm, ci şi de legăturile lui cu celelalte subsisteme şi, de fapt, de suprasistemul din care ele fac parte. Ea se înscrie astfel în contextul gândirii moderne care este, globală, probabilistă, modelatoare, operatoare, pluridisciplinară şi prospectivă.

Concepţia integronică este unul din marile câştiguri ale omenirii datorate revoluţiei informatice. Însăşi principiul de bază al integronicii: principiul ordinii şi organizării sistemice care contravine principiului al doilea al termodinamicii, a putut fi formulat datorită luării în considerare a informaţiei. În formularea principiului al doilea al termodinamicii nu se ţine seama de informaţie.

Extrem de util, acest proces de apariţie a unor ştiinţe interdisciplinare nu s-a dovedit nici el suficient pentru a putea rezolva complicatele probleme ale lumii atât de unitare. Este firesc, deoarece, reprezentând mai mult decât suma părţilor sale, unitatea organismului, de exemplu nu poate fi refăcută prin simpla unificare a neurologiei cu endocrinologia sau a psihologiei cu

9

imunologia şi cu atât mai puţin unitatea lumii nu poate fi refăcută prin simpla unificare a astronomiei cu fizica, cu chimia şi biologia.

Prin faptul că informaţia este componentă dătătoare de ton în mecatronică, impactul tehnologiei depăşeşte sfera economicului, fiind esenţial în domeniile social, cultural etc.

Aceasta explică interesul deosebit la nivelul UE şi a ţărilor comunitare de a lansa iniţiative şi a dezvolta programe speciale pentru acest domeniu. Demersurile întăresc convingerea că, în societatea bazată pe cunoaştere, relevanţa culturală depinde de performanţele tehnice, tehnologice. 3. Platforma Națională de Mecatronică din Romania

Filosofia mecatronică a pătruns în Romania prin înființarea specializărilor de mecatronică în

inginerie, începând din anul 1991. Pas cu pas, urmare a efortului constant, susținut de către echipele de specialiști în mecatronică din universitățile cu profil tehnologic din centrele: Brașov, București, Cluj-Napoca, Craiova, Galați, Iași și Timișoara s-a constituit Platforma Națională de Mecatronică (PNM). Structura este la nivelul standardelor impuse Platformelor Tehnologice Europene, constituind suportul tehnico științific pentru dezvoltarea și promovarea noilor tehnologii educaționale, precum și pentru dezvoltarea cercetării din România. PNM își propune să articuleze cadrul abordărilor conceptuale și să definească metodele și mijloacele necesare promovării filosofiei mecatronice în activitățile educaționale, de formare și de cercetare-dezvoltare tehnologică.

În noiembrie 1998, Universitatea „Politehnica“ din Timișoara a fost gazda primei Conferințe Internaționale de Mecatronică și Inginerie de Precizie (COMEFIM), iar în martie 1999, Universitatea Politehnică București a găzduit primul Seminar Național de Mecatronică, la care au participat reprezentanți ai universităților cu profil tehnologic din țară, precum și reprezentanți ai mediului preuniversitar. Cu această ocazie s-a constituit Consiliul Național pentru Educație Tehnologică și Inovare (CNETI), al cărui principal obiectiv era elaborarea unui Program Național de Educație Mecatronică.

În 2001, la inițiativa Catedrei de mecatronică de la Universitatea Politehnică București, s-a înființat Societatea de Mecatronică din România (SROMECA), cu filiale regionale în principalele universități cu profil tehnologic din țară. Sub egida SROMECA se editează revista Mecatronica.

Certificatul de maturitate al PNM a fost semnat în iunie 2009, prin publicarea lucrării: Platforme mecatronice pentru educație și cercetare, care a fost lansată cu ocazia Conferinței Naționale de Educație Tehnologică și Tehnologii Educaționale [Mătieș, 2011], găzduită de către Universitatea Tehnică din Cluj-Napoca, în perioada 4–5 iunie 2009.

O validare europeană a viabilității platformei de mecatronică din Universitatea Tehnică din Cluj-Napoca s-a realizat cu ocazia derulării programului academic al Cursului de vară de mecatronică din iulie 2009, organizat de către BEST (Board of European Students of Technology), filiala din UTC-N.

Dezvoltarea proiectului POSDRU, cu tema: ”Program de formare profesională flexibilă pe platforme mecatronice“ (FLEXFORM) va da un plus de strălucire Platformei Naționale de Mecatronică, probând potențialul creator al mecatronicii, deopotrivă în activitățile educaționale, de formare și de cercetare-dezvoltare tehnologică [Flexform].

Coordonatorul proiectului este Universitatea Tehnică din Cluj-Napoca. Proiectul este cofinanțat de către Fondul Social European și Guvernul României, contract POSDRU/87/1.3/S/64069. Cererea de finanțare a fost aprobată în data de 29.06.2010, pentru 36 de luni, începând cu 1 septembrie 2010. Pe parcursul celor trei ani, în programul de formare vor fi cuprinși 1320 profesori (în medie, câte 30 profesori din fiecare județ și din municipiul București). Fiecare universitate va asigura derularea programului pentru profesorii din județele aferente regiunii de dezvoltare în a cărei reședință se află.

Programul de formare este acreditat de către MECTS. Obiectivul general al proiectului este elaborarea și implementarea unui program de formare profesională flexibilă, pe platforme mecatronice, a personalului didactic din învățământ, pentru dezvoltarea competențelor în aplicarea

10

tehnologiilor educaționale moderne și eficientizarea procesului de predare-învățare, în acord cu cerințele actuale din piața muncii.

Totodată, proiectul urmărește dezvoltarea, pe suportul tehnico-științific al PNM, a Rețelei Naționale de Educație și Formare Profesională Flexibilă (RNEFPF), ca mecanism național (flexibil și reconfigurabil) care să asigure abordarea sistemică, în viziune integratoare, a problemelor complexe privind formarea inițială, continuă și reconversia profesională, în acord cu exigențele societății bazate pe cunoaștere.

Coloana vertebrală a RNEFPF va fi constituită din Centrele Regionale Virtuale de Competențe în Mecatronică (CRVCM), create pe structura Catedrelor de mecatronică partenere în proiect. Aceste centre vor include biblioteci, laboratoare virtuale și alte facilități privind accesul la cunoaștere în domeniul mecatronicii. Motivarea financiară și profesională a elevilor, studenților, profesorilor și cercetătorilor angajați va contribui la ridicarea calității actului educațional în ansamblu.

Centrele Regionale de Educație și Formare Profesională Flexibilă (CREFPF), înființate pe structura Catedrelor de mecatronică din universitățile partenere, vor constitui nucleele configurării Platformelor Regionale ale Societății Civile pentru Educație și Formare Continuă. Prin integrarea acestora în rețea, se va contura Platforma Națională a Societății Civile pentru Educație și Formare Continuă. Astfel de structuri s-au constituit până acum în 19 din țările membre UE.

În fine, trebuie evidențiat și un alt aspect pe care filosofia mecatronică îl aduce în atenție: mecatronica s-a născut în Japonia și ca rezultat al demersurilor de la nivel guvernamental pentru a se crea o stare de spirit adecvată. În timpul ședinței Comitetului Consultativ pentru Cercetare și Dezvoltare Industrială din martie 1986, una dintre întrebările ridicate a fost dacă se cunoaște, la nivelul UE, starea de spirit a japonezilor. Răspunsul a fost negativ, dar a fost urmat de o propunere: aceea de a se institui un sistem de burse pentru tinerii cercetători, care să fie trimiși în Japonia cu programe de cercetare și obiective foarte clar definite. Structurile nominalizate la ora actuală la nivelul UE, precum Spațiul European al Educației și Formării Continue, Spațiul European al Cercetării și Inovării, Cadrul European al Calificărilor etc., au nevoie de un catalizator pentru a deveni funcționale.

Doar resursele financiare și materiale nu sunt suficiente pentru atingerea obiectivelor propuse. O analiză atentă a situației din România ne conduce la o concluzie similară. Evoluția viitoare a țării va depinde atât de managementul performant al resurselor materiale și umane, cât și de eforturile care se vor face în vederea creării unei stări de spirit care să stimuleze gândirea integratoare, ca o consecință a unității cunoașterii și lumii. 4. Identitatea trans-tematică a mecatronicii

În filosofia științei sunt recunoscute două tipuri de afirmații fundamentale: cele care se referă la evenimente empirice, adică la fenomene, și cele care privesc judecățile matematice și cele ale logicii pure, acestea din urmă fiind de natură analitică [Berian, 2009; Holton, 1988]. Acestor două tipuri de afirmații, Holton le asociază un sistem de două axe ortogonale Ox, respectiv Oy, care reprezintă dimensiunile planului oricărui discurs științific. Acest plan, numit plan contingent, este definit ca fiind planul în care orice concept sau afirmație științifică are, deopotrivă, o relevanță empirică și una analitică. În continuare, Holton subliniază faptul că o abordare comprehensivă a științei impune transgresarea limitelor marcate de planul contingent [Berian, 2009], pentru a pătrunde într-o zonă mai vagă, dar mai profundă, și anume cea a presupozițiilor științifice aflate în stadiu germinativ. Acest demers nu poate neglija rolul imaginației și pe cel al intuiției în creația științifică.

Astfel, Holton adaugă încă o axă, Oz, perpendiculară pe planul contingent, care reprezintă dimensiunea așa-numitelor themata: presupoziții ontologice fundamentale, inconștiente în general, care, deși nu pot fi reduse la observații empirice sau judecăți analitice, domină totuși gândirea cercetătorilor [Holton, 1978; Nicolescu, 2002]. După cum afirmă Basarab Nicolescu, themata se

11

referă la cea mai intimă și mai profundă parte implicată în geneza unei idei științifice [Nicolescu, 2002].

Strâns legată de themata este noțiunea de concept thematic concept a cărui componentă pe axa Oz (cea a thematelor) a planului Oxyz introdus mai sus, are o valoare semnificativă. Conceptele pur thematice sunt rare, astfel că ele au de obicei componente cu valori considerabile și pe celelalte două axe (cum e, de exemplu, cazul conceptului „energie“). Dacă planul contingent Oxy e suficient atunci când abordarea este pur științifică, trebuie să recurgem la spațiul tridimensional Oxyz de câte ori se dorește o analiză completă, inclusiv de natură istorică, sociologică sau epistemologică, a unor concepte, procese ori abordări științifice.

Revenind la perspectiva lui Grimheden asupra identității mecatronicii, s-a punctat mai sus faptul că acesta consideră (urmărind ceea ce e comun mai multor definiții ale mecatronicii) că ideea de sinergie este esența conceptuală, tema pe care se fundamentează identitatea mecatronicii. După cum s-a demonstrat însă în lucrarea de față, noțiunea de „sinergie“ este integrată, alături de cea de „emergență“ [Berian, 2008], în teoria sistemelor complexe sau știința complexității [Berian, 2008].

Pe baza observațiilor și argumentelor conținute în prezenta lucrare se pot face câteva afirmații. În primul rând, entropia este o mărime fizică al cărei rol este esențial atât în termodinamica neliniară, cât și în teoria informației [Berian, 2011] (îndeosebi datorită entropiei informaționale). În al doilea rând, noțiunea de informație, care aparține, evident, cu precădere teoriei informației, are un rol fundamental și în mecatronică [Mătieș, 2002]. În al treilea rând, conceptul de autoorganizare aparține deopotrivă termodinamicii neliniare și mecatronicii. În fine, integrarea tuturor noțiunilor și domeniilor amintite se datorează (Fig. 8) noțiunii de complexitate [Berian, 2009].

Așadar, oricine investighează un domeniu oarecare trebuie să nu neglijeze conceptul de complexitate, și asta nu pentru că ar fi „la modă“, ci pentru că este strâns legat de modul în care funcționează Universul, la nivelul cel mai profund [Byrne, 1998].

Fig.8. Potențialul integrator al conceptului de complexitate

Revenind la problema identității, se poate afirma că, în mecatronică, complexitatea este un concept thematic [Berian, 2009], în sensul definit de Holton, concept care dă măsura identității mecatronicii. Un prim argument în favoarea acestei afirmații este acela că termenul de integrare este unul central în mecatronică [Mătieș, 2002] iar sistemele mecatronice au o putere intrinsecă de integrare (datorită proprietăților emergente cu caracter sinergic), cu atât mai mare, cu cât gradul lor de complexitate este mai ridicat [Berian, 2008].

Themata apar, de regulă, sub forma unor alternative (duble sau triple): continuu/discontinuu, unitate/structură ierarhică, holism/reducționism etc., fiecare nouă thema presupunând separarea, opoziția alternativelor [Nicolescu, 2002]. În particular, pentru cazul de față apare diada formată din contradictoriile simplitate/complexitate. Prin urmare, pe de-o parte, complexitatea are valențe integratoare, iar, pe de altă parte, pare sursa unei separări. În opinia lui Basarab Nicolescu însă,

12

aceste themata trebuie văzute ca fațete ale unor simboluri, iar simbolul presupune unitatea contradictoriilor așa cum, de pildă, complementaritatea lui Bohr reprezintă un simbol care „realizează în el însuși unitatea contradictoriilor continuu-discontinuu, undă-corpuscul“ [Nicolescu, 2002].

Concret, complexitatea reprezintă o fațetă a principiului bootstrap-ului, idee-simbol care „concepe natura ca pe o entitate globală, nonseparabilă la nivel fundamental“ [Nicolescu, 1999]. Astfel, complexitatea reprezintă conceptul care stă la baza identității mecatronicii, ideea de complexitate fiind mai cuprinzătoare decât cea de sinergie, întrucât sistemele mecatronice capabile de autoorganizare se disting în primul rând prin complexitatea lor, rezultat al existenței proprietăților emergente, cu pronunțat caracter sinergic [Berian, 2009].

Principiul bootstrap-ului reprezintă, deopotrivă, cel de-al treilea principiu (cel epistemologic) pe care se întemeiază metodologia transdiciplinară și ideea-simbol având drept una dintre fațete complexitatea, concept thematic care fundamentează identitatea mecatronicii. Așadar, privind mecatronica din perspectiva metodologiei transdisciplinare, identitatea ei e bazată pe o idee-simbol (care are, în plus, rol de principiu epistemologic), ceea ce face ca mecatronica să fie un domeniu deschis [Berian, 2009]. Prin urmare, în viziune transdisciplinară, mecatronica transcende limitele unei simple identități tematice. În concluzie, se poate afirma că identitatea mecatronicii, întemeiată pe ideea complexității, este una trans-tematică [Berian, 2009]. 5. Modelul hexagonal pentru educație mecatronică integrală

Potrivit epistemologiei lui Stéphane Lupasco [Berian, 2011], un sistem este supus unor dinamisme antagoniste în așa fel încât actualizarea unuia să implice potențializarea celuilalt; prin alternanța actualizare-potențializare se întreține, astfel, un permanent antagonism care conduce la un echilibru dinamic al sistemului, rezistența acestuia fiind cu atât mai mare, cu cât le este mai greu forțelor antagoniste de a scăpa din acest echilibru care determină intensitatea lor egală. Cele două dinamisme tind, în timpul trecerii de la actual la potențial sau invers, să ajungă în starea T, de egală potențializare și actualizare reciprocă. Antagonismul maxim, organizarea maximă, deci rezistența maximă se realizează în starea T, în care cele două dinamisme contradictorii sunt, simultan, semiactuale și semipotențiale. Prin urmare, „rezistența maximă“ (care corespunde maximei eficiențe) a unui model didactic care să ofere o educație integrală se atinge atunci când antagonismul forțelor opuse este maxim. În cazul mecatronicii există trei perechi de dinamisme antagoniste: legitimitate formală/legitimitate funcțională, selecție orizontală/selecție verticală, respectiv comunicare activă/comunicare interactivă. Actualizarea legitimității formale presupune potențializarea legitimității funcționale și invers, același raționament fiind valabil și în cazul celorlalte două perechi de dinamisme (selecție și comunicare). Actualizarea absolută a oricărui dinamism echivalează cu adoptarea unei abordări educaționale incomplete, care neglijează avantajele care decurg din actualizarea dinamismului antagonist, întrucât acesta din urmă va fi complet potențializat, deci steril.

În consecință, din perspectiva modelului pentru educație mecatronică integrală [Berian, 2011], mecatronica se situează, simbolic, în zona de maximă rezistență, care corespunde unei triple stări T (fiecare pereche de dinamisme având propria stare T), stare în care contradictoriile nu sunt contrarii, datorită rolului conciliator al principiului terțului inclus [Berian, 2009] (Fig. 9). Cu alte cuvinte, modelul prezentat, întemeiat pe logica terțului inclus, relevă nonseparabilitatea, unitatea existentă între aspecte ale mecatronicii care păreau alternative ireconciliabile: legitimitate formală/legitimitate funcțională, selecție orizontală/selecție verticală, comunicare activă/comunicare interactivă.

13

Fig.9. Modelul hexagonal pentru educație mecatronică integrală 6. Concluzii

Revoluția mecatronică a marcat saltul de la societatea informațională la societatea bazată pe

cunoaștere. Cunoașterea este rezultatul structurării si integrării informațiilor. Astfel, demersurile în educație și formare, pentru dezvoltarea gândirii sistemice, integratoare sunt esențiale pentru stimularea creativității. Creativitatea și inovarea sunt abordări majore pentru creșterea productivității muncii in producția de cunoaștere. Mecatronica, prin caracterul transdisciplinar, impune necesitatea articulării unei noi paradigme educaționale, capabilă să transmită elevilor și studenților o viziune globală asupra lumii în general și asupra domeniului tehnologic în particular. Infrastructura Platformei Naționale de Mecatronica și abordările conceptuale specifice asigură cadrul necesar atingerii acestor obiective. Raportul Delors subliniază nevoia unei educații integrale a fiecărei ființe umane, care presupune să învățăm sa cunoaștem, să facem, să trăim împreună și să învățăm să fim, fără a neglija dimensiunea transpersonală. În acest context, importanța mecatronicii ca suport pentru educația integrală poate fi hotărâtoare. Bibliografie Berian, S., Mătieş, V., „Considerations Regarding the Process of Stigmergic Self-Organization in the Functioning of Mechatronical Systems”, Scientific Bulletin of the „Politehnica” Institute of Timişoara, Vol. 53, No. 67, pp. 219-224, 2008. Berian, S., Mătieș, V., The Trans-Thematic Identity of Mechatronics, Scientific Bulletin of the „Petru Maior“ University of Târgu-Mureș, vol. 5. nr. 12, pp. 207–210, 2009. Berian, S., Mătieș, V., Transdiciplinaritate și Mecatronică, Ed. Curtea Veche, București, 2011. Byrne, D., Complexity Theory and the Social Sciences, Routledge, Londra, 1998. Craig, K., „Is Anything Really New in Mechatronics Education?”, IEEE Robotics and Automation Magazine, Vol. 8, No. 2, pp. 12–19, 2001. Erkmen, A.M., Tsubouchi, T. and Murphy, R., „Mechatronics Education”, IEEE Robotics and Automation Magazine, Vol. 8, No. 2, p. 4, 2001. Grimheden, M., Mechatronics Engineering Education. Doctoral Thesis, Royal Institute of Technology, Stockholm, 2006. Harashima, F., Tomizuka, M. and Fukuda, T., „Mechatronics–What Is It, Why, and How?”, IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, Vol. 1, No. 1, pp. 1-4, 1996. Holton, G., The scientific imagination: case studies, Cambridge University Press, Cambridge, 1978.

14

Holton, G., Thematic Origins of Scientific Thought: Kepler to Einstein, Harvard University Press, London, 1988. Hunt, V.D., Mechatronics: Japan’s Newest Threath Published by Chapman and Hall, New York, 1988. Mătieş, V., Mândru, D., Bălan, R., Tătar, O., Rusu, C. – Tehnologie şi educaţie mecatronică, Editura Todesco, Cluj-Napoca, ISBN 973-8198-05-4, 2001. Mătieş, V. et. al, Tehnologie şi educaţie mecatronică, Ed. Economică Preuniversitaria, București, 2002. Mătieș, V. (coordonator), Platforme mecatronice pentru educație și cercetare - reeditată, Ed. Todesco, Cluj-Napoca, 2011. Mori, T., „Mecha-tronics”, Yasakawa Internal Trademark Application Memo 21.131.01, 12 iulie, 1969. Nicolescu, B., La Transdisciplinarité. Manifeste, Rocher, Paris, 1999. Nicolescu, B., Nous, la particule et le monde. Paris. Rocher, 2002. Nicolescu, B., Stavinschi, M., Science and Orthodoxy, a Necessary Dialogue, Ed. Curtea Veche, București, 2006. Nicolescu, B., Ce este realitatea?, Ed. Junimea, Iaşi, 2009. Nicolescu, B., În oglinda destinului, Ed. Ideea Europeană, București, 2009. *** Flexform. http://www.flexform.ro, ultima verificare: 17.10.2012. *** TheAtlas. http://www.theatlas.org, ultima verificare: 22.10.2012.