Engaging Freshman Engineers Using the Paul-Elder Model of Critical Thinking

5. Discussion of Results 
The survey results appeared to confirm that students appreciate the activities that faculty are providing 
to meet the course goals. Responses concerning the critical thinking activities and “Analyze the 
Discipline” exercises received what amounted to average ratings from the class.
After reviewing the work of the selected students (Tables 2 and 3), and referring back to both Nosich 
and exemplars of analysis of engineering disciplines provide by Paul et al.
1
, these observations are 
made: 
1. The elements point of view and assumptions are hard to grasp. It is clear that faculty need to discuss 
the elements more thoroughly during the lecture about the Paul-Elder framework. More interactive 
small group activities to reinforce this would be beneficial. Many student answers took the view of 
“what do people assume ABOUT …engineers”, despite the assignment asking specifically for 
assumptions engineers make. One faculty presenter actually mentioned something like “everyone 
assumes CEEs wear hard hats”. Several students took that as the answer to what they were supposed 
to answer and then they kept that same context for the following assignments! Some of the 
presenters even seemed to struggle with exactly how to answer questions related to point of view.
This remains a challenge as to how to work with faculty from other departments.

---

Table 2. Sample of student responses on “analyze the discipline” assignments. 
Discipline 
Civil and Environmental 
Engineering 
Bioengineering 
Computer Engineering and Computer 
Science 
Purpose 

They design and build the nation’s 
transportation, supply and energy 
systems and solve problems of 
today’s society such as water 
supply, urban congestion, waste 
disposal, and conservation 

Build bridges, 
structures/infrastructure 

Develop health related products and 
techniques to improve quality of life 

Apply engineering to medicine and 
biology 

Focuses on programming languages, data 
and information representation, storage and 
processing, and algorithms and computability 

Design and develop hardware and software 
systems 
Implications 

Death from structural failures, 
damage to environment 

Fresh water to 3
rd
world countries 

Create many structures that make 
our daily lives convenient 

If something were to go wrong with a 
device or medicine…the consequence 
could be fatal 

In the realm of ethics and human 
conscience, any process or product 
meant to repair biological processes in 
humans must be rigorously tested, 
because they can mean the difference 
between life and death of a patient 

New technology makes surgery safer 
with a shorter recovery time 

Because of CECS we are able to 
study/research bioinformatics, medical 
informatics, numerical analysis, 
computational chemistry, and simulation and 
modeling.

Faster computers, better quality of life 

A consequence of CECS could be a 
broken/faulty code in the software that runs a 
chemotherapy machine that causes it to 
release too much radiation which could kill a 
person. 
Assumptions 

Assume drivers behave a certain 
way on the bridge 

They have to assume how much 
what they build will be used in the 
future 

Civil engineers only do bridges, 

It is just like architecture 

Design product that causes least harm. 
People want to heal as fast as possible 

Their main interest is helping/serving the 
patient 

Always be a way to make life better for 
patients 

Assume people typically follow the 
same health patterns 

A computer will compute flawlessly. Errors 
are usually user based. Modeling with a 
computer is more efficient than by hand 

They work on computers all day 

That a computer program can accurately 
represent a real-world event 

There are some problems a computer cannot 
solve 
Point of 
View 

Structural, environmental, water 
resources, transportation 

Usefulness to the public, durability, 
aesthetics 

Many civil engineers are willing to 
give up a percentage of salary vs 
other disciplines for the opportunity 
to do work that has society benefits 

Different fields (prosthetics, research, 
medical techniques, etc) 

Bioinformatics, bioinstrumentation, 
biomaterials, imaging, rehabilitation 

The human body is a complex system 
that we must strive to understand so that 
we may improve its systems 

Computer languages, how a computer/device 
interprets input, need to think in terms of a 
consumer/user to make the devices more 
appealing/affordable 

Every problem can be modeled 

Security, programmers, artificial intelligence, 
statistics, algorithms 

They look at things analytically. They also 
look at how to improve and progress 
technology 

---