2020年3月16日，特克斯艾谢费里德阿卡尔在机械工程教授肯尼索州立大学她知道自己的工作将发生翻天覆地的变化。就像世界上几乎所有的学术机构一样，KSU刚刚宣布了在春季学期剩下的时间里完全远离校园的决定，并要求他们的学生回家，直到另行通知。
COVID-19的破坏影响了大学生活的方方面面。课程和讲座相对轻松地转移到网上。但实验室是工程专业的学生将课堂上的理论与物理世界的现实联系起来的地方。将振动、动力学和控制理论等抽象概念带入生活所必需的实验室设备不再触手可及，Tekes尤其担心这对她的学生意味着什么。
振动与控制实验室设备。(图片来源:Ayse Tekes)
当她开始准备搬到网上她所有的课程，在可预见的将来，芬兰国家技术局被击中的一个想法：不是送她的学生们，他们已经留下了实验室的颗粒感视频，她将建立一个新的实验室，他们可以互动的并从自己的家中，与来自的Simscape一点帮助™，一个物理系统建模工具控制。
灵感的火花
甚至在大流行完全改变了Tekes的学年之前，她说她一直不满意她能够在教室或实验室为学生做的那种现场演示。
与前本科生的帮助下，芬兰国家技术局开发的虚拟设备，如可以模仿钟摆的摆动运动的系统，并且它打包，使学生脱机工作。
Tekes说:“我正在帮助那些有时在数学上很吃力的学生。”“我想把这些概念形象化。你可以称它为欠阻尼系统，但如果没有底层动力学的可视化，学生很难理解复杂的概念。他们不明白什么是欠阻尼系统。”
芬兰国家技术局认为，一个实用的方法是帮助大学生充分掌握和探索物理概念，如质量弹簧阻尼系统的精确振荡或一个大系统的动态变化至关重要。时间限制和有限的实验室的访问也可以在材料难以充分浸泡。
质量-弹簧系统实验室设备和在Simscape开发的仿真。(图片来源:Ayse Tekes)
这种信念的东西需要改变只是变得更清晰的特克斯过渡到完全远程教学，它确定了夏季学期也将是完全远程。她需要教她的实验室概念，当然使用单独的视频。
在精通Simscape的前本科生Paul Pena的帮助下，Tekes在KSU工程实验室开发了一个虚拟版本的设备，可以模拟钟摆的摆动运动。
“我从5月开始与他合作，到6月，我们有了一个非常好的框架，”Tekes说。“这是一个初始设置，但它足以让我在整个夏天运行我的所有实验室，因为我需要创建10个虚拟实验室。”
对她的学生来说，更好的情况是，他们分散在离校园很远的地方，有时很难在网上获取数字材料，整个虚拟实验室包可以一次性下载并离线运行，而所有这些都不需要知道如何编码。
虚拟实验室的实验
除了开发中的Simscape她的实验室实验和相应的讲义，特克斯和佩纳也创造了MATLAB®对于应用程序在使用的Simscape振动与控制分析，为学生提供一个简单的接入点到建模工具。
“看到频率和共振能在这么小的调整中发生变化，真是太酷了。在这个应用程序中，你可以直观地看到很多东西，而不是从理论上传授。”
Basheerah法里德 - 赫伯特，本科机械工程专业学生在KSU
与要求学生自己从Simscape的众多组件和系统中选择不同，该应用程序使学生能够在虚拟实验室中简单地交互和调整预先设计的系统的参数。
“使用应用程序，学生可以很容易地改变系统参数，例如质量值，阻尼和弹簧常数和模拟系统与更新的参数，” Melda Ulusoy，一个MathWorks公司的产品营销谁在控制系统解释。“他们还可以可视化系统在3D，这是他们的振动和控制主题的理解至关重要的回应。”
由Tekes教授和学生Paul Pena创建的用于振动和控制分析的MATLAB应用程序。
Ulusoy现在正在与Tekes合作，进一步开发她的虚拟实验室材料。计划扩大到KSU以外的地区。
除了设计讲义，Tekes的学生Pena也帮助创建了一系列YouTube视频引导学生在应用程序中完成作业。
对于Basheerah法里德 - 赫伯特，在堪萨斯州立大学的本科机械工程专业学生谁在特克斯的教授在秋季课程之一就读，这个程序是她第一次引入到MATLAB软件。除了易于使用，她说，这也确实帮助她巩固和理论概念连接到物理系统。
法里德-赫伯特说:“我最喜欢的一个例子是我们做振动隔离的时候。“看到频率和共振能在这么小的调整中发生变化，真是太酷了。在这个应用程序中，你可以直观地看到很多东西，而不是从理论上传授。”
而且它不只是法里德 - 赫伯特谁发现的应用程序很有帮助。在一项调查中衡量学生的应用程序的响应，芬兰国家技术局发现，它有一个非常积极的接收。特别是，应用程序帮助学生掌握困难的理论概念。
两质量，两弹簧系统的强迫响应图。
通过让她的学生使用这个软件，特克斯说，她并不局限于教他们动力学仅典型形式而是可以让他们有更多的创新，前瞻性的系统工作。
“现在一切都朝着软机器人去，我希望我的学生居然要做好准备阶段......即使作为一名大学生，说：”芬兰国家技术局。“我真的很激励并设计不同类型的弹簧，他们决不能在理论教科书看到的。”
Ulusoy说，对于未来可能从事现实世界复杂动力系统分析和控制设计工作的学生来说，首先理解仿真的价值，并在实现之前进行测试，这将非常有帮助。
除了COVID-19
虽然Tekes的虚拟实验室可能是在COVID-19的大火中锻造出来的，但她说，这次经历现在激励她进一步开展工作。她希望在机械工程以外的领域，如航空航天工程、机器人技术和数学，使用该软件创建更多的实验室模块和课程。
“MATLAB应用程序是一个很好的教学工具，也不需要被降级到只有实验室使用。”
KSU机械工程教授Ayse Tekes说
Tekes说:“因为新冠病毒，我开始创建虚拟实验室，但我也会在课堂上使用我的应用程序。”“它们是一种很好的教学工具，不需要只在实验室使用。”
特克斯希望像这样的软件可以提供给谁想要它，特别是高中教师，其课程是学生发展的STEM的根本利害所有教育工作者。
“这些实验室是可用的在我的网站上给任何想要帮助学生的教育者，他们正在努力将理论与现实世界的应用联系起来，”Tekes说。“我想帮助教育工作者——我想帮助学生们真正了解正在发生的事情。从第一天起这就是我的目标。”
