东北大学的高科技工具和玩具实验室教新生像工程师一样思考

进入工程专业的新生具有不同的能力和兴趣。虽然有些人用C或c++设计了自己的网站并完成了课程，但其他人几乎不了解目录结构和文件操作。

创建满足所有学生需求的课堂项目是困难的。教师们通常会选择一些简单易学但乏味的问题，比如数字排序，或者依赖于高级数学和物理理论的例子，比如流体摩擦。这种方法导致课程对初学者来说太难，对高级学生来说太容易。

麦克奈特、塔德莫尔和埃弗巴赫试图开发一门课程，无论学生的背景和经历如何，都能激励和挑战他们。

教授们开发了一个工程实验室，使用计算机与测试和测量仪器接口来构建模拟商业子系统的系统，如全球定位系统传感器、探地雷达和数码相机。

他们意识到，实验室将是一个宝贵的教学工具，让学生接触到真正的工程挑战。实验室工作站配备了通用接口总线(GPIB)测试和测量设备，声学和超声波换能器，以及步进电机控制执行器。该仪器由安捷伦组成^®可编程万用表、电源、函数发生器和连接到GPIB控制卡的数字示波器，以及带有美国国家仪器公司I/O板的PC。

选择MATLAB作为编程环境是因为它是一个标准。McKnight说:“这对于解决问题非常有用，对于可视化和绘图也非常有用。”“MATLAB对学生来说也很容易使用，他们不需要编程来使用它。最后，它在大多数分析任务上优于C。”

数据采集工具箱控制并与行业标准的A/D和D/A板通信，仪器控制工具箱使仪器控制命令通过GPIB，串行，USB或以太网连接发送。McKnight指出:“使用MathWorks产品的最大优势是，学生可以在相同的环境中使用s manbetx 845与信号处理、计算、图形和可视化相同的语法执行仪器控制和数据采集功能。”

本课程的课程设置是基于整个学期中相互建立的模块。学生们测量空气和水中的声速，控制步进电机和x-y定位器，并通过超声波反射成像地下物体。他们首先编写程序，指示计算机引起电机的物理运动——提供即时的、有益的反馈。

第二个项目是对视频图像进行颜色分析，将彩色乒乓球分类到管子中，管子用步进电机旋转到位。

每年有50到100名工程专业的新生参加HTT&TL格式的工程问题解决和计算课程。随着他们在学业上的进步，他们会继续在其他课程中开发和使用MathWorks技能，例如电磁场，这是一门三年级的工程课程，学生们使用步进电机和matlab(应用在HTT&TL课程中所学到的相同技能)来控制天线的角度。

马萨诸塞州的三所社区大学正在将东北大学的实验室课程纳入他们自己的工程课程中。