工程学教授转变为远程虚拟实验室学习
虚拟版本的实验室设备创建一个实践经验
2020年3月16日,Ayse泰克,机械工程教授肯尼索州立大学(已经),知道她的工作是要彻底改变。像几乎所有世界各地的学术机构,已经刚刚宣布其决定完全远程春季学期的其余部分,要求学生回家,直到进一步通知。
COVID-19中断有感动的每一部分的大学经历。相对轻松地移动在线课程和讲座。但是实验室的地方工科学生的理论讲座连接到物理世界的现实。实验室设备振动的本质让生命抽象概念,动力学,控制理论不再是可访问的,泰克特别关心她的学生这将意味着什么。
振动与控制实验室设备。(图片来源:Ayse泰克)
她开始准备将所有课程在线在可预见的未来,泰克被一个想法:而不是发送她的学生的实验室,他们留下的视频,她会构建一种新型的实验室,他们可以相互作用和控制从自己的房屋一点帮助Simscape™,一个物理系统建模工具。
灵感的火花
甚至在大流行之前完全改变了泰克的学年,她说她已经不满意的现场演示,她能够为学生在教室或实验室。
前本科学生的帮助下泰克开发虚拟设备,比如一个系统可以模仿一个钟摆的摆动运动,和打包让学生离线工作。
“我与学生数学有时斗争,“泰克说。“我想可视化的概念。你可以叫一个欠阻尼的系统,但没有可视化的基础动力,学生很难掌握复杂的概念。他们不明白什么是一个欠阻尼的系统。”
泰克认为实践方法是必不可少的帮助大学生充分掌握和探索等物理概念的精确振动系统质-弹或不断变化的动态大系统。时间约束和有限的实验室访问也可以充分沉浸在材料困难。
质量弹簧系统实验室设备和Simscape中所开发的仿真。(图片来源:Ayse泰克)
这种信念,只需要改变成为清晰泰克过渡到完全的远程教学是确定夏季学期也会完全远程。她需要教她的实验室概念课程单独使用视频。
保罗•佩纳的帮助下前本科学生精通Simscape泰克开发一个虚拟版本的设备已经工程实验室,可以模仿一个钟摆的摆动运动。
“我开始和他一起工作,5月到6月,我们有一个很好的设置,“泰克说。“这是一个初始设置,但它对我来说是足够好我所有的实验室运行的夏天,因为我需要创建10个虚拟实验室”。
和更好的是她的学生,他们从校园分布广泛,偶尔也会难以访问在线数字材料,整个虚拟实验室方案可以被下载一次,脱机运行,而不需要知道如何所有代码。
虚拟实验室的实验
超越发展中她的实验室实验Simscape及配套的讲义,泰克佩纳也创造了MATLAB®应用程序用于Simscape振动和控制分析,提供学生一个简单的访问点的建模工具。
“这是很酷的,看看频率和共振可以改变在这一点调整。应用,有很多事情你视觉上看到,而不是教他们理论上。”
Basheerah Fareed-Hebert,本科机械工程学生已经
而不是让学生自己选择Simscape众多组件和系统的应用使学生简单的交互和调整参数在预先设计的系统在虚拟实验室。
“使用应用,学生可以很容易地更改系统参数如质量价值观、阻尼、弹簧常量和模拟系统和更新后的参数,“解释Melda Ulusoy, MathWorks产品营销人员专门从事控制系统。“他们也可以在3 d可视化系统的响应,这是必不可少的理解振动和控制话题。”
MATLAB应用振动和控制分析由保罗·佩纳泰克教授和学生。
Ulusoy现在与泰克合作进一步发展虚拟实验材料。这个计划是扩大使用超出了已经。
除了设计讲义,泰克的学生佩纳还帮助创建一个系列YouTube视频走的学生通过他们的作业程序。
对于Basheerah Fareed-Hebert,本科机械工程学生已经代他参加泰克教授的课程在秋季,这个程序是她第一次介绍MATLAB软件。除了使用方便,她说还真的帮她巩固和理论概念连接到物理系统。
“我最喜欢的一个是当我们隔振,“Fareed-Hebert说。“这是很酷的,看看频率和共振可以改变在这一点调整。应用,有很多事情你视觉上看到,而不是教他们理论上。”
不仅仅是Fareed-Herbert发现应用程序有帮助。调查衡量学生的应对程序,泰克发现它有一个压倒性的积极的接待。特别是,软件帮助学生掌握困难的理论概念。
两个情节的强迫响应,两张弹簧系统。
通过她的学生使用这个软件,泰克说,她不仅限于只教他们典型的动力学和可以让他们使用更多的创新,前瞻性的系统。
“一切都是现在向柔软的机器人,我想让我的学生实际上是准备阶段…即使作为一个大学生,“泰克说。“我真的有挑战性和设计不同类型的温泉,他们永远无法看到理论教科书。”
学生可能在未来工作分析和控制现实世界的复杂动力系统的设计,了解仿真,测试之前实现的价值将会非常有帮助,Ulusoy说。
除了COVID-19
而泰克的虚拟实验室可能是伪造COVID-19大火,她说,这样的经历已经采取进一步的激发了她的工作。她希望创造更多的实验室使用这个软件模块和课程学科甚至超越了机械工程、航空航天工程、机器人技术,和数学。
“MATLAB应用是一个很好的教学工具,不需要被实验室仅使用。”
机械工程教授Ayse泰克已经
“它开始创建虚拟实验室因为COVID,但我会使用我的应用程序类,“泰克说。“他们是一个很好的教学工具,不需要实验室使用。”
泰克希望这样的软件可以对所有教师想要,特别是高中老师,他讲的课是学生的根本发展干细胞很感兴趣。
“这些实验室是可用的在我的网站任何教育家谁想帮助他们的学生苦苦挣扎的理论与实际应用相结合,“泰克说。“我希望帮助educators-I想帮助学生看到发生了什么。这是我的目标从一开始。”
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