Cuando cada día es el día del experimento

Ya no tomo lecciones. No en el sentido habitual. Y no me divertía tanto enseñando.

Si tengo una idea en casa para mi clase de instrumentación electrónica, conecto mi placa de E/S de Mobile Studio a mi computadora portátil y creo una actividad de circuito, grabo una conferencia, agrego un ejercicio de lápiz y papel y/o una simulación de PSpice, y he terminado No tengo que esperar hasta llegar a la escuela para encontrar tiempo libre en mi laboratorio. Incluso puedo pedirle a un TA o a un ex alumno o colega de otra universidad que me dé su opinión. Los estudiantes pueden hacer sus experimentos en cualquier lugar, yo puedo hacer mi trabajo en cualquier lugar y puedo obtener ayuda de cualquiera porque tenemos el mismo conjunto de herramientas simples de aprendizaje móvil que todos.

Los estudiantes reciben las mismas conferencias que yo daría en persona, pero el énfasis está en brindar información en lugar de sentarse pasivamente y ver a alguien más demostrar. Cuando nos reunimos para una sesión de dos horas, ya escucharon la conferencia, dibujaron un diagrama de circuito y realizaron algunos cálculos. Están listos para construir y probar un circuito en su escritorio o pueden haber realizado parte de la actividad en casa. Las conferencias grabadas son otra herramienta a la que los estudiantes pueden referirse para ayudarlos a través de los experimentos. Un amigo mío que enseña en una universidad en Utah no deja entrar a los estudiantes a su clase de teoría electromagnética a menos que puedan demostrar que vieron la conferencia; tienen que traer lo que muchos de nosotros ahora llamamos un "boleto" que muestra que han hecho la lectura y la tarea de algún tipo. Se trata de hacer un buen uso del tiempo de clase.

Cuando los estudiantes completan un experimento de laboratorio en casa o en un laboratorio con personal en el campus, llegan a clase mejor preparados para explicar lo que hicieron, por qué creen que el enfoque es correcto y con explicaciones o preguntas sobre los problemas que tuvieron. . Es genial que la experiencia de aprendizaje del estudiante muestre todos los aspectos clave del ciclo completo de diseño de ingeniería, independientemente de dónde estén haciendo el trabajo. La combinación de cálculos tradicionales con papel y lápiz, simulación y experimentación que conducen a un modelo de sistema práctico les permite pensar y actuar mucho más como ingenieros en ejercicio.

En RPI, adoptamos este enfoque práctico para enseñar el proyecto Mobile Studio (proyecto de estudio móvil.com). El concepto surgió del trabajo anterior realizado en RPI en aulas de estudio y el departamento de ECSE recibió el Premio al Programa Innovador 2001 de la Asociación de Líderes del Departamento de ECE. En lugar de tener conferencias separadas, sesiones de problemas, simulaciones, laboratorios de computación y laboratorios experimentales tradicionales, las clases de estudio integran todas las actividades en la misma instalación. Esto permite introducir experiencias prácticas en cada clase. En los viejos tiempos (antes del 2000) había una gran desconexión en la forma en que enseñábamos ingeniería. A menudo, el laboratorio estaba programado para un semestre diferente al curso de lectura o es posible que no haya tenido el curso de laboratorio hasta que estaba en el último año. No tenía nada que ver con la vida real, donde primero intentas un experimento y luego aprendes más sobre él.

Entonces, a fines de la década de 1990, RPI construyó una instalación increíble pero extremadamente costosa (alrededor de $ 10,000 por asiento) llamada Studio Classrooms para consolidar múltiples actividades de ingeniería en una sala bien equipada. Cada estación tenía un juego completo de equipo de laboratorio, una computadora de escritorio y mesas para tomar notas de clase y hacer cálculos manuales. Hubo una progresión natural desde la introducción de un tema hasta el papel y el lápiz, la simulación y los experimentos con descansos para la discusión grupal e individual. Podría haber sido una lección de una hora o tal vez diez minutos, pero después de eso, la clase intentaría algo. A menudo, el curso comenzaba con una demostración o actividad práctica. Tomas, hablas.

Fue muy divertido. Simplemente me encanta. Pensamos que introdujimos una nueva forma de enseñar. Pero pocas escuelas de ingeniería adoptaron este modelo porque era demasiado costoso y las aulas no permitían que los estudiantes se agregaran fácilmente a una sección porque en su mayoría eran solo de 30 a 40 personas. Nuestra inscripción creció y tuvimos más estudiantes de los que sabíamos qué hacer. El modelo no estaba a escala, ni siquiera para nosotros.

Con la llegada de las computadoras portátiles, nos dimos cuenta de que no necesitábamos un estudio especial. Podríamos realizar todas las actividades excepto aquellas que requieran acceso a equipos de laboratorio. Solo teníamos que encontrar una manera de agregar esta funcionalidad a las computadoras portátiles de los estudiantes. Probamos una variedad de opciones existentes, en su mayoría relacionadas con algún tipo de placa de adquisición de datos económica, pero carecían de la funcionalidad que queríamos o eran demasiado costosas. Los estudiantes y los profesores no aceptarán nada a gran escala que cueste más que un libro de texto clásico. Y luego nos encontramos en una de esas encrucijadas mágicas donde es concebible que cada estudiante de ingeniería pueda tener su propio laboratorio personal de electrónica móvil. ¿Qué sucedió? En todo el mundo, la búsqueda incansable de la industria electrónica de productos nuevos, de mejor rendimiento y menos costosos nos proporcionó el paquete básico que necesitábamos. Agregue a eso los talentos excepcionales y la visión de Don Millard, quien dirigió el proyecto Mobile Studio en ese momento y ahora lidera nuevos esfuerzos en la NSF para transformar la educación universitaria, la creatividad de su alumno Jason Coutermarsh (que ahora trabaja en Analog Devices) , excelente soporte del líder de la industria Analog Devices Inc. y el becario de Analog Devices Doug Mercer (RPI '77), y la financiación multianual de NSF para el equipo de desarrollo de RPI, Howard y Rose-Hulman, una asociación única entre la universidad, la industria y el gobierno que produce y prueba completamente en el aula Mobile Studio y en la nueva y emocionante pedagogía que ofrece. Nuestro Mobile Project Studio Kit incluye hardware/software que proporciona una funcionalidad similar a la de un laboratorio (osciloscopio, generador de funciones, fuentes de alimentación, DMM, etc.) típicamente asociado con un aula de estudio de instrumentos. La última versión del hardware, ahora suministrada por Analog Devices, cuesta alrededor de $150 por estudiante. Pensado lo suficiente como para garantizar que cada estudiante de ingeniería obtenga su propia tarjeta. Realmente se quejan cuando tienen que compartir.

Así que ahora podemos adoptar un enfoque de estudio para cualquier salón de clases razonable. Lo que es más importante, pudimos demostrar mayores niveles de progreso cuando los estudiantes usan el estudio móvil a través de una evaluación detallada proporcionada por la Universidad de Albany en un examen del Consorcio de Evaluación y mayores calificaciones en las tareas. Los estudiantes pueden seguir sus propias ideas, construir algo y luego probarlo para su propia satisfacción o, en mi clase, para obtener puntos extra. Incluso los estudiantes que no suelen ser muy buenos en el análisis pueden seguir el proceso y producir algo así como un filtro funcional. Es una forma de enseñanza mucho más cercana a la forma en que los ingenieros hacen su trabajo y permite a los estudiantes comprender mejor lo que hacen mejor en lugar del número limitado de opciones que se nos presentan en un aula tradicional.

Cuando los estudiantes pudieron hacer laboratorios en casa, de repente se abrieron dimensiones en las que no habíamos pensado antes. Clases que nunca han hecho experimentos de laboratorio ahora. Por ejemplo, los estudiantes de ingeniería mecánica y civil inscritos en cursos introductorios de circuitos en Rose-Hulman aprenden circuitos a través de minilaboratorios que duran unos 20 minutos. Ahora se le puede pedir al estudiante que haga su tarea sobre el tema. También pueden jugar en sus propios proyectos.

Como un Dije, si tengo una idea en casa, simplemente configuro mi estudio móvil, construyo el circuito y veo qué sucede. No tengo que esperar al salón de clases. Es en esta dirección que se dirige la formación de ingenieros. La forma en que enseñamos hoy será irreconocible debido a los nuevos métodos de entrega que son posibles gracias a una gama cada vez mayor de productos, como la placa de E/S de Mobile Studio. Puede que nunca más tenga que pararme detrás de un podio.

Y estoy feliz.