Envía el laboratorio a casa | Analog Devices

Desarrolla el laboratorio y los alumnos vendrán, pero no podrán entrar en el aula. Sin embargo, si sacas el laboratorio del aula con experimentos diseñados para que los alumnos trabajen desde cualquier lugar, y si proporcionas tutorías en línea para ayudar a los alumnos mientras trabajan, entonces no hay límite en el número de alumnos que pueden unirse al laboratorio.

Este principio básico guía el modelo "Lab-in-a-Box" que Virginia Tech desarrolló hace unos años, por necesidad. El Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática (ECE) Bradley de Virginia Tech tiene actualmente unos 750 estudiantes de grado matriculados en cursos de circuitos y laboratorio de electrónica por semestre y sólo 32 plazas entre las dos aulas del laboratorio de circuitos y electrónica. Con 2 ó 3 horas de laboratorio a la semana, eso supone casi 50 secciones de laboratorio para programar y dotar de personal. La tarea resultó imposible: no había suficientes horas en una semana, y mucho menos presupuesto para todos esos laboratorios.

En cambio, sacamos el laboratorio del aula. Gracias a las recientes innovaciones, nuestros estudiantes pueden utilizar su banco de laboratorio portátil -un equipo de diseño analógico con un ordenador personal- en casa. Esta innovación permite que muchos más estudiantes de ingeniería experimenten la emoción del aprendizaje práctico mientras completan su trabajo de laboratorio o experimentan con sus propios diseños de circuitos por capricho. Esta flexibilidad es especialmente importante hoy en día.

El kit incluye un multímetro, un osciloscopio alimentado por USB, un entrenador de circuitos alimentado con una placa de pruebas adjunta y componentes electrónicos. Gracias al apoyo de líderes empresariales como Analog Devices Inc, el coste de los kits básicos de diseño analógico (entre 99 y 199 dólares) es más o menos el mismo que el de un libro de texto. Y el kit mejora a medida que estas empresas mejoran el hardware. Además, algunas de estas empresas ofrecen conocimientos de ingeniería y material didáctico gratuito en línea para estudiantes y profesores.

Es un momento difícil pero emocionante para la ingeniería. Un reciente artículo de portada en Prism, la revista de la Sociedad Americana de Educación en Ingeniería, mostraba cómo las universidades están introduciendo el aprendizaje práctico en el plan de estudios. Aunque las iniciativas varían en su alcance, todas están diseñadas para mantener a los estudiantes entusiasmados con la ingeniería. A nuestros alumnos les encanta el Lab-in-a-Box. Los estudiantes dicen que ganan confianza en sus habilidades de ingeniería y una mejor comprensión de los conceptos de circuitos y electrónica cuando aplican los conceptos en los circuitos que construyen y luego comparan las mediciones reales con sus cálculos. El proceso es mucho más satisfactorio cuando construyen un circuito con componentes reales en lugar de las piezas "simbólicas" que se utilizan en los programas de simulación de circuitos.

Los estudiantes buscan la comodidad asociada a Lab-in-a-Box porque pueden llevarse a casa el kit de diseño analógico. Pero los estudiantes no están totalmente solos. Gracias a una subvención de la NSF, hemos puesto en línea Lab-in-a-Box con materiales de aprendizaje multimedia que incluyen breves conferencias y más de 60 tutoriales (www.lab-in-a-box.net).

Virginia Tech también está desarrollando formas, utilizando populares programas de voz y vídeo en línea como Skype, para que los profesores puedan "mirar por encima del hombro" de sus alumnos mientras realizan experimentos, toman medidas y analizan datos. Este tipo de enseñanza nos ha permitido ofrecer algunas de nuestras clases de laboratorio de circuitos totalmente en línea.

Además, hemos trabajado con empresas como MathWorks y Digilent para garantizar que los estudiantes puedan completar el ciclo de diseño de ingeniería. Los alumnos pueden exportar los datos del osciloscopio y superponer las mediciones con los resultados de sus cálculos. Este visual les guía mientras identifican por qué el diseño de su circuito no es ideal y ayuda a los estudiantes a obtener una comprensión intuitiva de las prácticas de ingeniería.

El laboratorio en línea resuelve algunos de los problemas más difíciles de la enseñanza de la ingeniería en todo el país. El espacio de los laboratorios es un gran problema para casi todas las universidades, mientras que hay una demanda de formación de más ingenieros. Y, ¿quién puede permitirse construir y equipar nuevos laboratorios? Nuestro kit -y otros similares- funciona exactamente igual que el equipo de medición de sobremesa que se ha utilizado en nuestras aulas de laboratorio de circuitos, que cuesta más de 10.000 dólares por un banco de laboratorio para dos personas. Imagina las posibilidades de los programas de las universidades comunitarias que no tienen aulas de laboratorio. Por una inversión muy modesta, pueden integrar el aprendizaje práctico en sus programas; esto es esencial para los estudiantes que esperan trasladarse a programas de ECE a tiempo completo.

Además, muchos son estudiantes no tradicionales que tienen dificultades para reorganizar sus compromisos laborales y familiares para un curso de laboratorio de un crédito y tres horas. Hacer el laboratorio en casa les permite hacer los cursos que necesitan para convertirse en ingenieros. Dado que el aprendizaje a distancia y en línea es un gran proyecto para los colegios comunitarios de Virginia, como lo es para muchos colegios de dos años de todo el país, los cursos de laboratorio en línea con kits de laboratorio portátiles están ayudando a que más estudiantes se matriculen en programas de grado de ingeniería.

Desde el punto de vista del profesor, el laboratorio portátil es una verdadera ventaja. La mayoría de los profesores de ingeniería no tienen formación formal en prácticas de enseñanza. Los nuevos profesores suelen tener dificultades para saber cómo enseñar y suelen tener que elaborar sus propios materiales didácticos. Lab-in-a-Box les echa una mano, ya que viene con un plan de estudios y un manual de laboratorio que han sido revisados en los últimos años. Los jóvenes profesores con prisa no tienen que reinventar la rueda. Uno de nuestros estudiantes de ingeniería incluso creó un programa de calificación automatizada para los informes de laboratorio, que quita la carga a los ayudantes y a los profesores y permite a los estudiantes aprender de sus errores mucho más rápidamente. En resumen, el kit práctico ayuda a salvar la distancia entre profesores y alumnos.

La ingeniería debería ser algo más que teoría abstracta y meter números en ecuaciones. En mis clases, quiero que mis alumnos comprendan intuitivamente lo que ocurre en el circuito. Cuando hago preguntas como "¿Aumenta o disminuye la corriente que circula por el circuito cuando aumentas la resistencia de esta resistencia?", puedo hacer un seguimiento en clase con una demostración en vivo. Utilizo mi kit Lab-in-a-Box que traigo a clase o puedo hacer que los alumnos construyan el circuito para ver si su respuesta es correcta. Con herramientas como Lab-in-a-Box, aprenden a confiar y validar su comprensión de los sistemas, y esto es esencial para que se conviertan en buenos ingenieros.

Muchas personas de nuestro ámbito han dicho que es más fácil mover montañas que cambiar un plan de estudios de ingeniería. Pero lenta pero seguramente estamos moviendo las piedras. El aprendizaje práctico es la mejor manera de mantener a todos los estudiantes de ingeniería comprometidos. Necesitamos más, y el aprendizaje electrónico es una de las mejores maneras de hacerlo. Nuestro último sueño es hacer que muchas de nuestras herramientas estén disponibles en un sitio web abierto a todas las escuelas de ingeniería, para que el aprendizaje práctico pueda adoptarse más fácilmente y todos los estudiantes obtengan la mejor formación posible en ingeniería.