La alegría del bricolaje | Dispositivos analógicos

Mis padres tenían más curiosidad por todo lo relacionado con la electricidad. Nuestra casa estaba llena de restos desmembrados de mis proyectos de exploración: tostadoras, radios, tocadiscos, baterías. Una carrera en ingeniería eléctrica parecía inevitable.

Como estudiante de pregrado en ingeniería eléctrica, estudié cómo funciona un transistor a nivel atómico. Podría describir la inyección de portadores minoritarios, pero no sabía cómo era un transistor. En mi primer trabajo, me avergonzaba no poder identificar los cables de los transistores con un ohmímetro. Me inspiró a aprender electrónica aplicada por mí mismo. ¡Ay, qué maravillosa experiencia!

Cuando pienso en cómo podemos inspirar a los futuros ingenieros de diseño analógico, siempre vuelvo a mis primeros años de retoques. La experiencia práctica es la mejor manera de alentar a los estudiantes de ingeniería a estudiar las materias analíticas básicas en matemáticas y ciencias, la base para convertirse eventualmente en ingenieros de diseño.

Con el retoque y la observación viene un instinto de diseño y un conocimiento aplicado que de otro modo sería difícil de conseguir. Me ha sorprendido lo que hemos logrado en RIT en los diez años desde que se introdujeron los «laboratorios de bricolaje» en el plan de estudios. El impacto de este programa y otras iniciativas universitarias mejoró la retención de estudiantes de primer año de ingeniería eléctrica entre 2001 y 2022, de menos del 70 % a más del 83 %. También hubo una ventaja inesperada: las alumnas se sintieron empoderadas cuando se les dio la oportunidad de jugar solas.

El típico «campo de entrenamiento de ingeniería» de dos años en el campus en matemáticas y ciencias no inspira exactamente a los nuevos reclutas en el campo. “¿Dónde está la ingeniería? gimieron los estudiantes de segundo año. Cuando me uní a RIT como jefe del departamento de ingeniería eléctrica, quería salir del estancamiento de la licenciatura. Comenzamos con «Freshman Practicum», un curso de laboratorio de crédito de primer año. No se requiere experiencia electrónica previa y no hay examen. Los estudiantes aprenden sobre circuitos simples, descubren cómo funciona algo y adquieren el conocimiento empírico que motiva el estudio del análisis formal.

Sabemos que muchos de nuestros mejores estudiantes crecen jugando, pero muchos otros llegan a la universidad sin habilidades prácticas. Pero pon un soldador en sus manos y sucede la magia. En la pasantía de primer año, los estudiantes sueldan piezas pequeñas en una placa de circuito impreso para construir, por ejemplo, un receptor de radio AM o un oscilador de audio. Descubrimos que las alumnas eran más hábiles y completaban el trabajo de soldadura más rápido que sus homólogos masculinos. De repente, las mujeres sienten que pertenecen al «club». Es divertido ver crecer su confianza. Cuando los estudiantes prueban la ingeniería eléctrica, tienen una razón para estudiar materias básicas como circuitos, cálculo y física.

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Y luego vuelve a más bricolaje. En «Sophomore Practicum», los estudiantes juegan con LED infrarrojos y fotodiodos IR, exploran una interfaz de datos en serie, construyen un enlace de datos de comunicación óptica infrarroja y conectan dos computadoras al enlace de datos ópticos IR. Aprenden a transmitir su música mp3 favorita a través de un haz de luz IR entre computadoras. Interrumpen el haz de luz para detener la música. Ahora eso es algo para enviar un mensaje de texto a casa.

Hace dos años, creamos una nueva clase de diseño para ayudar a los estudiantes a prepararse mejor para su proyecto de diseño de último año, un elemento básico de las escuelas de ingeniería de todo el mundo. En el RIT, el proyecto senior generalmente involucra a un equipo de seis o siete estudiantes en los departamentos de ingeniería, todos resolviendo un gran proyecto multidisciplinario. Sin embargo, demasiados estudiantes han llegado a su proyecto final sin estar preparados para diseñar una solución para un requisito de proyecto típico. En parte debido a los requisitos de acreditación, muchos proyectos finales se habían vuelto demasiado orientados al proceso. Como resultado, los proyectos no siempre se centraron en el diseño de ingeniería. Además, en equipos grandes, algunos estudiantes quedaron fuera del proceso de diseño.

Estos problemas llevaron a «Experiencia de diseño individual», un curso de cuarto año de 3 créditos centrado en el aprendizaje experiencial individual que sigue el ciclo de diseño de ingeniería, incluida la especificación, el análisis y el diseño, la construcción, las pruebas, la resolución de problemas y la documentación. El estudiante elige una de las muchas plataformas tecnológicas relacionadas con muchos proyectos en «Proyectos de diseño senior», preparando al estudiante con conjuntos de habilidades específicas que pueden aplicar a esta clase. La definición del proyecto de diseño individual se limita a un ciclo de diseño de 8 semanas. La presentación e informe se realizará al final del curso. Cada estudiante pasa personalmente por el ciclo de diseño de ingeniería.

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Pero el RIT y otros campus de ingeniería aún enfrentan un gran obstáculo. Cada uno de estos cursos de laboratorio requiere que los estudiantes tengan acceso inmediato a un laboratorio de electrónica completamente equipado. Muchachos, a menudo me he preguntado si podríamos proporcionarles una manera de dejar que jueguen más por su cuenta. De hecho, tratamos de poner pequeños laboratorios en las áreas comunes de los dormitorios, pero no se podían mantener. ¡Lo siento, no hay osciloscopio en todos los dormitorios! Sin embargo, actualmente estoy considerando un pequeño módulo electrónico del tamaño de una baraja de cartas que podría tener un impacto significativo en la forma en que entregamos contenido práctico en el laboratorio. El Módulo de descubrimiento analógico de Digilent Inc. está destinado. y Analog Devices Inc. para reemplazar el grupo de instrumentos típico de $ 5,000 que contiene un osciloscopio, un generador de señales y una fuente de alimentación en los laboratorios universitarios y proporcionar a los usuarios su propia «caja de arena electrónica» para jugar. y observar

El módulo Discovery también podría ofrecer cursos electrónicos en línea, con cada estudiante teniendo su propio laboratorio. Estoy desarrollando el primer curso de electrónica completamente integrado de RIT que se ofrecerá completamente en línea. Es parte de un programa de certificación que se ofrece a técnicos en electrónica, científicos o cualquier persona interesada en aprender electrónica. Pero debe tener un componente de laboratorio en línea.

Algunos de mis colegas están preocupados con razón por la eficacia educativa de este nuevo método de distribución en línea. Sin embargo, la realidad es que la mayoría de los futuros estudiantes de ingeniería de todo el mundo aún esperan la oportunidad de acceder a los cursos de ingeniería. Es lamentable que solo unos pocos tengan la oportunidad de asistir a las mejores escuelas de ingeniería de vuelo. ¿Por qué no deberían aprovecharlo todas las mentes creativas del mundo? Pasará. Elijo participar.

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También espero que los nuevos dispositivos como el Discovery Module animen a más alumnas y las ayuden a superar el «problema de la cabina», en el que las chicas a menudo confían en los chicos para operar los instrumentos más complejos. Las posibilidades están ahí para la exploración personal. El módulo es bastante pequeño (1/2″ x 3 1/2″ x 2 1/2″) y en su funda de goma parece que puede soportar algunos abusos. También es más barato que un manual que todavía estoy al principio de mi revisión, pero suponiendo que la versión final esté optimizada para actuar como un osciloscopio de 10 MHz de dos canales, un generador de señales de dos canales y una fuente de alimentación de dos salidas, el módulo Discovery podría ser revolucionario. , tienes lo que yo llamo un «laboratorio de mochila».

Les digo a mis alumnos que lo que diseñes podría cambiar el mundo. Si te presentas como un representante global en la universidad, tus metas educativas se vuelven profesionalmente gratificantes y socialmente liberadoras. Un informe publicado por la Academia Nacional de Ingeniería en 2000 definió los 20 logros de ingeniería más significativos del siglo XX. Los campos de la ingeniería eléctrica se encuentran en 17 de los 20 logros. Entonces, qué dice eso este informe de verdad? La ingeniería eléctrica te permite ver el futuro antes que nadie porque tú lo estás creando.

Las ideas más innovadoras surgen de la mente de una persona muy brillante. Necesitamos crear más entornos para que prosperen las mentes creativas únicas. El descubrimiento personal puede permitir esto. El módulo Analog Discovery puede permitir esto. El aprendizaje experiencial y la exploración personal alimentan el deseo de ampliar los límites del conocimiento. Las mentes jóvenes y enérgicas crearán y descubrirán cosas con las que solo podemos soñar. No quiero perder a nadie en el mundo por no tener la oportunidad de participar. Cualquiera que quiera participar. Hablar de cambiar el mundo.

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