Статья

John_Robertson About The Author
John Robertson

Практическое обучение становится реальностью

Рынок труда, на который попадают выпускники технических университетов, значительно изменился за прошедшее десятилетие. 

Современные выпускники сталкиваются с консолидацией, специализацией и жестким давлением глобального рынка. Требования к профессиональным навыкам при приеме на работу постоянно растут, поскольку появилось множество автоматизированных инструментов для выполнения низкоуровневых функций. И, наконец, предложения о работе на сегодняшний день зачастую ограничены позициями либо самого начального, либо высокого уровня, а количество традиционных позиций промежуточного уровня сокращается.

Наша задача, как преподавателей - помочь студентам совершить такой переход в новую жизнь, дав им хорошие практические навыки в разных технических дисциплинах. Для этого необходимо выйти за рамки традиционного, основанного исключительно на учебниках, образовательного процесса и дополнить его чем-то более приближенным к современным технологиям. Отказываться от обучения теоретическим основам не нужно, однако для их более эффективного применения, этот процесс должен быть тесно связан с практикой.

Ключом к достижению поставленной цели является увеличение количества практической работы, прохождение лабораторных занятий в темпе, который определяется самим студентом, и доступ к теоретическим материалам в моменты, когда это действительно необходимо.

Подход к обучению полупроводниковым технологиям в университете штата Аризона быстро развивается, побуждая нас к внедрению новых методов. Так, например, на протяжении последних шести лет мы разрабатывает программы нашей политехнической школы совместно с обширной сетью локальных произведственных партнеров. 

Практическое обучение в области электроники сопряжено с некоторыми особыми трудностями. Здесь ничто не двигается, а компоненты очень малы, поэтому мы не можем, образно говоря, “окинуть взглядом” картину происходящего. Нигде это не проявляется столь сильно, как в точках интерфейса цифровой системы с аналоговым миром. Студентам необходимо понять, что принципиальная схема редко содержит в себе всю необходимую информацию, и им необходимо учесть различные дополнительные характеристики, чтобы проект работал надежно.

До сегодняшнего дня наибольшим препятствием при внедрении практического обучения была цена измерительных приборов. Полная стоимость оборудования, необходимого для оснащения одной лаборатории, могла достигать 100 тысяч долларов. Из-за столь высокой цены время проведения лабораторных работ обычно ограничено, и множество стандартных тестовых станций используется для проведения небольшого количества стандартных экспериментов. 

По мере проникновения компьютерных технологий в царство измерительной техники во многих случаях становятся возможными гораздо более простые решения. В настоящее время мы внедряем образовательный процесс, в котором темпы экспериментальной работы и используемые измерительные приборы определяются темпами обучения студента.

В нашем вводном курсе по микроэлектронике мы используем готовые комплекты от таких компаний, как Analog Devices Inc. Комплект ценой примерно 150 долларов, включающий в себя источники питания, генераторы функций и осциллограф, дает студентам возможность исследовать технологии прецизионной обработки сигналов. Таким образом, подобный комплект превращается, по сути, в лабораторию. Портативные комплекты проектирования аналоговых схем позволяют студентам проходить лабораторные работы тогда, когда им это удобно, в лаборатории студенческого городка или на дому.

Такой подход особенно привлекателен для большого числа студентов, которые живут на некотором расстоянии от студенческого городка или имеют постоянную восьмичасовую работу. Во многих случаях в их образовании из-за этого возникают значительные пробелы. Это быстро проявляется при применении теоретических концепций в практической работе, и мы мы можем своевременно предложить таким студентам обучающие материалы, позволяющие восполнить недостающую информацию.

Экспериментальные комплекты для студентов функционируют аналогично любому другому периферийному устройству, подключаемому к компьютеру через порт USB. Студентам достаточно один раз ознакомиться с простым интерфейсом, который может многократно применяться для широкого спектра задач. Благодаря простоте настройки и проведения экспериментов студенты получают больше времени чтобы разобраться с тем, что и как измерять.

Наибольшим достоинством практического обучения с использованием персональных лабораторных комплектов является то, что студенты сами задают темп, необходимый им для достижения результата. В процессе работы они неизбежно сталкиваются со стандартными проблемами взаимосвязи прибор-экперимент. При самостоятельном выявлении проблем и выработке решений студенты получают гораздо больше пользы, чем если просто следуют тщательно выверенной процедуре проведения эксперимента.

В моей практике я обнаружил, что обсуждение со студентами потенциальных проблем в схеме не менее важно, чем обучение их тому, как система должна работать. На рабочем месте им придется справляться с проблемами, решение которых не описано в учебниках, а при совершении ошибок никаких дополнительных оповещающих сигналов не будет.

В этом прелесть мира практической аналоговой схемотехники – неосторожных или плохо подготовленных инженеров подстерегают ловушки, однако продемонстрировав хорошие решения вы получаете глубокое удовлетворение.

  • About The Author
  • John Robertson

John Robertson is a professor in the Department of Engineering Technology, College of Technology and Innovation, at Arizona State University, and a former Motorola executive responsible for new product design.