Trang chủ Sinh viên & Tuổi trẻ Sinh viên & Tuổi trẻ Khuyến khích và giữ chân sinh viên Kỹ thuật bằng công nghệ giá thành thấp

Khuyến khích và giữ chân sinh viên Kỹ thuật bằng công nghệ giá thành thấp

1. Mở đầu

Trong suốt thế kỷ qua, ngành kỹ thuật đã góp phần tạo ra những tiến bộ công nghệ vượt bậc. Bằng chứng là trong 45 năm qua, chúng ta đã chuyển từ bàn tính sang thiết bị di động. Nhưng tới đây vẫn còn nhiều thách thức về khoa học và công nghệ dành cho các nhà khoa học và các kỹ sư. Trong đó, thế hệ sinh viên ngày hôm nay, bằng sự sáng tạo và các kỹ năng của mình sẽ là một lực lượng quan trọng giúp vượt qua những thách thức đó.

Số liệu thống kê về số lượng sinh viên ghi danh vào ngành kỹ thuật cũng như số lượng sinh viên ngành kỹ thuật chuyển ngành giữa chừng phản ánh một xu hướng đáng lo ngại. Sinh viên đang ngày càng xem nhẹ hoặc từ bỏ con đường sự nghiệp theo ngành kỹ thuật. Trong năm 2007, sự quan tâm đến ngành học kỹ thuật của các học sinh trung học Mỹ đã giảm hơn 18% so với năm 1991 [1] . Theo bài báo Educating the Engineer of 2020: Adapting Engineering Education to the New Century (Đào tạo kỹ sư của năm 2020: Đào tạo kỹ thuật thích nghi cho thế kỷ mới) “chỉ có 40 – 60% sinh viên ngành kỹ thuật có thể trụ lại đến khi tốt nghiệp và lấy bằng.” [2]. Hậu quả nguy hiểm của những con số này là sự thiếu hụt trong tương tai các nhà sáng tạo trẻ, những người được trang bị để đáp ứng những thách thức vĩ đại nhất của mai sau.

HÌNH 1: Phần cứng NI MyDAQ

2 . Thu hút sinh viên với thực hành ứng dụng

Bài tập hướng dẫn và các hoạt động thực hành là một phần quan trọng của các bộ môn khoa học và kỹ thuật để chuẩn bị sinh viên cho việc thực hành kỹ thuật. Với việc đưa những trải nghiệm này đến cho học sinh ở các trường trung học và sinh viên năm đầu đại học trong các chương trình kỹ thuật, các nhà giáo dục có thể nâng cao sự hứng thú của học viên dành cho khoa học kỹ thuật và nâng cao tầm quan trọng của kỹ thuật trong xã hội. Bằng cách cung cấp một kinh nghiệm thực hành thông qua các bài toán kỹ thuật có liên quan, các nhà giáo dục có thể đánh thức niềm đam mê và sự tò mò của sinh viên, đồng thời giúp củng cố các kiến thức kỹ thuật căn bản.

Một rào cản đối với các nhà giáo dục là khả năng tiếp cận với các công cụ và công nghệ để truyền đạt những lý thuyết căn bản của kỹ thuật. Từ trước đến nay, những công cụ này hoặc là quá đắt đối với một trường học hoặc có kích thước quá lớn làm giới hạn việc sử dụng và khả năng tiếp cận hệ thống. Những tiến bộ của những nền tảng di động giá thành thấp sử dụng máy tính xách tay đã làm tăng khả năng tiếp cận đến những công cụ này và những bài thực hành thí nghiệm.

HÌNH 2: Chi tiết phần cứng NI MyDAQ

3. Thiết bị giá thành thấp

NI myDAQ là nền tảng thiết bị thu thập dữ liệu (DAQ) cơ động giá thành thấp, cung cấp cho sinh viên khả năng đo lường và phân tích các tín hiệu trực tiếp trên máy tính. Nền tảng phần cứng bao gồm tám công cụ phần mềm dựa trên LabVIEW để điều khiển thiết bị NI myDAQ, cung cấp các chức năng của một bộ dụng cụ phòng thí nghiệm thông thường, trong đó có máy đo vạn năng kỹ thuật số (DMM), dao động ký, và bộ tạo hàm. Sinh viên có thể truy cập tất cả các công cụ phần mềm được đóng gói này để thực hiện các thí nghiệm và bài tập. Ngoài ra, khi kết hợp với LabVIEW, NI myDAQ tạo ra một giải pháp học tập thực hành cho các khái niệm cốt lõi trong chương trình giảng dạy kỹ thuật, bao gồm các môn về mạch điện tương tự, cảm biến, tín hiệu và hệ thống [3].

4. Trình bày những thách thức có liên quan thông qua NI miniSystem

Sử dụng NI myDAQ như một nền tảng phần cứng, các nhà giáo dục có thể củng cố những khái niệm thông qua những thách thức có liên quan ngày nay bằng cách sử dụng NI miniSystem. Một NI miniSystem là một board phụ kiện bên ngoài được cắm vào NI myDAQ để giao tiếp với các cảm biến và cơ cấu chấp hành. Nó mô phỏng một nhà máy hay hệ thống thực với quy mô và kích thước nhỏ hơn, nhưng tương đồng về nguyên lý kỹ thuật và cách thức hoạt động.

Ví dụ, hệ thống miniGrid giới thiệu các khái niệm về một lưới điện. Với hệ thống này, sinh viên có thể học các khái niệm về năng lượng tái tạo và bền vững thông qua một hệ thống nhỏ gọn nằm trong lòng bàn tay.

HÌNH 3: NI MyDAQ kết hợp với một NI miniSystem

5. NI miniSystem hoạt động như thế nào

NI miniGrid kết nối với NI myDAQ để mô tả việc giám sát năng lượng, tiết kiệm năng lượng, và các khái niệm về lưới điện thông minh. Hệ thống bao gồm một nguồn năng lượng truyền thống được tạo ra thông qua một động cơ đại diện cho nhiên liệu hóa thạch và một nguồn năng lượng tái tạo thông qua pin mặt trời. Nó mô phỏng cách thức năng lượng điện được tạo ra, truyền tải và phân phối đến ba hộ dân cư tiêu thụ.

HÌNH 4: Giao diện người dùng của một NI miniSystem

Sử dụng NI myDAQ và phần mềm thiết kế đồ họa LabVIEW, năng lượng tạo ra từ nhiên liệu hóa thạch và các nguồn năng lượng tái tạo được theo dõi thông qua một giao diện người dùng. Vào một ngày trời nắng, sinh viên thấy được khả năng bảo tồn năng lượng bằng cách giảm công suất của động cơ đại diện cho các nguồn năng lượng truyền thống. Lượng ánh sáng mặt trời được chuyển đổi thành năng lượng điện càng nhiều thì lượng điện đòi hỏi từ các nguồn năng lượng truyền thống sẽ càng ít. Thông qua LabVIEW, sinh viên có thể tối ưu hóa quá trình sản xuất điện từ hai nguồn điện năng tùy vào công suất tiêu thụ cụ thể từ các hộ tiêu dùng điện.

HÌNH 5: Mã nguồn LabVIEW của một NI miniSystem
HÌNH 6: NI MyRIO - Công nghệ mang tính cách mạng nằm trong lớp vỏ rắn chắc và nhỏ gọn

6. Kết luận

Thế giới ngày nay đòi hỏi phải có sự đổi mới về kỹ thuật để đáp ứng những thách thức công nghệ lớn của ngày mai. Thật không may, với số liệu thống kê phản ánh một xu hướng đáng lo ngại về số lượng sinh viên theo học ngành kỹ thuật, một sự thay đổi là cần thiết để ngăn chặn việc thiếu hụt các nhà sáng chế trẻ cho tương lai.

Trong quá khứ, các nhà giáo dục gặp nhiều khó năng trong việc tiếp cận với các công cụ và công nghệ giá thành phải chăng để cung cấp cho sinh viên những kinh nhiệm thực hành. Các công cụ truyền thống hoặc là quá đắt hoặc có kích thước quá lớn làm giới hạn việc sử dụng hệ thống. Những cải tiến trong nền tảng phần cứng nhỏ gọn, giá thành thấp như NI myDAQ đã làm tăng cơ hội tiếp cận với những công cụ này và khả năng thực hiện các bài thực hành thí nghiệm.

Thông qua các công cụ mới như NI miniSystem, sinh viên bây giờ có thể giải quyết những bài toán kỹ thuật có liên quan để hiểu được những lý thuyết kỹ thuật căn bản. Ví dụ, hệ thống miniGrid giúp sinh viên hiểu được khái niệm về năng lượng tái tạo và bền vững và củng cố các chủ đề như năng lượng mặt trời và quá trình phân phối điện. Các hệ thống giá thành thấp này hiện đang được sử dụng rộng rãi trong các trường trung học, cao đẳng và đại học tại nhiều nước khác nhau trên toàn thế giới.

7. Tài liệu tham khảo

[1]    Educating the Engineer of 2020: Adapting Engineering Education to the New Century. Washington, DC: National Academies, 2005. 40. Print

[2]    L. Jamieson, International Engineering Consortium, Chicago, 2007

[3]     NI myDAQ, http://www.ni.com/mydaq/

Giới thiệu nền tảng MyRIO
Năm 2013, NI cho ra đời myRIO, một nền tảng nhúng chạy độc lập mang tính cách mạng, tích hợp phần cứng/phần mềm cho phép sinh viên thiết kế và chế tạo hệ thống thực nhanh hơn bao giờ hết. Sử dụng Zynq, hệ thống trên chip (System on a Chip) có thể lập trình được của Xilinx, myRIO chứa một bộ xử lý ARM lõi kép và FPGA. Được thiết kế từ ban đầu dành cho sinh viên kỹ thuật, myRIO cũng bao gồm sẵn những đầu vào ra (I/Os), tích hợp WiFi và một lớp vỏ rắn chắc.
http://www.ni.com/myrio/

Mark Walters Giám đốc khối sản phẩm dành cho Giáo dục, National Instruments

Biên dịch: Phạm Đăng Khoa, Kỹ sư ứng dụng, National Instruments

Số 155+156 (1+2/2014)♦Tạp chí tự động hóa ngày nay


Newer news items:
Older news items:

 

Hỗ trợ online

Hỗ trợ Web
Mr Phương: 0988906030

Liên kết & Quảng cáo


 
 
 






 


 

Nhà tài trợ


Sửa biến tần

Mới cập nhật

Quảng cáo&Liên kết