Инженерия будущего: практическое обучение робототехнике с TI RSLK

Когда-то в колледже инструктор мог сказать: «Изучите теорию широтно-импульсной модуляции; обратитесь к странице 1453 вашего учебника». Это учебный подход. Или они могли вызвать вас применить теорию, запрограммировав робота для прохождения лабиринта за рекордное время. Что бы вы предпочли?

Я выбрал второе. Два года назад я сотрудничал с Texas Instruments для создания набора TI Robotics System Learning Kit (TI-RSLK), учебного набора для университетских аудиторий, вводящего во встроенные системы и приложения — обязательный курс в большинстве программ электротехники и компьютерной инженерии.

TI-RSLK разработан для предоставления студентам практического опыта при построении компетенций в интеграции аппаратного и программного обеспечения, составляющих любую электронную систему.

Во время разработки я спрашивал, можем ли мы объяснить сложные системы и инженерные концепции более увлекательным способом — таким, который вдохновляет учеников, связывает теорию с практикой и является веселым и интерактивным.

Последний набор включает микроконтроллер SimpleLink™ MSP432P401R LaunchPad™, линейные инфракрасные и натяжные датчики, плату шасси TI-RSLK и бесплатную учебную программу из 20 модулей (включая стартовый код, практические занятия и лаборатории).

Студенты конструируют и тестируют робота, который может решать задачи от навигации в лабиринте (Рисунок 1) до автономных гонок, извлечения объектов, избегания препятствий или следования за линией. Продвинутые модули исследуют протоколы Wi-Fi®, позволяя робот-к-робот коммуникацию, Wi-Fi® дистанционное управление и даже Bluetooth® связь.

Рисунок 1: Студент-инженер тестирует TI-RSLK в лабиринте (Источник: Texas Instruments)

Команда TI University тесно сотрудничала с Джоном Вальвано, выдающимся преподавателем встроенных систем в Университете Техаса, для создания как набора, так и учебной программы. Страсть Вальвано к улучшению обучения студентов и его практический педагогический стиль — с использованием индустриальных инструментов — гарантирует, что студенты получают актуальный, реальный учебный путь.

Эффективная системная интеграция и системное мышление критически важны в инженерной практике. Выборы инженеров в подборе аппаратного и программного обеспечения формируют эффективность решения. Современная высокотехнологичная рабочая сила требует способности видеть проблему гибко, декомпозировать ее и придумывать решения. Циклы проектирования теперь охватывают множество дисциплин, требуя команд, доставляющих сложные продукты. Инженеры должны быть системными мыслителями, способными понимать сложные концепции через дисциплины.

Образовательный подход TI-RSLK учит студентов «почему» инженерии, а не только «как». Решая проблемы, когда робот терпит неудачу, студенты изучают отладку, анализ корневых причин и итеративное улучшение. Когда студенты сталкиваются с ошибками кода или неисправным оборудованием, они больше не сдаются; вместо этого они развивают стойкость и навыки решения проблем — критически важные для успешной инженерной карьеры.

Я лично видел, как роботы удерживают студентов вовлеченными и вдохновляют креативность. Прошлым летом стажеры TI тестировали TI-RSLK в мини-соревновании, где участники оптимизировали время прохождения лабиринта, точность или участвовали в творческой категории. Выдающийся проект превратил набор в мобильную игру «мусорная корзина»: робот забивал броски в мусорную корзину, перемещаясь, смешивая развлечение с инженерией.

Системное мышление в сочетании с практическим обучением необходимо для подготовки инженеров завтрашнего дня. Когда эксперты индустрии и академия сотрудничают для разработки актуальных учебных программ, результат — выигрыш для всех: воспитателей и учеников. По мере того как студенты учатся креативно применять практические знания, возможности решения сегодняшних инженерных вызовов становятся безграничными.