虚拟化电气工程教学实验室

当COVID-19流行大学在德国不得不关闭,就像我们的许多世界各地的同事们我们必须快速移动在线课程。幸运的是,几年前我们已经开始从传统的手写数字方法作业中,学生使用计算机软件解决问题。这种转变是由我们的欲望促使装备学生计算思维能力和编程能力,专业工程师需要今天。

突然关闭后,我们开始提供虚拟实验室,同时支持在线学习和在线和现场学习的混合组合。金宝app我们虚拟的第一道菜信号与系统。在过去,本课程所涉及的实验室作业处理真正的硬件:信号发生器,示波器,和测试设备,通常是一个过滤器。当学生们再也不能进入实验室,我们创建了这些硬件设备在MATLAB数字复制品^®这样学生可以在家完成实验交互(图1)。

学生参加两个前预备课程信号与系统实验室:介绍MATLAB,在第二学期,课程在测量工程,在第三学期。

介绍MATLAB和工程测量

在第二学期,HTW德累斯顿电气工程的学生开发基线MATLAB技能完成MATLAB斜坡弯道教程。Pre-COVID,我们就会把他们列入该项计算机实验室工作逐渐增加难度的练习。早期MATLAB经验介绍了一个工程工具,他们将使用在他们的实习和在他们的职业生涯。

在测量上的第三学期的课程,学生学习设置,处理,并配置测试和测量的硬件,包括信号发生器、示波器、数字万用表(数字多用表)(图2)。

除了教学生手工测量,我们还教他们如何把4.0和物联网行业应用程序所需的自动化测量。学生用MATLAB、仪器控制工具箱™和数据采集工具箱™刺激被测试设备,获得测试信号,然后可视化结果。

在早期的任务,例如,学生使用数字多用手动测量电压和电流。在以后的作业,学生直接使用MATLAB控制设备和编写脚本,确定系统的频率响应或生成波德图(图3)。他们还学习如何在MATLAB中使用面向对象的编程来配置可重用的测试例程。

虚拟化信号与系统实验室

信号与系统课程是核心要求几乎所有电气工程项目。HTW德累斯顿的学生在他们的第四个学期选这门课了。它包括四个三个小时的实验室会话周期信号的傅里叶分析和合成、信号采样、测量脉冲和一步反应的线性过滤器,和测量线性滤波器的频率响应。

在2017年之前,学生完成了前两个实验室用MATLAB和第二两个纸和笔。为MATLAB HTW德累斯顿获得校园范围内的许可之后,他们在MATLAB使用动态脚本完成所有作业。我们现在提供格式化的生活脚本,包括指令和一些准备MATLAB代码。学生用自己的更新脚本结果并根据需要添加代码来完成任务(图4)。现场脚本使学生建立他们的编程技能。这些脚本更易于年级比传统的实验报告,因为我们知道在哪里可以找到两个或三个关键的结果,我们需要为每个实验室检查。

当大学关闭,我们为本课程虚拟实验室练习,这样学生可以在家完成,同时保留尽可能多的实验室经验的。第三任务,例如,让学生们从示波器和收集数据,相反过程活脚本,因为他们会在实验室里,我们提供了测量数据作为一个CSV文件,并使用这些数据来生成可视化在MATLAB(图5)。

最后实验任务,我们把虚拟化更进一步。作为他的硕士论文的一部分,我们的同事Christoph偏好于MATLAB开发了一个应用程序(见图1),模拟信号发生器,水平计,示波器,各种过滤器。使用应用程序设计师,创建这个应用程序的界面复制控制实验室设备。这使得学生很容易在家完成最后的任务,使用应用程序来生成频率响应测量,然后策划和估计截止频率在MATLAB脚本,如图4所示。

实习和阶课程

在第五学期,学生完成实习,他们的工作与实践工程师在实际项目。学生准备充分的实习,因为他们知道如何分析电子电路和系统的分析与实验方法,控制测量被测设备刺激系统,分析和可视化的测试结果。事实上,我们的行业合作伙伴已经告诉我们,虽然大多数实习学生需要3周时间,成为生产力,我们的学生需要几天。

我们做出的改进,在关闭正在使用虚拟化课程在我们的函授课程,我们继续使用他们进行实验室课程在线。我们正在探索其他可能的改进,包括使学生通过MATLAB远程控制实验室硬件。