आजकल इंजीनियरिंग स्कूल वास्तविक अनुभवों पर आधारित सीखने पर जोर दे रहे हैं। रीस और सहयोगियों के अनुसार 2023 में, लगभग तीन-चौथाई कॉलेजों ने परियोजना-आधारित कक्षाओं के साथ इस बैंडवैगन में शामिल हो लिया है, जो छात्रों द्वारा सिद्धांत में सीखे गए ज्ञान को वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोगों से जोड़ते हैं। पिछले साल नेचर एजुकेशन रिसर्च में प्रकाशित कुछ अनुसंधान में भी एक दिलचस्प बात सामने आई। उन प्रोटोटाइपिंग प्रयोगशालाओं में उपकरणों के साथ वास्तव में काम करने वाले छात्रों ने उन सहपाठियों की तुलना में लगभग 30 प्रतिशत बेहतर समस्या समाधान किया, जो पूरे दिन व्याख्यान सुनने में लगे रहे। जब हम नए स्नातकों से कंपनियों की अपेक्षाओं को देखते हैं, तो यह बात तर्कसंगत लगती है। पोनमैन रिपोर्ट दिखाती है कि नियोक्ता ग्रेड से अधिक वास्तविक कौशल को महत्व देते हैं, और नए इंजीनियरों के लिए व्यावहारिक क्षमता को जीपीए की तुलना में लगभग दोगुना महत्वपूर्ण मानते हैं।
3डी-मुद्रित हाइड्रोलिक प्रणाली से लेकर मॉड्यूलर रोबोटिक्स किट तक, ये उपकर छात्रों को सक्षम बनाते हैं:
समर्पित निर्माण प्रयोगशालाओं को एकीकृत करने वाले स्कूलों में एसटीईएम प्रमुखों के लिए छात्र धारण में 41% की वृद्धि देखी गई है (NCES 2022)।
सेंसर युक्त स्मार्ट बेंच और वीआर-सहायता प्राप्त सर्किट डिज़ाइन मॉड्यूल लागू करने के बाद एक मध्यपश्चिमी इंजीनियरिंग कॉलेज ने मापे जा सकने वाले परिणाम देखे:
| मीट्रिक | लागू करने से पहले | लागू करने के बाद |
|---|---|---|
| प्रयोगशाला भागीदारी | 62% | 89% |
| परियोजना जटिलता | मूल CAD मॉडल | कार्यात्मक UAV |
| अर्जित उद्योग प्रमाणपत्र | 15/वर्ष | 53/वर्ष |
कार्यक्रम की सफलता इस बात पर प्रकाश डालती है कि उद्देश्यपूर्ण रूप से बनाया गया शैक्षणिक उपकरण निष्क्रिय शिक्षार्थियों को सक्रिय नवाचारकर्ता में बदल देता है।
आधुनिक इंजीनियरिंग प्रयोगशालाएं सिद्धांत और अभ्यास के बीच की खाई को पाटने के लिए तीन मुख्य शैक्षणिक उपकरण समाधानों पर निर्भर करती हैं: 3D प्रिंटर, CNC राउटर और लेजर कटर। ये उपकरण छात्रों को डिज़ाइन पुनरावृत्ति, पदार्थ विज्ञान और सटीक निर्माण में निपुणता प्राप्त करने में सक्षम बनाते हैं - ये कौशल सीधे रूप से एयरोस्पेस और ऑटोमोटिव इंजीनियरिंग जैसे उद्योगों में लागू होते हैं।
एक 2023 ऐडिटिव निर्माण अध्ययन के अनुसार, पारंपरिक तरीकों की तुलना में 3D प्रिंटर प्रोटोटाइपिंग के समय को 70% तक कम कर देते हैं। इंजीनियरिंग छात्र रोबोटिक्स प्रतियोगिताओं के लिए कार्यात्मक प्रोटोटाइप बनाने के लिए फ्यूज्ड डिपॉजिशन मॉडलिंग (FDM) प्रिंटर का उपयोग करते हैं, जबकि राल-आधारित प्रणाली ±0.1 मिमी की प्रायदशिकता के साथ वायु सुरंग मॉडल तैयार करती हैं।
सीएनसी राउटर एल्यूमीनियम एयरोस्पेस घटकों के लिए औद्योगिक मानक के रूप में ±0.5 मिमी सहिष्णुता की आवश्यकता वाली परियोजनाओं के माध्यम से महत्वपूर्ण मशीनीकरण कौशल का निर्माण करते हैं। इंजीनियरिंग स्कूलों के एक 2022 के सर्वेक्षण में पाया गया कि सीएनसी प्रणालियों का उपयोग करने वाले 84% छात्र 12 प्रशिक्षण घंटों के भीतर स्वतंत्र रूप से टूलपाथ प्रोग्राम कर सकते थे, जबकि मैनुअल मिलों के साथ यह दर 56% थी।
CO2 लेजर प्रणाली पॉलिमर, लकड़ी और पतली धातुओं के साथ सुरक्षित प्रयोग करने में सक्षम बनाती है, जो ऊष्मा-प्रभावित क्षेत्र (HAZ) प्रबंधन सिखाती है। तकनीकी विश्वविद्यालयों में वास्तुकला के छात्र <0.2mm कर्फ सटीकता के साथ पैमाने पर इमारत के मॉडल बनाते हैं, जो सामग्री दक्षता के सिद्धांतों का प्रदर्शन करते हैं।
तीनों प्रौद्योगिकियों को अपनाने वाली प्रयोगशालाएँ पार-उपकरण कार्यप्रवाह लागू करके 30% कम परियोजना देरी की रिपोर्ट करती हैं:
अनिवार्य PPE प्रोटोकॉल (आघात-प्रतिरोधी चश्मा, श्वसनयंत्र) और मशीन गार्डिंग 2024 के प्रयोगशाला सुरक्षा आंकड़ों के अनुसार बहु-उपकरण वातावरण में दुर्घटनाओं को 92% तक कम कर देते हैं।
आधुनिक शैक्षिक उपकरण अब भौतिक उपकरणों से परे फैल गया है और दूरस्थ एवं संकर इंजीनियरिंग शिक्षा का समर्थन करने वाले डिजिटल मंचों को शामिल करता है। संस्थान ऐसे समाधान अपना रहे हैं जो बदलती शैक्षिक आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए पोर्टेबिलिटी, कम लागत और आभासी एकीकरण को जोड़ते हैं।
संक्षिप्त प्रयोगशाला किट छात्रों को शैक्षणिक कठोरता बनाए रखते हुए कहीं भी प्रयोग करने में सक्षम बनाती हैं। इन किट में अक्सर माइक्रोकंट्रोलर, मापन उपकरण और आईओटी घटक शामिल होते हैं जो परिसर-ग्रेड प्रणालियों के तुल्य होते हैं। 2025 के एक वैश्विक शिक्षा बाजार विश्लेषण में 2034 तक संकर शिक्षा प्रौद्योगिकी में वार्षिक 17.4% की वृद्धि का अनुमान है, जो स्थान-लचीले एसटीईएम प्रशिक्षण की बढ़ती मांग को दर्शाता है।
ओपन-सोर्स हार्डवेयर प्लेटफॉर्म ने पारंपरिक उपकरणों की तुलना में सर्किट डिज़ाइन और प्रोटोटाइपिंग पाठ्यक्रमों के लिए प्रवेश लागत को 60% तक कम कर दिया है (ओपन एजुकेशन कंसोर्टियम 2024)। मॉड्यूलर सिस्टम धीरे-धीरे हार्डवेयर अपग्रेड की अनुमति देते हैं, जिससे स्कूल अपनी नामांकन संख्या के साथ संसाधनों का विस्तार कर सकते हैं।
जब कोविड-19 ने पारंपरिक प्रयोगशालाओं में बाधा डाली, तो पोर्टेबल इंजीनियरिंग स्टेशन का उपयोग करने वाले विश्वविद्यालयों ने 52% की तुलना में 89% पाठ्यक्रम कवरेज बनाए रखा, जो संस्थानों पर निर्भर थे जो केवल सिमुलेशन पर निर्भर थे (ग्लोबल इंजीनियरिंग एजुकेशन रिपोर्ट 2023)। इस हाथ से काम करने वाले संकर दृष्टिकोण ने एम्बेडेड सिस्टम प्रोग्रामिंग जैसे महत्वपूर्ण क्षेत्रों में कौशल अंतराल को रोका।
अग्रणी कार्यक्रम टैक्टाइल फैब्रिकेशन को डिजिटल ट्विन के साथ जोड़ते हैं जो वास्तविक समय में त्रुटि सुधार प्रदान करते हैं। जैसा कि EDUCAUSE शोध बताता है, प्रभावी संकर वातावरण के लिए आवश्यक है:
इस एकीकृत दृष्टिकोण से अलग-अलग भौतिक/डिजिटल प्रयोगशालाओं को बनाए रखने की तुलना में स्थापना लागत में 30% की कमी आती है।
बुद्धिमान ट्यूटरिंग सिस्टम (ITS) से इंजीनियरिंग शिक्षा को बड़ी मदद मिल रही है, जो उन पेचीदे प्रयोगशाला सत्रों के दौरान तुरंत सहायता प्रदान करते हैं। ये स्मार्ट उपकरण छात्रों के समस्याओं को हल करने के तरीके को देखते हैं और डिज़ाइन या गणना में त्रुटियों को उनके बड़ी समस्या बनने से पहले ही चिह्नित कर देते हैं। उदाहरण के लिए, हाइड्रोलिक सिस्टम के प्रोटोटाइपिंग पर विचार करें। जब छात्र पाइप के आकार या पंप के दबाव के साथ छेड़छाड़ करते हैं, तो ITS सॉफ़्टवेयर वास्तव में सिमुलेशन चलाता है जो जल प्रवाह दर पर क्या प्रभाव पड़ता है, यह दिखाता है और स्क्रीन पर सरल चैट-जैसे संकेतों के माध्यम से ठीक करने के लिए सुझाव देता है। कुछ अनुसंधान इंगित करते हैं कि ये प्रणाली वास्तव में अंतर बनाती हैं। एक अध्ययन में पाया गया कि पारंपरिक शिक्षण दृष्टिकोण की तुलना में समझ का स्तर लगभग 40 प्रतिशत तक बढ़ गया। दूरस्थ क्षेत्रों के स्कूलों से भी बेहतर परिणाम सामने आए, जहाँ छात्रों ने लगभग तीन गुना तेज़ी से कौशल हासिल किया, जैसा कि स्प्रिंगरओपन में पिछले साल प्रकाशित आंकड़ों में बताया गया था।
नवीनतम वर्कस्टेशन फोर्स सेंसर, थर्मल इमेजिंग तकनीक और कंपन मॉनिटरिंग सिस्टम के साथ आते हैं जो वास्तविक हाथों-पर-काम को मापते हैं। जब छात्र सर्किट बना रहे होते हैं, तो ये बेंच तब पहचान लेते हैं जब कोई भाग गलत जगह लग जाता है और स्क्रीन पर ही सुधार निर्देश दिखा देते हैं। आकलन से पहले सोल्डर जॉइंट बनाने या यांत्रिक भागों को सही ढंग से संरेखित करने में सुधार करने की कोशिश कर रहे शिक्षार्थियों के लिए इस तरह की त्वरित प्रतिक्रिया पाना वास्तव में अंतर बना देता है। यह वास्तविक जीवन की स्थितियों में चीजों के निर्माण के दौरान वास्तव में कैसे काम करते हैं, इसके साथ उन्हें सिद्धांत कक्षा में जो कुछ सीखा जाता है उसे वास्तव में जोड़ देता है।
शैक्षिक संस्थान आजकल पारंपरिक हाथों से काम करने वाले उपकरणों को सावधानीपूर्वक चुने गए वीडियो सामग्री और सिमुलेशन सॉफ़्टवेयर के साथ जोड़ रहे हैं। जब छात्रों को किसी खराब CNC मशीन के साथ समस्या आती है, तो उन्हें बस उपकरण पर लगे QR कोड को स्कैन करने की आवश्यकता होती है। इससे उन्हें समस्या निवारण मार्गदर्शिकाओं, स्पेयर पार्ट्स के स्थान दिखाने वाले आरेखों और चरण-दर-चरण मरम्मत के विस्तृत निर्देशों तक पहुँच प्राप्त होती है। परिणाम भी अपने आप में बोलते हैं। इस विधि को आजमाने वाले स्कूलों ने अकेले शाम के समय प्रयोगशाला के उपयोग में लगभग 30% की वृद्धि देखी। यह तो तर्कसंगत है, क्योंकि अब छात्र नियमित कक्षा के समय के बाहर अपनी गति से काम कर सकते हैं और सहायता के लिए फंसे रहने की स्थिति से बच सकते हैं।
देश भर के शीर्ष स्कूल इन दिनों अपने 3D प्रिंटर और लेजर कटर को डिजिटल ट्विन सिस्टम से जोड़ रहे हैं। प्रोटोटाइप में कोई भौतिक परिवर्तन करने से पहले, छात्र आभासी मॉडल पर परीक्षण करते हैं जो यह दर्शाते हैं कि तनाव के तहत सामग्री कहाँ टूट सकती है और उत्पादन की सीमाओं को उजागर करते हैं। वास्तविक उपकरणों और डिजिटल सिमुलेशन के संयोजन से पारंपरिक तरीकों की तुलना में लगभग एक तिहाई तक सामग्री की बर्बादी कम हो जाती है। इसके अलावा, यह छात्रों को यह समझने में मदद करता है कि निर्माण प्रक्रिया के विभिन्न हिस्से एक-दूसरे को कैसे प्रभावित करते हैं, जो उद्योगों के स्मार्ट फैक्ट्रियों और ऑटोमेटेड उत्पादन लाइनों, जिन्हें इंडस्ट्री 4.0 के रूप में जाना जाता है, की ओर बढ़ने के साथ बढ़ती महत्वपूर्ण हो रहा है।
शैक्षिक संस्थानों को बिना बजट तोड़े वास्तविक कौशल में वृद्धि करने के तरीके खोजने की आवश्यकता होती है। पिछले वर्ष एजुटेक एनालिटिक्स के अनुसंधान के अनुसार, जिन स्कूलों ने अपने तकनीकी बजट को आवश्यक वस्तुओं और अतिरिक्त वस्तुओं के बीच विभाजित किया, उन्हें बेहतर परिणाम मिले। विशेष रूप से, जब वे लगभग दो तिहाई धनराशि मॉड्यूलर 3D प्रिंटर जैसी मूल चीजों में लगाते थे और एक तिहाई विशेष अतिरिक्त वस्तुओं के लिए रखते थे, तो छात्रों की योग्यता उन स्थानों की तुलना में लगभग 30% अधिक हो जाती थी जहाँ सभी चीजों पर समान रूप से खर्च किया जाता था। दीर्घकालिक मूल्य के लिए जो उचित लगता है, उसे देखते हुए, लचीलापन महत्वपूर्ण बना रहता है क्योंकि पाठ्यक्रम समय के साथ बदलते रहते हैं। ऐसे घटक जो अधिक समय तक चलते हैं, वे प्रतिस्थापन लागत को कम कर देते हैं, जो सीमित संसाधनों को फैलाने की कोशिश करते समय बहुत महत्व रखता है।
आजकल कई प्रमुख इंजीनियरिंग स्कूल अपने शिक्षण उपकरणों में आईएसओ मानक कनेक्शन की आवश्यकता शुरू कर दी है। नई तकनीक आने पर चीजों को अपग्रेड करना इससे काफी आसान हो जाता है। उदाहरण के लिए उन स्मार्ट विनिर्माण स्टेशनों को लें। उनमें सेंसर लगे होते हैं जिन्हें बदला जा सकता है, इसलिए शैक्षणिक संस्थानों को बस इसलिए पूरी प्रणाली फेंकने की आवश्यकता नहीं होती है क्योंकि वे साधारण स्वचालन से इंटरनेट ऑफ थिंग्स से जुड़ी प्रणाली पर जाना चाहते हैं। कई परिसरों में किए गए एक हालिया अध्ययन में यह दिखाया गया कि पांच वर्षों में इस रणनीति ने पूंजीगत व्यय में लगभग 43 प्रतिशत की कमी की, और फिर भी उपकरणों का उपयोग लगभग 98 प्रतिशत क्षमता पर बनाए रखा। एक अन्य बात जिस पर विचार करना लायक है, वह है ओपन सोर्स सॉफ्टवेयर विकल्पों को अपनाना। यह एक विशेष आपूर्तिकर्ता के उत्पादों में फंसने से रोकने में मदद करता है। यदि उचित मिडलवेयर अपडेट उपलब्ध हों, तो बीस साल पुराने पुराने सीएनसी राउटर भी आज के डिजाइन सॉफ्टवेयर के साथ काम कर सकते हैं। यह तो तर्कसंगत है, क्योंकि कोई भी हर बार कुछ बदलने पर महंगे स्वामित्व वाले समाधान खरीदते रहना नहीं चाहता।
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