नए शिक्षण उपकरण इंजीनियरिंग छात्रों को उन अमूर्त विचारों को वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोगों में लागू करने में मदद करते हैं, जिससे कक्षा में सीखे गए ज्ञान को फैक्ट्री फ्लोर पर चीजों के कामकाज से जोड़ा जा सके। अध्ययन से पता चलता है कि जो लोग इन मॉड्यूलर लैब किट्स के साथ व्यावहारिक अनुभव प्राप्त करते हैं, वे उनकी तकनीकी जानकारी के लगभग दो-तिहाई भाग को याद रखते हैं, जबकि उन छात्रों की तुलना में जो पूरे दिन केवल व्याख्यान सुनते रहते हैं, ऐसा रिस एंड कंपनी द्वारा 2023 में किए गए कुछ शोध के अनुसार है। उदाहरण के लिए, पीएलसी (PLCs) लें। ये प्रोग्रामेबल लॉजिक कंट्रोलर यांत्रिक इंजीनियरिंग के छात्रों को उन स्वचालन अनुक्रमों को चलाने की अनुमति देते हैं जिन्हें उन्होंने अपने CAD प्रोग्राम में तैयार किया था, जो उद्योग स्तर पर वास्तविक उत्पाद विकास चक्र के दौरान होने वाली प्रक्रिया के लगभग समान होता है।
सिमुलेशन-आधारित सीखने का उपयोग करने वाले इंजीनियरिंग कार्यक्रमों में थर्मोडायनामिक्स और द्रव यांत्रिकी के पाठ्यक्रमों में छात्रों की संलग्नता 40% अधिक होती है। सौर ऊर्जा से चलने वाले जनरेटर या 3D-मुद्रित रोबोटिक्स घटक बनाने जैसी व्यावहारिक परियोजनाएँ कौशल विकास के स्पष्ट मील के पत्थर बनाती हैं। यह उन अध्ययनों के अनुरूप है जो दर्शाते हैं कि सैद्धांतिक निर्देशन की तुलना में आवेदन-केंद्रित प्रशिक्षण समस्या-समाधान की गति में 2.1 गुना सुधार करता है।
2023 के एक हालिया यूनेस्को अध्ययन के अनुसार, लगभग तीन-चौथाई इंजीनियरिंग कॉलेज अब केवल व्याख्यान सुनने के बजाय प्रयोगशाला में व्यावहारिक कार्य पर ध्यान केंद्रित कर रहे हैं। स्कूल इंटरैक्टिव उपकरणों के साथ भी रचनात्मकता दिखा रहे हैं - जैसे कि वीआर वेल्डिंग सिम्युलेटर और भागों के निर्माण के लिए कंप्यूटर द्वारा नियंत्रित उन शानदार मशीनों के बारे में सोचें। ये उपकरण निश्चित रूप से छात्रों के लिए प्रोफेसरों के भाषण के दौरान चॉकबोर्ड को घूरने के समय को कम कर देते हैं। फिर भी, एक बड़ी समस्या है जिसके बारे में कोई ज्यादा चर्चा नहीं करता: शिक्षक प्रशिक्षण। लगभग सभी इंजीनियरिंग विभागों के एक तिहाई को इन नए तकनीकी उपकरणों, विशेष रूप से विद्युत परिपथों के स्वचालित विश्लेषण में सहायता करने वाली स्मार्ट प्रणालियों जैसी चीजों के साथ गति बनाए रखने के लिए अपनी शिक्षण विधियों को अद्यतन करने में परेशानी होती है।
शैक्षिक उपकरणों का चयन करते समय, पाठ्यक्रम के उद्देश्यों के अनुरूप होने वाली प्रणालियों को प्राथमिकता दें जो प्रामाणिक प्रयोग करने में सक्षम बनाएं। 2023 के एक वैश्विक शिक्षा ढांचे ने पांच मूल्यांकन आयामों की पहचान की है:
प्रयोगशाला सेटअप में बुनियादी सर्किट डिज़ाइन से लेकर उन्नत रोबोटिक्स प्रोटोटाइपिंग तक परियोजनाओं के लिए अनुकूलन की अनुमति होनी चाहिए।
उपकरण चुनते समय, उन मॉड्यूलर सिस्टम को अपनाएं जो विस्तारित कार्यक्रमों के साथ-साथ बढ़ सकें। ध्यान दें कि हाल की STEM शिक्षा रिपोर्टों के अनुसार 2020 की शुरुआत के बाद से लगभग 70 प्रतिशत इंजीनियरिंग स्कूलों ने अपनी मेकट्रॉनिक्स कक्षाओं के आकार में दुगुनी वृद्धि देखी है। सुरक्षा के मामले में, ISO 12100 मशीनरी मानकों के साथ अनुपालन पूर्ण रूप से आवश्यक है। अधिकांश शैक्षिक सुविधाओं, लगभग 92%, किसी भी सेटअप में आपातकालीन बंद स्विच और उचित धुआं निकासी प्रणाली को स्थापित करने पर आवश्यक घटकों के रूप में जोर देते हैं। और रखरखाव के समय के बारे में भी मत भूलें। ऐसी मशीनों का चयन करें जिनके लिए सप्ताह में दो घंटे से अधिक समय की आवश्यकता न हो, ताकि प्रयोगशालाएं लगातार मरम्मत के कारण होने वाले अनावश्यक व्यवधानों के बिना सुचारू रूप से चलती रहें।
प्रीमियम शैक्षिक उपकरणों की कीमत आमतौर पर प्रति कार्यस्थल लगभग 18,000 से 45,000 डॉलर की सीमा में होती है, लेकिन बड़ी तस्वीर पर भी ध्यान देना जरूरी है। जब हम आयुष्य की बात करते हैं, तो गुणवत्तापूर्ण उपकरण आमतौर पर सस्ते विकल्पों के मुकाबले लगभग 8 से 12 वर्ष तक चलते हैं, जबकि सस्ते विकल्प केवल 3 से 5 वर्ष तक चलते हैं। फिर स्मार्ट नैदानिक प्रणालियों के कारण मरम्मत पर बचत की बात आती है, जो रखरखाव खर्चों में लगभग 40% की कमी कर देती हैं। और आपूर्तिकर्ताओं द्वारा प्रदान किए गए प्रशिक्षण कार्यक्रमों को भी नजरअंदाज नहीं किया जा सकता, जिन्होंने छात्रों के कौशल में लगभग 31% की वृद्धि करने में सहायता की है। जो शैक्षणिक संस्थान खरीदारी के निर्णय लेते समय निवेश पर रिटर्न (ROI) की गणना शामिल करते हैं, उन्हें बेहतर परिणाम देखने को मिलते हैं। इन संस्थानों में स्नातक होने के बाद छात्रों को इंजीनियरिंग की नौकरियाँ मिलने में लगभग 22% की वृद्धि दर्ज की गई है, जो यह दर्शाता है कि सोच-समझकर किया गया खर्च वास्तविक परिणामों में फलता-फूलता है।
मॉड्यूलर प्रशिक्षण प्रणाली वास्तव में पाठ्यपुस्तकों में दी गई बातों और नौकरी पर आने वाली वास्तविक इंजीनियरिंग समस्याओं के बीच के परेशान करने वाले अंतर को पाट देती है। इन लचीली व्यवस्थाओं के साथ, छात्रों को पीएलसी (उन फैंसी प्रोग्रामेबल लॉजिक कंट्रोलर्स जिनके बारे में सभी बात करते हैं) और विभिन्न न्यूमेटिक सर्किट्स जैसे वास्तविक औद्योगिक घटकों को जोड़ने, परीक्षण करने और सटीक करने का व्यावहारिक अनुभव प्राप्त होता है। 2023 में ABET के हालिया आंकड़ों के अनुसार, जिन स्कूलों ने मॉड्यूलर प्रशिक्षण अपनाया है, उनके छात्रों का इलेक्ट्रोमैकेनिकल प्रणालियों में समस्याओं को ठीक करने के मामले में उन स्कूलों के छात्रों की तुलना में लगभग 34 प्रतिशत बेहतर प्रदर्शन होता है जो पुराने तरीके के प्रयोगशाला वातावरण पर टिके रहते हैं। यह तब समझ में आता है जब वास्तविक उपकरणों के साथ काम करने से शिक्षार्थियों को वास्तविक दुनिया के इंजीनियरिंग कार्यों की अप्रत्याशित प्रकृति के लिए तैयार किया जाता है।
आज के प्रक्रिया नियंत्रण प्रशिक्षण उपकरण वास्तविक रिफाइनरी कार्य, आसवन सेटअप और रोबोटिक निर्माण प्रवाह की अत्यंत प्रभावशाली वास्तविकता की नकल कर सकते हैं—लगभग 96% सटीकता के साथ जितना वास्तविक कारखानों में होता है। ये प्रणाली छात्रों को PID नियंत्रकों को समायोजित करने और संभावित खतरों की पहचान करने जैसी चीजों के साथ व्यावहारिक अनुभव प्राप्त करने में सहायता करने के लिए डिज़ाइन की गई हैं, इसके साथ ही रासायनिक इंजीनियरिंग कार्यक्रमों के लिए अनिवार्य ANSI/ISA सुरक्षा नियमों का पालन करते हुए। टेक्सास A&M सहित शैक्षिक संस्थानों की रिपोर्ट है कि छात्र प्रदर्शनों या पाठ्यपुस्तकों को पढ़ने के बजाय इन इंटरैक्टिव प्रशिक्षण मॉड्यूल के साथ सीधे काम करने पर मुख्य अवधारणाओं को लगभग 28 प्रतिशत तेजी से समझते हैं।
ऊर्जा कंपनियों के अब 72% हिस्से को सौर/पवन तकनीक में व्यावहारिक अनुभव की आवश्यकता होती है (DOE 2024), अगली पीढ़ी के प्रशिक्षक फोटोवोल्टिक एर्रे और माइक्रोग्रिड नियंत्रकों की लाइव डेटा निगरानी प्रदान करते हैं। छात्र $4.3 बिलियन की ऑफशोर पवन परियोजनाओं में तैनात सॉफ्टवेयर उपयोगिताओं का उपयोग करके लोड संतुलन और दोष पता लगाने में कौशल प्राप्त करते हैं।
रोबोटिक्स, सीएनसी तत्वों और आईओटी सेंसर को जोड़ने वाले संकर कार्यस्थल छात्रों को उद्योग 4.0 समाधानों का प्रोटोटाइप बनाने की अनुमति देते हैं। 2024 उद्योग 4.0 कार्यबल तैयारी रिपोर्ट के आंकड़ों से पता चलता है कि इन प्रणालियों पर प्रशिक्षित स्नातकों को ऑटोमोटिव निर्माण के कार्यों में 40% कम ओनबोर्डिंग समय की आवश्यकता होती है।
पुन: कॉन्फ़िगर करने योग्य ARM और रास्पबेरी पाई किट एम्बेडेड सिस्टम पाठ्यक्रमों के 68% हिस्से में प्रभुत्व रखते हैं (IEEE 20 23). थ वे विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए पायथन, सी++, और मैटलैब कोडिंग का समर्थन करते हैं, ड्रोन नेविगेशन से लेकर स्मार्ट एचवीएसी नियंत्रण तक के लिए। ओप स्मार्ट एचवीएसी नियंत्रण से लेकर ड्रोन नेविगेशन तक। ऑप en - स्रोत li braries संस्थानों को विक्रेता लॉक के बिना परियोजनाओं को अनुकूलित करने की अनुमति देते हैं - एन संस्थानों को बिना विक्रेता लॉक के परियोजनाओं को अनुकूलित करने की अनुमति देते हैं - a महत्वपूर्ण co में , जो है nsideration के अनुसार the ASEE Co st - लागत - लाभ ढांचा।
आज रसायन इंजीनियरिंग के लिए शिक्षण उपकरण पाठ्यपुस्तकों से आगे बढ़ चुके हैं, जिनमें उन्नत अनुकरण सॉफ्टवेयर शामिल हैं जो छात्रों को लगभग 95% सटीकता के साथ आसवन स्तंभों, रिएक्टर सेटअप और तरल गति मॉडल पर काम करने की अनुमति देते हैं। एस्पन प्लस जैसे सॉफ्टवेयर प्लेटफॉर्म इसलिए खास हैं क्योंकि वे उपयोगकर्ताओं को पैरामीटर्स को तुरंत समायोजित करने की सुविधा देते हैं, जिससे छात्रों को तापमान में परिवर्तन का व्यावहारिक स्तर पर अभिक्रिया के परिणामों पर वास्तविक प्रभाव समझने में आसानी होती है। 2022 में ASEE द्वारा प्रकाशित एक हालिया अध्ययन के अनुसार, इन डिजिटल शिक्षण संसाधनों को अपनाने वाले संस्थानों ने पारंपरिक व्याख्यान बोर्ड और श्वेतबोर्ड की तुलना में छात्र प्रदर्शन मापदंडों में लगभग 33% बेहतर परिणाम दर्ज किए। ऐसे व्यावहारिक दृष्टिकोण से लगता है कि कई शिक्षार्थियों के लिए जटिल अवधारणाएं बेहतर ढंग से समझ में आती हैं।
आभासी प्रयोगशाला व्यवस्था आवश्यक भौतिक स्थान को लगभग आधा कर देती है और छात्रों को आंशिक क्रिस्टलीकरण या pH अनुमापन जैसे प्रयोगों को कभी भी चलाने की अनुमति देती है। लेकिन रुकिए, इसकी एक सीमा है। ChemEd Xchange के एक हालिया सर्वेक्षण में पता चला है कि लगभग 4 में से 10 शिक्षकों का मानना है कि बोरोसिलिकेट ग्लास के उपकरणों को संभालते समय जो अनुभव होता है, उसकी तुलना में वर्चुअल रियलिटी (VR) वास्तविकता के अनुभव को पूरी तरह से नहीं दर्शाती। इसीलिए आजकल शीर्ष स्कूल दोनों तरीकों को मिला रहे हैं। वे सबसे पहले सुरक्षा प्रशिक्षण के लिए Labster के आभासी बायोरिएक्टर का उपयोग करते हैं, फिर बाद में वास्तविक उपकरणों पर काम करते हैं। यह तर्कसंगत भी है, क्योंकि कोई भी अपने पहले प्रयोगशाला सत्र के दौरान महंगे ग्लासवेयर तोड़ना नहीं चाहता।
एआर ओवरले यांत्रिक इंजीनियरिंग के छात्रों को स्मार्टफोन कैमरे के माध्यम से आभासी टरबाइन इंजन को असेंबल करने की अनुमति देते हैं, जबकि वीआर वेल्ड सिमुलेटर वास्तविक टॉर्च प्रतिरोध के अनुरूप हैप्टिक फीडबैक प्रदान करते हैं। मिशिगन विश्वविद्यालय के अनुसार, पाठ्यपुस्तक आरेखों की तुलना में एआर-सहायित टरबाइन रखरखाव पाठ्यक्रमों में कौशल अधिग्रहण में 72% तक की तेजी आई है।
COMSOL मल्टीफिजिक्स जैसे क्लाउड-आधारित मंच अब सहयोगात्मक प्रक्रिया मॉडलिंग को सक्षम करते हैं — अलग-अलग परिसरों में टीमें संयुक्त रूप से एक आभासी अमोनिया संश्लेषण लूप को अनुकूलित कर सकती हैं। 2021 के संकर संक्रमण के दौरान, इन साझा डिजिटल कार्यस्थानों का उपयोग करके विश्वविद्यालय के घंटों के बाद के समस्या निवारण सत्रों में एमआईटी ने व्यक्तिगत प्रयोगशाला की सीमाओं की तुलना में 29% व्यापक भागीदारी दर्ज की व्यक्तिगत प्रयोगशाला की सीमाओं की तुलना में -व्यक्ति प्रयोगशाला बाधाओं।
आधुनिक सिमुलेशन उपकरणों की प्रमुख विशेषताएं
| पहलू | भौतिक प्रयोगशालाएं | डिजिटल ट्विंस |
|---|---|---|
| सुरक्षा जोखिम | उच्च (रासायनिक उजागर) | कोई नहीं |
| पैमाने पर वृद्धि | हार्डवेयर द्वारा सीमित | त्वरित प्रतिPLICATION |
| डेटा संग्रहण | मैनुअल रिकॉर्डिंग | स्वचालित विश्लेषण |
| प्रति छात्र लागत | $2,100/वर्ष | $380/वर्ष |
| स्रोत: 2023 AICHE शिक्षा प्रौद्योगिकी सर्वेक्षण |
नवाचार का समर्थन: मेकर स्पेस और शिक्षण परिणाम मूल्यांकन
इंजीनियरिंग संस्थानों में नवाचार प्रयोगशालाओं और मेकर स्पेस की योजना
आधुनिक इंजीनियरिंग स्कूल लचीले शिक्षण वातावरण को प्राथमिकता देते हैं . 2023 STEM शिक्षा रिपोर्ट के अनुसार, 72% संस्थानों ने मेकर स्पेस को एकीकृत करने के बाद छात्र परिणामों में सुधार बताया है, इकाइयाँ। ये स्थान मॉड्यूलर कार्यस्थलों, त्वरित प्रोटोटाइपिंग उपकरणों और खुले en - एक्सेस शैक्षिक उपकरणों को वास्तविक- दुनिया की इंजीनियरिंग चुनौतियों का अनुकरण करने के लिए जोड़ते हैं। एक अच्छी तरह से डिज़ाइन की गई प्रयोगशाला में सहयोगात्मक परियोजनाओं, सामग्री परीक्षण और डिजिटल निर्माण के लिए क्षेत्र शामिल होते हैं, जो छात्रों को सैद्धांतिक अवधारणाओं से कार्यात्मक प्रोटोटाइप तक बिना किसी रुकावट के जाने में सक्षम बनाता है। खुले तक प्रोटोटाइपिंग और अंतर्र्ष्ट्रीय सहयोग को प्रोत्साहित करना
एक्सेस शैक्षिक उपकरण - खुले एक्सेस शैक्षिक उपकरण के माध्यम से प्रोटोटाइपिंग और अंतर्र्ष्ट्रीय सहयोग को प्रोत्साहित करना
चूंकि 2020, क्रॉस - साझा उपकरण किटों का उपयोग करने वाली विभागीय परियोजनाओं ने कैपस्टोन परियोजनाओं में छात्रों की भागीदारी में 34 की वृद्धि की है %. Op en - पहुंच नीतियां यांत्रिक इंजीनियरिंग के छात्रों को आईओ पर कंप्यूटर विज्ञान के साथी छात्रों के साथ सहयोग करने की अनुमति देती हैं टी - सक्षम प्रणाली। इस बीच, रसायन इंजीनियरिंग टीमें प्रक्रिया अनुकूलन परीक्षणों के लिए 3 डी-मुद्रित रिएक्टर मॉडल का उपयोग करती हैं परीक्षण। शैक्षिक उपकरण एकीकरण के बाद समस्या-समाधान कौशल में सुधार का आकलन
दक्षता-आधारित रूबिक्स का उपयोग करने वाले संस्थानों ने छात्रों में 28% की वृद्धि देखी
छात्रों की छात्रों का छह महीने के बाद समस्या निवारण की गति उपकरण - बेहतर प्रशिक्षण। प्र ई - और पो लागत - परीक्षण ढांचे का मूल्यांकन सीआई जैसी बीमारियां आरसीयू डिबगिंग और एबी के अनुरूप थर्मोडायनामिक सिस्टम डिजाइन ईटी इंजीनियरिंग शिक्षा में मापने योग्य सीखने के परिणामों पर जोर।
उपयोगकर्ता के माध्यम से छात्र जुड़ाव - इंजीनियरिंग पाठ्यक्रम में अनुकूल प्रौद्योगिकी के माध्यम से छात्र जुड़ाव
स्वच्छंद इंटरफ़ेस के साथ प्लग-एंड-प्ले उपकरण सेटअप समय में 40% की कमी करते हैं, जिससे शिक्षार्थी संचालन जटिलता के बजाय प्रायोगिक डिज़ाइन पर ध्यान केंद्रित कर सकते हैं। संवेदनशील नियंत्रण पैनल और वर्धित वास्तविकता ट्रबलशूटिंग गाइड के संयोजन को 90 मिनट के प्रयोगशाला सत्र के दौरान ध्यान बनाए रखने के लिए विशेष रूप से प्रभावी पाया गया है।
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