Ny Teknik 97:48
IT
-
INSIKT
Matteprogram får eleverna att förstå tekniken
Datorövningar ger Lunds studenter den rätta känslan för reglerteknik
Av Mikael Zackrisson 08-796 66 79
På skärmen ser jag reglerteknikens klassiska
diagram över poler och nollställen. Bredvid två kurvor som beskriver reglersystemets beteende. Jag klickar med musen, drar i nollstället, flyttar runt polerna. Omedelbart, utan minsta fördröjning, ändras kurvornas utseende.
Jag klickar och drar, vrider och vänder. Helt plötsligt minns och förstår jag hur reglertekniken fungerar. Trots att det var sex år sedan jag läste ämnet. På samma sätt ska Lunds tekniska studenter kunna få den rätta känslan för reglerteknik. Med interaktiva övningar utvecklade med matematikprogram ska eleverna kunna pilla och dra i reglersystemen och på så vis förstå hur det fungerar.
Förståelse och känsla för ett ämne, det är svårt att lära ut, berättar Björn Wittenmark, professor på institutionen för reglerteknik.
Därför har Björn Wittenmark och doktoranderna Mikael Johansson och Magnus Gäfvert utvecklat datorövningarna.
Att bara visa stillastående statiska bilder på reglersystem, diagram och kurvor, det ger inte så mycket menar han. Interaktionen ska locka eleverna att plugga. Det ska vara kul att sitta vid datorn.
Det är en balansgång, säger Mikael Johansson. Det får inte bli videospel av det, samtidigt som det måste vara
enkelt att använda.
Mikael och Magnus har programmerat övningarna i Matlab. Matlab är ett matematikprogram för numeriska beräkningar. Genom att skriva flera kommandon efter varandra i en fil så skapar de små program. På så vis har Mikael och Magnus utvecklat övningarna, som körs i egna fönster inuti Matlab.
Jämfört med vanliga programmeringsspråk som C och Pascal blir programkoden i Matlab mycket kortare. Det beror på att de flesta matematiska funktioner finns färdiga i Matlabs bibliotek.
Man får mycket gratis när man programmerar i Matlab, säger Magnus Gäfvert.
Med datorövningarna vill de locka eleverna att börja använda Matlab. Institutionen använder Matlab i undervisningen, framför allt i de högre kurserna.
En kurs i digital reglerteknik är till och med upplagd kring datorövningar. Till kursboken, som Björn Wittenmark har skrivit med sin professorskollega Karl Johan Åström, hör en uppsättning datorövningar. Alla exempel i boken är utvecklade i Matlab och finns utlagda på Internet.
Forskarna på institutionen hoppas att övningarna ska locka eleverna att lära sig teorin. De är noga med att betona att datorövningarna bara är ett komplement till den vanliga undervisningen.
Allt passar inte för datorverktygen, säger Mikael
Johansson.
De klassiska laborationerna med vattenkärl kommer att finnas kvar. Men de tar lång tid att utföra.
Med Matlab kan man göra en massa experiment på kort tid, säger Mikael Johansson.
Han gjorde den första Matlab-övningen 1994 när han som färsk doktorand skulle assistera på grundkursen i reglerteknik.
Han skrev några korta program i Matlab, mest för att se om datorkraften räckte till. När professor Karl Johan Åström fick se den färdiga övningen blev han entusiastisk.
Och så kom övningarna in i kursen.
Ännu tidigare, redan 1987, hade institutionen försökt göra interaktiva övningar i reglerteknik. Då gjorde en examensarbetare en övning på Macintosh. Den fungerade bra men tog alldeles för lång tid att programmera.
Det var först när version 4 av Matlab kom, i samma veva som Mikael Johansson började på institutionen, som det gick att förverkliga idéerna.
Nu i höst ingår för första gången fyra datorövningar i grundkursen i reglerteknik. Studenterna kan ladda ned övningarna från institutionens hemsida. Studenterna kan också kvittera ut en cd med Matlab på så att de kan köra programmen hemifrån.
Flera universitet har redan hört av sig och intresserat sig för övningarna. Bland annat en känd schweizisk och flera amerikanska högskolor.
Mikael och Magnus tror också att övningarna kan passa för distansundervisning och för de mindre mellanhögskolorna, där eleverna inte läser lika mycket matematik som på civilingenjörsutbildningarna. n
Fotnot: Datorövningarna finns på
/project/ictools/
/course/kursdr/
|