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전통적인 물리학 실험실에서는 학생들이 반복적인 실험을 통해 잘 정립된 이론을 검증하는 일에만 국한되는 경우가 많습니다. 이 접근 방식은 실제 엔지니어링 과제에 지식을 적용할 여지가 거의 없습니다. 캔자스 주립대학교의 물리적 측정 및 계측(PMI) 과정은 전자 장치 및 계측을 가르치는 방법을 변화시켜 이러한 격차를 해결합니다.
PMI 과정은 실제 측정 문제를 해결하는 실습 실험에 전자 장치, 계측기 및 LabVIEW 프로그래밍을 통합합니다. 눈에 띄는 프로젝트 중 하나는 광섬유 케이블을 통해 빛의 속도를 측정하는 것입니다. 이는 프로그램의 혁신적인 접근 방식을 요약한 시연입니다.
이 실험에서 학생들은 NI ELVIS 개발 보드를 사용하여 레이저 다이오드를 구동하는 구형파 신호를 생성합니다. 설정에는 다음이 포함됩니다.
1.25 MS/s 샘플링 속도의 LabVIEW 소프트웨어를 사용하여 학생들은 포토다이오드 신호 사이에 10.16 마이크로초의 평균 시간 차이를 기록했습니다. Tektronix TDS 210 오실로스코프를 사용한 병렬 측정에서는 10.05마이크로초가 나타나 방법론이 검증되었습니다. 이러한 측정 결과는 2.054 × 10 의 계산된 광속을 산출했습니다.8m/s는 섬유를 통과하며 굴절률 1.4606에 해당하며 업계 표준과 일치합니다.
광섬유 실험은 이 과정의 다차원적 학습 결과를 보여줍니다.
PMI 커리큘럼은 개발 중인 새로운 조사를 통해 계속 발전하고 있습니다.
이 프로젝트는 이론 물리학과 실제 계측 설계를 연결하여 학생들이 복잡한 엔지니어링 과제에 대비할 수 있도록 하는 것을 목표로 합니다. 향후 개선 사항에는 샘플 앤 홀드 회로 및 고급 타이밍 시스템을 포함한 추가 데이터 수집 기술이 통합될 것입니다.
본교는 학습 목표 달성에 있어 프로그램의 효율성을 평가하기 위해 종단적 연구를 시작했습니다. 이 연구는 커리큘럼의 구조와 전달 방법을 지속적으로 개선하여 업계 요구 사항에 부합하도록 할 것입니다.
캔자스 주립대학교의 PMI 과정은 엄격한 이론과 실습 계측 개발을 결합함으로써 학생들에게 현대 기술 분야에 필요한 기술적 숙련도와 문제 해결 사고방식을 모두 갖추게 하는 엔지니어링 교육의 새로운 패러다임을 확립합니다.
