स्कूल में एक अंतरिक्ष मिनी मिशन: रॉकेट लॉन्च किए बिना इंजीनियरिंग सीखना

एक अंतरिक्ष मिशन के बारे में जानने के लिए, रॉकेट बनाने की आवश्यकता नहीं है। एक टीम पूरी प्रक्रिया को एक टेबल पर सिम्युलेट कर सकती है: एक प्रश्न को परिभाषित करें, एक सेंसर चुनें, ऊर्जा प्रदान करें, मापों को भेजें, एक त्रुटि का पता लगाएं, और एक परिणाम प्रस्तुत करें। नासा के स्पेस ऐप्स चैलेंज (Space Apps Challenge) विभिन्न पृष्ठभूमि के टीमों को अंतरिक्ष डेटा से संबंधित समस्याओं पर काम करने के लिए प्रोत्साहित करता है। एफ्रिका में STEM शिक्षा पर एडीईए की रिपोर्ट में संसाधनों, प्रशिक्षक प्रशिक्षण और मूल्यांकन की महत्वता को उजागर किया गया है। इन दोनों स्रोतों से एक सरल विचार मिलता है: शिक्षा का मूल्य साझा तर्क से आता है, न कि उपकरणों की लागत से।

एक व्यावहारिक मिशन की परिभाषा दें

एक शुरुआती प्रश्न यह हो सकता है: एक सप्ताह के दौरान दो कमरों में तापमान और आर्द्रता कैसे बदलती है? मिशन की घोषणा में विभिन्न मानदंड, इकाइयां, माप अंतराल और अपेक्षित परिणाम निर्दिष्ट किए जाते हैं। टीम को यह भी तय करना होगा कि यदि सेंसर काम करना बंद कर देता है, यदि कोई डेटा बिंदु गायब है या यदि घड़ी संयोजन से बाहर हो जाती है, तो क्या करना है। यह एक ऑब्जर्वेटरी के प्रतिबंधों का एक मिनीवर्जन है। यहां "स्पेसियल" शब्द मिशनों से उद्धृत इंजीनियरिंग दृष्टिकोण को वर्णित करता है, न कि वास्तविक लॉन्च।

रोल्स को विभाजित करने से एक छात्र द्वारा सभी तकनीकी पहलुओं को संभालने से बचा जा सकता है। एक व्यक्ति विद्युत आपूर्ति के लिए जिम्मेदार होता है, दूसरा सेंसर के लिए, तीसरा सॉफ्टवेयर के लिए, चौथा डेटा की गुणवत्ता के लिए और पांचवां संचार के लिए। अगले परीक्षण के दौरान रोल्स बदलते रहते हैं। एक निगरानीकर्ता विद्युत सुरक्षा, स्थानों का उपयोग, और गोपनीयता के सम्मान की जांच करता है, यदि स्थानों या लोगों को रिकॉर्ड किया जा रहा है। छात्रों की उम्र के अनुकूल कम वोल्टेज और घटक प्राथमिकता दी जाती हैं।

पूर्ण डेटा स्ट्रीम

हर माप में एक मान, एक इकाई, एक समय तिथि और एक गुणवत्ता स्थिति शामिल होना चाहिए। सेंसर स्थानीय रूप से मेमोरी कार्ड पर रिकॉर्ड कर सकता है; "टेलिमेट्री" को नियमित रूप से दूसरे कंप्यूटर में स्थानांतरित करके सिम्युलेट किया जा सकता है। छात्र उम्मीद की गई मापों की संख्या और प्राप्त की गई संख्या की तुलना करते हैं, असंभव मानों को पहचानते हैं, और बाधाओं को रिकॉर्ड करते हैं। इस प्रकार की जांच के बिना एक रेखा बिना किसी खराबी के साफ दिख सकती है।

मुख्य संग्रह से पहले जमीन पर परीक्षण किया जाता है। दो सेंसर एक-दूसरे के पास रखे जाते हैं ताकि एक व्यवस्थित विचलन की तलाश की जा सके, फिर उन्हें प्रोटोकॉल के अनुसार स्थानांतरित किया जाता है। यदि उपकरणों को नहीं कैलिब्रेट किया गया है, तो उनके मानों को पेश नहीं करना सबसे अच्छा है क्योंकि वे पेशेवर संदर्भ नहीं हैं। लक्ष्य एक सीमा की विशेषता सीखना है, न कि सस्ते उपकरणों के कमजोरियों को छिपाना है।

एक बजट जो प्रतियोगिता को पार कर जाता है

कुल लागत में बैटरी या बिजली की आपूर्ति, बदलने योग्य केबल, संरक्षक बॉक्स, उपभोग्य सामग्री और नए प्रबंधक के लिए प्रशिक्षण शामिल हैं। सुविधा में एक पहुंच योग्य स्थान पर एक आवंटन और परियोजना फ़ाइल रखी जानी चाहिए। एक छोटा टीम प्रोग्रामिंग से पहले स्वचालित रिकॉर्डिंग से शुरू कर सकता है। इलेक्ट्रॉनिक्स को जोड़ना केवल तब ही उचित होता है जब यह एक प्रश्न का उत्तर देता है: मानव के लिए बहुत अधिक आवृत्ति, कठिन परिस्थितियां, या स्पष्ट रूप से डेटा संचार सीखने की आवश्यकता।

सार्वजनिक प्रस्तुति नियंत्रण प्रक्रिया का एक कदम है। छात्र अपनी शुरुआती धारणा, विधि, स्पष्ट ग्राफ, गायब डेटा और उन चीजों को दिखाते हैं, जिनका वे निष्कर्ष नहीं निकाल सकते। प्रतियोगिता में कभी-कभी एक आकर्षक परिणाम मिलता है; अच्छी तरह से रखे गए लॉगबुक से एक अन्य कक्षा आगे बढ़ सकती है। सीखने का मूल्यांकन करने के लिए, छात्रों से उन त्रुटियों को समझने के लिए कहें, जो वे अब पहचान सकते हैं, न कि केवल सेंसरों के नामों को दोहराने के लिए।

शतरंज को एक सीखने की स्थिति के रूप में तैयार करें

एक योजना की पहली संस्करण अक्सर विफल हो जाती है। एक तार ढीला हो जाता है, एक रिकॉर्डिंग कट जाती है, या बैटरी एक सप्ताह तक चल नहीं पाती। मिशन लॉग में एक घटना प्रोटोकॉल शामिल होना चाहिए: विफलता का समय, लक्षण, अनुमान, किए गए परीक्षण, और मरम्मत के निर्णय। इससे गलत संख्या के साथ गायब मूल्य को बदलकर ग्राफ को सुंदर दिखाने से बचा जाता है। जो टीम 20 प्रतिशत डेटा हानि की रिपोर्ट करने में सक्षम है, उसने इस विधि को बेहतर तरीके से सीख लिया है, जो कि अपने मूल को समझाते हुए एक पूर्ण कर्व प्रस्तुत करने वाली टीम से बेहतर है।

एक परीक्षण के दौरान एक नियंत्रित दोष जानबूझकर शामिल किया जा सकता है: एक उपकरण के घड़ी को बदलना या डेटा सेट की एक प्रति में एक असामान्य मान छुपाना। छात्रों को टाइमस्टैम्प, इकाइयों और अपेक्षित मानों की तुलना करके दोष को खोजने के लिए कहा जाता है। यह अभ्यास एक सिमुलेशन के रूप में प्रस्तुत किया जाता है; डेटा को वास्तविक मापों से भ्रमित नहीं किया जाना चाहिए। इस पाठ में, प्रमुख मिशनों द्वारा अपने चित्रों के अलावा गुणवत्ता संकेतकों को प्रकाशित करने के कारणों को समझाया गया है।

उत्तर देने वाले लोगों के साथ परिणाम साझा करें

यदि मिशन में एक बहुत गर्म कक्षा शामिल है, तो उस कक्षा के उपयोगकर्ताओं को इसके सीमाओं सहित परिणाम सुनने की जरूरत है। एक पोस्टर में एक सप्ताह के दौरान की कर्व, मापन के समय, और जो नहीं देखा गया, यह सब दिखाया जा सकता है। छात्र एक छोटा, परीक्षण योग्य कार्य सुझाते हैं, जैसे वेंटिलेशन के समय बदलना या दो छायांकित क्षेत्रों की तुलना करना। फिर वे उस मापन पर निर्णय लेते हैं, जो उन्हें प्रभाव का परीक्षण करने की अनुमति देगा। प्रस्तुति प्रोजेक्ट का अंत नहीं है; यह परीक्षण का दूसरा चक्र खोलता है।

सफल रिपोर्टिंग दो विपरीत स्थितियों से बचती है: स्कूल के मापों को एक बिल्डिंग प्रमाणपत्र के रूप में प्रस्तुत करना और वादा करना कि एक ही सेंसर सभी लोगों के आराम का वर्णन करता है। संदेश की सटीकता स्वयं एक STEM कौशल है। यह दिखाता है कि युवा लोग अपने आप एक जटिल समस्या को हल करने का दावा किए बिना भी उपयोगी ज्ञान उत्पन्न कर सकते हैं।

जिसे सौंपा जा सकता है एक मिशन शीट

वर्कशीट कुछ पृष्ठों की हो सकती है: वैज्ञानिक उद्देश्य, उपकरण और लागत, सुरक्षा निर्देश, माप कार्यक्रम, डेटा स्वरूप, मानक परीक्षण, समस्या निवारण, और जिम्मेदार कर्मचारियों के नाम। इसमें स्पष्ट किया जाना चाहिए कि क्या सिम्युलेट किया जा रहा है। उदाहरण के लिए, एक कंप्यूटर से दूसरे कंप्यूटर में फाइल भेजना डेटा संचार का प्रतिनिधित्व करता है; यह उपग्रह के साथ संचार नहीं है। इस विशिष्टता से सीखने की प्रक्रिया में कोई कमी नहीं आती, क्योंकि छात्रों को समय-संकेतन, पैकेट हानि और गुणवत्ता नियंत्रण जैसे ही मुद्दों का सामना करना पड़ता है, जो उनके लिए आसानी से उपलब्ध है।

किसी कम इलेक्ट्रॉनिक्स वाले वर्ग के लिए, प्रोटोकॉल पहले एक तालिका में दर्ज किए गए स्वचालित निगरानी का उपयोग कर सकता है। समूह को समय, इकाई और परिस्थितियों को दर्ज करने का तरीका सीखना होता है। जब माप की आवृत्ति या अवधि इसकी आवश्यकता को सही ठहराती है, तो एक स्वचालित सेंसर जोड़ा जाता है। इस प्रगति से, प्रोग्रामिंग की विफलता के कारण कक्षा का पूरा समय बर्बाद होने से बच जाता है। यह प्रोजेक्ट उन छात्रों के लिए भी उपलब्ध हो जाता है, जो अभी तक कोडिंग सीखने में सक्षम नहीं हैं।

मिशन की समीक्षा करें, बिना सफलता को पूर्णता से भ्रमित करते हुए

अनुवाद के मानदंडों में प्रश्न की स्पष्टता, सुरक्षा, उपयोगी डेटा की अनुपात, विफलता को समझने की क्षमता और प्रस्तुति की गुणवत्ता शामिल हो सकती है। प्रोटोटाइप को अंतरिक्ष के अनुरूप दिखने की आवश्यकता नहीं है। एक सेंसर ड्रिफ्ट को स्पष्ट रूप से दिखाने वाला प्रयोग, एक सावधानी से पेंट किए गए मॉडल रॉकेट से अधिक इंजीनियरिंग सिखा सकता है, जो माप उत्पन्न करने में असमर्थ है। प्रत्येक टीम से छोटे अतिरिक्त बजट के साथ लागू किया जा सकता एक सुधार का प्रस्ताव करने और फिर उस विकल्प को सही ठहराने के लिए कहा जा सकता है।

अंतिम लेख को समझाने के लिए, एक तस्वीर में वास्तविक सेटअप और चित्रित होने पर सहमत होने वाले छात्र या पर्यवेक्षक दिखाए जाने चाहिए। यदि संस्थान चेहरे प्रकाशित नहीं करना चाहता है, तो हाथों और उपकरण को फ्रेम करें या मूल योजना का उपयोग करें। व्यक्तियों की सुरक्षा प्रकाशन के लिए एक डिजाइन सीमा है, न कि टालने योग्य एक बाधा।

क्या यह मध्य अफ्रीका के लिए बदलता है – या नहीं बदलता है

एक मिनी मिशन कार्यक्रम विज्ञान, कंप्यूटिंग, लेखन और स्थानीय मुद्दों को एक महंगे प्रयोगशाला के बिना भी जोड़ सकता है। डूाला में, बारिश, छाया या ऊर्जा की खपत पर एक स्कूल अध्ययन एक वैज्ञानिक प्रश्न के बिना एक मॉडल रॉकेट से अधिक प्रासंगिक होगा। प्रोटोकॉल सुरक्षित, संतुलित और सत्यापन योग्य होना चाहिए। इस खंड को समझाने के लिए, RECA को छात्रों और स्कूल की सहमति से एक वास्तविक सभा की तस्वीरें खींचनी होंगी; एक सामान्य लॉन्च तस्वीर प्रस्तावित गतिविधि के बारे में गलत धारणा देगी।