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従来の物理学実験室では、学生は反復的な実験を通して確立された理論を検証することに限定されることがよくあります。このアプローチでは、知識を現実世界のエンジニアリングの課題に適用する余地はほとんどありません。カンザス州立大学の物理計測と計装（PMI）コースは、電子工学と計装の教え方を変革することで、このギャップに対処しています。
PMIコースは、電子工学、計装、LabVIEWプログラミングを、実際の測定課題を解決する実践的な実験に統合しています。際立ったプロジェクトの1つは、光ファイバーケーブルを通して光の速度を測定することです。これは、このプログラムの革新的なアプローチを具体的に表しています。
この実験では、学生はNI ELVIS開発ボードを使用して、レーザーダイオードを駆動する矩形波信号を生成します。セットアップには以下が含まれます。
1.25 MS/sのサンプリングレートでLabVIEWソフトウェアを使用し、学生はフォトダイオード信号間の平均時間差10.16マイクロ秒を記録しました。Tektronix TDS 210オシロスコープによる並行測定では10.05マイクロ秒となり、この方法論が検証されました。これらの測定から、ファイバーを通る光速は2.054 × 10 8 m/sと計算され、これは屈折率1.4606に相当し、業界標準と一致しています。
光ファイバー実験は、このコースの多次元的な学習成果を例示しています。
PMIカリキュラムは、現在開発中の新しい調査とともに進化を続けています。
これらのプロジェクトは、理論物理学と実践的な計装設計を結びつけ、学生を複雑なエンジニアリングの課題に備えることを目的としています。今後の強化には、サンプルアンドホールド回路や高度なタイミングシステムなど、追加のデータ収集技術が組み込まれる予定です。
大学は、プログラムの学習目標達成における有効性を評価するための縦断的研究を開始しました。この研究は、カリキュラムの構造と提供方法を継続的に改善し、業界の要件との整合性を確保するために役立ちます。
厳密な理論と実践的な計装開発を組み合わせることで、カンザス州立大学のPMIコースは、エンジニアリング教育の新しいパラダイムを確立します。これは、現代の技術分野で必要とされる技術的な習熟度と問題解決の思考の両方を学生に提供するものです。
