Koronatilanteen ja jatkuvan etäopiskelun suosion pakottamana, on myös insinöörien elektroniikkaopetuksen toteuttaminen etänä tullut arkipäivän haasteeksi. Täysin samanlaista työskentelyä kuin oppilaitoksen laboratoriossa ei liene mahdollista toteuttaa kotioloissa. Ratkaisunamme LAB-ammattikorkeakoulussa on ollut lähettää pieni paketti komponentteja opiskelijalle.
Komponenttipaketti oppimisen tukena
Lähetimme opintojen keskivaiheilla suoritettavan IoT-modulin osanottajille komponenttipaketin. Paketin tärkein ja houkuttelevin osa on Rasperry Pi pienoistietokone. Lisäksi paketissa on koekytkentälevy, jolle voi vain painaa läpijuotettavia komponentteja kiinni ilman juottamista, peruskomponentteja esim. vastuksia ja LED, lämpötila-anturi ja AD-muunnin. Linkki englanninkielisille Rasperry Pi www-sivuille.
Komponenttipaketissa huomioon otettavia seikkoja:
- Turvallisuus
Elektroniikan rakentelua rajoittaa sähköturvallisuussäännöt, jokamiesoikeudet eivät ole ihan selviä opiskelijalle, jos muillekaan, joten lähetettävien komponenttien ei tule missään tapauksessa rohkaista vaarallisiin tai laittomiin kytkentöihin.
- Helppo- ja monikäyttöisyys
Komponenttien tulisi olla yksinään haltuun otettavia ja niitä tulisi voida soveltaa useissa kursseissa. Varsin yleiset peruskomponentit vaikuttavat parhaalta ratkaisulta. Peruskomponentteja käydään läpi peruskursseissa jonkun verran ja niiden yleisestä luonteesta johtuen ne käyvät monenlaisiin kytkentöihin.
- Mittaukset
Opiskelijalla ei myöskään voida olettaa olevan mitään mittalaitteita. Tietokoneen käyttö tulosten tarkastelussa on hyvä, mikäli tämä on mahdollista. Myös erilaiset simulaattorit ovat käyttökelpoisia, tosin näillä jää kytkentä pelkästään teoreettiseksi lähes aina.
Käytännön kokemuksia
Paketti on saatu otettua käyttöön ilmeisen hyvin, neuvonta- ja tukipyyntöjä ei ole oikeastaan tullut ja harjoitustyöt (useimmiten ryhmissä) on saatu tehtyä. Opiskelijat pitävät siitä, että nämä saa omaksi. Mahdollista tuen tarvetta saattaa oikeasti olla ollut, sillä etäopiskelussa on usein isompi kynnys kysyä opettajalta. Lähetetty laitteisto on todella minimaalinen, eikä se anna mahdollisuutta tehdä kattavasti kaikkea sitä, mitä lähiopetuksena pystyttiin laboratoriossa tekemään. Koronatilanne on aiheuttanut myös maailmanlaajuisen komponenttipulan, joten osia ei välttämättä saa.
Soveltaminen pidemmälle edenneillä kursseilla
Lähetetty laitteisto ei yksinkertaisesti riitä enää, kun opiskelija edistyy pidemmälle. Olemme uusissa kursseissa, joissa ei vielä ole paljon osanottajia, lähettäneet lainaksi kehittyneempää elektroniikkaa. Tämäkään ei ole ollut ongelmatonta. Lähetetty elektroniikka on ollut lähes poikkeuksetta mikroprosessori evaluaatiokortteja, siis piirikortti, jossa on prosessori, muistit ja kattavasti muuta elektroniikkaa, mitä kyseiseen prosessoriin voi kytkeä. Niin hyviä kun nämä kortit ovatkin, ne houkuttelevat tekemään ohjelmistoprojekteja, mikä vääristää laitteistosuunnittelun opettelua.
Kiehtova mahdollisuus on niin sanottu FPGA (field programmable gate array) ohjelmoitava piiri, joka on eräänlainen käyttäjän määrittelemä laite. Parhaimmissa piireissä on mahdollisuus ohjelmoida toimiva mikroprosessori muisteineen tai muuta korkean tason elektroniikkaa. Pienimmilläkin piireillä saa tehtyä prosessoriin liitettäviä oheiselektroniikkalaitteistoja. Käytännön ongelmia on tässäkin. Hinta, lisenssit ja sovellettavuus eivät osu kohdalleen useinkaan.
Kirjoittaja
Tommi Veijalainen toimii tietotekniikan lehtorina LAB-ammattikorkeakoulussa ja on opettanut elektroniikkaa ja luonnontieteitä yli 20 vuotta.
Linkit
Linkki 1. The Raspberry Pi Foundation. 2022. Viitattu 7.3.2022. Saatavissa https://www.raspberrypi.org/
