0x010088F6312065A70A44B630A6848498EAD80093CFEAFE161DC94D83C7C5C9A5A748B8

Introduksjonsemnet IELS1001 Ingeniørprosjekt - Introduksjon til ESI, ble kjørt første gang høsten 2023, så det er ingen ting å rapportere når det gjelder utviklingen i emnet. Emneansvarlig griper imidlertid muligheten til å forklare hvordan IELS1001 og de påfølgende Ingeniørprosjektemnene samvirker med emnene som går i parallell i hvert semester. IELS1001 fungerer som en praktisk orientert innføring i studieprogrammet Elektronisk systemingeniør (BIELSYS). Dette emnet, som representerer programmets signatur og kjennetegn, introduserer studentene for problemstillinger som er representative for studieretningen. Det markerer begynnelsen på det vi definerer som 'Ingeniørprosjektsøylen', en sekvens av fire, eller fem hvis studenten velger ingeniørprosjekt som valgfag i femte semester, påfølgende ingeniørprosjektemner. Denne sekvensen er nøye designet for å bygge opp kompetanse gradvis hvert semester, fram mot å oppfylle de overordnede kompetansemålene for programmet ved kullets uteksaminering, i tråd med en programdrevet tilnærming og nøkkelprinsipper fra FTS-prosjektet (Framtidens Teknologistudier). Parallelt med Ingeniørprosjektsøylen har vi 'ESDI-søylen' (Elektronisk systemdesign og implementering) bestående av tre moduler, samt fundamentale fag som Matematikk 1 og 2, Fysikk – som danner det vi kaller 'ingeniørbasisen'. Som et lite avvik, men likefullt et displinemne, og dessuten et som henger godt sammen med ESDI-emnene og må kunne sies å være en del av disiplinsøylen eller ESDI-søylen, har vi emnet Introduksjon til analog og digital elektronikk (ADE) i parallell med IELS1001 i første semester. Disse tre elementene i emneveggen samhandler for å skape en helhetlig utdanning: Ingeniørprosjektemnene leder kompetanseoppbyggingen og gir en praktisk kontekst for læringen. Samtidig understøtter og utfyller 'ESDI-søylen', gjennom problembasert læring, utviklingen av nødvendige ferdigheter for å takle disse prosjektene. 'Ingeniørbasisen' gir den grunnleggende vitenskapelige utrustningen som trengs, som igjen blir anvendt og kontekstualisert i ESDI-søylen. Samlet sett sikrer dette en sammenvevd og progressiv læringserfaring som forbereder studentene på reelle ingeniørutfordringer.

Kompetansemålet for emnet var å kunne konfigurere og programmere en grunnleggende mikrokontrollerbasert node med tilkoblede sensorer og aktuatorer, slik at den fungerer effektivt som en IoT-node. Altså kunne knytte grunnleggende sensor- og aktuatorkretser til en mikrokontroller, og deretter programmere den til å lese verdier fra sensorer, prosessere innsamlede verdier, og ut fra det sende ut hensiktsmessige styresignaler for å operere aktuatorer som får et eller annet fysisk til å skje. Emnet var lagt opp slik at studentene skulle oppleve at de jobbet med ingeniørproblemer fra dag 1. Basert på en serie med beslektede problemstillinger som de skulle løse. Innenfor hver samling av beslektede problemstillinger la vi opp til en gradvis økning i vanskelighetsgraden, og lot i den grad det var mulig hver problemstilling være grunnlaget (eller deler av grunnlaget) for neste problemstilling. For hver samling av beslektede problemstillinger fikk de en kort introduksjon til tematikken (tavlepresentasjon), samt notater (dokumenter/videoer på Blackboard) og pekepinner på research de kunne gjøre på egen hånd. Semesterets rekke med problemstillinger var delt i tre:<ul><li>En intensiv startfase på 3 uker, hvor de fikk i oppdrag å forbedre et eksisterende produkt og lage en prototype som skulle presenteres ved slutten av de 3 ukene. Produktet var en RGB LED-list som hadde en knappebetjening samt en mikrofon, og basert på valg med knappene og lyd fanget av mikrofonen skulle lampen lage forskjellige blinkemønstre eller fargespill som bølget fram og tilbake. Studentene fikk utdelt en RGB LED-list, samt en rekke interaksjonssensorer som skulle kunne påvirke LED-mønstrene.</li><li>En midtperiode, hvor vi hadde som målsetting å ta ned tempoet en smule, og la de jobbe med mindre problemstillinger som skulle gi dem tid til å fordøye og gå videre på de programmeringskonsepter og sensorer og aktuatorer de hadde fått prøvd seg på i intensivperioden.</li><li>I den siste 60-prosenten av semesteret fikk de en større prosjektoppgave med tematikken Smart City</li></ul> I tillegg til de tre standardmøtene med referansegruppen (tidlig i semesteret, midtveis, og etter eksamen) har emneansvarlig hatt tett kontakt med referansegruppen med en rekke ad hoc-møter, og mailkommunikasjon eller chat-kontakt på Teams så å si flere ganger i uken, gjennom hele semesteret. Mange små saker har blitt løst på den måten, men det som står igjen som punkter til forbedring som rapportert fra referansegruppen, kan oppsummeres i følgende punkter: <ol><li>Redusere den timeplanfestede ukentlige prosjektdagen på 8 timer til to økter, hver på 4 timer. </li><li>Klassen ønsket seg tidlig i semesteret en mal for hvordan rapportene for gjennomføringen av mindre oppgaver skulle se ut.</li><li>Informasjon om kommende økter har vært for tynn eller har kommet for tett opptil den enkelte økt.</li><li>Studentene ønsket seg mer tett guiding av løsningsgangen, slik de var vante til fra VGS, i de problembeskrivelsene de ble presentert for.</li><li>De ønsket mer underlagsmateriale for de temaene og problemstillingene de skulle løse.</li><li>De ønsket en mindre bratt overgang fra VGS til Gløshaugen med tanke på arbeidsbelastning. De ønsket en mer strømlinjeformet og jevn arbeidsbelastning med ukentlige innleveringer. Og dem mener at det vil gi faglærerteamet en god innsikt i læringsstatusen hos studentene.</li></ol> Kommentarer til referansegruppens punkter: <ol><li>Denne ble tatt til følge underveis i emnet etter at det ble tatt opp av ref.gruppa</li><li>Her hadde vi en klar filosofi som gikk på at problemstillingene i emnet ikke skulle ta form av den klassiske labøving, hvor studentene får beskjed punktvis om hva de skal gjøre, og deretter skriver en rapport som er veldefinert, nesten som et skjema. I stedet så la vi stor vekt på utforskende læring for studentene, og ønsket bevisst ikke å gi dem en rapportmal. I stedet ba vi dem om å beskrive med egne ord det de mente var problemstillingen, hva de skulle finne ut, hvordan de gjorde det, og hva de lærte. Altså en slags refleksjonsrapport, men uten føringer. Vi ønsket å la dem finne ut ting selv.</li><li>Dette var et ankepunkt som de hadde helt rett i. Informasjonen som kunne gi dem oversikt over kommende uker var ikke tilgjengelig. Rett og slett fordi emneansvarlig og faglærerteamet involvert var på ny grunn. Det var klare planer fra august til desember for hva vi skulle dekke, men underveis så fungerte noe bedre enn hva vi hadde tenkt, og andre ting dårligere enn hva vi forventet. Vi kom relativt tidlig inn i et mønster hvor vi ønsket å gjøre om på mindre eller større ting, endre rekkefølgen på temaer, etc.</li><li>Vi ønsker å utdanne kandidater som er selvstendige når det gjelder å finne ut av ting, sette seg inn i ny teknologi, forstå hvordan moduler må knyttes sammen for at systemet skal fungere, osv. Vi hadde diskutert dette på forhånd, og faglærerteamet var enige i at vi lar overgangen fra VGS til Gløshaugen komme med det samme at semesteret starter. Ingen overgangsperiode.</li><li>Det ble laget mye underlagsmateriale på Blackboard. Studentene klaget på at de ikke hadde sett det. Vi mente vi hadde sagt det tydelig, og at de uansett burde se seg litt rundt på Blackboard. Neste gang emnet kjøres vil vi legge mer vekt på å vise fram støtteressursene som ligger der.</li><li>Dette går litt på det samme som pkt 4, men i tillegg så handler det om at vi ikke tror på et strømlinjeformet opplegg som har sine ukentlige innleveringer. Det blir vanskeligere å jobbe utforskende, det vanskeliggjør problembasert læring, og det blir for rigid når vi i stedet ønsker å være dynamiske, ønsker å ha muligheter for å droppe et tema til fordel for mer tid på et annet når vi ser det vil være fornuftig, etc. Det vil også være tilfeller hvor vi ønsker at de skal jobbe intensivt og fokusert på andre ting enn innleveringer. Når det er sagt, så vil den mer utprøvende førstegangs kjøring av et emne selvsagt ofte ha svakheter som kan forbedres ved neste kjøring...</li></ol> Vår vurdering av læringsutbyttet, basert på møter og ad hoc-samtaler med referansegruppen, prat med studentene, samt de refleksjonsnotater (både individuelle og for gruppen samlet) som var del av rapporten i hovedprosjektet, så har vi følgende oppsummering: <ol><li>Intensivperioden på 3 uker, helt i starten av semesteret, var tøff for de ferske studentene, men mot slutten av semesteret og i refleksjonene studentene gjorde seg i hovedrapporten, melder de at det 3 ukene var noe av det de lærte desidert mest av.</li><li>På linje med det læringsutbyttet de selv rapporterer at de fikk av hovedprosjektet.</li><li>Så har det kommet en del kommentarer på at hovedprosjektet var spesifisert i alt for stor detalj. Det merker vi oss og tar som et sunnhetstegn.</li><li>Mange melder at de opplevde perioden mellom de 3 første intensive ukene og hovedprosjektet var for slapp. At det gikk på for lavt turtall. Det var altså i den perioden hvor vi hadde sett for oss at studentene skulle få mer tid til å reflektere over hva de hadde lært i intensivukene, samtidig som de skulle få litt fokustid for å bygge videre ferdigheter og å se ting i sammenheng. Enten så trengte de ikke så mye fokustid, eller så var vi ikke flinke nok til å levere aktiviteter som bidro til det vi hadde intensjoner om å oppnå.</li><li>Læringsarealene ble oppgradert fra labrom til studentaktivt læringsareale i forkant av høstsemesteret. Vi fikk en større pott fra fakultetet for å redesigne rommet, kjøpe inn møbler og utstyr. Og resultatet ble meget bra. Vi opplever at både studenter og faglærere er svært fornøyde. Det er en alltid en god summende lyd av samarbeide rundt gruppebordene. En smule trangt er det riktignok, men det skyldes en overbooking som ga oss en litt større klasse enn vi planla for.</li><li>Vi opplevde at prosjektet fungerte bra som læringsmetode. Studentene melder at de til tider var både svette og frustrerte fordi de syntes oppgaven var stor, og de ikke skjønte i det hele tatt hvor de skulle begynne, men når de hadde levert rapporten og reflekterte over hva de hadde oppnådd og lært, så var de begeistret og uttrykte slikt som at de aldri verden hadde trodd at de skulle lære så mye for bare to måneder siden.</li><li>Vi har tidligere observert eksakt det samme i sammenlignbare prosjektemner, men ingen klasse har tidligere klart å komme så langt i ferdigheter og kompetanse som denne. Målt etter første semester, så er de uten tvil den dyktigste klassen vi har hatt til å programmere mikrokontrollere med sensorer og aktuatorer tilknyttet. Noe av det kan kanskje tilskrives den litt høyere opptaksgrensen for dette kullet, sammenlignet med tidligere kull, men samtidig så har det ikke vært vår erfaring tidligere at de meste skoleflinke fra studiespesialisering nødvendigvis har blitt de flinkeste til å programmere mikrokontrollere med sensor- og aktuatorelektronikk. Så vi ser det som sannsynlig at det nye opplegget har ført mye godt med seg. Uten at vi skal la det gjøre oss blinde for forbedringer!</li></ol>

NTNU:TIA:REST

Department of Electronic Systems

Institutt for elektroniske systemer

Norsk

Mer om vurdering

Vurderingen i emnet skjer på bakgrunn av innleverte prosjektrapporter. Antall rapporter og frister oppgis ved semesterstart. Det er obligatorisk oppmøte i emnet og noen obligatoriske øvinger. Antall øvinger og frister oppgis ved semesterstart

Anbefalte forkunnskaper

Forkunnskapskrav

Faglig innhold

Blant annet vil emnet handle om faglige tema som programmering av mikrokontrollere, noen elementære sensorer og aktuatorer, grunnleggende signalbehandling, praktisk bruk av enkle analoge og digitale kretser. En enkel IoT-arkitektur med trådløs konnektivitet mot en webserver i skyen. Visualisering av måledata og informasjon. Gruppearbeid og gruppeprosess. Rapportskriving. Formidling av resultater. Det legges opp til direkte kobling med sentralt faglig innhold i emner som går i parallell.

Kursmateriell

Læringsutbytte

Etter fullført emne skal kandidaten ha grunnleggende forståelse av en mikrokontrollerbasert "Internet of Things"-node (IoT-node) med tilkoblede sensorer og aktuatorer, og hvordan den inngår i et enkelt IoT-system. Videre skal kandidaten være i stand til å jobbe metodisk i en prosjektgruppe for å stille opp og programmere en slik node med visualisering av data og resultater i skyen.KunnskaperKandidaten skal forstå<ul><li>de grunnleggende temaer innen mikrokontrollerprogrammering og algoritmestruktur</li><li>den grunnleggende oppbyggingen av og virkemåten for en mikrokontrollerbasert IoT node med sensorer og aktuatorer, samt enkel konnektivitet mot internett</li><li>gangen i et programmeringsprosjekt fra problemformulering til ferdig testede løsninger, inklusive et eksempel på en utviklingsplattform med relevante verktøy</li></ul>FerdigheterKandidaten skal kunne<ul><li>formulere en problemstilling slik at den er programmerbar, og deretter gjennomføre metodisk programutvikling til en fungerende løsning.</li><li>stille opp og programmere en fungerende mikrokontrollerbasert sensornode satt inn i en IoT systemløsning</li></ul>Generell kompetanseKandidaten skal<ul><li>kunne analysere en gitt grunnleggende problemstilling, og derfra jobbe metodisk i et team til en fungerende og veldokumentert løsning</li><li>ha en god plattform for å kunne bidra konstruktivt og kreativt i en gruppe med andre for å løse en oppgave, og i den prosessen evne å finne ut av ting på en selvstendig måte</li></ul>

Læringsformer og aktiviteter

Prosjektarbeid i grupper. Dialogbaserte læringsformer i kombinasjon med forelesning. Gjesteforelesninger og ekskursjoner. 

Obligatorisk oppmøte

Arbeider

Ingeniørprosjekt - Introduksjon til ESI

Datateknikk og informasjonsvitenskap

Elektronikk

Teknologiske fag

Elektronisk systemingeniør 

Web/Lists(guid'8b698a2d-6ad0-4f7d-b3be-219cc1979f02')/Items(25008)/FieldValuesAsText

Ingeniørprosjekt - Introduksjon til ESI - IELS1001