Õpisituatsiooni rakendamine elektritehnika kauglaboris

Kauglaboris rakendatava õpisituatsiooni kasutamine õppetöös leiab aset enne laboratoorset tööd ning peale teoorialoenguid. Selline järjestus süvendab üliõpilastes teoreetilisi teadmisi ning aitab neil leida seoseid praktika ja teooria vahel, mis tagab teadmiste pikkemaajalise mäletamise ja annab eelteadmised laboratoorseks tööks. Kauglabori ja õpisituatsiooni kombinatsiooni kasutamine kujundab ja loob üliõpilastes vajalikke teadmisi, oskusi ja kogemusi, mida neil on vaja eesseisvaks tööks insenerivaldkonnas. Tähtsamad neist on kriitiline mõtlemine, loovus, elukestev õppimistahe, koostöö, probleemi lahendamise, enesejuhtimise oskus ning tehniline mõtlemisprotsess. Õpisituatsiooni kasutamine õppeprotsessis tekitab tudengis suuremat huvi õpitava valdkonna vastu ning sellega saavutatakse kaasatöötav üliõpilane, kes soodustab aktiivset ja efektiivset õppimist. Õppejõududel on võimalik rakendada õpisituatsiooni teoorialoengus abivahendina ning kasutada seda praktilise näitena teooria selgitamisel. Seda saab rakendada erinevates täiendõppe programmides. Kuna õpisituatsioon on realiseeritud kauglaboris, siis saavad seda kasutada veebilehitseja vahendusel teised ülikoolid ja kutsekoolid. Lõputöös koostati õpisituatsiooni ülesande kirjeldus, mis annab üliõpilasele didaktiliselt lühendatud tegutsemiskorra, millega õhutatakse tudeng iseseisvale õppele. Õpisituatsioon koostati elektritehnika erialaainele „Mikroprotsessorid“. Üliõpilasel tuleb kirjutada programmi kood, kus on vaja kuvada vedelkristallekraanile digitaalväljundiga niiskuse- ja temperatuurianduri väärtused ning analoogväljundiga temperatuurianduri väärtused. Vastavalt andurite väärtustele juhitakse Arduino arendusplaadiga väljundseadmeid, mis on RGB LED ja servomootor. Vastavalt probleemi/ülesande kirjeldusele koostati õpisituatsiooni prototüüp „Arduino arendusplaadiga väljundseadmete juhtimine temperatuuri ja niiskuse järgi“, mis realiseeriti kauglabori keskkonnas. Õpisituatsiooni lahendamine toimub kauglabori veebikeskkonnas veebilehitseja vahendusel, kus üliõpilased saavad reaalajas videona tagasisidet õpisituatsiooni käitumisest, kui nad koostavad sellele programmi koodi. Õpisituatsioonile „Arduino arendusplaadiga väljundseadmete juhtimine temperatuuri ja niiskuse järgi“ koostati laboratoorse töö juhend, kus esitati üliõpilasele üldised didaktilised eesmärgid, konkreetse õpisituatsiooni eesmärgid, ülesande kirjeldus, kontrollküsimused, lõimumine teiste õppeainetega, õpisituatsiooni skeem, kasulike allikate loetelu lahendamiseks. Autor lahendas õpisituatsiooni „Arduino arendusplaadiga väljundseadmete juhtimine temperatuuri ja niiskuse järgi“. Lahendamine andis kinnitust sellele, kui üliõpilane on lahendanud antud õpisituatsiooni, siis saavutab ta selle tulemusena õpisituatsiooni eesmärgid ja süvendab ning arendab endas vajalikke oskusi, teadmisi ja kogemusi eesseisvaks tööks insenerivaldkonnas. Kauglaboris kasutatava õpisituatsiooni maksumus jääb vahemikku 137 kuni 164 eurot. Edasine arendus võiks olla selline, et kauglabori veebiportaal oleks ühildatud Moodle e-õppekeskkonnaga, siis oleks seda mugav ja kiire kasutada nii üliõpilastel kui ka õppejõududel. Õppejõud arendaksid ja töötaksid välja uusi õpisituatsioone kauglabori jaoks koos laborijuhendiga.

The implementation of learning situations in remote laboratories during studying is to take place before laboratory work and after theory lectures. This sequence enhances theoretical knowledge in students and helps them to find the links between practice and theory, which ensures a longer memory of knowledge and provides pre-knowledge for laboratory work. Using remote laboratories and a combination of learning situations will shape and create within students the knowledge, skills, and experience they need for upcoming engineering work. The most important of these are critical thinking, creativity, lifelong learning, cooperation, problem-solving, self-management skills, and technical thinking. The use of a learning situation in the learning process creates a greater interest in the student towards the field of study, and this will result in forming a contributing student who encourages active and effective learning. Lecturers can apply the learning situation in theory lectures as a support tool and use it as a practical example in explaining the theory. It can be implemented in various further education programs. Since the learning situation is realized in the remote lab, it can be used by other universities and vocational schools through the web browser. The thesis entails a description of the learning situation’s task, which gives the student didactically shortened practical arrangements that encourage the student to study independently. The learning situation was prepared for the electrical engineering programme’s speciality subject "Microprocessors". The student must write the program code, where it is necessary to display the moisture and temperature sensor values of a digital output sensor and analog output temperature sensor values on a liquid crystal screen display. According to the sensor values, the Arduino development board is controlled by output devices, which are RGB LEDs and servo motors. According to the description of the problem/task, the prototype of the learning situation, "Arduino control panel output control for temperature and humidity" was developed, which was realized in a remote laboratory environment. Solving the learning situation is done in the remote lab through a web browser, where students can get feedback on the behaviour of the learning situation in real time when they prepare this program code. A laboratory work instruction manual for the learning situation, named “Controlling the output devices according to humidity and temperature, using the Arduino development board”, was compiled, in which the general didactic objectives, the objectives of a particular learning situation, the description of the task, control questions, integration with other subjects, the scheme of the learning situation, and the list of useful sources for solving the task, were presented to the student. The author solved the learning situation “Controlling of output devices with Arduino development board, according to temperature and humidity". The solving of the task confirmed that, if the student has solved the given learning situation, as a result, they achieve the goals of the learning situation and deepen and develop their necessary skills, knowledge, and experience for the upcoming work in the field of engineering. The cost of a distance learning task is between 137 and 164 euros. Further development could be such that the remote lab’s web portal would be compatible with the Moodle e-learning environment, so it would be convenient and quick for both students and academics. Teachers could develop and work out new learning situations for a remote laboratory together with a laboratory guide.