Overview of modern teaching equipment that supports distant learning

Laboratory is a key element of engineering and applied sciences educational systems. With the development of Internet and connecting IT technologies, the appearance of remote laboratories was inevitable. Virtual laboratories are also available; they place the experiment in a simulated environment. However, this writing focuses on remote experiments not virtual ones. From the students’ point of view, it is a great help not only for those enrolling in distant or online courses but also for those studying in a more traditional way. With the spread of smart, portable devices capable of connection to the internet, students can expand or restructure time spent on studying. This is a huge help to them and also allows them to individually divide their time up, to learn how to self-study. This independent approach can prepare them for working environments. It offers flexibility and convenience to the students. From the universities’ point of view, it helps reduce maintenance costs and universities can share experiments which also helps the not so well-resourced educational facilities

Sistema tutor inteligente adaptativo para laboratorios virtuales y remotos

Se propone un nuevo enfoque para el diseño de un Sistema Tutor Inteligente (ITS) integrado en un Sistema de Gestión del Aprendizaje (LMS) en el que se aplican técnicas de minería de datos para el ánalisis de la información del proceso de enseñanza-aprendizaje. Los ITS ofrecen un entorno personalizado que guía al estudiante de forma automática.Amela Tarongí, V. (2010). Sistema tutor inteligente adaptativo para laboratorios virtuales y remotos. http://hdl.handle.net/10251/1385

Herramientas para la Docencia en Automática Orientadas hacia la Metodología ECTS

En los últimos años se han desarrollado una amplia variedad de herramientas educativas para la docencia. En especial, los laboratorios virtuales y remotos, como medios de educación, se van imponiendo en varios campos de la docencia. La teoría de control no está ajena a este desarrollo y son cada día más las universidades que implementan estas herramientas con el objetivo de optimizar sus recursos. Por ello, en esta tesis, se realiza un análisis de varias de las plataformas de laboratorios virtuales y remotos actuales. Este estudio sirvió de base para la implementación del Sistema de Laboratorios a Distancia (SLD). El Sistema de Laboratorios a Distancia tiene como ventajas fundamentales la independencia entre las estaciones de trabajo y el servidor, lo que permite que se puedan compartir recursos entre lugares distantes, a través de Internet. Además, la posibilidad de tener más de una estación de trabajo, con la misma práctica, controladas por el mismo servidor, lo que le brinda un mayor paralelismo. Por último, mencionar el hecho de permitir la realización de prácticas en tiempo real. En esta tesis se detalla la implementación de las prácticas remotas para el Sistema de Laboratorios a Distancia usadas en la asignatura de Regulación Automática durante los cursos 2008-2009 al 2010-2011. Estas prácticas fueron utilizadas, además de para las actividades prácticas de laboratorio, en el desarrollo de un proyecto de control, actividad ejecutada por los alumnos con un alto valor formativo. También se describen los trabajos prácticos desarrollados en el curso mediante el uso de AulaWeb. Se propone una metodología que se nutre de los resultados de cada curso con vistas a su mejoramiento. La realización de prácticas de forma presencial y remota permite combinar las ventajas de ambos métodos. La realización presencial de prácticas en el laboratorio tiene un gran valor formativo para los alumnos, permitiéndole conocer y manipular los equipos físicos con los que trabaja. Una vez que el alumno está familiarizado con los sistemas que utiliza puede trabajar con ellos a distancia, con las ventajas que ello conlleva de puesta a punto de los equipos y optimización de los recursos. El tiempo efectivo de uso de los sistemas físicos suele ser reducido, ya que la programación y captura de datos suele requerir entre 10 y 20 minutos. La realización de trabajos a distancia ahorra tiempo para el alumno a la vez que favorece el uso compartido de recursos. Otro aspecto de interés que surge al realizar actividades remotas es que no se limita el tiempo de utilización de los equipos, los alumnos pueden manipularlos sin restricciones de tiempo hasta que consideren que han alcanzado los objetivos deseados. La metodología aplicada permite la adquisición de competencias en los alumnos, específicamente las competencias para diseñar y ejecutar experimentos de control; así como analizar críticamente sus resultados. Todo desde un punto de vista de trabajo en equipo, y de forma colaborativa haciendo uso de las herramientas educativas AulaWeb y el Sistema de Laboratorios a Distancia (SLD) para la implementación de los experimentos remotos sobre equipos reales. Esta tesis se ajusta y da respuesta a los objetivos definidos como prioritarios por la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de la Universidad Politécnica de Madrid en sus líneas de prioritarias para la Innovación Educativa. De igual forma cumple con el modelo educativo de la Universidad Politécnica de Madrid (Plan de eficiencia educativa), así como con las recomendaciones sobre competencias del Consejo de Acreditación de Ingeniería y Tecnología (Accreditation Board for Engineering and Technology, ABET). Se analizan los datos recogidos mediante la observación participante, las encuestas y las entrevistas grupales por cada curso académico en los que se realizó la investigación, y se proponen los cambios y mejoras para el próximo período académico. De igual forma se exponen los resultados de los alumnos en los tres cursos que duró la investigación. Esta investigación se ha desarrollado en el marco de dos proyectos de Innovación Educativa financiados por la Universidad Politécnica de Madrid. Además, ha formado parte del Programa de Cooperación Universitaria Institucional (IUC) de la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas (UCLV) con el Consejo de Universidades Flamencas (VLIR)

Towards enhancing laboratory education by the development and evaluation of the "TriLab" : a triple access mode (virtual, hands-on and remote) laboratory

This thesis contributes to the general body of knowledge of research into engineering education. The main scope of the thesis is on enhancing laboratory education. There are three main types of laboratory: virtual, hands-on and remote. The hands-on lab is the oldest and most commonly used medium for experiential education in undergraduate degrees of science and engineering. The literature review of laboratory education has shown that hands-on labs suffer from many disadvantages, which can be overcome by utilizing hybrid laboratory structures that incorporate virtual and/or remote modes. The investigation into enhanced laboratory education is achieved via implementing new technical and pedagogical models of conducting laboratories. The technical model incorporates three access modes (virtual, hands-on and remote) to the laboratory experience in one software package called the TriLab. The TriLab concept has been applied to the Process Control Lab at the Chemical Engineering Department of Loughborough University and has been implemented using LabVIEW. The Joomla web content management system was used to develop an online portal for disseminating the remote component of the TriLab resulting in the first remote lab portal of Loughborough University and one of the few available in the UK. A pedagogical model of laboratory education based on Kolb's experiential learning theory and by the utilization of the TriLab concept is proposed. The model is built on a hypothesis, which states that the poor learning outcomes of hands-on laboratory sessions can be associated with poor activation of the stages of Kolb's experiential learning cycle. It has been proposed that access to a virtual lab in a preparatory session will play a role in activating the stages of Kolb's cycle. To verify this, educational experimentation procedures were designed and applied to two groups, control and experimental. Measurements via pre- and post-lab tests, marks for the laboratory report and the final exam of the module have been performed. The statistical analysis of the measurements has supported the stated hypothesis and solution proposal. The proposed pedagogical model is one of the few that provide a way of conducting laboratory education based on constructivist educational theories. (Continues...).EThOS - Electronic Theses Online ServiceGBUnited Kingdo

Collaboration in remote access laboratories

Collaboration in Remote Access Laboratories (RALs) is becoming increasingly important in both engineering and science education institutions, and with RALs service providers as an enabler to improving accessibility, reducing costs, and improving time-efficiency and student support. Yet research on the use of collaboration in RALs, in general, is limited. There is a lack of exploratory and empirical studies that provide an in-depth and holistic investigation of the design process and factors that influence the adoption of collaboration in RALs. Therefore, this study makes a significant and original contribution to current theoretical and practice knowledge with regards to pedagogical change in engineering education through the use of technology and remote access laboratories, where social constructivist practices are applied, in particular, engineering students undertaking LAB work in a different mode or approach to the traditional learning environment. This research employed a case study qualitative method with triangulation of data. Data were collected through observation of students working collaboratively in the trial of collaborative learning in RALs using the Voltage Divider Experiment task, and follow-up, in-depth interviews, with inductive analysis and activity recoding. The research explored Kagan’s PIES that relate to outcomes of the collaborative approach, Dillenbourg’s four elements of collaborative learning and Doolittle’s eleven principles of learning experience design as the theoretical bases of the collaborative pedagogical design of the RALs learning experience. While confirming their continued relevance to this context for learning three new principles were shown to be essential to facilitate and enhance contemporary learning in RALs. These included the need to build in the leadership of the collaborative learning experience, ensure task authenticity and participants acquisition of the soft skills, including interpersonal skills and teamwork, and their relevance to the workplace (employability). Additionally, this research highlighted how learning in RALs facilitates formative assessment that feeds forward to better support students’ learning where they need to communicate with each other during the LAB work collaborative learning experiences, thus drawing attention to the need for careful academic planning. The study also addressed the limitations of collaboration in RALs. It investigated the extent to which engineering students accepted collaborative learning in RALs as a workable alternative to traditional in-LAB work. It identified the key factors that are likely to influence the adoption of such pedagogical change, including factors to be considered when planning to adopt collaboration in RALs. This resulted in the development of an instructional framework for collaboration in RALs. It was concluded that collaboration in RALs has the potential to improve LAB learning through the availability of remote access, the facilitation of a sense of reality (comparable to traditional hands-on experience) and the opportunity for group work, and the need for skills that more closely related to those needed in students’ future workplaces