东北大学的高科技工具和玩具实验室教大一新生像工程师一样思考

进入工程专业的新生具有不同的能力和兴趣。虽然有些人已经设计了自己的网站并完成了C或c++的课程，但其他人几乎不了解目录结构和文件操作。

创建满足所有学生需求的课堂项目是困难的。教师们经常选择一些容易学但不引人入胜的问题，比如数字排序，或者一些依赖于高级数学和物理学理论的例子，比如流体摩擦。这种方法的结果是，课程对初学者来说太难，对高年级的学生来说太容易。

麦克奈特、塔德莫和埃弗巴赫试图开发一门课程，无论学生的背景和经验如何，它都能激励和挑战他们。

教授们开发了一个工程实验室，使用计算机与测试和测量仪器接口来构建模拟商业子系统的系统，如全球定位系统传感器、地面穿透雷达和数字相机。

他们意识到，实验室将是一个无价的教学工具，让学生接触真正的工程挑战。实验室工作站配备通用接口总线(GPIB)测试和测量设备，声学和超声波换能器，步进电机控制执行器。仪器由安捷伦组成^®可编程万用表、电源、函数发生器和连接到GPIB控制卡的数字示波器，以及一台带有国家仪器I/O板的PC。

由于MATLAB是一种标准的编程环境，因此选择MATLAB作为编程环境。“它对于解决问题非常有用，对于可视化和绘图也非常有用，”McKnight说。“MATLAB对学生来说也很容易使用——他们不需要编程就能使用它。最后，在大多数分析任务中，它优于C。”

数据采集工具箱与工业标准的A/D和D/A板进行控制和通信，仪表控制工具箱使仪表控制命令能够通过GPIB、串行、USB或以太网连接发送。“使用MathWorks产品的主要优势，”McKnight指出，“是学生可以在相同的环境中2022世界杯八强谁会赢？使用信号处理、计算、图形和可视化所使用的相同语法执行仪器控制和数据采集功能。”

本课程的课程设置是基于整个学期中相互建立的模块。学生测量空气和水中的声速，控制步进电机和x-y定位器，并通过超声反射成像地下物体。他们首先编写程序，指令计算机引起电机的物理运动——提供即时的、有回报的反馈。

第二个项目是对视频图像进行颜色分析，将彩色乒乓球分类到由步进电机旋转到位的管子中。

每年有50到100名工程专业新生选修HTT&TL格式的工程问题解决与计算课程。随着他们学习的进展，他们继续在其他课程中开发和使用MathWorks技能，如电磁场，这是一门三年级的工程课程，学生使用步进电机和matlab——应用在HTT&TL课程中所学到的相同技能——来控制天线的角度。

马萨诸塞州的三所社区大学正在将东北大学的世界杯预选赛小组名单实验课程纳入自己的工程课程。