Szybkie prototypowanie inżynierskie

Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z praktycznymi aspektami szybkiego prototypowania, obejmującego zrozumienie potrzeb użytkownika, jak i weryfikację rozwiązania problemu inżynierskiego we wczesnej fazie jego powstawania. Studenci, używając otwartych, intuicyjnych w obsłudze i nisko kosztowych platform, takich jak Processing (MIT) oraz Arduino przygotują prototypy urządzeń wraz z ich oprogramowaniem.

Studenci podczas pierwszej połowy semestru będą budować robota, którego zadaniem będzie pokonanie toru wyścigowego. Umożliwi to dobre zaznajomienie się z popularnymi urządzeniami wejścia-wyjścia, a jednocześnie będzie przykładem rozwijania kreatywnego podejścia do rozwiązywania problemów – pokonywania różnorodnych przeszkód na torze. W drugiej części semestru studenci będą mieli za zadanie rozwiązanie niedookreślonego problemu – wyzwania. Zadanie będzie wymagało spojrzenia na problem z punktu widzenia użytkownika z użyciem elementów metodyki Design Thinking, zdefiniowania koncepcji rozwiązania i przygotowania prototypowej realizacji tej koncepcji z użyciem platform Arduino i Processing.

Zajęcia będą prowadzone głównie w formie warsztatowo-projektowej, która zakłada aktywny udział każdego ze studentów, jak i pracę w grupach. Warsztaty będą prowadzone w oparciu o koncepcję Project-Based Learning z zastosowaniem grywalizacji. Zastosowanie tej innowacyjnej formy kształcenia powinno skutkować wysokim zaangażowaniem studentów podczas zajęć, co pozytywnie wpłynie na szybkość przyswajania treści, a także czerpanie przyjemności z tego procesu.

Zajęcia obejmują następujące moduły tematyczne:

1. Wstęp do platform Arduino oraz Processing, instrukcje warunkowe, pętle, zmienne, biblioteki do urządzeń, korzystanie z bazy wbudowanych przykładów.
2. Budowa i kreatywne przystosowanie prostych algorytmów dla jeżdżącego robota z zespołem czujników do pokonania toru przeszkód w jak najkrótszym czasie. Wyścigi przygotowanych robotów (line follower lub omijanie przeszkód) – element grywalizacyjny – praca w zespołach 2-osobowych.
3. Przygotowanie koncepcji rozwiązania niedookreślonego problemu w oparciu o elementy metodyki Design Thinking (empatia z użytkownikiem, definiowanie problemu) – praca w grupach.
4. Budowa i oprogramowanie prototypu prostego elementu IoT, aplikacji lub systemu z użyciem gotowych bibliotek dla Arduino oraz Processing – praca w grupach.

Projekt zespołowy realizowany w drugiej części semestru dotyczy przygotowania i przetestowania rozwiązania niedookreślonego problemu w kreatywny sposób. Zapoznanie uczestników z elementami metodyki Design Thinking stworzy podstawę do rozpoznania potrzeb użytkownika, przygotowania prezentacji na ten temat, zdefiniowania problemu, szybkiego przygotowania prostego prototypu, jego przetestowania, wyciągnięcia na tej podstawie wniosków i zaproponowania potencjalnych kierunków udoskonalenia rozwiązania. Cały opisany proces to uczenie przez doświadczanie. Zaproponowana metoda warsztatowa przyczyni się więc do zdobycia nowych doświadczeń i pogłębiania już posiadanych umiejętności/kompetencji społecznych oraz technicznych.

Zajęcia są prowadzone są w blokach czterogodzinnych (4x45min), a zaliczenie zajęć następuje na podstawie aktywności studentów i tego, co wypracują w trakcie zajęć i przedstawią (jako efekt pracy własnej nad robotem i pracy w zespołach nad niedookreślonym problemem) – po uzupełnieniu treściami pozyskanymi z samodzielnie wyszukanych dodatkowych źródeł – w formie prezentacji na zajęciach oraz materiału promującego przedmiot do rozpowszechnienia w mediach społecznościowych.