A methodology to integrate embedded systems implementation in a digital control systems course

Abstract

This thesis presents the development of a teaching methodology for improving student’s understanding on how digital controllers are implemented in the real world. Specifically, the proposed methodology includes a set of workshops to train students in the use of microcontrollers for digital control purposes and in the use of a microcontroller based workstation for implementing the digital controllers. The effectiveness of this approach, compared to other methods (Simulink, LabVIEW, among others) was evaluated with a pedagogical experiment that followed a backward design approach. The workshop assessment methodology is based on the use of a pre and post-test designed for each workshop to measure student outcomes. Finally, the professor evaluated student’s performance through oral exams and demonstrations using a rubric that has been designed to measure student outcomes as established by ABET criteria. To assess the contribution of this work, students’ performance in the term project was compared to results of previous years. Our analysis revealed that the proposed learning objectives were accomplished.

Esta tesis presenta el desarrollo de una metodología educativa para mejorar el entendimiento de los estudiantes de cómo se implementan los controladores digitales en el mundo real. Específicamente, la metodología propuesta incluye una serie de talleres para adiestrar a los estudiantes en el uso de microcontroladores para control digital y en el uso de una estación basada en microcontrolador para implementar los controladores digitales. La efectividad de este enfoque, comparada con otros métodos (Simulink, LabVIEW, entre otros) fue evaluada mediante un experimento pedagógico que siguió un enfoque de diseño en reversa. La metodología de evaluación de los talleres está basada en el uso de pre y pos-pruebas diseñadas para cada taller para medir los resultados en los estudiantes. Finalmente, el profesor evaluó el desempeño de los estudiantes a través de exámenes orales y demostraciones utilizando una rúbrica que fue diseñada para medir los resultados de los estudiantes de acuerdo a lo establecido por los criterios de ABET. Para evaluar la contribución de este trabajo, el desempeño de los estudiantes en el proyecto final fue comparado con los resultados de años previos. Nuestro análisis reveló que los objetivos educativos propuestos fueron alcanzados.