MATLAB と Simulink を使用したバーチャルな実験授業とプロジェクト

学生が参加し、アクティブラーニングを実践できるように、オンラインコースにインタラクティブな実験授業を導入しましょう。MATLAB や Simulink を使用してモデル化とシミュレーションを取り入れることで、学生の関心を高めるバーチャルな実験授業を作ることができます。

モンドラゴン大学が MATLAB と Simulink を使用して、実験用のタービンや他のシステムコンポーネントをモデル化した事例をご覧ください。

「Simulink を使用したシミュレーションは、理論と実装の間の貴重な足掛かりとなり、特にタービンやその他のコストのかかるシステムハードウェアを使用するプロジェクトでは、大幅な時間短縮とコスト削減につながりました。」

– Carlos García, Mondragon University

オンライン実験室

MATLAB や Simulink を使用して、バーチャルやリモートでの実験授業、あるいはハードウェアキットを使った授業を行いましょう。実験や実習の形式はトピックによって異なるため、MATLAB と Simulink には、アプリの展開やハードウェアからのデータのストリーミング、モバイルデバイスの活用など、教員による指導をサポートするツールが用意されています。

バーチャル

プロセス、テスト、装置、またはその他の活動をシミュレーションします。

例:

リモート

キャンパス内のハードウェアにアクセスし、表示や操作を行います。

例:

自宅内ハードウェア

学生がキットやモバイルデバイスを使用したり、データを収集したりします。

例:

Simulink を使用した実験装置とプロセスのシミュレーション

Simulink を使用して、視覚的な環境で実験装置やプロセスの代表的なモデルを作成しましょう。コースに新しいコンセプトを取り入れる場合は、モデルにコンポーネントを追加します。また、Simulink は、学生がコースの課題で使用するシステムレベルの方程式を導き出したり、理解したりするのに役立ちます。

ハードウェアやシステムのシミュレーションを実行し、学生に動作を見せましょう。学生の理解を深めるために、シミュレーションにグラフィカルな出力や 3D アニメーションを追加することもできます。講義や課題、今後の実験での詳細な解析に向けて、結果を MATLAB にエクスポートすることもできます。また、実験を仮想化することで、専用の実験スペースや時間の指定がないコースを増やし、ハードウェアの物理的な制約を回避することもできます。

トロント大学が Simulink を使用して、再構成可能な産業用ロボットをどのようにモデル化したのかをご覧ください。

「当校では、MATLAB や Simulink を使用して、学生がロボットマニュピュレーターの運動学や動力学、制御の理論的側面を現実的な方法で適用して設計を最適化し、それらの設計を実行して確認できるような、低コストの設計とシミュレーションの環境を開発しました。」

– Dr. Reza Emami, University of Toronto

MATLAB や Simulink を使ったバーチャル実験の実績をお持ちですか?

MathWorks の遠隔教育コミュニティで、ぜひあなたの経験を共有してください。

独自の実験用インターフェイスの構築

MATLAB と Simulink は、バーチャル実験環境をカスタマイズするためのユーザーインターフェイスの構築をサポートします。バーチャル実験室のベースとして MATLAB や Simulink 内の既存のアプリを利用することができます。また、App Designer を使用して独自のアプリを作成することもできます。

MATLAB アプリを使用することで、コードやソフトウェアの特別なスキルがなくても、実験したり、エンジニアリングの概念を学ぶことができます。学生は、MATLAB または MATLAB Online 内でアプリを使用できます。 MATLAB Web App Server を使用して、アプリをブラウザー上で共有することもできます。

ビデオを見る: MATLAB アプリ (1:45)

エンブリー・リドル航空大学の Zachary Lietzau 氏が App Designer を使用して、航空機のジオメトリを対話型に操作するための、リアルタイムに更新されるグラフィックスや安定性計算機能を備えたアプリをどのように作成したのかをご覧ください。

グラフィカルな航空機設計ツールの構築

App Designer 入門

MATLAB アプリを使ってみる

ディープラーニング: ディープネットワークデザイナー
機械学習および統計:分類学習器、曲線近似
パワーエレクトロニクス制御設計: システム同定、制御システムデザイナー
無線通信:Sensor Array Analyzer、Wireless Waveform Generator

MATLAB および Simulink のコミュニティ File Exchangeも活用ください。

コードやワークフローをお探しなら

MATLAB と Simulink の例を活用する:

ジョンズ・ホプキンズ大学がどのように無線通信のバーチャル実験を構築したのかをご覧ください。

「Simulink では、スコープやスペクトラムアナライザー、ソースなど、一般的な通信実験に使われるすべてが揃ったバーチャル実験室を作成できます。学生は、Simulink を使って何でも行うことができ、ラボに足を運ぶことなく自分のアイデアを実験できます。これが、このコースが長い間人気を集めてきた理由のひとつです。」

– Robbin Roddewig, Johns Hopkins University

コラボレーションツールと対話型ツール

MATLAB と Simulink のプロジェクト

MATLAB と Simulink のプロジェクトは、実習や学生の設計プロジェクトのためのバーチャルコラボレーションをサポートします。チームメンバーは、プロジェクトパスの設定や管理、モデルへのショートカットの作成、変更の追跡と制御、ファイルの依存関係の確認、結果の共有を行うことができます。学生グループでサブグループを編成し、モデルのさまざまなサブシステムに同時に取り組むことができます。

MATLAB と Simulink のプロジェクトでは、教員やティーチングアシスタントが常に最新のコンテンツを確認できます。この管理ツールは、1 つのモデルが複数のコースで使用される場合のバージョン管理にも役立ちます。

ライブエディターの使用

ライブエディターを使用すれば、MATLAB コードで演習を作成したり、ライブスクリプトからインタラクティブな実験マニュアルを作成したりできます。学生はライブエディターを使用して、ワークフローを文書化し、データを解析し、Figure を生成する MATLAB コードをベースにしたインタラクティブな実験レポートや電子実験ノートを作成することもできます。ライブエディターやライブスクリプトの詳細については、教育向けリソースのページをご覧ください。また、MATLAB Grader を使用して実験や演習の成果を評価する上でのヒントについては、オンライン評価のページを参照してください。