Die Herausforderung
Die Fakultät für Maschinenbau der Brigham Young University hat es sich zur Aufgabe gemacht, einflussreiche Ingenieure auszubilden, die technisch versiert, kreativ motiviert und innovationsbereit sind. Professor Chris Mattson, Professor für Maschinenbau und Direktor des Design Exploration Research Lab an der BYU, hat jahrzehntelang untersucht, wie Ingenieure Entscheidungen treffen und iterativ zu besseren Lösungen gelangen. Im Herbstsemester 2024 konzipierte Dr. Mattson als Reaktion auf eine Initiative der Universität zur Erweiterung des Online-Angebots ME 272: Engineering Graphics neu und verwandelte es in einen vollständigen Online-Kurs, der auf der Cloud-nativen CAD-Plattform von Onshape basiert.
Zuvor war ME 272 auf Desktop-CAD-Software und Präsenzunterricht angewiesen, sodass Lernende von der Universität verwaltete Workstations verwenden mussten. Dieser Aufbau führte zu logistischen Barrieren und beschränkte die Flexibilität. Der Übergang zu Onshape beseitigte diese Einschränkungen und eröffnete neue Möglichkeiten für das Lehren und Lernen.
Ergebnisse
- Höhere Flexibilität: Studierende können jetzt jederzeit, überall und mit jedem Gerät mit Internetzugang auf CAD-Tools zugreifen, sodass sie arbeiten können, wann und wo sie am produktivsten sind.
- Verbesserte Lernergebnisse: Der Kurs legt den Schwerpunkt auf iteratives Design, Kreativität und Problemlösung in der realen Welt. Die Lernende gehen von der grundlegenden Modellierung bis hin zu fortgeschrittenen Oberflächen- und kollaborativen Designprojekten über, einschließlich der Produktentwicklung der nächsten Generation.
- Beschleunigtes Feedback: Mit der Cloud-basierten Plattform von Onshape und den integrierten Analysen im Education Enterprise-Plan können Dozenten die Fortschritte der Lernende in Echtzeit verfolgen und sofortiges Feedback geben. Aufgaben werden innerhalb von 24 Stunden mit der CAD Checker-App von PTC benotet, was die Feedback-Schleife erheblich verbessert.
- Verbesserte Zusammenarbeit: Die Studierenden arbeiten gemeinsam an Dokumenten, die eine professionelle technische Umgebung widerspiegeln und die Teamarbeit fördern
- Positiver Empfang durch die Schüler: Die Lernenden schätzen die intuitive, cloudnativ Oberfläche und die Möglichkeit, furchtlos zu iterieren, ohne sich Gedanken über Dateiverwaltung oder Datenverlust machen zu müssen
In previous versions of the course, there was a perceived conflict between analysis and creativity, but design requires both—create, evaluate, iterate. The software we use has to support that.’’
Als Professor Chris Mattson die Leitung von ME 272: Engineering Graphics an der Brigham Young University übernahm, sah er eine Gelegenheit, mehr zu tun, als nur CAD zu unterrichten.
Er stellte sich einen Kurs vor, der die Leidenschaft der Lernende für mechanisches Design und Innovation wecken sollte. Mit Onshape wurde diese Vision Wirklichkeit.
„Viele unserer Lernende kommen ins Ingenieurwesen, weil sie etwas erfinden wollen“, erklärt Mattson. „Aber sie tauchen schnell in Infinitesimalrechnung, Thermodynamik und Materialwissenschaft ein. Wenn sie endlich mit dem Design beginnen, muss es eine großartige Erfahrung sein.“
ME 272, einst ein traditioneller Vorlesungs- und Laborkurs mit Desktop-CAD-Software, hat sich zu einem vollständig online nutzbaren, Cloud-nativen Erlebnis entwickelt. „Wir haben jetzt zwei Semester unterrichtet, ein ganzes akademisches Jahr, und wir hatten praktisch keine Probleme mit der Konnektivität der Lernenden, keine Probleme mit Lizenzen, fast keine Probleme mit der Hardware“, sagt Mattson. „Sie konnten nicht nur arbeiten, wo sie wollten, sondern wann immer sie wollten.“
Die Umstellung auf Onshape hat nicht nur die Logistik erleichtert, sondern auch die Art und Weise, wie Lernende lernen, grundlegend verändert. „Da Onshape cloudbasiert ist, kann ich all ihre [Dokumente] jederzeit sehen“, bemerkt Mattson. „Ich weiß, ob sie aktiv arbeiten oder bis zur letzten Minute warten. Ich kann in ihre Dokumente gehen, ihren Verlauf einsehen und ihnen helfen, immer bessere Designs zu entwickeln.“
Diese Sichtbarkeit hat Mattson zu einem effektiveren Mentor gemacht. Er verwendet die Verzweigungsfunktion von Onshape, um mit den Modellen der Lernenden zu experimentieren, ohne befürchten zu müssen, dass ihre Arbeit überschrieben wird. „Ich erstelle einen Zweig, nenne ihn ‚Mattson', und wir bringen das Modell zusammen durcheinander. Dann löschen wir den Zweig. Es ist nahtlos — und es lehrt sie, furchtlos zu iterieren.“
Die Perspektive eines TA: Onshape unterstützt Lernende und Mentoren
Kaitlyn Bell, kürzlich Absolventin im Maschinenbau an der BYU und TA für ME 272, erlebte den Kurs sowohl als Lernende, die traditionelles CAD verwendete, als auch als TA, die Lernende bei der Verwendung von Onshape unterstützte. Der Unterschied war stark.
„Als ich an dem Kurs teilnahm, musste ich meinen ganzen Tag nach dem Zeitplan des CAD-Labors planen“, erinnert sie sich. „Jetzt können Studierende CAD machen, wann und wo immer sie wollen. Wir haben den ganzen Tag über TAs auf Zoom verfügbar, und Fragen können sofort beantwortet werden.“
Als TA waren der Versionsverlauf und die Funktionen für den Dokumentenzugriff von Onshape wegweisend. „Ein CAD-TA zu sein ist wirklich schwierig, weil es keine richtige Antwort gibt, auf die ich die Studierenden hinweisen kann“, erklärt Bell. „Aber mit Onshape kann ich ihr Dokument öffnen, ihren Featurebaum und ihren Versionsverlauf einsehen und ihren Prozess verstehen, auch wenn ich nicht bei ihnen bin.“
Sie lobte auch die Tools für die Zusammenarbeit von Onshape: „Wir können alle an demselben Dokument arbeiten, Kommentare hinterlassen und alles an einem Ort aufbewahren. Es ist super einfach zu verfolgen, was vor sich geht, wenn man mit mehreren Personen an einem Projekt arbeitet.“
Die Erfahrung eines Studenten: Vom ersten CAD zum selbstbewussten Designer
Für den jungen Maschinenbaustudenten Dylan Conover war ME 272 sein erster Kontakt mit CAD — und es hinterließ einen bleibenden Eindruck. „Onshape war das erste Mal, dass ich eine echte CAD-Software verwendet habe“, sagt er. „Wenn ich zurückblicke, merke ich, wie verwöhnt ich bin. Meine Klassenkameraden, die andere CAD-Programme verwenden, sprechen über Probleme, auf die ich noch nie gestoßen bin.“
Conover begann schnell, Onshape außerhalb des Unterrichts für Forschungs- und Clubprojekte zu verwenden. „Ich forsche viel über 3D-Druck und additive Fertigung. Während eines Gesprächs mit meinem Berater modelliere ich etwas in Onshape, nehme Live-Änderungen vor und iteriere direkt dort. Es ist großartig für die Produktivität.“
Er hob auch hervor, wie Onshape furchtloses Design unterstützt: „Bei Onshape ist CAD eine Selbstverständlichkeit. Es ist nur eine Erweiterung dessen, was Sie in Ihrem Kopf haben. Du kannst schnell iterieren, und wenn etwas schief geht, gehst du einfach in deinen Verlauf zurück oder erstellst einen Branch. Es ist unglaublich verzeihend.“
Eine Innovationskultur
Die Kursstruktur selbst spiegelt diese Betonung von Kreativität und Iteration wider. Die Studierenden beginnen mit grundlegenden CAD-Kenntnissen und beginnen dann mit immer komplexeren Projekten, von der Modellierung von NES-Controllern bis hin zum Entwurf von LEGO-basierten Architekturmodellen und Konsumgütern der nächsten Generation. „Am Ende stellen sie fest, dass sie von fast nichts wussten, jetzt in der Lage sind, das zu tun, wofür sie an die Universität gekommen sind: innovativ zu sein“, sagt Mattson.
Und die Aufregung ist ansteckend. „Mir ist aufgefallen, dass viele Lernende alles gegeben haben“, fügt Bell hinzu. „Sie verwendeten Parameter und Konfigurationsgeneratoren, um Dinge für Clubs und den persönlichen Gebrauch zu erstellen. Sie waren begeistert von CAD, weil es so einfach und ohne Angst war.“
Das Urteil
Für Pädagogen, die eine Umstellung in Betracht ziehen, ist Mattson klar: „Die Lizenzierung ist einfacher. Die Zusammenarbeit ist besser. Und mit Onshape Bildungswesen Enterprise kann ich Aufgaben verwalten, das Engagement verfolgen und zeitnah Feedback geben. Es ist nicht nur ein CAD-Tool — es ist eine Lehrplattform.“
Was die Zukunft angeht? „Mehr Design, weniger Zeit, um die Software zum Laufen zu bringen“, sagt Mattson. „Das reizt mich.“