写真提供：リード・ウィリアムズ
エンジニアリングと聞いて最初に思い浮かぶのは金魚ではないかもしれません。しかし、金魚と工学を組み込んだユニークな実践的なプロジェクトは、20 年間にわたり学生を魅了し、成功するキャリアに備えるための永続的な自信を植え付けてきました。
「このクラスに入学するとき、エンジニアリングに留まりたいのか、それとも別の専攻に移りたいのか、迷っていました」と3年生のリンジー・ギャレットソンは語った。 「この授業とオズボーン博士のおかげで、私は工学部に留まる決断をすることができました。」
生物工学教授のスコット・オズボーン氏が指導し、プログラム技術者のジュリアン・エイブラム氏とリー・シュレイダー氏の協力を得て、生物農業工学科の二年生デザインスタジオのクラスでは、実践的なアプリケーションを使用して、魚の水槽を通じて工学設計手法を学生に教えています。プロジェクト。
このプロジェクトは、2 学期制の生物工学クラスであるデザイン スタジオでの複数週間の課題として 2004 年に始まりました。その成功と学生からの肯定的なフィードバックを受けて、この学科は 2012 年に水槽プロジェクトを中心とした独立した 2 年生デザイン スタジオ クラスを創設しました。過去 20 年間、このプロジェクトは生物工学のカリキュラムに常に組み込まれており、学生にプラスの影響を与え、若いエンジニアにインスピレーションを与えてきました。
「水槽プロジェクトのおかげで、これが私のためのプログラムであると認識することができました」とシニアのアレックス・エドミストン氏は語ります。
2 年生のデザイン スタジオのクラスは、学生が希望する研究分野として生物工学を宣言した後、最初に受講するクラスの 1 つです。
スコット・オズボーン教授は、タンク システムの構築中のグループを手伝います。
このクラスでは、生徒たちは 70 ガロンの水槽内の金魚の過剰繁殖をサポートするシステムを構築するという課題を課されています。このシステムは金魚に生息地を提供し、植物やその他の工学ツールを利用して廃棄物をろ過し、水を浄化します。これは、生物学および農業工学の原理を現実世界の状況で実際に応用することを実証します。
学期にわたるプロジェクトの開始時に、オズボーンが生徒たちに最初に伝えることの 1 つは、「いろいろなことに挑戦してほしい、そして失敗するだろう、そして私が勝ったことを除いては失敗させてあげる」自分自身、お互い、あるいは魚を傷つけないようにしてください。」
このプロジェクトに使用された金魚の中には、10 年以上経ったものもあり、同部門のシンボルとして愛されています。これらは、絶え間なく変化する世界の課題に対処するために、持続可能な水、食料、エネルギー、農業システムを開発する生物学的および農業技術者の重要な仕事を表しています。
金魚は実験動物として分類されており、健康と安全が最も重要です。訓練を受けた専門家と獣医師によって定期的に監視され、魚が安全な生活環境にあることを確認しています。動物福祉へのこの取り組みは、このクラスの中核原則であり、生物工学の研究を支える倫理的配慮を反映しています。
オズボーンは授業全体を通じて、生徒たちが自分たちのプロジェクトを自主的に理解できるよう、手を出さないアプローチをとろうとしています。 「彼らに説教する時と、ただ試してみる時がある。なぜなら、もし失敗させても、彼らはそのことと、どうやってそこから抜け出したかを覚えているからだ」とオズボーン氏は語った。
多くの学生や卒業生が、クラスでのオズボーンの教え方をどのように評価し、それがプロジェクトから得た自信とスキルのおかげであるかを共有しています。
「オズボーン博士は、必要に応じて親切で、高圧的になることなく私たちのプロジェクトを指導してくれながらも、温室の中をいじくり回して自分たちで物事を考えさせてくれることをうまく組み合わせてくれました」とBSBE’21のララ・ター氏は語った。
学期中の授業を通じて、学生は金魚をサポートするシステムを設計するためのアイデアを何度も修正します。オズボーンは生徒たちに、既成概念にとらわれずに考え、自分のアイデアをテストし、それがうまくいくかどうかを確認することを奨励します。
学生たちはグループで、魚が排出するアンモニアを水から除去して、個体数が増えても安全なレベルを維持する方法を基に、プロジェクトのアイデアをブレインストーミングします。彼らのシステムは通常、ある場所では増殖を促進し、他の場所では増殖を抑制することにより、自然な細菌プロセスを最適化することを含みます。
処理システムを設計するとき、グループはポンプを選択し、ろ過システムを保持するためにタンクの周囲に構築する構造を作成する必要があります。また、漏れを防ぎ適切な水の流れを確保する方法を見つけ出し、硝酸塩を吸収してチームが魚のために作った環境で生き残るためにどのような種類の植物をシステムに追加するかを決定する必要もあります。
「私たちは間違いを犯して問題を解決することが許されていますが、彼は [Osborn] それでも解決できない場合は、いつでも喜んで介入して助けてくれます。私たちの代わりにそれを行うのではなく、問題を解決するためのさまざまな解決策を説明します。それが新しいことであれば、彼は私たちにそのやり方を示し、私たちがそれを理解することを期待している」とギャレットソン氏は語った。
学生は金魚を追加する前に、水槽システムに酸素の供給を追加します。
各グループがアイデアを完成させたら、部門内の設備と材料を使用してタンク システムを構築する任務を負います。このプロセスには、タンクの測定、廃棄物処理システムや酸素供給装置などのさまざまなコンポーネントの切断と組み立て、タンク システムの完全性のテストが含まれます。
この実践的な学習により、学生は建設とエンジニアリングの実践的な経験を得ることができ、スキルと自信が高まります。
「実践的な側面により、私たちが話していた、また他のクラスで学んでいたこれらの概念が実際にどのように適用されるのかを知ることができました。また、実践的な側面は、私が幼い頃から批判的思考と問題解決スキルを向上させるのにも役立ちました。」なじみのないことに取り組んでいました」とギャレットソン氏は語った。
水槽の建設後、学生たちはアンモニアの吸収率が十分であり、水が魚にとって安全であるように溶存酸素濃度が維持されていることを確認するテストを実施します。
あるグループは興奮して自分たちの水槽システムに金魚を追加します。
グループは1匹ずつ交代で一度に数匹の金魚を追加し、水の安全性についてさまざまな測定とテストを続け、テスト結果が許す限り数週間かけて少しずつ魚を追加します。
授業は秋学期の終わりに終了し、生徒全員の水槽が金魚でいっぱいになり、生徒たちは授業を通じて得た貴重なスキルと自信を持ち帰っていきます。
BSBE’20 のウェスリー ジョーンズ氏は、「チームと私が現実世界のソリューションを設計し、現実世界へのエンジニアリングの応用についてより良い評価と理解を得ることができたと知って、素晴らしいと感じました」と述べました。
長年にわたり、この学科の卒業生から数多くの成功事例が生まれ、このクラスが長期的なキャリアにポジティブな影響を与えることが強調されています。
「私は魚の生息地の栄養分を減らす方法としてアクアポニックスの使用について学びました。それが 5 年後の 2014 年の私の最初の仕事につながりました。そこでは研究開発用のアクアポニックスのパイロット プロジェクトを構築、設計、運営するという仕事に就きました」と BSBE’12 のモーガン ウェルチ氏は述べています。そしてMSBE’14。
この経験が米国農務省農業研究局での仕事を見つけるのに役立ち、2020年にはニューヨーク市にある業界をリードする水耕垂直農場で設計エンジニアリングの役割に就くことができたとウェルチ氏は語った。
学部の卒業生は、何年も前にクラスで学んだ教訓が今でもどのように生きているかを共有し続けています。
「エンジニアリングにおいては、問題を解決するには同じように機能する複数のアプローチが常に存在するということをすべて示す素晴らしい方法でした」とター氏は語った。たとえ誰かが何かをやってうまくいかなかったとしても、それは失敗ではなく学習の機会として捉えられ、それは今でも私が受け継いだ教訓です。」
多様な問題解決アプローチに重点を置くことで、学生に力が与えられ、将来のエンジニアリングへの取り組みに対するオープンマインドなアプローチが浸透します。
「とても楽しい学習方法です。…これは私が受けた最高の教授の一人による最高の授業の一つです」とギャレットソン氏は語った。
このクラスの永続的な影響は、学科の卒業生を通して今も生き続けています。このコースで導入され、生物工学の残りのクラス全体で拡張されたスキルを備えたこれらの人々は、安全で豊富な水と食料、クリーン エネルギー、健康的な環境を世界に提供する上で極めて重要な役割を果たしています。
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