MAKİNA MÜHENDİSLİĞİNDE BİLGİSAYAR EĞİTİMİ Doç.Dr. Taner DİRBENTLİ İTÜ Makina Fakültesi ÖZET Bu çalışmanın amacı, ülkemizde makina mühendisliği lisans programlarında verilen bilgisayar eğitiminin bugünkü durumunu değerlendirmek ve etkinliğini irdelemektir. Çalışma üç bölümden oluşmaktadır, Birinci bölümde lisans programlarında verilen dersler İncelenmiştir, İkinci bölümde bilgisayar donanım ve yazılımındakl gelişmeler gözden geçirilmiş ve üçüncü bölümde makina mühendisliği lisans eğitimi için bir bilgisayar ders programı Önerilmişitir, 1. Makini Mühendisliğindi Bilgisayar Eğitiminin Bugünkü Dummy Üniversitelerimizin makina mühendisliği öğretimi yapan Fakülte ve bölümlerinin ders programları incelendiğinde müfredatlarda genel bilgisayar eğitimi kapsamında yer alan iki ders bulunduğu görülmektedir. Bunlar birinci veya ikinci sınıflarda okutulan bîr programlama dersi île, İkinci veya üçüncü sınıflarda okutulan bir sayısal analiz dersi olmaktadır. Programlama dersinde FORTRAN, BASIC veya PASCAL dillerinden biri ele alınarak öğren«cinin program yazma becerisinin geliştirilmesi amaçlanmaktadır. Bu ders haftada iki saat teorik, bir veya iki saat uygulama olarak gerçekleşmektedir. Öğrenci sayısı ve derse ayrılan bilgisayar sayısı gözönüne alındığında öğrencinin derste uygulama olanağının sınırlı olduğu gözlenmektedir. Sayısal çözümleme dersi is kök bulma, cebirsel denklem takımlarının çözümü, enterpolasyon, sayısal integrasyon ve adi diferansiyel denklemlerin çözüm algoritmaları ile sınırlı kalmakta, algoritmalar çoğu kez program olarak değil de cebirsel olarak veya çizelgeleri ifade edilmektedir. Yukarıda belirtilen iki ders dışında az sayıda öğrenci bitirme ödevlerinde veya proje çalışmalarında bilgisayardan yararlanmakta, kendi çabaları ile veya seçmeli dersler aracılığıyla öğrendikleri çizim veya genel amaçlı sonlu elemanlar programlarını (örneğin AUTO- CAD, ANSYS) bu çalışmalarında kullanmaktadır. Yüksek lisans programlarında uygulamalı matematik veya mühendislik problemlerinin modeilemesine yönelik sayısal çözümleme ağıriıkiı dersler bulunmasına karşın, öğrencinin 339
Mühendislik eğitimine başlayan bir Öğrenci, birinci yılda bilgi işlem teknolojisine ilişkin bilgiler edinmeli, bu alanda kullanılan kavram, dil ve terimlere yakınlık sağlamalı, rapor yazma ve hesap işlerinde bilgisayarı kullanabilme becerisini edinmelidir. Bu amaçla birinci veya İkinci yarıyılda üç veya dört kredilik (haftada üç veya dört saatlik) bir ders almalıdır. Bu derste bir kelime İşlem programı (örneğin Word) ile çizim olanakları sağlayan bir 'spreadsheet 1 programı da (örneğin Mathcad) öğretilmelidir. Bu dersin İki saati uygulamaya ayrılmalıdır. Yukarıdaki dersi alarak bilgisayar kullanma alışkanlığını edinen öğrenci» üç veya dördüncü yarıyıllardan birinde problemlere algoritmîk yaklaşma becerisini kazanacağı bir programlama dersini almalıdır. Üç veya dört kredilik olacak bu derste öğrenci FORTRAN veya C gibi yüksek düzeyde bir programlama dilini öğrenmelidir. Bu dersin de iki saati uygulamaya ayrılmalıdır. Bugünkü eğitim programlarında yer alan sayısal analiz dersi matematik dersleri arasına alınmalıdır. Öğrenci dördüncü yarıyıldan başlayarak, meslek dersleri ile ilgili olarak öğretim üyelerinin kendilerinin hazırladıkları uygulama programlarını kullanmalı, kendisi de basit uygulama programlan yazmaya ödevler aracılığıyla özendirilmelidir, Uygulama problemlerini öğretim üyelerinin yazmaları ortaya çıkacak sorunların hemen çözebilmesi ve programlarda gerekil değişikliklerin yapılabilmesi içindir, Makîna laboratuvarı dersi kapsamında öğrenci bir veya iki deneyde bilgisayarı bir ölçüm, kayıt ve çözümleme cihazı olarak kullanmalıdır. Öğrenci bir şekilde bir deney tesisatında ölçüm için gerekil mikroelektronîk donanım ve yazılım hakkında bilgi sahibi olacaktır. SONUÇ Bu çalışmada makina mühendisliği öğretimi kapsamındaki bilgisayar dersleri ele alınmış ve bilgisayar eğitiminin daha etkin ve bugünün koşullarına uygun olması için öneriler sunulmuştur. 342
Dördüncü grup programlar tasarım ve uygulama programlandı Bu tür programlar genellikle sonlu elemanlar yöntemini kullanarak mühendislik yapılarının ve rnakina parçalarının mukavemet, gerilme, titreşim ve ısı geçişi çözümlemelerini gerçekleştirir, Bu programlar çok kuvvetli giriş ve çıkış olanaklarına sahiptirler. Dolayısıyla sonuçlan grafik ve çizimlerle sunma olanağı vardır. Bu programlar arasında AN8YS, NASTRAN ve diğerleri sayılabilir. Bu programlar genellikle iş istasyonu veya büyük makînafarda çalışacak şekilde tasarlanmıştır Fakat bazılarının kişisel bilgisayarlarda çalışacak basitleştirilmiş düzenlemeleri bulunmaktadır. Beşinci grup programlar uzman sistemler (expert systems) adî altında yer alan programlardır, Tıp, yönetim bilimleri ve diğer birçok uzmanlık dalı gibi mühendislik alanlarında da bu tür programlar hızla geliştirilmektedir. İnsan karar verme sürecinin yerini almayı hedefleyen bu programlar dört modülden oluşmaktadır. Bunlardan birincisi geniş bir bilgi bankası veya veri tabanıdır, İkinci modül problem çözme ve bir mantık zincirin göre sonuç çıkarma işlevini yapar (Inference machine). Üçüncü modül kullanıcı İle iletişimi sağlar, dördüncü modül ise sonuçlan kullanıcıya aktarma ve açıklama görevini yerin getirir. Bu grup içinde yer alan yazar sistemler (authoring systems), bilgisayar yardımlı eğitimde öğretmene ders hazırlama ve dersi öğrenciye göre planlama olanağı tanır. Bellek ve yardımcı bellek gereksinimi büyük olan bu programlar iş istasyonları veya büyük makinalarda çalışabilir. Yukarıda sözü edilen yazılımların büyük bir bölümünün geniş bir uzmanlar grubunca yazılımlarının ve genellik) yüksek bedellerle yurt dışından alındığı v ya kiralandığı vurgulanmalıdır, 3, Makini Mühendisliği LlSins Eğitimi İçin Önerilen Bilgisayar Dersleri Maklna Mühendisliği Lisans Eğitiminde bilgisayar dersleri tasarlanırken öğrenciye aşağıdaki becerilerin kazandırılması amaçlanmalıdır: a* Problem çözümüne mantıklı, algoritmlk bir yaklaşım, program yazma becerisi, b. Hesap yapma, çizim, rapor yazma gibi günlük mühendislik işlemlerinde bilgisayara yakınlık, c. Mikroelektronik ve İletişim donanımı il yakınlık, bu alanlardaki teknolojik gelişmeyi anlayabilme v İzleyebilmek, d. Başkaları tarafından programlanmış yöntemleri uygulayabilme, diğer bir deyişi uygulama programlarını kullanabilmek. Bu amaçları sağlayacak değişik öğretim programları düzenlenebilir. Aşağıda bu tür bir program önerilmektedir. 341 ~^^~ ~ ~ ^ _
Mühendislik eğitimine başlayan bir öğrenci, birinci yılda bilgi işlem teknolojisine ilişkin bilgiler edinmeli, bu alanda kullanılan kavram, dil ve terimlere yakınlık sağlamalı, rapor yazma ve hesap işlerinde bilgisayarı kullanabilme becerisini edinmelidir. Bu amaçla birinci veya ikinci yarıyılda üç veya dört kredilik (haftada üç veya dört saatlik) bir ders almalıdır. Bu derste bîr kelime işlem programı (örneğin Word) ile çizim olanakları sağlayan bîr Spreadsheet' programı da (örneğin Mathcad) öğretilmelidir. Bu dersin iki saati uygulamaya ayrılmalıdır, Yukarıdaki dersi alarak bilgisayar kullanma alışkanlığını edinen öğrenci, üç veya dördüncü yarıyıllardan birinde problemlere algoritmik yaklaşma becerisini kazanacağı bir programlama dersini almalıdır. Üç veya dört kredilik olacak bu derste öğrenci FORTRAN veya C gibi yüksek düzeyde bîr programlama dilini öğrenmelidir, Bu dersin de İki saati uygulamaya ayrılmalıdır. Bugünkü eğitim programlarında yer alan sayısal analiz dersi matematik dersleri arasına alınmalıdır Öğrenci dördüncü yarıyıldan başlayarak, meslek dersleri ile ilgili olarak öğretim üyelerinin kendilerinin hazırladıkları uygulama programlarını kullanmalı, kendisi de basit uygulama programlan yazmaya ödevler aracılığıyla özendirilmelidir. Uygulama problemlerini öğretim üyelerinin yazmaları ortaya çıkacak sorunların hemen çözebilmesi ve programlarda gerekli değişikliklerin yapılabilmesi içindir, Makina laboratuvarı dersi kapsamında öğrenci bir veya iki deneyde bilgisayarı bîr ölçüm, kayıt ve çözümleme cihazı olarak kullanmalıdır. Öğrenci bir şekilde bir deney tesisatında ölçüm için gerekli mikroelektronîk donanım ve yazılım hakkında bilgi sahibi olacaktır, SONUÇ Bu çalışmada makina mühendisliği öğretimi kapsamındaki bilgisayar dersleri ele alınmış ve bilgisayar eğitiminin daha etkin ve bugünün koşullarına uygun olması İçin öneriler sunulmuştur. 342
KAYNAKALR 1. BOY ES, E. ve J. THY G AR AJAN, The Evaluation of an Undergraduate Computer Course at the University of Liverpool, Computer Education, June 1992, S 9-12 2. CLARK, A. ve T. CLARKE, Experiments and Models-A New Sefc. tffite Technique Computer Education, November 1990, S. 25-28. 3. HONG,J.TheApplicatlonofExpertSystemsinCAI,ComputerEducatlon,FBbruary 1989, S* 27*28* 4. KILKIŞ, B. Maklna Elemanlar, Özelinde Bilgisayar Yardım, ile Eğitim, Birinci Ulusal Makina Mühendisliği Eğitimi Sempozyumu, 25-27 Ekim 1989, Bildiriler Kitabı S. 335-344. 5. LEE, B.S. Are Computer Science Courses Meeting the Needs of Industry Comouter Education, June 1989, S.29-30. 0. STALUNGS, W., S. HUTCHINSONve S. SAWYER Computer: The User's Perspective, Times Mirror/Mosby College Publishing, St. Louis, 1988. 343