تعليم STEM في أفريقيا: قصة طالب الهندسة

الحزمة التي تحتوي على وصل مجلس Arducopter 2.8 أخيرًا من الصين ، مع وجود وزن توقعاتنا. أتذكر التقاطه ، وتجهير صندوق الورق المقوى قليلاً من رحلته. عندما مزقت طبقات الشريط ، شعرت وكأنه يفتح هدية طال انتظارها. لكن عندما رفعت لوحة Arducopter 2.8 خارج الصندوق ، غرق قلبي. بدا المجلس ، الذي كان من المفترض أن يكون حجر الزاوية في مشروعنا ، متهالكًا وقديمًا ، مع أجزاء مرئية ودبابيس عازمة. كان هذا مجرد واحدة من سلسلة من النكسات التي سيواجهها فريقي.

بدأ كل شيء عندما تم تعيين مشروع في تصميم الآلات في جامعة Obafemi Awolowo (OAU) ، الموجود في قلب Ilé-Ifẹ̀ ، وهي مدينة يوروبا القديمة في ولاية أوسون ، في جنوب غرب نيجيريا ، حيث أنا طالب هندسي ميكانيكي يدخل السنة الأخيرة من برنامج لمدة خمس سنوات. تعتبر OAU واحدة من أقدم الجامعات وأبرزها في نيجيريا ، والمعروفة في الحرم الجامعي والهندسة المعمارية الجميلة. يشير بعض الأشخاص الذين أعرفهم إلى “Stanford of Nigeria” بسبب العدد الكبير من الشركات الناشئة الرائعة التي اندلعتها. على الرغم من سمعتها ، على الرغم من ذلك ، فإن OAU – مثل كل مؤسسة أخرى مملوكة للاتحاد الفيدرالي في نيجيريا – تعاني من نقص في التمويل وتصليها من ضربات أعضاء هيئة التدريس ، مما يؤدي إلى انقطاع في الأكاديميين. إن الافتقار إلى التمويل يعني أن الطلاب يجب أن يدفعوا مقابل مشاريعهم الجامعية بأنفسهم ، مما يجعل نجاح أي مشروع يعتمد اعتمادًا كبيرًا على القدرات المالية للطلاب.

قدم لنا الدكتور Oluwaseun K. Ajayi ، وهو خبير في التصميم بمساعدة الكمبيوتر (CAD) ، وتصميم الآلات ، والآليات ، الحرية في اختيار مشروعنا النهائي. اقترحت مشروعًا بحثيًا على أساس ورقة بعنوان “طريقة المحاكاة المسبقة لتفاعلات عجلات التضاريس من الفضاء روفرز: دراسة حالة على الإمارات العربية المتحدة راشد روفر“بقلم أحمد أبو بكر و Coauthors. ولكن بسبب الموارد الحسابية المطلوبة ، تم رفضه. اقترح الدكتور أجاي بدلاً من ذلك أن أقوم أنا وزملائي الطلاب ببناء طائرة بدون طيار للمراقبة ، حيث تتماشى مع أبحاثه الخاصة. كان الدكتور أجايي ، باحث عاطفي ومدفوع ، مدفوعًا بالتطبيقات الواقعية المحتملة لمشروعنا. كان دفعه المستمر من أجل التقدم ، رغم أنه ساحق في بعض الأحيان ، كان متجذرًا في رغبته في رؤيتنا ننتج عملاً ذا مغزى.

مع انتهاء فريقي من تحديد المفاهيم الأولية للطائرة بدون طيار في تصميمات CAD ، كنا مستعدين للمساهمة في الأموال من أجل تنفيذ فكرتنا. أجرينا تحليلًا للتكاليف وقررنا استخدام بائع طرف ثالث لمساعدتنا في طلب مكوناتنا من الصين. ذهبنا هذا الطريق بسبب المشكلات الشحن والجمارك التي شهدناها سابقًا. كان من المفترض أن يحل طريق الطرف الثالث المشكلة. لم نكن نشك في ما سيأتي.

بحلول الوقت الذي انتهكنا فيه تحليل التكلفة لدينا وبدأنا في جمع الأموال ، كان سعر المكونات التي نحتاجها قد ارتفع بسبب أزمة اقتصادية مفاجئة وانخفاض قيمتها النيجيرية بنسبة 35 في المائة مقابل الدولار الأمريكي في نهاية يناير 2024. كان هذا هو نشأة مشكلتنا.

في البداية ، كنا مجموعة مكونة من 12 عامًا ، ولكن بسبب التكلفة المرتفعة للشخص الواحد ، طلب الدكتور أجيي مجموعة أخرى ، بقيادة Tonbra Suoware ، للاندماج مع الألغام. كان فريق Tonbra يخطط لمشروع ذراع روبوتية حتى دمج الدكتور أجيي فرقنا وأمرنا بالعمل على الطائرة بدون طيار ، بهدف عرضه في الوكالة الوطنية للبحوث والتنمية الفضائية ، في أبوجا ، نيجيريا. زاد الاندماج من مجموعتنا إلى 25 عضوًا ، مما ساعد في العبء المالي الفردي ولكنه يعني أيضًا أنه لن يشارك الجميع بنشاط في المشروع. ساهم الكثيرون للتو حصتهم من المال.

Tonbra وأنا قادت المشروع إلى الأمام.

بموافقة الدكتور أجاي ، ألغت أنا وزملائي في الفريق الجزء “المراقبة” من مشروع الطائرات بدون طيار وربحوا الأموال لتطوير الطائرة بدون طيار فقط ، حيث بلغ مجموعها حوالي 350،000 نيرة (حوالي 249 دولارًا أمريكيًا). اضطررنا إلى خفض التكاليف ، مما يعني الابتعاد عن المواصفات الأصلية لبعض المكونات ، مثل وحدة تحكم الطيران والبطارية وتوزيع الطاقة. خلاف ذلك ، كانت التكلفة أكثر لا تطاق.

لقد تم تعييننا لطلب المكونات من الصين في 5 فبراير 2024. لسوء الحظ ، كانت عطلة طويلة في الصين ، لذلك قيل لنا ، لذلك لن نحصل على المكونات حتى مارس. وقد أدى ذلك إلى مناقشات متوترة مع الدكتور أجاي ، على الرغم من أنه أطلعه على الموقف. لماذا الضغط؟ ينتهي الفصل الدراسي المدرسي لدينا في مارس ، وتوصل المكونات في شهر مارس ، يعني أن المشروع سيكون متأخرًا منذ فترة طويلة في الوقت الذي انتهينا فيه. في الوقت نفسه ، حصلنا نحن الطلاب على تدريب أكاديمي صناعي إجباري في نهاية الفصل الدراسي.

يقول Oluwatosin Kolade ، وهو طالب هندسة ميكانيكية بجامعة Obafemi Awolowo النيجيرية ، إن مشروع الطائرات بدون طيار علمه قيمة الفشل.أندرو إسيبو

لكن ما هو الخيار الذي لدينا؟ لم نتمكن من التراجع عن المشروع – مما سيكلفنا صفنا.

حصلنا على معظم مكوناتنا بحلول منتصف مارس ، وبدأنا على الفور العمل على الطائرة بدون طيار. كان لدينا إطار ثلاثي الأبعاد بطبع بتكلفة 50 نيرة (حوالي 0.03 دولار أمريكي) لكل غرام لإطار 570 غرام ، بتكلفة إجمالية قدرها 28500 نيرة (حوالي 18 دولارًا أمريكيًا).

بعد ذلك ، انتقلنا إلى بناء نظام توزيع الطاقة للمكونات الكهربائية. في البداية ، خططنا لاستخدام لوحة توزيع الطاقة لتوزيع الطاقة بالتساوي من البطارية إلى وحدات التحكم في السرعة والدوارات. ومع ذلك ، لم يعد المجلس الذي طلبناه في الأصل متاحًا. أجبرنا على الارتجال ، استخدمنا أ veroboard بدلاً من. قمنا بتوصيل البطارية في تكوين موازٍ لوحدات التحكم في السرعة للتأكد من أن كل دوار حصل على طاقة متساوية. كان هذا الارتجال يعني تكاليف إضافية ، حيث اضطررنا إلى استئجار مكاوي لحام ، تدريبات اليد ، الغراء الساخن ، الكابلات ، مقياس رقمي ، وغيرها من الأدوات من مركز الإلكترونيات في وسط مدينة Ilé-Ifẹ̀.

كان كل شيء يسير بسلاسة حتى حان الوقت لتكوين وحدة تحكم الطيران – لوحة Arducopter 2.8 – بمساعدة برنامج يسمى Mission Planner. لقد كدنا يوميًا ، حيث تمشيط مقاطع الفيديو على YouTube ، ومنتديات الإنترنت ، و Exchange Exchange ، وغيرها من الموارد للتوجيه ، كل ذلك دون جدوى. حتى أننا قمنا بتخفيض تصنيف برنامج مخطط البعثة عدة مرات ، فقط لاكتشاف أن اللوحة التي انتظرناها كانت قديمة. لقد كان الأمر مفجعًا حقًا ، لكننا لم نتمكن من طلب واحد آخر لأننا لم يكن لدينا وقت للانتظار حتى وصوله. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الحصول على وحدة تحكم طيران أخرى قد تكلف مبلغًا إضافيًا – 240،000 نيرة (حوالي 150 دولارًا أمريكيًا) مقابل مراقب الطيران Pixhawk 2.4.8 – الذي لم يكن لدينا.

كنا نعلم أن الطائرات بدون طيار ستكون نصف مخبوزة بدون وحدة تحكم الطيران. ومع ذلك ، بالنظر إلى قيود الوقت في نهاية الفصل الدراسي ، قررنا المتابعة مع تكوين جهاز الإرسال والمستقبل. قمنا بالاتصالات النهائية واختبرنا المكونات بدون وحدة تحكم الرحلة. للتأكد من أن جهاز الإرسال يمكنه التحكم في جميع الدوارات الأربعة في وقت واحد ، قمنا باختبار كل دوار بشكل فردي مع كل قناة مرسل. كان الهدف هو تعيين قناة واحدة على جهاز الإرسال الذي من شأنه أن ينشط ومزامنة الدوارات الأربعة ، مما يسمح لها بالدوران في انسجام تام أثناء الرحلة. كان هذا أمرًا بالغ الأهمية ، لأنه بدون التزامن المناسب ، لن تكون الطائرة بدون طيار قادرة على الحفاظ على رحلة مستقرة.

“علمتني هذه التجربة دروسًا لا تقدر بثمن حول المرونة والعمل الجماعي والحقائق القاسية للمشاريع الهندسية التي قام بها الطلاب في نيجيريا.”

بعد اختبار التكوين النهائي واختبار المكونات ، شرعنا في اختبار الطائرات بدون طيار في شكله النهائي. ولكن بعد بضع دقائق من الاختبار ، فشلت بطاريةنا. هذا الفشل يعني أن المشروع قد فشل ، وكنا نشعر بخيبة أمل بشكل لا يصدق.

عندما قدمنا ​​أخيرًا مشروعنا إلى الدكتور أجاي ، تم إقرار الموعد النهائي. أخبرنا أن شحن البطارية حتى يتمكن من رؤية الطائرة بدون طيار ، على الرغم من أنها لم تستطع الطيران. لكن الظروف لم تسمح لنا بطلب شاحن بطارية ، وكنا في حيرة من نوعها حول مكان الحصول على المساعدة في وحدة تحكم الطيران والبطارية. لا توجد مراكز تقنية متاحة لمثل هذه الأشياء في ilé-ifẹ̀. أخبرنا الدكتور أجاي أننا لم نتمكن من فعله كما طلب وشرح الوضع له. لقد سمح لنا أخيرًا بتقديم عملنا ، وتلقى جميع أعضاء الفريق رصيدًا للدورة.

الحيلة ليست بديلاً للتمويل

علمتني هذه التجربة دروسًا لا تقدر بثمن حول المرونة والعمل الجماعي والحقائق القاسية للمشاريع الهندسية التي قام بها الطلاب في نيجيريا. لقد أوضح لي أنه على الرغم من أن المعرفة التقنية أمر بالغ الأهمية ، فإن القدرة على التكيف والارتجال عند مواجهة التحديات غير المتوقعة لا تقل أهمية. لقد تعلمت أيضًا أن الفشل ، على الرغم من الإحباط ، ليس بمثابة نهاية ، بل هو حجر التنقل نحو النمو والتحسين.

في مدرستي ، تكون مطالب طلاب الهندسة الميكانيكية مرتفعة بشكل استثنائي. على سبيل المثال ، في فصل دراسي واحد ، تم تكليفي في بعض الأحيان حتى أربعة مشاريع رئيسية مختلفة ، كل منها من أستاذ مختلف. إلى جانب مشروع الطائرات بدون طيار ، عملت في مشروعين أساسيين آخرين للدورات التدريبية الأخرى. والحقيقة هي أن قدرة الطالب على التسجيل بشكل جيد في هذه المشاريع تعتمد بشكل كبير على الموارد المالية. نحن مثقلين باستمرار بتكاليف تشغيل العديد من المشاريع. التحديات الاقتصادية المستمرة في البلاد ، بما في ذلك تخفيض قيمة العملة والتضخم ، تفاقم هذا العبء فقط.

في جوهرها ، عندما يقوم العالم ، بما في ذلك مكونات التقديم بالمدرسة العليا وتوظيف الصناعة ، بتقييم النصوص من خريجي الهندسة النيجيرية ، فمن الأهمية بمكان أن ندرك أن الدرجة قد لا تعكس تمامًا قدرات الطالب في دورة معينة. يمكن أن تعكس أيضًا القيود المالية ، والصعوبات في مصادر المعدات والمواد ، والبيئة الاقتصادية الأوسع. يجب أن يبلغ هذا الفهم كيفية تفسير النصوص ، لأنها تحكي قصة ليس فقط بالأداء الأكاديمي ولكن أيضًا للمثابرة في مواجهة التحديات الكبيرة.

مع تقدمي في تعليمي ، أخطط لتطبيق هذه الدروس على المشاريع المستقبلية ، مع العلم أن المثابرة والحيلة ستكون مفتاح التغلب على العقبات. أعطاني مشروع الطائرات بدون طيار الفاشلة أيضًا لمحة واقعية في عالم العمل ، حيث تكون الانتكاسات غير المتوقعة وقيود الميزانية شائعة. لقد أعدتني أن أتعامل مع مسيرتي مع عقلية عملية وفهم أن النجاح غالبًا ما يأتي من مدى جودة إدارة الصعوبات ، وليس فقط مدى تنفيذ الخطط.