工程師養(yǎng)成教育需要改革？

　　理工科系學(xué)生到底需要學(xué)習(xí)什么、以及該如何學(xué)習(xí)那些東西?要解決其中眾多相互沖突的需求，并沒(méi)有單一方案…

　　工程師養(yǎng)成教育的改革是一個(gè)持續(xù)性的話題，各方也有不同的相關(guān)意見(jiàn);而最重要的是，該如何讓它切合電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域的實(shí)際情況?以及它到底還缺少什么?這是合理的思考，因?yàn)榻逃c學(xué)生的體驗(yàn)必須要順應(yīng)變化、適時(shí)調(diào)整，就像設(shè)計(jì)技術(shù)本身也在不斷演進(jìn)…

　　最近有一些媒體消息指出，美國(guó)各家大專院校的理工科系越來(lái)越注重讓學(xué)生親自動(dòng)手做的實(shí)踐專案、跨學(xué)科的團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目等等，不那么需要坐在課堂上聆聽(tīng)純理論教學(xué)的課程;而《Machine Design》網(wǎng)站的資深編輯Stephen Mraz最近寫了一篇文章，題為“革新工程系所的時(shí)候到了(Time to Update Engineering Colleges)”，也是設(shè)計(jì)相關(guān)的主題。

　　Mraz在文章中指出，學(xué)校應(yīng)該把微分方程式(differential equations)的課程拿掉，因?yàn)椋?ldquo;根據(jù)幾年前我們針對(duì)讀者的一項(xiàng)調(diào)查，那是被認(rèn)為不實(shí)用程度最高的課程;”他補(bǔ)充表示，還有狹義相對(duì)論(special relativity)以及量子力學(xué)(quantum mechanics)等等，也是被認(rèn)為不實(shí)用程度較高的課程。

　　我對(duì)此感到兩難，但較偏向于支持他的說(shuō)法──在一方面，你確實(shí)需要基礎(chǔ)科學(xué)，以提供理解工程原理、權(quán)衡、限制以及現(xiàn)實(shí)的框架，再加上你永遠(yuǎn)不知道那些知識(shí)在什么時(shí)候會(huì)被需要;但在另一方面，問(wèn)題在于那些基礎(chǔ)理論你會(huì)需要多少，而且何時(shí)需要?

　　以微分方程式為例，我認(rèn)為這是理解微分、積分以及相關(guān)架構(gòu)原理的關(guān)鍵，因?yàn)樗鼈儗?duì)很多工程議題至關(guān)重要(例如功率是能量的時(shí)間導(dǎo)數(shù)，能量則是功率的時(shí)間積分);但你不需要為了學(xué)習(xí)解復(fù)雜的積分/微分方程式而學(xué)習(xí)，那些專注于高度專業(yè)化科目的工程師們，總是能去上其他的課程或是找別的方法學(xué)到更多。

　　例如經(jīng)典波動(dòng)方程式等偏微分方程式，很容易會(huì)讓大多數(shù)的理工科系學(xué)生感到恐慌，而且理由充分;但它對(duì)于某些工程專案的分析至關(guān)重要

　　與熱學(xué)相關(guān)的科目也是類似的情況，那對(duì)于理解熱源、熱阻抗、功耗、溫升等等相關(guān)問(wèn)題絕對(duì)非常重要，但我永遠(yuǎn)也忘不了可怕的熱物理(Thermal Physics)課程──我被引導(dǎo)去了解有關(guān)于原子與分子熱壽命(thermal life)的一切，但對(duì)于做為一個(gè)以設(shè)計(jì)為導(dǎo)向工程師需要了解的宏觀熱度與能量一無(wú)所知。

　　所以，你該如何在“恰好足夠”的理解程度之間找到甜蜜點(diǎn)(sweet spot)以及平衡點(diǎn)，而不至于陷入“太少”(如果你推導(dǎo)出太天真或是誤導(dǎo)性的結(jié)論，會(huì)非常危險(xiǎn))或是“太多”(你知道的遠(yuǎn)超出你需要的)?

　　這會(huì)是特別困難的任務(wù)，因?yàn)榻袢盏脑O(shè)計(jì)工程師比起一、二十年前的前輩們，得精通更多的學(xué)科，而這些新學(xué)科甚至是建立在物理學(xué)、化學(xué)、材料科學(xué)、功率、處理器架構(gòu)、作業(yè)系統(tǒng)、軟體語(yǔ)言…等等種類繁多不及備載的基礎(chǔ)之上。

　　就算我們極度仰賴各種優(yōu)異的建模與模擬工具，例如Basic Spice、Ansys、Flotherm與Comsol…等等等等(多到你列不完)，能對(duì)于什么是有意義的有所領(lǐng)悟會(huì)更好;你需要在電腦分析結(jié)果告訴你要用超級(jí)大容量的電容才能讓一切運(yùn)作順暢時(shí)，抱持一點(diǎn)懷疑態(tài)度。

　　模擬軟體能在幫助你預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)是否可行方面發(fā)揮很大作用，但你仍需要能自己掌握狀況

　　(圖片來(lái)源：Comsol)

　　我不羨慕教育者處于能發(fā)現(xiàn)自我的位置，特別是那些尋求能給予學(xué)生更多教育、而不是只注重抽象的學(xué)術(shù)論文發(fā)表的教育者;無(wú)論他們做什么都會(huì)招致許多批評(píng)，學(xué)生們也有正當(dāng)?shù)挠^點(diǎn)。對(duì)一個(gè)想開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)(IoT)節(jié)點(diǎn)的學(xué)生，要說(shuō)服他/她需要去學(xué)習(xí)偏微分方程式是很困難的，即是他們可能需要先進(jìn)的熱分析。

　　幸運(yùn)的是，或許并非大多數(shù)、但有許多美國(guó)的大專院校已經(jīng)適應(yīng)了工程設(shè)計(jì)的新現(xiàn)實(shí)，了解產(chǎn)品上市時(shí)程的急迫性以及跨學(xué)科設(shè)計(jì)的重要性;實(shí)際情況是，現(xiàn)在的理工科系學(xué)生們與學(xué)校研究團(tuán)隊(duì)在研究主題、復(fù)雜度、執(zhí)行力、洞察力甚至建檔能力方面都有令人印象深刻的表現(xiàn)，看看一些業(yè)界廠商主辦的學(xué)生設(shè)計(jì)大賽的優(yōu)勝作品，你會(huì)有很多的驚喜。

　　你覺(jué)得呢?做為工程師、曾親身經(jīng)歷過(guò)理工科系教育的你，認(rèn)為哪些課程真的可以拿掉或是盡量減輕?又有哪些是需要添加、調(diào)整的?歡迎與我們分享你的看法!