工程師養成教育需要改革？

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

　　工程師養成教育的改革是一個(gè)持續性的話(huà)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計領(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，因為教育與學(xué)生的體驗必須要順應變化、適時(shí)調整，就像設計技術(shù)本身也在不斷演進(jìn)…

　　最近有一些媒體消息指出，美國各家大專(zhuān)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(zhuān)案、跨學(xué)科的團隊項目等等，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(xiě)了一篇文章，題為“革新工程系所的時(shí)候到了(Time to Update Engineering Colleges)”，也是設計相關(guān)的主題。

　　Mraz在文章中指出，學(xué)校應該把微分方程式(differential equations)的課程拿掉，因為：“根據幾年前我們針對讀者的一項調查，那是被認為不實(shí)用程度最高的課程;”他補充表示，還有狹義相對論(special relativity)以及量子力學(xué)(quantum mechanics)等等，也是被認為不實(shí)用程度較高的課程。

　　我對此感到兩難，但較偏向于支持他的說(shuō)法──在一方面，你確實(shí)需要基礎科學(xué)，以提供理解工程原理、權衡、限制以及現實(shí)的框架，再加上你永遠不知道那些知識在什么時(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，我認為這是理解微分、積分以及相關(guān)架構原理的關(guān)鍵，因為它們對很多工程議題至關(guān)重要(例如功率是能量的時(shí)間導數，能量則是功率的時(shí)間積分);但你不需要為了學(xué)習解復雜的積分/微分方程式而學(xué)習，那些專(zhuān)注于高度專(zhuān)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 )讓大多數的理工科系學(xué)生感到恐慌，而且理由充分;但它對于某些工程專(zhuān)案的分析至關(guān)重要

　　與熱學(xué)相關(guān)的科目也是類(lèi)似的情況，那對于理解熱源、熱阻抗、功耗、溫升等等相關(guān)問(wèn)題絕對非常重要，但我永遠也忘不了可怕的熱物理(Thermal Physics)課程──我被引導去了解有關(guān)于原子與分子熱壽命(thermal life)的一切，但對于做為一個(gè)以設計為導向工程師需要了解的宏觀(guān)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”(如果你推導出太天真或是誤導性的結論，會(huì )非常危險)或是“太多”(你知道的遠超出你需要的)?

　　這會(huì )是特別困難的任務(wù)，因為今日的設計工程師比起一、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、作業(yè)系統、軟體語(yǔ)言…等等種類(lèi)繁多不及備載的基礎之上。

　　就算我們極度仰賴(lài)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果告訴你要用超級大容量的電容才能讓一切運作順暢時(shí)，抱持一點(diǎn)懷疑態(tài)度。

　　模擬軟體能在幫助你預測設計是否可行方面發(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，學(xué)生們也有正當的觀(guān)點(diǎn)。對一個(gè)想開(kāi)發(fā)物聯(lián)網(wǎng)(IoT)節點(diǎn)的學(xué)生，要說(shuō)服他/她需要去學(xué)習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。

　　幸運的是，或許并非大多數、但有許多美國的大專(zhuān)院校已經(jīng)適應了工程設計的新現實(shí)，了解產(chǎn)品上市時(shí)程的急迫性以及跨學(xué)科設計的重要性;實(shí)際情況是，現在的理工科系學(xué)生們與學(xué)校研究團隊在研究主題、復雜度、執行力、洞察力甚至建檔能力方面都有令人印象深刻的表現，看看一些業(yè)界廠(chǎng)商主辦的學(xué)生設計大賽的優(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、調整的?歡迎與我們分享你的看法!