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工程师养成教育确实需要改革了

时间:2021-02-14 作者:Bill Schweber 阅读:
理工科系学生到底需要学习什么、以及该如何学习那些东西?要解决其中众多相互冲突的需求,并没有单一方案…
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工程师养成教育的改革是一个持续性的话题,各方也有不同的相关意见;而最重要的是,该如何让它切合电子设计领域的实际情况?以及它到底还缺少什么?这是合理的思考,因为教育与学生的体验必须要顺应变化、适时调整,就像设计技术本身也在不断演进…

最近有一些媒体消息指出,美国各家大专院校的理工科系越来越注重让学生亲自动手做的实践项目、跨学科的团队项目等等,不那么需要坐在课堂上聆听纯理论教学的课程;而《Machine Design》网站的资深编辑Stephen Mraz此前写的一篇文章,题为“革新工程系所的时候到了(Time to Update Engineering Colleges)”,也是设计相关的主题。

Mraz在文章中指出,学校应该把微分方程式(differential equations)的课程拿掉,因为:“根据几年前我们针对读者的一项调查,那是被认为不实用程度最高的课程;”他补充表示,还有狭义相对论(special relativity)以及量子力学(quantum mechanics)等等,也是被认为不实用程度较高的课程。

我对此感到两难,但较偏向于支持他的说法──在一方面,你确实需要基础科学,以提供理解工程原理、权衡、限制以及现实的框架,再加上你永远不知道那些知识在什么时候会被需要;但在另一方面,问题在于那些基础理论你会需要多少,而且何时需要?

以微分方程式为例,我认为这是理解微分、积分以及相关架构原理的关键,因为它们对很多工程议题至关重要(例如功率是能量的时间导数,能量则是功率的时间积分);但你不需要为了学习解复杂的积分/微分方程式而学习,那些专注于高度专业化科目的工程师们,总是能去上其他的课程或是找别的方法学到更多。


例如经典波动方程式等偏微分方程式,很容易会让大多数的理工科系学生感到恐慌,而且理由充分;但它对于某些工程项目的分析至关重要

与热学相关的科目也是类似的情况,那对于理解热源、热阻抗、功耗、温升等等相关问题绝对非常重要,但我永远也忘不了可怕的热物理(Thermal Physics)课程──我被引导去了解有关于原子与分子热寿命(thermal life)的一切,但对于做为一个以设计为导向工程师需要了解的宏观热度与能量一无所知。

所以,你该如何在“恰好足够”的理解程度之间找到甜蜜点(sweet spot)以及平衡点,而不至于陷入“太少”(如果你推导出太天真或是误导性的结论,会非常危险)或是“太多”(你知道的远超出你需要的)?

这会是特别困难的任务,因为今日的设计工程师比起一、二十年前的前辈们,得精通更多的学科,而这些新学科甚至是建立在物理学、化学、材料科学、功率、处理器架构、操作系统、软件语言…等等种类繁多不及备载的基础之上。

就算我们极度仰赖各种优异的建模与模拟工具,例如Basic Spice、Ansys、Flotherm与Comsol…等等等等(多到你列不完),能对于什么是有意义的有所领悟会更好;你需要在计算机分析结果告诉你要用超级大容量的电容才能让一切运作顺畅时,抱持一点怀疑态度。

仿真软件能在帮助你预测设计是否可行方面发挥很大作用,但你仍需要能自己掌握状况
(图片来源:Comsol)

我不羡慕教育者处于能发现自我的位置,特别是那些寻求能给予学生更多教育、而不是只注重抽象的学术论文发表的教育者;无论他们做什么都会招致许多批评,学生们也有正当的观点。对一个想开发物联网(IoT)节点的学生,要说服他/她需要去学习偏微分方程式是很困难的,即是他们可能需要先进的热分析。

幸运的是,或许并非大多数、但有许多美国的大专院校已经适应了工程设计的新现实,了解产品上市时程的急迫性以及跨学科设计的重要性;实际情况是,现在的理工科系学生们与学校研究团队在研究主题、复杂度、执行力、洞察力甚至建档能力方面都有令人印象深刻的表现,看看一些业界厂商主办的学生设计大赛的优胜作品,你会有很多的惊喜。

你觉得呢?做为工程师、曾亲身经历过理工科系教育的你,认为哪些课程真的可以拿掉或是尽量减轻?又有哪些是需要添加、调整的?欢迎与我们分享你的看法!

编译:Judith Cheng, EETimes Taiwan

责编:Luffy Liu

(参考原文: Does Engineering Education Need a New Focus?,by Bill Schweber)

 

  • 耶鲁大学校长:“真正的教育不传授任何知识和技能,却能令人胜任任何学科和职业,这才是真正的教育。”
    个人感悟,课本永远是过去的知识,借此传授分析问题和解决问题的的方法。新的知识永远是在实践中用方法学习而获得。
    这是课程真的可以拿掉或是尽量减轻,需要添加、调整的基本原则。
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Bill Schweber
EE Times/EDN/Planet Analog资深技术编辑。Bill Schweber是一名电子工程师,他撰写了三本关于电子通信系统的教科书,以及数百篇技术文章、意见专栏和产品功能介绍。在过去的职业生涯中,他曾担任多个EE Times子网站的网站管理者以及EDN执行编辑和模拟技术编辑。他在ADI公司负责营销传播工作,因此他在技术公关职能的两个方面都很有经验,既能向媒体展示公司产品、故事和信息,也能作为这些信息的接收者。在担任ADI的marcom职位之前,Bill曾是一名备受尊敬的技术期刊副主编,并曾在其产品营销和应用工程团队工作。在担任这些职务之前,他曾在英斯特朗公司(Instron Corp., )实操模拟和电源电路设计以及用于材料测试机器控制的系统集成。他拥有哥伦比亚大学电子工程学士学位和马萨诸塞大学电子工程硕士学位,是注册专业工程师,并持有高级业余无线电执照。他还在计划编写和介绍了各种工程主题的在线课程,包括MOSFET基础知识,ADC选择和驱动LED。
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