學習現場‧手腦並用完善生活 | 中國報 China Press

學習現場‧手腦並用完善生活

泰萊大學大二學生向Dr. Christina(左)與Dr. Satesh(左二)介紹他們研發的產品,一台成本不超過四百塊的淨水過濾器。
泰萊大學大二學生向Dr. Christina(左)與Dr. Satesh(左二)介紹他們研發的產品,一台成本不超過四百塊的淨水過濾器。

報導:方俊心
圖:張智玟、受訪者提供



地球環境在21世紀越趨嚴苛,我們對工程師寄以厚望,希望他們的專業能幫助地球往“永續”邁進一步。這樣的教育工作不簡單,必須設定遠程目標,投入長期努力……

想像一下,有個這樣的垃圾桶——當垃圾存到一定容量,它會自動使用內建太陽能儀器把垃圾壓扁,節省垃圾桶的內部空間,垃圾裝滿后,它還會自動通知清潔人員來處理,節省80%的人力資源以及75%的回收費用。

這不是哆啦A夢的想像世界,千真萬確,這款垃圾桶已在全球47個國家登陸,由美國公司Bigbelly發明和生產。

從古至今,工程師都在幫我們解決生活上的疑難雜症,他們少了對一毫米的斤斤計較,他們忽略一秒鐘的誤差或多花一塊錢,產品也許變得難以負擔,也許會發生威脅生命的意外事故。



地球環境在21世紀越趨嚴苛,很多議題等著我們著手改革,氣候變遷、能源不足、資源短缺、更多的傳染病……

我們對許多行業寄以厚望,當中包括了工程師,希望借助他們的專業,讓這顆宇宙中的藍色星球得以永續,人類也才有永續的可能。

傳統的工程師訓練是個循序漸進、“手把手”的教學過程。今天的工程師除了完成被託付的工作,能夠研發出造福人類的產品更顯重要。

美國國家工程院(National Academy of Engineering,簡稱NAE)在2008年提出了14項重大挑戰,透過“重大挑戰學者計劃”(Grand Challenge Scholars Program,簡稱GSCP),希望每年能培育至少20位工程界菁英,為全人類福祉而努力。

機械工程與化學工程系的大二學生跨系合作,共同研製了這台“分散郊區的水源過濾與處理系統”,簡單來說是部過濾器,從過濾器上方(圖中的白色管子)倒入污水,經過濾后,下方出現的就是可飲用的水源。(組員:朱康晟、黃祺元、麥興藥、黃如鷹、Rashvin Ravindranathan)
機械工程與化學工程系的大二學生跨系合作,共同研製了這台“分散郊區的水源過濾與處理系統”,簡單來說是部過濾器,從過濾器上方(圖中的白色管子)倒入污水,經過濾后,下方出現的就是可飲用的水源。(組員:朱康晟、黃祺元、麥興藥、黃如鷹、Rashvin Ravindranathan)

培育工程是迎戰未來

NAE是美國非營利學術機構,在美國工程界擁有權威地位,他們進行學術研究,也針對政策與工程議題向白宮進諫。在英國,類似的團體是英國皇家工程院(Royal Academy of Engineering),我國則有馬來西亞科學院(Academy of Sciences Malaysia)。

NAE在2008年向白宮提呈報告,報告中提出了14項重大挑戰,透過啟動GSCP,NAE跟大學合作,為世界培養能夠迎接這些挑戰的工程師。

NAE所列出的14項挑戰如下:

⊙促進更好的個人化學習
⊙使太陽能更經濟實惠
⊙加強虛擬實境
⊙掌握大腦相關研究,以研發更好的儀器
⊙促進更好的醫學
⊙促進更好的醫療信息學
⊙修復與改善城市基礎設施
⊙保障網絡空間安全性
⊙使淨水更易取得
⊙核能
⊙防止核災
⊙管理氮循環
⊙開發封存碳的方法
⊙研發科學探勘儀器

目前美國境內已有超過100所大學跟NAE合作,在校內提供GCSP。所有提供GCSP的學校都經過了NAE嚴格審核,確保他們在課綱、設備、講師陣容、教學方法等都符合NAE的要求。

克莉絲汀娜(Christina White)博士是NAE的GCSP與K12夥伴計劃(K12 Partners Program)全球主席與理事。她說,GCSP目標是每年有20位工程菁英順利“畢業”,並且放眼未來十年內培育出一萬個能夠迎接這些挑戰的工程師。

大一學生研製了這台“點字翻譯器”。翻譯器可跟手機連接,出現在手機熒幕上的文字可以傳導到翻譯器上,翻譯器再主導“感應器”的變化,讓視障或聽障者“閱讀”。(組員:賴詠恆、孫振泉、曾憲強、謝雍任、吳崇陽)
大一學生研製了這台“點字翻譯器”。翻譯器可跟手機連接,出現在手機熒幕上的文字可以傳導到翻譯器上,翻譯器再主導“感應器”的變化,讓視障或聽障者“閱讀”。(組員:賴詠恆、孫振泉、曾憲強、謝雍任、吳崇陽)

用專業知識過五關

GCSP是在學工程系學生可自由選擇參加的計劃。申請的學生順利通過筆試與口試的篩選后,正式成為GCSP參與者,在就讀期間完成GCSP設下的五關。

這五關分別如下:

一、著手進行實際的項目或研究;
二、學習跨領域知識;
三、培養創業思維;
四、累積國際經驗;
五、服務。

五關的終點,是上文所列的“14項重大挑戰”,意即從一至五,學生在進行時都不能脫離“重大挑戰”的最終目標,必須為這些挑戰服務。

舉個例子,若有學生選擇挑戰“修復與改善城市基礎建設”,那他必須完成五件事情。其一,研發或研究一項能夠改善城市基礎建設的東西,如開頭所說的垃圾桶。其二,學習人口統計學知識,儘管這跟工程系無關,但這對認識一座城市很有用。三,學習企業知識,從自己研發的產品中獲利。四,跟外國學生、老師交流,或到國外進行研究。五,到社區服務。

順利通過這五關,學生就是GCSP的畢業生了。他們可獲得美國總統親筆簽署的個人化函件,函件將點評學生所完成的事情與表現。

Christina認為,GCSP畢業生具有獨特優勢,“他們有機會分享、實際進行計劃、跟其他菁英交流、擁有社區經驗,”這些是別的學生所沒有的。同時在這過程裡,學生獲得導師與其他優秀學者的反饋意見,無形中累積了踏實的專業基礎。

主體設計草稿圖與主體實物。
主體設計草稿圖與主體實物。

博覽會平臺激發創意

我國泰萊大學是美國境外第一所獲NAE認可,可以提供GCSP的學校。學校工學院代理院長Satesh Narayana Namasivayam博士說,經過連串漫長的審核與來回修正后,泰萊大學終于在去年三月正式受認可,自那時起,學校通過了30位學生參加GCSP的申請,今年11月,將有三位學生正式從GCSP畢業。

他表示,NAE正準備在亞洲大力推動GCSP,據知,新加坡國立大學和香港大學也在申請中。

若說泰萊大學有什麼優勢,Satesh說,他們是國內唯一一個以“項目”為主導(project-based)的工學院。學校一年兩學期,每學期學生都必須“研發”和“製造”一項新產品,每學期學院還會舉辦工程博覽會。

在2014年的一場博覽會裡,學生曾熱情地向記者介紹他們的產品,這些產品五花八門,有機動型的,如跑車、打乒乓的機器人;有創新設計,如一款特別的雨傘,收起時雨水不會把手沾濕;有種植業、醫療相關的,學生改善了製作流程或創造更好的用品等。這些設計不盡然完美,卻使學校呈現出生機勃勃的景象,課程的開放性、學生自主學習可見一斑。

“GCSP跟我們這樣的學習方向很符合,學生是從做中學的。”

傳統工學院以循序漸進的方式指導學生,穩打穩紮為知識奠基;以項目為導向的學生,他們處在一個相對開放的學習環境裡,從自己的興趣出發,在研發和製作過程中,他們必須主動求知,否則產品不能完成,透過手作,他們得以不斷累積與修正自己的知識和經驗。

Christina非常認同這樣的學習方法。“以項目為導向的方式,是為學生將來做領導的準備。他們要定義問題、找出限制、對周遭環境有批判性思考,這些都是領導人的特質。傳統的‘手把手’教學,只能訓練出一般的工程師員工。”

感應器的真實造型。中間的小點為可伸縮裝置,由小點的凹(位置不變)凸(升高)組合成不同的字母或數字。
感應器的真實造型。中間的小點為可伸縮裝置,由小點的凹(位置不變)凸(升高)組合成不同的字母或數字。


*本網站有權刪除或封鎖任何具有性別歧視、人身攻擊、庸俗、詆毀或種族主義性質的留言和用戶;必須審核的留言,或將不會即時出現。
137