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給工程科系的大一新生

 

中興大學 生物系統工程研究室 陳加忠

 
 

大學一年級的學生稱為新鮮人,大學一年級的工程科系學生,與其他學術領域相比較,一定多了一份自信。普遍認為學習工程技術,未來不用擔心就業問題。在三、四十年之前的確是如此,在現代也是如此。如果工程科系只是就業的保障,那麼工程學科要在大學四年之內學習那些?如果工程科系的學生其成就不只是限制於工程領域,那麼還有那些學問需要研習?

工程的本質是什麼?工程代表可量化、可重現、可複製。無論是基礎科學演化而成的機械、電機、化工、土木系或是綜合性的環境工程、農業工程與生醫工程,都必須具有此三大特質。在歐美的工程師手冊提及工程師的成功條件如下:

1.      具有解決問題的能力。

2.      能夠規劃與進行實驗,能夠以最小的經費,最少的時間得到最多有用的資訊。

3.      具有計量的技巧,善於數學建模,靈活的運用電腦程式。

除了上述工程研究能力,工程師仍然必須具有其他相關的能力,例如:

1.      資料的收集與篩選正確資訊的能力。

2.      推理與分析的心智能力。

3.      溝通的能力。

4.      教導他人的能力。

由上述歐美地區對於工程師的要求,工程師在大學四年中需要學習工程基礎教育,學習的目標包括:

一、工程的基本能力:能夠設計,能夠進行計量研究。

二、學識能力

1.      基本學科:數學、物理、統計、化學。

2.      應用學科:力學、熱學、電學等。

3.      社會學科:經濟學、心理學、管理學等。

三、人文的關懷:哲學思考,文學欣賞,史學見識等。

四、對橫向社會的關懷,對於縱向歷史責任的傳承,能夠客觀不斷地學習。

這種具有專業而且又具有人文關懷的工程師特質,由工程師的英文字源即可知曉。無論是土木工程師(Civil Engineers)、機械工程師(Mechanical Engineers)、電機工程師(Electrical Engineers)與農業工程師(Agricultural Engineers),都有個共同的字源(Engineers),而此字尾詞"er"代表""。這也說明工程師之特質,即是具有人文的關懷。

與工程師相對的是匠。無論是鐵匠(Black smith)、木匠(Carpenter)、泥水匠(Mason)、鉛管匠(Plumber)等,這些英文都是特殊的單字,代表有著特殊的技藝,但是絕不是"人師"。因此對這些木匠,鐵匠等人物,其特質市專業技巧,不能要求具有人文的關懷。

工程師的特殊專業能力即是工程的創造力。創造力來自如下的特質:

1.      基本的學術涵養。

2.      認真努力的態度。

3.      避開成見的束缚。

4.      追求創意,尤其是原創性的能力。

原創性在文學則是代表"言人所未言,發人所未發",在科學研究代表發現新學理,在工程則是代表發明新技術,新設備或是新的作業流程,但是創意不是天生,而是可以自後天培養。

對一個人的學習與創新,以如下文句最能描述:

「心不可不虛,虛才足以容萬物;

  心不可不實,實才不為外物所移」。

人的求知,求學就從"充實"開始,先建立雄厚的學術基礎,再求創新,求改變。如果沒有渾厚的學養,創意往往淪為空想。自認為獨立思考,其實只是空泛的胡思亂想。因此具有創意能解決問題的第一步則是雄厚的學術基礎。

為何工程師要具有人文的關懷,因為工程的極致並不僅止於器材或設備之設計。工程師的對象是"",物是無生命,因此容易複製,量化與控制。但是工程師仍是活生生的人,"er"。有一份對於社會的責任感,有承先啟後的歷史情懷才是真正的人。因此工程師不可不具有人文關懷。所以偉大的工程師一定要有偉大的心靈。

大學要如何訓練一個工程師?工程教育已行諸多年,由歐美大學的課程可以看到此工程領域累積多年經驗後對於課程的安排。以機械工程為例,大一課程是工程基本學科:微積分、物理與化學。搭配的通識課程是文學、藝術、宗教、歷史與社會科學。大二以後為此科系的核心課程,力學方面有應用力學、材料力學與流體力學,熱學方面有熱力、熱力學、熱傳遞。電學方面有電子學、電工學,要搭配計算機程式、圖學、工程畫。到了大三下至大四此一年半,為分組課程如固力組、流力組等更深入課程。大一至大四除了專業課程,還要選修其他通識。

這種循序漸進,自基本課程開始再深入的工程學理課程安排,即是大學工程學系的精神。一位工學院學生,無論是電機、化工、機械或土木,其四年課程都可以看到此精神。學生由此四年的求學訓練,一方面是對工程領域有著渾厚基礎,另一方面透過通識教育,培養胸襟、氣度與見識。

在修課過程中,這些工程課程另一個深層意義是讀書方法之訓練。藉由上述課程的順序安排,在研習課程中得到了系統性的學習訓練。由淺入深,由基礎再深入之學習。因而學生在四年中逐漸打下了做學問之基礎。因此各工程科系若是從事其他領域,也可以觸類旁通,自我學習。

19501995年代,台灣的大學至少保持著此西方工程教育的制度。但是自喊出教改之後,台灣的工程教育面臨如下的危機:

一、通識課程更不受重視

通識課程有文學欣賞,有歷史緬懷,有哲學思考。對於不同的文化,不同的宗教能夠包容與欣賞,因此間接培養胸襟與氣度。這種人文素養的胸襟氣度才能成就原創創意,才能啟發思考,使得研究發展更上一層樓。不幸地,台灣工程學門先在1950年代之後蒙受的政治高壓,封鎖通識教育。如今大幅度開放課程,校園的通識教育反而多流於形式,工程學生不知曉此種通識課程之重要。

二、新興科系之混亂

一些急功近利的科系,在大學課程安排太多的專業必修,反而減少基本學科的學分數。認為可以快速訓練先進人才。不料因為基礎不穩,反而無法達到人才培育之結局。

三、功利主義

在大學時代,眼光即是沉溺於高科技產業,目標即是成為科技新貴,股票分紅。愈急於求利,求學基礎反而愈鬆散。愈急於賺錢,目光視野只有眼前小利,反而一生成就只限於小利。

大一工程學生對於未來有無限的可能。無論未來如何變化,自身的能力是自己之保障。但是能力不能畫地自限,不能將自己的學識能力只限於專業,但是又不能沒有專業知識。因此工程科系學生,就必須於忙碌的工程課業中再抽空閱讀學習人文與社會學的課程。自大一的基礎課程開始,循步就班的學習。但是不能只限於工程學門的學者。因此工程科系學生就必須比起其他學術領域承擔更重的課業。

        工程學門要求沉穩,要求渾厚基礎,但是要能有創意。人文中有輕靈飄逸。工程師即要身兼實與靈之兩種特質。因此工程科系大學生必須比其他領域更加用心,才能不局限於工匠而成為真正的工程師