杜風 88 期 特別報導

VLab 論壇:談現代工程師的資訊教育

陳淑英

 


 

前言

培育學生具備充分的問題解決能力,在工程教育是相當重要的任務,包括資訊應用能力,是工程師須具備的核心能力之一。而台灣大學土木工程學系在研究大樓落成後,規劃了「視覺化實驗室」(VLab),讓研究透過運算得以模擬出平面及立體實境,強化了資訊判讀與應用的能力,這次,藉由VLab成立五週年的契機,邀請國內土木、建築相關領域的學界、業界共同與談「現代工程師的資訊教育」該如何培養?各校的做法與業界經驗、需求都在論壇裡有言簡意賅的討論,為工程資訊人才的培育苗圃注入活力的養分!

開場

 

在論壇正式開場之初,台大土木系系主任呂良正教授先向來賓們致歡迎詞並介紹VLab的空間雖不大,但使用率卻是土木系最高的!這次透過五週年慶,邀請國內土木、建築系所老師與業界共同來交換資訊科技教育的心得、看法。

接著,VLab實驗室執行長康仕仲教授也說明VLab實驗室的功能與運作管理情形。目前VLab的使用率已達90%,由於實驗室有工讀生團隊在經營管理,讓電腦、週邊設備光亮如新、軟體齊全、隨時都能上機使用,且24小時開放。康仕仲強調,把VLab的管理權交給學生,讓他們自由發揮創意打造出自己喜歡的空間,學生就會喜歡來使用。這成果讓成功大學測量及空間資訊學系的揚名教授相當羨慕,他說:「資訊教育管理真要找對人,若老師怕學生把電腦用壞,會讓老師們都不敢去用!」

未來工程環境需求

視覺化資訊應用

甫從系主任職務退下來的楊名教授,首先從「科學」(Science)國際期刊所發表的「中國南海海盆結構」研究談起未來工程環境的資訊需求,因這項由交大土木系與台大海洋所共同合作的研究利用衛星測高雷達獲得之海面重力資料,透過反演技術首度完整、清楚辨識出南海海盆特殊地質構造。楊名說:「這也是一種空間資訊的應用;近年來資訊應用已經成為工程師資訊教育的主流之一。」

軟體計算崛起

而台大土木系謝尚賢教授認為:「資訊科技在最近十幾年呈現飛躍快速的成長。早期較重視力學計算(hard computing)時,土木工程還是領先的,但這幾年進入設計與管理領域,焦點繞在information engineering或soft computing時,我們就落後了!從整個趨勢看來,hard computing 仍會持續深化;而soft computing崛起迅速已是不爭的事實。」

重視程式撰寫

謝尚賢又提到,台灣許多非資訊系所在過去幾年已不教程式撰寫,但反觀英國對此卻高度重視。謝尚賢說:「英國從小學,就開始訓練學生寫程式。」在人類社會裡,人與人需要溝通才能合作;人也需要學習跟機器溝通,好對機器做深度指揮,而不是只停在會使用、會操作而已。

資訊應用技術提升

至於在資訊科技的應用上,謝尚賢認為,目前土木工程領域的資訊管理,仍受限於工具,工程資訊溝通與展示多還是用2D圖說,但其他領域都已進入3D演示,所以BIM就是想要突破這一塊。除了資訊科技之外,謝尚賢額外補充工程領域需要挹注的科技面還很廣,包括海量資訊、雲端系統也都是未來工程科技領域的發展趨勢。

融合社會系統

不論是工程還是機械,都為了因應人類社會生活需求而產生,因此謝尚賢認為,工程資訊必須將社會系統帶進來思考,工程跟人文要怎麼結合?工程之間要跨領域、也要跟人文社會跨領域!

有效的教育經驗

專題模式教學

在教學方面,如何提升資訊教育成效?楊名認為最有效的教學是採「專題教學模式」,透過團隊合作共同完成。楊名認為:「資訊應用一定要團隊合作、不能單打獨鬥。思考討論層面才會更廣。」

教學生想學的

而中興大學楊明德教授則認為,學生的學習動機是主要關鍵。他說:「以前的教學方式是老師會什麼、就教什麼。但現在必須反過來想,學生想學什麼、就教什麼,教學生想學的,他們學習的動機才更強!」

營造學習環境

楊明德認為,「學校的重要性在於引導、而非傳授知識。想學習,網路都找得到,而學校功能是營造團隊合作、自主學習的環境,學生會更有參與感。」

謝尙賢也同樣認為,學校應想辦法提供學生更多機會,營造可與產業接軌、具國際競爭力的學習環境,好刺激學生的學習動機。而老師們的專業,也可整合、營造跨領域的學習環境。謝尚賢建議,若兩個不同領域的專業有共通部分,也許可以合授課程、或採用翻轉教室方式來融入現有課程,一起把學生的專業基礎建構起來。

學生自主學習

學生自主學習與管理的創意,常超乎老師的想像!成功大學建築系簡聖芬副教授特別提到:「由於系上空間整修,沒有實驗室可集中放置12台3D印表機,因此,將設備分散放在不同的研究室,交由同學自主管理。他們為此組成『創客幫MAGI』,有組織地管理、維護散落在各室的3D印表機,也舉辦工作營教同學使用設備。」做法如同台大土木的VLab,相信學生的能力,放手讓他們自主經營、自主管理,學得更快。

教師要成長

對於教學,謝尚賢說:「我不擔心學生。教學環境營造最重要的關鍵還是老師,老師使用的工具要符合資訊時代年輕人慣用的方式,才比較容易有教學互動。」郭榮欽執行長也提出,他在護理專科學校擔任教務主任時就發現,老師們的資訊能力跟資訊時代已有落差,因此致力推廣資訊化應用。

創新工程教育經驗

台大土木系康仕仲教授最後也提出他在工程教育上的創新教學經驗。他認為,教師、環境和社群三方面的轉變必須並重。

首先,「老師要轉變」,因教師在指導學生專業探索上,仍具關鍵性影響。老師熱情、積極的學習氣質會感染、影響學生。接著「社群要建立」,因工程環境要面對的問題非單一領域能解決。因此,教師也有必要形成社群,連結不同領域的經驗與智慧。學生也需要形成共學社群,同儕之間學習的感染力是最大的。最後「環境要轉變」,營造出適合討論、學習、輕鬆的實體空間;並充實設備與軟體、保持網路順暢,讓學生喜歡用、常來用。

工程教育目標

工程師的資訊素養

而未來工程師需具備怎樣的資訊素養才夠?謝尚賢認為,資訊素養的內涵,可分成基本概念、應用能力、與進階應用。而教育要談的,應聚焦於「基本概念」這部分。他說:「應該要發展出能讓學生自主學習的學習地圖(learning road-map),而這個學習地圖需隨著趨勢發展做調整,好讓學生能掌握最新趨勢,知道該充實哪些概念與基本能力。」而每個學生的興趣、專長不同,謝尚賢認為不見得每個人都要學到進階程度,只要培養基本能力,有興趣者自然會去摸索自己需要的東西。

資訊教育的未來

而台灣資訊教育在國際競爭力上最大的困境是什麼?中興工程顧問公司周頌安經理認為「只有使用者,沒有開發人員」。他認為,「如果只做一般程式使用者,大學教育就夠了。但如果希望台灣開發的程式能外銷,就必須培養程式開發的人才,他創造出來的產值很龐大。」針對這點,世曦工程顧問公司的李萬利協理認為,「學校不一定要馬上就培養學生做大規模軟體的開發。元件才是工程應用上的基礎。可以透過元件的開發、製作,培養學生開發能力。」

郭榮欽也補充:「外國軟體使用介面的設計不斷走向 "user friendly",台灣這部分還需要加強訓練。」

業界工程資訊需求

視覺化資訊科技

放眼未來工程在資訊方面的需求,李萬利協理分析:「目前的趨勢還是會以視覺化與工程應用為主。」也就是說,將資訊應用能力與工程發展做結合,讓工程的規劃設計能做出更具體、精準的呈現。但目前業界在視覺化的發展還停留在2D到3D的過渡之間,並未真正做到3D。

需具備整合能力

有高科技,但當環境許多部分還未準備好,工具仍發揮不出應有效力。李萬利認為,一個理想的工程師,除了具備基本的技術之外,還要擁有好的觀察力才容易抓住未來趨勢,找出適合新工具的新方法。他說:「希望工程資訊教育能幫這個產業更新氣象。土木建築業本身就是個綜合性的環境,需要的是擁有綜合型能力的人才。」

需具備團隊合作的能力

視覺化在工程上的應用,其特性是工程與資訊的結合。這點,使團隊合作的重要性大為提升,不只是人與人之間的合作,更是不同專業團隊之間的合作。李萬利說:「各領域的專業不能再侷限於單一領域,要有綜合性的思維,擁有整合的能力,才能使視覺化物件與資訊的結合,達到更高的效率。」

基礎需要扎實

學校教育培育出的人才與業界無法接軌,是目前教育面對的嚴峻挑戰。中興工程顧問公司周頌安經理提到,「我曾寫過程式但全都不再使用,因建案的委託方,希望使用軟體商所開發的商用程式。結果就是,業界希望社會新鮮人懂得操作這些商用程式;但學校教的是程式理論,這裡就出現落差。」那學校是否應隨著業界需求、不教程式設計?「倒不見得。」周頌安認為,「學校應該培養的是讓學生有驗證能力,而不只是會使用軟體而已。」一個好的工程師,應該能用不同的方式,證明自己的答案是正確的。

李萬利也提醒,「電腦只不過是工具而已,打好物理、力學基礎、以及工程素養還是很重要,可以判斷合理性。工具,不是基礎,是協助。」

 

 

這次議題,包括,「工程資訊教育方向該往哪裡走」和「工程資訊教育的實務」。 這方面,台大、業界及各校分別的經驗分享:

 

台大經驗

謝尚賢教授  台灣大學土木工程學系

 

軟體計算崛起

從土木資訊需求面與趨勢變化來看教育的走向。謝尚賢說:「資訊時代來臨已呼籲很久,但最近十幾年呈現飛躍快速、非線性地成長,各產業都有點因應不及,而建築土木領域更是落後,再不追的話,會落得更遠!早期趨勢較重視力學計算(hard computing)時,土木工程在計算領域還是領先的,但這幾年進入設計及管理領域,焦點繞在information engineering 或soft computing時,我們就落後了!從整個趨勢看來,hard computing仍會持續深化;而soft computing迅速崛起已是不爭的事實。」

重視程式撰寫

另外,謝尚賢也提到程式撰寫方面,台灣許多學校的非資訊系所過去幾年已經不教,但反觀英國對此卻高度重視。謝尚賢說:「英國從小學,就開始訓練學生寫程式。」這其實是個很基本的思考,就像人類社會,人與人需要溝通才能合作;而在後工業時代,人也需要學習跟機器溝通,好讓機器能照著指令正確運作。謝尚賢強調,「對機器要能深度指揮,就必須用深度語言去跟機器溝通,不是只停在會使用、會操作而已,因此好好發展程式語言能力去跟機器溝通非常重要。」

資訊應用提升

至於在資訊科技的應用上,謝尚賢認為,目前土木工程領域的資訊管理,仍受限於工具,他說:「在土木領域,我們的產品資訊,還是用2D圖說來表達,但其他領域都已進入3D演示,所以BIM就是想要突破這塊。早期營建管理只是程序上的調整、產品資訊管理並不強,後來就遇到瓶頸,但有了BIM這些工具,會有整合性的突破。」

融合社會系統

不論是工程還是機械,都是為了因應人類社會生活需求而產生,因此謝尚賢認為,工程資訊必須將社會系統帶進來,將人的因素考慮進來,工程跟人文要怎麼結合?工程之間要跨領域、也要跟人文社會跨領域!謝尚賢舉例說,3D印表機其實就是機器人的原理;而智慧建築也是個機器人,都是機器或工程與人的因素結合下的產出成果。除了資訊科技的教學需創新之外,謝尚賢也額外補充工程領域需要挹注的科技面還很廣,包括海量資訊、雲端系統也都是未來工程科技領域的發展趨勢。

工程師的資訊素養

而未來工程師需具備怎樣的資訊素養?謝尚賢認為,必須先對資訊素養的「內涵」下定義。他認為資訊素養的內涵,可分成資訊的基本概念、資訊應用能力、與進階應用。但教育要談的,應聚焦於「基本概念」這部分。謝尚賢說:「教育這部分,也許可以發展學習地圖(learning road-map),它的設計必須要讓學生能自主學習,而且能隨著趨勢發展作調整,好讓學生能掌握最新趨勢、知道該充實那些概念跟基本能力。」

學校應想辦法打開更多機會,營造可與產業接軌、具國際競爭力的學習環境,好刺激學生的學習動機。謝尚賢笑著說:「我比較不擔心學生。學習環境的營造,最重要的關鍵者還是老師,老師所使用的工具也要符合資訊時代年輕人慣用的方式,才比較容易有教學互動。」

而老師們的專業,也可以有適當的整合,營造跨領域的學習環境,不只一個專業單打獨鬥。謝尚賢提到,台大土木目前有些較進階的課程,似有疊床架屋的感覺;他建議,若兩個不同領域的專業有共通部分,也許可以合授課程、或採用翻轉教室方式來融入現有課程,一起把學生的專業基礎架起來。

工程資訊教育目標

總括來說,工程教育應負哪些責任?謝尚賢認為,首先要先定義「資訊基本素養」才有方向做課程規劃;學校應提供自主學習的環境;在學習議題上,讓學生明白需求跟未來趨勢;而每個學生的興趣、專長不同,不見得每個人都要學到進階程度,只要培養基本能力,學生有興趣的,自己會主動去摸索。

 

郭榮欽執行長  台灣大學土木工程學系工程資訊模擬與管理研究中心 

 

用能力說服業主

資訊科技能為職場帶來加倍的效率,但如何突破群體慣性、願意挑戰新的學習與事務,除了本身資訊的專業能力之外,如何說服同事或業主,又是另一種專業技能。台大土木工程資訊模擬與管理研究中心的郭榮欽執行長說明了他參與宜蘭縣政府建築管理行政資訊化過程的經歷。他說:「民國八十四年時,宜蘭縣政府及宜蘭建築師公會,希望能將申請建築執照流程所需書件資料資訊化。但當時他們對『資訊化』的認知,就是把申請所需的文件依表格格式建檔,好提供公會所屬的建築師使用,他們可以用文書處理軟體填寫表格,再列印下來送交縣政府。」

「但資訊應用的思維只是這樣,太可惜了!」郭榮欽的想法是開發一套程式,讓建築師透過網路直接申請,可免去紙本列印及舟車勞頓,並且用資料庫方式,管理所有過去申請案的資料。郭榮欽說,「那個時候,一度因經費問題被打回票,但開發、測試之後受到好評,縣政府終於願意提撥足夠的預算來支持這項系統,使執照申請更有效率。」

提升教師資訊能力

在資訊教育方面,郭榮欽也提到,他在民國九十四年,擔任護理專科學校教務主任時,看到教師仍在使用舊式的投影膠片,便向教育部申請教學計畫,編列預算,在每間教室安裝電腦設備,並發給所有教師隨身碟、也增設資訊處理科培養資訊人才,來協助推動學校的資訊化。甚至為其他非資訊科系教師開設夜間課程,希望提升他們在資訊應用方面的技能。郭榮欽發現,老師們的資訊能力跟資訊時代已有落差,老師的資訊能力不夠的話,要怎麼跟資訊時代出生的學生溝通、做出有效率的管理。因此致力推廣資訊化應用,使一般非資訊專業的工作者能夠跟資訊科技拉近距離,提升工作效率。

 

康仕仲教授  台灣大學土木工程學系

 

創新工程教育經驗

台大土木系康仕仲教授也提出他在創新教學上的綜合性意見。他認為,教師、環境和社群三方面的轉變必須並重。

老師要轉變

雖然學生自主學習是必然趨勢,但教師在指導學生專業探索上,仍具關鍵性影響。老師的氣質跟能力,會感染、影響學生;比如,持續探索新興科技的熱情會感染學生一起投入。因此,教師本身必須是個熱情、積極的學習者,不斷將世界最新趨勢與科技帶進課堂,結合學生的創意跟想法,繼續在別人已建立的基礎上做研發!除此之外,也要儘量學習年輕族群的溝通模式,拉近數位落差。

社群要建立

環境問題、社會需求,交錯複雜,已非單一領域單打獨鬥就能解決問題。因此,教師必須形成社群,在跨領域討論互動的平台上擴展教學經驗、連結跨領域教學夥伴。學生也需要形成共學社群。同儕之間學習的感染力是最大的,也最具有擴散性。當大家都在討論一項科技或領域時,會帶動旁觀者一起參與!

環境要轉變

營造出適合討論、學習的實體空間,充實科技軟體、維持網路環境順暢,讓學生喜歡用、常來用。任何一個環境,建置很容易、但維護很難。因此如何創造優質、共學、高科技、動態的環境,在實體與虛擬空間的建置都非常重要。

業界經驗

未來的工程環境在資訊方面會有哪些需求?理想工程師須具備怎樣的資訊素養?土木高等教育應肩負哪些責任?學校應該如何教?若從業界的角度來看,他們對工程資訊教育有何建議與期待?

 

李萬利協理  台灣世曦工程顧問股份有限公司BIM整合中心 

 

工程領域的資訊科技趨勢

資訊科技的發展趨勢,從業界的需求可嗅出風向,世曦工程顧問公司的李萬利協理接著從未來趨勢談起。他分析:「未來工程在資訊方面的需求,目前的趨勢是以視覺化的工程應用為主。」也就是說,將資訊應用能力與工程發展做結合,讓工程的規劃設計能做出更具體、精準的呈現。但目前業界在視覺化的發展還停留在一個轉換的問題上,仍在2D到3D的過渡之間。

李萬利以自己就職的公司舉例,說明這幾年來,已逐步整合各部門的核心設計流程。並從去年起,開始嘗試將多個不同專業的2D設計團隊結合,用3D工具嘗試新的設計流程。但這個視覺化過程,目前仍面臨一個問題。什麼才是真正視覺化的應用?還是只是某種程度的簡報?他說,「我們真正做到的並不是3D,其實還是2.5D。」即使使用新的工具,但環境沒預備好,也很難走到全然創新的地步。李萬利提到,公司團隊有很多事先要具備的知識、方法及備用的資料,都還是2D模式,即使新工具有能力,也無法達到最佳效果。目前所能做的,是從過程中去發現領略、發展出真正可以處理3D的方法。所以溝通很重要,必須讓整個團隊理解3D是什麼?要將整個流程清楚傳達,而不是一個階段、一個階段的步驟而已。

理想工程師需具備綜合能力

當科技不斷進步,客觀環境還青黃不接的當下,如何讓工具發揮應有的效力?李萬利認為,一個理想的工程師,除了具備基本的技術之外,還要擁有好的觀察力(機靈一點)。有觀察能力的人,容易抓住未來趨勢,找出適合新工具的新方法。

那麼,培育未來的工程師時,土木高等教育所肩負的責任又是什麼?李萬利從業界角度提出看法。他說:「我對高等教育的期待,在於希望工程資訊教育能幫這個產業更新氣象。土木建築業本身,就是個綜合性的環境,需要有綜合型能力的人才。」

李萬利還提到,「對有些事情和技術,不需太深入去鑽研,而是要有整合、應用,及管理的能力。」因此,工程師教育,必須從跨領域方面來培養。李萬利舉例說,「像視覺化部分,目前已有設計的人才,但在之後的施工階段,施工工程師不一定要對設計部分有深入想法,而是必須擁有執行、整合、應用的能力,希望學校教育可以多方培養不同方面的人才。」

需具備團隊合作的能力

而目前視覺化在工程上的應用,其特性是工程與資訊的結合。這點,使團隊合作的重要性大為提升,不只是人與人之間的合作,更是不同專業團隊之間的合作。李萬利說:「過去,因為工具的限制,各個團隊合作時,都是先各自進行,到了某個階段才進行整合。現在,各領域的專業不能再侷限於單一領域,而是要有綜合性的思維,擁有整合的能力,才能使視覺化物件與資訊的結合,達到更高的效率。在這樣的趨勢下,需要一個環境,使所有人可以在一個平台上協力進行作業。不僅僅是視覺化物件的產生及使用,也包括專業間的互動以及問題處理。」

李萬利站在業界的立場,他期望,將來出社會的學生,除了熟悉專業技能和工具的使用之外,也要了解在這個數位時代中,與人相互合作的模式。而電腦只不過是工具而已,仍然要打好物理、力學基礎、以及工程素養還是很重要,可以判斷合理性。李萬利再提醒:工具,不是基礎,是協助。

 

周頌安經理  中興工程顧問公司研發及資訊部 

 

產、學的落差

學校教育培育出的人才,進入業界後如何能立即上軌道?是目前教育面對的嚴峻挑戰。而中興工程顧問公司的周頌安經理,以台大土木系畢業校友的身份提到,「我民國74年從學校畢業進到中興工程顧問社時,發現中興的設備跟台大竟是一樣的,所以我很容易就適應。但在目前,學校教育與業界似乎出現了一段距離,因此,雙方需要互相了解,學校教育有哪些成果出來?業界面臨的現況又是什麼?」

以程式設計而言,周頌安說,他曾寫過的程式,目前全都不再使用,因為自行開發程式的結果還需以其他方式進行驗證。其結果就是,業界希望社會新鮮人懂得操作這些商用程式;但學校教的是程式的理論,這裡就出現了落差。

那,為什麼學校還要教程式設計?是否應跟隨業界的腳步?「倒不見得。」周頌安認為,「學校應該培養的是學生的驗證能力,而不只是會使用軟體而已。他曾看過很多工程師申請軟體之後,只是盲目的輸入、產出,卻沒辦法驗證自己的答案是否正確。驗證答案,相較之下,比熟悉軟體的使用還要困難。但一個好的工程師,應該能用不同的方式,證明自己的答案是正確的。」

資訊教育的未來

周頌安認為台灣在資訊方面的國際競爭力最大的困境是,「只有使用者,沒有開發人員」。他認為,「如果要外銷程式,或使用自製程式的話,台灣的土木軟體工業還需要加強,這一點就是土木高等教育可以去發展的。如果只是做一般的使用者,大概大學教育就夠了。但如果我們希望台灣開發的程式能夠外銷,就必須培養程式開發的人才。這樣的人才即使人數較少,但能創造出來的產值卻很龐大。」

針對這點,李萬利認為,「大型軟體有很高的價值,但學校不一定要馬上就培養學生做大規模軟體的開發。元件才是工程應用的基礎。可以透過元件的開發、製作,培養學生開發能力,並且和既有的專業合作,多吸收工程經驗,成為未來的戰力。」

郭榮欽接著補充說:「台灣的設計和他國比起來較不足的是,外國軟體使用介面的設計不斷進步,走向”user friendly"。介面是使用者最直接感受的部分,我們在這方面還需加強。」

 

 

各校經驗

除了硬體環境的設施之外,到底未來的工程環境在資訊方面會有哪些需求?理想工程師須具備怎樣的資訊素養?土木高等教育應肩負哪些責任?學校應該如何教?目前各校現有的計算機相關課程與創新教學的實務經驗如何?首先,成功大學與中興大學先分享其經驗:

楊名教授 成功大學測量及空間資訊學系

 

未來工程環境需求

甫從系主任職務退役的楊名教授,因著對工程教育的熱忱,特撥冗前來聊成大的工程資訊教育經驗。對於未來工程環境的資訊需求,他從最新一期《科學》(Science)國際期刊所發表的「中國南海海盆結構」研究談起;這項研究是交大土木系與台大海洋所共同合作,利用衛星測高雷達獲得之海面重力資料,透過反演技術首度完整、清楚辨識出南海海盆特殊地質構造。楊名說:「這也是一種空間資訊的應用;近年來,資訊應用已經成為工程資訊教育的主流之一。」

楊名接著分享他在蘇黎世聯邦理工大學看到的一個研究專案。他說:「研究議題其實很簡單,就是要改善在都市裡找停車位的問題。駕駛找停車位常花很多時間,收費員也一樣得耗時逐一找出新停進的車輛。如何讓找車位與辨識停入車輛的速度、流程更便捷?蘇黎世聯邦理工大學應用電腦視覺技術,自動監測車輛出入的動態,駕駛人可使用APP軟體直接開到停車位,開單人員也一目瞭然,直接到定點開單,不必多繞,使停車位的流量做出了有效的管理,這些都要運用到測量與空間資訊的技術。」有鑒於此,成大測量系在過去幾年,聘了數位資訊專才的師資,加強培養學生資訊應用的能力。

專案模式教學

而在資訊教育方面,硬體設施是不可或缺的重要工具,成大測量系除了一般的電腦教室以外,也特別設有一間強調3D視覺化教學的空間資訊教室,但目前使用成效似乎比不上台大的VLab。

而教學方面,楊名認為最有效的教學是採專案模式,透過團隊合作共同完成。楊名說:「資訊應用強調團隊合作、不能單打獨鬥。過去學生個別完成作業時,會有抄襲的狀況,但現在必須整組討論合作完成作業,無形之間抄襲的情況就消除了。此外過程中,學生們也會很在意公平性,對於不參與討論研究的組員,交作業時,自然不會把他們的名字掛上。」透過團隊共同學習,會讓思考討論層面更廣、無形中也建立互評機制。

 

楊明德教授中興大學土木系

 

至於中興大學的工程資訊教育怎麼教?楊名教授的學弟,楊明德教授目前是中興大學土木系兼防災中心主任。他也參與科技部創意工程教育,在工程教育投注不少心思。

教學生想學的

教學認真、並積極配合計劃要求的楊明德,為將工程圖學、測量實習、測量總實習的課串在一起,他一週的上課就要將近20小時。但教師再努力,學生的學習動機還是關鍵。楊明德認為:「如何激發學生的學習動機,比我們要教什麼更重要。」他發現,以前的教學方式是老師會什麼、就教學生什麼。但現在必須反過來想,學生想學什麼、就教什麼,這樣學生學習的動機才更強!

學校營造學習環境

楊明德認為,「學校的重要性是引導、而非只傳授知識。想獲得更多知識,網路很容易找,而學校的功能是營造學習的環境、以團隊共學方式吸收理論與實作,學習效果更好!單打獨鬥已行不通了,現在的技術都很深,需靠團隊才做得出來。」楊明德坦言,他是觀摩台大的教育經驗獲得啟發,楊明德發現,在課程設計上,理論加實作,並以小組共學方式進行,創造自主學習機會,會讓學生更有參與感。而且成立社群互動討論已是趨勢。」楊明德笑著說,「太陽花學運給了我刺激,讓我深刻覺醒,為什麼學校開的課,學生不想上,但在學運過程學生義務幫忙做的,卻做得比營利的公司好!他們樂意做他想做的,才會有學習動機,這過程老師也需要學習很多東西,才能跟學生順利溝通、互動!」

人力價值提升

針對未來資訊能力,楊明德提到當許多技術不斷推陳出新,勢必取代原本的人力,未來能掌握新技術者,較不會面臨被淘汰的風險。楊明德舉例說,「以前測量土地是拿著測量工具到野外架設儀器測繪地圖以便土地丈量、面積計算,但現在採用GPS全球定位系統,運用電子測距;而未來寫出APP應用程式,利用手機就能辦到。以前測量一千公頃面積需要一個月的時間;10年前採用航測技術,一周就可以完成,不需要那麼多人力;而將來一旦更新的技術出來,很多人的工作就要被工具取代,所以應積極培育學生掌握、學到最新資訊科技,並不斷與時俱進。

 

簡聖芬副教授  成功大學建築系

 

在最新的科技中,目前最夯的當推3D印表機,它能讓設計構想迅速成型,使產品與設計案更具說服力!尤其建築設計體積相當龐大,更需要3D印表機來協助完成實體模型。成功大學建築系簡聖芬副教授特別說明,成大建築系如何應用3D印表機來教學?

數位工場

簡聖芬說:「早期3D印表機剛開發時,價格非常昂貴,學校無法多添置,學生只好排隊使用;但早期機型速度慢、不好用、漸漸沒人用就容易壞。」在成大建築系,不僅有3D印表機,還有些數位工具,像大型平台式電腦數值控制工具機(CNC)和小型的CNC,以及雷射切割機、雷射雕刻。後來,3D印表機也出了較精簡的機型,於是成大建築系協助學院陸續購置12台便宜的3D印表機,規劃成立「數位工場」!

簡聖芬說,「自從去年買進一批便宜的機器之後,系上就可以多開設實驗性的課程,讓同學儘量操作使用,即使用壞了,也沒關係!」

但學校課程畢竟偏重理論,至於廠商跟市場的需求到底是什麼?就需仰賴產學合作,與企業共同開發新產品。例如:成大建築系與奇美集團合作,用奇誠科技開發的材料來設計燈具。

教學設計

至於課程安排上,簡聖芬說,給大學部的題目,是做建築立面,可用多種材料來做。並使用數位工場的鐳射切割機跟3D印表機來完成設計。至於研究所的課,則針對參數化的設計,讓學生運用程式的方式產生設計,並藉由3D印表機做出燈具模型。

簡聖芬說,「成大建築系因空間在整修,並沒有實驗室可集中放置這麼多台機器,因此,將設備分散放在不同的研究室,並交由同學自主管理。他們因此組成『創客幫 MAGI』,就像學生社團,有組織地共同管理維護散落在各地的3D印表機。就如同台大土木系VLab的管理方式,交由學生負責這些學習設備,他們也辦工作營教同學使用設備,學生之間,形成自我訓練團體,經營無邊界的數位工場。」

總結:

未來資訊工程人才如何培養?在不同學校和業界的對話下,觸碰出精彩火花,負責邀約、策劃工程教育論壇的康仕仲教授,綜合學界與業界每位講者的內容,歸納出六項跳脫傳統教學的共同觀點:

  1. 團隊合作。工程師的訓練透過團隊合作,學習效果更好。工程領域的問題涉及的層面越來越廣、也越複雜,因此,需要在學校就培養團隊合作、共同解決問題的能力,尤其是跨領域合作的能力。
  2. 同儕支持。傳統教育是老師帶領學生,但在現代,同儕之間相互的影響力更大!有人熱情投入學習一項新科技,比如3D列印,旁邊的人會想跟著做。
  3. 使用開放性資源。利用open source,而非專業軟體來做模擬設計,充分利用公開資源、建立基礎能力;廣泛收集open data 做分析材料,建立資料搜索、分類的能力;並且使用開放教科書、教材,以最小量的教學成本、達到最大的學習效益。
  4. 放手讓學生探索。傳統教育方式多半由老師逐步引導學習步驟,但現在多半採專題實作方式來授課,內容較多、牽涉面廣、也較雜,無法像以前一樣教那麼仔細。所以定好目標之後,接著就讓同學們結合團隊力量一起去探索。比如,蓋一座橋,同學們就得自己去找材料、堪查地質情況,再回到團隊中彙整、分析。
  5. 教學內容視學生動機調整。傳統教學內容是以老師的專業為主、學生被動學習。但現在是,學生想學什麼,老師就教什麼。課程安排以學生的動機為主。
  6. 彌補師生數位能力的落差。科技快速發展,教師的數位能力需與學生同步,老師也需學習用學生慣用的數位方式來互動,以加強師生間的討論與連繫。

資訊教育在美國著名的理工大學當中的重要性異軍突起,因學生們逐漸發現計算機式思維,能訓練出問題分析、拆解、抽象化、演算法思考與表達、排除錯誤和建立模型的能力。而多數的科學、技術、工程和數學領域的工作都必須倚賴資訊科學來完成,資訊科技能夠改變世界許多領域,因此,期待台灣工程教育能在資訊領域裡迎頭趕上!

總結

論壇的最後,負責籌辦論壇與邀請的康仕仲教授,綜合每位講者的分享,歸納出六項跳脫傳統教學的共同觀點:

  1. 團隊合作。工程問題涉及的層面廣泛,單憑個別工程師絕對無法獨立解決,因此,需要在學校就培養團隊合作、共同解決問題的能力。工程師的訓練透過團隊合作,學習效果更好。
  2. 同儕支持。傳統教育是老師帶領學生,但在現代,同儕之間相互的影響力更大!
  3. 使用開放性資源。利用open soft、open data和開放教科書,以最小的教學成本、達到最大的學習效益。
  4. 放手讓學生探索。傳統教育方式多半由老師逐步引導,但現代採專題實作方式來授課,主題內容較多、牽涉面廣、也較雜,無法像以前一樣教那麼仔細。所以先把目標講清楚,接著就讓同學們結合團隊力量一起去探索。
  5. 教學內容視學生動機調整。傳統教學內容是以老師的專業為主、學生被動學習。但現在是,學生想學什麼,老師就教什麼。課程安排以學生的動機為主。
  6. 彌補師生數位能力的落差。科技快速發展,教師的數位能力也需及時趕上,用學生慣用的數位方式來互動,以加強師生間的討論與連繫。

資訊教育在美國著名的理工大學當中的重要性異軍突起,修課學生數倍成長。因21世紀,需要有計算機式思維來訓練問題分析、拆解、抽象化、演算法思考與表達、排除錯誤和建立模型的能力。而多數的科學、技術、工程和數學領域的工作也都倚賴資訊科學來完成。因此,期待台灣工程教育能在資訊領域裡迎頭趕上,這次論壇議程雖短、但希望引起更多的迴響!

 

 

 

 

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