█ 另一種工程教育?
文、圖◎楊馥菱教授
2019年年底、在Covid-19還未爆發之前，我很幸運規劃並參與了教育部資科司「新工程教育方法實驗與建構計畫」的國外參訪行程(見圖一)，拜訪了三間執行Problem Based Learning(PBL)十年以上的工學院與系所—荷蘭Technische Universiteit Delft (台夫特理工大學、3mE, Mechanical, Maritime and Materials Engineering系見圖二)、比利時Université Catholique de Louvain (魯汶大學、新魯汶校區土木系)、以及PBL高等教育的發源丹麥Aalborg Universitet (奧爾堡大學)。五天馬不停蹄、超精實的行程，所見所聞對我像是做了一場華麗的夢，震撼無比。在教育這個偉大神聖的字眼之前，我淺薄的學習和教學經驗實在不足以班門弄斧，因此謹以此短文紀錄片段的心得，作一點人生的紀錄與分享。
█ [圖一]參訪行程
█ [圖二]TU Delft 3mE , Mechanical, Maritime and Materials Engineering新系館
參與這個計畫的初衷源自於自己教學10多年的一些困擾，我喜歡教工程數學和流體力學的課程，總是自己準備講義，內容並非完全按照課本章節順序安排，也因此總在思考為什麼必修課總是從第一章上到最後一章，想要釐清背後的思維架構，看看是否能更進一步幫助學生學習，也就是賴君亮老師退休前倡導的「不要見樹不見林」，思考見林後見樹更能提供方向，後者的課程規劃，類似各系所透過課程地圖想呈現專業知識的安排邏輯。
但課程中的確常常自以為貼心的對滿臉好奇心與期待的學生說著「…這些話也許你現在聽不懂，但把它記著，有天你就會懂了」。但也許自己能力不足或是教學方法不恰當，常常工程數學教完後，學生沒更接近工程、流體力學上完後，學生沒更理解力學，然後在大學要畢業時，覺得自己還沒準備好處理真實世界充滿力學的工程問題，於是念了碩士班希望可以有更多的磨練。沒錯，碩班論文的確處理了真實工程或科學問題的某些面向，所以不少同學有豁然開朗的成就感，進而對沒有標準答案的工程世界有了一點信心、期待與想像創意。但總覺得有些晚了，可惜了一段最能不顧一切開發自己的歲月。
而同時PBL、建構式學習與翻轉教室的概念在廣泛的被推廣與實踐，我雖然在傳統教學模式下適應良好，卻也思考著改變，雖然一邊聽著同事說原來的教法也沒有不好，還是養成了一批又一批優秀的人才，但一邊卻因為2017-2019年，當時教務處與黃主任深耕經費支持系上的必修課「量測原理與機工實驗」的改革(見電子報第11期)，很幸運有機會和大學部學生一起搭了呼應必修課的風洞與可視化風道，聽到學生在工作過程中設計加工、找資料再除錯，頻頻「對齁、當初某某課有學到」，我自己也和他們一起整合設計的過程中意外體驗出必修力學課程可能的學習方法，也因此很努力的參訪這幾間以PBL聞名的學校。畢竟，從來就沒有one applies all的學習模式。
就談談U Delft，該學校並重理科與工程，也強調基礎與實務訓練，最有名的應該是學生團隊自主經營進而商轉的Dream Hall(見圖三)，小小舊建築改裝的工作空間明亮新穎，有著濃濃的專業與活力和最讓人感動的團隊精神。這種學生團隊的成功，除了大環境的鼓勵，很大的推手是學校對經典工程教育的反思與改革。老師們發起以教學模組(Module)作為重新構建教學的關鍵概念，經過多次的系所教師群討論，確認課程大綱新樣貌後，Top-Down的進行全校的課程改革。一年四學期課程最大的特色是每學期只上一個力學或專業相關的模組主題(見圖四)，先進行基礎數學訓練(黃色區塊)，然後展開專業基礎理論的學習(綠色區塊)，再透過團隊分析合作的實務(淺藍色區塊)與期末考試與報告的評比(深藍區塊)深化專業主題的知識涵養。這種「數學到力學、再到進階應用實務，比例約為20%, 40%與40%，基礎理論課程與應用實務課程並重」的設計理念貫串全校各工程系所大學三年專業訓練。
█ [圖三]D: Dream Hall
█ [圖四]年級每學期由基礎課程3EC、必修專業課程5EC、應用與實作課程共7EC組成，這裡的EC代表歐洲大學共同認證系統(European Credit Transfer System)裡的學分數，每學期平均30ECs, 每學年60ECs。1EC等價於28小時授課、講解、自習及考試的時間。以及介紹教學理念的學務長Prof. Welleman.
圖五是等價於我們的3mE, Mechanical, Maritime and Materials Engineering大學課程的專業必修課程表，第一個為「靜力學模組Statica」，模組初期先傳授所需要的數學知識(黃色區塊)，包含向量計算(包含程式落實)與向量微積分，爾後銜接靜力學理論的學習(黃色區塊)。他們很強調透過實際問題展開課程，也因此曾以手工具虎鉗的應用力學、或是連桿桌燈的平衡展開學習，學生透過度量及力學分析來“改善”設計，提升工具效能，再輔以團體報告的形式深化團隊合作(淺藍色區塊)。接下來大一的三個專業模組則依次是「材料力學模組Sterkteleer」、「動力學Dynamica模組」與「熱流力學Thermofluids模組」；進入二年級後，則進入「剛體力學與連體力學模組」、「流體力學與熱傳學模組」、「訊號處理模組」與「材料科學模組」。第三年上半兩學期則去外系選修(Minor粉紅色區塊)、並獨自或團隊完成Bachelor End Project；第三學期繼續學習「遙測控制與整合機械系統模組」，再以第四學期的實務課程(等價於我們的Capstone課程)結尾整合所學。
由顏色區塊可很明確得看出基礎知識(黃、橘色)—實務專題(藍色)並重的理念，似乎符合現今日趨普遍的實作空間。然而訪談的課程教務主任(Direction of Education) Prof. Welleman 與3mE主任Prof. Delfos則一再強調實務專題並非只是單一的操作加工，而是與理論、設計、分析緊密結合的統整工程訓練，化簡方程式求近似解、有學理根據的尋找配方創造新材料，甚至是開發量測方法，每每都是以真實工程問題鍛鍊學理知識的學習。
█ [圖五] 等價於我們的3mE, Mechanical, Maritime and Materials Engineering大學課程的專業必修課程表，與解說細節的系主任Prof. Delfos.
但最精髓的理念是依照各系的學習目標(learning objective)逐年增加深度的實務問題。言至此，不得不提他們使用的是learning objective而非我們慣用的teaching objective，明確傳達以學生立場著眼教學的理念；而談及實務課程老師教學負擔會變大時，他們用的也是”educational load”而非我們慣用的”teaching load”，在在反映他們對培養後進的思維，我印象極為深刻的是系主任斬釘截鐵地說著「教育是我們對社會的義務」。而以學生為主的教育，更反映在系館的空間安排，最大最明亮視野最好的空間全部保留給學生讀書或是團隊討論與實作、實驗室研究空間，教授則擠在面對工場開窗的小正方辦公室中，一排又一排的黑板熱烈討論的學生，研究生和大學生共同工作的開放研究場域，真的讓人感受到學習的熱忱。我是習慣傳統學習模式的學生書蟲，當下的感動的確讓我想要再唸一次書、做了也許我也能變成大工程師的白日夢。
█ [圖六] 明亮寬敞的個人與團隊學習空間
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