機械四楊立承
韶光推移，九月又即將來臨，意味著臺大又將注入一股新流。每年，筆者總會與直屬相約吃飯，作為傳統，高一個年級的學長會給學弟請客。宴席上， 學長會分享機械系多采多姿的生活，彼此討論必修課程的內容，推薦學弟一些優質的通識課，並且將「家產」一屆一屆地傳承下去。睹物思情，以往筆者受惠於這疊普化、普物實驗的預報與結報，偷偷也塞進一份自己最滿意的結報， 是不是真能幫上學弟的忙呢？
近日有些大學傳出迎新活動的負面新聞，這讓家長對於將孩子送往大學念書更多了一份擔心；不過，若以教育的角度來看，筆者不認為迎新活動應該停辦，因為它具有「傳承」的重要意義，由經驗豐富的學長姊「導引」，讓大一新鮮人對於往後四年更有概念。實際上，如果沒有參加新生書院，筆者壓根兒不會知道「Ceiba」是什麼鬼東西（還有該怎麼唸）。
筆者在前文〈從機械工程實務看團體變異性〉分享了機械系大三必修課程「機械工程實務」的修課觀察，接下來會進一步嘗試結合教育學觀念，提出實際可行的教學措施，乃至於擴及整個工程教育之層面。
前蘇聯心理學家維高斯基(Vygotsky)曾經提出學習者受社會環境影響的一套理論，其中包含近側發展區 (zone of proximal development,ZPD)，是指學員在接受幫忙的情況下可以達到的目標。維高斯基認為學習者在任何情況下都有原始能力可及與不可及之處，在教師有系統性的帶領，或是受到同儕與其他傳播媒介的影響，可能會讓學習者有所進步。
教師引導學生的方式，最常見的是搭鷹架(scaffolding)，以一套教學系統引領學生進入未知的領域，在學生適應之後逐步拿掉這些幫助。注音符號是最好的例子：沒有人能第一次見到中文字就能讀得出來，教育部制定的注音系統成功地幫助孩童識字，等孩童長大之後就可以不靠注音符號來讀書了。在這個導引過程中，有以下幾個要件：
- 教師設定一套有效的、架構性的引導系統。
- 教師明確指出學生應達成的。
- 教師訂定的的範圍。
- 教師提供練習機會、評量表現與回饋。
- 學生要有足夠的學習，以及克服難關的自信。
機械工程實務的課堂中，老師明確訂定期中與期末測驗的規範，這就是明確指出期望的終點行為，若能配合學員的程度差距，讓此行為落在 ZPD 的範圍之內，則能期許有良好的教學成效；反之，則學員難以達成，或恐產生情緒或學習態度的問題。而搭配此規範，老師同時公布一套詳盡的評比計分方式，此即一種「行為後果契約(contingency contract)」，作為教師與學生雙方都必須遵守的行為標準，任何一方失信或未能達成目標即須承擔後果責任。
讓我們忽略一些特殊個案。一般而言，對於所有參與機工實務的學生來說，「做出一台氣動車」肯定是在未知的區域，需要有人指示導引，而訂定明確的、可遵守的規範便是第一步。接著，以教師在課堂上的教學為主，學長姐或同學之間分享經驗為輔，都將成為學生漸漸進步的助力。這麼一來，學生在課堂上所能獲取的教學資源有：
- 老師提供每週一堂指導課程。
- 學長姊的結報與經驗分享。
- 同儕之間相互參考學習。
教師提供的課程，筆者認為不能只能提供大方向 What 的指示，比如說「我們應該做到什麼」；而應該多一點「我們應該怎麼做到」How 的引導。毫無疑問的，機械工程實務需要培養學生「解決問題的能力」，因此課堂上該提供資訊到什麼程度，確實值得省思，直接教學法 (direct instruction)是一個可以考慮的方案。此外，既然這門課標榜是「總整課程」，代表學生將會應用大一至大三一路上來所學的知識來突破重重難關，不過筆者觀察到，同學們在課堂上所學習到的「新知」卻遠遠比先前已有的知識還多，比如設計風扇會使用 Ansys 軟體分析、程式設計會需要 Arduino 編碼技術等等。幸運的是，筆者事先得到學長的提點，已在大二修過 Arduino 線上課程，因此得以無縫接軌。
有位同學分享她的經驗：因為不會寫程式，在開學後不久就幾乎無事可 做，頂多幫忙打打雜，讓她覺得自己很沒用。要知道，一台機器人的製造，必須仰賴機械系、資工系與電機系三方人才的合作，那麼要求機械系同學在大三必須產出一台功能齊全的氣動車會不會太超過呢？這倒也不盡然，只要確定課程所需能落在大多數學生的 ZPD 之內即可，將 Ansys 或 Arduino 課程列入先修課程會是很好的解決方案，可大幅提高學生的起點行為。若要鼓勵一群學生都出現相同行為，或可依團體行為 (group contingency)去決定後果，關注在有限時間內「學生進步多少」，而非「距離成果還有多遠」。
猶記顏家鈺校長曾分享一件趣事：他形容電機系就像是「只為了賺錢而設立的畸形科系」，先前就為了跟上潮流而增加「自動控制」一門課為必修課程，後來發現學生的期末報告簡直是大災難！請問連最基本的靜力學與動力學都未曾學習，如何能設計出一套「可以動」的系統？於是，這門課又悄悄地從電機系必修課之中消失了。各位學弟妹們，俗話說「比下有餘」，機械系的基本工做得很札實，千萬別小看自己的能力！
至於參考學長姊的結報，以及同儕之間的經驗分享，在教育領域有社會認知論 (social cognitive theory)之說，支持學生可以透過觀察他人來進行學習，並且在過程中學會自我控制。社會認知論有以下幾個基本假設：
- 學習，不一定會帶來行為改變。
- 學習，可以透過觀察他人而得。
- 學習者要覺察到後果會隨之而來，後果才會對行為造成影響。
- 學習者是否要做出某些反應，亦受到自身能力的影響。
- 人與環境，會互相影響，。
- 行為會導向某些特定目標，而變得越來越。
這種透過參考楷模 (model)而學習的方法，特稱為替代學習 (vicarious learning)，除了親眼實見的示範之外，有些象徵性的模範也算。當我們看到一個成功的案例，我們對於自己是否能達成目標的自我效能 (self-efficacy)評價將會提高，也因此同學們希望老師能親自做一台氣動車做為示範；而當我們看到一個失敗的案例，比如哪一組的車體容易暴衝，究其原因乃出自於 PID 無法控制 overshoot，其他組別就「有機會」吸取前車之鑑而學習。
不過，替代學習也必須建立在「正確」的前提之下，否則一步錯、步步 錯。試舉臺灣教育史上十分嚴肅的例子：鄭捷在捷運隨機傷人的事件。正確的替代學習應是：見到被害者家屬悲痛欲絕，意識到此舉嚴重危害社會治安，理解事件的前因後果並引以為鑑。但我們千萬不能效仿鄭捷的行為，更要注意避免被小說或漫畫中虛構的劇情而造成價值觀的偏頗。筆者觀察，一旦行為後果契約涉及到分數的評比，乃至於學分的獲取與否，總是會對臺大學生造成壓力與負擔，若同學因此而直接拿學長姊的報告來囫圇吞棗，全然跳過正確性的判斷步驟，那豈不是比《笑傲江湖》的吸星大法還可怕！
以下，筆者條列出與同學們討論之後，匯集而成的建議方案，提供未來繼續經營這堂課的老師與同學們參考：
- 請助教拍攝必要的教學影片，比如風扇繪製流程、歷年佳作剖析、感測器等硬體選購實錄等等。
- 落實小組搭配專門教師的制度，並暢通學生與教師兩端的溝通管道，學生有問題亟待解決時能得到及時幫助為佳。比如各組的製作成本有多少補助款， 可以在學期初便提醒同學，一定要打臺大統編，不能僅僅留下發票！或步驟。
- 建議系辦開設的服務學習，可以納入「機工實務的諮詢」一項，讓大四的學長姊可以在固定的時間待在永齡，而大三學弟妹可以趁機問問題，也許比助的學生開課模式前例，讓大四、研究所的學長姐開一門有學分、給薪的輔助課 、、等更貼近此專案使用的實用技巧，並擔任小組專案顧問，可以減輕教授負擔。
- 得知每一組的「學生進步多少」，此方式應能成為有效的依據。比如此次氣動車專題，可以「流體」、「控制」、「硬體設計」等不同領域進行分科申論測驗，統計而理解各組的實力與經驗之差距。為，分段計分的優點至少有：
- 使用分段評分則具有的效果，在進步一定次數之後就給予鼓勵與認定。
- 降低運氣成分的影響。
- 更能實際反映組別的努力程度。
直接針對成果評分無疑是最簡單而省時的方法，但也是最不能真實反映學生學習成效的方法。筆者回憶，中學階段常有家政老師帶領全班進入廚房料理，其立意為認識廚房安全與廚具使用方式，但最後評分標準卻是「料理好不好吃」，一點兒也不符合其初衷。
- 在學期末可以發下問卷，這可以讓教授們更了解學生經過這門課的學習狀 而達成？或哪些措施其實還能改善？
- 多數情況是這些組別意識到落後的事實，無奈不知前進的方向。之所以特別提及這點，是因為眾多教育者會不自覺地傾向花更多時間在程度較好的學生身上，一個是程度好的學生能提更多建設性問題，一個是幫助程度好的學生能得到更好的展示成果。當然，相較於少數幾組能得佳作，所有組別都能一定程度地過關更為重要！
- 會做出什麼樣的車子(有位同學打趣地猜測教授光是選組長就要花上一個禮拜)，而有些同學則認為沒有一個模範難以清楚掌握目標，且有一個成品出現也能提振同學對於這堂課的信心。
可以說，任何一堂工程教育課程，都是由學生與教師共同努力合作而完成的；任何一個成功的團隊背後，都必然有一套完善的學習導引系統。一個學習引導的系統架構，是所有人共同建立的，這之中包含所有繼承與傳承、提攜與成長、協助與受助的過程，任何一個階段都具有不可抹滅的價值！
在文章的最後，筆者想請學弟妹們，甚至是未來可能進入臺大機械系的準學弟妹們，思考一個問題：
當你執行專案或計畫，你會把成功與失敗歸因於努力或是能力？
研究指出，美國青少年往往認為成功是因為能力好、失敗是因為努力不夠；而臺灣人則正好相反，總覺得成功是因為付出過努力了、失敗則真的就因為能力不足。事實上，能力屬於內在歸因 (internal attribute)，而努力屬於外在歸因(external attribute)，踏踏實實的努力確實是必要的，卻非充要條件——努力只是能力的展現與實踐！因此，在各位踏入各門各科之前，請確保你的能力已經足夠應付接下來的挑戰！就算機械系永遠不會將 Arduino 列為必修課程，也請當作是機械工程實務的先修知識，其餘亦然，未雨綢繆而能萬無一失，這便是筆者能給各位最大的「傳承」貢獻與分享了。
感謝各位願意讀到最後！筆者雖只是個尚未「出師」的師培生，仍夢想著機械系未來能繼續發光發熱，謹以兩篇文章，期許能對課堂提供微薄的幫助。誠摯地希望未來的學弟妹能接受更好的教育環境，進而更喜愛「機械」這個研究領域。 
█ 近側發展區
來源：
http://www.innovativelearning.com/educational_psychology/development/zone-of- proximal-development.html
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