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John Robertson

动手学习变成现实

工程专业毕业生面临的工作市场在过去10年已发生深刻变化。

如今的大学毕业生面临着来自全球市场的一体化、专业化竞争和强大的压力。 由于许多工具已经能够自动完成较低级的职能,因此对工作技能的要求稳步提升。 的确,如今的工作常常两级分化,要么是很低端,要么是很高端,传统的中间地带越来越稀少。

作为教育工作者,我们的任务是帮助学生们“往高处走”,具体对于工程师来说,我们要确保他们掌握良好且实用的多专业技能。 为此,我们需要超越传统的以教科书为主的工程教育,使它更能代表当今的技术。 基础知识不需要改变,但若要有效地使用它们,就必须以当前的应用为背景进行教授。

解决之道包括增加动手体验,打造让学生自主学习的实验室,以及及时将所学原理投入实际应用。

在美国亚利桑那州立大学,我们的半导体工程教育方法正在迅速发展,引入了很多新的教学手段。 例如,过去6年来,我们与本地很多有实力的行业伙伴共建理工学院课程。

在电子领域,动手学习有一些特殊挑战。 一切都是静止的,元器件非常小,很难看清楚,打个比方说,我们没办法靠“踢轮胎”来检验是否有问题。 数字系统与模拟世界的接口部分最能说明这种情况。 学生需要明白,电路图与实际情况相差甚远,要使电路可靠地工作,必须提出附加要求。

迄今为止,动手学习的最大障碍是仪器成本,装备一个实验室可能需要投入10万美元以上的资金。 昂贵的仪器使得做实验的时间很有限,许多类似的测试台只能做几项标准实验。

很多情况下,随着计算机技术进入仪器仪表领域,更简单的解决方案已变得可行。 我们正在实施一项计划,让实验工作的进度和所用的仪器由学生的学习需求决定。

针对微电子导论课程,我们采用ADI等公司提供的即插即用套件。 借助这种套件,学生们深入地体验到了良好的精密信号处理是如何进行的。每个套件大约150美元,包括电源、函数发生器和示波器, 一个套件就是一个实验室。 这种便携式模拟设计套件使得学生能在自己的时间里开展实验,无论是在校园实验室还是在家里。

这对许多住在离校园较远的地方而且常常还有全职工作的学生特别有吸引力。 很多情况下,他们的教育经历不全面,会在某些方面有大量欠缺。 这在实际工作中会很快表现出来,我们可以提供及时的指导以弥补空缺。

这些学生用实验套件与其他计算机外设无异,连接到USB端口便可工作。 学生们只需了解一次这种简单的接口,然后便可将其用于广泛的应用。 由于实验设置很简单,学生们可以更多地考虑要测量什么以及应当如何测量。

利用个人实验室套件实现动手学习时,最妙的是学生可以自主设定学习进度。 学习过程中,他们不可避免地会遇到仪器与实验相互作用的常见问题。 他们必须自己找出问题并研究解决办法,这比按部就班地执行经过严密梳理的程序要强得多。

在我的课堂上,我发现同学生讨论会出什么问题与讲授系统如何工作一样重要。 在工作场所,他们必须解决课本上未提供答案的实际问题;当他们犯错时,并不会有红灯亮起。

这就是实际模拟世界的妙处,粗心大意者或准备不足者会掉进一些陷阱,不过一旦找到正确的解决办法,他们将获得极大的满足。
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John Robertson是亚利桑那州立大学技术与创新学院工程技术系教授以及前摩托罗拉公司主管,负责新产品设计。