黄佩森:工程导论、毕业设计及创业教育

  各位老师,下午好。今天,我主要讲一下工程导论,同时我也想借这个机会把我们学院其他一些毕业设计也讲一下,因为从理念方面来说,它们是挺相关的。另外,我们最近搞一个创业方面的教育,是我们密西根学院在教学方面的一些尝试,我也简单讲一下。

  我先简单的介绍一下我们学院,然后详细的讲一讲工程导论、毕业设计跟创意教育。我们密西根学院是2006年成立的,是由上海交通大学和美国密西根大学共建的国际化学院,2008年我们开始正式引进国际化的师资队伍。从2009年开始招研究生,现在2010跟2011年我们有两届学生毕业了,总共大概是400多个学生已经毕业了,或者去美国读研究生,或者是毕业工作了。我们学院使命就是借鉴国际一流大学的成功经验,特别是密西根大学的一些办学经验,探索在中国建设国际化一流大学之路,培养创新性领袖型人才,我们目标目前主要就是在工科领域,培养重大原创性创新,那么希望能够在将来办成一个具有国际声望这样一个教学研究中心,我们的体制基本上采用美国的体制,主要是借鉴密西根大学在课程设计,办学理念教学管理,师资队伍等等各个方面的一些办学的经验。那么目前的情况是这样的,我们学院有20位全职的就是所谓的终身教职的教授,10名全职的讲师,这个基本上组成我们核心的教学教师队伍。除此之外,我们还有非全职的老师,包括美国密西根大学利用夏天的时间到中国来帮我们教课的一些教授,另外还有交大的一些老师帮我们教课。这个就是我们的主要教师队伍。我们所有全职教师都是毕业于美、欧、日一流大学,大部分具有多年在国外工作的经验。另外,我们有很多外籍的老师,这个比例基本上达到了40%,所以说我们有一个非常国际化的师资队伍。学生现在将近有一千人,差不多两百个学生在密西根大学,包括50多名研究生。现在我们的课程体系跟密西根大学基本上一致,用全英语上课,我们培养学生的理念是创新事物实践能力和团队合作精神,这一点我们要特别强调下。

  实际上,美国大学尤其是密西根大学的课程师资和培养理念其实是有一些根据的。曾经有这么一个调查:什么技能对未来的工程师来说是最重要的?调查结果发现,前五位里面只有一项跟实际的专业知识是相关,其他都是一个综合的能力,包括团队合作、交流沟通的能力、职业道德、创新性思维等等。所以,在大学教育过程中,综合能力的培养是非常重要的。根据这个,我们学院的课程设计有这样一些特点,就是希望在能力培养方面有一些创新。这方面,我们主要通过以下几点来做的:第一就是通过一定开放性的设计项目,培养学生的创新精神和能力,我们在很多课里面有这些项目,让学生来做设计,通过这些设计项目,培养他们的创新能力,动手能力。第二,我们所有的项目大部分都是团队项目,就是三五个学生一组,让他们共同合作来做这个项目,通过这样的过程,来培养学生的团队合作的精神跟项目管理能力。因为学生在做事的时候可能会有不同意见或者是矛盾等等,这些都让他们自己去协调,自己锻炼管理项目的能力。第三,通过将技术交流相关内容与工程类课程内容紧密结合,提高学生的交流沟通能力,到时候我讲工程导论和毕业设计的时候,大家就知道这个是怎么样一个做法。第四就是我们在做项目的时候,我们非常强调怎么样给学生创造一个比较接近于实际工作环境的氛围和实践的机会,增强他们解决实际问题的能力。第五就更直接一点,我们跟公司合作,让公司来提供研究一个项目,然后让学生直接跟公司的工程师合作,这样的话直接参与到公司的实际的项目中来提高学生解决实际工程问题的能力。

  这里简单的介绍一下,我们带有实践项目内容的一些课,比如说机械工程专业。大家可以看到这个图,就是从一年级开始,我们有导论课,它带有项目设计,技术交流内容。到了二年级,有设计与制造课,三年级有机械零部件与机构设计,到四年级就变成毕业设计了。二年级和三年级的时候,都是有项目的,但每一个课设计的侧重点不同:比如说二年级的时候,比较侧重于设计零部件;到三年级的时候,就涉及到怎么样设计一个机械系统;毕业设计,你必须要做一个比较大的系统。除此之外,我们还有实验,两门实验课,三年级四年级的学生他们不仅要到实验室做一些已经事前给他们安排好的实验还要做项目。在这个过程中,要鼓励他们创新,怎么办呢?比如我们会给他一个问题或者是他自己找来的,然后让学生自己来设计这个实验,让他通过实验来验证他观察到的一些现象。这个过程中涉及到一些设计方面的一些知识。我们上的课程里都有这个方面设计项目,团队合作项目,还有一些报告。实验或者是项目做过错以后,我们会要求学生写报告,在这个过程我们有专门的老师指导他怎么做口头报告,怎么写书面的报告。

  接下来讲一下工程导论和毕业设计,这两门课还是很有关系。工程导论是一年级的课,毕业设计是四年级的课,其实这两门课有很多共同点:都是采用设计——制造——测试这样一个课程模式,就是让学生来设计一个自己寻找一个项目,有问题自己来设计,设计以后做一个系统,然后再进行测试,看看这个系统是不是满足他当初提出来的要求;第二强调团队合作项目交流能力,创新能力等等。工程导论和毕业设计两者之间也有区别:因为一年级的学生刚进来,他工程知识、基础知识都不够,所以他很多设计更多的是依靠自己的一些常识和我们从课程当中教给他们的一些有限的工程知识来做项目;但大四的学生,我们就会要求他们站在更高的层次上比如用数学分析,设计理论方法等去做这些设计项目。

  我手上的这个就是我们昨天刚刚结束我们一学期课程后的一些图片,就是所谓的设计博览会。这个博览会是一年级跟四年级学生一起搞的,所以我们最后发奖的时候,同时给一年级和四年级学生发奖。大家都是做设计的项目,所以你一看就能看到一年级的学生跟四年级的学生有什么差别,但是我们强调的是创新,创新有时候并不是说四年级一定比一年级的学生做的好,只是说四年级学生掌握了更多的基本知识,而一年级学生这个方面可能还不够,有时候,大一学生的创新点子还是非常好的。

  下面我具体讲一下工程导论课。工程导论课的设计理念主要是让学生从一年级刚进大学校门时就有一个比较切身的体会,就是工程师到底怎么回事?它不是像一般的情况下,进入大学以后,读个两年数学、物理、化学,基础知识读完了之后,可能你才会接触到专业知识,这样对培养学生的兴趣不太有利。如果我们一年级就给他一个比较切身的体会,那么他可能会觉得工程是一个很有意思的东西。这对他今后四年的学习会很有帮助,养成他从一年级就开始积极参与的习惯。工程导论课的课程设计目标就是模拟实际的工程环境,强调他做团队协作、交流及创新等等。这个内容是讲什么东西呢?虽然各个老师上课都不一样,比如我上课的内容跟另外老师上课的内容也不太一样,但大家的基本思想都是一样,所以强调的东西肯定是一样,比如说解决问题的能力,创新设计过程,团队一些做工程师对社会的影响力,职业道德、环境的可持续性等等,每个老师上课的时候都会提到这些东西。当然,我们不会有太多时间把每个项目都讲的很详细,但是我们肯定会花一定的时间讲解这些方面的知识。关于工程导论课的主题,我想说的是每门工程导论课均有一个不同的题,每个主题都是基于一个不同的设计挑战,像密西根大学他们开发了很多不同的课主题,比如绿色工程:风能利用,生物医疗装置及骨科植入物,微处理器和玩具,潜水器的设计,相机和摄影学,现实世界的设计问题,光伏和太阳能驱动的系统,铸造钟:塑造青铜器的声音能等等。我们密西根学院目前情况是这样:有一个是密西根大学的老师Jason Daida,每年夏天到我们这里上《现实世界的设计》这门课、蔡建国老师上《产品设计与制造》、还有一个老师Joseph Pratt上《能源生产和使用》(这个老师现在走了)、我自己现在主要是上机械电子方面的内容。现在比较稳定的就是我跟Jason Daida。我上这门课有一些电子方面的内容讲一些基础的东西,不会很深入,但是只要学生能够逐步来做这个项目,基本上可以达到教学目标;然后再介绍一些通常能接触到的一些机械电子的系统,包括机器人、电动汽车,激光打印机等等这些,让学生能够对自己身边的一些机械电子的相关技术产生一些兴趣。我们还有技术交流的内容,包括怎么样做口头演讲,怎么样写报告,怎么样写数据,怎么样写邮件,我们都会给学生一些指导。有一个要特别强调的是剽窃,从网上Copy一些东西来做报告在我们这儿是绝对不允许的。如果抓到的话,就当成是零分,甚至是当成是违反诚信来处理。当然我们也会讲解,比如怎么样用正确的方法来引用别人文章,因为有时候学生想引用,但是会引用不当,所以在这个课里面会跟他们详细的讲解。

  我们的特点就是技术交流内容跟工程内容紧密结合。比如工程方面,我给学生一个项目,学生做了这个项目以后,他需要自己写报告,或者口头报告等等。这个时候,技术交流的老师会给他们一些指导,让他们能完成整个项目。我们有两个需要动手的设计项目:一个是机器人赛车,一个日常电子机械系统,上半学期和下半学期各一个。接下来我们讲一下有什么区别。因为做项目会需要很多器件,比如我们给他这样一个控制板,几个传感器,两个马达等核心的零部件,其他的东西全部由他自己去找,但是都是一些小东西,不会花很多钱。让他自己去找的目的就是他要学会怎么样去寻找他需要的东西,到淘宝网上去买或者去店里面买,跟供应商怎么样去沟通等等。学生的第一个项目是用这些东西做一个机器人赛车,这个是项目大家都是一样做,做完了以后否比赛看谁做的好。在这个过程中,他就学会了怎么样用这些基础的东西,包括怎么样用控制板、怎么样用马达、怎么样用传感器、怎么样写软件,这些他都熟悉了。熟悉了以后,到下半学期,我们就让他做一个开放式的电子机械系统,就是他可以设计任何的东西去解决日常生活中碰到的那些问题。虽然用的东西还是同样的东西,但是因为他在上半学期已经学会了怎么样用,那么下半学期可以说是做一个创新。我们会给学生讲解一些基础的知识,然后由他们团队自己讨论怎么样来合作。最后,差不多期末的时候做了机械人竞赛:我们做一个跑道,然后让每个组拿他们做的车来进行测试比赛,看谁的车跑的最快,谁的车能跑完全程,然后根据这个结果发奖。所以,做项目要提升学生的兴趣,让他们愿意花很多的时间来做这个项目。从这几张图片上可以看到,比赛非常紧张,学生也非常投入。这个是他们做的打印机、自动翻书、硬币自动分离器、门锁、围棋的分离机,电梯的自动闸等等。工程导论课基本上就是这样一个情况,它跟我们的毕业设计有很多相像的东西,都是采用这样的模式:学生一定要做这个设计,一定要做出这个东西,然后进行测试,主要也是培养学生创新思维,解决实际问题的能力

  一个团队项目,通常四个学生到五个学生组队来做,然后我们有一些技术交流的内容,包括职业道德方面的一些内容、写作等等都是跟课程同步进行。另外,我们还邀请很多企业里比较成功的人士来给学生做讲座,包括怎么样创业,怎么去在公司里面获得成功,怎么样规划职业,职业道德怎么样去研究生教育阶段获得成功等等,通过这些来培养学生的能力。我们还做了一些事情来吸引跨国企业来赞助我们的项目,或者学生直接跟公司的工程师一起合作做项目,然后我们的老师跟企业的工程师共同指导学生,给学生更多锻炼的机会。目前跟我们合作的一些公司,都是非常知名的跨国公司。

  我们每个学期结束的时候,有一个设计博览会,要求学生都穿的很整齐来做他们项目的最终答辩。他们布置展台,我们邀请企业的人来参观,给来访的人进行解释,这个也是一种交流的能力。除了书面报告,作为工程师,在展会上怎么样跟别人交流沟通,怎么样把自己的想法传递给到访的人,这个也是很重要的。我们每年都搞一次设计博览会,学生的参与性非常高。这个是一些展示的项目,我们强调的是学生的创意。

  剩下一点时间,我快速讲一下。我们刚刚开展的所谓的创业教育,这是跟密西根大学合作的。密西根大学非常重视帮助学生获得一些跟创业相关的知识,他们有一个中心在专门做这个事情。因为我们跟密西根大学合作非常紧密,每年都有他们的学生到我们学院来做暑期项目,所以希望我们一起来做这个尝试。我们从这个学期开始就开设这个课,主要是报告会的形式,每周从外面请一个行业的领导给学生讲一个小时的创业知识,这是我们现在开始做的,这个非常受欢迎。Covidien是美国非常大的一个医疗器械方面的一个公司,他们跟我们和密西根大学都有很紧密的合作的关系,他们给我们提供很多的帮助。我们明年夏天还要开一门课,主要是由我们一个讲师,来帮我们做这个事情。还有一个很重要的活动,就是每年春天我们有一个叫Innovation Inside Short Course的课程,基本上都是两天半到三天左右。我们招聘全校各种类型的学生,然后上这样一个课。主讲由Covidien公司非常有资历的副总裁担任。这张图是上一期的,参加的学生的大概有三十几个,反响非常好。我们主要是想通过这个课程告诉学生,如果你有创意,怎么样把它做成一个公司,这个中间涉及到各种各样的环节包括融资、跟各种各样的人打交道等等。

  最后,上我们这门课的学生参加了一个密西根大学组织的创业竞赛,我不知道他们得的什么奖,总之做的非常成功。他们有一个创意,鼓励大家丢垃圾丢到垃圾筒里面去,培养大家对环境保护意识。这个创意是在垃圾筒里设计了一个传感器,你把垃圾丢进去了,它会从这个显示屏上给你一些coupon,你去麦当劳吃饭可以抵扣等等。据说是有一些VC非常感兴趣,他们想申请专利把它弄成一个商业的东西,所以这个对学生非常有帮助,我们对这方面也非常感兴趣。这个完全是学生自己提出来,他们自己提出来以后去参加竞赛,然后我们给他提供一些支持。所以,接下来我们可能在这个方面多花一些力气,想办法把这个做得更好。

  另外,我们每次请人来演讲都会在学校内公布,基本上都可看到。我就讲这些。

发言人:上海交通大学密西根学院教学副院长 黄佩森教授

2011年12月17日

 

现场问答

提问:密西根学院和机动学院培养的都是机械工程方面的人才,我想了解下两个学院的培养模式有什么不一样或者说你们有什么特色?

答:谢谢,我想我今天讲的这些是蛮有代表性,就是我们学院课程设计方面可能更加强调对学生除了基础知识之外能力的培养,像团队协作能力、交流能力、创新能力等等。另外一点就是我们我们非常强调,要通过项目来培养学生各方面的能力。。在很多课程里面,老师在上课的时候都会设计的一些项目,学生平时的作业、考试,课堂上的一些小测试等等都会跟项目有所涉及。另外,我们有一个制度,就是每三年,六年会评估老师是否拿到终身制的职位,这方面教学教得怎么样是我们非常重要的考评部分,如果拿不到就要离开了。所以,我们这边的老师教学都还教得不错。

 

提问:我想问下你们毕业设计的所有项目是来自于企业还是有教师的项目?

答:我们最后所选择的项目其实是有企业提供的,也有老师提供的,目前可能是一半一半。我们主要是什么样的机制呢?我们做毕业设计有一个非常明确的要求,就是这个课题必须是带有设计内容,必须到最后能够做出实物出来。所以,如果老师希望学生推导一些公式,分析一下有一个什么问题,这些项目对我们来说就是不合格的。我们是怎么做呢?我们在每个学期开始之前,差不多一个月的时间,给企业和老师发proposals,就是让老师和企业提项目建议,就是写一段简短的文字描述这个项目:他们做的内容是什么,要求是什么?最后由我们的任课老师根据这个内容筛选哪些项目是合格的,哪些项目是不合格的。所以老师可以提项目,公司也可以提项目,最终做这个被提的项目,还是要任课老师来把关。

 

提问:你们现在的毕业设计的整个时间是多少?它是否是作为一门课程来做?

答:我们现在做毕业设计的整个时间夏天是14周,秋季是15周。它是作为一门课来做的。

 

提问:因为你们的毕业设计是分春季和秋季,那你们是怎样来做学生的选拔的,哪些同学是秋季做毕业设计,哪些同学是做春季毕业设计?

答:我们当初把毕业设计分成春季和秋季是有原因的。比如说今年夏天,四年都在交大读的学生七月份毕业,基本上和交大同学一起毕业,然后我们还有一部分学生是密西根大学双学位的学生,这些学生会在夏天的最后一个学期回到交大来做毕业设计。所以我们最开始做毕业设计的时候,都是在夏天做。但是,密西根大学夏天学期到八月份才结束,所以对于个别学生来说就带来了一些问题:他在就业的时候,可能工作找到了,但是他的学位还没有拿到。有一些企业比较僵硬,可能会有类似在八月一号之前拿不到学位就不会给OFFER了。有一些学生反映这样影响找工作,我们就这类学生改到7月份毕业,这样的话,必须在秋季做毕业设计。因为夏天的时间太短了,从五月份到七月份,这两个月的时间来不及做。从今年开始,我们又改回去了,我们觉得为了一两个学生,我们的安排被打乱非常不合理。那么,现在的话,学生可以选择在秋季走或者在夏季走。

 

提问:我想了解一下除了工程导论课外,你们在另外一些专业课比如说工程力学、产学研这类课程上有什么特色,能不能介绍一下?

答:有些课比如说热方面的课,我们现在也在搞实验课,(我们现在正在向学校申请钱来做这个事情),希望能够给学生提供更多的实验机会和实践去掌握课堂里面讲的内容。这些基础课我们基本上跟密西根大学的课程是同步的,有一些课程是密西根大学还会帮我们一起来上。在上课这一块,老师基本上都会设计一些项目让学生做,但是不是所有的课都能像工程导论这样上的。因为工程导论这个课本身需要非常多的资源。我们的学生最多的时候是200多个,怎么来组织这些项目也非常花精力,而且我们每一门课至少需要配备两个老师,在密西根大学就更多了,一百多个学生,有时候有二十几包括老师和助教的团队来参与上课,所以还是非常需要资源的。我们学院现在在很多方面还没有那么多资源,所以一些基础的课没有办法这样上,但是我们老师基本上通常有一些项目让学生来做。