2050 年的工程教育/高社會技術

高社會技術簡介

Sōsh：環境或社會影響（高=良好影響，低=不良影響）。

工程師採用的技術可以放在一個從高社會到高科技的頻譜上，具體取決於所需的科技資源量。高科技通常是頻譜的首選，因為它代表了現代進步的尖端。每個人都想為最新和最偉大的事物做出貢獻，因此在這方面的進步方面付出了巨大的努力。然而，這往往會導致將高科技工具應用於本來可以使用高社會工具就足夠解決的問題，因為人們希望應用這些新的進步。這引起了人們的擔憂，因為高科技工具，從定義上來說，比它們的低社會對應工具需要更多的資源。因此，工程師應該仔細權衡這種用更多資源換取收益是否值得，但我們目前的工程教育很少關注這一點。有些人認為，工程師只應考慮技術力量在設計中的作用，社會力量最好留給商業領袖和高管。然而，社會力量與技術力量對工程師來說絕對同等重要，因為這些力量每天都在作用於設計的工具。例如，心理反感是一種潛意識行為，它會導致使用者出於自動反應而無視工具的預期用途，而事先沒有任何偏見。顯而易見，僅僅一種行為就可能對工程師造成災難。高社會工程就是考慮所有型別的行為，以改進工具。

為了更好地說明這個頻譜，以下是一些例子

• 一個試圖調節室內溫度的工程師
  • （高科技）升級到更強大、更先進的 HVAC 系統。
  • （高社會）對於大型建築，安裝旋轉門，這樣可以減少從室內環境釋放的空氣。
  • （高社會）對於小型建築，可以使用橫樑在夏季創造自然通風。
• 試圖減速駕駛員的工程師
  • （高科技）安裝速度監控器和自動售票系統。
  • （高社會）設計道路，使其只支援所需的駕駛型別（城市地區的狹窄彎曲道路）。
  • （高社會）像冰島一樣，繪製斑馬線，以光學錯覺減緩駕駛員的速度。

我們的願景

我們的願景是，到 2050 年，人們的思維方式將轉變為更加可持續，從而對高科技和高社會設計之間的權衡做出更多思考。過度工程將被視為令人反感，因為需要更少資源的更簡單的設計將得到認可。尖端將代表高科技和高社會技術相結合以獲得對人類整體而言最佳結果的創新，而不是代表包含最先進技術的創新。人們將更加關注尋找可持續的方法來解決傳統上使用高科技手段解決的問題。

這種思維方式的轉變將迫使工程師根據整個系統的環境來診斷問題，而不是他們所擅長的幾個元件。他們將不再有一套非常具體的工具來影響他們解決問題的方式，而是有一套更廣泛的工具，使他們能夠從更細緻入微、更具多樣性的角度看待問題。這將導致工程專案成為多學科的。更具體地說，我們認為，大多數工程課程將歸屬於一個廣泛的“全譜工程”專業，學生可以在所有應用科學領域學習課程。這將使他們能夠從更廣泛的角度評估情況，同時也能在必要時進行專業化。他們將從當前工程師相同的數學和科學基礎開始學習，但將學習來自許多不同興趣領域的進階課程，而不是一個特定的學科。

可行性和信譽

我們認為，整體思維方式的轉變將由氣候變化的結果驅動。一項研究發現，如果沒有重大的政策改變，到 2040 年代，我們將看到全球變暖 2°C。預計這種程度的變暖將使北美、南美、歐洲和中東的大部分地區火險等級 (FWI) 增加 10 個點，這意味著世界上超過四分之一的地區每年將經歷額外一個月的嚴重熱應力。隨著這些後果越來越明顯，人們的思維方式將調整以解決這種情況的緊迫性。這也不是什麼新鮮事，因為我們以前也見過蒙特利爾協議，這是一個全球性協議，旨在逐步淘汰破壞臭氧層的化學物質。該協議已成功消除約 99% 的此類化學物質，使臭氧層走上恢復之路。我們沒有理由認為我們無法再次尋求這種型別的全球合作，而且很容易看出，隨著人們團結起來解決我們共同面臨的問題，這將如何徹底改變人們的思維方式。

至於工程教育的轉變，如今工業界有很多跡象表明，目前的工程學位對畢業生來說不夠好。一個跡象是，目前的專業劃分造成了狹隘觀點的文化，這對工程設計來說非常危險。臭名昭著的波音 747 Max 事件是當技術知識有限且未在不同學科之間共享時會發生的事情的一個典型例子。波音的文化導致團隊不斷互相推卸責任，因為問題超出了他們的專業領域，如果工程師對飛機的新設計（特別是故障部件，即機動特性增強系統）有更廣泛的瞭解，這種情況可能就會避免。另一個跡象是，工程師經常從事超出他們專業的工作，這讓人質疑，如果每位新員工都必須具備這些多學科技能，為什麼教育中不強調這些技能？目前的趨勢是機電一體化學位的興起，該學位專注於將機械工程、電氣工程和軟體工程相結合，自 2021 年以來增長了 15.6%。這種趨勢源於行業對能夠從頭到尾理解系統，而不是某個特定元件的工程師的需求。所有這些跡象表明，傳統學位沒有為畢業生做好準備，讓他們無法應對行業關注的問題。

2050 年不再有工程專業聽起來很大膽，但讓人意外的是，這種未來的景象現在正在發生。奧林大學是馬薩諸塞州的一所私立學校，在沒有博士學位的本科工程專案中排名全美第二。該專案僅提供 3 個專業：機械工程、電氣工程和工程。每個學生都宣佈一個專業，並選擇一個專業方向。專業方向由特定興趣領域的課程組成，例如：機器人工程、網路安全或可持續工程。畢業生將獲得物理學、化學和數學方面的工程基礎知識，以及他們選擇專業方向的專業技能。在弗吉尼亞大學，邁克因泰爾商業學院是一個排名很高的商業專案，其目標是培養全球領先的企業高管。邁克因泰爾的每位學生都會接受通識教育，並在他們選擇的領域內進行集中學習。邁克因泰爾將他們的排名歸功於這種跨學科教育模式，並表示商業學院的畢業生需要能夠處理未來在任何領域產生的問題。這一目標也應適用於工程教育，工程師不僅應該瞭解複雜的工具，還應該瞭解如何將使用者置於這些設計的核心。一個反駁意見是，雖然商業領域可以接受更廣泛的教育，但工程教育要求學生學習狹窄領域的專業技能，例如：流體力學、機器學習和生物工程。然而，工程領域的專業方向模式並不需要過度廣泛。這些專業方向可以專注於特定的領域，學生仍然可以學習專業技能，只是可以選擇在多個興趣領域進行學習。課程可以將主要專業課程組合成更相關的課程。例如，與其在數學系學習常微分方程，在機械工程系學習流體力學，不如想象一下“流體力學導論”，這是一門在流體力學背景下教授相關微分方程的課程。這可以透過節省學分來節省課程空間，提供更好的教育，因為學生可以更容易地聯絡概念，並使實驗室應用與行業實踐更相關。

到 2050 年，認證將發生變化，以反映這些新的優先事項。工程技術認證委員會 (ABET) 在其 2022-2023 年的“工程專案認證標準”中“指定了適合工程的學科領域，但沒有規定具體的課程”。目前，認證正在為改進的技術課程騰出空間，這些課程更好地反映了行業需求。為了納入跨學科研究，ABET 應該在其特定學科領域內要求集中學習。可以理解，對於所有人來說，這是一次很大的變化，但由於上述可取性，ABET 將渴望採用這種變化。一些銜接專案可以包含一項新的認證標準，該標準以與大學被認可為研究型大學相同的方式突出跨學科研究。在弗吉尼亞大學，工程專業的集中學習已經很好地與 ABET 標準相協調。系統工程師可以選擇在人機互動、資訊和智慧自動化以及運籌學與分析等領域集中學習。那麼對於那些不知道自己想做什麼的學生來說呢？上面提到的開放式課程給了他們自由，他們不必侷限於一個專業。

對於一個確切知道自己想做什麼的學生和一個需要一些時間的學生來說，對其進行嚴格的評估可以透過改進頂點專案來解決。頂點專案最接近工作環境，學生將不可避免地進行超出課程範圍的工作。然而，頂點專案缺少的一個組成部分是客戶。到 2050 年，頂點專案將採用真實的專案時間表，包括來自不同技術背景的客戶和團隊成員。這為專案打開了大門，將來自不同集中學習領域的同學納入其中，讓他們學會向同伴解釋不熟悉的概念（就像在現實世界中一樣），並且每個人都擁有寶貴的技能。例如，2050 年的頂點專案可能是設計一個新的智慧停車場，工程師承擔與營銷、廣告、編碼、客戶關係等相關任務，同時與非技術背景的同伴合作。

結論

到 2050 年，全方位工程師將帶頭拯救我們的環境，將人們團結起來，為社會利益而努力。他們將擁有工具，以人為本地解決問題，在設計過程中將使用者放在首位。這將使我們獲得按照預期使用的系統，與當前的設計（如特斯拉的自動駕駛系統）形成對比，人們透過簡單地將一個橙子塞進方向盤來繞過安全限制。工程師將不再尋求開發最新、最偉大的技術，而是尋求更“高-社”的方式來解決現有問題。他們將擁有更廣泛的工具，使他們能夠分析整個系統，而不僅僅是他們熟悉的單個元件。行業正在尋求具有多學科技能的工程師，隨著思維方式轉變為偏好高-社技術，這種情況只會持續下去。隨著這種情況的發生，社會影響將越來越明顯，創造一個積極的反饋迴圈。尋求為人類帶來更好結果的工程師將引導人類去理解我們能夠實現的更好結果。課程改革正在今天發生，旨在教育工程師。到 2050 年，課程將以詳細且經過驗證的集中學習來充分支援新的學習目標。最後，學生將在一次變革性的頂點專案中證明他們的教育成果，在該專案中，他們將學習專業實踐。