2050年的工程教育/工具而非解決方案

引言

2014年，洛克希德·馬丁公司聲稱他們將建造一個“零排放、安全執行且無擴散”的聚變反應堆，以便在20年內“為世界提供清潔能源”。 2016年，波音公司重新設計了其機動特性增強系統（MCAS），以滿足FAA認證的失速特性要求。 2023年，《福布斯》報道稱，“如果人工智慧計算機程式設計正確，則不會犯任何錯誤”，從而減少人為錯誤。 當然，所有這些說法都導致了不同嚴重程度的失敗，例如：波音737 Max由於MCAS系統的控制而墜毀，人工智慧傳播錯誤資訊並且都容易出錯，商業聚變能源尚未得到證明，但仍然導致一些人認為創新本身就能解決能源危機。洛克希德·馬丁公司的說法尤其錯誤，因為他們不僅未能如期在“五年內”製造出功能正常的“原型”，而且他們設計的“集裝箱大小”的反應堆在理論上也可能不可行。此外，即使聚變技術變得可行，它也不太可能很快完全取代其他能源。所有這些失敗都有一些共同點。它們源於將有用的工具當作問題的完整解決方案來銷售。在許多情況下，這些說法是由負責開發這些工具的工程師提出的。例如，波音公司的重新設計得到了波音公司首席專案工程師的批准，而洛克希德·馬丁公司的說法是由領導該專案的航空航天工程博士提出的。因此，顯然迫切需要更好地教育工程師區分工具和解決方案。當工程師具備駁斥這些錯誤說法的能力，並具備即使違背商業利益也要說實話的個人誠信時，這些新技術才能成為真正解決方案的重要組成部分。

工程領域充斥著這樣一個錯誤的假設，即工程師的工作是“產生解決方案”。這在工程技術認證委員會（ABET）的認證要求中可以清楚地看到。為了保持認證資格，工程專案必須每年證明其學生能夠“運用工程設計來產生解決方案”。 當宣揚工程師產生解決方案的理念時，使用者在工程中的作用就被低估了。如果工程師“解決”了一個問題，則意味著使用者無需對解決該問題負責。相反，工具必須用於解決問題，並且必須明確考慮使用者。在出行領域，將電動汽車過度地視為應對氣候變化的解決方案，或者將人工智慧營銷為律師、藝術家和程式設計師的替代品，就可以看到忽視這種區別的後果。為了真正解決諸如出行領域脫碳化等問題，到2050年，工程師需要接受不同的教育，以引起人們對工具和解決方案之間區別的重視。ABET認證要求已經開始發生變化，以促進這一轉變。例如，2024-2025年認證週期的土木工程認證要求不再提及產生解決方案，而是強調道德和可持續設計。雖然計算機科學等一些工程分支仍然要求工程師“產生解決方案”，但我們預計到2050年這種情況將發生改變。

專業之間的合作

從歷史上看，工程一直是一個跨學科的職業，大多數工程師都有其他職業。萊昂納多·達·芬奇是一位建築師和藝術家。本傑明·富蘭克林是一位政治家、郵政局長和作家。然而，工程教育過度關注專業化。 這導致了專業領域的一個主要問題，即工程師遇到問題並試圖創造解決方案，但這些解決方案未能幫助他們應該幫助的人。在擺脫這種意識形態方面已經取得了進展，但必須採取更多措施來強化對工程至關重要的“工具而非解決方案”的思維方式。

工程是一個高度跨學科的領域，大多數工程師都擁有許多可轉移的技能。 儘管如此，工程師仍然難以與他人合作。這部分歸因於工程教育優先考慮解決方案而不是工具。現實生活中並不存在解決方案，但工具確實存在。製作好的工具需要設計工具的工程師和需要工具的人員之間的協作。這在現代工程教育中並沒有得到認真對待。改進工程課程的一種方法是要求工程專業的學生在本科期間與其他專業的學生合作。無論他們之後是進入職場還是繼續深造，他們都必須定期與非工程師合作。因此，他們應該在第一年確定自己想做什麼以及將與哪些人合作。生物醫學工程師可能與預科醫學專業的學生合作，計算機工程師可能與商科專業的學生合作，等等。這將是一個很大程度上開放的選擇。工程師應該有自由決定自己的職業道路，並找到合適的人員進行合作。一旦他們找到了合作物件，他們應該開始討論自己的目標以及他們將共同建立的專案。與其他通常需要一個學期的專案不同，這個專案將持續到畢業才能完成。透過與工程專業以外的人合作，工程專業的學生將被迫考慮合作伙伴的需求和願望，並構建工具而非解決方案。在他們四年級的最後一年，合作伙伴關係將展示他們的專案，解釋他們從中吸取的教訓以及如何應用這些教訓。在一個專案上長期工作將使雙方合作伙伴體驗到未來工作的場景。除了培養更熟練和明智的工程師的明顯好處之外，這還將在他們的簡歷上為工程師提供一個重要的跨學科專案，向僱主展示他們已為職業生涯的挑戰做好了充分準備。非工程專業的學生也受益匪淺。溝通是雙向的。透過與工程師合作，學生將獲得有助於他們在職業生涯中與工程師合作的經驗。到2050年，世界將更加跨學科。重要的是，不同的專業人員能夠相互合作來實現他們的願景，同時也要認識到工具和解決方案之間的根本區別。。

專案重點

在當今的工程專案中，專案主要被視為教育工程師解決他們在教育之外可能遇到的問題的工具。這些專案非常重視解決問題的技術方面，但往往忽略瞭解決問題的社會方面。到2050年，工程專案將更加重視專案開發週期。這樣做，他們將強調負責任的開發始於診斷可以透過工程幫助解決的問題。然後，學生將努力創造一個可以用來解決該問題的工具。之後，學生將討論該工具的用途和侷限性，包括強調沒有使用者該工具就毫無用處。透過將這種區別融入基於專案的學習，未來的工程師將擁有關於在設計中考慮使用者的必要性的具體例子。

實施為期四年的基於專案的課程將導致一些問題，例如一些學生不確定自己想要學習什麼專業或那些改變專業的學生。因此，與其為期四年，不如改為為期三年的專案。弗吉尼亞大學的工程專業的學生在第一年就申報專業。其他學校可能會有不同的時間安排，因此可能需要一個為期兩年的專案。無論持續時間如何，該專案都將涵蓋幾年，併為學生提供紮實的準備。由於它只在申報專業後開始，因此學生仍有時間探索其專業選擇。此外，學生也可以利用申報專業之前的時間尋找潛在的合作伙伴並提出專案想法。然後，他們將在大學的剩餘時間裡致力於該專案，接收使用者的反饋，並向顧問展示他們的進展。最後，一份關於該專案的報告，包括面臨的挑戰、可以使用的解決問題方案以及吸取的教訓，可以作為學生的畢業設計。

倫理

將工具誤認為解決方案的一個促成因素是，公司不斷推動開發能夠移除使用者參與的系統，因為“解決方案”比工具更具有市場銷售性。解決方案是指能夠獨立執行的事物，而工具則需要使用者做出決策並與其進行互動。以下示例可以說明將工具誤認為解決方案的危害。假設一個人患有高血壓，醫生給他開了降壓藥。如果醫生告訴患者這藥是“解決方案”，那麼患者將繼續做出不利於健康的決策，並認為藥物就能解決他們的問題。而如果醫生告訴患者這藥是“工具”，那麼患者就會將服藥視為控制高血壓系統的一部分；這個系統還包括其他工具，例如鍛鍊和改變飲食。當人們（無論是設計師還是使用者）從系統中被移除時，問題就不會得到解決。為了防止將工具誤認為解決方案，我們必須開發能夠讓設計師和使用者保持責任感的系統，而不是將技術當作獨立的解決方案來宣傳。我們設想實現這一目標的一種方法是在工程師的教育過程中加強倫理教育。牛津詞典將倫理定義為“支配個人行為的道德原則”，而教授倫理的工程教育可以為學生提供必要的背景和技能，讓他們做出強有力的道德決策，將使用者作為系統的重要組成部分。

在社會中，我們越來越看到人們對那些因金錢利益而推動不合理決策的公司越來越反感。普華永道的一項調查發現，只有 30% 的消費者信任公司（Segal 2022）。這種社會思潮的轉變將促使公司尋找獲得公眾好感的方法，成為人們可以信賴的公司。大型企業已經向大學學位課程捐款，例如由勞斯萊斯贊助的弗吉尼亞大學機械/航空航天工程 3D 列印實驗室，因此他們將略微調整這種行為，開始將資金投入到工程倫理專案中，以尋求良好的公眾形象，這反過來又會鼓勵學校發展自己的倫理專案，希望獲得這些資金。

我們預見到工程教育將更加重視倫理的另一個原因是，人們對資本主義的負面看法日益加深，同時科技行業的小企業數量也在不斷增加。眾所周知，年輕一代往往持有更自由主義的觀點，隨著年齡的增長，這些觀點會變得更加溫和，但一些人認為這種趨勢正在結束，從 Z 世代開始。這是歷史上第一次，年輕一代的經濟狀況比他們父母那一代更糟糕，導致人們普遍對現有的資本主義經濟體系缺乏信任並希望進行改革。此外，根據美國小企業管理局的資料，小企業申請數量處於歷史最高水平。這兩個事實將在 2050 年匯聚，導致市場上充斥著由關心其對員工、環境和公眾影響的人運營的企業，所有這些都是做出倫理決策時需要考慮的重要方面。年輕一代更自由主義的企業主加入商業行列，導致的這種市場轉變將進一步推動企業贊助學術界的倫理專案，併產生連鎖反應：商業領域中倫理觀點的增長將導致高等教育中教授更多倫理知識，這反過來又會導致該領域的員工做出更多倫理決策。我們相信，倫理的提升將重點關注不將工具誤認為解決方案，因為員工和環境目前面臨的許多問題都源於人們被排除在系統之外。例如，材料浪費量處於歷史最高水平，但大多數公民不知道如何正確處理不同的產品，因為他們錯誤地認為通用的回收流程可以解決這些環境問題。厭倦了現有體系的年輕有遠見的企業主將進入職場，並開始慢慢扭轉局面，走向一個幫助人們解決問題的世界，而不是為他們“解決”問題的世界，而這場改革將包括增加工程高等教育中的倫理教育。

具體而言，我們設想一個工程課程，其中倫理教學將融入整個課程，例如要求實驗報告包含一部分內容，解釋測試的技術在不同場景下是否是最合適的工具，或者在大多數講座中討論過去的工程專案悲劇和成功案例。工程教育本身也在緩慢地朝著這個方向發展。在弗吉尼亞大學，科學、技術與社會課程是畢業的必修課，其中包括對工程師對公眾及其設計的責任的各種討論。高階軟體開發課程還包括關於軟體工程倫理規範的講座。這種高等教育趨勢加上社會壓力促使公司將資金投入到倫理教學專案中，這將導致一個倫理成為核心組成部分的工程課程。一位倫理工程師將知道自己有責任成為一個使用其技術作為工具的系統的一部分，而不是將技術視為解決方案的系統外部人員。

參考文獻