枯燥地重复演算,比拼的就是对公式各个参数含义的准确理解,甚至包括学生们手按计算器按键的快慢。这看似机械却严苛的考试训练,培养的正是未来工程师们对于细节的严谨和熟练。文|顾功尧
2014 年 10 月 26 日,在德国柏林的德国科技博物馆航运展区,一名男子观赏航船模型
“我们发现,美国人制造洗衣机和干衣机的理念完全是错误的。欧洲人则好得多⋯⋯欧洲洗衣机洗衣服只是美国洗衣机用水量的1/4,衣服上残留的洗涤剂也少得多⋯⋯我们在家花了些时间讨论我们该怎样取舍⋯⋯我们是最关心用一个小时而不是一个半小时洗好衣服呢,还是最关心我们的衣服洗后感觉特别柔软也更耐久呢?我们用了大概两星期时间,每晚在餐桌上讨论这个问题。”
最终他们购买了德国生产的米勒牌(Miele)洗衣机和干衣机。“它们带给我的兴奋感超过了多年来我使用的任何高科技产品。”
《乔布斯传》中记述了乔布斯当年选择洗衣机的过程,一向以苛刻挑剔著称的乔布斯最终选择了德国品牌,德国制造的精细和工艺美可见一斑,而这正是基于德国的工程教育。
模型教育,从娃娃抓起
亚琛,地处德国版图的最西端,是一座古老的城市。亚琛大教堂和市政厅前面的广场,是整座城市的中心。广场边上有一圈各式各样的店铺,其中规模最大也最醒目的,竟是一家模型玩具店。橱窗里整齐地展示着各式各样的火车、汽车甚至舰船的模型,迈步走进店门的时候还须小心,因为店主人精心设计了一条蜿蜒在整间店铺里的“铁道”,说不定正有一列电动的模型火车从来客的头顶上驶过。
印象里,无论何时,这家店的顾客总是络绎不绝——大多是家长带着孩子。那些静态或者动态展示着的各种模型玩具,是德国工业产品的缩影,其制作精巧逼真,对于少年儿童是绝佳的工程教育入门引导。
另一个集中展示德国模型工艺的是德意志博物馆,这座直接以德国民族命名的博物馆,是慕尼黑最负盛名的参观景点之一。庞大的博物馆里,并没有任何油画或者雕塑这样的艺术展品,唯一的内容,就是德国近代工业化以来的重要产品陈列,小到西门子公司早期研制的发电机,大到悬挂在专门展厅天花板上的各色飞机实物,一应俱全。
令人印象最深的,是博物馆后院里的火车展示区——德国铁路一百多年来的各型机车,足有数十辆之多,整齐地排列在轨道上,似乎随时都可以在一声汽笛后,轰鸣着依次驶出。
德国的中小学校,与大多数西方发达国家相似,会安排大量的实地教学环节,比如由老师带着整班的学生在博物馆里学习和讨论。而慕尼黑博物馆就是很理想的工业产品科普基地。
而亚琛的模型玩具店,在规模上自然无法与慕尼黑的德意志博物馆相提并论,但它们都在培养着一代代德国儿童对于工程技术的兴趣爱好。
定量与精细
亚琛,今天最为人所熟知和称道的是坐落于此的亚琛工业大学。
笔者曾经就读于清华大学和亚琛工业大学汽车工程硕士双学位的联合培养项目,恰好有机会对比同样的一些专业课程,在这两所学校里的教学和考核方式的差异。
以发动机原理这门课程为例,清华大学的本科阶段侧重于工作原理的讲解,在涉及一些控制参数对发动机工作状态的影响,例如发动机进气量变化如何影响输出功率或者扭矩的变化时,着重要求对背后物理原理的理解和定性分析。而在亚琛工业大学,同样是这门课程,在简单讲解了物理原理后,就迅速引入一系列形式上比较复杂的数学公式,以便能够定量地分析诸如此类的影响关系。
尤其是在期末考试时,德国工程教育中追求定量和精确的目标体现得更加明显。发动机原理课的一道大题,也许就是将发动机的进气量变化若干个不同的数值,要求学生遵循一系列的公式,算出对应条件下这台发动机一系列不同的输出功率。
枯燥地重复演算,比拼的就是对公式各个参数含义的准确理解,甚至包括学生们手按计算器按键的快慢。这看似机械却严苛的考试训练,培养的正是未来工程师们对于细节的严谨和熟练,毕竟在实际工作中,仅仅掌握定性分析,是远远不够的。
除了上课考试以及完成最后的学位论文之外,德国的大学生往往还必须完成一到两篇所谓的“小论文”。对于工科学生而言,通常需要在大学的研究所或者企业中投入几个月的时间方能完成一次这样的“小论文”训练,并且这样的训练机会还得经历一番类似工作求职的申请过程才能获得。
弗劳恩霍夫研究所是一个分支遍及德国全境的工业技术科研体系,笔者曾在这个研究所申请到了“小论文”的机会。当时的论文题目是,研究如何优化用于计算机产业的晶圆表面的磨削加工过程,以提高其表面平整度。为此,笔者需要时常操作研究所里的磨削机床,以验证电脑程序中的仿真计算结果。
最初的一次机床操作后,笔者自以为已经比较认真地清理了机床上的污渍,方才离开研究所返回宿舍。然而当笔者第二天再次来到研究所时,发现整个机床上上下下都崭新如初,后来得知是笔者的“小论文”导师在我前一天离开后专门从办公室来到车间里检查,注意到清理和擦拭工作仍未能达到研究所里一贯的细节要求,所以他又默默地返工了一遍。
德国的工程教育,或者说工程实际中对细节的精益求精,由此可见一斑,不仅关乎成果,更在于做事的态度。
实习生进入前沿项目
德国大学的工程教育对实践环节的重视程度极高,不仅上述的“小论文”和学位论文都要求在研究所或者企业中,通过实际研发课题来完成,还另外要求每个学生都完成至少一次不短于3个月的实习。
而企业甚至会希望学生一次实习的时间不短于6个月,因为实习学生往往会被要求参与到实际的项目中,工程技术的专业特点则决定了学生在进入项目、学习技能、开展工作这一系列的环节中需要投入比较长的时间,才能取得成果,有所收获。
十年前,笔者曾申请到在德国一家著名的汽车电子公司工程部门实习的机会,公司安排实习生们参与前沿开发,并且实际承担部分电路设计,包括驾车路试。
笔者当时被分配到的科研项目是为整车企业开发自适应巡航系统(ACC)。这项技术直到最近一两年,才在国内的中高档汽车产品中投入商业应用。
诚然,任何教育体系都不是十全十美的。正如前面提到的,那种枯燥重复计算的考试方式,可能会引导学生在课程学习中走上应试教育的道路。同样的,强调解决实际问题的训练环节,也可能会限制创造性思维的发展。
但是,很多人津津乐道的“德国工艺”或者“德国品质”,其实就植根于德国的工程教育体系之中。
2015年05月27日出版的《环球》杂志 第11期
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