Co to jest "myślenie inżynierskie"?

Jaki jest jeden z głównym powodów, dla których studenci politechnik narzekają na program zajęć? Zbyt dużo teorii, a zbyt mało praktyki. Podpisuję się pod tym obiema rękami. Inżynier, którego ma ostatecznie wykształcić taka uczelnia to osoba, która ma za zadanie rozwiązywać konkretne problemy – musi mieć więc równie konkretne praktyczne umiejętności. Z drugiej strony, kiedy myślimy o takim inżynierze, to kojarzy się on z osobą posiadającą bardzo dobrze ugruntowaną wiedzę – również tę teoretyczną. Może warto się więc zastanowić czym w ogóle powinien się charakteryzować dobry inżynier?

Problem 1: teoria bez praktyki

Przez kilka lat prowadziłem dla studentów Politechniki Gdańskiej zajęcia z przedmiotu „Podstawy optyki stosowanej”.  Na pierwszym spotkaniu prosiłem ich o wykonanie w małych zespołach prostego zadania, z którym spotykam się na codzień w swojej pracy inżynierskiej. Zadanie brzmiało: „Spośród dostępnych kamer i obiektywów wybierz zestaw, który pozwoli z odległości dwóch metrów analizować przedmiot o rozmiarze jednego metra”. Jest to podstawowy problem w projektowaniu systemów widzenia maszynowego np. do kontroli jakości na linii produkcyjnej.

Ci studenci, którzy w ogóle potrafili się zabrać za to zadanie zwykle starali się użyć znanego z lekcji fizyki wzoru na równanie soczewki (pamiętacie: 1/x+1/y=1/f). Jest to poprawna metoda, ale prowadzi do raczej skomplikowanego wzoru na ogniskową obiektywu kamery. W efekcie, pomimo tego, że studenci szli w dobrym kierunku, to niewielu wykonało zadanie poprawnie i w zadanym czasie.

Tymczasem istnieje prosta reguła pozwalająca na rozwiązania tego problemu w ciągu kilku sekund. Skoro odległość przedmiotu od kamery (2 m) jest dwa razy większa niż średnica przedmiotu (1 m) to ogniskowa obiektywu powinna być też dwa razy większa niż rozmiar matrycy kamery. Czyli do kamery o matrycy 10 mm należy wziąć obiektyw 20 mm.

Takie przykłady można by mnożyć. Ważny jest wniosek: sama wiedza teoretyczna jest bezużyteczna bez umieszczenia jej we właściwym kontekście. I to właśnie doskwiera studentom: dostają wiedzę, ale często bez kontekstu pokazującego jak jej używać.

Problem 2: praktyka bez teorii

Prostą metodą doboru obiektywu, którą opisałem potrafią posługiwać się osoby bez wyższych studiów inżynierskich, a które pracowały za to nad realizacją chociaż jednego systemu wizyjnego. 

Metoda ta ma jednak jedną wadę: działa tylko dla dużych odległości od kamery. Gdyby więc ktoś kto poznał ją pracując nad systemem obserwującym cel z dużej odległości zastosował ją do systemu przypominającego bardziej makrofotografię – dobrałby niepoprawny obiektyw.

To pokazuje inny problem: jeżeli edukacja ograniczy się jedynie do powielania, nawet  najbardziej praktycznych metod, to łatwo popełnić błąd nie wiedząc jakie są ich ograniczenia. I znowu można tutaj podać więcej przykładów z różnych dziedzin techniki.

Jak połączyć jedno z drugim?

Powiedziałbym, że inżynier jest osobą, która spełnia jednocześnie dwa warunki:

  1. Potrafi wykorzystać technikę do rozwiązania konkretnych problemów. Kluczowa jest tutaj właśnie praktyczność – projektowane przez inżynierów rozwiązania muszą spełniać postawione przed nimi cele. Cele te też nie mogą brać się „z powietrza”, ale określonych potrzeb.
  2. Ma głębokie zrozumienie systemów technicznych ze swojej specjalizacji. Dzięki temu potrafi przewidzieć ich zachowanie i określić w jakich warunkach będą w stanie poprawnie pracować. Bez tego warunku nie ma mowy o zaufaniu do rezultatów pracy takiego inżyniera. Do jego spełnienia potrzebna jest z kolei dobrze ugruntowana wiedza teoretyczna

Co z tego wynika?

Jak widać inżynier to nie teoretyk, który gromadzi w głowie coraz więcej faktów, ale nie potrafi ich do niczego wykorzystać. Nie jest to jednak również zdolny majsterkowicz, który potrafi posługiwać się odpowiednimi narzędziami, żeby powielać istniejące schematy. Jest to raczej osoba o głębokim zrozumieniu swojej dziedziny, które pozwala jej na praktyczne rozwiązywanie problemów poprzez projektowanie odpowiednich systemów technicznych.

Chociaż podchodzę z pewną (a może nawet całkiem sporą) dozą krytki do tego jak działa formalny system kształcenia inżynierów w Polsce, to nie uważam że nie spełnia on w ogóle swojej roli. Formalne wykształcenie jakie uzyskują studenci pozwala im na spełnienie warunków, o których napisałem. Problem w tym, że nie jest im przekazywany ten „praktyczny kontekst”, który muszą zdobyć później w pracy zawodowej. Warto dyskutować o tym jak poprawić tę sytuację, żeby skrócić czas potrzebny na wykształcenie naprawdę dobrych inżynierów.

Nasz projekt InterTech Academy jest właśnie próbą dołożenia cegiełki do tego gmachu.

Maciej Kraszewski

Maciej Kraszewski

Inżynier, menedżer R&D i nauczyciel akademicki. Uwielbiam zajmować się tworzeniem nowych technologii, zdobywaniem nowej wiedzy i dzieleniem się swoim doświadczeniem z innymi. Specjalizuję się w zagadnieniach przetwarzania obrazu i widzenia maszynowego.
Szukasz dobrych materiałów o projektowaniu elektroniki?

Załóż darmowe konto na naszej platformie i odbierz pakiet materiałów edukacyjnych.

Zakładając konto zgadzasz się na przesyłanie Ci treści marketingowych przez IT20 sp. z o.o. zgodnie z dostępną na stronie Polityką Prywatności. Możesz wycofać zgodę w każdej chwili.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *

Szukasz dobrych materiałów o projektowaniu elektroniki?

Załóż darmowe konto na naszej platformie i odbierz pakiet materiałów edukacyjnych.

Zakładając konto zgadzasz się na przesyłanie Ci treści marketingowych przez IT20 sp. z o.o. zgodnie z dostępną na stronie Polityką Prywatności. Możesz wycofać zgodę w każdej chwili.

Zapisz się na listę mailową i odbierz swoje bonusy!

Więcej treści na temat elektroniki i robotyki, darmowe e-booki i dostęp do minikursów on-line. Otrzymasz to wszystko zapisując się na naszą listę mailową.