教師與學生一起大冒險「專案實務課程」的設計與效益(上)

撰文|謝宇程
(圖片來源|台大土木系團隊提供)

七位台大土木系大學部學生,歷經將近三年的時間,設計和參與建造了一座跨越神木溪的木橋,全長 36 米,寬度 2 米,跨距 20 米 — 這不是個模型,不是個報告或電腦繪圖,而是可以載人過河的一座真正的橋。整個過程,有業主,有承造,有籌資、有變更設計… 一個真正工程案會發生的事,他們都經驗了。但這不是一個單純業界的工程案件,這其實是【土木工程設計實務】這個「課程」的成果。

這樣的課程的設計規劃是如何?學生與教師要投入多少心力?教育和學習的效益如何?別的學校與科系,又能從中得到什麼啟發?

課程定位

台大土木系過去多年,進行了一連串課程的創新與改革。傳統上土木系的課表是將土木的各項專業分立為不同課程。這樣的模式雖然教學上較有效率,但容易造成學習的破碎、學習後不易運用。

在近年的改革中,土木系在大一課程中增加了【土木工程概念設計】、【土木工程基本實作】這兩門課,在學生幾乎還沒學到什麼土木專業知識的時候,就拿專案挑戰他們:例如設計停車塔、開合橋等,過程中學生必須自己構思設計圖並動手製作模型。透過這樣初步的實作課程,學生預先體驗到:土木系所學是做什麼用的、未來要學的各課程可能如何運用。

土木系近年改革的另一重點,而在大三和大四的【土木工程設計實務】。在這門課之中,學生要運用他們在大學各個專業課程中所學過的知識和能力,完成一個真實的土木工程專案,至少要修一學期。

【土木工程設計實務】是小班教學,由教師選擇一個與土木有關的實際專案,開設成課程主題。主題可能包括:校內建築耐震補強、設計腳踏車棚、藝術季的臨時木構造建物、校園水路廊道規劃、用無人機做建物測量工作…。每學期會有數個選項,課程主題通常不會重複,所以在學生大三到大四畢業前,可以有十多個主題可以選擇。

雖然都叫做【土木工程設計實務】,但開課教授的風格不同,所選的專案主題不同,其實課程進行方式都有很大的差別。相似的是,教授們都有默契,在這門課之中儘量減少教師的講課,大部分時間留給學生獨立學習、自發規劃與執行。

設計與建造神木溪銀杏橋,就是【土木工程設計實務】的課程主題選項之一,由卡艾瑋(Hervé Capart)教授,邀請有多年結構設計經驗的冨田匡俊先生共同開課。

課程實際進程

卡艾瑋教授在 2013 年,就曾經以設計與建造跨越神木溪的木橋為主題,開過一次【土木工程設計實務】課程。但那一次的設計方案,沒有得到業主的認同與外界財務支持,無法落實成真。

在 2014 年,卡艾瑋教授再次以相同主題開【土木工程設計實務】課程,在開課時本有 24 同學選。一開學,老師就給學生很高的工作要求:一個星期內要做案例分析加紙模型,加案例分析。但當同學愈來愈知道課程會很重,要花很多時間心力,多數人都退選了,最後留在課程中的有七人。

這七位同學,在他們的大三上、大三下、大四下,共修了三次【土木工程設計實務】課程,總共九學分,全都投入在銀杏橋專案中。他們都說,每學期雖然三學分,但是每周課外用在這個專案的時間,往往高達 9-12 小時 — 即使在沒有修課、沒拿學分的大四上學期,工作量也差不多大。偶爾,例如在發生「變更設計」的時候,還會好幾天、一兩個星期,全部時間投在這個專案中。

他們從參考研究既有案例開始,從他們看到喜愛的橋梁中找靈感 — 先不考慮任何尺度、類別、環境的限制,只單純研究分析各種結構系統。在這個過程中,他們發現網路上非常不易找到「工程圖」– 也許因為智慧財產權,也許因為老案例都是紙本圖。他們最後發現,用德文和日文蒐尋,才最容易找到橋樑設計資料。

當同學們完成結構系統,規劃案被贊助商接受,並且開始施工之後,才發現有一個地方失算了:他們參考的國內設計規範,原來是直接引用自日本;而日本生產的柳杉強度較高,台灣生產的柳杉強度不足,所以需要變更設計。於是這群學生在兩個月內為了變更設計,每天畫圖、修改。冨田建築師當時已經沒有兼課教師的身分與薪資,還多次義務地到土木系來與學生溝通、給建議。

同學們對於參與施工,一直到工程完竣,心中是充滿感激的:「施工方與業主(實驗林管理處)如果對我們沒有信心,沒有一點教育的發心,他們很可能不讓我們參與,或是不聽我們的意見 — 但他們一路很支持,讓我們全程參與施工,各種施工的措施細節,我們都可以和他們討論。而且其實,施工方為了完成這次的木造橋樑,還投入了一百萬更新設備。」

分析與解讀

從上述課程描述中,我發現有些細節,特別值得其他教師、科系注意,可以運用在他們的「專案實務課程」之中:

1) 「專案實務課程」難以避免地會比一般課程負擔沉重,在第一周,就應該給學生很高的作業要求,讓學生做好心理準備,少選課,避免心存僥倖,課程重到無法負荷,讓專案成果打折扣。

2) 在師資方面,學校教授要能正視自己的實務知識與經驗有限,認真為學生找到熱忱而專業的實務教師 (業師,如文中的冨田建築師),並且有意識地減少講課,讓學生在實際工作中學習。除了實務教師之外,課程進行過程中,會需要其他單位的合作配合 (例如文中的實驗林管理處) — 這方面需要教授協助溝通默契:儘量讓學生能參與,並且以教育為出發點協助。

3) 授課教師要讓學生明白,在實務課程中,很多的課題要學生自己試著克服,老師沒有答案,可能也不見得比學生更知道怎麼找答案。而且,課程目標有可能無法完成(例如設計案不被業主、贊助方接受) — 這不是教師決定讓學生「當掉」,而是實際的情境裁決了學生與教師一起進行的計畫沒有達成目標。在這種視角下,「專案實務課程」其實是教師與學生一同的冒險。

 

本文感謝卡艾瑋老師、黃尹男老師、謝沛宸、劉彥含、簡晨軒、莊政翔等同學接受訪問。

 

 

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