激励下一代工程师

FIRST帮助抓住了美国年轻人的想象力。

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当Arami Rosales还小的时候,她想成为一名天文学家。然而,就像大多数童年的梦想一样,Arami的梦想在她上高中后并没有持续多久。然而,Arami的梦想并没有像许多年轻人的幻想那样破灭。它不断演变。在德克萨斯州奥斯汀市文科与科学学院高中(Liberal Arts and Science Academy High School)读大一时,她加入了学校的FIRST机器人团队(For Inspiration and Recognition of Science and Technology)。现在,三年过去了,这位17岁的11年级学生带领她的团队紫雾(Purple Haze)参加了今年的比赛,并计划在工程方面的职业生涯。

这正是国际自动化学会(ISA)执行董事兼首席执行官Patrick Gouhin、总部位于德克萨斯州奥斯汀的自动化供应商国家仪器公司(National Instruments Corp.)总裁兼首席执行官James Truchard和伦斯勒理工学院(Rensselaer Polytechnic Institute)院长Shirley Ann Jackson希望看到的那种改变。这些人中的每一个人,以及更多的人,都越来越担心一个不仅威胁高科技产业,而且威胁美国未来的国家安全和繁荣的威胁。

在2008年6月对美国机械工程师协会的一次演讲中,杰克逊这样说:“问题是:作为一个国家,我们是否具备强大创新所需的人力资本……挑战我们的要求?创新当然需要在研发上的投资,但从根本上说,它需要人。作为一所大学的校长,作为一名理论物理学家,我对我们国家的创新能力处于危险之中深感担忧。各种力量的汇聚造成了我所说的‘平静危机’,它正在侵蚀我们必须拥有的科学家、数学家、工程师和技术人员的生产,以应对这些挑战所需要的创新范围。”

杰克逊担心,在不久的将来,将没有足够的训练有素的工程师和科学家来满足我们社会当前的需求,更不用说发明新技术和支持经济增长了,这已经被越来越恐惧的官僚和行业观察家们所提供的统计数据所证实。

根据大多数预测,构成美国创新智囊团的工程师和科学家中,有25%以上将在未来几年内退休。例如,根据美国创新未来特别工作组2006年11月的一份报告,“国防部近三分之一的文职科学技术人员目前符合退休条件”,而美国宇航局不到10%的科学人员年龄在40岁以下。这些人的想象力受到了人造卫星的激发,他们响应了约翰·肯尼迪总统的号召,采取行动帮助美国赢得太空竞赛。他们是上世纪90年代技术驱动的巨大繁荣的功者,他们很快就会消失,留下一个真空,而这个国家的创新优势曾经存在。

当然,这个问题不是打个响指就能解决的。美国国家仪器公司(National Instruments) K-12学术项目经理斯蒂芬妮·布里厄蒂(Stephanie Brierty)表示,这种现象深深植根于对科学、技术、工程和数学(STEM)的文化冷漠。

庆祝教育

“问题是,美国不像其他国家那样赞美良好的教育和智力。在这里,我们赞美篮球和摇滚明星,而不强调教育是他们生活的重要组成部分。你可以在一些有预算的公立学校看到;如果足球队和计算机实验室之间有竞争,球队就会得到新球衣,而实验室就没有了。”

媒体美化了许多职业——医学、执法等等。辛辛那提大学教授凯利·科恩博士说:“如果他们这样做了……然后是极客的想象,他永远得不到女孩……这些照片让人们(对STEM职业的)兴趣大减。”

问题的范围是如此之大,任何解决方案都必须涉及政府和行业,并从长远角度考虑,这对于一个通常更关心季度收益报表而不是十年后创新将从哪里来的企业来说可能是一个挑战。

Rensselaer的Jackson说:“危险在于等到危机降临时再去解决,因为到那时——由于科学家或工程师数十年的教育积累的本质——就太晚了。”我们必须清醒地认识到这场危机,因为美国的创新能力与我们的经济和国家安全密不可分。不尽快采取行动将削弱我们国家的创新能力,从而威胁到我们的经济福祉、安全和全球领导地位。”

战场是美国的小学和高中学生,挑战在于找到一项事业,能像太空竞赛对婴儿潮一代一样,抓住当前这一代孩子的想象力。

第一种方法

认识到美国社会对体育和竞争的重视,以及竞技活动吸引孩子的方式,著名发明家迪恩·卡门于1989年在新罕布什尔州曼彻斯特创立了FIRST。第一届高中生机器人竞赛于1992年开始。截至2007年,这项比赛要求高中团队从零开始创造一个机器人来完成一项每年都有变化的任务,有1303支团队的近3.3万名学生参加,并跨越国界蔓延到加拿大、英国、荷兰、以色列、墨西哥和其他国家。

FIRST的目标受众范围也急剧扩大,因为组织者试图吸引更年轻的孩子。今天,FIRST已经从一个针对高中生的机器人比赛发展到通过FIRST乐高联赛、青少年FIRST乐高联赛和FIRST技术挑战赛吸引6岁的孩子。每场比赛都有四个同等重要的元素:团队合作、设计、概念展示和游戏,你可以在游戏中看到你的创作表现如何。

“这真的很有趣,”德克萨斯州奥斯汀Veritas学院八年级学生蔡斯·迪恩(Chase Dean)说,他现在是参加FIRST乐高联盟的第四年。“如果你知道工程是怎么回事,那么从事工程职业肯定是令人鼓舞的。我学到的一些东西包括如何面对一群评委,以及如何在压力下保持冷静。我学过编程。我学到了今年很有挑战性的团队合作,以及比例控制。”

罗萨莱斯表示同意。FIRST是每个学校都应该做的事情。最好的学习方法是亲身实践。你可以走进商店,体验一下思考的过程。它让你走出课堂……在商店里和在教室里是完全不同的。当你创造出一个机器人并参加比赛时,你可以看到其他团队在想什么。它把枯燥乏味的东西变得令人兴奋、引人入胜。FIRST是帮助培养我们这一代人的创造力。”

“对我来说,看到孩子们获得了使用这项技术的经验,而且还向工程师和他们的同行展示了他们的想法,这真的很令人兴奋。蔡斯的父亲、国家仪器公司(National Instruments)的工程师埃里克·迪恩(Eric Dean)评论道:“这对任何职业都很有价值。”

在FIRST创始人奖的获奖感言中,NI的Truchard谈到了他和国家仪器公司支持FIRST的原因。“我喜欢看到团队的兴奋,年轻的学生如何参与进来,如何体验工程的乐趣,以协作的方式一起工作,一路上都很开心,希望看到工程职业生涯并感到兴奋。”

自动化的角度来看

ISA的古因说:“我们现在感觉到了。“我们都知道有些人退休后会收到大量咨询工作邀请。由于经济衰退打乱了人们的退休计划,最糟糕的情况还在几年之后,但它正在到来。”

古因指出,根据ISA的弗农•特瓦桑在经济衰退前进行的研究,基于当时的趋势和假设,仅在美国,未来十年每年就需要1.5万名新工程师来取代即将离开劳动力市场的人。请注意,与杰克逊不同的是,他不是在谈论美国宇航局或国防部。Gouhin主要关注自动化行业。

Gouhin说:“我相信,在我们自己的专业之外,人们对自动化的学科并没有很好的理解。“这给我们带来了一个问题,因为我们彼此交谈,我们知道我们是谁,我们在做什么,但世界上其他地方的很多人不知道——这意味着他们可能没有他们应该或需要的兴趣。自动化作为一个工程、技术和科学领域的地位需要提高,这一点与化学或电气工程等更容易理解的学科一样真实和重要。”

为了实现这一目标,ISA已经启动了几个项目,包括通过iAU2M8.09等活动直接面向大学预科学生,iAU2M8.09是一个面向学生的自动化教育活动,纳入了10月份举行的ISA EXPO 2009。ISA还与自动化联盟合作推出www.automationiscool.org宣传与自动化和该领域职业相关的积极故事。

“这是问题的很大一部分。从来没有人讲过这个故事。没有一个孩子知道自动化工程师是做什么的。社区有责任讲述好故事。”

Gouhin还希望大学提供更专注于培养自动化专业人才的课程。“公司需要自动化专业人士。他们现在要做的就是尽自己最大的努力,然后花5到7年的时间把他们训练成自动化工程师。我们想要确定自动化技术学位课程的需求,并让大学开始输送这些毕业生,这样他们就可以开始工作了。他们仍然需要培训,但不会花费数年时间和数十万美元。”

然而,在他们想成为自动化工程师之前,仍然存在吸引他们进入该领域的挑战。

“我们有什么能在这些孩子的肚子里燃起一团火?”古因的同事、ISA主席、印第安纳州立大学教授杰拉尔德·科克雷尔(Gerald Cockrell)问道,他是上文提到的婴儿潮一代因太空竞赛而进入工程领域的人之一。“今天我们有绿色革命,但我认为它的吸引力还不够大。”

科克雷尔指出了与某些职业有关的魅力,以及媒体的关注如何推动人们的兴趣。“看看犯罪现场调查:你在电视上看到大量这样的节目,在我们学校,这已经成为最受欢迎的节目之一。很多年轻人把工程——把技术——看作一种工具。他们不关心他们的手机是如何工作的,也不关心怎么做才能让它变得更好。他们不认为这是一件令人兴奋的事情,他们可能想以此为职业。一旦你建立了这种联系,他们就会回来。”

Arami Rosales就是一个很好的例子。她是FIRST、Project Lead the Way等项目成功的活生生的证据。“我完全喜欢成为FIRST的想法,”她说。“FIRST给了我构建模块,帮助我以后在工程领域更成功。”

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