工科专业是什么?工科专业好学吗

  01

  工科生在做什么

  我在做什么

  我就读的专业是机械工程,这是一个传统的工科专业。

  工学与同学们在高中学习的理科课程有所不同,理科的知识主要用于认识世界、描述世界,而工科生主要运用理科的知识改造世界。可以见得,工科是一个兼具理论性与实践性的学科,这是这类学科的第一个特点:知行合一。

  工科还有另一个特点,即业内人士工作、研究的直接对象是物,不是人。

  工科两大特点:

  (1)兼具理论性与实践性;

  (2)研究的直接对象是物,不是人。

  对以上两点都不反感的同学,至少是适合进入工科大门的。而在入门之后,想要了解具体哪个学科领域适合自己,则要自己结合自身特点慢慢摸索,在这个过程中,每个人的心得体会应有所不同,我想将我观察到的、以及自身的探索经历分享给同学们,希望可以给大家带来启发。

  据我观察,工科生的大学学习生活可以分为四个部分:学习、科研、项目,以及社会活动。

  工科生活四部分:

  学习指掌握各类理论知识,包括但不限于教学大纲要求的课业知识、留学相关知识、因感兴趣学习的各种课外知识等等;

  科研专指加入科研团队进行科学研究的活动;

  项目指依托科技类社团、比赛、科创项目开展的研究与工程实践活动;

  社会活动指与本专业无关的活动,如参加非科技类社团、支教等等。

  学习在大学仍然是最重要的事情之一。

  首先,学习勤奋程度直接决定了学生的平均绩点,这将在大学后进一步留学、升学、或者转专业的过程中起到最为重要的作用,就如高考成绩一样,分数不够就无法升入自己理想的大学/转到想去的专业。

  此外,对专业知识的理解的深刻程度将决定了一个技术型人才的上限。如果想要在技术路线上走得更远,不仅要把成绩搞好,更要真正理解所学的知识。总而言之,学习很重要,不过大家都是好学生,在此就不多赘述了。

  对于想要走技术路线的同学,只进行理论知识的学习是不太够的。学有余力的同学们,可以考虑参与科研活动或项目活动,工科讲求知行合一。在学习知识的时候应用知识,在“干中学”,可以很快的提升一个人的技术水平。

  于我来说,大学前三年在我课余时间主要在做各种项目,作为项目负责人参与了几个国家级学科竞赛、国家级/省级的大学生训练项目、以及校内的大大小小的项目,也曾短期参加过科技类社团,获得了表面光鲜的竞赛成绩。

  在第四年我主要参与科研活动,开展关于机构学与机器人学方向的研究工作。对于有出国深造打算的同学,则不要过度参加水平不高/国外大学认可度不高的竞赛,把更多的时间投入到刷高绩点、考T考G上面,有多余时间进实验室参与科研项目会更利于申请。对于想要改变方向或直接就业的同学,则要多关注自己心仪方向对申请者的需求,早进行相关的知识学习、准备对应的辅修、实习经历、参加有水平的社会活动等等。

  不论走哪一条路,这一切努力的开端都需要同学们做出选择,这需要大家认识自己、认识社会,要去多尝试和思考。

  02

  从高中的学习没意思

  到大学后的学习热情被点燃

  从小到大我一直是一个不太喜欢学习的人,觉得学习没有意义,所谓的“上好大学、找好工作”的理由对我来说不够具体,并不能成为督促我学习的理由。就这样度过了悠悠荡荡的中学时代,即将升入大学。

  在选专业的时候,我回顾了我的学习生涯,发现并无亮点,硬要说的话就是在初中时,我以力学竞赛为契机开始学高中物理,在高中时学习奥赛。由于没有条件经受系统的训练,我的奥赛并没有获得很好的成绩,但过程中我发现我对于力学、运动学有某种更敏锐的感觉,我意识到我可能是一个形象思维比较突出的人。带着这种对自己的认识,我选择了机械工程作为专业。现在看来,我确实做出了正确的选择。

  传统机械工程是一门综合运用数学、物理(主要是力学)的学科,非常符合我的口味。我在大学的课程中找到了学习的热情。

  以数学为例,曾经我对于数学并无感觉,但是当数学作为一门工具,对解决问题有显著帮助时,我的兴趣就被点燃了。必修的微积分、线性代数与概率论课程中,我格外喜欢微积分与线性代数,微积分中从一维到多维、从表象到变化率的理论,可以很好的描述世界、预测世界,而线性代数则有描述与变换空间中位置、力的功能。当面对的问题更为复杂,我也自然而然地开始对更强力的数学工具产生兴趣,比如在计算方面,开始了解偏微分方程、计算方法、复变函数的知识,在更好的描述问题时,则要涉及泛函、群论等等。

  我发现,我仅仅将数学作为工具而使用,对其中的证明过程毫无兴趣,这确实是大部分工科从业者对数学的态度。对知识的意义有了更直观的感受,让我对学习产生了兴趣,我开始主动去学习了。

  03

  大学实践的开端

  缘起大创省级比赛

  慢慢地我发现,单纯的学习有些单调,我很好奇知识究竟是如何指导实践的,因此我开始找点事做。我从设计机械开始入手参与项目。依托大创(大学生创新训练项目)经费,参加了一个省级比赛。我们的初衷是设计一个用于拓展上铺同学生活空间的“上铺神器”,最终定为一个十分灵活(可以移动、旋转、变形、储物)的床上桌。我们进行了概念设计、技术方案实现、与实物制作,最终搞出了原理样机,大概长这个样子。它的功能完备,相貌丑陋,这是不会进行优化设计、人体工学设计的原因,我们不是很满意,想要做一个更好的作品。

  图1 床上桌概念图

  图2 床上桌实物样机

  虽然第一个项目做的一般,但是我们收获了一个外观专利(概念设计的),以及基本的设计经验。

  随着课内课程的同步进展,我意识到,机械工程是一个很大的学科,包含制造、设计、机电等大方向,各方向里面进一步包含大大小小各种方向,想找到最适合自己的领域也是技术活,还需要多看多思考。

  04

  国赛一等奖的同时

  我找到了更细分的研究方向

  因此,不能停止实践的脚步。在有了更多经验与知识之后,我们参加了一个国家级的设计竞赛。在这个比赛中我对自己未来的研究方向有了更细的划分。

  我们在新项目中提出设计一个包饺子的机器人,由于不制作实物、只考虑技术方案,思路更加天马行空。我希望通过一种机械装置模仿人包饺子的基本动作元,并通过不同动作的组合,制作形状各异的饺子。

  当时反复设计了3-4个月,最终真的实现了我们想要的功能(如图3、4、5、6)。这个作品将我的项目组送进国赛,并助力我们拿到了一等奖。在这个过程中,我对于几何学有一种莫名的喜爱,认识到我喜欢也擅长机构设计(研究运动、力、能量的变换),于是决定慢慢向这个方向进一步挖掘。

  图3 饺子机器人概念图

  图4 机械手工作

  图5 机械臂

  图6 搅拌器

  饺子机的成功给我带来了一些鼓舞,但同时我开始怀疑,不制作实物,设计一些看似复杂的机械,是否华而不实。这种想法一直拷问着我们,并引发了关于创新与实用、竞赛评审准则与作品真正价值是否一致的讨论,我们决定开发一款真正实用的产品,看看我们到底能够做到哪一步。

  05

  再获国赛一等奖

  我的收获远超过了奖项本身

  依托一个新的国家竞赛,我们决定开发用以减轻果农采摘负担的摘果器。在17年暑假,我以政府见习作为契机,对关中地区农村苹果种植情况做了深入调研,在同年采摘季,又进行了调研,获得了很多珍贵的设计资料并提炼为我们的设计原则(如图7、8)。

  图7 实地调研

  图8 现有采摘工具

  在这些实用性导向的原则之上,我们进行功能创新、技术创新,很好地解决了采摘工具的一个核心问题。在人体工学上,我们进行了充分的考量,最终打造出一款独特的作品(如图9、10、11),也助力我们拿到了一等奖。这个过程说来聊聊几字,但其中做的事情不少,我第一次真正开始用学到的理论知识定量的指导实践、并学习和实践了更多的工程设计方法、可靠性设计方法、展品展示与表达(动画制作)、知识产权保护等等。

  图9 工具实验

  图10 我们的作品

  图11 工具实验2

  06

  因热爱而选择

  选择也意味着难舍的放弃

  在三年大学项目过程中,作为机械出身,我慢慢认识到只搞机械、不涉及电子是不行的。在一个机器人大赛中,我也逐渐萌发了对控制的兴趣,以人为例,机械是骨骼、肌肉,控制系统是神经,算法则好比大脑。我学习了一些单片机技术,也搞了一些带电的作品,包括简单的机器视觉无人小车、用于水质取样的无人机(如图12、13)等等。

  但是我意识到,人力总有极限,无法兼顾机械、控制、算法,并将它们都学到顶级,最终还是要专注于一个自己最擅长和喜爱的领域,我也最终做出了选择,选择机构学作为未来的研究方向继续深造,虽然我对控制理论、机器视觉、机器学习等等方向也很感兴趣,但只能忍痛割爱、暂时搁置了。

  图12 取水无人机

  图13 取水无人机2

  在发展方向上,选择工程路线还是研究路线也有着难以决定但不得不做的选择,我曾短期参加过两个机器人类社团,但都因为过于工程、注重经验、并不注重理论的风格而退出,我明白了自己不喜欢工程性太强的工作,喜欢有一定思维量与创新性的研究性工作,但同时又不可过于脱离实际,不然会产生意义上的怀疑。

  因此我选择进一步深造,在本校继续攻读研究生进行更深入的研究。在大四我进入课题组进行机构学与机器人学的研究、开发新式机器人。由于项目还在进行中,知识产权还不完善,就不在此详细分享了。

  07

  一向内看:我是谁

  二向外看:我和它匹配吗

  大学与高中相比最大的区别是选择变得更多了,多到让人在做每个选择的时候不禁怀疑:“我当前做的是不是最好的选择?”

  更重要的是,作为一个成年人,同学们将要自己为自己的决定负责,最终也只有自己才有资格为自己的决定负责。

  我的建议是,同学们可以在大学前一段时间多多经历、多多打听,自己先淌一淌试试水,看一看走每一条路的人都是怎么度过的,可惜这个建议可实施性不强——如此多的选择,总不能挨个试一遍吧。

  因此,在第一条尽量实施的基础上,我还有第二个建议:先向内看认识自己——看看自己本质上是一个什么样的人,再向外看——看事物的本质是不是与自己匹配。这个建议的核心是,大家要思考本质上的东西。

  对自己而言,请思考我的性格是什么、我的价值观是什么、兴趣呢?能力又如何?我的思维是一种什么样的思维呢?

  对外界而言,比如机械行业,可以先看一看学科导论类的书,虽经历不深,也可以大概感知到,该行业本质上是一个处理物质与能量的学科。

  它不直接和人打交道——我可以接受吗?

  它需要够强数学、物理功底,既要抽象思维又要具象思维——我喜欢吗?我擅长吗?

  对于不同的职位也是如此,技术型职位与管理型职位的本质区别是什么——我适合吗?

  看明白自己与事物的本质,就可以深入到内心最低层,质问自己是否做出了正确的选择。

  我曾追问过一位喜爱音乐的朋友为何走上音乐的道路。

  “我喜欢音乐,所以我要学习它”——这就不够深入;

  “音乐让我快乐,所以我喜欢”——接近了,但还不够,因何快乐呢;

  “我的作品可以影响到听众,创造了价值;听众将赞叹我的才华,我的自尊会得到满足;我能感受到不同节奏型蕴含的情绪,我可以轻易地分辨不同调式,感知音乐是我的本能”。

  是的,现在我确信他喜欢音乐了。

  坚定心中的热爱之后,还要考虑的更多,比如“我的兴趣适合什么职位?”“这个行业中我可能最擅长的方向是什么?”“这个行业能否为我带来足够的生活保障?”——认识自己之后还应当认识社会。

  人具有社会性,人的生存需要社会性劳动,因此对一个人的评价不仅有主观的部分,也必然有客观(或说通过某种统一标准)的部分,这部分还十分重要。比如考试就是一种客观评价,百仕纳生涯规划也是一种。不过考试是检验对知识的掌握程度,这个掌握程度必然有高有低。而百仕纳生涯规划是发现自己是什么样的人、以及与社会的关系,这种评价并无优劣之分,只是为了更好的看清自己在社会中可能是个什么样的角色。

  大二上学期我在Sherry老师与晶晶老师的帮助下,做了一次生涯规划。百仕纳通过“思维风格”“职业兴趣”“行为特征”三个维度评估一个人,给我提供了一种就业导向的评价自己的方法,它让我可以更清晰、更细化的认识自己,更重要的是,在大学这个象牙塔中(尤其是工科专业),学生们很容易陷入单纯的自我提升之中,忽略了对社会的学习认识。

  这时候,从统计学的角度看一看与自己相似的人的职业发展方向,请优秀的咨询师帮助剖析自己、展望未来,是一个快捷的建立自我与社会联系的方法。在那次咨询中,老师们帮助我找到了技术路线与技术咨询路线两条发展方向,这的确是藏在心底尚未发掘出来的梦想,我也得以更加坚定地向前。

  08

  学长寄语

  倾听内心的声音

  总之,我在此分享我的大学经历,希望可以起到抛砖引玉之用,最想强调的就是要去认识、思考、和实践,去倾听内心的声音、并做出专属自己的选择。

  纪伯伦在一首诗《我的心悲伤七次》中写到“第一次,当它本可进取时却故作谦卑”,大学是同学们最自由、最才华横溢的时代,请不要故作谦卑,请勇猛精进,找到自己的路并大胆地走下去。

  晶晶老师说:

  编辑本文时,我的泪珠几次在眼眶里打转。在为本文选封面图片时,终于,我的泪水不再受控制,哗哗地落了下来。是触动,更是感动。

  小K学长言语一向很少。我有时向他请教问题,他到深夜才能有时间回复。在我这次向他约稿,说明邀意之后,他回复我说,“这是一件很有意义、也很值得做的事情,四月前一定完稿。”

  这篇文章我一读再读,我读到的不止是小K学长给学弟学妹们的分享,更是小K学长的身体力行,家国情怀。

  如果,我们每个人都可以放下内心的恐惧,去倾听内心真实的声音;如果,我们每个人都可以面对自己,勇敢地做自己;如果,我们每个人都可以找到自己,坚定地走在成为自己的道路上。

  到那时,我们一起相会,可好?

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