本章的主旨,是藉由回顧過去國內外探討有關工程教育相關改革、近年營建產業現 況與困境、教育與人力發展之文獻,歸納分析以作為本研究發展的理論基礎。
一、土木工程教育定義
(1)美國土木工程師協會(1852)對於土木工程的定義為:實際應用科學與知識經驗於 設計、生產或完成營建計畫中的各部分、機械與材料,而帶給人類用途或價值藝術。
(2)英國土木工程協會(The Institution of Civil Engineers,簡稱 ICE,1825)對於土木工 程定義為:導引大自然之中的龐大能源(the great source of power in Nature)為人類所 用或帶給人類福祉的藝術。ICE (1978)對定義的檢討為:導引大自然的龐大能源于 保護地球上的眾生及人類和平且永續生存的藝術。兩會的定義都認定土木工程是一 種藝術。(洪如江 2005)
二、土木工程教育發展及問題
近年來由於人口都市化,都市基礎建設等需求,環保意識的提升,能源及資源逐漸 匱乏。近年對於自然環境、能源與資源保護,對於未來的土木工程教育,變的更加重視 學理之數、理、化及生物之基礎紮實,並朝向「生態、安全、優質和管理之土木」的新 境界發展之趨勢。如何改變只重視土木規劃、設計之教育,而訓練一具整合能力健全的 土木工程人員之基礎教育,值得深思。
台灣處於地震頻繁之地區,大部分的人口將近80%居住在都市,追求的是安全健 康、便利舒適的生活環境,未來的土木應朝創造精緻、舒適的都市環境,以提升生活環 境品質之優質建設為依歸。面對數十年的公共建設,以及未來的建設,如何加強其營運 管理,以發揮各設施的效能和延長使用壽命,將是未來土木教育補強的方向,如捷運系 統、焚化廠、污水廠、機場、港灣等的營運極其複雜,所需要的學識,包括電機、自動 化、機械設施及管理等學識,如何改變傳統只重視土木規劃、設計之教育,而訓練一具 整合能力健全的土木工程人員之基礎教育,也有賴加以思考。(歐陽嶠暉 2000)
現階段的土木工程教育,分析之有下列問題;
1.土木工程學系,各學門各自獨立,少有往來。
2.學門欠缺整合,教學內容保守,且多見樹不見林。
3.土木工程教育由於細分,格局窄小化及矮化。
4.土木工程教育偏於技術分析,缺乏設計及整合的內涵。
5.教學內容欠缺美感概念及環境與文化之融合。
6.課程內容與社會階段性相脫節。(歐陽嶠暉 1995) 三、土木工程發展過程
所謂土木工程應包括水利工程、環境工程與建築工程(洪如江 2005)。而廣義的土木 工程包括土木、水利、建築、都市計畫、測量及環境工程等領域。國內土木工程教育早 期培育人才投入基本工程建設,其過程可以年代看出其階段性及對文明的貢獻:
1.農業土木階段;民國四、五十年代,土木及水利工程師投入於水利、灌溉等重要 建設,包括石門、曾文、達見等水庫建設,以及橫貫公路等,提升農業生產,豐足 民食,為後來的經濟發展奠定良好的經濟基礎。
2.經濟土木階段;民國六、七十年代,土木學門各類工程師,投入於十大建設、十 四項建設,包括國際機場、港口、高速公路、鐵路電氣化、大型工廠、工業區開發 等,皆為配合工業生產及貨暢其流的重大建設階段,使我國經濟迅速起飛,其功不 可沒。
3.都市土木階段;民國八十年代以後,為改善都市交通,提升都市生活及居住品質,
土木工程師配合時代之文化進步,投入於捷運、地下鐵路、高層建築、都市更新、
垃圾焚化廠、污水下水道建設等,以全方位提升國民生活居住環境品質,其階段性 成果自待持續,以期完成。近年由於土木工程建設形態及層次急速變化,再加上人 口都市集中化,使得都市土木工程困難度增加,社會的多元化,社會結構與價值體 系丕變,工程師的工作已經不再是單純的技術性工作,而是必須注意到社會多元性 需要與衝擊,以創造安全健康之舒適的生活環境。(歐陽嶠暉 1995)
四、土木工程教育之改革策略
藉由回顧過去相關學者對於工程教育的看法、國外之工程教育方向、教育機構的革 新做法與調整等,以了解工程教育未來方向。工程教育課程來看,Taraman 和 Ellis (1989) 調查美國39 所大學中,有將近 70%的學校有機電課程整合,顯然機電整合的教育將成 為大學教育的主流。國內學者任天文 (2000)整理 86 年教育部大專院校人才培育研究計 劃期末報告,指出政府應有長期工程計畫概念,土木類專業人才的需求量才會穩定,緩 和目前供過於求的情形;為因應加入WTO 之國際競爭力,應鼓勵學生加強『外文』與
『法學』基礎,以利工作需求與溝通。未來發展影響,Clough (2004)提到資訊科技對於 未來土木教育之影響與因應。面對未來全球化衝擊,中國經濟強權崛起等因素,工程教 育應做好因應措施。
Grigg 等人 (2004)則提出工程教育一種新的議題思考方向。課程合併以大一至大二 上學期為改革之樣本。結合土木基礎課程並說明合併之經驗。透過學生、老師、業界與 教育系統反應回饋的方式針對課程學習、改革面臨之挑戰和未來改善方式作建議。提出 土木基礎課程與其他授課科目之相關性。方富民 (2005)則認為現階段教育方面應強調:
工程領導者之培育(Leadership)、解決問題之技能(Problem solving skills)、社會及文化之 接合、永續發展、生活品質(Quality of life)之提升、跨領域與多領域(Interdiscipline and Multidiscipline)、整合性(Integration)、資訊與通訊科技(ICT)、終身學習(Life-long learning)。
圖 2.1 表示核心學科、一般學科與必備之學科相關性
實習課程革新或新課程模式(六年制)等建議。Meyer & Jacobs (2000)提到以喬治亞大學為 研究案例,提出大學課程革新方法、課程調整模型與建議方向。對於整體課程結果之建 議有:
Non-engineering Requirement
微積分I
Civil Engineering Core Curriculum
Freshman Principles Sophomore
Analysis Junior Synthesis Senior Design
Engineering Requirements
統計
1.對於全球化、社會環境等衝擊,學生應具有廣闊的知識並朝永續發展。
2.應用所學基礎知識,解決實務上之問題,活用工具理論。
3.應有判斷、解決、評估能力。
4.設計能力、分析模擬於土木多樣化的學科中。
5.專業倫理道德培養,終生學習。
其中提到課程最大改變為加入土木工程系統(Civil system)觀點。包括基礎工程、永 續發展、研發、工程經濟等觀點於工程決策,議題涵蓋如下表2.2。
表2.2 議題涵蓋範圍
涵蓋議題 內容
永續性 專案執行、環境影響、工程師角色
基礎建設系統概念 主要與有關系統構成要素以及系統與環境之關聯程度、生命週期觀點
社會內涵對於專案執行 判斷基礎建設必須或需求、環境影響、風險評估與環境傷害減輕
系統分析方法 基礎建設系統量化評估、網路、績效與成本函數、生產力議題等
系統最佳化 多目標評估、方案目的與目標以及限制、資源分配
經濟評估工具 損益分析、專案決策與管理之不確定因素、永續觀點與經濟發展結合
專案發展與設計 工程議題與專案管理方法、系統監控
Pauschke 和 Ingraffea (1996)提到國外大學工程教育目前透過以下的方式來進行革 新:
1.美國國家科學基金會在 1990 開始調查對於工程教育課程提供系統性的課程革新 建議。
2.美國工程教育協會在 1993 年的教育期刊提出有關的建議。
3.透過業界協助大學在實驗方面經驗與有關技術上交流。
4.課程增加實際企業專案案例與設計能力。
5.全國對於環境議題重視與土木形象的提升。
6.互動式教學與多媒體軟體工具。
7.課程中增加業界人員經驗導入教學。
8.不同專業領域之培養,如跨領域。
並藉由調查76 個大學(包括 6 個美國以外大學)並以文獻回顧歸納設計之問卷項目整
理相關課程改革做法依據包括:
1.大學整體課程─新的/舊有課程修正。
2.新的輔修課程。
3.新生課程(新的/修正)。
4.二年級生以上之課程設計。
5.實驗課程─新的/舊有課程修正。
6.實務技術教學(如) 。 7.電腦教學軟體提升。
8.教學與學習方法檢討(校內與校外學習) 。 9.績效評估。
歸納整理出目前新的土木工程教育革新方向之議題,以提供工程教育之革新。包括:
1.大學學分時數減少問題。
2.環境保護意識高漲,環境之重視。
3.多元學科的規劃與設計,整合概念。
4.增加相關技術交流機會。
5.多媒體教學工具(如軟體模擬與網際網路教學) 。 6.新的或創新的課程,提供設計與分析的經驗學習。
7.綜合以往各自分門的學科,合併或增加交流。
8.提升學生學習興趣方法評估。
Tender 和 Fellow (1996)也提到以普渡大學營建工程與管理組與企業之合作關係為 範例。針對營建工程組討論企業與學校間合作之重要議題與有效率的合作關係,以得知 哪些因素會影響企業與學校合作良好與否並加以評估。課程設計調查印第安那州300 家 公司,主要目的希望知道哪些為領導階層所需之工程與管理教育內涵,第二目的是希望
專業領域中提供一致性教育課程與普通基礎課程(如建築、電子與機械工程)。企業目的 希望畢業之學生具有工程與管理技術能力。課程方面注重報告、寫作與團隊間合作,設 計以實際專案為案例,使學生以工程師角色對規劃,評估、投標與管理等工作有所熟悉。
1994 年課程變革包括:
1.加入心理學與組織學課程選修。
2.傳統人力管理課程增加電腦輔助軟體工具應用。課程評鑑採以 ABET(美國工程教 育認證)為評鑑準則,包括對於(1)學生(2)教育目標。
3.教育成效與評估。(1)產學配合部分(2)教師(3)設備(4)學校支援與經費(5)各科系設 立基準(依學程名稱分類)為認證標準。
表2.3 營建管理課程所佔比例
Course(1) 1976(2) 1995(3)
Basic math and science 25% 25%
Engineering science 16% 21%
General education courses 16% 19%
Industry management 12% 11%
Construction engineering 10% 10%
Technology elective 21% 14%
Internships(no credit hours) 0% 0%
整理出有關企業與學校間合作會影響之因素包括:
1.組織任務、規定與義務;透過策略研擬達成目標。
2.學校組織機構。
3.企業諮詢委員會。
並透過業界組織可以瞭解業界需求,藉著業界經驗、觀點與資源可以對於課程規劃 有更多幫助與價值提升,包括:
並透過業界組織可以瞭解業界需求,藉著業界經驗、觀點與資源可以對於課程規劃 有更多幫助與價值提升,包括: