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工程

东西坏了,工程师怎么思考?

4 分钟 阅读

学生在 Avanza STEM 工程工作坊用书测试一座刚失效的桥
一个刚刚失效的结构不是损失,而是数据。学生会分析断裂的位置和原因,再思考如何改进。

我们办的工作坊,几乎每一节都会有东西坏掉。桥被书压垮了。再放一块积木塔就倒了。纸板探测车第一次开就翻了。有意思的是,搭它的那个学生通常在别人开口之前就已经知道哪儿出了问题。

那一下子的反应,「哦,它从接头断了,因为我胶水打太急」,是整节课里最棒的事。没有什么失败了。你刚拿到一条信息。

快速了解工程师在设计失败时所用的思维方式。

工程师问的第一个问题

东西坏了的时候,工程师不会问「我做错了什么」。他们会问一个好得多的问题:它是从哪儿断的,这在告诉我什么?

桥从正中间断,就是在告诉你中间最弱。接头脱开,就是在告诉你那个连接扛不住。断裂基本上是在给你留下一次搭建的笔记。

工程思维框架

坏掉的结构很有用。从来没被测试过的结构,什么都告诉不了你。

改进循环

工程师是故意绕圈子的。设计循环不是从想法直奔成功的一条直线。它长这样:

  1. 1

    把目标说具体

    扛住 5 磅?跨过 30 厘米?轻到不能再轻?目标含糊,结果也含糊。

  2. 2

    先搭出第一版

    别追求完美,追求能测。你要的是十分钟内就能往上压重量的东西。

  3. 3

    认真测

    把真实荷载压上去。猜它「大概能行」不算测试。

  4. 4

    盯住它怎么坏的

    不只是坏了,而是究竟从哪儿、以什么方式坏的。那个细节就是你的数据。

  5. 5

    一次只改一处

    一次改三处,你永远不会知道到底是哪一处救了你。

  6. 6

    再测一遍

    再来。每一轮给你的都比上一轮多。

这在 Avanza STEM 工作坊是什么样子

在桥梁课上,大多数小组搭一次、测一次。这就够了。当桥开始弯,然后扭,最后终于撑不住的时候,全场都能看清哪一部分扛得最多。

真正的关键在之后。它从哪里失效的?为什么偏偏是那儿?如果明天再搭一座,第一个要加固的是什么?

搭一次就足够学到整套思维:设计它,诚实地测它,研究残骸,然后大声说出第二版会做出什么改变。

只改一处规则

这条比学生想的重要得多。东西坏了之后,在下次测试前只改一处,就一处。

假设你的桥断了,你重建时换了更好的接头,又换了桁架形状,还加了支撑。也许它这次扛得更多。那又怎样?你完全不知道是哪一处起了作用,所以下次一个都用不上。你没学到东西,你只是运气好。

改一处。测。看。再改下一处。工程师就是这样搞清楚什么才真的管用的。

这种思维方式适用于所有地方

这一套完全不只关于结构。观察、猜测、测试、改进。同一个循环会在你生活的各个角落冒出来:

  • 科学:一个搞砸的实验,正在告诉你关于装置或假设的某个具体问题
  • 编程:崩溃会给你一条报错信息。碰代码之前先读它
  • 数学:一个错答案指向该回去看的那一步。它不是对你本人的判决
  • 运动:没投中的那一球是关于姿势或时机的反馈,不是放弃的理由

参加免费工程工作坊

在我们的工程工作坊,学生会搭出东西、故意把它压坏,再用眼前看到的把下一个做得更好。

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