پیشنهاد آموزشی

آموزش طراحی مهندسی

طراحی، اوج فعالیت‌های مهندسی است. مهندسان، با به‌کارگیری قوه تخیل و مهارت‌های حرفه‌ای خود، نقش موثری در طراحی و شکل‌گیری دنیای کنونی ما داشته‌اند. در شرایطی که آموزش مهندسی، در سال‌هایی که از هزارۀ سوم می‌گذرد، تاکید بر طراحی را بیش از پیش افزایش داده است، نیاز به‌ارتقاء جایگاه تفکر خلاق و طراحی‌مهندسی در آموزش عالی کشور، به‌شدت احساس می‌شود.

     بشر از گذشته های دور طراحی می‌کرده است. هیچ اطلاعی در دست نیست که طراحان اولیه چگونه در باره طراحی خود می‌اندیشیده‌اند ولی مطمئن هستیم که آنها نیز در باره آنچه می‌ساخته‌اند فکر کرده، کاستی‌ها و نواقص آنها را در حین کاربرد تشخیص داده و با توجه به‌آنها، نمونه‌های بهتری می‌ساخته‌اند. با گذشت زمان، به‌تدریج طراحان  از افرادی که در حین ساخت یک وسیله آنرا طراحی می‌کردند، به‌گروهی تکامل یافتند که مصنوعات عظیمی را طراحی کردند که ساخت آنها توسط افراد دیگری انجام می‌شده است. امروزه مهندسان طراح معمولا شخصا محصول طراحی شده را تولید نمی‌کنند، بلکه مشخصات ساخت و تولید محصول را به‌دست می‌دهند. به‌این ترتیب است که در مهندسی «طراحی» از «ساخت» تفکیک شده است.

     مسایل طراحی مهندسی به‌طور معمول مشکل هستند. علت این امر اینست که این مسایل معمولا دارای ‌ساختار معیوب و با انتها باز هستند. مسایل طراحی «ساختار معیوب»دارند، زیرا راه‌حل‌های آنها را نمی‌توان به‌گونه‌ای سامان یافته، توسط روش‌ها یا الگوریتم‌های ریاضی، به‌دست‌آورد. مسایل مهندسی همچنین دارای «انتهای باز»هستند زیرا تنها یک جواب نداشته و می‌توانند دارای جواب‌های قابل قبول متعدد باشند. برای بررسی فعالیت‌های دارای ساختار معیوب و کمک به‌تصمیم گیری و انتخاب بهینه از میان گزینه‌های محتمل، مهندسان «فرایندطراحی» را سامان داده و روش‌ها و ابزارهایی را برای انجام بایستۀ آن، به‌کارمی‌برند. باید توجه داشت که طراحی، برای کسی که می‌خواهد نحوۀ انجام آنرا یاد بگیرید، به‌سهولت قابل دسترسی نیست. طراحی کردن چیزی شبیه راندن دوچرخه، مهارت در بازی فوتبال، کشیدن نقاشی یا نواختن یک وسیله موسیقی است. در چنین مواردی شاید سهل‌تر این باشد که به‌فرد علاقمند گفته شود: «ببین من چه می‌کنم، بعد سعی کن خودت همان را تکرار کنی».

     تعاریف متعددی برای طراحی مهندسی عرضه شده است. برطبق یکی از این تعریف‌ها  «طراحی مهندسی»1 عبارت از: «توسعه و آزمودن اصولی و متفکرانه مشخصات یک محصول جدید است که شکل خاصی داشته یا عملکردی خاص را نشان دهد و بدون تخطی از محدودیت‌های مشخص شده، هدف‌های ما را برآورده نماید». طراحی مهندسی نگرشی است که مهندسان برای حل مسایل مهندسی به‌کارمی‌گیرند. این کار به‌طور معمول برای تعیین بهترین روش برای ساخت یک وسیله، فرایند یا سیستم، انجام می‌شود. طراحی مهندسی دارای چند ویژگی است.

  • با قصد خاصی انجام می‌شود.
  • با توجه به ‌»مشخصات» و «محدودیت‌ها»، شکل می‌گیرد.
  • امری به‌شدت جمعی و اجتماعی است.
  • فرایند طراحی امری قاعده‌مند و منظم است.
  • طراحی یک فرایند گام به‌گام خطی نبوده و به‌طور معمول حالتی چرخه‌ای و تکراری دارد.
  • برای یک چالش طراحی، هرگز تنها یک راه‌حل صحیح و منحصر به‌فرد وجود ندارد.

 

     در واپسین سال‌های سدۀ گذشته گزارش‌های متعددی از سوی شرکت‌های صنعتی بزرگ کشورهای پیشرفته منتشر شد، که ضمن اظهار ناخورسندی از وضع موجود آموزش مهندسی، اغلب به‌این نتیجه می‌رسیدند که در شرایط کنونی هدف‌های دانشگاه و صنعت از هم فاصله گرفته‌اند. به‌دنبال این اظهار نظرها، توانایی های مورد لزوم یک دانش‌آموختۀ مهندسی مورد بازنگری قرار گرفت و طراحی جایگاه مناسب خود را بازیافت. در نگرش جدید، موسسات ارزشیابی بزرگ جهان، توانایی‌های پایه یک دانش آموخته کارشناسی مهندسی را مشخص ساخته‌اند. به‌عنوان مثال، موسسه ارزشیابی آموزش مهندسی آمریکا (ابت) یازده دستاورد را برای یک دانش اموخته مهندسی در نظر گرفته است؛ که سومین دستاورد آن «توانایی طراحی یک سیستم، وسیله یا فرایند، جهت رفع نیازها، با درنظر گرفتن واقع بینانه محدودیت‌های اقتصادی، اجتماعی، سیاسی، اخلاقی، تندرستی و ایمنی» است. کشورهای اتحادیه اروپا نیز دستاورد سوم از شش دستاوردی را که برای یک دانش آموخته مهندسی درنظر گرفته اند، به طراحی اختصاص داده اند. دانش‌آموختگان اروپایی باید بتوانند طراحی‌های مهندسی مناسب با سطح دانش و درک خود را، در کار مشترک با مهندسان و غیر مهندسان، انجام دهند. طراحی ممکن است در بارۀ وسایل، فرایندها، روش‌ها و مصنوعات بوده و ویژگی‌های آن ممکن است فراتر از مسایل فنی بوده و شامل توجه به‌ملاحظات اجتماعی، تندرستی، ایمنی، زیست محیطی و تجاری باشد. پیمان واشنگتن، که متشکل از کشورهایی است که هم ارزی برنامه‌های کارشناسی مهندسی یکدیگر را قبول دارند، نیز دوازده دستاورد را برای یک دانش آموخته مهندسی در نظر گرفته است. دستاورد سوم این پیمان، که در باره طراحی است، چنین بیان می‌دارد: «طراحی راه حل‌ها برای مسایل پیچیده مهندسی و طراحی سیستم ها، مولفه‌ها و فرایندها برای نیازی خاص، با درنظر گرفتن سلامت و ایمنی جامعه و ملاحظات فرهنگی، اجتماعی و زیست محیطی». همچنان که دیده می‌شود، امروزه در کشورهای پیشرفته طراحی یکی از ارکان اصلی آموزش مهندسی در نظر گرفته می‌شود و آموزش آن جزو واجبات یک دورۀ کارشناسی مهندسی است.

     طراحی مهارتی است که نیاز به‌تفکر خلاق داشته و کسب توانایی در مورد آن باید به‌تدریج در طول دورۀ کارشناسی ایجاد شود. معرفی طراحی و ضرورت آن در یکی از دروس سال اول، توجه به‌طراحی در برخی از دروس سال‌های بعد و بالاخره در نظر گرفتن یک درس مستقل طراحی در سال چهارم، از قدم‌هایی است که در این زمینه می‌توان برداشت. یکی دیگر از راهکارهایی که مراکز آموزش مهندسی پیشرو، برای آموزش طراحی درنظر گرفته‌اند، تاکید بر درس پروژه  پایانی دورۀ کارشناسی است. هدف اصلی این درس نزدیک کردن دانشگاه و صنعت به‌یکدیگر و تربیت دانشجویانی است که به‌نحو بهتری بتوانند نیازهای صنعت را برآورده نمایند. درس طراحی پایانی معمولا بر طراحی یک محصول (کالا، فرایند، سیستم یا برنامه)، توسط گروهی از دانشجویان، متمرکز است. گرچه ساختار درس طراحی پایانی در مراکز آموزشی مختلف تا حد زیادی با هم تفاوت دارند ولی تقریبا هدف اصلی همه آنها فراهم آوردن یک تجربه واقعی طراحی مهندسی برای دانشجویان است. از هدف‌های دیگر این درس می‌توان توسعۀ مهارت‌های ارتباطی و کار تیمی، بالا بردن اعتماد به‌نفس دانشجویان و بهبود ارتباط دانشگاه با صنعت را نام برد.

     بررسی‌ها نشان می‌دهد که در برنامه‌های کارشناسی مهندسی کشور آموزش طراحی جایگاه برجسته‌ای ندارد. برای رفع این کاستی و هماهنگ نمودن آموزش مهندسی، با آنچه در کشورهای پیشرفته رایج است است، باید تمهیدات مناسب را درنظر گرفت. دستیابی به‌این هدف می‌تواند به‌صورت‌های مختلف، از جمله با اختصاص درس مستقل طراحی مهندسی، در سال‌های پایانی دوره‌کارشناسی؛ یا هدایت هرچه بیشتر پروژه‌های کارشناسی مهندسی به‌سمت فعالیت‌های تیمی و دارای محتوای طراحی، محقق شود. آشنایی با قلمرو  و تعریف طراحی مهندسی، فرایند طراحی مهندسی، روش‌ها و ابزارهای طراحی مهندسی، و مدیریت آن از جمله مواردی است که باید در یک درس طراحی پایه مورد توجه قرار گیرند. علاقمندان به آگاهی بیشتر در مورد طراحی مهندسی و آموزش آن می توانند به مقالۀ «ارتقای جایگاه طراحی در آموزش مهندسی ایران» (پیوست) و یا کتاب «طراحی مهندسی» انتشارات دانشگاه تهران، مراجعه نمایند.

ح. م. آبان 1395

________________________

 1engineering design