Inženýrská radost: Důkaz Woodieho Flowerse a jeho vlivu na výuku na MIT

Když zesnulý emeritní profesor Woodie Flowers SM '68, MEng '71, PhD '73 studoval na MIT, většina jeho přednášek zahrnovala cvičení na papíře s předem stanovenými řešeními. Flowers ale měl afinitu k tvoření a funkčním věcem. Když přešel ze studenta na učitele, přenesl tento přístup do své výukové metody a tak pomohl změnit způsob, jakým se inženýrští studenti vzdělávají – na MIT i po celém světě.

Flowers zemřel v roce 2019, ale jeho odkaz žije dál a rozsah vzdělávací revoluce, kterou pomohl vyvolat, byl ohromný.

V 70. letech Flowers převzal výuku předmětu 2.70, dnes známého jako 2.007 (Design a výroba I). Tento vrcholný kurz je dnes pro mnoho studentů prvního ročníku lákavý, ale vždy tomu tak nebylo. Předtím, než Flowers převzal výuku, se výuka spoléhala silně na demonstrace na tabuli.

\"Tehdejší představa designu spočívala v kreslení výkresů součástí,\" vysvětluje emeritní profesor David Gossard PhD '75, Flowersův dlouholetý přítel a kolega. \"Woody měl jinou představu. Dát celé třídě sadu materiálů [a] společný cíl, kterým bylo postavit stroj – vylézt na kopec, sbírat golfové míčky nebo cokoli jiného – a udělat z toho soutěž. Byl to fenomenální úspěch. Děti to milovaly, fakulta to milovala, institut to miloval. A v průběhu let se to, myslím, že je fér říci, stalo institucí.\"

Pod Flowersovým vedením se 2.70 proměnil v projektově orientovanou, praktickou zkušenost zaměřenou na robotické soutěže. Podle všeho také učinil tuto zkušenost neuvěřitelně zábavnou – něco, na čem si velmi zakládal ve vlastním životě. Rád skákal s padákem a často ho bylo vidět, jak se projíždí na kolečkových bruslích nekonečnou chodbou. Kurz, formovaný jeho jedinečným stylem, stál v čele revoluce ve vzdělávání v oblasti inženýrství a rychle pomohl upevnit pověst Katedry strojírenství v oblasti inovativního vzdělávání.

\"Mnoho dětí nikdy nic nestvořilo od nuly,\" řekl kdysi Flowers novinám The Boston Globe. Jeho poradce Robert Mann sdílel podobné přesvědčení o praktické, moderní pedagogice. Flowers, stavějící na Mannově filozofii a začleňující svůj vlastní přístup, vdechl nový život a poskytl nový základ pro \"MITský způsob\" výuky. To bylo oživení na správném místě a ve správném čase, které nakonec mělo globální dopad na popularitu výuky vědy, technologie, inženýrství a matematiky (STEM).

\"V průběhu let přednášky nahradily praktické věci a Woodie je vrátil zpět,\" říká Sanjay Sarma, profesor strojírenství Fred Fort Flowers (1941) a Daniel Fort Flowers (1941). \"Nedokážu si představit jedinou osobu, která by ovlivnila oblast robotiky a designu na úrovni vysokoškolského nebo středoškolského vzdělávání tolik jako Woodie.\"

Flowers se začal zajímat o strojírenství a design v mladém věku, z velké části díky svým rodičům. Jeho otec byl svářeč se sklonem k bastlení, vynalézání a stavění, jeho matka byla učitelka na základní škole. Flowers vyrůstal s rozebráním a sestavením věcí – činností, o které se zdálo, že věří, že dělá ze studentů lepší inženýry.

V roce 2010 v rozhovoru s InfiniteMIT, digitálním archivem historie institutu umožněném štědrostí Jane a A. Neila Pappalarda '64, Flowers sdílel příběh o studentce, která přijala úkol ve své skupině zjistit, zda se kus výztužné oceli – ocelová výztuž – může ohnout do těsné smyčky a sloužit jako ložisko.

\"Přišla do laboratoře a já tam byl brzy, a ona měla mírně ohnutý kus výztuže. Byl zahřátý – dalo se poznat, že byl horký – a chtěla říci, že to opravdu nejde, prostě to nefunguje,\" vzpomínal Flowers. Navrhl, aby zkusili jiný přístup.

\"Šli jsme do laboratoře a já našel další velký ocelový prut a našel jsem největší svěrák, jaký jsem našel,\" pokračoval. Flowers přitlačil výztuž k kusu oceli, kolem kterého ji chtěl omotat, a pak na ni udeřil čtyřkilovým kladivem. \"Můj otec měl kovotepeckou pec, takže jsem to znal. Omotal jsem [výztuž kolem oceli a] udělal jsem pěkné ložisko. Jak jsem udeřil poslední ránu, podíval jsem se nahoru a tři z nejlepších studentů ve třídě – opravdu chytří lidé – stáli tam s otevřenými ústy. Nikdy neviděli nikoho udeřit do kusu oceli tak silně, aby se prostě zformoval.\"

Pokračoval: \"Toto viscerální pochopení chování mechaniky je opravdu důležité. Nespadne z nebe a jistě nevzejde z učebnice, pochází ze skutečné interakce. Myslím, že jsem měl to štěstí, protože když jsem se setkal s Castiglioneovou větou o průhybu materiálů, dávalo mi to smysl.\"

Kurz 2.70/2.007 je považován za přelomový kurz ve vzdělávání v oblasti inženýrství. Byl to jeden z prvních praktických kurzů, které učily studenty nejen to, jak navrhnout objekt, ale také jak ho postavit, a tím, že demonstroval hodnotu praktického, projektového učení a robotických soutěží, ovlivnil přístup mnoha dalších programů. Dodnes rozvíjí kompetence a sebevědomí studentů jako konstruktérů s důrazem na kreativní proces designu podpořený aplikací fyzikálních zákonů, robustnosti a výrobnosti.

Je pozoruhodné, že kurz také posloužil jako inspirace pro vývoj programu FIRST Robotics, který Flowers a vynálezce Dean Kamen zahájili v roce 1989. FIRST má programy pro děti předškolního věku až po středoškoláky a doposud se soutěží FIRST zúčastnilo více než 3,2 milionu mladých lidí z více než 100 zemí.

V 70. letech sada součástek – nebo jak ji Flowers vřele označoval, \"pytel harampádí\" – zahrnovala věci jako pružiny, špachtle na jazyk a gumičky. Flowersova manželka Margaret si vzpomíná, že trávila mnoho nocí balením těchto sad a hostila studenty ve svém domě. \"Považovali jsme se za tým,\" říká.

Dnes studenti v kurzu 2.007 kromě používání sady mechanických součástek a materiálů mohou vyvíjet 3D tištěné komponenty a do svých robotů integrují elektroniku pro autonomní část finální soutěže.

Soutěž na jaře 2024 s tématem populárního animovaného sci-fi sitcomu Cartoon Network \"Rick a Morty\" představovala vesmírnou loď, se kterou mohli roboti studentů interagovat za body, nádrže na \"kyselinu\", kam se daly sbírat a vkládat míčky do trubic, a herní prvky, které vzdávaly hold ikonickým epizodám. Konečný úkol vyžadoval, aby robot vyjel výtahem a spustil postavu po ziplinu.

V posledních letech se další témata zaměřovala na úkoly související s příběhy od \"Star Wars\" po \"Návrat do budoucnosti\" a \"Wakanda navždy\". Tématem roku 2022 však bylo možná dosud nejvýznamnější téma: \"Odkaz\", oslava Flowersova života a díla.

\"[Woodie] jednoznačně ukázal, že navrhování, výroba, montáž a stavba věcí je zábava,\" říká Gossard. \"Byla to pravděpodobně podstata inženýrství. Byla v tom radost.\"

Verze tohoto článku se objeví v jarním vydání 2025 časopisu MechE Connects, časopisu Katedry strojírenství MIT.