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一臂之力

劉達銘以機械臂拾穗

機械與自動化工程學系劉達銘教授,憑着以學生為本和着重體驗的教學風格,榮獲2019年度教資會新晉教學人員組別傑出教學獎。他於2015年10月加入中大,迄今獲頒多個教學獎譽,譬如2018年度校長模範教學獎及2019年度博文教學獎。

結緣機械人

專研建築機械人的劉教授,第一次接觸機械人是在母校墨爾本大學的開放日。當劉教授仍然是本科生的時候,他在老師的實驗室兼職研究助理,從那時開始他便計劃以工程研究為終身事業。

謙虛友善的年輕工程教授,常常帶着他的「機械臂」到課堂和實驗室上課,同事和學生早已習以爲常。起初他帶機械臂到課堂,學生對能夠活學活用大爲受落。「我教授的是機械人學,帶機械臂上課是自然不過的事。」他稱,用機械臂授課,靈感源自實際教學。

「我負責教授機械人學的數學部分,那可能不是最有趣的範疇。第一年,我以傳統方式授課,不久便發現有所欠缺。我認為要吸引學生,必須給他們一些看得到的東西,幫助他們把實際事物與理論連結一起。」

最初,他申請大學的教具發展資助(Courseware Development Grant)組裝機械臂,每個機械臂配合掌上電腦大概花費三千元。為了節省開支,他在深圳以三維方式打印。就這樣,他組裝了十個機械臂,每個讓六至七個學生共用。後來機械與自動化工程學系給予他額外資助,現在他共組裝三十五個機械臂,共用學生僅四名,學習上允許全接觸。

且教且悟

最初,劉教授以為機械臂只會引起學生的學習興趣,但出乎意料的,是機械臂增進了教學助理與學生的交流。

「當學生操作機械臂時遇上困難,一臉惶惑,老師或教學助理就會上前相助,故此機械臂令我們知悉學生對所授內容的掌握程度。」我問他有何教學心得,他說老師應該細心聆聽學生的需要,並設計學生喜愛的活動。這位年輕教授,滿腦子新奇想法,例如,他會要求學生構思如何運用機械臂開發新用途。「抓背機械臂」、「餵飼貓兒機械臂」和「沖泡奶茶機械臂」等等,是學生響應老師創思,動手造出來的別開生面的發明。

為了使學生學以致用,劉教授安排他們與威爾斯親王醫院的骨科及義肢矯形部合作,為病人設計和製作工具,改善其生活質素。多數病人為截肢者和手部發育不全的小孩,而學生會詢問他們想要「新肢體」或「新手」來作些甚麼。他們曾幫助一截肢者拉奏小提琴,也曾與非政府組織「牽手同行協會」合作,幫助病童玩樂器、跳繩和踏單車等。

小童學習用「新手」拉小提琴

機械臂聽來一開始便大受歡迎,但劉教授認為這並非信手拈來,反而需要不斷反思、與時並進。

「科技在變,學生在變,教學法也在變,我們必須酌損增益,跟上時代。」

劉教授有更多別具創意的教學工具即將面世。他說教資會傑出教學獎的獎金,將有助他開發智能手機教學應用程式,令學生成爲學習的主人。課程的題目、內容、進度等,皆可調節,以符合各人的需要。第二個新教學工具就是遙操作虛擬實境機械人。該機械人由學生在課堂遙距控制,在公司、工廠和醫院等地方走動。教授希望在大約五十人的班中,每位同學都能置身其境,與環境和所學互動,從校外考察獲益更多。

教研產互爲引發

對劉教授而言,教學與研究並無牴觸,反而是互相發明。他在墨爾本大學的博士導師告訴他教學是學術事業不可或缺的一環,而中大機械與自動化工程學系也十分鼓勵教研人員培育學生。他感激同事的支持,使他能改善「親身體驗」教學法。

說起他自己的研究成果,劉教授發明了能夠髹漆、築牆和清潔大廈外牆的建築機械人。他的砌磚機械人能因應建築師要求,築起特定弧度和幾何形狀的牆。未來教授將會和建築學院校園規劃及可持續發展處合作,建造弧形牆,以修繕「再生園」。

劉達銘教授將和建築學院與校園規劃及可持續發展處合作,建造弧形牆,以修繕「再生園」

可能是年輕之故,這位新科傑出教學獎得主確有初生之勇,不憚推陳出新,使教與研相得益彰。他給我的啟發是,人有實力、不怕吃虧,定能贏得尊重和工作的滿足感。

文/資訊處 Eliza Chan

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劉達銘 機械人 機械臂 教資會傑出教學獎 機械與自動化工程學系 再生園 建築學院 校園規劃及可持續發展處