大學雙主修 生科+機械>醫工心得 Review of Double Major (Biology & Mechanical -Biomedical Engineering)


哈囉各位好,本文原先寫在部落格,但覺得掏心掏肺寫的想多讓一點人看到,因此轉載過來,內部連結皆為連往個人部落格的連結,如果覺得這篇文章很有用的話,歡迎留言/鼓勵給我,或是前往我的部落格點個廣告,我可以獲得些微廣告費,讓我有動力分享心得。

 

雙主修生科+機電心得 上篇

一、什麼是醫工?    二、為什麼想走醫工?   三、在生物科學系

雙主修生科+機電心得 下篇

四、在機械與機電工程學系   五、"合成"醫工  六、雙主修推甄跨領域優勢與否

七、結論

 

我於2015年至2020年在中山大學完成雙主修學分(生物科學系雙主修機電與機械工程學系),總計使用9個學期修了213學分,撰文時為大五即將畢業的中山地縛靈,由於兩個主修課程學分都已修完,且還算混得不錯都有Pass,所以去年有幸受到中山大學西灣學院邀請進行雙主修的心得分享,分享前做了不少功課及整理資料,想說把這些資料分享給任何考慮雙主修的人來參考,因此整理成了一些心得想跟大小事的各位分享,期盼各位沒事請不要踏入這個深坑。

 

我選擇雙主修的主要原因是因為我非常清楚我自己想要讀甚麼書,做甚麼研究,我在高中時就非常確定自己想要走醫學工程相關的軟硬體開發研究,因此大學的第一志願是OO大學的醫學工程學系,但是結果就…。

 

山不轉路轉,路不轉就自己開路,所以我便選擇同時具有生物科學及機械工程的中山大學來就讀,使用雙主修的方法來獲得我本來應該在醫學工程系裡面所該獲得的知識領域,並且在研究所推甄錄取醫學工程研究所。本篇文章為我在生科系及機電系修課的心得,以及我評估雙主修這兩個系對於讀醫工研究所的差異分析。

一、 什麼是醫工?

醫工系泛指醫療工程、醫學工程、生物醫學工程等相似名稱科系/研究所名稱,是近年來新興的跨領域學門,一般來說可以再細分為:

1. 生物機械:

可以簡單視為機械系+生科系,學習生物構造、生物力學、四大力學、材料學、機構學等,研究領域為穿戴式裝置如外骨骼、達文西手臂、替代關節等。

2. 生物材料:

可以簡單視為材料系+生科系,學習化學、生物化學、有機化學、生理學、製造理論、生物力學、四大力學、材料學等,研究領域為其他分類所使用的材料,這些材料通常具有極為輕量,具生物親和性的材料。

3. 生醫電子/資訊:

可以簡單視為電機+資工+生科,學習程式架構、電子電路電磁學、生理、神經訊號等,研究領域為穿戴式裝置所需要使用的晶片、檢測生物用的晶片、植入式裝置的晶片等等。

4. 生物技術:

可以簡單視為生物+化學+工程,學習生理學、生物化學、有機化學、化學合成分析等,研究領域為藥物開發、製造以及各種疾病研究,有些學校會將此獨立成一系所。

 

由於醫工是一個新興的領域,因此這只是一個大概的分類,台灣學校的分類各不相同,並沒有非常有共識。因為醫工是一個跨領域程度極大的學門合稱,要做任何一項醫學工程的的研發都需要多個領域的共同合作。

二、為什麼想走醫工?

我很早就發現自己對於生物的多樣多變有興趣,也對於人類智慧結晶的機械有興趣,而我最早有興趣的東西是仿生機械,藉由模仿生物的行為機制來達到更好的效能、生物親和性等,後來在了解到外骨骼的概念後,我的興趣邊轉向外骨骼、人造內臟等,能夠讓人可以更健康、更方便、更有能力的醫學工程上了。只說外骨骼可能大多數人沒有概念,但是只要提到”鋼鐵人”我相信大多數人就知道什麼是外骨骼了,雖然現在技術還遠遠無法做到像鋼鐵人那樣,但毫無疑問的在醫學工程中,相關研究正在不斷讓我靠近鋼鐵人的技術。

 

而從”錢途”來說,在世界已開發國家人口不斷老化的趨勢下,人對於醫療器材的需求肯定會不斷上升,而提高老化人口勞動能力、行為能力的外骨骼也必定會變成一大顯學,在我這個世代主流消費產品是智慧型手機,比較最新、功能最多、品牌最潮,而五十年後我的主流消費產品可能會是各式外骨骼、輔具,比較誰的輔具功能最多、外觀最時尚了,也許往這方面發展可以讓自己五十年後腳走不動時,可以有個機械腳幫自己走。

 

不過在我選擇大學時,擁有大學部醫工的系所並不多,因此我的第一志願是某大學的醫學工程系,但是結果就…沒上。山不轉路轉,路不轉就自己開路,所以我便選擇同時具有生物科學及機械工程的中山大學來就讀,使用雙主修的方法來獲得我本來應該在醫學工程系裡面所該獲得的知識領域,運氣不錯最後在研究所推甄錄取陽明生物醫學工程研究所。

三、 在生物科學系

我入學時的系籍是生物科學系,因此我在大一到大三上之間主要修的課程都是生物科學系的課程,在此舉幾個特別有意思的課程來敘述我在生科系所學到的東西。

普通生物學及實驗/科學論文寫作

 

普通生物學是由所有生物相關學群的基礎課程,除了具有一般認知的生物實驗內容外,教授還要求所有學生分組,並且在期末前要完成一個獨立的小專題,這個小專題必須要具有完整的文獻回顧,並具備創新性,教授才會予許我往下一步做,藉此來讓學生快速了解整個”生物科學”的體系究竟是怎麼一回事。而這對大一剛進去的我來說,無疑是個巨大的挑戰,光是找到題目並做足文獻回顧就讓我花費了大半學期的時間。科學論文寫作則是開在大四的課程,教授會向是說故事一般一一講解學術界的型態、習慣,要怎麼應徵研究所、要怎麼找指導教授、怎麼看論文和寫論文,並且也讓我有機會可以實戰一次,將過去所報告內容重新撰寫並繪製post(壁報)來在課堂上報告。很硬的普通生物學讓許多人在大一的時候就了解到自己究竟是不是適合往學術走;而科學論文寫作則讓想往學術方向走的人更加清楚自己該做甚麼事情。

 

小專題,我這組做的很爛,並不符合什麼創新性之類的,頂多在呈現上較具有創意。

雞腿的肌肉型態與功能

科論寫作練習壁報,較為有趣的類科普報告

人類採取雙足運動(Bipedal)在演化的假說及構造優勢

 

生物統計學

雖然在上大學前就稍微有碰過統計是怎麼一回事了,但是在有系統性的學習統計後,才發現統計的美妙,統計是數學也是邏輯,透過推翻虛無的假設,可以讓數字說話,能夠讓我了解過往做實驗數據所代表的涵義。

神經科學概論/細胞訊息傳遞概論/生物化學

細胞是組成生物身體的基礎單位,而蛋白質、醣類及脂類所構成的各類化合物則是構成細胞的材料,在這些課程中,可以學習到細胞是如何互相溝通、肌肉收縮、釋放分泌物、分裂以及死亡的,知道這些對於藥物開發或是讓機械與神經溝通都非常重要。

動物生理學

前面所敘述的是相對微觀的細胞間運作,而生理學則是較為巨觀的身體組織器官的運作,比如呼吸、神經、內分泌等喜統。學習生理學之後會更加清楚身體的各個器官組織在身體運作上所扮演的角色

 

脊椎/無脊椎動物學及實驗

在生物科學中,”生物” 當然是非常重要的一環,而這兩門課程就是在簡單介紹世界上有那些生物、其分類以及其各種特別的地方和特徵。而實驗課則是讓我可以親眼看到這些動物,包含實地考察、屍體解剖及標本製作,了解生物之間有何不同處。

 

雖然我是為了”合成”醫工才念生科系的,但是在生科系裡面我學習到非常多一般大學醫工系所學不到的知識,其中最重要的是何謂”科學”,醫學工程仍是以工程為本,只能學會工程方面的思考概念,但是生科系使我學到了何謂科學,其整個架構、邏輯以及思考方式。

 

四、在機械與機電工程學系

我從大三上學期開始修機電系的課,而機電系則就是大眾一般認知的工學院機械系,就是常見的學習C++、微積分工程數學、電子電路、熱力熱傳、動力靜力流力以及材料力學等,我舉我認為較有特別意義的課程來敘述我在機電系所獲得的。

圖學/機動學/機械設計/機械設計實務

在圖學中,我學習到了如何去看以及繪製基礎機械製圖。在機動學中則會需要學習各式各樣的機構(機械構造)如何運動以達成所希望的加工、運輸等功能。機械設計中了解如何使用材料力學及材料特性來去計算各個機械部件的壽命、可靠度以及適當的設計。而在機械設計實務中,則可以學習到更加進階的機械製圖的看圖以及繪製,並且學習他人過去研究出來的設計方法來去嘗試自行決定一個機械應該要有甚麼樣的尺寸才能夠承受這個機械在工作時所受到的重量、壓力、耗損。而這些課程我認為是機電系中最為重要的課程,因為工學院中電機、資工和機械彼此學科上有高度重複,都要學會使用程式控制馬達,都要學會各式電路以及電子元件,而機電系中最獨特不可被取代的領域就是設計及製造領域。

精密機械製造/機電材料/微機電製造實務

在機電材料中,主要學習的是常用在機械上的鋼鐵、銅等金屬的化學、物理及合特性。在機械製造中,主要學習的是方法論,了解過去累計至今的製造方法和理論,並透過學習到的各種材料特性和材料力學來曲估算物品被加工成特定狀態時,所具有的物理化學性質。而這也是前項所述,除了材料系會學習相關的東西外,電機以及資工難以取代的部分。

機械專題

這門課程在一般的學制中是大三整學期的必修,而我是大四修習此門課程,最後所做的主題是機械手臂與視覺系統的數位化與整合,使用python模組OpenCV將Android手機運行的IPwebCam進行視覺辨識並以Unity作為主程式操控Arduino系統的ESP32控制開源機械手臂MeArm2.0,達到以視覺系統控制機械手臂的功能。

 

專題是甚麼? 專題X實習X實驗室X實習

 

在機電系修課時,我認為我獲得到最多的不是來自於課堂上,課堂所交的各種力學以及複雜的計算,只需要理解其概念即可,未來複雜的運算都會在電腦上處理,而我獲得的則是在其他選修課程中,不斷查詢資料,了解目前產業現況,並培養了持續看產業相關新聞的習慣。在進行專題時,在完全沒有學長姊老師指導的情況下自行撰寫科技部計畫並通過,雖一路坎坷但是還是順利完成了,這讓我對於網路資源的豐富度有更深一步的認識,並且也讓我相信自己擁有獨立學習以及完成專題的能力,包含機械、電路、程式三方面的能力。

 

五、”合成”醫工

以台灣首府,台灣大學的醫工系來說,必修課程包含微積分、工程數學、普通化學、有機化學、計算機概論、生理學、解剖學、程式語言、電子學、材料力學、生化、細胞學等必修,圖學、流體力學、生醫訊號處理、生物力學、以及各類專題和專門討論特定領域的專論等。

 

雖然我幾乎修完了所有生科和機電系的相關課程,但是醫工所需的知識能力仍然有些沒有被覆蓋到。比方說生醫訊號處理這類跨領域的課程,就相對難以在傳統單一領域的系所學習到相關知識,運氣很好,中山大學也有醫療科技研究所(醫科所≒醫工所),讓我我除了生科系和機電系上的課程之外,也可以跑去旁聽醫科所,並如願學到生醫訊號處理的基本知識。除此之外,中山還有電機系、機電碩、生物醫學研究所都有開與醫工相關的課程,但是雙主修本身的學分需求就已經很高了,所以也沒時間去旁聽這些課程。

六、雙主修推甄跨領域優勢與否

在我的雙主修心得分享中,有提到雙主修在履歷、推甄上面有明顯的優勢,但是也同樣在後面的缺點中提到雙主修會因為課業量大幅增加以及修課時程的因素,導致最後推甄時的系排名必定會比自己只專心修讀一個學門來得差,那麼這兩個因素綜合起來呢?

 

以我自己的狀況來說,雙主修生科跟機電確實對於推甄醫工所非常具有優勢,但我也因此成績、系排名都相對於我只修生科系來得低很多。最後在某大學醫工系的推甄中,有同樣是來自於機電系同校的同學共兩個,其中一個是3%的學霸、另一個也是很厲害約9%的學霸,而我只是28%的低空飛行者,最後的排名中,3%的學霸在我前面,而9%的學霸錄取排名則在我後面,因此我可以簡單的認為,雙主修的經歷讓我大致上加分了20%。不過這只是高度簡化的思考,實際上來說推甄除了看學校、看系級還有看排名之外,也非常看重在面試時的表現以及製作的專題水準。

 

大一時和自己導師討論學業的時候,我和導師聊過自己想要雙主修五年畢業接著讀醫工研究所的看法,而導師則提供我另一個思路是:大學四年只讀一個學位,並學習另一個領域自己有興趣的東西,然後研究所在用三年來紮實的念完。我覺得這方法也不錯,不過我認為這可能要看領域的不同而論。在這四年半讀下來之後我認為像是生科機電這樣學科差異極大的兩個領域,還是在大學時期以雙主修的方式來學習會學得比較好,原因是大學時期有學分學位的壓力,且同時有比較多的同學是在同樣的進度,藉由修課的方法來學習會比較紮實,而到了研究所之後,研究所的課程通常會比較”鬆”且又以研究為主,就很容易只學到需要的東西而不紮實的學習了。

 

總體來看,我認為像是想要讀醫工這種本身就是高度跨領域的研究所,大學時期如果沒辦法直接讀醫工,那麼選擇雙主修是不錯的選擇,除了可以把基礎知識學習紮實之外,在推甄上也算是有點優勢。不過這邊需要注意的是,這個前提必須是在雙主修的情況下,成績下降的程度並沒有太顯著,如果我的推甄系排名是40%、50%的話,推甄的效果勢必大幅下降,因此若不是屬於可以同時讓兩者的”成績”維持不錯的人,並不建議。而對於其他領域差異較小,或是雙主修兩者結合度並不高的領域,除非可以把成績依然維持在學霸等級,我並不建議使用雙主修的方法來為研究所鋪路,可能會造成推甄的劣勢。至於最後一種人,可以雙主修又維持成績在前10%的人,我認為我的意見沒有任何意義。

七、結論

我覺得我這四年半下來,我很滿意我所做的決定:在大學期間,藉由雙主修的方法來獲得我想要攻讀醫工所需要的基礎知識,並且獲得兩個不錯的學位以及研究所的門票。而這個決定所需要的代價確實蠻大的,非常大量的時間、讀書讀到超級累,但是透過大量情報調查分析、與時俱變的修課計畫以及適當的讀書方法(儘管我低空飛過),這些成本可以壓低非常多,而我是否推薦雙主修呢?如果你很清楚自己的目標方向,也有良好的自制能力,且雙主修有其必要性,那麼我十分推薦,否則我一律不建議雙主修。

 

 

大學心得分享系列:

 

雙主修生科+機電心得 上篇

一、什麼是醫工?   二、為什麼想走醫工?   三、在生物科學系

雙主修生科+機電心得 下篇

四、在機械與機電工程學系   五、"合成"醫工   

六、雙主修推甄跨領域優勢與否    七、結論

 

 

雙主修心得分享(上)

一、選擇雙主修的原因    二、雙主修多忙     三、雙主修相關規定

雙主修心得分享(中)

四、雙主修的優勢及劣勢    五、雙主修的迷思    

六、雙主修該做的準備    七、其他雙主修相關規定

雙主修心得分享(下)

八、如何面對學業   九、時間及壓力管理   十、總結建議

 

實驗室X專題X實習X比賽

本文章發表於:校系

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4 則回應

匿名

2020-03-04 01:40 #1

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匿名

2020-03-05 23:53 #2

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匿名

2020-03-12 01:14 #3

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匿名

2020-03-19 01:26 #4

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