許多理工類（STEM）項目和課程，大部分時間都花在使用Arduino這樣的平臺來“編程”了，而許多真正的設計挑戰是在物理和接口層面。了解物理層電路的最佳方法當然是構建一些電路并使用它們，我發現一個非常適合的模擬電路，簡單、實用、無風險，低于1/2mΩ以下為短路、高于?MΩ為開路。。。

你肯定知道，無論是學校、家庭、還是公司，都在積極鼓勵從小學到高中的學生對理工科（Science、Technology、Engineering、Math，科學、技術、工程和數學，縮寫為STEM）產生濃厚興趣。在我看來，這是好消息，因為未來理工科領域可能需要更多人才。您永遠無法預知哪些人會用創新而有遠見的方法來解決許多設計挑戰。

即使理工科學生最后沒能成為卓越的創新者，他們仍能完成許多基本的工程任務，例如將更多的器件擠進越來越小的外殼里，同時功耗更低，這些功夫都需要扎實的基礎工程技術和技能。

注意：我只提到了STEM而不是STEAM（其中的A表示Art），因為我認為藝術有自己的位置并且已經得到相當多的關注。

對于“我們需要更多工程師和科學家”的說法，也許有人會反駁，因為目前確實不缺這樣的人才，技術從業者太多反而會導致工資水平下降。這說得沒錯，“工程人才短缺迫在眉睫”的話已經喊了幾十年啦。到底缺什么，以及工程師人數的增減會對工作狀況產生怎樣的影響，暫時還不知道。

因此，我很高興看到人們對理工科的興趣，其中大部分與機器人一類的項目有關。這是有道理的，因為那些項目激發人的想象力，保持學生的興趣，并且會得到一個可展示的結果。

然而，有一件事讓我煩惱。我看到許多STEM項目和課程，大部分時間都花在使用Arduino這樣一些大家都熟知的平臺來“編程”了。因此，這些學生關于理工科的認知僅僅是通過鍵盤得到的，似乎一切只是一堆代碼或應用程序，而且似乎所有工程問題都可通過編程來解決。

抱歉，事實根本不是這樣。富有經驗的工程師都知道，許多真正的設計挑戰是在物理和接口層面，包括驅動電流和電壓、拉和灌、瞬態、損耗、寄生、泄漏、負載特性、噪聲、時序，毛刺等問題，還有很多很多……在大多數情況下，看似聰明的代碼是解決不了問題的。相反，“粗活重活”都涉及模擬電路功能和元件（有源和無源）。即使一個電路名義上是數字的，實際上在物理層面，所有系統都是模擬的，當然這只是物理學的觀點。

了解物理層電路的最佳方法當然是構建一些電路并使用它們，同時將處理器/軟件方面的因素減到最小甚至消除它們，至少一開始應該這樣。我發現一個非常適合的小電路，見圖1。該電路很容易在面包板上實現，因為它沒有關鍵元件，不存在布局或構建問題，電壓和電流都沒有任何風險，低于1/2mΩ以下為短路、高于?MΩ為開路。構建該電路的人可以使用基本的DVM或示波器測量各種電流和電壓，還可以探索改變元件值會產生什么影響。讓人怎能不喜歡？

圖1：這個在音頻/ LED連續性和泄漏檢測器中采用的模擬電路，簡單、有用又無風險，可以讓理工科學生了解組件及其實際功能。 （來源：QST）

許多STEM項目的學生在涉足具體項目以后發現工程和科學領域不適合他們，這沒關系。如果沒有別的用處，他們至少會清楚工程師和科學家們創造出“神奇作品”是多么不容易而贊賞和尊重他們。也許下次當他們看到一個產品時，就會更好地理解其設計、原型制造、調試和上市需付出的努力。

同樣重要的是，他們也可能會慢慢接受一種最重要的設計現實：折衷和約束。因此，當他們發現一個產品的特征或功能他們并不喜歡，或者一個產品沒有他們喜歡的特征或功能時，就不會粗暴地說，“為什么他們不這樣做，難道有什么問題嗎？“不好意思，增加或改變那個小“東西，的確生影響重大的”連鎖反應“。

那么，在STEM項目中，讓學生們只依賴代碼，或者自己動手制作電路和接口并完成檢測和修改，您認為哪一個更重要？