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トップダウンとボトムアップ

工学系などでよく出てくるキーワードに
「トップダウンとボトムアップ」
というのがあります。
説明が上手くありませんが、トップダウンというのは、まず全体像を考えた後に細部を考えるというようなやり方です。一方、ボトムアップというのは、細部について考えた後、それを組み合わせて全体について考えるようなやり方です。

具体的に言えば、
「~平米の土地がある、だからこのぐらいのサイズの家を建てよう。外形はこんな感じにしよう。じゃあ中の部屋はどうしようかな?」
と考えていくのがトップダウンで、
「こういう部屋とこういう部屋が欲しい。じゃあ家の外形はこうなるから、家のサイズはこのぐらいになる。じゃあ~平米の土地が必要だね。」
と考えていくのがボトムアップです。

現在、工学製品の設計において、主流なのはトップダウンです。つまり、最初に製品の仕様を決めて、最後に部品や回路を決めることになります。例外はあって「こういう部品と回路しか使えないから、これを使って製品開発をしよう」という場合はボトムアップやそれに近いやり方になります。


と、ここまでは全て前置きです。
今日ふと思ったことに「トップダウンとボトムアップ」が関係するんです。

普通、電子回路工学など、学校で行われる工学関係の授業や学習というのは、ボトムアップ形式で行われます。つまり、電子回路に使われる素子(抵抗やコイル、コンデンサ、ダイオードやトランジスタなどの部品)を習った後、それを使って簡単な回路(増幅回路や発振回路とか)を習い、その後、製品に使われるような回路(ラジオとか)を習うわけです。しかし、これだと最初の段階で、素子について習う目的が具体的に見えないのです。

一方、私は趣味で電子工作を勉強しましたが、このときのやり方はトップダウン形式と言えるものです。具体的に言えば、まず「ラジオを作りたい」とか、「ACアダプタってどうなっているんだ?」という希望や疑問があって、次にラジオやACアダプタの回路図を見て、そしてその回路を部分的に分解して理解していく、というやり方です。これはある意味、学校とは正反対のやり方です。しかし、目的というものが明確に見えています。

さて、どちらの学習法がいいのでしょうか?
個人的には、少しでもこの分野に興味を持てる人ならば、トップダウン形式のやり方がいいと思います。同じ大学の大抵の学生が、「この素子や回路を学んでも、何に使うか分からなくて取っつきにくい」と言っていました。何故なら、回路素子という、最も身近でないものから学習するからです。「学生にとって一番遠い所から始めるのではなく、身近な所から始めるのがいい」というふうに、どこかの先生が言っていたと思いますが、まさにその通りだと思います。
「トランジスタはオーディオアンプとか、メガホンとか、信号を大きくするのに使われます。ではトランジスタについて勉強しましょう。」そんな感じでトランジスタの授業が始まるかもしれません。確かにトランジスタの目的は説明しています。オーディオアンプなら比較的身近なものかもしれません。しかし、始まった授業で語られるのは、オーディオアンプとはかけ離れたエネルギーバンド図や、単純化されすぎてどう使うか分からない電流増幅回路…。オーディオアンプにたどり着くには時間がかかりすぎて、目的など忘れてしまいます。

そんなやり方ではなく、まず、何か題材となる回路を持ってきて、少しずつ切り分けながら説明を聞いて、理解していき、最後に素子レベルの理解をする。時には、実物を分解して、中身を調べていく――時間がかかるかも知れませんが、そんな授業できにいものでしょうか。
何か工夫しないと、いきなり難しい回路図を理解しなきゃならなくなりますから、問題点はありますが…。ボトムアップも少し取り入れて上手くできないかな…。



ただ、この分野に全く興味もやる気もないなら、どっちでやっても同じでしょうね。内容の整理がしやすいボトムアップ形式の勉強のほうが少しましかも知れませんが。

ちなみに、国語という教科は、完成された文書をまず読んで、細かく検証していくトップダウン形式です。数学は基本の定理や定義などから組み上がるという完璧なボトムアップ形式です。
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