工程导论第二章

第二章工程与科学

首先第二章主要分为五个部分

第一部分 定义

什么是工程？大英百科全书将工程定义为“应用科学原理将自然资源，以优化的方式转换成结构、机器、产品、系统及工艺，以造福人类的方法"。

其实通俗的说工程是什么呢？它就是创造造福人类产品的手段。而且围绕在人类周围的物体都是工程师努力的结果。比如一把椅子，它上边的金属零件来自金属矿石，是由采矿工程师负责，金属是金属冶炼师，木头是土木工程师和机械工程设计制造的。所以人们生活的一切物品都是工程创造的。

第二部分 工程与科学的关系

西奥多·冯·卡门(1881年5月11日--1963年5月6日)，匈牙利犹太人，1936年入美国籍，是20世纪最伟大的航天工程学家，他曾说过：科学工作者研究现有的世界，工程师则创造从未有过的世界。

 

人、自然、科学、技术、工程、及产品之间的关系是什么呢？

 

 

第三部分研究与开发

研究与开发，国际经济合作与发展组织将其定义为“系统地增加人、文化及社会知识并将这些知识进行新的应用的工作”。

最为经典的研究与开发的案例

典型美国医药产业研究开发过程

说明了如今社会的竞争力之强，研究开发对当代企业及其重要。

第四部分

思维方式

科学思维在知识经济时代是极其重要的。知识着人们的行为方式。科学思维方式可以让人们更快、更多地了解专门知识。科学思维应该是全面的思维方式，不是孤立的辩证思维，、分析思维与逻辑思维。科学思维在理论和时间上是一致的，它给人们带来可靠知识的方法。

1、科学思维和辩证思维

 

2、科学思维和辩证思维的三个核心要素

基于或采用实验的证据、进行逻辑推理以及对现有知识的质疑态度。这三个要素是科学思维的根基，没有这些要素就不是科学思维。

3、解决问题的使用科学方法

确定研究课题

首先必须提出一个问题或发现一个有意义的研究课题。科学方法的第二步是围绕第一步确定的研究课题，收集有关信息并进行调研。科学方法的第三部是提出解决方案，可以着手探索解决问题的方案，一般把这种解决方案或答案称为科学假设。科学方法的第四步是验证，初步的解决方案或科学假设必须经过检验才能获得论据及正确性证据。第五步判断，如果一个假设通过验证发现是错误的或者不准确的，那必须舍弃或进行修正。最后一步得出结论。

4、横向思维

5、工程思维

第五部分小结

科学与工程的关系，类似分析与综合的关系。科学通过分析自然，掌握自然规律，而工程则综合应用这些科学规律解决自然界面临的问题。科学是分析、发现，工程是综合、创造。

科学思维是全面的、严谨的思维方式，科学思维在理论和实践上是一致的，它是给人们带来可靠知识的方法。

工程问题涉及不同行之约束的交互问题，因此，工程思维涉及寻求多约束问题的合理解决方案，工程思维需要基于严谨的科学思维，更需要发散的创造性思维。

简单问题可以通过推理法解决。复合问题需要通过分解、类比法解决。工程问题通常是复合问题。

习题与思考题

2-1什么是科学及科学思维？

所谓科学思维,是指为了正确认识客观世界所具有的思辨模式和认识方法

2-2什么事工程及工程思维？

工程师的思维就是逢山开路涉水搭桥，遇到什么问题研究解决什么问题。摸着石头过河，在科学方法指引下不断的尝试试错。

2-3简述科学与工程的关系。

科学是分析和发现，工程是综合和创造。

2-4举例说明科学如何为工程服务。

科学研究电子在导体内的流动时，可能工程师拿来创造工具或设备。

2-5举例说明工程如何辅助科学探索。

科学发现的成果需要工程去应用到实用产品中

2-6什么是简单问题？如何求解？

只有一个准则（距离）的叫简单问题，解决简单问题的思路是基于知识的推理。

2-7什么事复合问题？如何求解？

只要材料、子系统及方法的选择因为某种性能的原因相互约束，这个问题就是复合问题。

三种策略解决复合问题

1、舍弃不能测量的准则或标准

2、基于现实情况，表述准则或标准的相对值，然后尝试将复合问题转换成简单问题

3、将问题分解为可以单独解决的简单问题

2-8什么叫优化？简述其在工程解决方案中应用。

采取一定措施使变得优秀，在工程解决方案中，若用一定的方案是工程进行优化，会使得工程变得更加易完成效率更高。