工程导论教案第12章工程教育概论.docx

1、工程导论教案课程名称：工程导论课程号：授课日期：20 -20学年度第1学期授课题目（教学章、节或主题）：第一章工程教育概论授课班级：计算机、信息平安、物联网3年级学生教学目的及要求： 介绍课程开设背景 掌握科学、技术与工程的基本概念 掌握科学、技术与工程的关系 了解工程的分类 掌握工程师及工程思维 掌握工程创造的一般方法教学重点：重点讲述了科学、技术与工程的基本概念、关系和工程思维。教学难点：科学、技术与工程的关系是本章的难点。学时分配：1课时用结论。0.5课时用于工程和科学的关系和概念澄清。0.5课时用于工程思维和方法。教学方法：板书、投影（PPT）相结合备注:102 . 3第三产业涉及的工

2、程第三产业是指除第一、二产业以外的其他行业。第三产业包括：交通运输、仓储和邮政业，信息传输、计算机 服务和软件业，批发和零售业，住宿和餐饮业，金融业，房地产业，租赁和商务服务业，科学研究、技术服务和地 质勘查业，水利、环境和公共设施管理业，居民服务和其他服务业，教育，卫生、社会保障和社会福利业，文化、 体育和娱乐业，公共管理和社会组织和国际组织等。第三产业与第一、二产业最显著和不同地就是它不是物质生产部门，它的产品是无形的。但第三产业也涉及形 形色色的工程，例如电子商务工程、物流工程、信息系统工程、软件工程、金融工程、水利工程、环境工程、医学 工程，等等。3 . 4大科学工程所谓大科学工程，就

3、是为了进行基础性和前沿性科学研究大规模集中人、财、物等各种资源建造大型研究设施， 或者多学科、多机构协作的科学研究工程。大科学工程是科学技术高度开展的综合表达，是一个国家科技和经济实 力的重要标志。分为两类：需要巨额投资建造、运行和维护的大型研究设备或设施，如：国际空间站计划、Cassini卫星探测计划等。需要跨学科合作的大规模、大尺度的前沿性科学研究工程，如：人类基因图谱研究、全球变化研究等。4 .典型的工程工程在我国，目前已实施或完成的具体工程工程主要包含：三峡工程、葛洲坝工程、海底隧道、南水北调、西气东 输、航空航天工程、铁道电气化工程、路桥工程、房屋建筑、装修工程、工业监控、智能控制、

4、楼宇监控、信息系 统、办公自动化、网络工程等。根据专业扩展一下。5 .工程师及工程思维工程师高等工程教育的培养目标是培养工程师，而非科学家。那么什么是工程师呢？工程师应该是这样一类人，能将 人、财、物组织起来，能生产出具有市场竞争力的产品：工程师应具备包括研究、设计、开发、生产、维修、保养、 管理和培训在内的许多不同领域，具有宽广的知识、技巧和适应能力。工程技术的基础是科学，工程是科学的延伸和再创造，工程实践经验融入到工程技术才能创造出工程成果。因 此工程师还应具有将科学技术转化为技术科学，并将技术科学转化为生产力的素质和能力。这就要求他们不仅对科 学研究的相关成就，尤其是相关科学的最新成果有

5、深入的了解，而且还应在某个技术领域（比方计算机工程、计算 机网络、软件工程、机械制造、建筑工程、航天工程、化工、冶金、交通运输等）具有丰富的实际经验。11由此可知，工程技术是基础科学在各个门类的具体应用，工程技术方面的知识、能力和实践经验是工程师的特 色所在，因而相关的技术科学理论知识对一名工程师来说是必不可少的。一个工程工程的实施、实现和完成往往会 涉及相关的法律、法规方面的问题，一项设计的完成、一项工程的实现、一个新产品对市场的占领，不仅需要一个 团队的共同努力，还需要对社会和人们的需求有一定的了解，这就要求工程师具有一定的社会人文知识。这些都是 当前工程教育改革的世界各国的共识。早在20

6、05年，美国国家工程院(NAE)发布的培养2020的工程师：为新世 纪变革工程教育，提出了 2020年现代工程师应具备分析能力(Analytical Skills) 动手能力(Practical Ingenuity) 创新能力(Creativity )经营和管理能力(Business and Management Ptinciples) 领导能力 (Leadership) 高尚的道德(High EthicalStandard)、灵敏的专业触觉(Sense of Professional ism)精力充分、 活跃、达观且适应性强Dynamism, Agility, Resilience, Fle

7、xibility)s 终身学习能力(Lifelong Learner)o综上所述，作为一名现代工程师应具备的知识、能力和素质可以归纳如下：(1)具有坚实的理论基础、宽广的知识和合理的知识结构；(2)具有较强的工程实践能力，比方在工程设计、组织生产、产品或工程质量控制和评价、解决工程或生产中 的实际问题等方面的能力：(3)能运用各种规范的工程语言、质量标准、技术标准、各种技术及信息资源的能力：(4)具有工程计划、决策、组织、协调工程工程或生产的能力；(5)具有市场开展的预测和灵活应变的能力；(6)具有包括外语在内的文字和语言交流的能力；(7)具有娴熟的计算机和计算机网络的运用能力；(8)具有相关

8、法律、法规知识，具有较强的社会责任感，有明晰的节能和环保意识；(9)具有强烈的创新创业意识、创新创业欲望和创新创业能力：(10)具有自我知识更新和能力扩展延伸的能力，这也道出了高等教育的目的：就是要使学生将来要做什么，就 能学习什么，就能学会什么。实际上，现代工程师应该具有的知识、能力和素质就是高等工程教育的培养FI标，也是接受高等工程教育的学 生自我塑造的目标。我国改革开放3()多年来的工程教育经验告诉我们，单靠理论知识的传授，只重视课堂教育， 而忽视工业实践等实践性教育教学环节，是不可能培育出满足上述要求的工程师的；那种只注重理论知识的学习， 只会考试，轻视实践的思想和学习态度也是工科大学

9、生必须摒弃的。当然，对于一个称职的现代工程师来说，他的知识、经验和能力绝非一日之功，而是需要长期积累和历练的过 程，因此，高等教育应该通过各种教育教学环节为学生日后成长为一个一个合格的现代工程师打下良好的基础。124. 2工程思维从工程的角度来讲，现代工程师综合素质的核心应该是“工程思维习惯”和“工程思维能力。所谓工程思维习惯，概括地说，是指工程技术人员在处理工程技术问题时进行活动的心智模式，是提出问题的 时机、工作的排序与调整、有效的思维模式和如何判断工作成果的优劣等关于从事工程活动的程序和方法。工程思维能力指完成工程活动所需的工程知识、工程技能（工程制图技能、工程写作技能、沟通技能等）和工

10、 程能力（运用能力、创造能力、价值判断能力等）。人类有两种旨趣殊异的思维活动：一是认知，二是筹划。工程思维是筹划思维的高级形式，适合用来解决工程筹划问题。与工程思维相对应的是用来解决理论认知的理 论思维，两种思维方式可以相互借鉴、相互印证，但不可以相互僭越，即不可顺着理论思维来设计工程，也不可用 工程思维来建构理论。按照一般工程工程实施的经验和常态，做为一个工程技术人员，实施工程工程要充分考虑“6W”问题，具体如 表所示。“6W”问题问题的具体描述What?工程具体要做什么，明确要接手的是什么工程（Engineering）或项 目（Project）,要做什么？，Why?-层到达什么目的？，为什

11、么要去做？要到达什么目的？ pWhich?一任务、要求、指标？需完成哪些任务？要到达哪些要求或指标？ 有何益处？Who?由谁来做？存在哪些支持、配合？ p由哪些人来做？哪些人协助？涉及哪些人利 益？需要哪些方面支持、配合？ “When?一工程时间周期？。何时开始？需何时完成？工程生命周期？Where?何处做？环境和背景？ 一在何处做？需要什么样的环境支持？ “.工程创造的一般方法从无到有创造事物，是工程学的核心。工程学是把一些特定的目的和需求变成现实的学科，它充满创造性。创 造产品的能力也是现代企业的核心竞争力所在，创造产品的过程实际上是将顾客或市场的需要转换成产品的过程， 通常由设计师或工程

12、师、制造工程师、客户服务人员以及经济师等组成的产品开发团队完成。它不仅要求开发团队 具有创造力、工程经验、合作能力和制造设计能力（如定义零件的公差），还需要制造团队根据产品制造需求，确 定工具、刀具及材料（根据设计来选择），设计工艺流程（如何制造一个零件或装配一个产品），以及如何减少产品 制造本钱（使产品具有竞争力）。产品是否成功，重要的前提是确保产品设计成功。而设计是否成功，那么完全取决 于创造者（通常是设计工程师、研发工程师）。如前所述，创造性强的工程师要求有一系列才能：知识、技能、创 造力、人际交往能力和规划能力。创造者（设计工程师）需要遵循工程设计方法。135.1 工程工程的特点一般意

13、义上的工程工程，具有如下特点：(1)具体的工程目标。计划和实施工程工程，一般都有一个明确的工程实现目标，也就是具体的产品或工程结 果。(2)确定的目标实现过程。工程工程FI标通常根据其工作任务、进度安排、本钱核算及质量保证来定义。即在 一定时限和预算内完成工作任务，使客户满意。(3)实现目标可供利用的资源。工程需运用各种资源来执行任务。资源可能包括不同的组织、人力、财力、材 料、设备和工具等。项付执行要通过一系列相互关联的任务按一定顺序执行来达成项FIFI标。(4)具体的时间和工程生命周期。工程有具体的时间计划或有限的寿命。它有一个开始时间和目标必须实现的 到期日。(5)工程的目标客户群体。每

14、个工程都有客户。客户是提供必要的资金，以达成工程目标的实体，它可能是一 个人，或一个组织，或由两个或更多的人构成的一个团队，或是许多个组织。(6)项H不可预见的风险因素。实施工程工程，因存在不可预见的风险因素，给工程带来某些不确定性，在 计划和实施工程前和过程中，要充分考虑和高度重视各种不可预见的风险。(7)强调团队合作。在当今社会，工程设计或工程的实现过程中，团队的作用口趋重要。在该团队中，除了 需要具有专业技术的工程师或开发人员外，还需包括具有经济、管理方面的有关知识和技术的管理、协调人员，更 重要的是要求其领导者具有超常的协调、沟通能力，同时具有全局方向的把握能力。5.2 创造产品的一般

15、流程创造产品的方法在不同工程学科会有一些差异，但一般都会遵循如图5-1所示的流程。创造产品的方法(也称 为工程设计方法)，其前四步很直接，而接下来的四步那么需要至少完成三次循环：14L发现需求并定义问题方案论证、初蓄计.寻找潜在解决方案5 .方案分析、测试与选择6 .可行或优选方案文件整理7 .将结果汇报管理信并决策8 .制作实体原型9 .全面蛉证和评估10 .推向市场第一次循环为方案设计（也称为概念设计），即基于初步的想法，提出一些方案或概念，然后对这些方案或概 念进行可行性分析与研究。这一过程一般要重更屡次，才能获得可行的方案或概念。第二次循环为方案选择，即对前面方案设计阶段获得的一些可行

16、方案，进行更细致的分析与研究，同时进行初 步设计，这时需要建立相应的模型（通常是数字模型），进行分析与验证,本阶段通常也要重复屡次，才能实现预 期的设计目标，如果达不到预期目标，那么有可能又要回到前面的循环（即方案设计阶段），重新构思新的方案。第三次循环为详细设计，即基于方案选择阶段所获得的经初步验证的数字模型模型，进行详细的细节及零部件 设计（这时需要考虑所有细节并绘出详细的系统装配图及零部件图样，确定最正确设计方案的规格等），并进行必要 的验证（强度、性能等），本阶段也会有所重复，但相对前两个阶段，结果比拟确定。15在完成详细设计后，可以制作原型样机，并进行全面的考核和评估。这个阶段需要比

17、照第一步的内容。考察所 创造的产品是否满足了预期的需求。如果所有这些工作都顺利完成，就要有足够的信心对该产品进行进一步的投资 并进行生产和市场开拓工作。从更一般的角度看，工程设计方法的最终结果可以是产品、服务或满足人类需求的工艺过程。当该产品按照图 5-1完成整个流程时，其最终结果仍可以改进，这时需要重新回到第一步，如此反复进行，让产品不断地升级和完 善，这也就形成了所谓的第一代产品、第二代产品、第三代产品等。从上述流程可以看出，创造产品的过程(即工程设计方法)包含以下几个要点：(1)综合将不同的部件、子系统及技术集成为一个整体。(2)分析运用数学、科学、工程技术和经济学知识将不同方案的性能进

18、形量化。(3)交流 绘制简图、建立数字模型或实体模型、撰写书面报告、进行口头陈述，让同事或管理部门理解并支 持你的万案、构思及设计。(4)执行落实并实施设计方案。由于产品开发涉及很多因素，存在大量技术、经济约束，很难也不可能通过一次尝试就获得解决方案，因此， 产品开发过程必然是一个反复迭代的过程，有些关键步骤往往需要屡次重复，才能获得合理、可行的解决方案或达 到预期的产品开发目标。当然，上述产品开发过程对于不同产品的研发具有不同的特征，图5T所示的流程可以作 为大局部产品研发的总体指导原那么或技术路线。2工程导论第1-2讲 工程教育概论（4学时）0弓I言30.1课程开设背景30.2课程教学目的

19、60.3能力培养要求（工程认证）61 .科学、技术与工程61.1 科学、技术与工程的基本概念71.2 科学、技术与工程的关系82 .工程的分类92.1 第一产业涉及的工程92.2 第二产业涉及的工程92.3 第三产业涉及的工程102 . 4大科学工程103 .典型的工程工程104 .工程师及工程思维105 . 1工程师106 .2工程思维125.工程创造的一般方法125.1 工程工程的特点135.2 创造产品的一般流程130.引言0.1课程开设背景为什么要开设工程导论课程？0. 1.1对这个问题必须联系CDIO （Conceive, Design, Implement, Operate构思-设

20、计-实现-运行）教育理念 这一大背景来回答。1）CDIO教育理念的首要观点就是重视学生能力的培养，工程能力那么是其中重要项，而我国工科学生能力不 足也突出表现为工程能力弱。2）时于在校大学生来说，书本知识学习目前仍然是学业中最重要的方面，强调能力培养绝不是说可以忽视书 本知识的学习，但问题那么在于“学什么”、“怎么学”，以及如何评价学习成绩。对“怎么学”这一问题，CDIO 教育模式主张“做中学”，而对工科院校学生来说，“做”主要就表达为从事实际工程或工程。3）从现实角度来看，工科毕业生走向工作岗位后将面临迅速适应实际工作要求的很大压力，因此在校学习期 间对有关工程实施的基础知识进行系统学习，以

21、缩短就业适应期、尽早进入工作角色是必要的。因此，无论是为了加强学生各方面能力的培养，还是改进学习方法和效果，以及引导学生未雨绸缪为顺利走入 职业生涯做准备，加强工程教育都是高等工科院校提高人才培养质量的一个重要方面和突破口。这也就是开设本课 程的主要理由。从国家政策支持方面而言，最近几年出台了一系列支撑文件。为深入贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神，全面贯彻落实全国教育大会精神，紧紧围 绕全面提高人才培养能力这个核心点，最近2年来国家印发了 系列文件，标志着我国从工程教育大国走向工程教 育强国的愿望和决心。2016年6月，我国成为华盛顿协议正式成员，标志着本科工程教育实现国际

22、多边互认。工程教育专业认证不仅重视传统教育中的专业知识和技术要求，更加重视非技术要求（工程与社会、环境和可 持续开展、职业规范、个人和团队、沟通、工程管理、终身学习）。表达工程教育实践性、综合性和创新的特点， 以适应未来的变化。2018年，教育部印发关于实施卓越教师培养计划2. 0的意见，并于2018年3月29日在教育部网站公布了 认定的首批612个“新工科”研究与实践工程名单，高校新工科建设已经进入实施阶段。同年，教育部、工业和信息化部、中国工程院联合印发关于加快建设开展新工科实施卓越工程师教育培养计 划2.（）的意见，在此基础上，教育部印发关于加快建设高水平本科教育，全面提高人才培养能力的

23、意见，决定 实施“六卓越一拔尖”计划2.0。2019年，探索中国特色三级专业认证（一级认证“保合格”、二级认证“上水平”、三级认证“追卓越”）制 度，服务一流本科专业建设。以加入国际工程教育华盛顿协议组织为契机，以新工科建设为重要抓手，持续深化工程教育改革，加快培 养适应和引领新轮科技革命和产业变革的工程科技人才，打造世界工程创新中心和人才高地，提升国际竞争力。 顺应时代的开展，开设工程导论课是必要的。0.1. 3北京科技大学的工程教育历史。北京科技大学作为最早开设工程导论的高校之一，一直以国家中长期教育改革和开展规划纲要（20102020 年）、国家中长期人才开展规划纲要（20102020年

24、卓越工程师教育培养计划通用标准为指导，以专业建 设和工程技术为主线，始终贯彻“面向工业界、面向未来、面向世界”的工程教育理念，按照“育人为本、崇尚应 用”、“一切为了学生”的教学教育理念和“夯实基础、强化实践、注重创新、突出特色”的人才培养思路，遵循 “行业指导、校企合作、分类实施、形式多样”的原那么，实施了一系列教育教学改革。时代开展对职业工程师的要求是：专业+道德、政治、经济、法律、文化、环境、管理等，从而解决“会不会 做”（专业知识与技能）、“该不该做”（道德及价值取向）、“可不可做”（社会、环境、文化等外部约束）、“值 不值做（经济、社会效益）。因此，在专业基础课的基础上，增加工程

25、导论课有重要意义。背景知识:（1）我国工科教育中普遍存在的问题 重理论轻实践,缺乏工程训练 强调个人学术水平而忽视团队协作精神 重视知识学习而轻视开拓创新能力的培养Me. Kinsey Global Institute （麦肯锡公司,国际著名管理咨询公司）在2005年1（）月发表的一份报告称, 2005年我国毕业的约60万工程技术人才中适合在国际化公司工作的不到10%,其中的原因,报告认为“中国教 育系统偏于理论,中国学生几乎没右.受到工程工程和团队工作的实际训练,相比之卜.欧洲和北美学生以团队方式解 决实际问题”。（2） CDIO工程教育模式MIT, Royal Institute of T

26、echnology, Chalmers Uni versity of Technology ， Linkping Uni versity 于 2000 年得到了Knut and Alice Wallenberg基金的资助,经过四年的探索研究后创立了 CDIO工程教育理念,并于2004 年成立了 CDK）国际合作组织。迄今为止,已有几十所世界著名大学加入了 CD1O组织,其机械系和航空航天系全面 采用CDIO工程教育理念和教学大纲,取得了良好效果,按CDIO模式培养的学生深受社会与企业欢迎。什么是CDIO?CDIO是一种新的工程教育模式,是国际（主要是欧美先进国家）近年来工程教育改革的最新成果。

27、CDIO教育模式以从产品研发到产品运行的整个生命周期为载体,让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系 的方式学习工程。而这样一个完整生命周期及其相应学习过程的各个阶段可由卜.述四个英文单词加以概括表示,其 缩写即为“CDIO” ：构思（Cancel vc）设计（Design）实现（Implement）运作（Operate）oCDIO培养大纲将工科毕业生的能力分为“工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力”四个层 面,要求以综合的培养方式使学生在这四个层面到达预定目标。CDIO的教育理念不仅继承和开展了欧美20多年来工程教育改革的成果,更重要的是通过CDIO培养大纲系统 地提出了具有可

28、操作性的能力培养、全面实施的内容和方法,以及检验测评的12条标准。国内外的经验都说明CDIO “做中学”的理念和方法是先进可行的,适合工科教育教学过程各个环节的改革。CDIO工程教育改革的核心内容包括：1个愿景、1个大纲和12条标准。（3） CDIO工程教育模式在中国的开展2008年,教育部高教司主持成立了中国CDK）工程教育模式研究与实践课题组,指导有关院校开展CDK） 工程教育模式试点工作。到2010年3月,前后两批共计39所高校成为试点单位。北京科技大学电气类专业第二批 加入试点。2010年6月,为改革和开展我国的工程教育,教育部启动了 “卓越工程师教育培养计划”。该计划的核心宗旨 为:

29、1）更加重视工程教育服务国家开展战略;2）更加重视与工业界的密切合作;3）更加重视学生综合素质和社会责任感的培养;4）更加重视工程人才培养国际化。北京科技大学列入第批“卓越工程师教育培养计划”高校名单（61所）,专业为:矿物资源工程,冶金工程, 材料科学与工程,机械工程及自动化。经过几年的实践,目前又增加了能源和自动化两个专业。0.2课程教学目的工程导论是本专业的一门学科平台课，贯彻“面向工业界、面向未来、面向世界”的工程教育理念，按照“育 人为本、崇尚应用”、“一切为了学生”的教育教学理念和“夯实基础、强化实践、注重创新、突出特色”的人才培 养思路，遵循“行业指导、校企合作、分类实施、形式多

30、样”的原那么，以社会需求为导向，以工程技术为主线，以 实际工程为背景，着力提高学生的创新创业意识、工程素质和工程实践能力。使学生具备创造性的技能及大量的软技能，如需求分析、交流沟通、团队合作、终身学习、危机处理、工程伦 理等非技术能力。当今强调开展工程教育，旨在使学生在教育和学习过程中投身到创新型的社会实践活动中，更多地将注意力聚 集在工程实践综合能力的培养上，以满足国家工程开展中对人才的需求。1）使学生了解国际先进的CDIO教育理念，启发学生将能力培养视为第一要务，并变成一种自觉的意识和自我 要求，努力提高创新意识、工程能力、个人素质，塑造枳极进取和脚踏实地的品格。2）帮助学生更好地认识自己

31、从整体综合的高度和学以致用的角度对所学知识加以融会贯通，提高学习的目 的性和主动性，更好地规划今后的学习道路和职业生涯。3）掌握现代通信网络或系统的实际构成与结构，扩大专业知识面和视野。了解通信系统工程实施的全过程（包 括设计、实现、调试、运行等）、各阶段的任务和步骤、以及所需专业知识。4）激发学生对通信工程领域核心工程的兴趣和从事相关工作的动力。0. 3能力培养要求（工程认证）指标点3-1 （通信问题需求分析）能进行通信问题调研并明确相关约束条件，针对通信模块、通信系统/网络构 成完成需求分析。指标点6T （工程对社会等问题影响的理解）能够理解通信系统/网络对社会、健康、平安、法律以及文化

32、的影 响，并理解应承当的责任。指标点10-1 （沟通与交流基本素养）具有能够就复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流的基 本素养。1 .科学、技术与工程什么是科学？什么是技术？什么是工程？科学、技术与工程之间的关系是什么？这是本节要重点讨论的关键问 题。例如，要构建一个平安的网络集成系统，这是一个科学问题，还是一个技术问题或是一个工程问题呢？又例如，一个已经构建完成的网络系统，工作时老是出现不稳定现象，要解决这个问题，是一个科学研究问题 还是一个技术性问题？再如，有人提出，UD5算法(Hash函数)，存在弱碰撞，要找到这个弱碰撞出现的概率，这是一个科学研究问 题还是一个技术问题或是

33、一个工程问题？通常意义上讲，工程教育与普通的科学教育有共性又有其个性。工程教育区别于普通的科学教育和技术教育之 处是工程教育着重于向学生传授较为广泛的多学科综合知识和技术，强调具备广泛的个人能力，强调人际沟通能力 以及产品的设计、生产过程及系统的构建能力，这些能力可以保证学生在社会和工程企业背景下的团队工作时，能 发挥较为重要的综合作用。1.1 科学、技术与工程的基本概念1 .科学科学(Science)是指对各种事实和现象进行观察、分类、归纳、演绎、分析、推理、计算和实验，从而发现规 律，并对各种定量规律予以验证和公式化的知识体系。科学的任务是揭示事物开展的客观规律，探求真理，作为人 们改造世

34、界的指南。科学的特征主要表达在以下几个方面：(1)它是一种知识形态的理论、概念学说；(2)它是一种不以人的意志为转移的客观存在，具有重复性、再现性和可比性的特点；(3)它具有连续性、深入性和创造性的特点；(4)它的开展变化没有止境。2 .技术技术(Technology)是指人类根据生产实践经验和自然科学原理改变或控制其环境的手段和方法。技术的本质为 实现预期结果而重复进行的优化操作。技术具有综合性与集成性、通用性与适用性、依存性和连锁性、先进性与经济性、自然和社会双重属性、个性 化等特征。3 .工程工程(Engineering)是服务于某个特定目的的各项技术工作及其成果的总和。工程是以一系列科

35、学知识和技 术方法为依托，并结合经验的判断，经济地利用自然资源为人类服务的一种专门活动。工程强调的是解决实际问题，同时强调创新。工程是一种通过生产技术产品或系统以满足具体需要的过程。因 此，工程的进一步是研究科学、技术和产业之间的关系，我们要认识了解自然界的本质以及运行规律，研究这些规 律就是科学的范畴。所以可以简化地说，科学活动的特征是研究自然界和社会事物的构本钱质和运行规律的系统性、 规律性的知识体系，而工程学是一门应用学科，是用数学和其他自然科学的原理来设计有用物体的进程。1.2 科学、技术与工程的关系1 .科学、技术与工程的关系科学的本质是发现，技术的灵魂是创造，工程的核心是建造。它们

36、之间的关系表达了人在协调人与自然关系的 过程中的能动性的不断加强，人对自然界的认识在这些活动中不断深化。一般而言，科学是对自然界客观规律的探索，科学的任务是要有所发现，从而增加人类的知识和精神财富。科 学知识的基本形式是科学概念、科学假说和科学定律，科学活动的最典型的形式是基础科学研究，包括科学实验和 理论研究，进行科学活动的主要社会角色是科学家。技术是改造世界的手段、方法和过程，它是要在科学认识的基 础之上有所创造，从而增加人类的物质财富并使人类生活得更美好。技术知识的基本形式是技术原理和操作方法， 技术活动最典型的方式是技术开发，包括创造、创新和转移，其主要社会角色是创造家。工程是实际的改

37、造世界的 物质实践活动和建造实施过程，工程是要有所创造，从而为人类生存开展条件建造所需要的人工自然与物品。工程 知识的主要形式是工程原理、设计和施工方案等，工程活动的基本方式是计划、预算、执行、管理、评估等，进行 工程活动的基本社会角色是工程师。科学、技术与工程的关系如表2-1所示。表2-1科学、技术与工程的关系工程+科学:技术研 究对象概念各类知识 的基本形式各类活动的 基本方式目的主要研究人员科 学对自然界 客观规律的探索科学概 念、科学假说 和科学定律最典型形式 为基础科学研 究，包括科学实 验和理论研究有所发 现，增加人类 的知识和精神 财富科学 家技 术改造世界 的手段、方法 和过程

38、技术原理 和操作方法技术开发，包括创造、创新、转移在科学认 识的基础上有 所创造，增加 人类的物质财 富并使人类生 活得更美好创造 家工 程实际的改 造世界的物质 实践活动和建 造实施过程工程原 理、设计和施 工方案等计划、预算、 执行、管理、评 估等有所创 造，为人类生 存开展条件建 造所需要的人 工自然与物品工程师科学一般不能直接转化成技术，技术是工程的产物，技术为科学研究、工程实现服务。因此，工程的进步是研究科学、技术和产业之间的关系，我们要认识了解自然界的本质以及运行规律，研究 这个就是科学。所以可以简化的说，科学活动的特征是研究自然界和社会事物的构本钱质和运行规律的系统性、规 律性的

39、知识体系。2 .工程师与科学家的关系1）从目的看科学家力图明白世界是怎么运作的；工程师旨在根据己知条件设计运作产品或系统，用于实际需要。科学家在 探寻已存在世界的运行规律，其产品为定律、定理、规律。工程师在创造新世界，其产品为人造物。2）从过程看科学家往往在某一领域观察现象、收集数据、分析数据、提出理论以描述研究结果。理论往往可以用数学公式 表示。工程师那么根据功能要求，按照科学规律构思并制作模型、测试完善模型、形成产品并推向市场。3）从方法看科学家的研究以分析为主，剔除系统中不必要的信息，使信息递减，凸现规律。工程师的工作以综合为主，使 系统不断复杂化，以完善功能。2.工程的分类一般情况下，

40、工程学科的垂直行业分类有：电气工程、电子信息工程、软件工程、网络工程、平安工程、交通 运输工程、建筑工程、管理工程、金融工程、土木工程、机械工程等。卜面主要介绍按照三大产业的划分方式。国民经济的不同行业在经济活动中涉及不同的工程。根据社会生产活 动历史开展的顺序将产业结构划分为三次产业，产品直接取自自然界的部门称为第一产业；初级产品进行再加工的 部门称为第二产业；为生产和消费提供各种服务的部门称为第三产业。1 .1第一产业涉及的工程第一产业指以利用生物的自然生长和自我繁殖的特性，人为控制其生长和繁殖过程，生产出人类所需要的不必 经过深度加工就可消费的产品或工业原料的一类行业。其范围在各国不尽相同，一般包括农业、林业、渔业、畜牧 业和采集业，有的国家还包括采矿业。我国国家统计局对三次产业的划分规定，第一产业指农业、林业、牧业、渔 业等。2 . 2第二产业涉及的工程第二产业是指对第一产业和本产业提供的产品（原料）进行加工的产业部门，涵盖了除第一产业之外的物质生 产的其他所有行业，包括采矿业，制造业，电力、燃气及水的生产和供应业，建筑业。在第二产业的不同行业中涉 及各类不同的工程，如制造工程、矿业工程、电力工程、燃气工程、自来水工程、土木工程等。