《信息技術(shù)工程導(dǎo)論》課件第2章 工程學(xué)概論

第2章工程學(xué)概論提出問題：1、什么是工程？2、科學(xué)、技術(shù)、工程之間是什么關(guān)系？3、工程項(xiàng)目有什么的特性？4、工程與社會(huì)的關(guān)系是什么？5、工程設(shè)計(jì)是如何演化的？本章將圍繞這些問題展開！第2章工程學(xué)概論2.1科學(xué)、技術(shù)與工程2.2工程學(xué)分支及工程學(xué)科、工程項(xiàng)目的特性2.3工程學(xué)與社會(huì)的關(guān)系2.4工程設(shè)計(jì)的演化提出問題：1、什么是工程？2、科學(xué)、技術(shù)、工程之間是什么關(guān)系？本節(jié)將圍繞這些問題展開！當(dāng)今強(qiáng)調(diào)發(fā)展工程教育，旨在使學(xué)生在教育和學(xué)習(xí)過程中投身到創(chuàng)新型的社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)中，更多地將注意力聚集在工程實(shí)踐綜合能力的培養(yǎng)上，以滿足國(guó)家工程發(fā)展中對(duì)人才的需求。

本章在講述科學(xué)、技術(shù)、工程的概念及其之間的關(guān)系基礎(chǔ)上，重點(diǎn)討論了工程學(xué)科的產(chǎn)生、發(fā)展和演進(jìn)過程，討論了由此牽引出的高等工程教育的目標(biāo)和特色問題。例如：要構(gòu)建一個(gè)安全的網(wǎng)絡(luò)集成系統(tǒng)，這是一個(gè)科學(xué)問題？技術(shù)問題或是一個(gè)工程問題呢？2.1科學(xué)、技術(shù)與工程

什么是科學(xué)？什么是技術(shù)？什么是工程？科學(xué)、技術(shù)與工程之間關(guān)系是什么？例如：一個(gè)已經(jīng)構(gòu)建完成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，工作時(shí)老是出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，要解決這個(gè)問題，是一個(gè)科學(xué)研究問題還是一個(gè)技術(shù)性問題？又如：有人提出，MD5算法（H|ash函數(shù)），存在弱碰撞，要找到這個(gè)弱碰撞出現(xiàn)的機(jī)率，這是一個(gè)科學(xué)研究問題、是一個(gè)技術(shù)問題或是一個(gè)工程問題？

科學(xué)（Science）是指對(duì)各種事實(shí)和現(xiàn)象進(jìn)行觀察、分類、歸納、演繹、分析、推理、計(jì)算和實(shí)驗(yàn)，從而發(fā)現(xiàn)規(guī)律，并對(duì)各種定量規(guī)律予以驗(yàn)證和公式化的知識(shí)體系。科學(xué)的任務(wù)是揭示事物發(fā)展的客觀規(guī)律，探求真理，作為人們改造世界的指南。2.1.1科學(xué)、技術(shù)與工程的基本概念1．科學(xué)-科學(xué)的特征主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）它是一種知識(shí)形態(tài)的理論、概念學(xué)說；（2）它是一種不以人的意志為轉(zhuǎn)移的客觀存在，具有重復(fù)性、再現(xiàn)性和可比性的特點(diǎn)；（3）它具有連續(xù)性、深入性和創(chuàng)造性的特點(diǎn)；（4）它的發(fā)展變化沒有止境。

技術(shù)（Technology）是指人類根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和自然科學(xué)原理改變或控制其環(huán)境的手段和方法。2.1.1科學(xué)、技術(shù)與工程的基本概念2．技術(shù)

技術(shù)具有綜合性與集成性、通用性與適用性、依存性和連鎖性、先進(jìn)性與經(jīng)濟(jì)性、自然和社會(huì)雙重屬性、個(gè)性化（技術(shù)的本質(zhì)為實(shí)現(xiàn)預(yù)期結(jié)果而重復(fù)進(jìn)行的優(yōu)化操作）等特征。

工程（Engineering）是服務(wù)于某個(gè)特定目的的各項(xiàng)技術(shù)工作及其成果的總和。工程是以一系列科學(xué)知識(shí)和技術(shù)方法為依托，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)的判斷，經(jīng)濟(jì)地利用自然資源為人類服務(wù)的一種專門活動(dòng)。2.1.1科學(xué)、技術(shù)與工程的基本概念3．工程

工程強(qiáng)調(diào)的是解決實(shí)際問題，同時(shí)強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新。是一種通過生產(chǎn)技術(shù)產(chǎn)品或系統(tǒng)以滿足具體需要的過程。因此，工程的進(jìn)一步是研究科學(xué)、技術(shù)和產(chǎn)業(yè)之間的關(guān)系。

我們要認(rèn)識(shí)了解自然界的本質(zhì)以及運(yùn)行規(guī)律，研究這個(gè)就是科學(xué)。所以可以簡(jiǎn)化的說，科學(xué)活動(dòng)的特征是研究自然界和社會(huì)事物的構(gòu)成本質(zhì)和運(yùn)行規(guī)律的系統(tǒng)性、規(guī)律性的知識(shí)體系工程學(xué)是一門應(yīng)用學(xué)科，是用數(shù)學(xué)和其他自然科學(xué)的原理來設(shè)計(jì)有用物體的進(jìn)程。

科學(xué)的本質(zhì)是發(fā)現(xiàn)，

技術(shù)的靈魂是發(fā)明，工程的核心是建造。2.1.2科學(xué)、技術(shù)與工程的關(guān)系1．科學(xué)、技術(shù)與工程的關(guān)系-科學(xué)：是對(duì)自然界客觀規(guī)律的探索，科學(xué)的任務(wù)是要有所發(fā)現(xiàn)，從而增加人類的知識(shí)和精神財(cái)富。科學(xué)知識(shí)的基本形式是科學(xué)概念、科學(xué)假說和科學(xué)定律，科學(xué)活動(dòng)的最典型的形式是基礎(chǔ)科學(xué)研究，包括科學(xué)實(shí)驗(yàn)和理論研究，進(jìn)行科學(xué)活動(dòng)的主要社會(huì)角色是科學(xué)家。-技術(shù)：是改造世界的手段、方法和過程，它是要在科學(xué)認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)之上要有所發(fā)明，從而增加人類的物質(zhì)財(cái)富并使人類生活的更美好。技術(shù)知識(shí)的基本形式是技術(shù)原理和操作方法，技術(shù)活動(dòng)的最典型方式是技術(shù)開發(fā)，包括發(fā)明、創(chuàng)新和轉(zhuǎn)移，其主要社會(huì)角色是發(fā)明家。-工程：是實(shí)際的改造世界的物質(zhì)實(shí)踐活動(dòng)和建造實(shí)施過程，工程是要有所創(chuàng)造，從而為人類生存發(fā)展條件建造所需要的人工自然與物品。工程知識(shí)的主要形式是工程原理、設(shè)計(jì)和施工方案等，工程活動(dòng)的基本方式是計(jì)劃、預(yù)算、執(zhí)行、管理、評(píng)估等，進(jìn)行工程活動(dòng)的基本社會(huì)角色是工程師。

科學(xué)、技術(shù)與工程的關(guān)系如表2-1所示。（1）從目的看：科學(xué)家力圖明白世界是怎么運(yùn)作的；工程師旨在根據(jù)已知條件設(shè)計(jì)運(yùn)作產(chǎn)品或系統(tǒng)，用于實(shí)際需要?？茖W(xué)家在探尋已存在世界的運(yùn)行規(guī)律，產(chǎn)品為定律、定理、規(guī)律。工程師在創(chuàng)造新世界，產(chǎn)品為人造物。2.1.2科學(xué)、技術(shù)與工程的關(guān)系2．工程師與科學(xué)家（2）從過程看：科學(xué)家往往在某一領(lǐng)域觀察現(xiàn)象、收集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、提出理論以描述研究結(jié)果。理論往往可以用數(shù)學(xué)公式表示。工程師則根據(jù)功能要求，按照科學(xué)規(guī)律構(gòu)思并制作模型、測(cè)試完善模型、形成產(chǎn)品并推向市場(chǎng)。（3）從方法看：

科學(xué)家研究以分析為主，剔除系統(tǒng)中不必要的信息，使信息遞減，凸現(xiàn)規(guī)律。工程師以綜合為主，是系統(tǒng)不斷復(fù)雜化，以完善功能。工程+科學(xué)=技術(shù)因此，工程的進(jìn)一步是研究科學(xué)、技術(shù)和產(chǎn)業(yè)之間的關(guān)系，我們要認(rèn)識(shí)了解自然界的本質(zhì)以及運(yùn)行規(guī)律，研究這個(gè)就是科學(xué)。所以可以簡(jiǎn)化的說，科學(xué)活動(dòng)的特征是研究自然界和社會(huì)事物的構(gòu)成本質(zhì)和運(yùn)行規(guī)律的系統(tǒng)性、規(guī)律性的知識(shí)體系。

科學(xué)一般不能直接轉(zhuǎn)化成技術(shù)，技術(shù)是工程的產(chǎn)物，技術(shù)為科學(xué)研究、工程實(shí)現(xiàn)服務(wù)。-提出問題：1、工程學(xué)分支及工程學(xué)科2、工程項(xiàng)目有什么的特性？3、如何從成功和失敗的工程項(xiàng)目中吸取教訓(xùn)？4、什么是工程思維（6W問題）？本節(jié)將圍繞這些問題展開！2.2工程學(xué)分支及工程學(xué)科、工程項(xiàng)目的特性2.2工程學(xué)分支及工程學(xué)科、工程項(xiàng)目的特性2.2.1工程學(xué)分支

一般情況下，工程學(xué)科分類有：電氣工程、電子信息工程、軟件工程、網(wǎng)絡(luò)工程、安全工程、交通運(yùn)輸工程、建筑工程、管理工程、金融工程、土木工程、機(jī)械工程等。1．工程學(xué)分類“工程”一詞，最先在18世紀(jì)由歐洲出現(xiàn)。歷史上第一所授予工程學(xué)位的學(xué)校是成立于1794年法國(guó)巴黎的綜合工藝學(xué)校。（這所學(xué)校隸屬于國(guó)防部門,Enginery武器、機(jī)械類）。18世紀(jì)下半葉，英國(guó)出現(xiàn)了最早的民用工程。如運(yùn)河工程、道路工程、城市水系統(tǒng)等工程。2．工程學(xué)的產(chǎn)生

在我國(guó)，目前已實(shí)施或完成的具體工程項(xiàng)目主要包含：三峽工程、葛洲壩工程、海底隧道、南水北調(diào)、西氣東輸、航空航天工程、鐵道電氣化工程、路橋工程、房屋建筑、裝修工程、工業(yè)監(jiān)控、智能控制、樓宇監(jiān)控、信息系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)工程等。3．典型的工程項(xiàng)目（1）都江堰水利工程

戰(zhàn)

國(guó)時(shí)期秦國(guó)李冰父子設(shè)計(jì)修建，包括“魚嘴”岷江分水工程，“飛沙堰”分洪排沙工程，“寶瓶口”引水工程三大主體工程和120個(gè)附屬渠堰工程，工程之間的聯(lián)系處理得恰到好處，形成一個(gè)有機(jī)整體，兼有防洪、排沙、灌溉、漂木、行舟等多種功能。兼有防洪、排沙、灌溉、漂木、行舟等多種功能，渠道上設(shè)置了水尺，根據(jù)測(cè)得的水位，多級(jí)分水，合理控制分水流量，使岷江化害為利，灌溉了成都平原上14個(gè)縣的幾百萬畝良田。

工程完工后，又建立了一套歲修養(yǎng)護(hù)制度，每年按規(guī)定淘沙修堤。該工程在二千多年后的今天，仍發(fā)揮著效益，堪稱我國(guó)古代運(yùn)用系統(tǒng)思想解決實(shí)際問題的典范。（1）都江堰水利工程

3．典型的工程項(xiàng)目

北宋年間，皇宮被大火焚為廢墟，大臣丁渭奉命重修，修建工程的泥土、石料、木材等建筑材料都需從郊外運(yùn)到建筑現(xiàn)場(chǎng)，另外，完工后的建筑廢棄物又要運(yùn)出城外。這需要花費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力的，丁渭根據(jù)工程實(shí)際，設(shè)計(jì)出了一套方案，不僅節(jié)省了大量的人力、物力和財(cái)力，而且使工程提前完工。丁渭是如何做到的呢？（2）丁渭的“一舉三得”重建皇宮方案

首先在皇宮前開溝渠，然后利用開溝取出的土燒磚，再把京城附近的汴水引人溝中，使船只運(yùn)送建筑材料直達(dá)工地。工程完工后，又將廢棄物填人溝中，復(fù)原大街，很好地解決了取土燒磚、材料運(yùn)輸、清理廢墟三個(gè)難題，使工程如期完成（如圖2-3所示）。（3）阿波羅登月計(jì)劃

阿波羅登月計(jì)劃歷時(shí)11年，涉及20000多家企業(yè)、420000多工程技術(shù)人員，120所大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)，1000多萬個(gè)零部件，涉及火箭工程、控件工程、通信工程、電子工程、計(jì)算機(jī)工程、醫(yī)學(xué)工程等學(xué)科。這是一個(gè)綜合運(yùn)用了現(xiàn)有科技成果的大型工程項(xiàng)目，是復(fù)雜大系統(tǒng)工程的成功典范（如圖2-4所示）。（4）一個(gè)失敗工程案例阿斯旺高壩，1972年聯(lián)合國(guó)環(huán)境大會(huì)稱其為“一個(gè)完全失敗的工程”。該工程的優(yōu)點(diǎn)：良好的灌溉、廉價(jià)的電力、控件洪澇，兼具有旅游功能；該工程的主要失誤：泥沙和有機(jī)物沉積到水庫(kù)底部，使兩岸失去肥源，土壤日益貧瘠，下游入?？谑a(chǎn)沙丁魚的漁場(chǎng)毀于一旦。尼羅河河口供砂不足，河口三角洲平原從向海伸展變?yōu)橄騼?nèi)陸地退縮。該工程的教訓(xùn)：不能單靠傳統(tǒng)方法進(jìn)行大型復(fù)雜系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)和使用，易割斷普遍聯(lián)系，造成決策失誤（如圖2-5所示）。2.2.2工程學(xué)科的特性（1）社會(huì)性：工程旨在造福人類,工程實(shí)踐過程受社會(huì)政治、經(jīng)濟(jì)、文化制約，工程的產(chǎn)物滿足社會(huì)需要，要求工程師充分認(rèn)識(shí)社會(huì)、了解社會(huì)、融入社會(huì)；（2）創(chuàng)造性與藝術(shù)性：工程是一種引導(dǎo)自然資源的偉大力量為人類所用的藝術(shù)，追求獨(dú)創(chuàng)，滿足人對(duì)和諧的審美需求，遵從道德向善；（3）綜合性與復(fù)雜性：工程的產(chǎn)出是技術(shù)及其產(chǎn)品,工程的實(shí)現(xiàn)過程經(jīng)歷了構(gòu)思、設(shè)計(jì)、制作、運(yùn)作四個(gè)階段，是從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的信息遞增和信息綜合過程。強(qiáng)調(diào)技術(shù)的綜合，強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)合作；（4）道德約束性：工程的最終目的是為了造福人類。為了確保工程的力量用于造福人類而不是摧毀人類，工程實(shí)現(xiàn)從頭到尾必須受到道德的監(jiān)視和約束。（5）全球性與開放性：本質(zhì)屬性（為全人類服務(wù)，技術(shù)無國(guó)界）、社會(huì)環(huán)境（經(jīng)濟(jì)全球化，全球性的環(huán)境問題）。2.2.3工程項(xiàng)目特點(diǎn)與特性

一般意義上的的工程項(xiàng)目，具有如下綜合性的特性：1．工程項(xiàng)目的特點(diǎn)（1）具體的工程目標(biāo)：計(jì)劃和實(shí)施工程項(xiàng)目，一般都有一個(gè)明確的工程實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，也就是具體的產(chǎn)品或工程結(jié)果；（2）確定的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)過程：工程項(xiàng)目目標(biāo)通常根據(jù)其工作任務(wù)、進(jìn)度安排、成本核算及質(zhì)量保證來定義。即在一定時(shí)限和預(yù)算內(nèi)完成工作任務(wù)，使客戶滿意；（3）實(shí)現(xiàn)目標(biāo)可供利用的資源：項(xiàng)目需運(yùn)用各種資源來執(zhí)行任務(wù)。資源可能包括不同的組織、人力、財(cái)力、材料、設(shè)備和工具等。項(xiàng)目執(zhí)行要通過一系列相互關(guān)聯(lián)的任務(wù)按一定順序完成來達(dá)成項(xiàng)目目標(biāo)（4）具體的時(shí)間和工程生命周期：項(xiàng)目有具體的時(shí)間計(jì)劃或有限的壽命。它有一個(gè)開始時(shí)間和目標(biāo)必須實(shí)現(xiàn)的到期日；2.2.3工程項(xiàng)目特點(diǎn)與特性（1）具體的工程目標(biāo)：計(jì)劃和實(shí)施工程項(xiàng)目，一般都有一個(gè)明確的工程實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，也就是具體的產(chǎn)品或工程結(jié)果；（5）項(xiàng)目的目標(biāo)客戶群體：每個(gè)項(xiàng)目都有客戶。客戶是提供必要的資金，以達(dá)成目標(biāo)的實(shí)體，它可能是一個(gè)人，或一個(gè)組織，或由兩個(gè)或更多的人構(gòu)成的一個(gè)團(tuán)隊(duì)，或是許多個(gè)組織；（6）項(xiàng)目不可預(yù)見的風(fēng)險(xiǎn)因素：實(shí)施工程項(xiàng)目，因存在不可預(yù)見的風(fēng)險(xiǎn)因素，給項(xiàng)目帶來某些不確定性，在計(jì)劃和實(shí)施工程前和過程中，要充分考慮和引起必要的重視；（7）強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)合作：在當(dāng)今社會(huì)，工程設(shè)計(jì)或工程的實(shí)現(xiàn)過程中，團(tuán)隊(duì)的作用日趨重要。在該團(tuán)隊(duì)中，除了需要具有專業(yè)技術(shù)的工程師或開發(fā)人員外，還需包括具有經(jīng)濟(jì)、管理方面的有關(guān)知識(shí)和技術(shù)的管理、協(xié)調(diào)人員，更重要的是要求其領(lǐng)導(dǎo)者具有超常的協(xié)調(diào)、溝通能力，同時(shí)具有全局方向的把握能力。

2．工程項(xiàng)目的特性

與科學(xué)研究和技術(shù)開發(fā)不同，工程項(xiàng)目開發(fā)有較為明顯的獨(dú)有特性，表2-2所示。

按照一般工程項(xiàng)目實(shí)施的經(jīng)驗(yàn)和常態(tài)，做為一個(gè)工程技術(shù)人員，實(shí)施工程項(xiàng)目要充分考慮“6W”問題，具體如表2-3所示。2.2.4工程師的思維習(xí)慣2.2.5高等工程教育的特色1.高等工程教育的重要性

傳統(tǒng)的高等工科教育，教學(xué)體系上存在重理論，輕實(shí)踐的現(xiàn)象。特別是部分學(xué)校，缺乏實(shí)施工程教育的師資和硬件條件，給提高工程教育造成了較為嚴(yán)重的問題。強(qiáng)調(diào)工程教育，對(duì)提高人才培養(yǎng)的質(zhì)量，有特別重要的意義。在高等工科學(xué)校，工程教育的重要性還表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：（1）增強(qiáng)實(shí)踐能力：接受傳統(tǒng)的高等工科教育的學(xué)生，畢業(yè)生在企業(yè)的工程實(shí)踐中存很多問題；（2）工程管理知識(shí)的提高：時(shí)代要求工程技術(shù)人員具備較高專業(yè)技能，且需具有一定的管理知識(shí)、經(jīng)濟(jì)頭腦等綜合素質(zhì)。企業(yè)中越來越多的工程技術(shù)人員會(huì)成為公司的負(fù)責(zé)人，或關(guān)鍵部門的領(lǐng)導(dǎo)人，或決策參謀人員。純技術(shù)觀念，不利于工程技術(shù)人員個(gè)人的發(fā)展，也不利于企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

學(xué)習(xí)工程項(xiàng)目管理知識(shí)和經(jīng)濟(jì)知識(shí)，樹立管理理念，有經(jīng)濟(jì)頭腦，有良好的身體素質(zhì)和心理素質(zhì)，有決策能力、溝通能力、協(xié)調(diào)能力，對(duì)事業(yè)發(fā)展至關(guān)重要；（3）面對(duì)全球化的挑戰(zhàn)：經(jīng)濟(jì)全球化、市場(chǎng)一體化，工程技術(shù)與工程管理有效融合才能體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)組織的執(zhí)行力和競(jìng)爭(zhēng)力；（4）提高綜合素質(zhì)：工程技術(shù)人員需要具有較高的綜合素質(zhì)。工科學(xué)生可以通過工程類教育課的學(xué)習(xí)，為今后打下一定基礎(chǔ)。2.高等工程教育的特色

高等工程教育，從廣義講是指專門培養(yǎng)工程技術(shù)人才的一種社會(huì)活動(dòng)，從狹義而言，是指培養(yǎng)高等級(jí)專門人才的學(xué)校教育。高等工程教育具有如下特色（如下圖所示）：下圖

為工程教育的能力要求。（1）培養(yǎng)過程的實(shí)踐性：工程是一種特定的社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)，工程師是這種社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)的主體，因此工程教育必須教會(huì)學(xué)生會(huì)做事；（2）培養(yǎng)目標(biāo)的復(fù)合性：工程教育培養(yǎng)具備復(fù)合性的知識(shí)背景和在工程實(shí)踐中整合各種知識(shí)和能力的工程人才（知識(shí)是指不同學(xué)科知識(shí)的綜合與交叉，能力是指不同知識(shí)整合與跨越），工程教育要教會(huì)學(xué)生不僅會(huì)做事，而且要整合廣博的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)正確的做事；（3）人才教育的創(chuàng)新性倫理性：工程的本質(zhì)是創(chuàng)新，它創(chuàng)造世間沒有的物體，工程師的職責(zé)是設(shè)計(jì)、制造人造物，工程教育的核心之一就是教會(huì)學(xué)生創(chuàng)新（創(chuàng)新應(yīng)包括創(chuàng)新的意識(shí)和精神、創(chuàng)新的思維和方法、創(chuàng)新的知識(shí)和能力）；（4）工程活動(dòng)對(duì)社會(huì)和環(huán)境的影響是巨大的：工程師的職業(yè)行為關(guān)系到人類自身的前途和命運(yùn)，工程教育必須使受教育者——未來的工程師明白：什么事情該做，什么事情不該做，做正確的事；（5）教育面向的全球性：工程教育要有全球視野，培養(yǎng)能夠在全球環(huán)境中進(jìn)行工程實(shí)踐的工程技術(shù)人才；了解不同民族文化背景，設(shè)計(jì)生產(chǎn)符合不同民族習(xí)慣要求的產(chǎn)品；具備良好的與不同國(guó)家、民族人員交流能力，與他們共事或?yàn)樗麄兎?wù)；了解、掌握國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，按國(guó)際規(guī)則運(yùn)作工程；共同保護(hù)環(huán)境。3.高等工程教育的分類

我國(guó)現(xiàn)行高等院校的工學(xué)本科專業(yè)劃分為以下31個(gè)小類（如下圖所示），工程學(xué)或工學(xué)，是通過研究與實(shí)踐應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、社會(huì)學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科的知識(shí)，來達(dá)到改良各行業(yè)中現(xiàn)有建筑、機(jī)械、儀器、系統(tǒng)、材料和加工步驟的設(shè)計(jì)和應(yīng)用方式一門學(xué)科。

工程學(xué)或工學(xué)，是通過研究與實(shí)踐應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、社會(huì)學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科的知識(shí)，來達(dá)到改良各行業(yè)中現(xiàn)有建筑、機(jī)械、儀器、系統(tǒng)、材料和加工步驟的設(shè)計(jì)和應(yīng)用方式一門學(xué)科。

實(shí)踐與研究工程學(xué)的人叫做工程師。

在高等學(xué)府中，將自然科學(xué)原理應(yīng)用至工業(yè)、農(nóng)業(yè)、服務(wù)業(yè)等各個(gè)生產(chǎn)部門所形成的諸多工程學(xué)科也稱為工科或工學(xué)。提出問題：1、工程學(xué)與社會(huì)有什么關(guān)系？2、信息工程有什么特點(diǎn)？本節(jié)將圍繞這些問題展開！2.3工程學(xué)與社會(huì)的關(guān)系2.3工程學(xué)與社會(huì)的關(guān)系

由于人類社會(huì)發(fā)展的規(guī)模越來越大，由此產(chǎn)生了對(duì)工程的需求。1．工程學(xué)是人類社會(huì)發(fā)展的必然結(jié)果

（1）原始社會(huì)的工具

在早期，人類以小范圍的、原始的流動(dòng)部落的形式生活了幾萬年。在此期間，人們依靠狩獵、收集植物的果實(shí)或植物為生。后來，為了捕捉到更多的動(dòng)物，人們開始改進(jìn)狩獵工具，從而開始了最早的工程。如右圖所示，是人類在新石器時(shí)代制作的工具。

（2）手工藝師的產(chǎn)生

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，生產(chǎn)出了更多的糧食，使有些人可以脫離農(nóng)業(yè)勞動(dòng)而從事其它的產(chǎn)業(yè)或進(jìn)行相應(yīng)的“管理”，如木匠、陶工、音樂師、面包師等手藝人；而最早的管理者，可能是那些了解天文知識(shí)，他們利用該知識(shí)來預(yù)測(cè)河流是否漲水，從而指導(dǎo)農(nóng)業(yè)從事者進(jìn)行生產(chǎn)的人，最終發(fā)展成為以王國(guó)、領(lǐng)地為邊界的社會(huì)制度（如右圖所示）。

（2）工程與工程師的出現(xiàn)

“工程”一詞，最先在18世紀(jì)由歐洲出現(xiàn)。歷史上第一所授予工程學(xué)位的學(xué)校是成立于1794年法國(guó)巴黎的綜合工藝學(xué)校。（這所學(xué)校隸屬于國(guó)防部門，Enginery武器、機(jī)械類）。18世紀(jì)下半葉，英國(guó)出現(xiàn)了最早的民用工程。如運(yùn)河工程、道路工程、城市水系統(tǒng)等工程。

在歐洲，“工程師”的稱號(hào)于16世紀(jì)中葉開始出現(xiàn)，其詞根來自于拉丁文ingeniare，表示“設(shè)計(jì)和開發(fā)”的意思。

在工業(yè)時(shí)代，“工程師”賦予了新的含義，要求他們?cè)趹?yīng)用基礎(chǔ)數(shù)學(xué)知識(shí)和牛頓運(yùn)動(dòng)定律等科學(xué)理論的基礎(chǔ)上，在設(shè)計(jì)和分析現(xiàn)有現(xiàn)象、系統(tǒng)及工具中具有創(chuàng)新能力（如下圖為汽車工程師制造和裝配小轎車）。

國(guó)際體育館（鳥巢），總投資額約為31.3億元人民幣，比最初35億元的預(yù)算造價(jià)減少約４億元，估計(jì)30年收回成本。清華大學(xué)盧謙教授評(píng)價(jià)：“蟈蟈籠子”（如下圖所示）。

（4）信息工程的出現(xiàn)

在信息化的今天，為了解決資源共享問題，單一計(jì)算機(jī)很快發(fā)展成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，如萬維網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)共享。通信介質(zhì)從普通導(dǎo)線、同軸電纜發(fā)展到雙絞線、光纜。20世紀(jì)80年代末多媒體技術(shù)的興起，使計(jì)算機(jī)具備了綜合處理文字、聲音、圖像、影視等各種形式信息的能力，日益成為信息處理最重要和必不可少的工具。

3．典型的工程項(xiàng)目

2．工程與社會(huì)的相互作用

科學(xué)、技術(shù)、工程之間的內(nèi)在聯(lián)系，還比較突出地表現(xiàn)在它們與社會(huì)之間的相互作用方面。所謂工程的社會(huì)性，是指工程與社會(huì)之間的相互作用、相互制約和相互影響，以及工程與社會(huì)的互動(dòng)。

從這種影響和互動(dòng)的總過程來看，一方面表現(xiàn)為工程的社會(huì)化。

當(dāng)代科學(xué)、技術(shù)和工程越來越擺脫了“純粹”的形態(tài)，與社會(huì)諸多方面的聯(lián)結(jié)越來越廣、越來越緊密。另一方面表現(xiàn)為社會(huì)的科學(xué)化、技術(shù)化和工程化。

當(dāng)今人們?cè)絹碓桨凑湛茖W(xué)、技術(shù)和工程的運(yùn)行模式和操作方式來從事社會(huì)性的活動(dòng)，科學(xué)、技術(shù)和工程的思維方式越來越多地運(yùn)用于社會(huì)過程，以至社會(huì)發(fā)展與管理領(lǐng)域出現(xiàn)了許多“社會(huì)工程”。（1）工程活動(dòng)的社會(huì)化（2）工程事業(yè)的社會(huì)化（3）工程作用的社會(huì)化（4）作用方向的雙向性或多向性（5）作用效果的復(fù)雜性或不確定性

在科學(xué)、技術(shù)和工程走向一體化的同時(shí)，它們與社會(huì)的關(guān)聯(lián)度越來越高，出現(xiàn)了科學(xué)、技術(shù)、工程的社會(huì)化特征和趨勢(shì)，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

工程學(xué)是如何發(fā)展變化的？

隨著人類社會(huì)發(fā)展，工程設(shè)計(jì)如何在演化？

2.4工程設(shè)計(jì)的演化

早期人類以狩獵為主，采用小范圍群居的方式生存。在其晚期，由于食物供應(yīng)不足，這時(shí)產(chǎn)生了第一次變革，即由小范圍的、以狩獵為主的生活方式轉(zhuǎn)換為大范圍的、以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主的生活方式，其標(biāo)志是社會(huì)制度為領(lǐng)地制度；2.4工程設(shè)計(jì)的演化1．從滿足基本需求演化到適應(yīng)文明社會(huì)的發(fā)展

第二次變革即為大家非常熟悉的工業(yè)時(shí)代的開始，在此期間，煤作為能源被大量地應(yīng)用，蒸汽機(jī)的出現(xiàn)及其應(yīng)用是該時(shí)期的重要標(biāo)志；

第三次變革發(fā)生在近期，我們稱之為后工業(yè)時(shí)代，有時(shí)又稱為基于計(jì)算機(jī)的或基于信息的社會(huì)，在該階段，信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展是其主要的標(biāo)志。2.4工程設(shè)計(jì)的演化2．從個(gè)人為主演化到團(tuán)隊(duì)合作

在工程設(shè)計(jì)（實(shí)現(xiàn)）的過程中，不僅思想和方法發(fā)生了根本的變化，同時(shí)實(shí)現(xiàn)的形式也發(fā)生了根本的轉(zhuǎn)變。

在早期，許多技術(shù)發(fā)明都源于個(gè)人的聰明和智慧，但隨著社會(huì)的分工越來越細(xì)，單靠個(gè)人的力量已難以完成技術(shù)的創(chuàng)新和實(shí)現(xiàn)，團(tuán)隊(duì)的作用日漸顯現(xiàn)出來。例如，中國(guó)著名的趙州橋，其設(shè)計(jì)可能由一個(gè)人（李春）完成，但要將該新穎的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，必須依靠廣大的建筑工匠（如右圖所示）。2.4工程設(shè)計(jì)的演化-中國(guó)工程院殷瑞鈺院士說到：“我們?cè)诠I(yè)化進(jìn)程當(dāng)中，工程活動(dòng)是一個(gè)非常普遍的現(xiàn)象，工程活動(dòng)其實(shí)在人類早期就有，我們這個(gè)地球先是有自然，一開始是有天地原荒、宇宙洪荒，這個(gè)地球逐步進(jìn)化出現(xiàn)了生命現(xiàn)象，出現(xiàn)了生物的多樣化，同時(shí)又進(jìn)化出人類，有了人類才有了地球文明，人又是群居性動(dòng)物，就形成了社會(huì)。

所以從歷史上看，在有了人類活動(dòng)之后就有了工程活動(dòng)，比方說建房子，在樹上搭個(gè)窩，在坡上刨個(gè)洞，這都是工程。遍嘗百草、治病救人，也是工程。是人類依靠自然，同時(shí)還要繁衍、生存和發(fā)展，這種活動(dòng)是為了建設(shè)家園，為了更美好的生活而進(jìn)行的有目的的或者是后