《工程学导论》读书笔记第二章工程与科学
什么是科學(xué)及科學(xué)思維?
科學(xué)不僅僅是關(guān)于自然的事實、概念及有用思想的集合,而且是對自然的系統(tǒng)探索和研究。科學(xué)是探索、了解自然并揭示可靠自然知識的方法。科學(xué)具有挖掘和發(fā)現(xiàn)可靠知識的屬性。
科學(xué)思維基于三個核心要素:基于或采用實驗的證據(jù)、進(jìn)行邏輯推理以及對現(xiàn)有知識的質(zhì)疑態(tài)度(包括自我質(zhì)疑、避免過早結(jié)論、固執(zhí)己見)。
什么是工程和工程思維
工程是創(chuàng)造造福人類產(chǎn)品的手段。
工程思維設(shè)計改造世界的活動,為了改善生活,人們應(yīng)用工程思維及所掌握的或觀察到的事物、技術(shù)及方法去想象和重建人類的世界。通常將工程思維與創(chuàng)造性活動相聯(lián)系,工程思維涉及尋求多約束問題的合理解決方法。
簡述工程與科學(xué)的關(guān)系
工程與科學(xué)的關(guān)系,類似分析與綜合的關(guān)系。科學(xué)通過分析自然界,掌握自然規(guī)律,而工程則綜合應(yīng)用這些科學(xué)規(guī)律解決自然界面臨的問題。簡而言之,科學(xué)是分析、發(fā)現(xiàn),工程是綜合、創(chuàng)造。
舉例說明科學(xué)如何為工程服務(wù)
完成一項工程需要有科學(xué)知識。例如,宇宙飛船飛向太空需要有對萬有引力的科學(xué)認(rèn)知。海底探索需要有對水壓和水溫科學(xué)認(rèn)知。為了減少摩擦,有人想到高壓空氣可以使氣墊船漂浮,相同磁性材料會相互排斥并保持一定的距離,于是,將這些設(shè)想引入到軸承設(shè)計中,發(fā)明了不用滾珠和潤滑劑。
舉例說明工程如何輔助科學(xué)探索
例如,科學(xué)家計算出了地球到月亮的距離并且找到了在月球上的落地點,還得有工程師設(shè)計的宇宙飛船,才能讓人們登上月球。
什么是簡單問題?如何求解?
只有一個準(zhǔn)則(距離),或者說總是能從兩個方案中選擇較佳的一種方案可以說是簡單問題。
解決簡單問題的思路是基于知識的推理。
什么是復(fù)合問題?如何求解?
符合問題的指標(biāo)具有不相似的性質(zhì),只要材料、子系統(tǒng)及方法的選擇因為某種性能的原因相互約束,這個問題就是復(fù)合問題。
解決: 策略一 舍棄不能測量的準(zhǔn)則或標(biāo)準(zhǔn)。
策略二 基于現(xiàn)實情況,表述準(zhǔn)則或標(biāo)準(zhǔn)的相對值,然后嘗試將復(fù)合問題轉(zhuǎn)換成簡單問題。
策略三 將問題分解為可以單獨解決的簡單問題。
什么叫優(yōu)化?簡述其在工程解決方案中的作用
優(yōu)化就是把困難的問題簡單化,把復(fù)雜的問題容易化。
優(yōu)化在工程解決方案中的應(yīng)用是及時決策處理工程建設(shè)過程中遇到的各種問題,并敢于采用新技術(shù),新工藝,以保證工程建設(shè)的高質(zhì)量,高速度,使解決方案最優(yōu)。
總結(jié)
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