第二章 工程与科学
一、工程的定义
1.工程是应用于实际的、科学的、符合数学法则、重视经验、需要判断力和常识的艺术
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”
2.工程是造福人类产品的手段
满足人类社会发展需求、基于自然规律，运用人类智慧及创造力是工程的关键要素
3.工程师不仅在把产品推向市场的过程中起着关键作用，还是一些非常具有挑战性的人类探索活动的核心参与者
例：我国“神州系列”项目是使人类摆脱地球引力、登上太空的伟大事业。这是我国迄今为止最伟大的工程成就之一
二、工程与科学的关系
1.科学通过分析自然界，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
“科学工作者研究现有的世界，工程师则创造从未有过的世界”
2.人类来源于自然
随着人类社会的进步，人类产生了越来越多的认识自然甚至改造自然的需求，从而诞生了满足这些需求的科学、技术、工程及最终的产品
3.当代科学及技术的革命，极大地推动了工程及其产品的发展，而这些实现人类梦想的工程及其产品，反过来又为科学与技术的发展提供了新的手段
1961年加加林首次搭乘宇宙飞船克服地球引力飞向太空
4.工程与科学又不总是同步、并行发展的
我国明朝万户的悲剧体现了没有科学认知基础的工程探索是充满艰辛和风险的
三、研究与开发
1.定义：系统的增加人、文化及社会知识并将这些知识进行新的应用的工作
- 在商业背景下：指在科学和技术领域，将相关的技术应用到面向长期、面向未来可能会带来广泛商业成果的科学研究工作
- 对具体企业而言：通常是围绕企业当前及未来产品，为满足客户需求而进行的开发工作
2.基于研究与开发的性质，可分为基础研究、技术开发及产品开发
1.基础研究：旨在发现自然界的规律，属于长期的研究工作，具有预期不确定性、研究期限不确定性的特点
2.技术开发：旨在将基础研究所获得的成果或知识应用于产品或工艺上
3.产品开发：旨在满足客户需求，应用基础研究及技术开发的成果，通过缜密组织研究与开发，在规定时间内，完成预期的产品开发任务
产品开发是市场驱动的，客户需求为第一要素
市场调研时获得客户需求信息的有效方法
四、思维方式
1.科学思维和辩证思维
1.科学思维：科学家采用科学方法研究自然并探索宇宙
2.辩证思维：一个人通过科学的思维获得问题的答案或解决问题的方法的思维方式
2.科学思维和辩证思维的三个核心要素
1.实验主义：永远基于实验证据
科学探索无可争议的成为人类在其文明发展史中最成功的方法，因为它是成功发现和形成可靠知识的唯一途径
2.逻辑推理
学习逻辑思维最有效的方法是在哲学课程、数学课程及科学课程学习中，强迫自己采用逻辑思维、阅读伟大的经典文学作品、学习历史并且经常练习写作
3.质疑主义：永远采取质疑的态度
3.工程师思考方式
工程问题涉及不同性质约束的交互问题，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
1.简单问题：解决简单问题的思路是基于知识的推理
2.复合问题：复合问题的评价指标具有不相似的性质，工程工作需要对功能、可靠性、成本、安全性、使用寿命及外观等进行综合考虑
3.简单问题与复合问题：复合问题包含简单问题，而简单问题的解决方案部分可以通过推理获得，然而在不同领域取舍需要不同的思维方式