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一般工程学导论/工程科学

来自维基教科书,开放世界中的开放书籍

工程师位于科学家和技术人员之间。这是因为工程师应用科学并创建/使用与技术人员共享的工具。

科学家寻求扩大知识的认可。工程师寻求完成任务的尊重。

技术人员寻求专业知识。工程师希望了解科学家和技术人员所知道的一切,而无需专门化。

技术人员通过国家标准化测试和最佳实践标准获得认证。工程师参加州政府管理的考试,并像医生和律师一样获得在不同州执业的资格。科学家不参加此类考试。

工程师有两个问题。一个是科学家认为工程师和技术人员之间没有太大区别。第二个是技术人员在看待科学家和工程师时会看到“管理”。但最大的问题是工程学院可以侧重于技术,可以侧重于管理,也可以侧重于科学。然而,“工程科学”和“一般工程”这两个术语在理想情况下侧重于第四种选择:“先做”。

工程科学

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工程学与硬科学之间的相似之处令人惊叹。工程科学在规定的范围内是数学的和精确的。但工程科学的目的不是记录“自然规律”。工程科学阐述了可测量属性之间的关系,从而允许进行数学分析。工程师形成独立于科学的抽象概念。这些概念作为框架,在该框架内可以分析技术问题。

现代工程科学始于 1749 年的法国梅济耶尔。军事工程师学习代数、几何、三角学和工程力学。1794 年,巴黎成立了综合理工学院。学生在那里学习两年,并参加以数学为主的核心课程。毕业生进入应用学校,并专门从事炮兵、军事、海军、桥梁、道路和矿山。从那时起,工程师在法国享有很高的政治地位。美国的一些学校也遵循这种模式,包括美国军事学院和伦斯勒理工学院。如今,大多数工程学科都在沿着这种科学模式发展。机械工程和土木工程中的一些课程可以追溯到那个时期。

大多数英国和美国工程机构最初没有遵循法国的科学模式。相反,他们遵循了后来被称为“艺术与实践”的模式,这种模式是从英国行会演变而来的。英国工程学的弊端在二战期间变得显而易见。美国军队更喜欢与科学家合作。那一代的工程师根深蒂固,并向技术方向发展。科学家是那些取得边缘性和重大技术进步的人。1957 年,10% 的工程师属于工会。战争结束后,美国开始强调工程科学。

科学重点始于 1950 年成立国家科学基金会,并在 1957 年的斯普特尼克危机中得到巩固。联邦资金涌入促进科学而非工程的研究机构和大学。到 1961 年,这些变化开始显现。而且它们并不积极。工程学毕业生因“不愿或无力”考虑完整的工程设计问题而受到批评。他们只解决那些可以通过分析方法解决的完全规定的问题。年轻工程师往往认为那些不涉及微积分的问题不值得他们关注。(麻省理工学院 1961 年 4 月发表在《工程教育杂志》上的报告名为“关于工程设计的报告”。)在向工程科学过渡过程中失去的东西被称为“设计”。

科学家与工程师

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工程师是万事通,样样精通。工程师是现存的少数几个“文艺复兴”职业之一。

以下是为什么工程学和科学被称为“镜像双胞胎”的一些原因,这是历史学家埃德温·莱顿所说的。

  • 工程师共同工作。科学家们有所区别。
  • 工程师考虑他们想参与哪些项目。科学家思考学生论文、展示、发表并开始参加期刊俱乐部。
  • 工程师分享成功,分享失败,分享材料。科学家将彼此视为“同行”(竞争)。
  • 工程师被鼓励寻求帮助,利用集体智慧,提出没有解决方案的问题。科学家尝试进行原创的个人工作,并学习如何提出以后不会被批评为“帮助”的问题。
  • 工程师寻找简洁的表达方式,并担心问题会破坏演示。科学家努力展现自信和确定性,并不害怕在听众头顶上讲话。
  • 工程师开始考虑他们想参与哪些项目以及在项目中担任什么角色。科学家开始考虑要申请哪些资助。
  • 工程师迅速摒弃错误。科学家坚持错误,等待同行正式证明他们错了。
  • 工程师修修补补。科学家修修补补想法。
  • 工程学取得的最终成功是利润。尊重排在第二位。科学取得的最终成功是获得认可,例如诺贝尔奖。

获得博士学位的工程师必须应对这种科学态度。许多人会失去工程态度。

工程师的生活是丰富的。工程师处理所有事情。

哲学:真理、美、善
理解:直觉、经验、分析
服务:物种、家庭、我们自己
出现:笨拙、优雅、有利可图
范围:科学、艺术、商业

这是对其他 STEM 学科的总结

科学:实验、理论、数学
数学:应用、美、哥德尔确定性
技术人员:重复、直觉、专业知识

工具态度

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技术人员:使用工具成为专家
工程师:不能主修铲子,学得不多,使用、黑客、改进,“玩具最多的人获胜”。
科学家:要么提出实验(理论家),要么建造工具(实验家),要么是计算专家。

工程师的简历中确实列出了使用的工具和黑客工具。但工程师不是工具的集合。工程学是关于改变世界。通过简历传达成功的项目是困难的。一些公司称工程师为“布道者”,因为他们倡导变革。

科学家与工程师的互动

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科学家痴迷于真理,而工程师只担心什么有效。科学家是不切实际的纯粹主义者。科学家让事情变得杂乱无章,因为事情变化很快。工程师务实。理论在任何深刻意义上是否正确并不重要。他们会担心和思考,直到得到有效的东西。然后他们停止、抛光和欣赏。他们不担心它是否违反了热力学第二定律。

科学家提出实验和资金。然后,他们与工程师团队合作进行设计。它实际上是由工程师和技术人员建造的。通常团队内部会有一个“项目科学家”,确保工程团队交付科学家想要的东西。获得资助的唯一科学家被称为“首席研究员”或 PI。通常,PI 是“项目科学家”。

那么,这意味着 PI 必须阻止工程师偷工减料吗?通常情况恰恰相反。科学家变得不耐烦。它可能是科学家的玩具,但它是工程师的心血。

“啊,”工程师说,“我们需要做更多测试。”
“哦,等等,如果我们打开低温恒温器并使用不同类型的电线,读数噪声应该会下降。”
“嗯,”他们说,“它可能会通过 CDR,我们认为;但它在高空失败的概率为 5%。我们应该拆开它并重新校准。我们也应该在此时更换挡板……”

每个PI职业生涯中都会遇到一个所有工程客户都会遇到的教训。最终你必须“枪毙”工程师,然后发布产品。科学家不能是一个不切实际的纯粹主义者。PI需要它来完成他们的工作。工程师本质上仍然是务实的人。但对技术精湛的诱惑、对工作的自豪以及无限的可能性会克服他们的判断。当被问及原因时,工程师会陷入哲学的迷雾之中。工程师必须被“枪毙”。

大多数项目都涉及创新软件的创建。才华横溢的软件工程师热爱这些东西。与他们的谈话很有诱惑力

“哦,我可以做得更好”
“嗯,”他们说,“有全新的技术正在兴起。”
“我们应该改变整个架构并重新设计。事实上,”他们说,眼睛闪着光,“当你仔细想想的时候,你会意识到有一种完全不同的方法,我是说对用户和我们来说。很难解释。”
“但它有点,嗯。嗯。我需要考虑一下。”

思考?!你不应该思考!你应该去执行!你是一个工程师!

科学家们更容易被软件工程而不是硬件工程所吸引。当科学家想要硬件时,他们会说明他们想要什么并坚持自己的意见。但在软件方面,科学家期望随着迭代开发原型出现,需求会变得更加清晰。但相反的是,科学家被诱惑地说,“哦,等等,这给了我一个主意。不,我们完全错了,我们想要的是更像这样。事实上,这真的很奇怪,你知道,我前几天读了这个博客,它提出了一些非常有趣的想法……”

这就是大多数软件项目失败的原因。不是因为软件行业不称职或其方法论不成熟。不是因为软件本身太难。不。它们失败是因为这些东西太有趣了,有太多方法可以做,也有太多事情要做。科学家变成了工程师。

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