第一章工程学总论.doc

工程学总论
工程学是怎样的一门科学
工程学及其与基础科学的关系
人类的一切科学活动不外乎有两个目的:一是认识自然,一是适应自然、保护自然和改造自然。前者对应着自然科学中的基础科学,也称为理学,后者则对应着自然科学中的工程技术科学,也称为工程学或工学;工程学和基础科学之间的这种目的的差异是它们相互区别的根本所在,也反应了这二大学科的变质所在。
现在,我们可以更具体地描述工程学了。工程学是人类以适应自然,保护自然和改造自然为目的的一切实践中所积累起来的知识和经验的总和,一切有关自然科学的学问只要是以这一目的出发的,都属于工程学,基础科学只要跨过仅仅解释自然现象这道门槛,便进入了工程学的领域。
在整个人类知识的演化过程中,工程技术科学的发展先于基础科学的发展,在新石器时代,人类就学会了制造一些简单的工具来增加自己适应自然的能力。早期的人类对自然的认识是非常模糊的,但是随着人类对自然的适应能力和改造能力的进一步提高,人类对自然的认识也越来越广泛和深入。早期的理学家苦思冥想世界的本原,阐述着自然界的各种神秘现象。有一批基础科学是从工程技术领域中抽象和分化出来的。如几何学便是在人类的营造活动中积累起来的,化学则产生于古代的香水制造和练金术。
但是基础科学一旦形成便成为强大的力量源泉。自此以后,基础科学和工程技术相互促进,相互牵连。工程技术的发展提高了基础科学研究的实验手段,并为基础科学的研究提供新的方向和理依据。大体上,在公元1850年以前,工程技术科学对基础科学的依赖性并不很强,两者相对比较独立。到了公元1850年以后,工程技术的进步则日益依赖于基础科学的进步,基础科学的原理直接推动着工程技术的发展,至此,工程技术科学便成为了应用科学。
工程学的类别
假如学科的分类按其包容的范围来划分,那么工程学是和基础科学并列的一门学科。整个科学由自然科学和社会科学组成,而自然科学又是由基础科学和工程技术科学(即工程学)所组成。整个工程学的组成也非常庞大。现在工程学已经分化为几乎涉及包括工业、农业、医学、军事和环境保护以及日常生活在内的所有领域,工程技术科学的发展标志着人类征服自然、改造自然、适应自然和保护自然的能力的扩大。
工程学的主要分支学科有:农业、林业工程、水力电力工程、土木建筑工程、电子及计算机工程、机械工程、化学工程、仿生及生物工程、环境工程、海洋工程、医药工程、航天航空工程、军事工程。
工程学的方法论
尽管工程学是一门庞大的知识体系,然而它与基础科学以及社会科学相比有它自身的一些方法与原则。掌握这些方法原则便可涉足科学领域。
解决工程问题的基本方法和步骤
在工程学项目中,有两个层次的问题:(1)应用研究,即怎样将基础科学的领域的原理应用到工程学项目中去。基础科学研究的对象和工程实践接触的对象往往有很大差别,接基础科学研究的对象总是抽象的、理想的或单一的状态,而在工程学领域中,所接触到的总是非常复杂的对象,这一点也是基础科学和应用科学的一个重要区别。因此,如果对基础科学的研究成果进行修正,或者把各种基础科学的知识综合起来,应用到工程实践中去,必须进行应用研究。(2)工程设计和施工制造,即如何将应用研究成果付诸于工程实施。应用研究仅仅产生一个合理的构想,技术路线和工艺(包括合理的设计参数与规范),要使之付诸实施,还必须