现代工程导论

本书是为工科专业的现代工程导论课编写的，旨在让工科专业大学生快速了解工程是什么、工程怎么做以及工程师是什么、怎样才能成为一名工程师等，为其专业学习搭建一个知识、能力和素质结构框架。本书以我国《工程教育认证标准》的毕业要求为框架，设计和组织各章内容，以期通过各章的学习支撑相应毕业要求的达成。

   李志义，大连理工大学教授，博士生导师，第四届教学名师。研究领域:1.学习分析理论与技术；2.课程与教学论；3.高等教育管理与评估。

第1章 工程与工程师 /1

1.1导言 /1

1.2理解工程 /2

1.2.1工程的定义 /2

1.2.2科学、技术与工程 /5

1.2.3工程的基本特征 /8

1.3走进工程 /11

1.3.1土木工程简介 /12

1.3.2化学工程简介 /12

1.3.3机械工程简介 /12

1.3.4计算机工程简介 /13

1.3.5电子信息工程简介 /14

1.3.6生物医学工程简介 /14

1.3.7环境工程简介 /15

1.3.8材料工程简介 /16

1.3.9核工程简介 /16

1.3.10农业工程简介 /17

1.4当代工程观 /17

1.4.1工程价值观 /18

1.4.2工程系统观 /18

1.4.3工程生态观 /18

1.4.4工程社会观 /19

1.5工程方法论 /19

1.5.1工程决策方法论 /19

1.5.2工程设计方法论 /20

1.5.3工程实施方法论 /21

1.5.4工程评价方法论 /22

1.6走近工程师 /23

1.6.1工程师及其职业变迁 /23

1.6.2工程师的角色与作用 /24

1.6.3工程师的素质特征 /25

1.6.4工程师的成才特征 /28

习题与思考题 /30

参考文献 /31

第2章 工程伦理 /32

2.1导言 /32

2.2伦理学与工程伦理问题 /32

2.2.1伦理、道德与法律 /32

2.2.2工程伦理学 /33

2.2.3工程伦理基本问题 /35

2.3工程风险伦理 /36

2.3.1工程风险 /36

2.3.2工程风险伦理问题 /37

2.3.3工程风险伦理原则 /38

2.3.4案例分析 /39

2.4工程价值伦理 /39

2.4.1工程价值 /39

2.4.2工程价值伦理问题 /40

2.4.3工程价值伦理原则 /41

2.4.4案例分析 /41

2.5工程环境伦理 /42

2.5.1工程环境保护 /42

2.5.2工程环境伦理问题 /43

2.5.3工程环境伦理原则 /44

2.5.4案例分析 /45

2.6工程职业伦理 /46

2.6.1工程职业 /46

2.6.2工程师的职业伦理 /47

2.6.3工程师职业伦理责任 /49

2.6.4案例分析 /51

2.7工程伦理分析 /52

2.7.1工程伦理理论基础 /52

2.7.2工程伦理分析技术 /54

2.7.3工程伦理分析规范 /56

习题与思考题 /57

参考文献 /58

第3章 工程经济 /59

3.1导言 /59

3.2资金的时间价值、等值原则与现金流量 /60

3.2.1资金的时间价值 /60

3.2.2利息与利率 /60

3.2.3现金流量和现金流量图 /61

3.2.4资金等值计算 /61

3.2.5EXCEL利率函数及计算 /67

3.3投资、成本、收入与利润 /68

3.3.1总投资构成 /68

3.3.2投资估算 /72

3.3.3资金筹措及还款 /77

3.3.4总成本费用估算 /80

3.3.5销售收入、税金及利润估算/80

3.3.6财务评价使用的报表 /81

3.4工程项目经济评价 /84

3.4.1营利能力评价 /84

3.4.2清偿能力评价 /88

3.4.3经济决策，方案比选 /90

3.5项目风险与不确定性分析 /92

3.5.1盈亏平衡分析 /92

3.5.2敏感性分析 /93

3.6建设项目的财务评价案例 /94

习题与思考题 /111

参考文献 /111

 

第4章 工程与社会 /113

4.1导言 /113

4.2工程与文化 /114

4.2.1文化的概念及分类 /114

4.2.2工程与文化的相互影响 /115

4.2.3工程与文化协调发展 /117

4.3工程与法律 /119

4.3.1工程与法（法律）关系概述/119

4.3.2工程需要遵循的相关法律/120

4.3.3工程活动需要在法律、法规保障下进行 /122

4.4工程与环境 /124

4.4.1环境污染发展历程及治理 /124

4.4.2工程对大气环境的影响 /127

4.4.3淡水污染及治理措施 /131

4.4.4海洋环境污染及危害 /133

4.4.5土地面临多种污染问题 /134

4.4.6绿色工程——工程发展新方向 /135

4.5工程与安全 /137

4.5.1爆炸危害及防护 /137

4.5.2火灾危害及防护 /140

4.5.3核辐射危害及防护 /141

4.5.4有毒化学品污染及防治法规/143

4.5.5工程施工安全管理 /144



4.5.6工程安全典型重大事故 /145

4.6工程与健康 /147

4.6.1光污染对健康的威胁 /147

4.6.2噪声污染及防治措施 /149

4.6.3雾霾形成及对人身的危害 /150

4.6.4扬尘污染与解决方案 /151

4.6.5基因工程与健康的复杂关系 /152

习题与思考题 /153

参考文献 /154

 

第5章 工程设计 /155

5.1导言 /155

5.2工程设计概要 /155

5.2.1工程设计的属性 /155

5.2.2工程设计的作用 /155

5.2.3工程设计的意义 /156

5.2.4工程设计的质量 /156

5.2.5对工程设计者的基本要求 /158

5.2.6工程设计的过程 /159

5.2.7工程设计的管理 /159

5.3初步工程设计 /160

5.3.1初步工程设计的目标 /160

5.3.2初步工程设计的方案 /162

5.3.3初步工程设计方案的论证及确定 /164

5.4详规工程设计 /165

5.4.1详规工程设计的过程 /165

5.4.2详规工程设计的确认 /168

5.4.3详规工程设计的报告 /169

5.5全寿命工程设计 /169

5.5.1形成产品 /170

5.5.2性能验证 /174

5.5.3产品维护 /175

5.5.4产品报废和处理 /175

5.6现代工程设计 /176

5.6.1现代工程设计理论 /177

5.6.2现代工程设计方法 /178

5.6.3现代工程设计方法进展 /179

5.7工程设计案例分析 /180

习题与思考题 /184

参考文献 /185

 

第6章 工程分析 /187

6.1导言 /187

6.2模型分析 /189

6.2.1模型的建立 /190

6.2.2模型分析方法 /191

6.3数据处理 /205

6.3.1概率论与数理统计基础知识 /206

6.3.2方差分析 /210

6.3.3回归分析 /215

6.4大数据分析 /222

6.4.1公共卫生中的大数据 /222

6.4.2大数据下的制造业 /225

习题与思考题 /232

参考文献 /233

 

第7章 工程研究 /235

7.1 导言 /235

7.2工程研究的一般方法 /235

7.2.1工程研究的基本概论 /235

7.2.2工程研究的创造方法 /236

7.2.3工程研究的思维方式 /240

7.2.4工程研究的普遍方法 /244

7.2.5理论研究 /251

7.2.6综合研究 /252

7.3实验研究概要 /252

7.3.1实验研究特点及结构 /252

7.3.2实验可重复性 /257

7.4实验设计方法 /258

7.4.1单因素实验设计 /258

7.4.2二因子实验设计 /259

7.4.3正交实验设计 /259

7.4.4响应面设计 /259

7.5实验数据处理 /260

7.5.1实验数据处理及其误差分析 /260

7.5.2实验精度的表示方法 /262

7.6实验方案设计实例 /265

实例1肥皂实验 /265

实例2豆子浸泡实验 /267

习题与思考题 /269

参考文献 /270

 

第8章 工程项目管理 /272

8.1导言 /272

8.2工程项目管理概述 /273

8.2.1工程项目的含义和特点 /273

8.2.2工程项目管理的含义和任务 /273

8.2.3工程项目的生命周期 /276

8.2.4工程项目管理的发展历程和趋势 /277

8.3项目整合管理 /278

8.3.1项目启动阶段的整合管理 /278

8.3.2项目规划阶段的整合管理 /279

8.3.3项目执行阶段的整合管理 /280

8.3.4项目监控阶段的整合管理 /280

8.3.5项目收尾阶段的整合管理 /281

8.4项目范围管理 /282

8.4.1项目范围规划 /283

8.4.2项目范围计划编制 /283

8.4.3工作分解结构 /284

8.4.4项目范围确认 /286

8.4.5项目范围变更控制 /287

8.5项目进度管理 /288

8.5.1规划项目进度管理 /289

8.5.2项目活动的定义 /289

8.5.3排列项目活动顺序 /289

8.5.4项目活动工期估算 /290

8.5.5编制项目进度计划 /291

8.5.6项目进度控制 /293

8.6项目成本管理 /294

8.6.1项目成本管理计划编制 /294

8.6.2估算成本与制订预算 /296

8.6.3项目成本控制和挣值分析 /298

8.7项目质量管理 /300

8.7.1项目质量管理计划 /301

8.7.2项目质量管理体系 /302

8.7.3项目质量控制体系 /302

8.8项目风险管理 /305

8.8.1编制风险管理计划 /305

8.8.2识别和分析风险 /306

8.8.3项目风险应对与控制 /307

习题与思考题 /312

参考文献 /313

 

第9章 工程工具 /314

9.1导言 /314

9.2工程计算工具 /315

9.2.1金山WPS表格 /315

9.2.2MATLAB /318

9.2.3Mathematica /322

9.3工程模拟工具 /324

9.3.1ANSYS /324

9.3.2COMSOL Multiphysics /328

9.3.3MSC Adams /331

9.4工程绘图工具 /334

9.4.1CAXA电子图板 /334

9.4.2AutoCAD /336

9.4.3SolidWorks /339

9.5新型工程工具 /342

9.5.1人工智能 /342

9.5.2大数据 /344

9.5.3云计算 /345

9.5.4物联网 /347

习题与思考题 /348

参考文献 /352

第10章 工程素养 /354

10.1导言 /354

10.2个人与团队 /355

10.2.1团队的意义 /355

10.2.2作为个人发挥作用 /357

10.2.3作为成员在团队中发挥作用 /357

10.2.4在团队中发挥领导力 /358

10.3沟通与表达 /361

10.3.1沟通的一般技巧 /361

10.3.2演讲与制作PPT /362

10.3.3撰写工程技术报告 /364

10.3.4撰写其他文档 /398

10.4终身学习 /400

10.4.1有终身学习意识 /400

10.4.2有终身学习的准备 /401

10.4.3有终身学习的能力 /401

10.4.4终身学习的方法 /402

习题与思考题 /403

参考文献 /404

 

第11章 工程教育及认证 /405

11.1导言 /405

11.2工程教育专业认证 /405

11.2.1《华盛顿协议》简介 /405

11.2.2我国工程教育专业认证与标准/408

11.3成果导向的教育理念 /411

11.3.1成果导向的教育内涵 /411

11.3.2成果导向的教育特点 /412

11.3.3成果导向的教育实施原则/413

11.3.4成果导向的教育实施要点 /413

11.3.5成果导向的教育三角形实施框架 /414

11.3.6成果导向教育与传统教育对比/415

11.4成果导向的教学设计 /416

11.4.1反向设计原理 /416

11.4.2培养目标设计 /418

11.4.3毕业要求设计 /418

11.4.4指标点设计 /419

11.4.5课程体系设计 /419

11.4.6教学大纲设计 /420

11.5成果导向的教学实施 /421

11.5.1以学生为中心的教学理念[JP] /421

11.5.2以学生为中心的教学原则[JP] /422

11.5.3以学生为中心的教学模式 /423

11.6[JP4]成果导向的教学评价与改进 /425

11.6.1面向产出的教学评价 /425

11.6.2面向产出的持续改进 /427

习题与思考题 /429

参考文献 /430