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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。

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

   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。

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本书是由国家教学名师、全国模范教师李志义教授主编，面向新工科和现代工程师培养的本科通识教材。

书摘插图

前言

工程是人类改造世界的实践活动，是各具特色、不可复制的。工程实践活动方案是由工程师构想设计的，工程师们通过不断地创新、创造和创意，开发新的解决方案来解决以前从未解决过的问题。

工程教育，尤其是高等工程教育肩负着培养未来工程师的使命。现代工程呈现出科学性、社会性、实践性、创新性、复杂性等特征，并构成以研究、开发、设计、制造、运行、营销、管理、咨询等主要环节的“工程链”，而这一链中的每一个环节都不可能孤立地解决问题。高等工程教育培养的未来工程师不仅要有扎实的专业知识和技能，而且要有高尚的道德品质，还要有一定的政治、经济、法律、人文、环境、管理等知识，以及与之相应的素养与技能。

本书旨在让工科专业大学生快速了解工程是什么、工程做什么、工程怎么做以及工程师是什么、工程师做什么、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，让学生事先清楚他们将要学什么、为何学和怎样学。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。

本书共有11章，分别从工程与工程师、工程理论、工程经济、工程与社会、工程设计、工程分析、工程研究、工程项目管理、工程工具、工程素养、工程教育及认证等方面对现代工程和工程师的培养进行了全方位的介绍。

书籍介绍

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。