工程學導論第二章工程與科學

2-1 什麼是科學及科學思維？

科學不僅僅是關於自然的事實、概念及有用思想的集合，而且是對自然的系統探索和研究。科學是探索、了解自然並揭示靠自然知識的方法

科學思維基於三個核心要素：基於或採用實驗的證據、進行邏輯推理以及對現有知識的質疑態度（包括自我質疑、避免過早結論、不固執己見）。這三個要素是科學思維的根基，沒有這些要素就不是科學思維

2-2 什麼是工程及工程思維？

工程是應用於實際的、科學的、符合數學法則、重視經驗、需要判斷力和常識的藝術。

工程思維是有調理、有明確的思維方式，帶有自己的主見。

2-3 簡述科學與工程的關係。

工程是需要運用科學進行的一種實踐活動，也就是工程的前提是科學，同時也可以從工程中總結出科學。科學通過分析自然界，掌握自然規律，而工程則綜合應用這些科學規律解決自然界面臨的問題。簡而言之，科學是分析、發現，工程是綜合、創造。

2-4 舉例說明科學如何為工程服務。

完成一項工程需要有科學知識。例如，宇宙飛船飛向太空需要有對萬有引力的科學認知。海底探索需要有對水壓和水溫科學認知。為了減少摩擦，有人想到高壓空氣可以使氣墊船漂浮，相同磁性材料會相互排斥並保持一定的距離，於是，將這些設想引入到軸承設計中，發明了不用滾珠和潤滑劑。

2-5 舉例說明工程如何輔助科學探索。

例如，科學家計算出了地球到月亮的距離並且找到了在月球上的落地點，還得有工程師設計的宇宙飛船，才能讓人們登上月球。

2-6 什麼是簡單問題？如何求解？

只有乙個準則（距離），或者說總是能從兩個方案中選擇較佳的一種方案可以說是簡單問題。求解簡單問題基於知識的推理運用歸納性思維方式尋找系統的，優化的解決方案。

2-7 什麼是復合問題？如何求解？

具有不相似的性質，不能同時對它們進行優化的，因為某種選擇受到相互約束的問題是複雜問題。求解方法是將抽象的條例應用於特定案例或者按照先前相似的案例來處理模擬二者來解決。

2-8 什麼是優化？簡述其在工程解決方案中的應用。

優化就是把困難的問題簡單化，把複雜的問題容易化。

優化在工程解決方案中的應用是及時決策處理工程建設過程中遇到的各種問題，並敢於採用新技術，新工藝，以保證工程建設的高質量，高速度，使解決方案最優。

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