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第5章工程观和工程方法论本章内容第1节工程的本质与特征第2节工程方法论2本章要点从工程是通过造物形成人工自然的手段的理论前提出发，把工程理解为是应用科学、技术及各种非技术的因素实施造物的实践活动，属于直接生产力。工程的对象是满足人类社会的各种需要的某一特定人工物。工程也属于实践范畴，是应用科学、技术及各种非技术的因素实施造物的实践活动，其结果是建造出某种特定人工物。工程活动成果的主要形式是物质产品、物质设施，一般来说，它是直接的物质财富本身。工程效果的标准在于能否建造出合乎人的实际需要的某种特定人工物。讨论工程共同体的社会规范，还应包括对人工物本身以及它所带来的自然、生态环境、社会、经济、政治、文化、人文、科技、宗教、习俗、审美等诸多方面影响的价值评价。工程方法的系统属性和集成属性越来越突出，工程系统方法论主要以系统观，统领工程预测方法、工程设计方法、工程实施方法和工程评估方法，工程的综合集成方法主要是从定性到定量的综合集成方法和从定性到定量综合集成研讨厅体系的方法。要由工程是形成人工自然的手段的理论前提出发，理解技术怎样通过造物才能发挥形成人工自然的功能。4第一节工程的本质和特征一部人类社会的发展史，在很大程度上就是一部工程创新与发展的历史。了解工程发展的历史梗概，是我们形成工程观的基础。一、工程与工程观的历史演变第一节工程的本质和特征1、工程的历史发展（1）古代时期（文明开始——18世纪工业革命之前）军事工程土木工程水利工程第一节工程的本质和特征（2）近代时期（18世纪下半叶至20世纪初）18世纪中叶到19世纪上半叶，蒸汽机开始广泛使用，其它生产机械不断发明和应用，随着大企业开始出现，机械工程得到发展。1765年J.瓦特制作了一台试验性的有分离凝汽器的小型蒸汽机；1776年瓦特与M.博尔顿合作制造的两台蒸汽机开始运转；1783年，威尔金森工厂最早使用瓦特蒸汽机驱动蒸汽锤；1785年，纺织厂开始采用蒸汽机做动力，随后织布厂、磨粉厂、铁工厂等大量应用了蒸汽机；1800年，英国已拥有了321台蒸汽机；同期，生产机械也在蓬勃发展，主要表现为一系列纺纱机、织布机、机床等的发明和应用上；机械工程理论也取得了突破，主要表现为热力学和机构学的创立等方面；1847年，在英国伯明翰成立了机械工程师学会，标志着机械工程作为工程的一个独立领域得到正式承认。第一节工程的本质和特征19世纪下半叶到20世纪初，在第二次技术革命中，电气工程逐渐形成与发展，人类社会由此进入发电、配电与用电的电气化时代。1882年，爱迪生电器照明公司在伦敦建造了第一座发电站，安装了爱迪生于1880年研制的110伏自激直流发电机“巨汉”号；1882年9月4日，爱迪生在纽约珍珠街建立的“中央发电站”也投入运行，该电站装有6台“巨汉”号发电机，对8000只白炽灯供电。1887年，伦敦电力供应有限公司成立，开始实施在德特福建立一个大型发电厂的计划，目的是为了给伦敦的大部分地区供电。虽然直到1891年，这个电站还没有正常运行起来，但它无疑是后来大型的现代中央电站的先驱。第一节工程的本质和特征与电气工程发展的同时，随着化学产品大规模生产的发展需要，化学工程也逐渐形成。无机化工已初具规模，有机化学工业也迅速发展：1857年英国人W.珀金建立起生产苯胺紫染料的工厂；1888年美国麻省理工学院设立以“化学工程”命名的四年制大学课程，开始了培养化学工程师的尝试。第一节工程的本质和特征在这个时期，传统的工程领域也取得大的进展。在土木工程方面，首先是钢材的引入：1851年英国伦敦建成水晶宫，采用铸铁梁柱，玻璃覆盖；1867年法国人J.莫尼埃主持建造成第一座长16米的钢筋混凝土桥。施工方法也开始了机械化和电气化的进程：蒸汽机逐步应用于抽水、打桩、挖土、轧石、压路、起重等作业。内燃机和电机出现后，很快就创制出各种各样的起重运输、材料加工、现场施工用的专用机械。第一节工程的本质和特征主要成果是完成了一系列大的工程：1869年苏伊士运河通航；1914年巴拿马运河凿成；1863年英国伦敦建成了世界第一条地下铁路；1869年美国建成横贯北美大陆的铁路；1890年英国福斯湾建成两孔主跨达521米的悬臂式桁架梁桥。第一节工程的本质和特征在机械工程方面，主要是内燃机、汽轮机等动力机械的出现与发展：1860年法国人E.勒努瓦制造了第一台在工厂中实际使用的煤气机；1884年，英国人C.帕森斯制成第一台有实用意义的汽轮机，它是多级反动式汽轮机；1896年法国人A.拉托把几个单极冲动式汽轮机串联在一起，形成多极冲动式汽轮机。1897年德国人R.狄塞尔制成第一台压缩点火式内燃机（柴油机）。第一节工程的本质和特征（3）现代时期（20世纪上半叶至今）无线电工程原子能工程计算机工程高分子材料工程生物工程航空航天工程海洋工程环境工程…………………………20世纪50年代以来，人类社会的工程实践又发生了新的飞跃。随着科学技术日新月异的发展，人类社会的工程活动愈加频繁，规模愈加宏大，如三峡工程、青藏铁路工程等。第一节工程的本质和特征从工程活动的对象看，现代工程活动呈现如下特点：其一、从地面扩大到空间，产生了开发利用宇宙空间的航天工程、航空工程。1957年前苏联发射成功第一颗人造地球卫星“斯普尼克1号”；1961年前苏联试飞成功第一艘载人飞船（“东方号”）；1969年美国的阿波罗计划实现了人类登月；1981年美国的“哥伦比亚”号航天飞机试飞成功；1997年美国“火星探路者”航天器在火星着陆；1998年阿尔法国际航天站计划启动；2003、2005年、2008年中国分别成功发射载人太空船神州5号、神州6号、神州7号，首次实现了中国人的太空漫步。第一节工程的本质和特征其二，从陆地扩大到海洋，出现了开发利用海洋生物、矿物、能源和动力的海洋工程。如20世纪70年代海洋经济掀起的所谓蓝色革命，利用浅海水域和滩涂发展海水养殖和栽培业等。其三，从无机自然界扩展到生命自然界，出现了开发利用生命物质的生物工程。1973年P.博耶和S.科恩建立重组DNA技术；1990年正式启动人类基因组计划；1997年利用已分化细胞核克隆哺乳动物——绵羊；2002年人类基因微阵列（基因芯片）上市。第一节工程的本质和特征其四，科技研究本身成为了工程的对象，出现了大科技工程。1961年、1963年温伯格、普赖斯先后提出“大科学”概念，一方面，工程活动为科学、技术的研究建造了人工物的基础，另一方面，科学、技术的研究活动采用工程化的方式来组织进行。当代大科技工程在生物、信息、气候、航天、高能物理等许多领域蓬勃发展。其五，科学、技术、工程不仅出现了“三元一体”的发展，而且它们已嵌入到“科学——技术——工程——产业——经济——社会——环境”的“链条”和“网络”之中，形成了牵一发动全身的整体过程，必须要从这样的整体过程来理解现代工程的特点。第一节工程的本质和特征随着工程规模的日益扩大和复杂，负责统筹、协调和管理的系统工程也应运而生。第一节工程的本质和特征2.工程观的变迁科学、技术二元论科学、技术、工程三元论在传统的科学、技术二元论的理论框架下，工程常常被理解技术活动在实践领域的延伸，被理解为科学、技术在实践中的应用。科学、技术、工程三元论被明确地提出了“所谓科学、技术、工程‘三元论’，其基本观点就是承认和主张科学、技术和工程是三不同的对象、三种不同的社会活动，它们有本质的区别，同时也有密切的联系。”第一节工程的本质和特征科学活动发现为核心的人类活动技术活动发明为核心的人类活动工程活动建造为核心的人类活动第一节工程的本质和特征在科学、技术、工程乃至于产业越来越一体化发展的当代，我们在强调科学、技术、工程三元论的同时，必须要重视它们之间的紧密联系。尤其是技术与工程之间联系，“离开技术谈工程，工程就没有了基础；同样，离开工程谈技术，则就把技术架空了。……工程活动包容了技术活动，技术活动则是使技术不断嵌入工程的活动，两者的互动促进了工程与技术的共同发展。”因此，在坚持科学、技术、工程三元论，强调它们之间本质区别的同时，更应该注重它们之间“三元一体”的互动关系，需要从学理上对它们展开科学哲学、技术哲学、工程哲学彼此有别又相互交叉的研究。当然，科学、技术、工程三者之间的联系是以它们之间的区别为前提的，没有区别，也就谈不上“三元一体”。[第一节工程的本质和特征二、工程的本质1、工程的划界（1）工程与科学的划界科学活动是以发现自然规律为核心的理论认识活动，其活动的最终目标是建构关于自然的具有普遍性与必然性的理论知识体系。工程活动则是以建造人工物为核心的、改造自然的物质性实践活动，其活动的最终目标则是建造满足人类生存与发展需要的人工物。第一节工程的本质和特征任何现代工程活动都要应用一定的科学知识，但只有当普适性的科学知识转化为适应工程特点的工程科学知识之时，它才能真正成为工程知识的重要组成部分。当工程活动遇到科学认识的困境，而现有的科学知识又无法满足需要时，工程活动往往又会导致基础科学的研究。这样一来，一方面会创造出新的科学知识，另一方面则相应建构出解决工程困境的新的工程科学知识。对于工程活动来说，新的工程科学知识的建构，其根本的目的并不在于这些知识本身的创造，而是利用这些知识达到建造出人工物的最终目标。第一节工程的本质和特征（2）工程与技术的划界工程与技术都是创建人工自然的活动。但技术侧重于用打造“技术人工物”来创建人工自然，着重于各种发明手段的探索。“技术人工物”具有一定的通用性、普适性、可复制性、可转移与传播性。而工程侧重于用打造“工程人工物“来创建人工自然，着重于各种造物的探索。“工程人工物”则具有“特殊性、唯一性、不可复制性、无法转移性”等特点。工程往往与一定的地域、环境联系在一起，具有特殊性，甚至唯一性，通常不能“转移”；技术则具有一定的通用性与普适性，因而可以“转移”、“传播”。第一节工程的本质和特征工程和技术的区别和联系：①技术活动是为了实现人类的某种目的，导向实践的、“应当怎样造物”方法与手段的发明创造活动，但并不是直接的造物实践活动本身，也即工程活动本身。②工程不能仅仅归结于某种单一技术的纯粹应用，工程往往需要综合集成多种多样的技术，同时还必须集成科学、经济、管理、政治、文化、社会、环境等非技术的复杂因素，工程活动才能现实地开展。第一节工程的本质和特征③技术知识是工程知识最重要的组成部分，但它并不能涵盖全部的工程知识，必须与科学知识、人文社会科学知识、情境性知识等一起服务于建造人工物的工程实践。④一般来说，工程活动所建造的人工物，总是嵌入在某个特殊的自然和社会的环境之中来改造环境服务于人类社会的，因而，工程建造活动的过程及其结果一般具有因此而带来的特殊性、唯一性、不可复制性、无法转移性。而技术作为改造自然实践活动的方式方法和各种手段的发明活动及其成果，却具有一定的通用性、普适性、可复制性、可转移与传播性。第一节工程的本质和特征（3）工程与生产的划界关于生产的定义：我们可以把生产更具体地界定为：为了满足人类的各种需要，在一定的现实技术和经济核算的基础上，有计划地按照严格的规范和固定操作规程，批量、重复、确定地创造定型的物质产品的实践活动。与生产活动相比较，现实工程活动的特点可概括为：①现实的工程活动总是意向着某个特定的欲求建造的人工物对象的。②这种特定的人工物总是嵌入在特殊的自然环境与社会环境之中的，这些特殊的自然、社会因素不是工程的外部环境约束条件，而是工程活动的内在要素，因此，工程活动必然具有明显的空间场域性。工程的名称一般都冠予某某地名就是明证，而生产活动的产品往往冠予品牌名。第一节工程的本质和特征③工程活动也具有很强的计划性，从目标的选择、项目的确定，从设计、实施到人工物的建成与使用，整个工程活动的推进过程都要受到计划的约束，但是，这种计划并不是一成不