关于工程的101个常识

通识学院系列包括工程、电影、商业、烹饪、时装、心理、广告、产品设计、城市设计9个领域，由各领域的专家和资深从业者撰写。他们基于自身深厚的专业基础和丰富的从业经验，将各自领域的知识凝练成101个值得关注和学习的知识点。每个知识点以一页图一页文的形式呈现，图文并茂、短小精悍、通俗易懂，富有启发性。

工程是一门复杂的学科。工程课程通常注重细节，却缺乏整体的视角。这本书主要以工程背景为切入点，强调了一些基本概念背后的常识、不同专业之间交织的主题以及可以从现实环境中得出的简单抽象的原理。书中包含大量建筑工程专业术语和工程类图示，讲解深入浅出。通过这种方式，可以全面地展示细节和整体。

约翰· 库普雷纳斯（ John Kuprenas ）
注册工程师，获得LEED 认证。他在南加州大学和加州州立大学长滩分校教授土木工程课程，并担任STV 集团施工管理部门高级副总裁和副主任。
 马修· 弗雷德里克（ Matthew Frederick ）
建筑师、城市设计师、设计和写作讲师，也是本系列图书的创始人、创作者、编辑和插画家。
 荷兰代尔夫特理工大学工学博士，上海交通大学博士后。现任北京工业大学助理研究员和硕士生导师。主要从事海洋工程结构物动力响应和流固耦合问题的教学与研究工作。 

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通识学院系列包括工程、电影、商业、烹饪、时装、心理、广告、产品设计、城市设计9个领域，由各领域的专家和资深从业者撰写。他们基于自身深厚的专业基础和丰富的从业经验，将各自领域的知识凝练成101个值得关注和学习的知识点。每个知识点以一页图一页文的形式呈现，图文并茂、短小精悍、通俗易懂，富有启发性。

工程是一门复杂的学科。工程课程通常注重细节，却缺乏整体的视角。这本书主要以工程背景为切入点，强调了一些基本概念背后的常识、不同专业之间交织的主题以及可以从现实环境中得出的简单抽象的原理。书中包含大量建筑工程专业术语和工程类图示，讲解深入浅出。通过这种方式，可以全面地展示细节和整体。

约翰· 库普雷纳斯（ John Kuprenas ）
注册工程师，获得LEED 认证。他在南加州大学和加州州立大学长滩分校教授土木工程课程，并担任STV 集团施工管理部门高级副总裁和副主任。
 马修· 弗雷德里克（ Matthew Frederick ）
建筑师、城市设计师、设计和写作讲师，也是本系列图书的创始人、创作者、编辑和插画家。
 荷兰代尔夫特理工大学工学博士，上海交通大学博士后。现任北京工业大学助理研究员和硕士生导师。主要从事海洋工程结构物动力响应和流固耦合问题的教学与研究工作。 

1.土木工程是所有工程的鼻祖
在罗马帝国早期，土木工程是军事工程的同义词。1802 年，美国第一所工程学院在纽约州西点军校成立，当时它们之间的关系仍然非常紧密。西点军校的毕业生规划、设计并指导了美国早期许多基础设施项目的建设，包括公路、铁路、桥梁和港口，并绘制了美国西部大部分地区的地图。

2.黑箱是工程成败的关键因素
工程是一个专业领域，不同的人或团队负责一个项目的不同方面。黑箱在概念上包含了工程专业的知识和过程。在多学科设计团队中，一个学科黑箱的输出会成为一个或多个其他学科的输入。例如，燃料系统的设计师在“燃料系统黑箱”中工作，该黑箱会提供输出，供发动机设计师使用；而发动机设计师的黑箱输出的内容又会传送给自动变速器设计师，以此类推。
然而，设计解决方案的过程并非线性的，团队之间的相互协调也很复杂。因此，黑箱模型只能提供一个暂时的理想解决方案。随着设计过程的变化，会出现新的限制条件和更多的方案，原型机经过测试后会给出反馈，目标也会变得更加明确。这时，该解决方案也需要进行动态调整和重构。因此，如果认为黑箱模型是不变的和有序的，就会导致失败。

3.工程的核心不是计算，而是解决问题。
尽管学校教育通常会将数字计算放在首位，但计算既不是工程的起点，也不是其最终目标。计算只是众多方法之一，用于寻找一种解决方案，以实现有效的、客观可衡量的进步。

4.人的推力是矢量
力可以通过矢量图形来表示。矢量的长度代表其大小，方向则是相对于x 轴、y 轴和z 轴给定的。每个人都有一个指向地球中心的重力矢量，其大小（ 重量）以磅或牛顿为单位。任何单一的矢量都可以被多个矢量分量替代，反之亦然，只要它们产生的效果相同。

5.每个问题都建立在熟悉的原理之上
每个问题都可以从一个“引子”开始，即该问题中包含的人们所熟知的静力学、物理或数学的基本概念。当遇到一个复杂的问题时，应识别其中哪些方面可以通过熟悉的原理和方法来掌握。这可以通过直觉或系统化的方式来实现，只要你最终用来解决问题的方法是科学合理的。从熟悉的方面入手，可以提示你需要掌握哪些新方法和知识，引领你找到解决问题的途径。

6.每个问题都是独特的
工程问题的解决依赖于熟悉的方法，但同时也需要创新。有些问题的解决方法是通过死记硬背和重复开发得到的，有些则凭直觉产生，有些原本需要死记硬背的方法随着时间变得直观易懂，而有些则是在必要甚至紧迫的情况下应运而生。将解决每个问题时开发的工具添加到工具箱中，以备将来解决类似问题之需。更重要的是，将发现新工具的方法也添加到工具箱中。