计算基础概论 13

v计算机学科概论（第3版）第9章

工程思维【情景问题】闻名世界的港珠澳大桥【情景问题】闻名世界的港珠澳大桥

港珠澳大桥（HongKong-Zhuhai-MacaoBridge）是中国境内一座连接香港、珠海和澳门的桥隧工程，位于广东省珠江口伶仃洋海域内；

东起香港国际机场附近的香港口岸人工岛，向西横跨南海伶仃洋水域接珠海和澳门人工岛，止于珠海洪湾立交；

桥隧全长55千米，其中主桥29.6千米、香港口岸至珠澳口岸41.6千米；桥面为双向六车道高速公路，设计速度100千米/小时；

工程项目总投资额1269亿元。港珠澳大桥于2009年12月15日动工建设，2017年7月7日实现主体工程全线贯通，2018年2月6日完成主体工程验收，2018年10月24日开通运营。【情景问题】闻名世界的港珠澳大桥港珠澳大桥的艺术构思？【情景问题】闻名世界的港珠澳大桥港珠澳大桥阐释的工匠精神、大国制造精神？

超大的建筑规模、空前的施工难度和顶尖的建造技术。

项目总设计师是孟凡超，总工程师是苏权科，岛隧工程项目总经理、总工程师是林鸣。9.1什么是工程工程的概念

工程：是利用已知规律，创造出全新的装置或者系统，解决人们生产生活中遇到的各种问题。

英文Engineering：来源于古拉丁语ingenium，意思是“发明”“改进”。

我国古代的工程：主要指大型修筑工事活动，特别是城墙、运河、房屋、桥梁、庙宇等土木水利工程的建造。

现代汉语词典对工程的定义是：是指土木建筑和其他生产、制造部门用比较大而复杂的设备来进行的工作，如土木工程、机械工程、化学工程、采矿工程、水利工程、航空工程。9.1什么是工程工程的概念

从哲学的角度看，工程就是造物，工程活动的核心标志是构建一个新的存在物，这个新的存在物应该是在一定边界条件下优化构成的集成体。

工程具有如下特征：

（1）工程是有原理的。

（2）工程是有目标的。

（3）工程是通过建造实现的。

（4）工程是在一定边界条件下的集成和优化。9.1什么是工程科学、技术与工程

科学：是研究自然界和社会的构成、本质及其运行规律的系统性、规律性的知识体系。

技术：是解决问题的方法及原理，是利用现有事物形成新事物，或是改变现有事物功能、性能的方法。

工程：是以一种（或几种）专业知识以及相关配套的专业技术所构成的集成性知识体系，创造一个新的实体的过程。9.1什么是工程科学、技术与工程

科学活动的最终价值是“求真”，技术活动的最终价值是“求用”，现代工程是大规模的造物活动，其价值追求是多元化的，追求的是科学价值、经济价值、社会价值、军事价值、生态价值等。

科学家面向学术世界，工程师面向商业世界；科学家发现已有的世界，工程师创造还没有的世界；科学家的成果主要表现为科学论文，工程师的成果主要表现为客户满意的产品。

工程是将知识集成地转换为现实生产力的关键环节；现代科学技术的发展呈现出工程化的特征。9.1什么是工程信息化工程

信息化工程：是指信息化建设中的信息网络系统、信息资源系统、信息应用系统的新建、升级和改造工程。（1）信息网络系统：是指以信息技术为主要手段建立的信息处理、传输、交换和分发的计算机网络系统。

（2）信息资源系统：是指以信息技术为主要手段建立的信息资源采集、存储、处理的资源系统。

（3）信息应用系统：是指以信息技术为主要手段建立的各类业务管理的应用系统。9.2工程与社会工程文化与人文价值

文化：指人类创造的物质成果和精神成果的总和，涉及从生产领域、经济基础到上层建筑、意识形态等社会生活的各个领域，包括物质文化、精神文化和制度文化三个层面。

工程产品体现了一定时期人类精神文化生活的需求。

工程与文化共存共生，并对工程活动起到标志、促进或抑制等作用。

9.2工程与社会工程产品与公众认知

公众认知：是指用户了解设备、产品或系统并掌握其功能，直至把产品的使用方式转变成为习惯。

当公众对工程师设计的设备或系统怀有误解时，工程师有责任进行正确的引导和解释。

工程师应该意识到公众认知在工程产品中的重要性。

对于计算机软件系统来说，一个易于使用的应用软件应该有一个友好的用户界面。9.2工程与社会环境和可持续发展

协调价值冲突是当代工程决策的关键。对于多元价值追求，只有在比较和选择中才能实现合理的决策。

工程的核心问题是如何对各种资源进行统筹协调，找到最优的解决方案，并考虑可行性、可操作性、运筹性等。工程活动及工程产品要实现人与自然生态环境的和谐，在工程规划和决策阶段要进行生态环境影响评价，建造过程要实施生态环境保护，最后建成的工程产品必须是体现人与自然和谐的产品。计算机领域的工程涉及哪些环境和可持续发展问题？9.2工程与社会环境和可持续发展

协调价值冲突是当代工程决策的关键。对于多元价值追求，只有在比较和选择中才能实现合理的决策。

可持续发展包括环境要素、社会要素、经济要素。9.3工程管理工程理念

工程理念：是从工程实践中概括出来的理性认识和观念。

工程理念应该从指导原则和基本方向上回答关于工程活动是什么（造物的目标）、为什么（造物的原因和根据）、怎么样（造物的方法和计划）、好不好（对物的评估及其标准）等几个方面的问题。

和谐社会最核心的价值是以人为本，工程是人建造的，也是为人建造的，因此需要人本意识和人文关怀贯穿其中。南水北调的工程理念是什么？9.3工程管理工程设计

工程设计：是运用工程原理和知识去满足一种实际需要的活动。

如果一个问题有多个可能的解决方案，需要通过创造、选择、测试、迭代、评估等过程来决定一个合适的方案，这个活动就是设计。

工程设计的特点是开放性，任何一个设计都不可能只有一种方案，设计者必须要对多个方案进行比较和权衡，从中选出最佳的方案。

设计是一个需要迭代的过程，工程中测试、评估和修改是非常重要的，有时整个前期的设计都要被抛弃，产品需要彻底重新设计。9.3工程管理工程设计

在工程设计的历史中，很多工程失败的原因是工程师在工程判断上存在重大失误，缺陷在设计阶段没有发现，而是在使用过程中暴露出来。工程反思录——细数人类历史上失败的大型工程！9.3工程管理工程进度

Gantt图：横坐标表示时间（如小时、天、周、月、年等），纵坐标表示任务，水平线段表示对一个任务的进度安排，线段的起点和终点对应在横坐标上的时间分别表示该任务的开始时间和结束时间，线段的长度表示完成任务所需的时间，重叠的时间段表示任务之间的相互依赖性。9.3工程管理工程进度PERT图：有向边表示任务，边上的权值表示完成该任务所需的时间，顶点表示事件，每个事件有一个事件号和出现该事件的最早时间和最迟时间，每个任务还有一个机动时间。9.3工程管理工程成本

工程有着明显的经济目标或社会目标。

工程活动必将涉及到市场、资源、资金、成本、利润、环境等基本要素，是将资金通过对技术知识、工程知识、产业知识的开发并转化为现实生产力。

工程成本：是在工程项目的寿命期内，为实现项目的预期目标而付出的全部代价，包括决策成本、设计成本、采购成本和实施成本等。

信息化工程的成本：是信息化工程开发、实施过程中所消耗的人力资源、物质资源和费用开支的总和。9.4工程素养个人与团队

工程问题本质上属于跨学科问题。一个学科的工程师必须学会与其他学科工程师沟通的方法，并与其他人一起配合工作。

团队：为实现一个共同的目标，由两个或两个以上的人员组成的合作单元。

成功的团队具有以下特点：

（1）有共同的目标和责任；

（2）团队成员互相沟通，鼓励共同学习、探索、提高；

（3）团队是高效执行任务的载体；

（4）团队搭建了实现人际交流、获得个人成就、满足被认可需求和实现个人价值的平台。你组织或参与的团队中，最成功的案例是什么？成功的原因是什么？9.4工程素养个人与团队

作为团队成员，应该在团队工作中努力做到以下几点：（1）尽最大努力帮助团队成长并实现团队目标，而不是基于团队过去的经验；（2）看到队友的优势和在团队中扮演的角色，和团队成员交朋友；（3）新加入团队时切记先入为主，看上去对工作内容清楚了解的人很可能不会一直在团队，落后的成员也许有更高的积极性和更坚韧的毅力；（4）通过持续性参加团队会议，提高自身能力和团队参与度；（5）帮助构建团队风格与团队文化，团队能激发出独特化学反应和强烈个性，每一个团队都与众不同，成为一个充满活力、个性鲜明团队的一员，是团队合作的回报之一；（6）促进团队成长，致力于成为一个了解团队、充当催化剂的人。9.4工程素养沟通与表达

工程师在工作中需要具备的最重要的非专业技能是沟通与表达。

沟通包括口头和书面两种方式，良好的沟通能力是职业和个人成功的基础，工程师尤其需要与同事、客户和其他利益相关者经常沟通。9.4工程素养沟通与表达

沟通：是指能够就复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或反馈等多个方面。

在某些情况下，还要求具备一定的国际视野，能够在跨文化背景下进行沟通和交流。

通常来说，沟通分为非正式研讨和正式会议。9.4工程素养沟通与表达

任何沟通的目的都是向听众传达信息，在沟通的整个过程中要确保听众能获得期待的相关信息，受众的角色和动机将决定如何组织有效的沟通。

工程师经常需要为设计团队、管理者、客户或其他大众群体做正式演讲。

可以应用多媒体等工具增强沟通效果，考虑肢体语言和其他非语言交流形式在演讲中所起的作用。

工程师有时需要在技术会议上提交正式的报告文件。应遵循以下基本原则：

（1）清晰性；（2）正确性；（3）简洁性；（4）完整性。9.4工程素养工程创新

创新：抛开旧的、创造新的。

创新思维的重要特征是独创性，独创性就是与前人、众人有所不同，独具真知灼见。创新至少包含以下内容：

（1）独创及创造新事物，想别人没有想到的，做别人没有做过的，独辟路径，善于发现；

（2）更新及除旧布新，勇于改革不合时宜的陈旧方法，迎接新事物；

（3）改变及更改事物，使事物变得和原来不一样，形成切合实际的新做法。创新思维有哪些创新因子？9.4工程素养工程创新

工程本身就意味着创新，或者说，工程本身就是某种创新的体现。

工程创新的重要标志是集成创新，主要体现在两个层次上：

（1）工程活动需要对多个学科、多种技术在更大的时空尺度上进行选择、组织和集成优化；

（2）工程往往有多种技术、多个方案、多种实施途径可供选择，工程创新就是要在工程理念、工程战略、工程决策、