1.3: Наука, інженерні науки та математика

Last updated
Save as PDF

Page ID: 34317

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Фундамент інженерної освіти починається з математики, фізики та хімії. В останні роки біологічні науки відіграють все більш важливу роль в фундаментальній науковій освіті.

Спираючись на цей фундамент, є ядром інженерних знань, які повинні розуміти всі інженери. Цей основний матеріал, як правило, викладався протягом декількох кварталів (іноді років) в декількох незалежних курсах. Ці курси - статика, динаміка, механіка матеріалів, термодинаміка, механіка рідини, теплообмін та електричні схеми - в сукупності іменуються інженерними науками.

Інженерні науки мають багато спільного з науками, оскільки вони засновані на одних і тих же природних законам і використовують математику як спільну мову. Однак є істотні відмінності як в організації, так і в акценті.

Відмінності між науками та інженерними науками частково є результатом різних цілей науки та техніки. Науки виросли з наукового співтовариства, де основною метою є розуміння та опис природи. Інженерні науки навпаки виросли з інженерного співтовариства, де першочерговим завданням є проектування - створення нових речей. Це означає, що інженерія та інженерні науки - це набагато більше, ніж просто прикладна наука. Інженери часто стикаються з розробкою нових, хоча і неповних, знань, щоб подолати прогалини в наявній науці і дозволити їм продовжувати проектування.

Акцент на дизайні означає, що інженери щодня стикаються з новими та унікальними проблемами. Очікується, що вони не тільки знайдуть найкращу відповідь, але й наочно продемонструють, що їх рішення є правильним. (Скільки разів на день ви сприймаєте як належне, що інженер правильно виконав свою роботу?) Завдяки цьому інженерна освіта підкреслює методологію та процес вирішення проблем. (Див. Додаток А.) Студенти часто не визнають цей важливий аспект інженерної освіти.

Зіткнувшись з новою проблемою та необхідним підходом до вирішення проблем, студенти часто заперечують, оскільки вони знають формулу подібної проблеми з фізики чи хімії. Навіщо будувати рішення цієї нової проблеми? На жаль, узгодження шаблонів часто призводить до неправильних рішень і сильно обмежує здібності студента як інженера. Саме тому, що ми не можемо перевірити вашу здатність вирішувати кожну мислиму проблему, яку ви зустрінете, ми підкреслюємо методологію та процес підходу до вирішення проблем. Якщо ви зможете успішно застосувати цей підхід до різних проблем, які ми вирішимо на заняттях, ми віримо, що ви також зможете успішно вирішувати нові проблеми в майбутньому.

Послідовне застосування методології вирішення проблем з використанням явних припущень моделювання для розробки моделей з фундаментальних принципів є відмінною рисою інженерних курсів. Цей підхід буде неодноразово підкреслюватися в цьому курсі. Протягом цього курсу вас попросять не тільки вирішити проблему, але й задокументувати своє рішення та продемонструвати, що воно логічно випливає з основних фізичних законів.