大工程观与复杂工程意识-CDIO工程教育联盟.PDF

大工程观与复杂工程意识 华中科技大学 李培根 pgli@mail.hust.edu.cn 2015年8月 CDIO大纲四个层面：  构 思 - 设 计 - 实 现 - 运 行 （ CDIO learning to do)  复杂的工程系统（技术 learning to know)  基于工程环境的现代团队（技术交 流 learning to live together)  和 有 成 熟 思 维 的 个 体 （ 个 人 learning to be) 引言  CDIO中希望培养学生具有解决复杂工 程问题的能力  复杂工程问题的意识很重要  需要大工程观 提 纲 一、大工程观 二、复杂工程问题意识 结束语 大工程观 过去的工程师培养，主要致力于培养 某一专业（专业面很窄）技术人才。 虽然也是社会所需，但: 缺少能把握大工程、复杂工程、甚至工 程复杂性的人才， 缺少创建新的工程领域的人才， 缺少具有工程战略思维的人才。 大工程观 未来的卓越工程师，到底应该具备 什么样的素养？ 大工程观恰恰是卓越工程师培养的 基本和关键问题之一 大工程观 上世纪90年代，时任MIT工学院院长 的Joel Moses提出大工程观（ Engineering with a big E），也是 美国当时有识人士提出“回归工程运 动”的延续。 核心其实是“工程系统学”，——既 是工程技术本身所形成的系统，又是 工程与其相关的非技术因素所形成的 系统。 大工程观 大工程观包括: 宏大或复杂工程视野——对大工程、复杂 工程所应该具备的系统认识 多学科视野——从多学科的视角审视 科学与基础理论素养 人文情怀——工程内含的对“人”的关怀 工程组织素养——大工程、复杂工程的组 织所必需 大工程观 21世纪更多的大工程将被滋生出来,如 为了使聚变能有望在21世纪投入工业应用，已 经启动相应的国际科技合作项目ITER。 个性化医疗将成为21世纪对人类健康作出重大 贡献的新工程，它将是生命科学、医学、药学 、信息科学等共同滋生出来； 资源与环境的重大工程，更是21世纪人类面临 的巨大挑战。 需要一大批具有大工程观的工程师及学 者的协同努力。 大工程观 Space X，马斯克，15年12月21 日猎 鹰九号回收 大工程观 Space X 火箭返回着陆范围为十公里。此次试验 的着陆精度要求在十米以内，而且是落 在海上平台。 其涉及的领域和学科：宇航、通讯、计 算机、控制、材料、机械，…等诸多领 域。 大工程观 Space X,四个难点:  垂直着陆，要控制好火箭姿态。火箭造型 细长，落地姿态不正很容易倒下。 火箭发动机除了可重复使用，还要具有推力 可调的特性。在不同高度，缓冲发动机的推 力要能变化调节。 箭体要采用新型复合材料，在保证较高强度 的情况下进一步减轻重量。 回收后只需简单检测维护就能再次发射。