本書系統(tǒng)地介紹了工程學(xué)的基本知識和基礎(chǔ)技能。首先敘述了工程學(xué)與自然科學(xué)及技術(shù)的關(guān)系、工程師與科學(xué)家的職責(zé)與區(qū)別，以及科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)及工程設(shè)計工作的關(guān)系與區(qū)別，然后詳細(xì)介紹了創(chuàng)造（發(fā)明）產(chǎn)品的一般流程與具體實施方法，結(jié)合案例或?qū)嵗�介紹了方案設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計及材料選用方法。對于工程職業(yè)素養(yǎng)，包括知識與技能在工程職業(yè)能力中的作用與關(guān)系、職業(yè)道德及技術(shù)交流方法，本書也做了詳細(xì)的敘述。附錄給出了詳細(xì)的課程項目實施流程。
本書可作為高等工科院校低年級師生工程學(xué)導(dǎo)論課程的教材以及高年級學(xué)生設(shè)計與制造系列課程教學(xué)參考書，也可作為有志報考工科大學(xué)的高中學(xué)生科創(chuàng)活動以及工科大學(xué)入學(xué)面試的參考書。

基于上海交通大學(xué)工科平臺的教學(xué)實踐，本書根據(jù)現(xiàn)代工科教學(xué)對設(shè)計思維和創(chuàng)造性思維能力的培養(yǎng)要求，在第1版基礎(chǔ)上進(jìn)行了大幅度調(diào)整和補(bǔ)充，內(nèi)容更加全面，在保證工程理論系統(tǒng)性的前提下，優(yōu)化了教學(xué)內(nèi)容，更加注重工程方法的傳授與練習(xí)互動融合，將設(shè)計方法和能力提升要求貫穿于教材之中。本書從工程實際出發(fā)，使學(xué)生在應(yīng)用中學(xué)習(xí)，突出培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作能力，充分體現(xiàn)新工科教學(xué)改革的目的。
本書保留第1版前3章內(nèi)容并做了適當(dāng)調(diào)整和補(bǔ)充，第4章和第5章整合了第1版第4章、第6～8章的內(nèi)容，并將第1版第5章的內(nèi)容進(jìn)行了大幅度拓展，補(bǔ)充了大量的案例，形成了第6～10章的內(nèi)容。本書的10章內(nèi)容具體為：第1章緒論，第2章科學(xué)、技術(shù)與工程，第3章工程與工程師，第4章工程與社會，第5章工程執(zhí)業(yè)能力與素養(yǎng)，第6章創(chuàng)造產(chǎn)品的一般流程，第7章方案設(shè)計，第8章詳細(xì)設(shè)計，第9章材料選用，第10章樣機(jī)制作與測試。每章安排適當(dāng)?shù)牧?xí)題與思考題供學(xué)生思考和練習(xí)。
本書要求工程學(xué)導(dǎo)論課程項目選題采用由學(xué)生結(jié)合日常需求自主提出產(chǎn)品開發(fā)項目的方式，需要學(xué)生進(jìn)行需求調(diào)研，并練習(xí)撰寫相應(yīng)的項目建議書，結(jié)合班級答辯和研討，從中選出技術(shù)水平恰當(dāng)?shù)漠a(chǎn)品開發(fā)項目供學(xué)生實施。課程項目實施方法與第1版類似。每個課程項目安排3～5名學(xué)生作為一個項目組，且項目組每個成員均需定期輪流擔(dān)任項目組長，以培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊合作能力和協(xié)調(diào)管理能力。附錄給出了詳細(xì)的課程項目實施流程。
在課程項目進(jìn)行過程中，需要學(xué)生根據(jù)項目進(jìn)度定期提交項目建議書、方案設(shè)計可行性分析報告及詳細(xì)設(shè)計可行性分析報告，并進(jìn)行課堂演示及討論。項目完成后，需要提交研究報告并進(jìn)行課堂答辯或項目展示會答辯。對于這些穿插于教學(xué)過程的討論、答辯及書面報告，教師可以根據(jù)項目不同階段安排在本書的相應(yīng)章節(jié)。
通過工程學(xué)導(dǎo)論課程的學(xué)習(xí)，將使學(xué)生對工程學(xué)有較為完整、系統(tǒng)的認(rèn)識，明確今后的學(xué)習(xí)目標(biāo)和努力方向，有助于學(xué)生對工程領(lǐng)域的發(fā)展有一個前瞻性的了解，從而激發(fā)學(xué)生對后續(xù)專業(yè)課程的興趣和向往。
感謝袁鍵鍵博士對本書的插圖繪制及文本格式編輯工作給予了很大幫助。感謝吳靜怡教授在百忙中抽出寶貴的時間審閱了本書，并提出了寶貴的意見。
由于編者水平有限，錯誤之處在所難免，敬請讀者指正。

編著者

前言
第1章緒論1
1.1工程的歷史1
1.2工程與設(shè)想3
1.3工程與技術(shù)4
1.4工程與未來6
習(xí)題與思考題6
第2章科學(xué)、技術(shù)與工程7
2.1定義7
2.2科學(xué)、技術(shù)與工程的關(guān)系8
2.3研究與開發(fā)10
2.4思維方式12
2.4.1科學(xué)思維和辯證思維12
2.4.2橫向思維17
2.4.3工程思維18
2.4.4工程與其他學(xué)科的聯(lián)系與區(qū)別21
2.4.5工程中的科學(xué)問題21
2.5工程問題的求解策略22
2.5.1基于功能的分解23
2.5.2基于結(jié)構(gòu)特征的分解24
2.5.3基于實現(xiàn)技術(shù)的分解24
2.5.4基于客戶需求的分解25
2.5.5子問題的劃分要點25
2.5.6關(guān)鍵子問題及其約束的識別25
2.5.7子問題的接口方式及全局優(yōu)化問題26
2.6小結(jié)26
習(xí)題與思考題26
第3章工程與工程師28
3.1工程師的定義28
3.2工程師的工作29
3.3工程技術(shù)的傳統(tǒng)學(xué)科29
3.4工程師的工作分工37
3.5工程師的職業(yè)機(jī)遇與未來39
3.6如何才能成為一名工程師40
3.6.1自學(xué)成才41
3.6.2工程教育43
3.6.3工程教育與創(chuàng)造力46
3.6.4創(chuàng)造性工程師的特點47
3.7小結(jié)49
習(xí)題與思考題49
第4章工程與社會50
4.1工程與人文50
4.1.1工程思維與人文思維50
4.1.2工科教育與人文教育51
4.2工程與人類需求52
4.2.1馬斯洛需求塔52
4.2.2滿足人類需求的著名產(chǎn)品53
4.2.3工程創(chuàng)新的動力：需求分析與挖掘54
4.3工程（技術(shù)）與人類未來55
4.4職業(yè)道德58
4.4.1工程師的失誤帶來的災(zāi)難58
4.4.2工程職業(yè)道德60
4.5小結(jié)63
習(xí)題與思考題64
第5章工程執(zhí)業(yè)能力與素養(yǎng)65
5.1工程師應(yīng)該具備的能力與素養(yǎng)65
5.1.1技術(shù)能力65
5.1.2執(zhí)業(yè)素養(yǎng)70
5.2社交與團(tuán)隊合作技能72
5.2.1技術(shù)團(tuán)隊72
5.2.2社交能力74
5.2.3團(tuán)隊合作技能77
5.3技術(shù)交流79
5.3.1交流與溝通79
5.3.2口語表達(dá)與交流能力79
5.3.3書面表達(dá)與交流能力80
5.4影響工程師未來發(fā)展的因素85
5.5小結(jié)87
習(xí)題與思考題87
第6章創(chuàng)造產(chǎn)品的一般流程88
6.1發(fā)現(xiàn)需求并定義問題89
6.2確定約束條件和設(shè)計目標(biāo)90
6.3組建開發(fā)團(tuán)隊94
6.4尋求解決方案：從方案（概念）設(shè)計到樣機(jī)制作的循環(huán)95
6.5小結(jié)96
習(xí)題與思考題96
第7章方案設(shè)計97
7.1方案設(shè)計流程97
7.2識別客戶需求98
7.3確定設(shè)計規(guī)格與指標(biāo)100
7.4方案生成102
7.5方案選擇108
7.6小結(jié)110
習(xí)題與思考題110
第8章詳細(xì)設(shè)計112
8.1系統(tǒng)設(shè)計112
8.2實體設(shè)計117
8.2.1模塊架構(gòu)設(shè)計117
8.2.2功能與結(jié)構(gòu)設(shè)計119
8.2.3關(guān)聯(lián)設(shè)計120
8.2.4設(shè)計評估129
8.3確定允許制造誤差130
8.3.1制造誤差的分類與控制方法132
8.3.2確定公差值135
8.3.3公差累積137
8.4小結(jié)138
習(xí)題與思考題138
第9章材料選用139
9.1材料的性能139
9.2復(fù)合材料146
9.3智能材料148
9.4材料的選用155
9.5小結(jié)156
習(xí)題與思考題156
第10章樣機(jī)制作與測試157
10.1產(chǎn)品開發(fā)過程中的樣機(jī)157
10.2樣機(jī)制作160
10.3快速原型制造162
10.4測試163
10.5小結(jié)168
習(xí)題與思考題168
附錄課程項目實施流程169
參考文獻(xiàn)171