2.2 工程理念与工程思维

2.2.1 工程理念

1.现代大工程的特点

工程，对于我们并不陌生，比如我国的都江堰、万里长城、京杭大运河、埃及的金字塔、罗马的凯旋门等都是古人留下的伟大工程。20世纪40年代的曼哈顿工程、60年代的阿波罗登月工程，以及90年代的人类基因组计划工程，堪称现代世界三大工程。我国20世纪60—70年代完成的“两弹一星”工程、改革开放后建设的大亚湾核电工程、宝钢二期工程、铁路5次大提速工程，以及当下正在进行的三峡工程、探月工程、南水北调、西气东输、青藏铁路工程等，创造了中国历史发展进程的神话。可以说工程活动塑造了现代文明，并深刻地影响着人类社会生活的各个方面。现代工程构成了现代社会存在和发展的基础，构成了现代社会实践活动的主要形式。

工程活动是人类利用各种要素的人工造物活动。工程既不是单纯的科学应用，也不是相关技术的简单堆砌和剪贴拼凑，而是科学、技术、经济、管理、社会、文化、环境等众多要素的集成、选择和优化。一切工程都是人去建造的，是为了人而造的。因此，要建立顺应自然、经济和社会规律，遵循社会道德伦理、公正公平准则，坚持以人为本、资源节约、环境友好、循环经济、绿色生产、促进人与自然和人与社会协调可持续发展的工程理念。工程理念深刻地渗透到工程策划、规划、设计、论证和决策等各方面的各环节中，不但直接影响到工程活动的近期结果与效应，而且深刻地影响到工程活动的长远效应与后果。许多工程在正确的工程理念指导下，不仅成功而且青史留名。但也有不少工程由于工程理念的落后甚至错误，酿成失误，甚至殃及后世。如公元前256年李冰主持修建的都江堰水利枢纽，科学分水灌溉，与生态环境友好协调，造就了“天府之国”。非洲建造了阿斯旺大坝，使富饶美丽的尼罗河下游变成了盐碱地，甚至荒漠化。造物就要造精品、造名牌，造福于人民。当代工程的规模越来越大，复杂性程度越来越高，与社会、经济、产业、环境的相互关系也越来越紧密，这就要求我们从“自然—科学—技术—工程—产业—经济—社会”知识价值链的综合高度，来全面认识工程的本质和把握工程的定位，在工程的实施和运行全过程中处理好科技、效益、资源、环境等方面的关系，促进国民经济和社会生活的全面、协调、持续发展。

进入21世纪以后，关于工程的理论、观点和看法，与19世纪、20世纪的工程观有显著的差别。工业化时代的工程观，己经远远不能反映社会的发展对于工程的新需求。现代工程是人们运用现代科学知识和技术手段，在社会、经济和时间等因素的限制范围内，为满足社会某种需要而创造新的物质产品的过程。21世纪的工程已是充分体现学科的综合、交叉的“大工程”系统，“工程”不再是狭窄的科学与技术涵义，而是建立在科学与技术之上的包括社会经济、文化、道德、环境等多因素的大工程涵义。当体现现代工程特点的大工程观逐渐得到认同的时候，传统的工程教育观也受到冲击，大工程观要求工程教育应为学生提供综合的知识背景，强调工程的实践性、创造性，更加重视工程的系统性及其实践特征。这一理念主要是针对传统工程教育过分强调专业化、科学化从而割裂了工程本身这种现象提出来的。现代工程是人们运用现代科学知识和技术手段，在社会、经济和时间等因素的限制范围内，为满足社会某种需要而创造新的物质产品的过程。现代工程体现多学科的综合，包含大系统的观点，工程不再是技术、物质和产品等狭义的理解，而是以科学和技术为基础，又包含经济、社会文化和道德等多因素的现代大工程的理念。

现代工程与传统工程相比有着一定区别：

（1）有明确的社会目标。一切工程活动都是为了增进社会利益，满足社会某种目的，工程的组织者和工程技术人员是否充分理解社会现实需要，是关系工程成败的重要因素。

（2）工程设计方案的选择和实施，往往要受到社会、经济、技术设施、法律、公众等多种因素的制约，解决现代工程技术问题，需要综合运用多种专业知识。因此，现代工程技术人员不能满足于专门知识和具体经验的纵向积累，必须广泛汲取各类知识形成有机的知识网络，以便适应现代工程这一综合性系统的要求。

（3）讲究经济效益。对于一个成功的工程项目来说，不但在技术上是先进的和可行的，在经济上也应当是高效益的，即要求工程方案的成本最低，效益最大。

（4）必须在尽可能做到的范围内实现综合平衡。因为在工程活动中存在许多不确定的因素和相互矛盾的要求，只有进行系统的综合平衡，才能最大限度地满足社会需要，取得满意的社会效益和经济效益。

（5）现代工程的自动化、智能化、信息化、动态化的发展趋势。科学技术的飞速发展，必然使现代工程出现大量新的特点，为适应这些情况的变化，工程人员必须及时掌握工程技术信息，不断提高。

2.现代大工程理念

现代工程正以工程链的形式呈现出集成化的面目，科学、技术、人文、社会、经济、管理、伦理、道德、法律等内容无不包容在内。大工程理念，是一种面向工程实际的理念。美国麻省理工学院工学院院长乔尔·莫西斯认为，大工程理念是为工程实际服务的工程教育的一种回归。从哲学层面来讲，大工程理念是以责任意识为导向的操作综合、价值综合和审美综合的统一。从工程层面来讲，大工程理念是思维整体性与实践可行性的统一，是工程与科学、艺术、管理、经济、环境、文化的融会。原教育部副部长吴启迪认为“作为工程技术人员，不仅要学习工程，还要了解社会与人，把人文教育与工程教育结合起来十分必要”。美国21世纪愿景报告认为：未来的工程师应当具备以下的关键特征：分析能力、实践经验、创造力、沟通能力、商务与管理能力、伦理道德、终身学习能力。从大工程理念来看，21世纪高素质的工程人才应包括以下9种能力：工程知识能力、工程设计与创新能力、工程实施能力、价值判断能力、团队协作能力、交流沟通能力、考虑环境影响的能力、社会协调能力和终身学习能力。

2.2.2 工程思维

思维是宇宙中最复杂、最奇妙的现象之一。一般认为，人类有两种旨趣殊异的思维活动：一是认知，二是筹划。认知是为了弄清对象本身究竟是什么样子；筹划是为了弄清如何才能利用各种条件做成某件事情。认知的最高成果是形成理论，即用抽象概念建构起来的具有普遍性的观念体系；筹划的典型表现就是工程，即用具体材料建构起来的、具有目的性和个别性的实存。认知的结果是形成观念体系，它是客体对象的主观化；筹划的结果是形成实存，它是主体意愿的客观化。从两种思维的表现形式看，认知型思维的高级形式是理论思维；筹划型思维的高级形式则为工程思维。

理论思维适合用来解决理论认知问题，工程思维则适合用来解决工程筹划问题，尽管两种思维方式可以相互借鉴、相互印证，但不可以相互僭越，既不可顺着理论思维来设计工程，也不可用工程思维来建构理论。认知和筹划、理论和工程是分得很清楚的。例如，数学家在研究三角形时，知道自己是在研究一种道理，不会过多地考虑三角形在现实世界中会是什么样子；而工程师在建一个三角形的建筑时，则不仅要知道三角形的原理，还必须考虑三角形建筑的功能、材料、环境场地及外观与装饰等，同样他也不会过多地考虑自己所建的是否是一个纯粹的三角形。在这里，数学家和工程师分得很清楚，他们各司其职。

此外，工程思维也有别于科学思维与艺术思维。人的实践活动方式与内容直接影响着思维活动的各个方面，从而出现了与不同实践活动相应的思维方式。如科学实践、工程实践、艺术实践活动分别产生了科学思维、工程思维与艺术思维方式。科学活动、工程活动、艺术活动的任务、目的、本质、思维与现实关系的主要特征与思维特点，见表2-1。

表2-1 科学活动、工程活动、艺术活动对比一览表

上述三种思维方式在思维与现实的关系上，有着异中有同、同中有异的复杂关系。然而，个人的具体思维活动是复杂的，不能笼统断定科学思维或工程思维就是科学家或工程人员的思维方式，而其他人就不运用这些思维方式。众所周知，科学家发现（discover）已经存在的世界，工程师创造（create）一个过去从没有过的世界，艺术家想象（imagine）一个过去和将来都不存在的世界。科学家在进行反映性思维活动中（如发现科学定律），思维的对象已经存在于现实世界之中了；而工程师、艺术家在进行想象性思维活动中（如工程师设计太阳能飞机、作家写一本小说），思维的对象是现实世界中不存在的。这就是思维与现实关系中“反映性”关系与“创造性”、“想象性”关系的根本区别。与科学思维相比，工程思维注重科学性，遵照科学规律开展创造性、构建性、设计性思维活动，消除违背科学规律的幻想。这是因为：

①任何违背科学规律的做法都是徒劳的，“永动机”是永远做不成的；

②科学规律指出了理论上的限度和工程活动可能追求得到的目标，不能幻想达到违背科学规律的目标；

③任何高新技术都是在自然科学的基础上发展的。

与艺术思维相比，工程思维也具有想象性与艺术性，既注重目标和过程的想象，也追求美与弘扬美。工程思维渗透工程理念、工程分析、工程决策、工程设计、工程构建、工程运行以及工程评价等各个环节之中，从而在很大程度上决定着工程的成败和效率。