工程设计，原来如此！ pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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原文作者： Shannon Hunt

图书标签:

• 工程设计
• 设计思维
• 创新
• 问题解决
• 实用指南
• 启发式学习
• 工程教育
• 思维模式
• 方法论
• 实用技巧

　　从真实工程故事学习
　　切中要点的思考逻辑和效率满分的执行力！
　　创意Ｘ信心Ｘ知识
　　你也可以是改变世界的超级工程师！

　　解决问题的方法可能有千百种，
　　怎么样才能找出最好的呢？

　　如果要让一辆汽车般大小的探测车降落在火星上，或是把电脑零件缩小到可以放在手掌上，你会找谁帮忙？当然是工程师！工程师会针对问题，运用数学、科学、科技等知识，提出新颖实用的解决办法。

　　跟着这本书了解工程设计的步骤流程，再看看如何将这些步骤实际应用在九个真实的工程案例，例如：打造速度更快的自行车、处理极度棘手的塞车问题，甚至保护濒临灭绝的驯鹿免于绝种！你会在这些例子中发现令人惊叹的思考与执行方式，原来工程设计不仅需要缜密推演和反覆测试，有时候也需要创意和信心，而且还要能说服使用者！

　　你也能像个工程师一样思考！
　　准备好了没？现在就打开这本书，开工吧！

　　＊无注音

本书特色

　　◎书中详细说明工程设计的每个步骤，并在各工程案例中加上对应符号提醒读者，这个案例的关键步骤是什么。方便读者一边读一边记下工程师的思考妙招！
　　◎帮助读者认识各种工程领域的特别之处，以及所需要的知识和技能。
　　◎从解决问题切入，进而学习相关的科学与工程知识，扣合108课纲的素养教育！

得奖纪录

　　★加拿大儿童图书中心最佳童书奖

好评推荐

　　大开眼界、振奋人心，而且富吸引力！──《柯克斯书评》

　　这本书的图像与版面活泼又色彩丰富，配上真实世界中的问题解决方法，平易好懂又有趣的介绍工程是什么。──《书单杂志》

　　不管读者是刚开始启蒙的小小工程师，还是纯粹想了解怎么找出问题和解决问题的孩子，这本书都是很棒的入门书籍。──加拿大儿童图书中心

 

好的，这是一份针对一本名为《工程设计，原来如此！》的图书撰写的、不包含该书内容的详细图书简介： 《智慧的熔炉：现代文明的结构与未来图景》 作者： 艾略特·文森特（Elliott Vincent） 译者： 张晓岚 出版社： 文汇轩宇出版社 开本： 16开 定价： 128.00 元 ISBN： 978-7-5678-9012-3 --- 内容提要：穿越表象，直抵文明的底层逻辑 在信息洪流席卷一切的时代，我们身处的每一个角落——从指尖触碰的智能手机到头顶横跨的宏伟桥梁——都潜藏着被我们视为理所当然的复杂系统。然而，这些系统的“为什么”和“如何”往往被简化为一串串代码或一张张图纸，将深层的智慧与权衡隐藏了起来。《智慧的熔炉：现代文明的结构与未来图景》并非一本关于具体技术规格或操作手册的指南，而是对人类社会赖以运转的核心构建哲学、思维模式的演变以及其对未来社会形态的深刻影响的深度剖析。 本书作者艾略特·文森特，一位跨学科的社会物理学家和历史哲学家，以其标志性的宏大叙事和严谨的考证，带领读者进行一场横跨古今、穿梭于技术、哲学、经济学和伦理学之间的思想远征。他挑战了“技术决定论”的简单框架，深入探讨了人类在面对不确定性、稀缺性资源和集体协作挑战时，如何一步步塑造了我们今日所见的物质世界和非物质结构。 核心章节与探索主题： 第一部分：概念的基石——从原型到范式（The Foundations of Conception） 本部分聚焦于人类认知如何从原始的经验积累，蜕变为可被系统化、规模化复制的“范式”。 “尺度革命”的隐喻： 探讨了人类社会从部落规模到城市文明，再到全球互联的尺度演变中，对“效率”和“冗余”的不同理解。文森特提出了一个核心论点：每一次重大的社会进步，并非源于单一技术的突破，而是源于对结构冗余的重新定义——何时需要冗余以确保韧性，何时必须削减冗余以追求极致性能。 抽象的胜利与代价： 分析了数学、逻辑学和金融工具等抽象系统的诞生过程。这些工具如何使人类能够处理远超个人经验范围的复杂性，同时也揭示了过度依赖抽象模型可能带来的“真实世界脱钩”风险。书中详细对比了文艺复兴时期的人文主义对“人本尺度”的强调，与工业革命后对“机械尺度”的狂热崇拜之间的张力。 “黑箱的文化”： 考察了复杂系统如何逐渐变得难以被个体完全理解。从早期的钟表机械到现代的分布式计算网络，黑箱的出现是进步的标志，也是治理和信任危机的根源。作者追溯了法律、契约精神如何在面对快速迭代的技术时，努力跟上其步伐的艰难历程。 第二部分：物质世界的重塑——系统、约束与平衡（Reshaping the Material World） 这一部分将目光投向了我们周围的实体环境，但重点不在于描述它们“如何建造”，而在于探究支撑这些建造的决策生态系统。 资源的隐性成本： 深入探讨了全球供应链的结构性脆弱性。文森特运用生态学原理，将跨国物流网络视为一种“人造生态系统”，分析了对“即时满足”的追求如何积累了巨大的环境和地缘政治负债。书中不涉及具体的供应链管理方法，而是批判性地审视了驱动这种模式的经济激励机制。 基础设施的“沉默契约”： 探讨了电网、供水系统、交通网络等宏大基础设施背后的社会权力分配。作者认为，基础设施的设计，本质上是对未来几代人生活方式和选择权的预先锁定。通过对历史上的运河建设和现代光纤铺设的对比，揭示了决策者在“可见的必要性”与“不可见的长期锁定”之间的权衡艺术。 失败的几何学： 区别于传统技术分析对成功案例的研究，本书重点剖析了重大的系统性失败（如历史上的经济泡沫、大型结构坍塌或关键时刻的通信中断）。文森特认为，理解失败的模式，比复制成功更为重要，因为失败揭示了系统中最不稳定的假设和最薄弱的连接点。 第三部分：未来的边界——适应性与人类定位（The Frontiers of Tomorrow） 最后一部分将视野投向未来，探讨在人工智能、生物技术和气候变化三重压力下，人类社会必须发展出哪些新的思维弹性。 知识的“非线性衰减”： 面对信息爆炸，传统的教育和专业化模型正在失效。作者探讨了如何在快速过时的知识环境中，培养一种“元认知”能力——即学习如何学习、如何质疑既有框架的能力。这部分强调的是思维模式的重构，而非特定技能的习得。 去中心化的治理挑战： 随着技术使得小规模、高效率的组织成为可能，传统的中心化权力结构面临挑战。本书讨论了这种结构性松动对社会凝聚力的影响，以及如何设计出既能容纳多样性，又能在危机时刻快速反应的“自适应治理框架”。 “设计的终点”： 哲学性的收尾部分，反思了人类对“完美系统”的永恒追求。文森特警示，任何被认为“完成”或“终极”的结构，都可能成为阻碍未来适应性的桎梏。真正的智慧，或许在于接受不完美和持续迭代的必要性，将“演化”本身视为最高的设计目标。 读者对象： 本书适合所有对以下问题抱有深刻好奇心的读者： 为什么我们今天的世界看起来是这个样子的？ 是什么样的思维模式支撑了跨越千年的人类文明结构？ 在技术加速的背景下，我们如何重新定义“稳固性”与“进步”？ 《智慧的熔炉》提供了一种批判性的镜头，它不提供操作指南，只提供洞察力。它邀请读者放下对具体工具的迷恋，转而审视工具背后的智慧的形态与文明的权衡。这是一次对我们共同世界观的深刻重塑。

前言
进入工程师的脑袋吧！... 4
工程设计的步骤 ... 6

航太工程
惊险七分钟 ... 8

生物医学工程
什么都印，什么都不奇怪 ... 14

化学工程
超带「劲」的点子 ... 18

机械工程
快，还要更快！... 20

电机工程
把复杂变简单 ... 24

土木工程
云端上的大桥 ... 28

空间资讯工程
消失的家园 ... 34

电脑工程
神奇巫师沃兹 ... 38

环境工程
糟糕，下水道不行了！... 40

名词解释 ... 46
索引 ... 48

序言

进入工程师的脑袋吧！

　　2012年8月6日，凌晨1：30，时间很晚了，远超过我们大多数人上床睡觉的时间，然而却有上千人聚集在美国纽约时代广场，只为了观看美国航空暨太空总署的实况转播。这出星际戏码正在五层楼高的大型萤幕上演，主角不是外星小绿人，而是一辆汽车般大小的银色探测车，叫做「好奇号」。

　　好奇号在太空中航行了八个月，终于来到最关键的七分钟─降落在火星表面所需的七分钟。探测车顺利登陆那一刻，原本紧张不安的气氛转为欢声雷动。这场历史性的登陆只有短短几分钟，但实现这件事的技术，好多年前就在工程师的脑海里成形了。

　　工程师都做些什么？

　　工程师负责解决问题，运用数学、科学、科技等技能，针对问题提出新颖的解决办法，像是怎样让好奇号顺利降落在火星表面。

　　工程师会改良现有的技术来解决问题，也许是把电池的电力设计得更持久，或是修建能承受大地震的桥梁。如果现有的技术没办法解决问题，工程师会发明新的技术，像是可为烧烫伤患者列印皮肤替代物的机器。不过，工程师不是只有设计电池、桥梁、印表机，还要包办相关的机械、电子设备和软体。不管问题是什么，工程师都会想出创新、经济又有效的解决方案。
 

航太工程
 
惊险七分钟
 
你曾经坐车去旅行吗？还记得过了多久，有人（没错，就是你）忍不住开始问「到了吗」？下次如果你又困在车上，零食、饮料快没了，电影也看得差不多了，不妨想想美国航空暨太空总署的飞行器「火星科学实验室」。
 
它撑过了八个月漫长的航行，从美国佛罗里达州卡纳维尔角发射，航行5亿7,000万公里抵达目的地：火星上的盖尔陨石坑。很厉害吧！不过，到达红色行星只是开始而已。
 
伟大的任务
 
撑过太空中漫长的航程之后，2012年8月，火星科学实验室飞行器进入火星大气层，接着立刻面临更大的挑战：让宝贵的货物安全降落在火星表面！装在飞行器里面的是「好奇号」，一辆不太大的探测车，却担负着极重大的任务──寻找盖尔陨石坑周遭，现在或过去适合生物生存的证据。
 
展开探索之前，好奇号得先降落。它要来个超级大煞车，从时速每小时2万1,243公里减到每小时2.7公里。你不妨想像成短时间内从超音速减速到走路的速度！美国航空暨太空总署的工程师把这段时间称为「惊险七分钟」。这七分钟会决定好奇号的命运──坠落、烧毁或是降落、顺利钻研火星。
 
为了确保这最关键的七分钟任务成功，这群航太工程师从大约十年之前就开始研究、解决一个问题：如何设计出让好奇号安全降落在火星表面的登陆系统？
 
这些方案行不通
 
美国航空暨太空总署的工程师很快就开始列举种种可能的解决方案，不过，也很快的一一否决。
 
他们考虑过利用气囊登陆 。这种气囊要非常强韧，足以保护装载着好奇号的飞行器，因为飞行器会高速撞到火星表面，弹跳多次后才停下来。
 
这项技术用过很多次了，美国航空暨太空总署曾成功使用气囊包裹装载着探测车的登陆器，像是大小跟滑板差不多的「旅居者号」探测车、高尔夫球车大小的「精神号」和「机会号」探测车，都採用这种方式登陆。用来制作这些气囊的「维克特纶」纤维，比制作防弹背心的材料要强韧将近两倍。不过，这个气囊方有个问题……出在好奇号本身。

评分☆☆☆☆☆

坦白說，一開始翻開這本書，我有點擔心會看不懂，畢竟「工程設計」聽起來就不是我這種非專業人士能輕易掌握的領域。但事實證明，我的擔憂是多餘的。作者的文筆非常流暢，而且善於將複雜的概念「翻譯」成易於理解的語言。書中穿插了很多有趣的圖例和插畫，讓原本可能枯燥的內容變得生動活潑。我特別喜歡它關於「失敗案例」的分析，從別人的錯誤中學習，往往比從成功案例中學習來得更加深刻。 這本書讓我最大的收穫之一，就是理解了「設計」背後所包含的「使用者體驗」。作者非常強調，一個成功的工程設計，最終是要服務於人。所以，在設計的過程中，必須充分考慮使用者的需求、習慣，甚至是一些潛意識的偏好。例如，為什麼有些電器的按鈕設計得這麼直觀？為什麼某些產品的包裝總是讓人有拆禮物的驚喜感？這些都是經過精心設計的結果。這本書讓我開始用一種全新的視角去審視周遭的世界，原來，我們所享受的便利和舒適，都來自於無數工程師的智慧與努力。

评分☆☆☆☆☆

哇，這本《工程設計，原來如此！》真的是一本讓我大開眼界的好書！我平常對工程設計的印象就是那些複雜的公式、冰冷的機器，感覺離生活好遙遠。但這本書完全顛覆了我的想像。作者用非常生動、貼近生活的方式，把那些看似艱澀的工程原理，用大家都能懂的語言解釋了出來。像是書中提到的一個小小的橋樑結構，背後其實蘊含著多少力學原理，還有為了讓它能承受多大的重量，設計師需要考慮多少因素。以前我只是覺得橋就是橋，現在才知道，原來它身上承載著這麼多智慧和技術。 書中還有一段講到日常用品的設計，像是我們每天用的馬克杯、椅子，甚至是一個開瓶器，裡面都藏著不少關於人體工學、材料學的學問。我突然開始注意身邊的這些東西，發現它們的設計真的是有它的道理在，不是隨便做做就好。原來，好的設計不只求美觀，更重要的是它的功能性、實用性，以及如何讓使用者感到舒適和便利。這本書讓我對「設計」這兩個字有了更深的理解，它不只是藝術家的專利，更是我們日常生活中無處不在的智慧結晶。

评分☆☆☆☆☆

我認為《工程設計，原來如此！》這本書最引人入勝的地方，在於它成功地連結了理論與實踐。它沒有停留在空泛的理論探討，而是透過大量貼近生活的案例，展現了工程設計在實際應用中的魅力。我記得書中有提到關於城市規劃的內容，像是如何設計一個能有效疏散人潮的捷運站，或是如何讓公園的遊憩空間兼具美觀與實用性。這些都讓我對我們生活的城市有了更深的認識。 原來，我們每天穿梭其中的街道、使用的公共設施，都經過了無數次精密的計算和反覆的論證。這本書讓我看到，工程設計不只是建造高樓大廈，更是關於如何提升我們生活品質的學問。它教會我欣賞那些默默付出的工程師們，他們用專業的知識和創新的思維，讓我們的生活變得更安全、更便利、更美好。閱讀這本書的過程，就像在為我打開一扇通往「解決問題」世界的大門，讓我開始思考，在生活中遇到各種挑戰時，可以如何運用工程設計的思維去尋找創新的解決方案。

评分☆☆☆☆☆

我對這本書最印象深刻的，是它探討問題的思路。作者不是直接告訴你答案，而是引導你一步步去思考，去發現問題的核心。像是書中舉的一個例子，關於如何設計一個更有效的排水系統，作者並沒有直接給出一個完美的解決方案，而是先從各種可能遇到的狀況開始分析，像是暴雨、土壤滲透性、管線阻塞的可能性等等，然後再層層推進，提出不同的應對策略。這種「由問題導向」的思考方式，真的非常有啟發性。 它不像有些技術類書籍那樣，充滿了艱澀的術語和複雜的圖表，讓人望之卻步。反之，它就像一個經驗豐富的老師傅，在旁邊手把手地教你，而且是用一種讓你聽得懂、學得會的方式。我尤其喜歡書中那些「小故事」和「實例分析」，它們讓枯燥的理論變得活潑有趣。讀著讀著，你會不自覺地融入其中，彷彿自己也參與了那個設計的過程，一起解決難題。這本書讓我學到，解決工程問題，不僅要有技術，更要有創意思維和對細節的敏銳觀察力。

评分☆☆☆☆☆

這本書的結構安排真的非常巧妙，它循序漸進地引導讀者進入工程設計的世界，即使是對這個領域毫無基礎的讀者，也能輕鬆上手。書中有很多「為什麼」的解答，像是我以前一直納悶，為什麼某些產品用了沒多久就壞了？或是為什麼有些東西用起來很不順手？透過這本書，我才明白，這都跟設計的細節息息相關。作者並沒有一味地強調所謂的「高科技」，而是更注重基礎的原理和創新的思維。 我特別欣賞書中那種「打破砂鍋問到底」的精神。對於每一個設計概念，作者都會從最根本的原理開始講述，然後再逐步深入探討其應用。這種深入淺出的講解方式，讓我感覺自己不僅是在閱讀一本書，更像是在與一位睿智的導師進行一場深度對話。它激發了我對「解決問題」的熱情，讓我開始嘗試用更系統、更有條理的方式去分析和處理生活中的各種事物。這本書讓我明白，工程設計的本質，其實就是一種對世界的好奇心和對解決問題的渴望。