结构工程师博文

结构工程师知识结构的更新与拓展。

摘要] 本文分析了结构工程师从学校到成熟的各个阶段的知识需求和知识结构，强调了信息时代的结构工程师应该具备的能力和素质，提出运用个人知识管理的理念和手段来不断更新和拓展自身的知识结构，以适应日益变化的社会需求。

关键词] 结构工程师；知识结构；能力；个人知识管理。

abstract] the knowledge requests and knowledge structure needed by a structural engineer in different stages, starting from a new graduate until to a matured one, are analyzed in this *****, it is emphasized on one’s capacity and qualification necessary for a structural engineer under the information era. it is also suggested that in order to accommodating the changeable social needs, the structural engineer has to explore and renew his/her knowledge structure by using the concept of personal knowledge management.

keywords] structural engineer, knowledge structure, capacity, personal knowledge management

一概述。科学是科学家探索自然界的产物，工程技术是工程师改造世界、推动社会经济进步的手段。工程师的使命是改造世界，拓宽人类的生存空间，提高生活的质量。

新时代的工程师应该是“精明的制造者，可信的创新者，集成的大师，企业的骨干，尖端技术的推动者和知识的管理者”。[1]

结构工程师（土木工程师）也许是最古老的工程师。从知识结构和专业化程度来划分，自十八世纪末至今，大约可分为五代：从多才多艺到初步专业化，从非常专业化到部分系统化和杂交化。

信息社会的结构工程师，面临着技术全球化、边缘和交叉新学科发展、信息传播的革命等问题的冲击。除了传统的基础知识和专业知识，计算机技术、管理科学、经济学、社会学和其他人文科学，一并构成了新一代结构工程师所必备的知识结构[2]。一个学科日益渗透，更趋合作化、全球化工作的世界要求结构工程师的个人竞争力的因素越来越回归到个人的素质和工作能力。

二结构工程师各个阶段的知识需求和知识结构。

礼记·中庸》有云：“博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之。”说的是为学的几个层次，用来解说结构工程师成长的几个递进阶段的特点，也是很贴切的。

当然各个阶段的特点不是绝对的，在某一阶段内，会同时包含几个层次。

a博学之”学校的课堂教育，注重培养学生具有坚实的数学和力学基础理论知识，自然科学基础知识和人文社会科学知识，较高的外语水平和计算机应用能力，掌握土木工程专业技术基础理论以及一定的工程实践技能。学生应进行广泛的涉猎，养成世界的眼界和开阔的胸襟，否则就是无根之木、无源之水。学校的内容除了基础课、专业基础课和专业课外，还有经济、管理、人文、社会等各方面的课。

本科生和研究生阶段的系统学习和培训奠定了一个工程师基本和必须的知识面和知识结构的构架，知识结构的充实和拓展，是工作和实践中一个漫长的过程。以某大学的土木工程专业课程设置为例，主要包括：

基本技能类：画法几何与工程制图、 c++语言、vb语言、计算机绘图程序设计等；

专业基础类：结构力学、弹性力学、弹性力学中的有限元、结构稳定性和极限荷载等；

专业理论类：土木工程概论、房屋建筑学、建筑结构选型、房屋结构检测与加固改造、高级装饰工程施工、工程概预算和招投标、房屋结构抗火设计、混凝土结构基本原理、钢结构基本原理、土木施工工程学、建筑混凝土结构设计、混凝土特种结构、建筑结构优化设计原理、高层建筑施工、塔桅结构、组合结构、木结构、大跨度结构、建筑钢结构设计、建筑施工、荷载与结构设计原理、砌体结构、建筑结构抗震、建筑结构试验等等。

知识经济时代的特点是知识更新的速度非常之快，美国marcel dekker, inc从上世纪五十年代至今一直在出版了一套“工程师应知”丛书（what every engineer should know），作为对工程师专业领域以外知识的补充，目前已超过五十余本，主要集中在经济管理、计算机技术、新材料、新理论、社会学等，大致列举如下：

经济管理类：对产品质量的责任（product liability）、专利（patents）、人力资源管理（human resources management ）、经济决策分析（economic decision analysis ）、制造成本估计（manufacturing cost estimating）……

计算机类：人工智能（artificial intelligence ）、cad与cam（computer-aided design and computer-aided manufacturing: the cad/cam revolution）、微机编程设计（microcomputer program design ）…

新材料、新技术：橡胶（rubber）、材料及构件失效（"material and component failure, failure analysis and litigation"）、螺栓连接（threaded fasteners）……

其他：工程试验（test engineering）、有限元分析（finite element analysis）……

图1 . what every engineer should know 丛书

图2 nsf报告。

这套书的书目和内容，从一个侧面说明了工程师的知识结构需要与时俱进，唯有不断学习方是向上之车轮。

中国工程院院长***在2023年世界工程师大会期间指出：培养优秀的工程师必须加强新一代工程师的知识基础，知识基础要更加广阔，要给工程师培养可持续的发展理念，要把人文学科与工程发展结合起来[5]。

美国工程院(nae) 与美国自然科学**委员会(nsf) 共同组织发起了“2020 工程师”计划。 2004 年底，该计划发表了第一个正式报告：《2020的工程师：

新世纪工程的愿景》。2005 年夏，该计划发表了第二个正式报告：《培养2020 的工程师：

为新世纪变革工程教育》。两个报告在详细分析2020 年工程实践的技术、社会、国际与专业等大背景的基础上，描述了对未来工程师的期望与其关键特征，为工程师、教师、雇主与学生建立了未来工程与工程师的共同愿景，进而为工程教育的改革发展作出了一项战略设计，提供了顺应未来需求的变革途径和具体措施[7]。

b审问之”刚出校门走上工作岗位，新工程师们感觉是茫然，实践知识和经验太少了，意见很少可被采纳，精心准备的东西被证明漏洞百出，理解东西顾此失彼。这都是正常现象，因为学习的第二个阶段才刚刚开始。新工程师们最重要的事情是联系实际，将自己的理论概念实际化，具体化，解读大量的工程实例，在实践中寻找感觉，理解工作的流程，有所不明就要追问到底，要对所学加以怀疑，接受老工程师的指导，尝试解决实际问题。

不知旧物无法言新，体会和感受已有的技术，是最有效的起步。工程师只有能够寻根究底，才能具有独立的判断力，能够有见识。

这个时期的年轻工程师很容易步入一个误区，“相信计算机能够代替他们对工程做出正确的判断，……将掌握了一些结构分析的使用方法等价于掌握结构设计方法。完全没有认识到高质量的工程设计只能是工程理论、大量的实践经验和复杂脑力劳动的产物。”[9]

近年来结构静力和动力已经到了很高的自动化程度，……除非你完全掌握程序所采用的理论和近似方法，否则绝不采用任何一个结构分析程序，……在没有清楚地定义荷载、材料属性和边界条件之前，不要创建计算机模型。”加州大学教授，etabs创始人爱德华。威尔逊如是说。

[10]

c慎思之、明辩之”

经过一段时间的工作，新工程师开始有感觉了，可以通过自己的思想活动来仔细考察、分析，对某些局部的细小的问题的掌握逐渐熟练起来了，能够理解工作流程中的各个步骤的目的和作用，并且把实践中碰到的问题再去联系理论。

在系统地完成了几个工程以后，工程师应该思考的问题是理论的适用性，模型的准确性，各工种配合间的效率，投入的成本和产出的关系。这个时候的工程师已经用全面和系统的观点来思考自己的工作。知晓管理技术会让工程师的工作更有效。

d笃行之”等到工程师能够熟悉地掌握各种工序，解决各类技术难题的时候，他已经是一个技术能手了，学有所得，就要努力践履所学，使所学最终有所落实，做到“知行合一”。他需要把工作放到更广阔的背景中去考虑。他所理解的s≤r 已不仅仅是荷载与抗力的关系了，它们已经极大地广义化了，他需要考虑局部和整体的感受，考虑顾客的实际需求，考虑工程的社会效益，要进行流程的再造和优化，要追求技术的创新，他同时会感受到经济学，人文学，社会学指导作用，他会是一个整体中很协调的一部分，他需要去考虑长期效益和可持续发展，忠贞不渝，踏踏实实，一心一意，坚持不懈，追求工程师的真正使命。

根据对上述几个阶段的描述，一个理想的工程师应该具备以下的知识结构：

n 认识科学技术发展的规律，掌握设计科研工作的特点、规律、流程和方法。

n 掌握**关于技术工作的方针、政策、法规和条例。

n 系统掌握本专业领域的基础理论和发展趋势，广泛了解相邻专业的一般知识，了解新科学新技术的发展动向。

n 系统学习技术管理、生产管理、质量管理、时间管理、运筹学等管理工程知识，掌握基本的工程管理方法。

n 了解技术经济的基本概念和经济学的一般原理，掌握技术经济的评价标准、比较原理和计算方法。

n 了解计算机的一般工作原理和发展概况，掌握微机操作技术，常用的程序设计、应用软件。

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