致学生 当您开始学习工程时，毫无疑问，此时的您充满了激情、好奇以及对成功的渴望。您会将这第一年的大部分时间用于建立坚实的数学、基础科学以及交流基础。同样，您还会了解一些能够说明工程师如何解决问题并获得正确解决方法的工程主题。您将会看到数学、科学和交流如何通过能让特定的人清楚理解并快速验证的方式，提供解决问题以及传递解决方案的方法。很快，您会发现需要在许多工程学科进行深入的研究，这样才能解决不断出现的复杂问题。作为作者，我们认为，本书介绍的内容将会让您理解工程师如何在当今技术世界发挥作用。在学习完本书的主题后，相信您将会迫不及待地想进入所在学科的高级工程科目的学习，我们也相信您能成功达到教育目标。 致老师 针对一年级新生的工程课程包含了从工程专业概述到具体学科科目的广泛主题。而包括了了解预备材料、学习动机以及保持记忆在内的课程目标衍生了大量适合一年级的学习活动。传统的工程制图以及描述性的几何课程已经被计算机图形和基于CAD的课程取代。介绍工程学和问题解决的课程除了教授计算机语言的基本原理以外，还会使用电子数据表格和数学方法。Internet已经成为主要的教学工具，提供大量数据补充课堂笔记和教科书的内容。在这第五版中，作者将继续介绍工程专业以及为学生提供达到成功所需的工具和技术。 本书(第5版)汲取了作者在前四版中的经验并加入了许多师生使用该书的良好建议。在过去的30年中，问题解决的基础几乎没有改变，但是数学工具和表示技术却得到极大的改善。因此，第五版仍然保持相同的宗旨，而集中介绍新问题和改进的方法。 本书的宗旨是：(1)在学生第一年所面对的工程科目有所限制时，激发他们的学习兴趣，(2)当使用逻辑方式表示解决方案时，向学生提供使用SI和常规单位解决问题的经验，(3)向学生们介绍需要应用基础工程概念的大多数工程学科所共有的学科领域，(4)锻炼学生解决开放式问题的能力。 本书介绍的内容将集中于某个方面的知识但又不失连续性。大多数章节后面的问题的难度有所不同，这样学生们可以快速体验成功，同时也能继续挑战更复杂的问题，其中绝大部分都是新问题或经过修改的问题。 这11个章节的内容包含了3学分课程的丰富材料。通过忽略某些章节和/或每个学期教授不同的内容，可以使课程的学分变为0.5到1学分或者是2学分。第1章介绍了工程设计的内容，如果要提供好的初步设计经验，可补充其他案例研究和材料。 本书分为3个主要部分。第1部分介绍工程学，首先是简要描述，然后又细述工程职业，资料包括了大多数工程学科。如果单独划定正式的定向课程，则第1章可以作为阅读作业以及让学生调查学科兴趣的基础。 处理工程数据的第2部分包括了所有工程学生为任何工程课程作准备所需的材料。第2和第3章介绍了处理工程问题、确定所需数据和解决方法，以及表示结果的过程。作者认为，强调该部分的内容可以在后面材料以及问题变得越来越难的情况下受益。 第4和第5章包括工程评估、量纲以及单位（包括惯例单位以及SI单位）。本书的讨论和示例问题强调SI公制。然而，其他量纲系统仍在使用中，所以本书的许多示例和问题包含非公制单位，从而向学生提供单位转换方法以及经常使用的其他单位。 第6章介绍的统计学是一门在工程决策中扮演重要角色的学科。获取大量测试或现场数据、进行统计分析以及得出正确结论的能力对于建立性能参数尤为重要。 第3部分提供了可以用来加强理解前面章节介绍的基础知识的工程内容。第7到第11章给教学提供了大量的灵活性。根据课程的时间和目标，老师可以确定所有7、8、9、10和11章所涉及的深度。介绍能源的第9章作了全面修订。作者认为，工程学生应该在其学习的早期了解当今世界对燃料的依赖，这样学生们可以将这方面的知识应用于后备能源的使用和开发中。 第3部分的内容可以以任何顺序介绍，因为每一章独立于其他章节。有些问题建议使用计算机或电子数据表作为解决方案。这些都是开放式的或是“如果……则……”之类的问题。根据学生以前在编程或电子数据表的工作经验来看，在解决这些问题前需要可能对他们作额外的指导。 附录将作为选中领域知识的参考，这样能让学生从代数和三角学的角度重新审视问题。附录包含了强烈推荐作为阅读和课堂讨论的国家专业工程师学会的工程师道德公约，简要介绍了计算机编程的流程图，其他附录包括表、单位转换、公式以及章节问题的答案。 因为本书适用于一年级的工程学生，所以学习本书不需要代数、三角学以及解析几何以外的专门数学知识。然而作者发现，作为本书预备知识的微积分数学知识有很多好处。 感谢 这里要对帮助编写本书的许多人员表示感谢。首先我们要对爱荷华州立大学Division of Engineering Fundamentals and Multidisciplinary Design学院的老师表示感谢，他们已经从事了25年的工程计算课程的教学工作。他们获得其他部门的工程老师的支持，通过努力取得了这些课程的成功。几千名学生学习过这些课程，本书要感谢他们的评论和观点，这些都影响本版书的内容。教师和学生的许多建议为我们提供了很多能够用于改进以前版本的有用信息。这里特别要感谢本版书的审查人员，他们的建议非常有用，这些建议极大地影响了第5版手稿的准备工作。 还要感谢Cheryl Eide博士，感谢她对本书一些章节的贡献以及提供学生简介。这里要对那些为第1章提供传记信息的人员表示特别感谢：波音的Dean Hawkinson、杜邦的Julie Friend、ConAgra Foods的Donna Faust、Black and Veatch的David Shallbert、 Synder & Associates 的Mark Land、John Deere的Morgan Halverson、Caterpillar’s Global Engine Development–North America Division的 Sheela Rajendran、General Mills的 Amy Dee Schlechte、Methodist Medical Center and Wishard Memorial Hospital in Indianapolis的Nick Mohr。 最后，我们要感谢长期以来支持我们工作的家人。 Arvid R. Eide Roland D. Jenison Larry L. Northup Steven K. Mickelson