高中工程學/什麼是工程師？
工程師利用數學、科學和技術來解決問題。他們還設計對人類有用的產品。要成為一名工程師，你需要獲得工程學學位，這將為你提供數學、科學和技術的廣泛背景，因為工程師每天都使用這些技能來解決問題。除了廣泛的背景之外，工程專業的學生還會選擇工程學某個分支的專業。每個分支的工程師都擁有可以應用於許多領域的知識和技能，並且可以為解決許多不同型別的問題做出貢獻。由於許多工程專案包含多個要解決的問題，因此一個領域的工程師經常與其他領域的專家密切合作，包括科學家、其他工程師和企業領導者。
隨著各個領域的科學知識不斷增長，大多數工程專業在過去 200 年中出現。在此之前，工程主要集中在道路、橋樑、運河或軍事結構和裝置的建設上。
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活動 為了更好地理解工程專業的廣度，現在是時候製作另一個清單了。這次你不需要進行任何研究。只需列出你能想到的所有工程專業或工程師型別，並簡要描述其中一個專業。參考本課結束時工程學會列表，這些學會代表著不同的工程專業。你能說出多少個？還有你沒有寫下的其他內容嗎？你對工程專業的描述是否與列出的描述相似？你可能需要花一些時間閱讀所有描述，以更好地瞭解各種工程專業。 |
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活動 既然你已經熟悉了一些不同的工程專業和代表工程學的主要學會，讓我們看看你是否能將一個工程設計專案與一個工程專業相匹配。 一家飛機制造商想要設計和製造世界上最大的飛機。他們應該聘請什麼型別的工程師？ 從閱讀本課結束時的工程專業列表來看，你最初的反應可能是航空航天工程師。但是，你知道在像圖 5 所示的空客 A380 這樣的飛機內部有數英里的電線和數千個電子裝置嗎？因此，聘請一位瞭解電力系統（可能是電氣工程師）的工程師可能是個好主意。我們可能不希望飛機在數百人或數千磅貨物內部的重量下分解成碎片，因此聘請結構工程師或土木工程師可能是個好主意。如今，有數千種不同的材料可用於製造產品，因此我們可能需要聘請具有材料專業知識（材料工程師）的工程師。飛行員需要能夠操作控制飛機的非常專業的裝置，因此你可能需要聘請專門從事人機互動（工業工程師）的工程師。聘請具有不同飛機部件（機械、電氣、結構、材料、人機互動）如何組合和協同工作的專業知識的系統工程師，也可能是個好主意。 |
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豐富活動（快速） 從本章開頭中選擇一個工程師簡介。寫一份簡短的報告，解釋你認為工程師擁有哪種工程專業，如果有的話。 |
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豐富活動（中等） 為了更好地理解工程專業，請訪問一個或多個專業學會的網站，並閱讀有關專業的介紹。寫一份報告，描述你選擇的工程專業。 |
許多僱主聘請工程師是因為他們擁有一定的技能，而不是因為他們擁有特定的學科、學位或專業。讓我們探索僱主在員工中尋找的工程技能和教育學位的範圍。職位廣告通常會描述一個職位，並列出該職位所需的或期望的技能、經驗和教育。工程技能可能高度技術性，可能包括使用某些型別的數學和科學的能力、使用某些型別儀器的能力、操作某些型別計算機程式的能力或應用某些專業工程知識的能力。
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活動 在本課結束時，你會找到幾個工程職位廣告，這些廣告是在 2007 年釋出在網際網路上的。在閱讀它們時，你可能會注意到一些對你來說是新的或不熟悉的名詞，尤其是當廣告描述的是一項專業的技術技能時。你可能還會看到一些你理解的名詞。仔細閱讀每個職位描述和要求。列出每個職位的學位要求、每個職位的經驗要求以及你理解的技能要求。你是否注意到工程學位被列為所有三個廣告中的要求？你可能還注意到，這些職位都沒有要求特定的工程專業。 |
如今，大約一半的工程職位廣告不要求學科特定的工程學位。相反，它們要求工程學位加上一組特定的技能或經驗。
其中兩個廣告列出了期望的年限經驗，所有廣告都列出了特定型別的經驗。以下是每個廣告中的一例。
- 廣告 1：管理複雜、高知名度專案的經驗。
- 廣告 2：熟悉或具備以下一個或多個領域的經驗：產品開發、專案管理、成像和列印。
- 廣告 3：注塑塑膠的經驗。
經驗對於大多數工程工作來說是一個非常重要的資格。許多工程專業的學生透過實習和/或兼職工作在校期間獲得了經驗。其他人則在畢業後獲得工作經驗，並在獲得更多經驗後晉升到新的職位。
現在讓我們看看一些你可能更熟悉的工程技能。你是否注意到所有三個廣告都要求良好的溝通技巧？
- 廣告 1：透過清晰記錄活動和透過口頭和書面文字呈現資訊、技術內容和想法，展示出色的溝通能力；善於傾聽。
- 廣告 2：良好的溝通能力。
- 廣告 3：良好的溝通能力，能夠與內部和外部客戶建立並保持積極的關係。整潔、準確、精確的工作和文件。
工程師必須能夠將他們的想法傳達給其他人。工程師經常做演示、撰寫技術報告，並與客戶和其他技術專家進行互動。
其中一個廣告使用了以下詞語：“整潔、準確、精確的工作和文件”。許多工程師會詳細記錄他們的工作。這有助於他們記住他們是如何解決問題的，或者為什麼他們選擇以某種方式設計產品。你認為萊特兄弟在嘗試設計世界上第一架飛機時會詳細記錄嗎？他們記錄了每一次實驗、每一次失敗和每一次成功。有時，工程筆記被用來申請專利，這些專利可能相當有價值。有時，工程師在出現問題時必須為他們的設計辯護。你認為在出現工程故障（例如橋樑或建築物倒塌）的情況下，為什麼擁有工程筆記和文件很重要？一個答案是筆記和文件可以幫助工程師找到故障原因，最終導致設計改進。另一個答案是，良好的文件可以保護工程師免受訴訟。
所有三個廣告也要求良好的組織能力。
- 廣告 1：定義和優先考慮現實、具體的目標；能夠在優先順序不斷變化的情況下完成預定的任務。
- 廣告 2：良好的組織能力、多工處理能力、團隊合作能力必不可少，自我驅動。
- 廣告 3：注重細節，強大的組織能力，時間管理（時間線）和以期限為導向。積極主動、有動力、主動。
工程師經常同時處理多個專案（多工處理），大多數專案都有不同的任務和相應的截止日期。工程師通常也與一個或多個團隊同時合作，每個團隊成員都有不同的技能和職責。任務截止日期對於大多數專案的成功至關重要。有時錯過截止日期會導致整個專案被取消，或者可能導致大量收入損失。例如，想象一下你正在一個團隊中設計一個新的影片遊戲控制器。如果你沒有完成產品的設計、測試和製造，你的公司可能會錯過大部分產品銷售將發生的假日季。或者，你的公司可能知道另一家公司也在設計一個新的影片遊戲控制器，並且第一個將產品推向市場的公司很可能會獲得最多的客戶。
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豐富活動（中等） 檢視招聘網站或報紙上的五個工程職位空缺，並列出這五個職位的具體資格。他們是否有共同的資格？ |
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豐富活動（中等） 從下面的廣告中識別一個或兩個你感興趣的工程技能，並進行一些研究來解釋該技能的性質和細節。 |
一個廣告列出了以下要求
- 廣告 1：採用邏輯、系統的方法，透過分析和評估替代解決方案來解決問題。
工程師學習使用仔細的系統化問題解決方法來解決問題。請注意，要求中還規定“......以及對替代解決方案的評估”。通常，一個問題不止一個解決方案。
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活動 在美國東北部的一座煤礦中，一場火災已經燃燒了數年。如圖 6 和 7 所示，火災完全發生在地下；煙霧從地面裂縫中冒出，在一些地區，地面已經坍塌了好幾個地方。這個問題有很多潛在的解決方案：我們可以用水灌滿礦井；我們可以嘗試透過切斷氧氣來撲滅大火；或者我們可以讓它繼續燃燒。   對於大多數問題，都有許多可能的解決方案，為了確保選擇最佳解決方案，重要的是工程師要評估每一個方案。在上述情況下，您認為哪種礦井火災解決方案成本最高？哪種解決方案會對環境或居住在該地區的民眾造成最大危害？哪種解決方案最有可能真正撲滅大火？這些是工程師必須回答的問題，才能找到最佳解決方案。最終，礦井火災的實際解決方案是讓火繼續燃燒。 |
2006 年，美國和加拿大大約有 350 所工程學院或學校。其他國家還有數百所。大多數工程學院或學校都有多個工程專案，提供不同工程專業的學位。例如，亞利桑那州立大學 (ASU) 在亞利桑那州坦佩和梅薩設有分校，提供以下 12 個工程和工程技術學位。此外，在許多這些學位中，還有一些專門的專業方向或重點領域。
- 航空航天工程
- 生物工程
- 化學工程
- 土木與環境工程
- 計算機工程
- 電氣工程
- 電子工程技術
- 工程 (跨學科)
- 工業工程
- 製造工程技術
- 機械工程
- 機電一體化工程
- 機械工程技術
工程專案通常由大學以外的機構進行認證。認證就像一個認可的印章，表明工程專案已經過評估，並且符合質量流程、充足資源和適當的工程課程的標準。最大的工程專案認證機構是 ABET。2007 年，ABET 認證了 2,700 多個不同的工程、技術、應用科學和計算專案。
ABET 要求所有工程專案證明其學生能夠達到以下成果。這些成果非常籠統，幾乎所有工程師都需要。除了這些成果之外，每個工程學科還需要特定的成果。因此，電氣工程學生必須證明他們能夠設計複雜的電氣和電子系統；機械工程學生必須證明他們能夠設計和實現熱力學和機械系統。最後，每個工程專案可能有一些特定於專案的成果；例如，這些成果可能滿足僱用該專案畢業生的公司或行業的需要。如果您在 ABET 認證的專案中學習工程，您將花一些時間追求這些不同的成果。
- 能夠運用數學、科學和工程知識；
- 能夠設計和進行實驗，以及分析和解釋資料；
- 能夠設計系統、元件或流程以滿足既定的需求，並受經濟、環境、社會、政治、道德、健康和安全、可製造性和可持續性等現實約束；
- 能夠在跨學科團隊中工作；
- 能夠識別、制定和解決工程問題；
- 理解職業和道德責任；
- 能夠有效地溝通；
- 必要的廣泛教育，以理解工程解決方案在全球、經濟、環境和社會背景下的影響；
- 認識終身學習的必要性，並能夠參與終身學習；
- 瞭解當代問題；
- 能夠使用工程實踐所需的技巧、技能和現代工程工具。
為了準備在大學學習工程，您應該在高中打好數學和科學的基礎。看看成果 1（能夠運用數學、科學和工程知識）。在大多數大學工程專案中，學生學習化學、物理、高等數學（微積分或離散數學），以及可能生物學；因此，您需要準備好開始大學水平的這些領域的學習。如果您在高中參加了所有這些領域的課程，您將有最好的準備。此外，如果您準備在大學第一年開始學習微積分，那就更好了。
完成工程課程可能很有挑戰性，可能需要您在課堂之外花費很多時間學習。大多數本科工程專案的設計使您可以在四年內完成學士學位。但是，由於他們在高中沒有做好準備，或者沒有作為全日制學生按計劃學習，因此許多學生需要五年或更長時間才能完成學業。
以優異的成績完成工程學位，將會為許多令人滿意的職業道路開啟大門。工程學位為上一課中“一些執業工程師”部分中的職業概況中討論的職業型別提供了基礎。許多工程專案畢業生在職業生涯的前十年也轉入技術銷售或工程管理職位。此外，工程學位為研究生教育提供了一個很好的起點。許多擁有工程學士學位的學生選擇在工程專業領域攻讀碩士學位，以獲得先進的深入知識。工程學士學位也為法學、商學甚至醫學等高階學位奠定了良好的基礎。
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豐富活動（較長） 確定兩個不同的大學工程專案，最好是在不同的學校。研究入學要求和您預計在專案的前兩年要上的課程。其中有多少是數學、科學和工程課程？看看您是否能夠識別出每個領域中的課程。 |
許多工程師選擇成為註冊專業工程師 (PE)。雖然大多數工程職業不需要執照，但只有註冊的專業人員才能向公眾提供服務，並簽署和蓋章公眾的計劃。一些不需要持有專業執照的工程師選擇這樣做是為了其他原因；例如，有些人這樣做是為了證明他們已經達到了公認的標準。在尋求或改變工作機會時，這可能也是有利的，因為 PE 認證使應聘者與其他未註冊的工程師區分開來。
工程執照的要求由每個州決定，因此各州之間略有不同。儘管存在差異，但有一個標準流程。第一步是從 ABET 認證的工程專案中畢業。第二步是參加工程基礎考試 (FE)，該考試涵蓋工程學校學習的工程基礎科學。第三步是透過工作獲得經驗，具體標準因州而異。最後一步是參加工程專業考試。
以下每個工程職位是在 2007 年 8 月從網際網路上釋出的。
具體職責:
- 開發、實施和維護零件、元件、子元件和最終元件的製造或製造方法、操作順序和流程。
- 與設計工程對接，協調新產品的釋出。
- 估計製造成本，確定時間標準，並提出新產品線或現有產品線的工具和工藝要求建議。
- 維護協調製造運營的記錄和報告系統。
其他要求:
- 使用邏輯、系統的方法透過分析和評估替代方案來解決問題。
- 即使在面對時間要求和/或人際衝突時，也要以專業的方式行事。
- 保持對任務安排的靈活態度。
- 透過清晰地記錄活動，並透過口頭和書面方式呈現資訊、技術內容和想法，展示出色的溝通能力；善於傾聽。
- 完成任務。
- 定義和優先考慮現實、具體的目標；能夠在優先順序不斷變化的情況下完成計劃的任務。
資格:
- 工程學士學位以及相關經驗；工程師兩年；高階工程師四年。
- 精通製造技術和過程控制。
- 熟悉將技術設計整合到生產環境的過程。
- 精益六西格瑪實施經驗。
- 管理複雜、高知名度專案的經驗。
- 瞭解 SAP 應用程式是一個加分項。
職位描述:
- 技術職位，專門從事大幅面印刷和 LF 介質開發和測試。此人將負責新產品開發過程中的研發成果，並負責大幅面影像永久性活動。
- 新產品開發由跨職能團隊推動，需要跨組織協作和協調活動的能力。此職位將經常與營銷、銷售、製造、印表機開發團隊、戰略製造基地和客戶以及其他內部人員進行產品和應用培訓。
- 出差時間最多佔 25%。
要求/資格:
必須:
- 自我激勵、以成功為導向，並願意實現目標
- 強大的團隊互動能力。
- 強大的技術技能。
- 熟悉或經驗以下一個或多個領域
- 產品開發
- 專案管理
- 成像和列印
- 影像永續性（褪色和耐用性測試）
- 成像材料製造和測試
- 工程學科的學士學位
- 大幅面列印經驗 - 大幅面列印、圖形制作流程、應用測試和材料選擇
- 有測試開發、規範建立和故障排除經驗
- 中等計算機/數字工作流程技能
- 良好的溝通能力
- 良好的組織能力
- 多工處理能力
- 自我引導
- 高能量
- 團隊合作能力必不可少
強烈渴望:
- 能夠操作大幅面印表機。能夠開發與應用相關的測試方法並提出改進建議是一個加分項。
- 具備跨文化界限以及跨多個地理位置和時區的良好合作能力。
眼鏡測試和開發工程師
[edit | edit source]描述:
- 與設計師、研究工程師、製造工程師和質量部門進行介面，測試原材料、原型和預生產樣品，用於製造流程實施和生產移交。
- 定義、跟蹤和執行測試交付物，以確保基於產品時間表的及時測試結果。
- 支援現場測試計劃，該計劃提供來自現實世界測試的詳細、有意義的反饋。
- 能夠識別和解決實驗過程中的問題，相應地重新設計實驗，並設計有效的實驗以確保“殺手級”資料。
- 識別和解決透過材料、產品和工藝測試發現的問題。
- 研究材料和材料規格、工藝技術、概念以及新的測試裝置和方法。
- 支援製造流程和引數的研究、測試和實施，並提供適當的工作說明和文件。
- 識別關鍵過程變數和引數，以相應地開發和設計實驗。
- 在研發實驗室工作，設計和/或實施對所有相關原材料的機械和物理效能以及效能特性進行測試。原材料包括：聚合物、塗層和金屬合金。
- 記錄所有測試、結果以及與產品開發相關的其他資訊。
- 負責實驗設計 (DOE)。
- 收集資料。
- 設定測試方法。
- 在研發經理的指導下，從頭到尾擁有和管理專案。
- 負責完整的產品測試。
要求:
- 技術領域學位（例如機械工程、物理學、化學、聚合物/材料科學）和 3-5 年相關工作經驗，或 6-10 年相關工作經驗，並具備正規的技術培訓/認證。
- 良好的溝通能力，能夠與內部和外部客戶建立、建立和維持積極的關係。
- 在塑膠、塗料和金屬合金的研究、開發和製造方面的經驗。
- 注塑塑膠經驗。
- 在金屬合金的成形、鑄造、注射、塗層和測試方面的經驗。
- 在機械和物理測試程式方面的經驗，以便將結果應用於最終決策。
- 在產品開發期間執行現場測試以獲取“現實世界”反饋方面的經驗。
- 在執行測試、實驗、測試引數以及資料收集和研究方面需要最少的指導。
- 注重細節，擁有強大的組織能力、時間管理（時間表）和注重期限。
- 乾淨、準確、精確的工作和文件。
- 主動、積極主動。
- 天生具有跳出框框思考的傾向。
- 瞭解統計學、數學、物理學和批判性思維技能。
主要工程學會
[edit | edit source]| 社會 | 社會資訊 |
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| 航空航天工程: http://www.aiaa.org 美國航空航天學會 (AIAA) |
AIAA 是航空航天領域政府決策者領先的倡導者，也是媒體在所有與航空航天技術相關的主題上的可信賴的資訊來源。自 1972 年以來，AIAA 始終向國會和行政部門提供廣泛的技術專長和政策指導。我們將在眾議院和參議院就航空航天領域的全部問題作證。 |
| 農業工程: http://www.asabe.org 美國農業和生物工程師學會 (ASABE) |
ASABE 是一家教育和科學組織，致力於推動適用於農業、食品和生物系統的工程發展。農業、食品和生物工程師為不斷增長的人口開發有效且對環境友好的食品、纖維、木材和可再生能源生產方法。 |
| 建築工程: http://content.aeinstitute.org/inside/intro.html 建築工程研究所 (AEI，是 ASCE 的一部分) |
AEI 是建築行業所有專業人士的家園。他們為建築工程、結構、機械、電氣和建築領域的成員提供多學科的全國性論壇，但不限於這些領域的成員。認識到需要一個地方來審視問題並相互交流觀點和資訊。AEI 致力於促進建築團隊成員之間的關鍵溝通，無論是在技術基礎上還是在專業領域。 |
| 汽車工程: http://www.sae.org/servlets/index 汽車工程師學會 (SAE) |
SAE 成立的目的是推動陸地、海洋、空中和太空的交通發展。多年前，SAE 注意到畢業的工程師精通教科書知識和工程理論。令人驚訝的是，大學工程課程沒有為學生提供獲得設計製造和生產的實際經驗的機會。由於這種型別的經驗對於工作中的成功至關重要，因此 SAE 開始組織和贊助強調動手工程方法的競賽。 |
| 生物醫學工程: http://www.bmes.org 生物醫學工程學會 (BMES) |
為了滿足提供一個為生物醫學和工程利益代表提供平等地位的社會的明顯需求，BMES 於 1968 年 2 月 1 日在伊利諾伊州成立。該學會的宗旨是促進生物醫學工程知識的增長及其利用。 |
| 化學工程: http://www.aiche.org 美國化學工程師學會 (AIChE) |
AIChE 是一家非營利性專業協會，在推進化學工程領域發揮領導作用。透過其眾多計劃和服務，AIChE 幫助其成員訪問和應用最新和最準確的技術資訊；提供簡潔、針對性的屢獲殊榮的技術出版物；舉辦年度會議以促進資訊共享和該領域的進步；為其成員提供領導力經驗的機會，並與他們在行業、學術界和政府的同行建立聯絡；併為成員提供有吸引力且價格合理的保險計劃。 |
| 土木工程: http://www.asce.org/asce.cfm 美國土木工程師學會 (ASCE) |
今天的土木工程師利用一切優勢來滿足其職業的需要。這就是為什麼 ASCE 開拓新的計劃、政策、教育活動和專業資源，幫助他們在商業競爭中取得成功。這就是為什麼今天的土木工程師在 ASCE 有家可歸。 |
| 計算機工程: http://www.computer.org/portal/site/ieeecs/index.jsp IEEE 計算機學會 |
IEEE 計算機學會的願景是成為全球計算專業人士領先的技術資訊、社群服務和個性化服務提供商。該學會致力於推動計算機和資訊處理技術的理論、實踐和應用。 |
| 電氣工程: http://www.ieee.org/portal/site 電氣和電子工程師協會 (IEEE) |
透過其全球會員，IEEE 是從航空航天系統、計算機和電信到生物醫學工程、電力和消費電子等領域的領先權威機構。成員依賴 IEEE 作為技術和專業資訊、資源和服務的來源。為了培養對工程行業的興趣，IEEE 還為世界各地大學和學院的學生會員提供服務。 |
| 環境工程: http://www.aaee.net 美國環境工程師學會 (AAEE) |
AAEE 致力於環境工程實踐的卓越性，以確保公眾健康、安全和福利，使人類能夠與自然和諧共處。 |
| 地質工程: http://rock.geosociety.org/egd/index.html 美國地質學會，工程地質分部 |
工程地質分部透過採用建築物、結構和設施的合理設計來促進工程地質知識的教育、研究、推廣和應用，以確保公共安全和健康的環境。 |
| 工業工程: http://www.iienet2.org/Default.aspx 工業工程師學會 (IIE) |
IIE 是世界上最大的專業協會，專門致力於支援工業工程行業和參與提高質量和生產率的個人。IIE 是一家國際性非營利協會，為工業工程的應用、教育、培訓、研究和發展提供領導力。IIE 的主要任務是滿足工業工程師不斷變化的需求，其中包括本科生和研究生、所有行業的工程從業人員和顧問、工程經理以及從事教育、研究和政府工作的工程師。 |
| 海洋工程: http://www.sname.org 造船工程師和海軍建築師學會 (SNAME) |
SNAME 是一個國際公認的非營利性技術專業協會，由個人成員組成，為海事和海上行業及其供應商服務。SNAME 致力於推動船舶設計、造船和海洋工程的藝術、科學和實踐，鼓勵交流和記錄資訊，贊助應用研究，提供職業指導和支援教育，以及提高其成員的專業地位和誠信。 |
| 機械工程: http://www.asme.org 美國機械工程師學會 (ASME) |
如今的 ASME 在全球範圍內推廣機械和多學科工程以及相關科學的藝術、科學和實踐。ASME 程式碼和標準致力於成為機械和多學科工程程式碼、標準、合格評定計劃以及相關產品和服務的全球領導者。 |
| 採礦工程: http://www.aimeny.org 美國採礦、冶金和石油工程師協會 (AIME) |
AIME 目前的目標是推進工程知識以及與礦物、金屬、材料和能源資源的生產和使用相關的藝術和科學，同時傳播這些技術領域的重要發展。 |
| 核工程: http://www.ans.org 美國核學會 (ANS) |
ANS 是一家非營利性、國際性、科學和教育組織。ANS 的核心宗旨是促進對核科學和技術應用的認識和理解。 |
| 石油工程: http://www.spe.org 石油工程師協會 (SPE) |
SPE 的使命是收集、傳播和交流有關石油和天然氣資源勘探、開發和生產以及相關技術的知識，以造福公眾；併為專業人士提供機會提升其技術和專業能力。其願景是成為一個專業卓越的協會，為其成員提供最高質量的終身學習，以及持續的個人和專業成長。 |
| 系統工程: http://www.incose.org 國際系統工程委員會 (INCOSE) |
INCOSE 是一家非營利性會員組織。其使命是透過促進跨學科、可擴充套件的方法來產生滿足社會需求的技術適當解決方案，來推進系統工程在工業、學術界和政府中的技術水平和實踐。 |
以下問題將幫助您評估您對“什麼是工程師？”部分的理解。每個問題可能有一個、兩個、三個甚至四個正確答案。為了證明您的理解，您應該找到所有正確的答案。
- a, b
- c
- a, b, c, d
- b
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- b, c
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