內容簡介

本書是《工程原理-上冊》一書的配套練習冊。利用一些實踐性活動來幫助學生訓練工程方麵的基本技能，為將來參與挑戰性更強的項目打下基礎。每個活動先介紹一下活動的目標，然後是活動步驟，讓學生逐步進行操作，最後進行分析總結。“背景”欄目幫助學生迴顧和拓展所學的知識，以便在實踐活動中更好地應用它們。“小提示”欄目旨在提醒學生避開常見的問題，提供有用的綫索以及講述一些有趣的奇聞軼事，幫助學生順利完成工程設計活動。

作者簡介

張民生，國傢教育谘詢委員會委員，上海教育綜閤改革谘詢委員會委員，原上海市教育委員會副主任，中國教育學會副會長，上海市教育學會會長。

目錄

第1章 工程學概述

練習1.1 工程學發展大事記

練習1.2 社區裏的公司

練習1.3 作為資源的運輸係統

練習1.4 工程學領域的職業

練習1.5 作為資源的能源

第2章 設計工具

練習2.1 明確設計過程

練習2.2 分析設計過程

草圖和設計方案

練習2.3 草圖練習

練習2.4 等距草圖

練習2.5 頭腦風暴

CAD

練習2.6 構建CAD模型

練習2.7 零件逆嚮工程

練習2.8 CAD産品調查

探索並選擇方法

練習2.9 決定是怎樣形成的？

練習2.10 抉擇矩陣

練習2.11 工程團隊角色扮演

練習2.12 快速成型技術

練習2.13 網上比較成型技術價格

使用分析工具

練習2.14 用電子錶格計算利潤

練習2.15 電子錶格的分類和強調

練習2.16 租車vs買車

設計問題

練習2.17 軟飲料瓶設計

練習2.18 電源綫管理

練習2.19 行李秤

第3章 機械效益

背景 力、功和功率

練習3.1 功和功率的計算

簡單機械

練習3.2 計算機械效益

練習3.3 設計挑戰

第4章 機械構造

凸輪和從動件

練習4.1 計算凸輪的位移

齒輪組

練習4.2 計算齒輪組的轉速比和轉矩比

鏈輪和鏈條傳動

練習4.3 計算鏈條傳動機構的轉速比和轉矩比

第5章 能量

練習5.1 能量轉換拼拼看

練習5.2 點亮燈泡還是加熱燈泡

練習5.3 跟蹤彈力球的能量轉換

第6章 電氣係統

練習6.1 導體和絕緣體

練習6.2 電阻計算

練習6.3 功率實驗

第7章 流體壓力傳動係統

練習7.1 高壓

練習7.2 下沉的感覺

練習7.3 氣壓産品和液壓産品

前言/序言

教育要麵嚮未來多變的社會， 要培養具備全球勝任力的學生。在這樣的背景下, 綜閤性、跨學科的知識和能力越來越重要， 這也是我國當前課程改革中最新提齣培養、發展學生核心素養（即必備品格與關鍵能力） 的重要內涵。因此， 通過加強跨學科課程建設，給學生提供跨學科學習經曆尤顯重要。國際上當前流行的STEM、 STEAM課程，也正是以跨學科、綜閤性作為其重要特徵的。

我國的基礎教育曆來十分注重學科課程。雖然學科課程原本內涵著跨學科的元素（如物理中有數學， 化學中有物理， 曆史中有地理） ，但長期以來已被固化， 缺乏與時俱進的深化和拓展。近年的課程改革又開始重視綜閤性課程和跨學科課程的開發，如全國課程改革中的綜閤實踐活動課程，上海課程改革中的研究型課程、科學課程和藝術課程。 但在實施中，這些課程遠未達到應有的水平。而且現在看來，這些課程缺乏瞭一個重要內容，就是工程教育。工程是科學、數學與技術等的整閤與應用， 航天工程、生物工程、橋隧工程、 建築工程、“菜籃子工程” 等都是工程。在工程中，必須把設計思維和實踐能力放在重要位置，這就要求能夠在麵臨一個復雜的、綜閤性的任務時，創造性地利用各種手段和方式去完成任務。在設計思維裏，係統性思想、以人為本的思想都非常重要。 因此， 工程教育是跨學科的， 是培養設計思維和實踐能力的一個很重要的載體，而這正是發展學生核心素養的重要內容。

在基礎教育課程改革中，我們首先關注課程的育人價值，在今天特彆要考慮課程麵對未來的育人功能。工程教育的缺失會産生育人的短闆， 這也是國際教育界通過反思之後特彆重視STEM課程的重要原因。當前，加強工程教育已經成為國際共識。

如何彌補工程教育在我國基礎教育中的的薄弱與空白？由於當前國內還沒有理想的中小學工程教育教材， 所以需要學習和藉鑒。 本套“中小學工程教育”叢書是從美國引進的， 有很多值得藉鑒的優點。首先，內容係統、完整。書中對工程學科有全麵、 係統的介紹，包括工程設計的一般流程，工程建設相關的工具、材料、職業等。書中還結閤具體的工程項目，介紹瞭物理、數學等學科知識在工程問題中的應用。其次，它是跨學段的係統設計，初中階段的學生用書是《工程學入門》，高中階段的學生用書是《工程原理》《工程設計導論》 ， 內容的難易與梯度都比較閤適。第三，語言生動、圖文並茂，可讀性很強。最後，整套書不僅有功能類似傳統教材的學生用書，還有配套實踐手冊，可供學生練習、 提高。

“他山之石，可以攻玉”。我希望這套“中小學工程教育”叢書的翻譯齣版，可以為我國當前的課程改革、 教材開發服務。希望國內的相關人士，能夠在此基礎之上，開發本土中小學工程教育教材。

張民生

2017年12月

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