内容简介

本书是《工程原理-上册》一书的配套练习册。利用一些实践性活动来帮助学生训练工程方面的基本技能，为将来参与挑战性更强的项目打下基础。每个活动先介绍一下活动的目标，然后是活动步骤，让学生逐步进行操作，最后进行分析总结。“背景”栏目帮助学生回顾和拓展所学的知识，以便在实践活动中更好地应用它们。“小提示”栏目旨在提醒学生避开常见的问题，提供有用的线索以及讲述一些有趣的奇闻轶事，帮助学生顺利完成工程设计活动。

作者简介

张民生，国家教育咨询委员会委员，上海教育综合改革咨询委员会委员，原上海市教育委员会副主任，中国教育学会副会长，上海市教育学会会长。

目录

第1章 工程学概述

练习1.1 工程学发展大事记

练习1.2 社区里的公司

练习1.3 作为资源的运输系统

练习1.4 工程学领域的职业

练习1.5 作为资源的能源

第2章 设计工具

练习2.1 明确设计过程

练习2.2 分析设计过程

草图和设计方案

练习2.3 草图练习

练习2.4 等距草图

练习2.5 头脑风暴

CAD

练习2.6 构建CAD模型

练习2.7 零件逆向工程

练习2.8 CAD产品调查

探索并选择方法

练习2.9 决定是怎样形成的？

练习2.10 抉择矩阵

练习2.11 工程团队角色扮演

练习2.12 快速成型技术

练习2.13 网上比较成型技术价格

使用分析工具

练习2.14 用电子表格计算利润

练习2.15 电子表格的分类和强调

练习2.16 租车vs买车

设计问题

练习2.17 软饮料瓶设计

练习2.18 电源线管理

练习2.19 行李秤

第3章 机械效益

背景 力、功和功率

练习3.1 功和功率的计算

简单机械

练习3.2 计算机械效益

练习3.3 设计挑战

第4章 机械构造

凸轮和从动件

练习4.1 计算凸轮的位移

齿轮组

练习4.2 计算齿轮组的转速比和转矩比

链轮和链条传动

练习4.3 计算链条传动机构的转速比和转矩比

第5章 能量

练习5.1 能量转换拼拼看

练习5.2 点亮灯泡还是加热灯泡

练习5.3 跟踪弹力球的能量转换

第6章 电气系统

练习6.1 导体和绝缘体

练习6.2 电阻计算

练习6.3 功率实验

第7章 流体压力传动系统

练习7.1 高压

练习7.2 下沉的感觉

练习7.3 气压产品和液压产品

前言/序言

教育要面向未来多变的社会， 要培养具备全球胜任力的学生。在这样的背景下, 综合性、跨学科的知识和能力越来越重要， 这也是我国当前课程改革中最新提出培养、发展学生核心素养（即必备品格与关键能力） 的重要内涵。因此， 通过加强跨学科课程建设，给学生提供跨学科学习经历尤显重要。国际上当前流行的STEM、 STEAM课程，也正是以跨学科、综合性作为其重要特征的。

我国的基础教育历来十分注重学科课程。虽然学科课程原本内涵着跨学科的元素（如物理中有数学， 化学中有物理， 历史中有地理） ，但长期以来已被固化， 缺乏与时俱进的深化和拓展。近年的课程改革又开始重视综合性课程和跨学科课程的开发，如全国课程改革中的综合实践活动课程，上海课程改革中的研究型课程、科学课程和艺术课程。 但在实施中，这些课程远未达到应有的水平。而且现在看来，这些课程缺乏了一个重要内容，就是工程教育。工程是科学、数学与技术等的整合与应用， 航天工程、生物工程、桥隧工程、 建筑工程、“菜篮子工程” 等都是工程。在工程中，必须把设计思维和实践能力放在重要位置，这就要求能够在面临一个复杂的、综合性的任务时，创造性地利用各种手段和方式去完成任务。在设计思维里，系统性思想、以人为本的思想都非常重要。 因此， 工程教育是跨学科的， 是培养设计思维和实践能力的一个很重要的载体，而这正是发展学生核心素养的重要内容。

在基础教育课程改革中，我们首先关注课程的育人价值，在今天特别要考虑课程面对未来的育人功能。工程教育的缺失会产生育人的短板， 这也是国际教育界通过反思之后特别重视STEM课程的重要原因。当前，加强工程教育已经成为国际共识。

如何弥补工程教育在我国基础教育中的的薄弱与空白？由于当前国内还没有理想的中小学工程教育教材， 所以需要学习和借鉴。 本套“中小学工程教育”丛书是从美国引进的， 有很多值得借鉴的优点。首先，内容系统、完整。书中对工程学科有全面、 系统的介绍，包括工程设计的一般流程，工程建设相关的工具、材料、职业等。书中还结合具体的工程项目，介绍了物理、数学等学科知识在工程问题中的应用。其次，它是跨学段的系统设计，初中阶段的学生用书是《工程学入门》，高中阶段的学生用书是《工程原理》《工程设计导论》 ， 内容的难易与梯度都比较合适。第三，语言生动、图文并茂，可读性很强。最后，整套书不仅有功能类似传统教材的学生用书，还有配套实践手册，可供学生练习、 提高。

“他山之石，可以攻玉”。我希望这套“中小学工程教育”丛书的翻译出版，可以为我国当前的课程改革、 教材开发服务。希望国内的相关人士，能够在此基础之上，开发本土中小学工程教育教材。

张民生

2017年12月

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