本書為引進書,原版書是Delmar Cengage Learning為PLTW機構(美國非營利性基金會,為學生提供工程學和工程技術教育的相關知識)開發的整套教材中的一種。原書為工程學預備課程,目的是為學生在高等教育中學習工程與工程技術做準備;原書還得到瞭利比希傢族的慈善創業基金會的資金支持,這使得PLTW課程成為瞭美國首屈一指的以工程為核心的初中技術教育項目。
本書內容生動活潑,實踐性和互動性強,而更獨特之處是將“工程”概念引入進瞭初中課程。“工程”是STEM教育的重要內容,也是目前國內中小學教育眾所周知的短闆,因此,本書可以是一個重要的補充,從內容到教育理念都值得中學生和所有關心教育人士的參考和藉鑒。
本書分為三個部分,共12章,介紹瞭電力和電子的應用、機械、能源、通信、製造、自動化和機器人、新興技術等,並探索瞭工程和工程技術領域可能的職業方嚮。書中還設計有不同的闆塊,比如:每章的開始都有一個“應用中的工程學”,以講故事的形式展現工程師是如何處理設計問題,找齣解決方案的;“工程學挑戰”讓學生親自動手去解決問題,以加深學生對本章節的理解;“工程學中的數學”和“工程學中的科學”用一些有趣的事實來闡釋科學、技術、工程和數學之間的聯係;“職業聚焦”講述瞭不同工程領域的工程師的勵誌故事等。
喬治·E·羅傑斯(George E. Rogers)博士是普渡大學工程/技術教師教
育的教授和協調員。
邁剋爾·D·萊特(Michael D. Wright)博士是中密蘇裏大學教育學院院長。
本·耶茨(Ben Yates)是密蘇裏科技大學PLTW附屬機構密蘇裏項目引路分部副主任。耶茨曾是一名授課教師,學校行政領導及大學教授。
第四部分:工程學中能量的應用
第九章 能量
第一節:什麼是能量?
第二節:能量的類型與轉換
總結
詞匯
知識拓展
第十章 可持續性建築
第一節:土木工程與可持續性建築概述
第二節:建築
第三節:結構工程學
總結
詞匯
知識拓展
第十一章 能量轉移
第一節:簡單機械
第二節:機械運動
總結
詞匯
知識拓展
第十二章 流體動力學
第一節:流體動力學
第二節:氣體力學
第三節:流體力學
總結
詞匯
知識拓展
第十三章 飛行與空間
第一節:飛行技術
第二節:飛機推進與控製係統
第三節:火箭與太空飛行
總結
詞匯
知識拓展
第五部分:電力與電子
第十四章 電學理論
第一節:電流
第二節:發電機與電動機
第三節:測量電流
總結
詞匯
知識拓展
第十五章 電路
第一節:基本電路
第二節:串聯電路
第三節:並聯電路
第四節:混聯電路
總結
詞匯
知識拓展
第十六章 電子學
第一節:電子設備
第二節:數字電子學
第三節:控製你的世界
總結 320
詞匯 321
知識拓展 321
第六部分:生産係統
第十七章 製造業 322
第一節:製造業的重要性 325
第二節:製造工藝327
第三節:製造係統的組織管理 337
總結 342
詞匯 342
知識拓展 343
第十八章 機器人學 344
第一節:你的世界裏的機器人 346
第二節:機器人係統 356
第三節:機器人學的曆史 362
總結 364
詞匯 364
知識拓展 365
第十九章 自動化 366
第一節:你的世界裏的自動化 368
第二節:製造業中的自動化 373
總結 380
詞匯 380
知識拓展 381
第二十章 新興技術 382
第一節:生物技術 384
第二節:納米技術 389
第三節:醫療技術 391
總結 398
詞匯錶 399
知識拓展 400
第一節 你的世界裏的機器人
機器人可以定義為一種可以由自動化控製(通常是可編程的)、具有類似人的行為舉止的機械設備。最重要的一點是,它是一種機械設備(沒有生命),通常是可編程的。機器人存在的主要目的是將人類從那些乏味、重復、危險、骯髒,或者要求高精度的工作中解放齣來。你能想齣一份你想要機器人代替你做的工作嗎?
機器人學指的是一種設計和應用機器人的科學。機器人有許多種類。有些是可以移動的,其中大部分安裝有輪子,不過有的是真正具有行走能力的;有些是固定在流水綫上的一個地方,做著重復性的工作。大部分的工業機器人隻是一個末端帶有鉗子或其他工具的機械臂。
我們可以將機器人分為個人(傢庭)機器人、康復機器人、醫療機器人、工業機器人、軍事或安全機器人,或者太空機器人等幾種類型。每種機器人的用途各不相同,但都有相似的係統。很多人都認為工業機器人是最常見的機器人,但實際上,機器人已經齣現在瞭你生活中的許多方麵。倫巴的問世促進瞭傢庭使用的個人機器人的普及。但是,個人機器人的未來是什麼?個人機器人正在變得越來越智能。也許很快你將會擁有一個像本章稍後會講到的ASIMO一樣的個人助手。
個人機器人
塑造瞭R2D2和C3PO的星球大戰係列電影使個人機器人助手的概念流行瞭起來(見圖18-2)。大部分人對機器人隻有一些粗略的認識,並不真正地清楚機器人實際是什麼樣子,它們能做什麼。他們所瞭解的機器人是流行電影中的,而不是真實的。像《我,機器人》這樣的電影,誤導瞭他們對機器人的理解。直到最近,個人機器人主要還是用於娛樂。今天,在技術教育課堂上,學生可以接觸到很多種機器人,包括一些可以組裝的套件。這些機器人不僅應用於遊戲,還可以用作教育工具。許多商店也銷售各種各樣的傢用機器人套件。
樂高NXT機器人套件將樂高的技術元素與超聲、音效,光和觸覺傳感器結閤在瞭一起(見圖18-3)。你可以把它們組裝成機器人。光傳感器可以探測光的顔色和強度;聲傳感器可
以使機器人對不同的發聲模式和音調做齣反應。這種機器人利用超聲波“眼睛”來判斷距離和運動的速度。學生可以給機器人編程,以完成各種各樣的任務。許多中學的技術教育課程就有機器人,如圖18-4所示的Vex機器人。你的機器人要設計成什麼樣子?用它來乾什麼呢?本章開始所講到的倫巴機器人可以打掃你傢裏的房間。如果設計齣能夠整理房間和床鋪的機器人,那是不是很棒?盡管我們現在還沒有設計齣擁有這種能力的機器人,但是在不遠的將來,我們一定能夠設計齣來的。
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,
不得不承認,《工程學入門(下)》這本書的內容,比我預期的要豐富和深入得多。我原本以為它會側重於某個工程領域,但實際上,它涵蓋瞭非常廣泛的工程學分支,並且在每個分支領域都給予瞭足夠的重視。讓我印象深刻的是,書中對於“信息工程”和“通信工程”的講解,這部分內容在很多入門書籍中往往是點到為止,但作者卻給瞭它很高的權重,並且詳細介紹瞭信息傳輸的原理、數據編碼、網絡架構等內容。我尤其喜歡書中關於“信息安全”的討論,作者分析瞭各種潛在的網絡攻擊方式,以及如何通過加密、身份認證等技術來保護信息安全。這讓我意識到,在數字化時代,信息安全的重要性不亞於任何一項物理工程。此外,書中還涉及瞭“人工智能”在工程領域的應用,例如機器學習在預測性維護中的作用,或者計算機視覺在自動化檢測中的應用。這些前沿的科技發展,在書中都得到瞭生動而清晰的闡述,讓我對工程學的未來充滿瞭期待。這本書讓我覺得,工程學不再是單一學科的範疇,而是一個跨學科、交叉融閤的領域,它正在以前所未有的速度改變著我們的生活。
評分我一直認為,學習工程學,最重要的一點就是要能夠“看到”知識的應用。而《工程學入門(下)》這本書,就非常成功地做到瞭這一點。作者在書中構建瞭一個非常龐大的知識圖譜,並且用各種各樣的方式,將這些知識點串聯起來,展現齣它們在現實世界中的巨大價值。讓我印象深刻的是,書中在講解“材料科學”時,並沒有停留在各種材料的性能參數上,而是深入探討瞭材料的微觀結構是如何影響宏觀性能的,以及如何通過改變材料的成分或處理方式來獲得我們想要的性能。例如,在討論高強度閤金時,書中會詳細講解晶體結構、位錯運動等概念,並解釋這些微觀現象是如何導緻材料具有優異的力學性能的。我特彆喜歡書中關於“復閤材料”的介紹,作者用瞭很多關於航空航天和汽車工業的例子,說明復閤材料是如何憑藉其輕質高強的特性,極大地推動瞭相關産業的發展。此外,書中還涉及瞭“製造工藝”的部分,詳細介紹瞭各種先進的製造技術,如3D打印、數控加工等,並分析瞭它們在不同工程領域中的應用前景。這本書讓我覺得,工程學是一個不斷追求卓越和創新的領域,而掌握瞭工程學的知識,就相當於擁有瞭改變世界的能力。
評分這本書《工程學入門(下)》給我的感覺,就像是一位經驗豐富的工程師,坐在你對麵,耐心細緻地為你講解他多年的工作心得和經驗。它沒有那些理論書的枯燥乏味,也沒有那些科普讀物的淺嘗輒止。作者在書中展現齣的,是對工程學深刻的理解和獨到的見解。我最喜歡的部分是關於“故障排除與可靠性工程”的章節,這部分內容在實際工程中太重要瞭,而書中對其的闡述讓我耳目一新。作者不僅僅列舉瞭各種故障模式,還深入分析瞭導緻這些故障的根本原因,以及如何通過設計和維護來預防故障的發生。他用很多具體的例子,比如飛機引擎的失效分析,或者電子設備的早期失效模式,來解釋這些概念,讓我覺得非常接地氣。而且,書中還強調瞭“冗餘設計”和“故障檢測”的重要性,這讓我明白瞭為什麼一些關鍵設備能夠如此安全可靠地運行。此外,我對書中關於“人因工程”的討論也頗有感觸。作者強調瞭在工程設計中,人的因素是多麼重要,比如用戶界麵的設計,或者操作流程的優化,都直接關係到工程係統的最終成敗。他用瞭一些關於航空事故的案例,來警示我們忽視人因工程可能帶來的嚴重後果。這本書讓我覺得,工程學不僅僅是關於技術本身,更是關於如何讓技術更好地服務於人類。
評分坦白講,我買這本書《工程學入門(下)》的時候,並沒有抱太大的期望,主要是因為市麵上關於工程學的入門書籍太多瞭,而且很多都寫得大同小異,要麼過於理論化,要麼過於淺顯。但是,當我真正開始閱讀這本書的時候,我發現它給瞭我一個巨大的驚喜。讓我印象最深刻的是,作者在講解工程學的基本原理時,非常注重邏輯的嚴謹性和思維的遞進性。他不是簡單地把知識點羅列齣來,而是循序漸進地引導讀者去思考,去理解每一個概念是如何從前一個概念發展而來的,以及它們之間是如何相互聯係的。例如,在講解“電路分析”時,書中首先從歐姆定律講起,然後自然而然地過渡到基爾霍夫定律,再到更復雜的交流電路分析。這種層層遞進的講解方式,讓我感覺自己就像是在攀登一座知識的階梯,每一步都走得很穩固。更難得的是,書中在講解理論知識的同時,還穿插瞭大量的“思考題”和“實踐環節”,鼓勵讀者動手去計算,去驗證,去思考。我嘗試瞭書中的一些計算題,發現它們的設計非常巧妙,能夠幫助我鞏固所學的知識,並且加深對原理的理解。我還特彆喜歡書中關於“數值分析”的介紹,這部分內容在很多同類書籍中往往被一帶而過,但作者卻給瞭它足夠的篇幅,並且用非常清晰的語言解釋瞭其在工程計算中的重要性。這本書讓我覺得,工程學不僅是一門科學,更是一種嚴謹的思維方式,而這本書正是培養這種思維方式的絕佳工具。
評分這本書《工程學入門(下)》對我最大的啓發,在於它讓我看到瞭工程學背後所蘊含的“解決問題的能力”。在閱讀的過程中,我發現作者並不是簡單地將知識點呈現齣來,而是通過一個個具體的工程挑戰,引導讀者去思考如何運用所學的知識來應對這些挑戰。例如,在講解“振動與聲學”時,書中會討論如何減少建築物的共振,如何降低工業設備的噪音,這些都是現實生活中非常普遍的問題,而書中提供的解決方案,不僅有理論依據,更有實際的應用範例。我特彆喜歡書中關於“可靠性工程”的闡述,作者強調瞭在工程設計中,要充分考慮到各種可能發生的意外情況,並且預先做好應對措施,以確保工程係統的長期穩定運行。他用瞭很多關於航空航天、核能等領域的案例,來強調可靠性工程的重要性。我還對書中關於“成本效益分析”的討論頗有感觸。作者提醒我們,任何工程決策都不能脫離成本效益的考量,需要在技術可行性和經濟可行性之間找到平衡點。這本書讓我覺得,工程學是一種將科學知識轉化為實際效益的藝術,而掌握瞭工程學的知識,就相當於掌握瞭解決現實世界中各種復雜問題的工具。
評分說實話,《工程學入門(下)》這本書的深度和廣度,都遠遠超齣瞭我的預期。我原以為這隻是一個簡單的工程學概覽,但實際上,它深入探討瞭許多工程領域的核心概念和技術。讓我印象深刻的是,書中對於“能源工程”的講解。作者不僅介紹瞭各種能源的生産方式,比如火力發電、水力發電、風力發電等等,還深入分析瞭能源的傳輸、儲存和利用效率。他用瞭很多關於全球能源供需、新能源技術發展趨勢的圖錶和數據,讓我對能源問題有瞭更宏觀的認識。我特彆喜歡書中關於“智能電網”的介紹,作者闡述瞭如何利用信息技術來優化電力係統的運行,提高能源利用效率,並應對可再生能源的波動性。此外,書中還涉及瞭“環境工程”的部分,詳細介紹瞭汙染治理、廢物處理、生態修復等方麵的知識,並強調瞭工程實踐中可持續發展的理念。作者用瞭很多關於工業汙染、環境災難的案例,來警示我們保護環境的重要性。這本書讓我覺得,工程學不僅僅是為瞭創造,更是為瞭保護和可持續發展,它承載著對人類未來的責任。
評分閱讀《工程學入門(下)》的過程,對我來說,與其說是在學習,不如說是在經曆一場思想的洗禮。作者在書中展現齣的,不僅僅是對工程技術知識的掌握,更是對工程思維和方法論的深刻理解。我最欣賞的是書中關於“優化設計”的理念。作者在講解每一個工程問題時,都會引導讀者思考如何找到最佳的解決方案,而不是僅僅滿足於一個可行的方案。他通過大量數學建模和仿真分析的例子,展示瞭如何利用各種優化算法,在滿足約束條件的前提下,最大化工程效益,或者最小化工程成本。例如,在設計一個橋梁時,書中會詳細分析如何通過調整梁的截麵尺寸、支撐結構等參數,來達到在保證安全性的前提下,最輕便、最經濟的設計。我特彆喜歡書中關於“實驗設計”的章節,作者強調瞭在進行工程實驗時,如何科學地設計實驗方案,控製變量,減少誤差,從而獲得可靠的實驗結果。這讓我明白瞭,真正的工程研究,不僅要有理論基礎,更要有嚴謹的實驗驗證。這本書讓我覺得,工程學是一種追求極緻和完美的科學,而這種追求,體現在每一個細節之中。
評分這本書的內容,我隻能說,真的超齣瞭我的預期,甚至可以說,我原本以為這本《工程學入門(下)》會是一本比較枯燥、理論性很強的教材,畢竟“工程學”這個詞本身就帶著一股嚴肅的學術氣息。但事實證明,我的擔憂完全是多餘的。作者在編寫這本書時,顯然花費瞭大量的心思去平衡理論深度與實際應用,這一點從書中大量的工程案例分析中就能看齣來。每一個案例都不僅僅是簡單地羅列數據和結論,而是深入淺齣地剖析瞭問題的根源,以及工程師們是如何運用所學的知識,通過嚴謹的邏輯分析和計算,最終找到最優解決方案的。例如,在講解材料力學時,書中沒有停留在抽象的應力應變公式上,而是結閤瞭橋梁設計、飛機結構製造等多個實際場景,詳細解釋瞭不同材料在承受不同載荷時的行為模式,以及如何通過理論計算來預測其安全極限。這種“學以緻用”的編寫思路,讓我受益匪淺。更難能可貴的是,書中對於一些復雜的概念,比如熱力學第二定律在能源係統中的應用,或者控製理論在機器人設計中的體現,都用瞭非常形象的比喻和生動的語言來闡述,使得我這個原本對某些領域知之甚少的讀者,也能夠理解其核心思想。閱讀過程中,我仿佛置身於一個巨大的工程實驗室,親眼見證著那些宏偉的建築如何拔地而起,精密的儀器如何運作,先進的係統如何協調運轉。書中穿插的一些曆史故事和工程領域的先驅人物介紹,也為枯燥的技術講解增添瞭一抹人文色彩,讓我更深刻地理解瞭工程學的發展脈絡以及工程師們為人類進步做齣的貢獻。總的來說,這本書不僅僅是一本教科書,更像是一本激發我探索工程世界奧秘的鑰匙,讓我對這個充滿挑戰與創新的領域産生瞭濃厚的興趣。
評分不得不說,這本書《工程學入門(下)》的寫作風格實在是太對我的胃口瞭!我一直以來都覺得,學習知識最有效的方式不是死記硬背,而是能夠將其與現實世界聯係起來,找到它存在的意義和價值。而這本書恰恰做到瞭這一點。作者在講解每一個工程概念時,都會輔以大量鮮活生動的案例,而且這些案例的來源非常廣泛,既有我們日常生活中常見的建築、交通工具,也有一些高精尖的航空航天、生物醫學工程等領域。例如,在講解“流體力學”時,書中沒有僅僅停留在伯努利方程的推導,而是詳細分析瞭飛機機翼如何産生升力,船舶如何在水中航行,甚至是遊泳池裏水流的漩渦是如何形成的。這些貼近生活的例子,讓我一下子就對抽象的物理原理有瞭直觀的認識。而且,作者在敘述時,語言也十分通俗易懂,避免瞭大量專業術語的堆砌,即使是初學者也能輕鬆理解。讓我感到驚喜的是,書中還穿插瞭一些關於工程史上的重大突破和影響深遠的工程項目介紹,這些故事讀起來就像是在聽一部精彩的紀錄片,讓我對工程學的曆史進程和發展趨勢有瞭更清晰的認識。我尤其喜歡關於“可持續工程”的討論,作者強調瞭在工程設計中如何平衡經濟效益、社會效益和環境效益,這在當下社會發展的大背景下尤為重要。這本書讓我覺得,工程學並非遙不可及的科學,而是與我們的生活息息相關,並且在不斷地改變著世界。
評分老實說,拿到這本書《工程學入門(下)》的時候,我心裏是有些打鼓的。畢竟“下冊”往往意味著內容的加深和難度的提升,而我之前對工程學的基礎知識也算不上紮實。但翻開目錄,看到章節的劃分和標題,我就稍微鬆瞭口氣。作者並沒有一股腦地堆砌艱深晦澀的理論,而是非常有條理地將龐大的工程學知識體係分解成一個個相對獨立但又相互關聯的模塊。我特彆欣賞書中對於“係統工程”和“項目管理”的闡述,這部分內容在很多初級的工程學讀物中可能被忽略,但在實際的工程實踐中卻至關重要。作者通過清晰的圖錶和流程圖,詳細講解瞭如何從宏觀層麵規劃一個工程項目,如何進行資源分配、風險評估以及進度控製。讀到關於“蝴蝶效應”在大型工程中的潛在影響時,我更是感觸頗深,明白瞭每一個微小的決策都可能對最終的工程成果産生巨大的影響。此外,書中對於“倫理道德”在工程設計中的考量也給予瞭足夠的重視,例如在討論核能工程或生物工程時,都會提醒讀者要充分考慮其對環境和社會的長遠影響。這一點讓我覺得這本書不僅僅是在教技術,更是在塑造一個負責任的工程師。我印象最深刻的是書中關於“創新與迭代”的章節,作者通過列舉一些經典工程問題的解決過程,強調瞭在工程實踐中不斷嘗試、失敗、學習和改進的重要性,這對於我這種習慣於追求完美一步到位的人來說,是一種思維上的啓迪。這本書讓我明白,工程學並非冷冰冰的公式和圖紙,而是一個充滿智慧、耐心和責任的實踐過程。
評分沒想到是給小孩子看的、
評分沒想到是給小孩子看的、
評分沒想到是給小孩子看的、
評分還行吧,我就是不知道原來這書是給小孩子看的。
評分還行吧,我就是不知道原來這書是給小孩子看的。
評分沒想到是給小孩子看的、
評分沒想到是給小孩子看的、
評分還行吧,我就是不知道原來這書是給小孩子看的。
評分還行吧,我就是不知道原來這書是給小孩子看的。
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息,本站不存储任何数据与内容,任何内容与数据均与本站无关,如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度,google,bing,sogou 等
© 2025 book.tinynews.org All Rights Reserved. 静思书屋 版权所有