工程原理实践手册（上） pdf epub mobi txt 电子书下载 2025

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托马斯·辛格，特蕾莎·菲利普，黛比·弗兰奇著，季忠刚等译

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工程原理
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出版社：上海科技教育出版社

ISBN：9787542866523

版次：1

商品编码：12294578

包装：平装

丛书名：中小学工程教育丛书

开本：16

出版时间：2017-12-01

用纸：胶版纸

页数：72

具体描述

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。

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

工程原理实践手册（上）：基础知识与核心方法本书旨在为读者提供一套系统、深入的工程基础知识与核心实践方法，帮助初学者建立扎实的工程思维，并为更高级的工程学习与实践打下坚实基础。本书内容涵盖工程领域广泛的核心概念，强调理论与实践的紧密结合，力求让读者在理解抽象原理的同时，也能掌握解决实际工程问题的能力。第一部分：工程思维与方法论本部分将引导读者认识工程的本质，理解工程活动在社会发展中的重要作用，并培养严谨、科学的工程思维模式。我们将深入探讨以下几个关键方面：工程的定义与范畴：阐述工程的广义与狭义定义，区分工程与科学研究、技术开发、艺术创作等领域的异同。介绍工程在不同行业（如土木工程、机械工程、电气工程、化学工程、计算机工程等）中的具体表现形式和独特挑战。工程问题的分析与定义：强调清晰准确地定义问题是工程成功的首要步骤。介绍如何通过观察、调研、用户访谈等方式收集信息，识别问题的根本原因，并将其转化为可操作的工程目标和需求。系统思维与建模：讲解系统思维在工程分析中的重要性，如何将复杂的工程问题分解为相互关联的子系统，理解各部分之间的接口和交互。介绍不同类型的工程模型（物理模型、数学模型、仿真模型等），以及如何选择和构建合适的模型来模拟和预测系统行为。工程设计的基本流程：梳理从概念生成到方案评估、详细设计、原型制作、测试验证的典型工程设计流程。强调迭代设计的重要性，以及如何在不同阶段进行反馈和优化。决策分析与权衡：工程设计往往需要在多重约束（如成本、时间、性能、安全性、环境影响等）下做出权衡。本部分将介绍常用的决策分析工具和方法，如成本效益分析、风险评估、多准则决策分析等，帮助读者做出理性、优化的选择。项目管理基础：简要介绍工程项目管理的几大核心要素，包括项目范围管理、时间管理、成本管理、质量管理、风险管理等，为读者理解工程项目运作提供基本框架。第二部分：工程中的数学与物理基础工程活动离不开严谨的数学工具和深刻的物理原理。本部分将回顾和强化读者在工程实践中必不可少的数学和物理基础知识。工程数学工具：微积分（微分与积分）：讲解导数在描述变化率、速率（如速度、加速度、电流密度、流速等）方面的应用，积分在计算累积量、总和（如位移、功、电荷量、体积、质量分布等）方面的作用。通过具体工程案例，展示微积分在分析动态系统、优化设计、求解偏微分方程等方面的强大能力。线性代数：介绍向量、矩阵及其运算，以及它们在描述多维物理量、求解线性方程组（如电路分析、结构力学中的受力分析、数据拟合等）中的应用。讲解特征值与特征向量在系统稳定性分析、模态分析等领域的重要性。概率与统计：强调在工程中处理不确定性和随机性的必要性。介绍基本概率论概念，统计量（均值、方差、标准差等），常见概率分布（如正态分布、泊松分布），以及它们在质量控制、可靠性工程、数据分析、信号处理等方面的应用。核心物理原理：力学基础（牛顿定律、能量守恒、动量守恒）：深入解析牛顿运动定律在分析物体运动、受力平衡、动力学过程中的应用。讲解功、能、功率的概念以及能量守恒定律在解决机械能转化、热力学等问题中的重要性。阐述动量守恒定律在碰撞、冲量等问题中的应用。电磁学基础（库仑定律、欧姆定律、法拉第电磁感应定律）：回顾静电学、直流电路、磁场基本概念，以及它们在设计电路、电器、电机、传感器等方面的基础作用。讲解电磁感应原理在发电机、变压器等设备中的应用。热力学与传热基础：介绍热力学第一、第二定律，能量、熵的概念，以及它们在分析能量转化效率、热机性能、化学反应等方面的应用。讲解传导、对流、辐射三种基本传热方式及其在工程设计中的考量。流体力学基础（伯努利方程、连续性方程）：介绍流体静力学与动力学基本概念，伯努利方程和连续性方程在分析管道流动、飞机升力、泵与涡轮设计等方面的应用。第三部分：工程中的基本工具与实践本部分将聚焦于工程师在日常工作中常用的基本工具和实践方法，通过实例讲解，帮助读者掌握这些关键技能。图纸解读与绘制：学习阅读和理解各种工程图纸（如机械图、建筑图、电路图、流程图等），掌握视图、剖视图、尺寸标注、公差等基本规范。介绍基本制图软件（如CAD）的使用方法，以及如何绘制清晰、准确的工程图。材料基础与选择：介绍常见工程材料（金属、陶瓷、聚合物、复合材料等）的性能特点、分类及其在不同工程应用中的优劣势。讲解材料选择的基本原则，如强度、刚度、耐腐蚀性、导电性、导热性、成本等因素的综合考量。公差与配合基础：理解尺寸公差、形状公差、位置公差的概念，以及它们在保证零件互换性和装配精度方面的作用。介绍基本的配合（基准孔、基准轴）概念和选择方法。基本测量与检验：介绍常用的测量工具（如游标卡尺、千分尺、高度计、万用表、示波器等）的使用方法和精度要求。讲解质量检验的基本流程和方法。工程软件初步应用：介绍一些基础的工程软件应用，如用于计算和仿真的数学软件（如MATLAB、Python的NumPy/SciPy库），以及用于数据分析和可视化的工具。本书强调理论知识与实际应用的联系，力求通过丰富的工程案例和思考题，激发读者的学习兴趣，培养解决实际工程问题的能力。希望本书能成为您工程学习之旅的坚实起点。

用户评价

评分☆☆☆☆☆

《工程原理实践手册（上）》在风险管理方面所展现出的深度和广度，令我印象深刻。作者并没有将风险管理视为一个独立的章节，而是将其贯穿于工程项目的各个阶段，从初步的可行性研究到最终的运行维护，都进行了详尽的分析和指导。我特别欣赏书中关于“概率风险评估（PRA）”的应用案例，它帮助我理解了如何量化工程项目中的各种潜在风险，并据此制定有效的规避和应对策略。书中对于“安全冗余设计”、“故障树分析（FTA）”等方法的详细介绍，更是让我对如何构建更可靠、更安全的工程系统有了全新的认识。我感觉，这本书不仅仅是在传授工程知识，更是在培养一种系统性的风险意识和严谨的决策能力。它能够帮助读者理解，任何一个工程项目都伴随着不确定性和潜在的风险，而只有通过周密的规划和有效的管理，才能最大程度地降低风险，确保项目的成功。这本书是一份宝贵的风险管理指南，它能够帮助工程师们在复杂多变的工程环境中，做出更明智、更负责任的决策。

评分☆☆☆☆☆

我不得不说，《工程原理实践手册（上）》的结构设计简直堪称艺术品。作者巧妙地将看似庞杂的工程原理，按照逻辑的严密性和应用的普遍性，进行了令人惊叹的组织。从基础的力学概念，到复杂的系统集成，每一个章节的衔接都显得如此自然而流畅，仿佛一条清晰的河流，引导着读者沿着最优的路径，深入理解工程的本质。我尤其欣赏其在介绍不同工程领域交叉点时所展现出的洞察力。比如，在讨论热力学与材料科学的结合时，作者并没有简单地罗列两者间的联系，而是通过一个贯穿全书的“高性能隔热材料设计”的虚拟项目，生动地展示了如何运用热力学原理来指导材料的选取、结构的设计，以及最终的性能评估。这种“案例驱动”的教学模式，极大地增强了知识的鲜活度和记忆的深刻性。我感觉自己不仅仅是在学习孤立的知识点，而是在参与一个真实的工程设计过程，体验从问题识别到解决方案实施的完整流程。书中的图表和插图更是点睛之笔，它们不仅清晰地展示了复杂的概念，还常常蕴含着作者对工程问题的独到见解。我强烈推荐所有对工程学怀有热情的人士，无论你是学生还是从业者，都应该认真研读这本书。它能够帮助你建立起一个系统、完整的工程知识框架，让你看到工程学的宏大图景，理解不同子领域之间的相互作用，从而培养出更具全局观和创新性的工程思维。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最大的启发，是它对“创新思维”在工程实践中的重要性的强调。作者并没有仅仅停留在教授已有的工程原理，而是通过大量的案例分析和思考题，引导读者去探索新的方法、新的技术，去挑战现有的局限。我尤其欣赏书中关于“逆向工程”和“仿生学”的章节，作者通过生动有趣的例子，展示了如何从自然界和其他成熟的产品中汲取灵感，从而产生突破性的创新。例如，在讲解仿生学时，作者详细介绍了模仿鸟类翅膀结构来设计更高效的飞机机翼，以及模仿荷叶表面自洁特性来开发新型涂料。这种跳出固有思维框架，从多角度、多学科寻找解决方案的能力，是我在其他工程书籍中很少看到的。我感觉，《工程原理实践手册（上）》不仅仅是在教授工程知识，更是在培养一种创新精神和解决问题的能力。它能够帮助读者打破思维定势，勇于尝试新的想法，并且在实践中不断探索和完善。这本书是一份绝佳的创新指南，它能够激发读者的好奇心和创造力，引导他们成为未来的工程创新者。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，《工程原理实践手册（上）》所呈现的不仅仅是工程原理，更是一种解决问题的哲学。作者在书中反复强调，工程并非是简单地套用公式，而是一个不断迭代、不断优化的过程。书中的每一个案例，都不仅仅是为了展示某个原理的应用，更是为了揭示在实际工程项目中，如何从模糊的需求出发，逐步澄清问题，寻找最优的解决方案，并在这个过程中克服各种意想不到的困难。我特别欣赏作者在探讨“设计鲁棒性”时的思路。他并没有简单地给出某种设计方法，而是通过分析不同外部干扰因素对系统性能的影响，来引导读者思考如何设计出能够适应各种不确定性的系统。这种“拥抱不确定性”的思维方式，在当今快速变化的科技领域尤为重要。我感觉，这本书不仅仅是在教授工程技能，更是在培养一种面对复杂性和不确定性的勇气和智慧。它让我明白，真正的工程师，是那些能够在混沌中找到秩序，在未知中开辟道路的人。我强烈推荐这本书给所有对工程抱有探索精神的人，它能够帮助你超越对具体技术的掌握，而进入到对工程本质的更深层次的理解，培养出一种强大的、适应性极强的工程解决问题的能力。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最深刻的感受，是它对“用户体验”在工程设计中的重要性的强调，这在很多传统的工程教材中是鲜有提及的。作者将工程原理的应用，深深地植根于实际的使用场景中，并且详细地阐述了如何通过理解用户的需求、行为模式和情感反馈，来指导工程师进行更人性化、更易用、更高效的设计。例如，在描述人机交互界面设计时，它并没有止步于讲解色彩搭配、字体大小等基础原则，而是深入探讨了认知心理学在界面设计中的应用，以及如何通过用户测试来不断优化设计方案，从而提升产品的整体用户体验。我尤其赞赏书中关于“可达性设计”的章节，作者用生动而感人的案例，展示了工程技术如何能够服务于更广泛的人群，包括残障人士，并强调了在设计过程中充分考虑不同用户的特殊需求是多么重要。这种将工程技术与人文关怀紧密结合的写作视角，让我眼前一亮。我感觉，《工程原理实践手册（上）》不仅仅是在教授技术，更是在塑造一种以人为本的工程价值观，一种对社会责任感和人文关怀的深刻理解。这本书能够帮助工程师们跳出技术本身的局限，从更广阔的视野来审视工程的意义和价值，从而设计出真正能够改善人类生活的优秀产品和系统。

评分☆☆☆☆☆

《工程原理实践手册（上）》最让我眼前一亮的地方，在于它对“可持续性工程”的深刻洞察和系统性阐述。作者并没有将可持续性视为一个附加的选项，而是将其融入到工程设计的每一个环节，从材料的选择、能源的利用，到废弃物的处理，都进行了详尽的论述和指导。我尤其欣赏书中关于“生命周期评估（LCA）”的章节，作者用清晰的图示和实际的案例，展示了如何全面地分析一个产品或系统的环境影响，并从中找出最优的减排和资源节约方案。这让我深刻认识到，真正的工程创新，不仅仅在于技术的先进性，更在于其对地球环境和人类未来的责任感。书中对“绿色材料”和“循环经济”的讨论，更是为我打开了新的思路，让我看到了工程技术在解决全球性环境问题中的巨大潜力。我感觉，《工程原理实践手册（上）》不仅仅是在传授工程知识，更是在培养一种可持续发展的工程理念，一种对未来负责的工程师担当。它能够帮助读者理解，工程的进步，应该与环境保护和人类福祉同步，并且在每一个工程决策中，都应考虑到长远的影响。这本书是一份宝贵的指南，它能够帮助工程师们在追求技术卓越的同时，也成为推动社会可持续发展的积极力量。

评分☆☆☆☆☆

《工程原理实践手册（上）》最让我印象深刻的一点，是它对“细节决定成败”这一工程真理的深刻诠释。在书中，作者花了大量的笔墨去强调那些看似微不足道，却对工程项目的最终质量有着决定性影响的细节。例如，在讲解结构稳定性时，它详细地讨论了螺栓连接的预紧力、焊缝的坡口设计、以及表面处理对材料疲劳寿命的影响。这些细节，在很多理论书籍中往往被一笔带过，但在《工程原理实践手册（上）》中，却被提升到了核心的地位，并配以详实的计算公式和实际操作指南。我特别喜欢书中关于“失效模式与影响分析（FMEA）”的章节，作者通过大量的真实案例，展示了如何系统地识别潜在的失效点，并提前采取预防措施。这种对细节的极致关注，让我深刻体会到，真正的工程大师，不仅仅是拥有宏伟的构思，更在于他们对每一个细枝末节的精准把握。这本书就像是一面镜子，让我看到了自己知识和实践中的许多盲点，并帮助我建立了更加全面的风险意识。我感觉，这本书不仅仅是在传授知识，更是在塑造一种严谨、负责的工程态度，一种对生命、对社会负责的工程师品格。对于那些渴望做出真正卓越工程作品的读者来说，这本书无疑是一份不可多得的指南，它教会你如何在细节中发现问题，如何在细节中创造价值。

评分☆☆☆☆☆

《工程原理实践手册（上）》在“成本效益分析”方面所提供的实用指导，让我受益匪浅。作者并没有将成本效益分析视为一个简单的数学计算，而是将其融入到工程设计的整个生命周期，并且强调了在追求技术最优的同时，也要兼顾经济的可行性。我尤其赞赏书中关于“价值工程（VE）”的应用案例，它帮助我理解了如何通过系统性的分析，识别产品或服务中不必要的成本，并提出更具经济效益的替代方案。书中对于“投资回报率（ROI）”和“净现值（NPV）”等财务指标的详细介绍，更是让我对如何从经济学的角度评估工程项目的可行性有了更清晰的认识。我感觉，这本书不仅仅是在传授工程知识，更是在培养一种经济敏感性和成本控制意识。它能够帮助读者理解，任何一项工程决策，都应该在技术可行性和经济效益之间找到最佳的平衡点，从而实现资源的最大化利用和价值的最大化创造。这本书是一份宝贵的成本效益分析指南，它能够帮助工程师们在追求技术卓越的同时，也能成为精打细算的经济管理者，为企业和社会创造更大的经济价值。

评分☆☆☆☆☆

这本书最大的亮点之一，在于它对“跨学科融合”在现代工程中的重要性的深刻揭示。作者并非孤立地介绍各个工程学科的知识，而是着力强调不同学科之间的交叉与融合，是如何催生出创新性的解决方案和颠覆性的技术。我特别欣赏书中关于“智能制造”和“物联网（IoT）”的章节，作者详细阐述了如何将电子工程、计算机科学、机械工程等多个学科的知识整合起来，从而构建出高度自动化、信息化的生产系统。书中关于“数字化双生”的讨论，更是让我看到了工程技术未来发展的趋势，即通过虚拟模型与物理实体之间的实时交互，实现更高效的设计、制造和运营。我感觉，《工程原理实践手册（上）》不仅仅是在传授工程知识，更是在培养一种跨界整合的思维能力。它能够帮助读者理解，在当今时代，任何一个成功的工程项目，都离不开多学科的协作和知识的融合。这本书是一份宝贵的跨学科学习指南，它能够帮助工程师们打破学科壁垒，拥抱多元化的知识体系，从而在未来的工程领域取得更大的成就。

评分☆☆☆☆☆

这本《工程原理实践手册（上）》给我带来的最大震撼，并非其知识的深度（虽然这毋庸置疑），而是其对“实践”二字的极致追求。翻开书页，我立刻被那种扑面而来的“干货”气息所吸引。它不像某些理论书籍，仅仅停留在概念的堆砌和公式的推演，而是将每一个抽象的工程原理都落脚到具体的、可操作的步骤上。例如，在讲解材料力学中的应力分析时，它并没有止步于介绍各种应力张量的定义和计算方法，而是花了大量的篇幅去阐述如何在实际工程项目中，通过选择合适的实验手段，精确地测量这些应力，以及如何根据测量结果来优化设计，避免结构失效。我特别欣赏其中关于“实验数据不确定性分析”的部分，作者用清晰的图表和详实的案例，将本应枯燥的统计学原理，转化为了工程师们在实际工作中必须掌握的实用技能。书中的每一个案例，都仿佛是我亲身经历过的一个项目，我能感受到作者在字里行间传递出的那种严谨、细致的工程师精神。这种“实践出真知”的写作风格，让我感觉不仅仅是在阅读一本书，而是在接受一位经验丰富的导师的悉心指导。对于渴望将理论知识转化为实际解决问题能力的初学者，或者希望在实践中不断提升自己的资深工程师来说，《工程原理实践手册（上）》无疑是一座宝藏。它不仅仅是知识的传递，更是思维方式和解决问题能力的培养，是一本真正能够“指导”你如何去“做”的教科书，让我对工程的理解不再停留在纸面，而是变得更加立体和鲜活。

评分☆☆☆☆☆

没想到给小孩子看的。

评分☆☆☆☆☆

没想到是给小孩子看的、

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