工程原理實踐手冊（上） pdf epub mobi txt 電子書下載 2025

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☆☆☆☆☆

托馬斯·辛格，特蕾莎·菲利普，黛比·弗蘭奇著，季忠剛等譯

圖書標籤:

工程原理
工程實踐
機械工程
材料科學
電路分析
控製係統
工程設計
實驗指導
高等教育
理工科

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齣版社：上海科技教育齣版社

ISBN：9787542866523

版次：1

商品編碼：12294578

包裝：平裝

叢書名：中小學工程教育叢書

開本：16

齣版時間：2017-12-01

用紙：膠版紙

頁數：72

具體描述

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。

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

工程原理實踐手冊（上）：基礎知識與核心方法本書旨在為讀者提供一套係統、深入的工程基礎知識與核心實踐方法，幫助初學者建立紮實的工程思維，並為更高級的工程學習與實踐打下堅實基礎。本書內容涵蓋工程領域廣泛的核心概念，強調理論與實踐的緊密結閤，力求讓讀者在理解抽象原理的同時，也能掌握解決實際工程問題的能力。第一部分：工程思維與方法論本部分將引導讀者認識工程的本質，理解工程活動在社會發展中的重要作用，並培養嚴謹、科學的工程思維模式。我們將深入探討以下幾個關鍵方麵：工程的定義與範疇：闡述工程的廣義與狹義定義，區分工程與科學研究、技術開發、藝術創作等領域的異同。介紹工程在不同行業（如土木工程、機械工程、電氣工程、化學工程、計算機工程等）中的具體錶現形式和獨特挑戰。工程問題的分析與定義：強調清晰準確地定義問題是工程成功的首要步驟。介紹如何通過觀察、調研、用戶訪談等方式收集信息，識彆問題的根本原因，並將其轉化為可操作的工程目標和需求。係統思維與建模：講解係統思維在工程分析中的重要性，如何將復雜的工程問題分解為相互關聯的子係統，理解各部分之間的接口和交互。介紹不同類型的工程模型（物理模型、數學模型、仿真模型等），以及如何選擇和構建閤適的模型來模擬和預測係統行為。工程設計的基本流程：梳理從概念生成到方案評估、詳細設計、原型製作、測試驗證的典型工程設計流程。強調迭代設計的重要性，以及如何在不同階段進行反饋和優化。決策分析與權衡：工程設計往往需要在多重約束（如成本、時間、性能、安全性、環境影響等）下做齣權衡。本部分將介紹常用的決策分析工具和方法，如成本效益分析、風險評估、多準則決策分析等，幫助讀者做齣理性、優化的選擇。項目管理基礎：簡要介紹工程項目管理的幾大核心要素，包括項目範圍管理、時間管理、成本管理、質量管理、風險管理等，為讀者理解工程項目運作提供基本框架。第二部分：工程中的數學與物理基礎工程活動離不開嚴謹的數學工具和深刻的物理原理。本部分將迴顧和強化讀者在工程實踐中必不可少的數學和物理基礎知識。工程數學工具：微積分（微分與積分）：講解導數在描述變化率、速率（如速度、加速度、電流密度、流速等）方麵的應用，積分在計算纍積量、總和（如位移、功、電荷量、體積、質量分布等）方麵的作用。通過具體工程案例，展示微積分在分析動態係統、優化設計、求解偏微分方程等方麵的強大能力。綫性代數：介紹嚮量、矩陣及其運算，以及它們在描述多維物理量、求解綫性方程組（如電路分析、結構力學中的受力分析、數據擬閤等）中的應用。講解特徵值與特徵嚮量在係統穩定性分析、模態分析等領域的重要性。概率與統計：強調在工程中處理不確定性和隨機性的必要性。介紹基本概率論概念，統計量（均值、方差、標準差等），常見概率分布（如正態分布、泊鬆分布），以及它們在質量控製、可靠性工程、數據分析、信號處理等方麵的應用。核心物理原理：力學基礎（牛頓定律、能量守恒、動量守恒）：深入解析牛頓運動定律在分析物體運動、受力平衡、動力學過程中的應用。講解功、能、功率的概念以及能量守恒定律在解決機械能轉化、熱力學等問題中的重要性。闡述動量守恒定律在碰撞、衝量等問題中的應用。電磁學基礎（庫侖定律、歐姆定律、法拉第電磁感應定律）：迴顧靜電學、直流電路、磁場基本概念，以及它們在設計電路、電器、電機、傳感器等方麵的基礎作用。講解電磁感應原理在發電機、變壓器等設備中的應用。熱力學與傳熱基礎：介紹熱力學第一、第二定律，能量、熵的概念，以及它們在分析能量轉化效率、熱機性能、化學反應等方麵的應用。講解傳導、對流、輻射三種基本傳熱方式及其在工程設計中的考量。流體力學基礎（伯努利方程、連續性方程）：介紹流體靜力學與動力學基本概念，伯努利方程和連續性方程在分析管道流動、飛機升力、泵與渦輪設計等方麵的應用。第三部分：工程中的基本工具與實踐本部分將聚焦於工程師在日常工作中常用的基本工具和實踐方法，通過實例講解，幫助讀者掌握這些關鍵技能。圖紙解讀與繪製：學習閱讀和理解各種工程圖紙（如機械圖、建築圖、電路圖、流程圖等），掌握視圖、剖視圖、尺寸標注、公差等基本規範。介紹基本製圖軟件（如CAD）的使用方法，以及如何繪製清晰、準確的工程圖。材料基礎與選擇：介紹常見工程材料（金屬、陶瓷、聚閤物、復閤材料等）的性能特點、分類及其在不同工程應用中的優劣勢。講解材料選擇的基本原則，如強度、剛度、耐腐蝕性、導電性、導熱性、成本等因素的綜閤考量。公差與配閤基礎：理解尺寸公差、形狀公差、位置公差的概念，以及它們在保證零件互換性和裝配精度方麵的作用。介紹基本的配閤（基準孔、基準軸）概念和選擇方法。基本測量與檢驗：介紹常用的測量工具（如遊標卡尺、韆分尺、高度計、萬用錶、示波器等）的使用方法和精度要求。講解質量檢驗的基本流程和方法。工程軟件初步應用：介紹一些基礎的工程軟件應用，如用於計算和仿真的數學軟件（如MATLAB、Python的NumPy/SciPy庫），以及用於數據分析和可視化的工具。本書強調理論知識與實際應用的聯係，力求通過豐富的工程案例和思考題，激發讀者的學習興趣，培養解決實際工程問題的能力。希望本書能成為您工程學習之旅的堅實起點。

用戶評價

評分☆☆☆☆☆

這本《工程原理實踐手冊（上）》給我帶來的最大震撼，並非其知識的深度（雖然這毋庸置疑），而是其對“實踐”二字的極緻追求。翻開書頁，我立刻被那種撲麵而來的“乾貨”氣息所吸引。它不像某些理論書籍，僅僅停留在概念的堆砌和公式的推演，而是將每一個抽象的工程原理都落腳到具體的、可操作的步驟上。例如，在講解材料力學中的應力分析時，它並沒有止步於介紹各種應力張量的定義和計算方法，而是花瞭大量的篇幅去闡述如何在實際工程項目中，通過選擇閤適的實驗手段，精確地測量這些應力，以及如何根據測量結果來優化設計，避免結構失效。我特彆欣賞其中關於“實驗數據不確定性分析”的部分，作者用清晰的圖錶和詳實的案例，將本應枯燥的統計學原理，轉化為瞭工程師們在實際工作中必須掌握的實用技能。書中的每一個案例，都仿佛是我親身經曆過的一個項目，我能感受到作者在字裏行間傳遞齣的那種嚴謹、細緻的工程師精神。這種“實踐齣真知”的寫作風格，讓我感覺不僅僅是在閱讀一本書，而是在接受一位經驗豐富的導師的悉心指導。對於渴望將理論知識轉化為實際解決問題能力的初學者，或者希望在實踐中不斷提升自己的資深工程師來說，《工程原理實踐手冊（上）》無疑是一座寶藏。它不僅僅是知識的傳遞，更是思維方式和解決問題能力的培養，是一本真正能夠“指導”你如何去“做”的教科書，讓我對工程的理解不再停留在紙麵，而是變得更加立體和鮮活。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我最深刻的感受，是它對“用戶體驗”在工程設計中的重要性的強調，這在很多傳統的工程教材中是鮮有提及的。作者將工程原理的應用，深深地植根於實際的使用場景中，並且詳細地闡述瞭如何通過理解用戶的需求、行為模式和情感反饋，來指導工程師進行更人性化、更易用、更高效的設計。例如，在描述人機交互界麵設計時，它並沒有止步於講解色彩搭配、字體大小等基礎原則，而是深入探討瞭認知心理學在界麵設計中的應用，以及如何通過用戶測試來不斷優化設計方案，從而提升産品的整體用戶體驗。我尤其贊賞書中關於“可達性設計”的章節，作者用生動而感人的案例，展示瞭工程技術如何能夠服務於更廣泛的人群，包括殘障人士，並強調瞭在設計過程中充分考慮不同用戶的特殊需求是多麼重要。這種將工程技術與人文關懷緊密結閤的寫作視角，讓我眼前一亮。我感覺，《工程原理實踐手冊（上）》不僅僅是在教授技術，更是在塑造一種以人為本的工程價值觀，一種對社會責任感和人文關懷的深刻理解。這本書能夠幫助工程師們跳齣技術本身的局限，從更廣闊的視野來審視工程的意義和價值，從而設計齣真正能夠改善人類生活的優秀産品和係統。

評分☆☆☆☆☆

這本書最大的亮點之一，在於它對“跨學科融閤”在現代工程中的重要性的深刻揭示。作者並非孤立地介紹各個工程學科的知識，而是著力強調不同學科之間的交叉與融閤，是如何催生齣創新性的解決方案和顛覆性的技術。我特彆欣賞書中關於“智能製造”和“物聯網（IoT）”的章節，作者詳細闡述瞭如何將電子工程、計算機科學、機械工程等多個學科的知識整閤起來，從而構建齣高度自動化、信息化的生産係統。書中關於“數字化雙生”的討論，更是讓我看到瞭工程技術未來發展的趨勢，即通過虛擬模型與物理實體之間的實時交互，實現更高效的設計、製造和運營。我感覺，《工程原理實踐手冊（上）》不僅僅是在傳授工程知識，更是在培養一種跨界整閤的思維能力。它能夠幫助讀者理解，在當今時代，任何一個成功的工程項目，都離不開多學科的協作和知識的融閤。這本書是一份寶貴的跨學科學習指南，它能夠幫助工程師們打破學科壁壘，擁抱多元化的知識體係，從而在未來的工程領域取得更大的成就。

評分☆☆☆☆☆

《工程原理實踐手冊（上）》最讓我眼前一亮的地方，在於它對“可持續性工程”的深刻洞察和係統性闡述。作者並沒有將可持續性視為一個附加的選項，而是將其融入到工程設計的每一個環節，從材料的選擇、能源的利用，到廢棄物的處理，都進行瞭詳盡的論述和指導。我尤其欣賞書中關於“生命周期評估（LCA）”的章節，作者用清晰的圖示和實際的案例，展示瞭如何全麵地分析一個産品或係統的環境影響，並從中找齣最優的減排和資源節約方案。這讓我深刻認識到，真正的工程創新，不僅僅在於技術的先進性，更在於其對地球環境和人類未來的責任感。書中對“綠色材料”和“循環經濟”的討論，更是為我打開瞭新的思路，讓我看到瞭工程技術在解決全球性環境問題中的巨大潛力。我感覺，《工程原理實踐手冊（上）》不僅僅是在傳授工程知識，更是在培養一種可持續發展的工程理念，一種對未來負責的工程師擔當。它能夠幫助讀者理解，工程的進步，應該與環境保護和人類福祉同步，並且在每一個工程決策中，都應考慮到長遠的影響。這本書是一份寶貴的指南，它能夠幫助工程師們在追求技術卓越的同時，也成為推動社會可持續發展的積極力量。

評分☆☆☆☆☆

《工程原理實踐手冊（上）》在“成本效益分析”方麵所提供的實用指導，讓我受益匪淺。作者並沒有將成本效益分析視為一個簡單的數學計算，而是將其融入到工程設計的整個生命周期，並且強調瞭在追求技術最優的同時，也要兼顧經濟的可行性。我尤其贊賞書中關於“價值工程（VE）”的應用案例，它幫助我理解瞭如何通過係統性的分析，識彆産品或服務中不必要的成本，並提齣更具經濟效益的替代方案。書中對於“投資迴報率（ROI）”和“淨現值（NPV）”等財務指標的詳細介紹，更是讓我對如何從經濟學的角度評估工程項目的可行性有瞭更清晰的認識。我感覺，這本書不僅僅是在傳授工程知識，更是在培養一種經濟敏感性和成本控製意識。它能夠幫助讀者理解，任何一項工程決策，都應該在技術可行性和經濟效益之間找到最佳的平衡點，從而實現資源的最大化利用和價值的最大化創造。這本書是一份寶貴的成本效益分析指南，它能夠幫助工程師們在追求技術卓越的同時，也能成為精打細算的經濟管理者，為企業和社會創造更大的經濟價值。

評分☆☆☆☆☆

《工程原理實踐手冊（上）》最讓我印象深刻的一點，是它對“細節決定成敗”這一工程真理的深刻詮釋。在書中，作者花瞭大量的筆墨去強調那些看似微不足道，卻對工程項目的最終質量有著決定性影響的細節。例如，在講解結構穩定性時，它詳細地討論瞭螺栓連接的預緊力、焊縫的坡口設計、以及錶麵處理對材料疲勞壽命的影響。這些細節，在很多理論書籍中往往被一筆帶過，但在《工程原理實踐手冊（上）》中，卻被提升到瞭核心的地位，並配以詳實的計算公式和實際操作指南。我特彆喜歡書中關於“失效模式與影響分析（FMEA）”的章節，作者通過大量的真實案例，展示瞭如何係統地識彆潛在的失效點，並提前采取預防措施。這種對細節的極緻關注，讓我深刻體會到，真正的工程大師，不僅僅是擁有宏偉的構思，更在於他們對每一個細枝末節的精準把握。這本書就像是一麵鏡子，讓我看到瞭自己知識和實踐中的許多盲點，並幫助我建立瞭更加全麵的風險意識。我感覺，這本書不僅僅是在傳授知識，更是在塑造一種嚴謹、負責的工程態度，一種對生命、對社會負責的工程師品格。對於那些渴望做齣真正卓越工程作品的讀者來說，這本書無疑是一份不可多得的指南，它教會你如何在細節中發現問題，如何在細節中創造價值。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我最大的啓發，是它對“創新思維”在工程實踐中的重要性的強調。作者並沒有僅僅停留在教授已有的工程原理，而是通過大量的案例分析和思考題，引導讀者去探索新的方法、新的技術，去挑戰現有的局限。我尤其欣賞書中關於“逆嚮工程”和“仿生學”的章節，作者通過生動有趣的例子，展示瞭如何從自然界和其他成熟的産品中汲取靈感，從而産生突破性的創新。例如，在講解仿生學時，作者詳細介紹瞭模仿鳥類翅膀結構來設計更高效的飛機機翼，以及模仿荷葉錶麵自潔特性來開發新型塗料。這種跳齣固有思維框架，從多角度、多學科尋找解決方案的能力，是我在其他工程書籍中很少看到的。我感覺，《工程原理實踐手冊（上）》不僅僅是在教授工程知識，更是在培養一種創新精神和解決問題的能力。它能夠幫助讀者打破思維定勢，勇於嘗試新的想法，並且在實踐中不斷探索和完善。這本書是一份絕佳的創新指南，它能夠激發讀者的好奇心和創造力，引導他們成為未來的工程創新者。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，《工程原理實踐手冊（上）》所呈現的不僅僅是工程原理，更是一種解決問題的哲學。作者在書中反復強調，工程並非是簡單地套用公式，而是一個不斷迭代、不斷優化的過程。書中的每一個案例，都不僅僅是為瞭展示某個原理的應用，更是為瞭揭示在實際工程項目中，如何從模糊的需求齣發，逐步澄清問題，尋找最優的解決方案，並在這個過程中剋服各種意想不到的睏難。我特彆欣賞作者在探討“設計魯棒性”時的思路。他並沒有簡單地給齣某種設計方法，而是通過分析不同外部乾擾因素對係統性能的影響，來引導讀者思考如何設計齣能夠適應各種不確定性的係統。這種“擁抱不確定性”的思維方式，在當今快速變化的科技領域尤為重要。我感覺，這本書不僅僅是在教授工程技能，更是在培養一種麵對復雜性和不確定性的勇氣和智慧。它讓我明白，真正的工程師，是那些能夠在混沌中找到秩序，在未知中開闢道路的人。我強烈推薦這本書給所有對工程抱有探索精神的人，它能夠幫助你超越對具體技術的掌握，而進入到對工程本質的更深層次的理解，培養齣一種強大的、適應性極強的工程解決問題的能力。

評分☆☆☆☆☆

我不得不說，《工程原理實踐手冊（上）》的結構設計簡直堪稱藝術品。作者巧妙地將看似龐雜的工程原理，按照邏輯的嚴密性和應用的普遍性，進行瞭令人驚嘆的組織。從基礎的力學概念，到復雜的係統集成，每一個章節的銜接都顯得如此自然而流暢，仿佛一條清晰的河流，引導著讀者沿著最優的路徑，深入理解工程的本質。我尤其欣賞其在介紹不同工程領域交叉點時所展現齣的洞察力。比如，在討論熱力學與材料科學的結閤時，作者並沒有簡單地羅列兩者間的聯係，而是通過一個貫穿全書的“高性能隔熱材料設計”的虛擬項目，生動地展示瞭如何運用熱力學原理來指導材料的選取、結構的設計，以及最終的性能評估。這種“案例驅動”的教學模式，極大地增強瞭知識的鮮活度和記憶的深刻性。我感覺自己不僅僅是在學習孤立的知識點，而是在參與一個真實的工程設計過程，體驗從問題識彆到解決方案實施的完整流程。書中的圖錶和插圖更是點睛之筆，它們不僅清晰地展示瞭復雜的概念，還常常蘊含著作者對工程問題的獨到見解。我強烈推薦所有對工程學懷有熱情的人士，無論你是學生還是從業者，都應該認真研讀這本書。它能夠幫助你建立起一個係統、完整的工程知識框架，讓你看到工程學的宏大圖景，理解不同子領域之間的相互作用，從而培養齣更具全局觀和創新性的工程思維。

評分☆☆☆☆☆

《工程原理實踐手冊（上）》在風險管理方麵所展現齣的深度和廣度，令我印象深刻。作者並沒有將風險管理視為一個獨立的章節，而是將其貫穿於工程項目的各個階段，從初步的可行性研究到最終的運行維護，都進行瞭詳盡的分析和指導。我特彆欣賞書中關於“概率風險評估（PRA）”的應用案例，它幫助我理解瞭如何量化工程項目中的各種潛在風險，並據此製定有效的規避和應對策略。書中對於“安全冗餘設計”、“故障樹分析（FTA）”等方法的詳細介紹，更是讓我對如何構建更可靠、更安全的工程係統有瞭全新的認識。我感覺，這本書不僅僅是在傳授工程知識，更是在培養一種係統性的風險意識和嚴謹的決策能力。它能夠幫助讀者理解，任何一個工程項目都伴隨著不確定性和潛在的風險，而隻有通過周密的規劃和有效的管理，纔能最大程度地降低風險，確保項目的成功。這本書是一份寶貴的風險管理指南，它能夠幫助工程師們在復雜多變的工程環境中，做齣更明智、更負責任的決策。

評分☆☆☆☆☆

沒想到是給小孩子看的、

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