《工程原理》通過展示工程師和設計專傢塑造現代化社會所依據的原理和概念,培養學生的技術素養以及解決問題的能力。這些能力在後續的工程學學習以及工程技術活動中都是非常寶貴的。該書可以幫助高中生在現有數學和科學知識的基礎上,理解什麼是工程學。同時,它也可以激發學生對工程學領域以及技術領域職業的探索熱情。
上冊具體介紹瞭工程設計過程、機械原理、能源技術、電氣係統、傳動係統等與工程學有關的各種基礎知識,通過趣味閱讀、拓展閱讀、練習題、工程師職業介紹等小欄目幫助學生加深對工程學知識的理解。
第1章 工程學概述 2
引語 3
美索不達米亞文明 4
埃及文明 6
希臘文明 7
羅馬文明 8
中世紀文明 8
工程技術開拓者 8
交通運輸時代 12
電氣時代 15
工程師協會 18
為進入工程領域做準備 19
工程師都做哪些事? 19
總結 24
課後作業 25
補充作業 25
工程學發展大事記 26
第2章 設計工具 32
引語 33
設計過程 34
草圖 45
為思想建模 46
分析過程 53
演示工具 53
總結 59
課後作業 60
補充作業 61
第3章 機械效益 62
引語 63
力、功和功率 63
機械效益 67
六種簡單機械 69
復閤機械 94
總結 97
課後作業 99
補充作業 99
第4章 機械構造 100
引語 101
連杆機構 101
凸輪和從動件 106
軸承 112
齒輪 114
鏈輪和鏈條傳動 130
總結 139
課後作業 140
補充作業 141
第5章 能量 142
引語 143
能量的形式 144
能量為何重要 145
熱 145
能量的單位 150
白熾燈和熒光燈的對比 152
熱力學的基本定律 155
可再生能源 158
不可再生能源 166
能源效率和節能 173
總結 176
課後作業 177
補充作業 177
第6章 電氣係統 178
引語 179
原子 180
靜電與電荷定律 182
電流 183
電壓的來源 185
常用電學單位 188
數字萬用錶 191
測量電壓、電阻和電流 192
公製詞頭 193
常用電學元件 193
電路 197
總結 212
課後作業 213
補充作業 213
第7章 流體壓力傳動係統 214
引語 215
流體壓力傳動曆史上的裏程碑 219
常見的流體壓力傳動係統組件和圖形符號 221
流體壓力傳動的基本科學概念 236
總結 253
課後作業 255
補充作業 257
術語錶 258
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。相比之下,我們就更需要努力瞭。
如何彌補工程教育在我國基礎教育中的薄弱與空白?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
這本書的寫作風格給我帶來瞭一種非常愉悅的學習體驗。作者的文字具有很強的感染力,他能夠用一種充滿熱情和洞察力的方式來闡述工程原理。我能感受到作者對工程學本身的熱愛,並且他非常希望將這種熱愛傳遞給讀者。他在描述一些重要的發現或者理論時,往往會穿插一些曆史背景或者科學傢的故事,這讓學習過程不僅僅是記憶知識點,更像是在瞭解一門學科的發展脈絡和背後的故事。這種“有溫度”的講解方式,讓我覺得作者不是在“教書”,而是在“分享”他所理解的工程世界。有時候,作者的語言還會帶有一點幽默感,雖然是嚴肅的工程學內容,但讀起來卻不顯得沉悶。這種輕鬆愉快的氛圍,讓我在學習過程中保持瞭持續的興趣和專注度。
評分在閱讀過程中,我經常會發現書中提到的內容與我之前的一些模糊的認知産生瞭碰撞,並且這本書的講解讓我對這些認知進行瞭更正和深化。例如,關於“慣性”的概念,我之前一直覺得它隻是一個描述物體“懶得動”的詞語,但這本書讓我瞭解到慣性是物體保持其原有運動狀態(靜止或勻速直綫運動)的性質,並且它與物體的質量有關。作者通過講解“慣性定律”以及一些實際例子,比如汽車刹車時乘客嚮前傾,讓我對慣性有瞭更深刻、更準確的理解。這種“糾錯”和“深化”的過程,是學習任何新知識都非常重要的環節,而這本書在這方麵做得非常齣色,它能夠幫助我建立起一套清晰、準確的知識體係。
評分這本書的裝幀設計真是令人眼前一亮,封麵采用瞭一種沉靜而又不失質感的啞光紙,顔色是那種略帶復古的暗藍色,上麵印著書名“工程原理(上)”以及作者的名字,字體選擇的是一種比較經典的襯綫體,大小適中,既顯得莊重又不失活力。我尤其喜歡封麵上那種淡淡的紋理,觸感非常舒服,拿在手裏很有分量感。打開書頁,紙張的厚度也恰到好處,不是那種薄薄的、容易透墨的紙,而是略帶米黃色的、有一定韌性的道林紙,翻閱的時候沒有沙沙的響聲,而是有一種很順滑的觸感。書本的印刷清晰度也非常好,文字銳利,圖片和圖錶也色彩鮮明,細節豐富,即使是放大來看,也不會齣現模糊的情況。內頁的排版布局也十分用心,行間距和字間距都經過瞭精心的設計,閱讀起來非常舒適,長時間閱讀也不會感到眼睛疲勞。目錄頁的清晰度和條理性也讓我印象深刻,每一章節的標題都簡潔明瞭,方便快速查找自己需要的內容。而且,書的裝訂方式也很牢固,即使經常翻閱,也不用擔心書頁鬆散的問題,感覺這是一本可以伴隨我很久的書。從這本書的物理形態上,我already感受到瞭齣版方在品質上的追求,這讓我對書本的內容更加充滿瞭期待。
評分這本書最大的亮點之一,在於其內容的編排和邏輯性。作者並沒有將所有知識點一股腦地堆砌起來,而是進行瞭精心的組織和劃分。第一部分可能是對一些基礎概念的介紹,比如物質的屬性、力學基本定律等,這些內容就像是為後續更復雜的知識打下堅實的基礎。然後,隨著章節的推進,內容會逐漸深入,從靜態力學過渡到動態力學,再到材料的力學性能,每一步都顯得順理成章。我尤其喜歡作者在不同章節之間建立的聯係。有時候,一個章節中提到的一個概念,會在後麵的章節中以新的形式齣現,並且得到更深入的解釋。這讓我感覺整個知識體係是一個有機整體,而不是零散的知識點集閤。這種結構化的學習方式,極大地降低瞭我的學習難度,讓我能夠更好地理解和記憶這些知識。而且,作者在介紹新的概念時,往往會先迴顧一下之前學過的相關知識,這種“溫故而知新”的設計,讓我覺得學習過程非常連貫,不會因為跳躍式的知識點而感到睏惑。
評分我是一名對工程學充滿好奇心的非專業人士,而這本書為我打開瞭一扇通往這個領域的大門。它並沒有要求我擁有深厚的數學基礎,而是從最基礎的物理概念講起,一步步地引導我理解工程學中的核心原理。作者在書中巧妙地避開瞭那些過於復雜的數學推導,而是側重於概念的理解和原理的應用。即使涉及到一些公式,作者也會用通俗易懂的語言解釋公式的物理意義,以及它在實際問題中的作用。我之前一直擔心工程學過於數學化,難以入門,但這本書徹底打消瞭我的顧慮。它讓我相信,即使沒有高深的數學功底,也能夠理解和欣賞工程學的魅力。這種“科普”性質的講解,對於像我這樣的讀者來說,無疑是雪中送炭。
評分這本書的插圖質量令我印象深刻。作為一本講解工程原理的圖書,清晰、準確的圖錶是至關重要的。這本書在這方麵做得非常齣色。所有的示意圖都繪製得非常精細,比例關係準確,關鍵的細節都標注得一清二楚。無論是關於力的傳遞、應力分布,還是關於運動軌跡、能量轉換的圖示,都能夠幫助我非常直觀地理解復雜的概念。我尤其欣賞作者在圖錶設計上的用心,有時候一個看似簡單的圖,卻能夠將一個復雜的物理過程簡化到極緻,讓我豁然開朗。而且,圖錶的風格也與書的整體風格保持一緻,簡潔、清晰、專業。在一些章節中,作者還使用瞭三維示意圖,這讓我能夠從不同的角度去觀察和理解結構,對於理解空間關係和立體構成非常有幫助。圖錶與文字的結閤也十分融洽,圖錶往往能夠起到畫龍點睛的作用,讓我更容易將文字描述的抽象概念與具體的圖形聯係起來。
評分作為一名需要不斷更新知識儲備的從業者,我深知理論知識的更新換代速度。這本書在內容的前沿性上做得非常齣色。雖然是“上冊”,但我能感受到作者在其中引入瞭一些較新的研究成果和工程實踐中的新思路。例如,在討論材料性能時,作者不僅僅停留在瞭傳統的金屬和陶瓷,還提及瞭一些復閤材料和納米材料在工程中的潛力,以及相關的設計考量。此外,書中對一些經典工程問題的分析,也融入瞭現代的計算方法和模擬技術。雖然具體的算法細節可能不會深入展開,但作者會引導讀者思考,如何利用更先進的工具來解決問題。這種在傳統原理基礎上,融入前沿理念的做法,讓我覺得這本書具有很強的實用價值和長遠的參考意義。它不僅僅是停留在過去的經典知識,而是著眼於未來的發展趨勢,為讀者提供瞭一個更廣闊的視野。
評分這本書的質量控製非常到位,讓我感到非常放心。在閱讀過程中,我幾乎沒有發現任何印刷錯誤、排版混亂或者內容邏輯上的硬傷。這對於一本技術類的書籍來說,是非常難得的。我曾遇到過一些書籍,雖然內容有價值,但因為技術問題影響瞭閱讀體驗。而這本《工程原理(上)》則沒有這種睏擾,我可以完全專注於內容的學習。每一頁都充滿瞭作者的用心和編輯的嚴謹,讓我感受到齣版方對知識傳播的責任感。這種精益求精的態度,也讓我對這本書所包含的內容更加信任,並且在學習過程中能夠更加投入。
評分作為一個初次接觸工程原理的讀者,我對於學習這個領域感到既興奮又有些忐忑。這本書的語言風格給我留下瞭深刻的印象,它沒有使用那些過於晦澀難懂的專業術語,而是用一種比較平實、易於理解的方式來闡述復雜的概念。舉個例子,當我第一次看到“應力”這個詞的時候,我以為會是一堆復雜的公式和抽象的定義,但作者通過生動的比喻,將應力解釋成物體內部抵抗外力作用的力,並且還引用瞭一些生活中的實際例子,比如拉伸橡皮筋或者擠壓海綿,讓我一下子就抓住瞭核心概念。這種“潤物細無聲”的教學方式,讓我覺得學習過程不再是枯燥的任務,而更像是一場有趣的探索。作者在講解每一個原理時,都力求做到邏輯清晰,層層遞進,不會突然拋齣一個我無法理解的概念,而是循序漸進地引導我進入到下一個知識點。即使是對於一些相對抽象的物理現象,作者也能夠用非常形象的語言來描述,並且輔以精美的插圖,使得抽象的概念變得更加具體和直觀。我特彆欣賞作者在解釋過程中展現齣的耐心和細緻,仿佛作者就站在我身邊,隨時解答我的疑問,而不是冷冰冰地陳述知識。這種教學態度,對於像我這樣的初學者來說,無疑是極大的鼓舞。
評分我一直對物理和工程領域抱有濃厚的興趣,但苦於找不到一本既專業又不至於過於枯燥的書籍。這本《工程原理(上)》恰恰滿足瞭我的需求。作者在書中運用瞭大量貼近生活的實例來解釋抽象的科學原理,這讓我覺得工程學不再是高高在上的學科,而是與我們日常生活息息相關的。比如,在講解材料強度的時候,作者會拿建造橋梁或者建築物的材料舉例,分析它們在承受不同載荷時的錶現,而當解釋流體動力學時,則會類比河流的流動或者飛機的翼型設計。這些鮮活的例子,不僅讓我在理解原理時更容易産生共鳴,也讓我能夠更直觀地感受到工程學在現實世界中的應用價值。我記得有一個章節詳細講解瞭不同材料的延展性和脆性,作者還通過比較玻璃和金屬在受到衝擊時的不同反應,來形象地說明這些概念。這種將理論與實踐緊密結閤的講解方式,讓我覺得我在學習的不僅僅是知識,更是解決實際問題的思路和方法。
評分沒想到給小孩子看的。
評分還行吧,我就是不知道原來這書是給小孩子看的。
評分沒想到給小孩子看的。
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評分還行吧,我就是不知道原來這書是給小孩子看的。
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