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面的基本技能，為將來參與挑戰(zhàn)性更強的項目打下基礎。每個活動先介紹一下活動的目標，然后是活動步驟，讓學生逐步進行操作，*后進行分析總結。背景欄目幫助學生回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，提供有用的線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。
本書通過結合實際應用的活動來幫助學生訓練工程方面的基本技能，培養(yǎng)學生的技術素養(yǎng)以及解決問題的能力。這些能力在后續(xù)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(xiàn)有數(shù)學和科學知識的基礎上，理解什么是工程學。同時，它也可以激發(fā)學生對工程學領域以及技術領域職業(yè)的探索熱情。
教育要面向未來多變的社會， 要培養(yǎng)具備全球勝任力的學生。在這樣的背景下, 綜合性、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出培養(yǎng)、發(fā)展學生核心素養(yǎng)（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(jīng)歷尤顯重要。國際上當前流行的STEM、 STEAM課程，也正是以跨學科、綜合性作為其重要特征的。我國的基礎教育歷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(shù)學， 化學中有物理， 歷史中有地理） ，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合性課程和跨學科課程的開發(fā)，如全國課程改革中的綜合實踐活動課程，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(xiàn)在看來，這些課程缺乏了一個重要內容，就是工程教育。工程是科學、數(shù)學與技術等的整合與應用， 航天工程、生物工程、橋隧工程、 建筑工程、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，這就要求能夠在面臨一個復雜的、綜合性的任務時，創(chuàng)造性地利用各種手段和方式去完成任務。在設計思維里，系統(tǒng)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(yǎng)設計思維和實踐能力的一個很重要的載體，而這正是發(fā)展學生核心素養(yǎng)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，在今天特別要考慮課程面對未來的育人功能。工程教育的缺失會產生育人的短板， 這也是國際教育界通過反思之后特別重視STEM課程的重要原因。當前，加強工程教育已經(jīng)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？由于當前國內還沒有理想的中小學工程教育教材， 所以需要學習和借鑒。 本套中小學工程教育叢書是從美國引進的， 有很多值得借鑒的優(yōu)點。首先，內容系統(tǒng)、完整。書中對工程學科有全面、 系統(tǒng)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(yè)等。書中還結合具體的工程項目，介紹了物理、數(shù)學等學科知識在工程問題中的應用。其次，它是跨學段的系統(tǒng)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合適。第三，語言生動、圖文并茂，可讀性很強。最后，整套書不僅有功能類似傳統(tǒng)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出版，可以為我國當前的課程改革、 教材開發(fā)服務。希望國內的相關人士，能夠在此基礎之上，開發(fā)本土中小學工程教育教材。
張民生2017年12月
喬治·E·羅杰斯（George E. Rogers）博士是普渡大學工程/技術教師教育的教授和協(xié)調員。
邁克爾·D·萊特（Michael D. Wright）博士是中密蘇里大學教育學院院長。
本·耶茨（Ben Yates）是密蘇里科技大學PLTW附屬機構密蘇里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1章 工程學概述
練習1.1 工程學發(fā)展大事記
練習1.2 社區(qū)里的公司
練習1.3 作為資源的運輸系統(tǒng)
練習1.4 工程學領域的職業(yè)
練習1.5 作為資源的能源
第2章 設計工具
練習2.1 明確設計過程
練習2.2 分析設計過程
草圖和設計方案
練習2.3 草圖練習
練習2.4 等距草圖
練習2.5 頭腦風暴
CAD
練習2.6 構建CAD模型
練習2.7 零件逆向工程
練習2.8 CAD產品調查
探索并選擇方法
練習2.9 決定是怎樣形成的？
練習2.10 抉擇矩陣
練習2.11 工程團隊角色扮演
練習2.12 快速成型技術
練習2.13 網(wǎng)上比較成型技術價格
使用分析工具
練習2.14 用電子表格計算利潤
練習2.15 電子表格的分類和強調
練習2.16 租車vs買車
設計問題
練習2.17 軟飲料瓶設計
練習2.18 電源線管理
練習2.19 行李秤
第3章 機械效益
背景 力、功和功率
練習3.1 功和功率的計算
簡單機械
練習3.2 計算機械效益
練習3.3 設計挑戰(zhàn)
第4章 機械構造
凸輪和從動件
練習4.1 計算凸輪的位移
齒輪組
練習4.2 計算齒輪組的轉速比和轉矩比
鏈輪和鏈條傳動
練習4.3 計算鏈條傳動機構的轉速比和轉矩比
第5章 能量
練習5.1 能量轉換拼拼看
練習5.2 點亮燈泡還是加熱燈泡
練習5.3 跟蹤彈力球的能量轉換
第6章 電氣系統(tǒng)
練習6.1 導體和絕緣體
練習6.2 電阻計算
練習6.3 功率實驗
第7章 流體壓力傳動系統(tǒng)
練習7.1 高壓
練習7.2 下沉的感覺
練習7.3 氣壓產品和液壓產品
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