本书为引进书，原版书是Delmar Cengage Learning为PLTW机构（美国非营利性基金会，为学生提供工程学和工程技术教育的相关知识）开发的整套教材中的一种。原书为工程学预备课程，目的是为学生在高等教育中学习工程与工程技术做准备；原书还得到了利比希家族的慈善创业基金会的资金支持，这使得PLTW课程成为了美国首屈一指的以工程为核心的初中技术教育项目。

本书内容生动活泼，实践性和互动性强，而更独特之处是将“工程”概念引入进了初中课程。“工程”是STEM教育的重要内容，也是目前国内中小学教育众所周知的短板，因此，本书可以是一个重要的补充，从内容到教育理念都值得中学生和所有关心教育人士的参考和借鉴。

内容简介

本书分为三个部分，共12章，介绍了电力和电子的应用、机械、能源、通信、制造、自动化和机器人、新兴技术等，并探索了工程和工程技术领域可能的职业方向。书中还设计有不同的板块，比如：每章的开始都有一个“应用中的工程学”，以讲故事的形式展现工程师是如何处理设计问题，找出解决方案的；“工程学挑战”让学生亲自动手去解决问题，以加深学生对本章节的理解；“工程学中的数学”和“工程学中的科学”用一些有趣的事实来阐释科学、技术、工程和数学之间的联系；“职业聚焦”讲述了不同工程领域的工程师的励志故事等。

作者简介

乔治·E·罗杰斯（George E. Rogers）博士是普渡大学工程/技术教师教

育的教授和协调员。

迈克尔·D·莱特（Michael D. Wright）博士是中密苏里大学教育学院院长。

本·耶茨（Ben Yates）是密苏里科技大学PLTW附属机构密苏里项目引路分部副主任。耶茨曾是一名授课教师，学校行政领导及大学教授。

精彩书摘

第一节你的世界里的机器人

机器人可以定义为一种可以由自动化控制（通常是可编程的）、具有类似人的行为举止的机械设备。最重要的一点是，它是一种机械设备（没有生命），通常是可编程的。机器人存在的主要目的是将人类从那些乏味、重复、危险、肮脏，或者要求高精度的工作中解放出来。你能想出一份你想要机器人代替你做的工作吗？

机器人学指的是一种设计和应用机器人的科学。机器人有许多种类。有些是可以移动的，其中大部分安装有轮子，不过有的是真正具有行走能力的；有些是固定在流水线上的一个地方，做着重复性的工作。大部分的工业机器人只是一个末端带有钳子或其他工具的机械臂。

我们可以将机器人分为个人（家庭）机器人、康复机器人、医疗机器人、工业机器人、军事或安全机器人，或者太空机器人等几种类型。每种机器人的用途各不相同，但都有相似的系统。很多人都认为工业机器人是最常见的机器人，但实际上，机器人已经出现在了你生活中的许多方面。伦巴的问世促进了家庭使用的个人机器人的普及。但是，个人机器人的未来是什么？个人机器人正在变得越来越智能。也许很快你将会拥有一个像本章稍后会讲到的ASIMO一样的个人助手。

个人机器人

塑造了R2D2和C3PO的星球大战系列电影使个人机器人助手的概念流行了起来（见图18-2）。大部分人对机器人只有一些粗略的认识，并不真正地清楚机器人实际是什么样子，它们能做什么。他们所了解的机器人是流行电影中的，而不是真实的。像《我，机器人》这样的电影，误导了他们对机器人的理解。直到最近，个人机器人主要还是用于娱乐。今天，在技术教育课堂上，学生可以接触到很多种机器人，包括一些可以组装的套件。这些机器人不仅应用于游戏，还可以用作教育工具。许多商店也销售各种各样的家用机器人套件。

乐高NXT机器人套件将乐高的技术元素与超声、音效，光和触觉传感器结合在了一起（见图18-3）。你可以把它们组装成机器人。光传感器可以探测光的颜色和强度；声传感器可

以使机器人对不同的发声模式和音调做出反应。这种机器人利用超声波“眼睛”来判断距离和运动的速度。学生可以给机器人编程，以完成各种各样的任务。许多中学的技术教育课程就有机器人，如图18-4所示的Vex机器人。你的机器人要设计成什么样子？用它来干什么呢？本章开始所讲到的伦巴机器人可以打扫你家里的房间。如果设计出能够整理房间和床铺的机器人，那是不是很棒？尽管我们现在还没有设计出拥有这种能力的机器人，但是在不远的将来，我们一定能够设计出来的。

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，

工程学入门（下）下载 mobi epub pdf txt 电子书格式