نموذج تسلسل الدورة

ملخص

الهدف من نموذج تسلسل الدورة هو المساعدة في وضع إطار عمل للمواضيع في تسلسل مقترح لبناء منهج دراسي حول أو دمج عناصر من المناهج الحالية. ويتم ذلك من خلال الاستفادة من خبرات المدارس والمعلمين في المناهج والمرافق والمواد. للحصول على تفاصيل إضافية حول موضوعات محددة لتطوير أو اختيار المناهج الدراسية حولها، راجع مقالة شهادات ما قبل الهندسة والروبوتات الخاصة بمؤسسة REC قائمة المعرفة والمهارات المهنية. تم تصميم هذه المقالات للعمل مع مواد المناهج الدراسية الموجودة. ويمكن أيضًا استخدامها في بناء منهج دراسي، ولكنها ليست منهجًا في حد ذاتها.

ينقسم تسلسل عينة الدورة إلى قسمين:

• الجزء الأول: أساسيات الهندسة: يغطي المواضيع والمهارات في وحدة أساسيات الهندسة.
• الجزء الثاني: وحدات منطقة ما قبل الهندسة: يغطي كل موضوع من الموضوعات الثمانية الفردية "وحدة ما قبل الهندسة" ومهارات ما قبل الهندسة و/أو شهادات الروبوتات.

تتطلب كل من شهادة ما قبل الهندسة وشهادة الروبوتات اجتياز أساسيات الهندسة كشرط أساسي قبل دراسة أي من الوحدات الثماني. ويلزم الحصول على اثنتين من الوحدات الثماني للحصول على شهادة ما قبل الهندسة. يتم اختيارها من قبل المدرب بناءً على احتياجات المجتمع والمرافق المتاحة والمناهج والمعدات واللوازم بالإضافة إلى خبرة المدرب.

وحدات ما قبل الهندسة

• مهندس ميكانيكى
• هندسة الطيران
• الهندسة الكهربائية
• هندسة كيميائية
• علوم الحاسوب & الهندسة (البرمجة)
• هندسة مدنية
• تقنية الهندسة
• تكنولوجيا التصنيع

الجزء الأول: أساسيات الهندسة

أنا. مقدمة في الهندسة

• ما هي الهندسة والتكنولوجيا؟ ما هو العلم؟
• أنواع المجالات الهندسية: الكهربائية، الميكانيكية، الفضاء الجوي، الروبوتات، المدنية، علوم الكمبيوتر، CAD، التصنيع. التعليم المطلوب للحصول على الشهادة المهنية لدرجة البكالوريوس والرواتب وأسابيع العمل النموذجية.
• تاريخ الهندسة، بما في ذلك الجداول الزمنية من التاريخ المبكر حتى اليوم. تاريخ الفضاء، وتحديداً برامج الفضاء المبكرة والتقنيات التي نتمتع بها اليوم نتيجة لها. يتضمن أيضًا تصغير المكونات ونظرة عامة على تاريخ الصواريخ ورواد الفضاء الأمريكيين والسوفياتيين. الثورة الصناعية باعتبارها الفترة الزمنية للجمعيات الهندسية وتطوير المعايير. تطوير خطوط التجميع والإنتاج الضخم للمنتجات.

انا. المواد والعمليات

• السلامة العامة للمختبر
• الأدوات اليدوية الأساسية وسلامة الأدوات الكهربائية وتطبيقاتها
  • رأى الفرقة
  • الحفر الصحافة
  • طاحونة مقاعد البدلاء
  • سلامة الأدوات الكهربائية المحمولة
  • ساندر الحزام والقرص
  • مطحنة CNC
• أنواع المعادن وخصائصها وتطبيقاتها الشائعة
• أنواع الخشب وخصائصه والتطبيق الشائع
• أنواع البلاستيك وخصائصه وتطبيقاته الشائعة
• أنواع الإيبوكسيات وخصائصها وتطبيقاتها الشائعة

ثالثا. عملية التصميم الهندسي

قم بتوثيق عملية التصميم في دفتر ملاحظات هندسي باستخدام عملية مكونة من 10 خطوات:

1. حدد المشكلة
2. مختصر التصميم
3. مشكلة بحث
4. حلول العصف الذهني
5. حدد الحل
6. تصميم
7. يبني
8. امتحان
9. إعادة التصميم
10. تنفيذ الحل/المنتج

تستخدم الصناعة العديد من الاختلافات أو الاختصارات للخطوات العشر؛ تكون قادرًا على فهم تسلسل التصميم الهندسي بأي شكل من الأشكال.

رابعا. الرسومات الهندسية والصياغة بمساعدة الكمبيوتر (ثنائية وثلاثية الأبعاد)

• تقديم وممارسة تقنيات الرسم الهندسي لوجهات النظر الإملائية والمنظور.
• تقديم الصياغة بمساعدة الكمبيوتر مع البرامج المتاحة. ملاحظة: تتوفر العديد من خيارات برامج CAD للتعليم مجانًا أو بتكلفة منخفضة. وتشمل هذه البرامج Google Sketch Up وTinkerCad وAutodesk Fusion 360 وSolidworks. تحقق مع بائعي المنتجات لمعرفة مدى توفرها وشروط الاستخدام المحددة.
• قدّم قائمة الأجزاء/المواد مع مهام الفريق حول كيفية بناء مشروع/روبوت.
• تقديم المعدات التي تدمج التصميم بمساعدة الكمبيوتر (CAD) في عملياتها: المعدات التي يتم التحكم فيها رقميًا بواسطة الكمبيوتر؛ الطحن، القطع بالليزر، القطع بالبلازما، توجيه الأعمال الخشبية، نفث الماء عالي الضغط أو الطباعة ثلاثية الأبعاد.

بعد تقديم المهارات/المعرفة في I-IV

الاقتراحات والنقاط الرئيسية للأنشطة الداعمة التي تشمل المجالات الهندسية الفردية أو
بعد الانتهاء من الأنشطة في المجالات من الأول إلى الرابع. بالنسبة للمجالات المتبقية، يمكنك بناء مناهج أصلية أو موجودة في مجالات الهندسة بأي تسلسل يناسب برنامجك لتغطية جميع المواضيع في وحدة أساسيات الهندسة ثم وحدات ما قبل الهندسة المحددة لمدة 150 ساعة من الفصل الدراسي مناهج.

قم بدمج الأنشطة العملية باستخدام المناهج والمختبرات والمعدات والمواد المتوفرة لديك لكل مجال من المجالات الهندسية التالية. يجب أن تشمل الأنشطة الموضوعات التي يتم تناولها في هذا المجال الهندسي وأن يتم توثيقها في دفتر هندسي. فكر في تخصيص عرض تقديمي لبرنامج PowerPoint لكل فريق أو فرد لتوثيق عملية التصميم الهندسي. يمكن لنشاط واحد أن يدمج بسهولة مفاهيم ومجالات هندسية متعددة مع تعزيز الموضوعات والمهارات التي تم تقديمها مسبقًا.

على سبيل المثال:

• باستخدام المواد المتاحة، قم بتصميم روبوت لالتقاط كرة تنس ووضعها في دلو سعة 5 جالون بشكل مستقل، ثم إزالة كرة التنس عن طريق تحكم السائق. سيتطلب إنجاز هذه المهمة استخدام عملية التصميم والرسومات الهندسية والمواد والعمليات؛ بالإضافة إلى المعرفة بأساسيات الأنظمة الميكانيكية والكهربائية والروبوتات وعلوم الكمبيوتر/البرمجة.
• صمم جسرًا من عصا المصاصة لدعم 50 رطلاً باستخدام ما لا يزيد عن 100 عصا. ويتضمن ذلك استخدام عملية التصميم والرسومات الهندسية والمواد والعمليات؛ ومعرفة أساسيات الهندسة المدنية والتصنيع.
• باستخدام المواد المتاحة من البلسا، والأشرطة المطاطية، والمراوح، وعجلات النموذج، قم بتصميم وبناء طائرة (حدد الحجم الأقصى) للإقلاع والهبوط بقوتها الخاصة والبقاء عالياً لمدة 10 ثوانٍ دون أن تتحطم. ويتضمن ذلك استخدام عملية التصميم والرسومات الهندسية والمواد والعمليات؛ ومعرفة أساسيات هندسة الطيران.

الخامس. أساسيات الهندسة الميكانيكية

• التعليم المطلوب، الرواتب، أسابيع العمل، واجبات الوظيفة
• التعريف بأنواع التروس والسلاسل والبكرات
• حسابات نسبة التروس
• الطاقة الحركية والطاقة الكامنة
• تطبيقات الأنظمة الحرارية: التدفئة والتبريد
• أنظمة الروبوتات

السادس. أساسيات الهندسة الكهربائية

• التعليم المطلوب، الرواتب، أسابيع العمل، واجبات الوظيفة
• حسابات قانون أوم: التيار، الجهد، المقاومة

سابعا. أساسيات علوم الكمبيوتر / البرمجة

• التعليم المطلوب، الرواتب، أسابيع العمل، واجبات الوظيفة
• فهم الأنظمة الثنائية والست عشرية
• أنظمة الكمبيوتر الأساسية: RAM، ROM، FIFO
• لغات البرمجة الشائعة: Python، C++، Java، HTML، Scratch
• تقييم الكود الزائف والحلقات وهياكل البرمجة الشائعة

ثامنا. أساسيات هندسة الطيران

• التعليم المطلوب، الرواتب، أسابيع العمل، واجبات الوظيفة
• مبدأ برنولي: الرفع، الدفع، السحب، الجاذبية
• تاريخ الصواريخ المبكر وأنواع أنظمة الصواريخ الأمريكية والاتحاد السوفييتي السابق
• المواد الشائعة المستخدمة في صناعة الطيران: ألياف الكربون والألومنيوم

الحادي عشر. أساسيات الهندسة المدنية

• التعليم المطلوب، الرواتب، أسابيع العمل، واجبات الوظيفة
• وسائل النقل: السكك الحديدية، الهواء، الميناء، الجسور، الأنهار / السدود
• حسابات الكفاءة

الحادي عشر. أساسيات التصنيع

• التعليم المطلوب، الرواتب، أسابيع العمل، واجبات الوظيفة
• التعريف بتقنيات التصنيع: الطحن باستخدام الحاسب الآلي (نفث الماء، البلازما، الليزر)، المخرطة، التوجيه
• ممارسة حسابات الإحداثيات الديكارتية

الثاني عشر. أساسيات الروبوتات

• التعليم المطلوب، الرواتب، أسابيع العمل، واجبات الوظيفة
• التطبيقات (في الصناعة، في الفضاء، في المنزل)
• الإحداثيات الديكارتية لأتمتة الذراع الآلية (X، Y، Z)

الجزء الثاني: وحدات منطقة ما قبل الهندسة

تكون وحدات ما قبل الهندسة مطلوبة بعد اجتياز وحدة أساسيات الهندسة
. حدد أي وحدتين وحدات ما قبل الهندسة المطلوبة للحصول على شهادة صناعة ما قبل الهندسة
مع تحديدًا الميكانيكية وعلوم الكمبيوتر والكهرباء لشهادة صناعة الروبوتات.

أنا. وحدة ما قبل الهندسة الميكانيكية

• ميزة ميكانيكيه
• رف وترس
• ماكينات بسيطة
• حسابات نسبة التروس
• قوانين نيوتن
• سلسلة وضرس
• قوانين الديناميكا الحرارية
• السرعة وعزم الدوران
• مسائل تطبيقية لحلها: السرعة، التسارع

ثانيا. علوم الكمبيوتر (البرمجة) وحدة ما قبل الهندسة

• لغات البرمجة الشائعة والمصطلحات ذات الصلة
• أجزاء الكمبيوتر وطريقة عمله
• لغات البرمجة الشائعة: C++، Python، Java، Scratch
• قواعد البيانات المشتركة: SQL، أوراكل، DB2
• تقييم الكود الزائف والحلقات وهياكل البرمجة الشائعة
• الشبكات والاتصالات بين أجهزة الكمبيوتر
• التمثيل الثنائي والست عشري للأرقام
• فهم مصطلحات البرامج الضارة: الفيروسات، والفيروسات المتنقلة، ورفض الخدمة، والبريد العشوائي، وجدار الحماية
• تحديد حركة الروبوت من الكود الكاذب

ثالثا. وحدة ما قبل الهندسة الكهربائية

• ترددات الراديو AM وFM
• الطاقة الميكانيكية والكفاءة
• وظيفة اللفات المحرك
• حسابات قانون أوم
• مكونات أجهزة الكمبيوتر الأساسية
• أجهزة الاستشعار الرقمية والتناظرية وتطبيقاتها
• وتشمل التطبيقات الطاقة الكامنة والحركية، والترددات، وحسابات كيلووات ساعة

رابعا. وحدة ما قبل الهندسة الكيميائية

• التفاعلات الكيميائية والمصطلحات ذات الصلة
• سلامة التعامل مع المواد الكيميائية
• التعرف على الجدول الدوري
• وتشمل التطبيقات حسابات الحلول وحسابات قانون الغاز

الخامس. وحدة ما قبل هندسة الطيران

• المبادئ الديناميكية الهوائية الأساسية
• التصميم الأساسي للصواريخ
• أنواع السحب
• تشمل التطبيقات حسابات نيوتن للسحب، ونسبة أبعاد الرياح، وحسابات القدرة الحصانية إلى القوة الكهربائية، وحسابات السرعة الجوية والسرعة

السادس. وحدة ما قبل الهندسة المدنية

• الأنواع الشائعة من الجسور
• مواد الجسر المشتركة
• طرق النقل المختلفة
• المسح
• الأنهار والسدود والقنوات
• وتشمل التطبيقات حسابات تصميم هيكل القارب، وتقنيات المسح، وحسابات كفاءة الجسور

سابعا. وحدة ما قبل الهندسة والتكنولوجيا الهندسية

• عملية/حلقة التصميم الهندسي
• ممارسة ومعرفة المهارات الناعمة
• عمليات التصنيع المشتركة
• أساسيات الفضاء الجوي
• أساسيات الهندسة المدنية
• الأنظمة الميكانيكية
• أساسيات البرمجة
• مواد التصنيع المشتركة ومعالجتها
• الرسومات الهندسية
• تشمل التطبيقات عملية التصميم الهندسي في تكوينات متعددة، واختيار الأدوات المناسبة للمهام، واختيار حالات سلامة المعمل والأدوات المناسبة، وتحديد العروض المفقودة للرسومات الهندسية

ثامنا. وحدة ما قبل الهندسة لتكنولوجيا التصنيع

• طرق التصنيع المختلفة
• الرسومات الهندسية باستخدام أنظمة الرسم بمساعدة الكمبيوتر ثنائية وثلاثية الأبعاد
• طرق ضمان الجودة
• وتشمل التطبيقات تطبيقات قوة الشد، وتقنيات اختبار الصلابة، ومنحنيات الإجهاد والانفعال