Exemple de séquence de cours

Aperçu

L'objectif de l'exemple de séquence de cours est de fournir un cadre avec les sujets dans une séquence suggérée pour construire un programme autour ou incorporer des éléments de programmes existants. Cela se fait en utilisant l'expertise des écoles et des enseignants pour les programmes, les installations et le matériel. Pour plus de détails sur les sujets spécifiques sur lesquels développer ou sélectionner des programmes d'études, consultez l'article 0 de la Fondation REC sur les certifications de pré-ingénierie et de robotique Liste des connaissances et des compétences professionnelles. Ces articles sont conçus pour fonctionner avec le matériel pédagogique existant. Ils peuvent également être utilisés pour élaborer un programme d’études, mais ils ne constituent pas un programme en soi.

L’exemple de séquence de cours est divisé en deux parties :

• Première partie : Les principes fondamentaux de l'ingénierie : couvre les sujets et les compétences du module Fondamentaux de l'ingénierie.
• Deuxième partie :  Modules du domaine de pré-ingénierie : couvrent chacun des huit sujets et compétences individuels du « Module de domaine de pré-ingénierie » pour les certifications de pré-ingénierie et/ou de robotique.

La certification de pré-ingénierie et la certification en robotique exigent toutes deux la réussite des principes fondamentaux de l'ingénierie comme condition préalable avant de suivre l'un des huit modules. Deux des huit modules sont requis pour obtenir la certification pré-ingénierie. Ceux-ci sont sélectionnés par l'instructeur en fonction des besoins de la communauté, des installations disponibles, des programmes, de l'équipement et des fournitures ainsi que de l'expertise de l'instructeur.

Modules de pré-ingénierie

• Génie mécanique
• Génie aérospatial
• Ingénierie électrique
• Ingénieur chimiste
• Informatique & Ingénierie (Programmation)
• Génie civil
• Technologie d'ingénierie
• Technologie de fabrication

Première partie : Les principes fondamentaux de l'ingénierie

JE. Introduction à l'ingénierie

• Qu’est-ce que l’ingénierie et la technologie ? Qu'est ce que la science?
• Types de domaines d'ingénierie : électrique, mécanique, aérospatiale, robotique, civil, informatique, CAO, fabrication. Éducation requise pour la certification professionnelle au BS, salaires, semaines de travail typiques.
• Histoire de l'ingénierie, y compris les chronologies depuis les débuts de l'histoire jusqu'à aujourd'hui. L'histoire de l'espace, en particulier les premiers programmes spatiaux et les technologies dont nous bénéficions aujourd'hui grâce à eux. Comprend également la miniaturisation des composants et un aperçu de l'histoire des fusées et des astronautes américains et soviétiques. La révolution industrielle comme période des sociétés d’ingénierie et de l’élaboration de normes. Le développement de chaînes d’assemblage et la production de masse de produits.

Il. Matériaux et procédés

• Sécurité générale du laboratoire
• Sécurité et applications de base des outils à main et des outils électriques
  • Scie à ruban
  • Perceuse
  • Meuleuse d'établi
  • Sécurité des outils électriques portables
  • Ponceuse à bande et à disque
  • Fraiseuse CNC
• Types de métaux, propriétés et applications courantes
• Types de bois, propriétés et application courante
• Types de plastiques, propriétés et applications courantes
• Types d'époxy, propriétés et applications courantes

III. Processus de conception technique

Documentez le processus de conception dans un cahier d'ingénierie en utilisant le processus en 10 étapes :

1. Identifiez le problème
2. Dossier de conception
3. Problème de recherche
4. Réfléchissez à des solutions
5. Sélectionnez une solution
6. Conception
7. Construire
8. Test
9. Refonte
10. Implémenter la solution/le produit

L'industrie utilise de nombreuses variantes ou abréviations des 10 étapes ; être capable de comprendre la séquence de conception technique sous quelque forme que ce soit.

IV. Dessins techniques et dessin assisté par ordinateur (2D et 3D)

• Présenter et pratiquer les techniques de dessin technique pour les vues orthographiques et en perspective.
• Introduire le dessin assisté par ordinateur avec les logiciels disponibles. Remarque : Plusieurs options de logiciels de CAO sont disponibles gratuitement ou à faible coût pour l'éducation. Il s'agit notamment de Google Sketch Up, TinkerCad, Autodesk Fusion 360 et Solidworks. Vérifiez auprès des fournisseurs de produits la disponibilité spécifique et les conditions d'utilisation.
• Présentez la liste des pièces/matériaux avec les tâches d’équipe sur la façon de construire un projet/robot.
• Introduire des équipements intégrant la CAO pour ses opérations : équipements à commande numérique par ordinateur ; fraisage, découpe laser, découpe plasma, travail-détourage du bois, jet d'eau haute pression ou impression 3D.

Après avoir présenté les compétences/connaissances en I-IV

Suggestions et points clés pour les activités de soutien comprenant un ou plusieurs domaines d'ingénierie
Après avoir terminé les activités dans les domaines I à IV. pour les domaines restants, vous pouvez créer des programmes d'études originaux ou existants dans les domaines de l'ingénierie dans n'importe quel ordre qui convient à votre programme pour couvrir tous les sujets du module Fondamentaux de l'ingénierie, puis de vos modules de pré-ingénierie sélectionnés pour 150 heures de cours en classe. programmes d'études.

Incorporez des activités pratiques en utilisant vos programmes, laboratoires, équipements et matériels disponibles pour chacun des domaines d'ingénierie qui suivent. Les activités doivent inclure les sujets abordés dans ce domaine d'ingénierie et être documentées dans un cahier d'ingénierie. Pensez à attribuer à chaque équipe ou individu une présentation PowerPoint documentant le processus de conception technique. Une seule activité peut facilement intégrer plusieurs concepts et domaines d'ingénierie tout en renforçant les sujets et les compétences précédemment introduits.

Par exemple:

• Avec les matériaux disponibles, concevez un robot pour ramasser une balle de tennis et la placer de manière autonome dans un seau de cinq gallons, puis retirez la balle de tennis sous le contrôle du conducteur. Pour accomplir cette tâche, il faudra utiliser le processus de conception, les dessins techniques, ainsi que les matériaux et procédés ; plus une connaissance des principes fondamentaux des systèmes mécaniques, électriques et robotiques et de l'informatique/programmation.
• Concevez un pont de bâtons de glace pour supporter 50 livres en utilisant pas plus de 100 bâtons. Cela implique l'utilisation du processus de conception, des dessins techniques, des matériaux et des processus ; et connaissance des principes fondamentaux du génie civil et de la fabrication.
• En utilisant les matériaux disponibles comme le balsa, les élastiques, les hélices et les roues miniatures, concevez et construisez un avion (précisez la taille maximale) pour décoller et atterrir par ses propres moyens et rester en l'air pendant 10 secondes sans s'écraser. Cela implique l'utilisation du processus de conception, des dessins techniques, des matériaux et des processus ; et connaissance des principes fondamentaux de l'ingénierie aérospatiale.

V. Fondamentaux du génie mécanique

• Éducation requise, salaires, semaines de travail, tâches
• Présenter les types d'engrenages, de chaînes, de poulies
• Calculs de rapport de démultiplication
• Énergie cinétique et potentielle
• Applications des systèmes thermiques : Chauffage et refroidissement
• Systèmes robotiques

VI. Fondamentaux du génie électrique

• Éducation requise, salaires, semaines de travail, tâches
• Calculs de la loi d'Ohm : ampérage, tension, résistance

VII. Fondamentaux de l'informatique/programmation

• Éducation requise, salaires, semaines de travail, tâches
• Compréhension des systèmes binaires et hexadécimaux
• Systèmes informatiques de base : RAM, ROM, FIFO
• Langages de programmation courants : Python, C++, Java, HTML, Scratch
• Évaluation du pseudo-code, des boucles et des structures de programmation courantes

VIII. Fondamentaux de l'ingénierie aérospatiale

• Éducation requise, salaires, semaines de travail, tâches
• Principe de Bernoulli : portance, poussée, traînée, gravité
• Début de l'histoire des fusées et types de systèmes de fusées des États-Unis et de l'ex-URSS
• Matériaux courants utilisés dans l'industrie aérospatiale : fibres de carbone, aluminium

XI. Fondamentaux du génie civil

• Éducation requise, salaires, semaines de travail, tâches
• Moyens de transport : ferroviaire, aérien, portuaire, ponts, rivières/barrages
• Calculs d'efficacité

XI. Fondamentaux de la fabrication

• Éducation requise, salaires, semaines de travail, tâches
• Introduire les techniques de fabrication : Fraisage CNC (jet d'eau, plasma, laser), tour, routage
• Pratiquez les calculs de coordonnées cartésiennes

XII. Fondamentaux de la robotique

• Éducation requise, salaires, semaines de travail, tâches
• Applications (dans l'industrie, dans l'espace, à la maison)
• Coordonnées cartésiennes pour l'automatisation du bras robotique (X, Y, Z)

Partie 2 : Modules du domaine de pré-ingénierie

Les modules de pré-ingénierie sont requis après avoir réussi le module Fondamentaux de l'ingénierie
. Sélectionnez deux modules de pré-ingénierie requis pour la certification de l'industrie de la pré-ingénierie
, avec spécifiquement la mécanique, l'informatique et l'électricité pour la certification de l'industrie de la robotique.

JE. Module de pré-ingénierie mécanique

• Avantage mécanique
• Crémaillère
• Machines simples
• Calculs de rapport de démultiplication
• Les lois de Newton
• Chaîne et pignon
• Lois de la thermodynamique
• Vitesse et couple
• Problèmes d'application à résoudre en : Vitesse, Accélération

II. Module de pré-ingénierie informatique (programmation)

• Langages de programmation courants et terminologies associées
• Pièces et fonctionnement d'un ordinateur
• Langages de programmation courants : C++, Python, Java, Scratch
• Bases de données courantes : SQL, Oracle, DB2
• Évaluation du pseudo-code, des boucles et des structures de programmation courantes
• Réseaux et communications inter-ordinateurs
• Représentations binaires et hexadécimales des nombres
• Comprendre la terminologie des logiciels malveillants : virus, ver, déni de service, spam, pare-feu
• Déterminer le mouvement du robot à partir du pseudocode

III. Module de pré-ingénierie électrique

• Fréquences radio AM et FM
• Énergie mécanique et efficacité
• Fonction des enroulements du moteur
• Calculs de la loi d'Ohm
• Composants matériels informatiques de base
• Capteurs numériques et analogiques et leurs applications
• Les applications incluent les calculs d'énergie potentielle et cinétique, de fréquences et de kilowattheures.

IV. Module de pré-ingénierie chimique

• Réactions chimiques et terminologie associée
• Sécurité de la manipulation des produits chimiques
• Familiarisez-vous avec le tableau périodique
• Les applications incluent les calculs de solutions et les calculs de la loi des gaz

V. Module de pré-ingénierie aérospatiale

• Principes aérodynamiques de base
• Conception de base d'une fusée
• Types de nuages
• Les applications incluent les calculs de traînée de Newton, le rapport d'aspect du vent, les calculs de puissance en watts, les calculs de vitesse et de vitesse.

VI. Module de pré-ingénierie en génie civil

• Types courants de ponts
• Matériaux de pont courants
• Divers moyens de transport
• Arpentage
• Rivières, barrages et canaux
• Les applications incluent les calculs de conception de coque de bateau, les techniques d'arpentage et les calculs d'efficacité des ponts.

VII. Module de pré-ingénierie des technologies d'ingénierie

• Processus/boucle de conception technique
• Pratiquer et connaître les soft skills
• Processus de fabrication courants
• Bases de l'aérospatiale
• Bases du génie civil
• Systèmes mécaniques
• Bases de la programmation
• Matériaux de fabrication courants et leur transformation
• Dessins d'ingénierie
• Les applications incluent le processus de conception technique dans plusieurs configurations, la sélection des outils appropriés pour les tâches, la sélection des situations de sécurité appropriées en laboratoire et des outils et l'identification des vues manquantes des dessins techniques.

VIII. Module de pré-ingénierie de technologie de fabrication

• Diverses méthodes de fabrication
• Dessins techniques avec systèmes de dessin assisté par ordinateur 2D et 3D
• Méthodes d'assurance qualité
• Les applications incluent les applications de résistance à la traction, les techniques d'essai de dureté et les courbes de contrainte et de déformation