Sequenza del corso campione

L'obiettivo della sequenza del corso campione è quello di fornire una struttura con gli argomenti in una sequenza suggerita per costruire un curriculum o incorporare elementi di curricula esistenti. Questo viene fatto utilizzando l'esperienza delle scuole e degli insegnanti per i programmi, le strutture e i materiali. Per ulteriori dettagli su argomenti specifici su cui sviluppare o selezionare programmi di studio, consultare l'articolo Elenco delle conoscenze e delle competenze professionalisulle Certificazioni di pre-ingegneria e robotica della Fondazione REC. Questi articoli sono progettati per funzionare con i materiali curriculari esistenti. Possono anche essere utilizzati nella costruzione di un curriculum, ma non costituiscono un curriculum in sé e per sé.

La sequenza del corso campione è suddivisa in due parti:

• Parte prima: I fondamenti di ingegneria: tratta gli argomenti e le competenze del modulo Fondamenti di ingegneria.
• Parte seconda: Moduli dell'area di pre-ingegneria: copre ciascuno degli otto singoli argomenti e competenze del "Modulo dell'area di pre-ingegneria" per le certificazioni di pre-ingegneria e/o robotica.

Sia la Certificazione Pre-ingegneria che la Certificazione Robotica richiedono il superamento dei Fondamenti di Ingegneria come prerequisito prima di prendere uno qualsiasi degli otto moduli. Due degli otto moduli sono necessari per ottenere la certificazione di pre-ingegneria. Questi vengono selezionati dall'istruttore in base alle necessità della comunità, alle strutture disponibili, ai programmi di studio, alle attrezzature e alle forniture, nonché alla competenza dell'istruttore.

Moduli di pre-ingegneria

• Industria meccanica
• Ingegneria Aerospaziale
• Ingegnere elettrico
• Ingegneria Chimica
• Informatica & Ingegneria (Programmazione)
• Ingegneria Civile
• Tecnologia ingegneristica
• Tecnologia di produzione

Parte prima: I fondamenti dell'ingegneria

IO. Introduzione all'ingegneria

• Cos'è l'ingegneria e la tecnologia? Cos'è la scienza?
• Tipologie di aree ingegneristiche: Elettrica, Meccanica, Aerospaziale, Robotica, Civile, Informatica, CAD, Manifatturiera. Istruzione richiesta per la certificazione professionale a BS, stipendi, settimane lavorative tipiche.
• Storia dell'ingegneria, comprese le sequenze temporali dalla storia antica fino ad oggi. La storia dello spazio, in particolare i primi programmi spaziali e le tecnologie di cui godiamo oggi come risultato di essi. Include anche la miniaturizzazione dei componenti e una panoramica della storia dei razzi e degli astronauti americani e sovietici. La rivoluzione industriale come epoca delle società di ingegneria e dello sviluppo degli standard. Lo sviluppo di catene di montaggio e la produzione in serie di prodotti.

I l. Materiali e Processi

• Sicurezza generale del laboratorio
• Sicurezza e applicazioni di base degli utensili manuali e elettrici
  • Sega a nastro
  • Trapano
  • Smerigliatrice da banco
  • Sicurezza degli utensili elettrici portatili
  • Levigatrice a nastro e a disco
  • Mulino CNC
• Tipi di metalli, proprietà e applicazioni comuni
• Tipi di legno, proprietà e applicazioni comuni
• Tipi di plastica, proprietà e applicazioni comuni
• Tipi di epossidici, proprietà e applicazioni comuni

III. Processo di progettazione ingegneristica

Documentare il processo di progettazione in un quaderno di ingegneria utilizzando il processo in 10 passaggi:

1. Identificare il problema
2. Brief di progettazione
3. Problema di ricerca
4. Brainstorming di soluzioni
5. Seleziona una soluzione
6. Progetto
7. Costruire
8. Test
9. Riprogettazione
10. Implementare la soluzione/prodotto

L'industria utilizza molte varianti o abbreviazioni dei 10 passaggi; essere in grado di comprendere la sequenza della progettazione ingegneristica in qualsiasi forma.

IV. Disegni tecnici e disegno assistito dal computer (2D e 3D)

• Introdurre e praticare tecniche di disegno ingegneristico per viste ortografiche e prospettiche.
• Introdurre il disegno assistito dal computer con i software disponibili. Nota: diverse opzioni di software CAD sono disponibili gratuitamente o a basso costo per la formazione. Questi includono Google Sketch Up, TinkerCad, Autodesk Fusion 360 e Solidworks. Verificare con i fornitori dei prodotti la disponibilità specifica e i termini di utilizzo.
• Presentare l'elenco delle parti/materiali con i compiti del team su come costruire un progetto/robot.
• Introdurre apparecchiature che integrino CAD per le sue operazioni: apparecchiature a controllo numerico computerizzato; fresatura, taglio laser, taglio plasma, fresatura del legno, getto d'acqua ad alta pressione o stampa 3D.

Dopo aver introdotto le Abilità/Conoscenze in I-IV

Suggerimenti e punti chiave per attività di supporto comprendenti singole o più aree di ingegneria
Dopo aver completato le attività nelle aree I-IV. per le aree rimanenti puoi creare programmi di studio originali o esistenti nelle aree dell'ingegneria in qualsiasi sequenza adatta al tuo programma per coprire tutti gli argomenti del modulo Fondamenti di ingegneria e poi i moduli di pre-ingegneria selezionati per 150 ore di lezione in classe programmi di studio.

Incorpora attività pratiche utilizzando i programmi di studio, il laboratorio, le attrezzature e i materiali disponibili per ciascuna delle aree ingegneristiche che seguono. Le attività dovrebbero includere gli argomenti trattati in quell'area ingegneristica ed essere documentate in un quaderno di ingegneria. Valuta la possibilità di assegnare a ciascun team o individuo una presentazione PowerPoint che documenti il ​​processo di progettazione ingegneristica. Una singola attività può facilmente incorporare più concetti e aree di ingegneria rafforzando al contempo argomenti e competenze precedentemente introdotti.

Per esempio:

• Con i materiali disponibili, progetta un robot per raccogliere una pallina da tennis e posizionarla in un secchio da cinque galloni in modo autonomo, quindi rimuovere la pallina da tennis tramite il controllo del conducente. L'adempimento di questo compito richiederà l'uso del processo di progettazione, dei disegni tecnici, dei materiali e dei processi; oltre alla conoscenza dei fondamenti dei sistemi meccanici, elettrici e robotici e dell'informatica/programmazione.
• Progetta un ponte per bastoncini di ghiacciolo per supportare 50 libbre utilizzando non più di 100 bastoncini. Ciò comporta l'uso del processo di progettazione, dei disegni tecnici, dei materiali e dei processi; e conoscenza dei fondamenti dell'ingegneria civile e della produzione.
• Utilizzando i materiali disponibili quali balsa, elastici, eliche e modellini di ruote, progetta e costruisci un aereo (specifica la dimensione massima) per decollare e atterrare con la propria potenza e rimanere in volo per 10 secondi senza schiantarsi. Ciò comporta l'uso del processo di progettazione, dei disegni tecnici, dei materiali e dei processi; e conoscenza dei fondamenti dell'ingegneria aerospaziale.

V. Fondamenti di ingegneria meccanica

• Istruzione richiesta, stipendi, settimane lavorative, mansioni lavorative
• Introdurre tipologie di ingranaggi, catene, pulegge
• Calcoli del rapporto di trasmissione
• Energia cinetica e potenziale
• Applicazioni nei sistemi termici: Riscaldamento e raffrescamento
• Sistemi robotici

VI. Fondamenti di ingegneria elettrica

• Istruzione richiesta, stipendi, settimane lavorative, mansioni lavorative
• Calcoli della legge di Ohm: amperaggio, tensione, resistenza

VII. Fondamenti di informatica/programmazione

• Istruzione richiesta, stipendi, settimane lavorative, mansioni lavorative
• Comprensione dei sistemi binari ed esadecimali
• Sistemi informatici di base: RAM, ROM, FIFO
• Linguaggi di programmazione comuni: Python, C++, Java, HTML, Scratch
• Valutazione di pseudocodice, cicli e strutture di programmazione comuni

VIII. Fondamenti di Ingegneria Aerospaziale

• Istruzione richiesta, stipendi, settimane lavorative, mansioni lavorative
• Principio di Bernoulli: portanza, spinta, resistenza, gravità
• Storia della prima missilistica e tipi di sistemi missilistici degli Stati Uniti e dell'ex Unione Sovietica
• Materiali comuni utilizzati nell'industria aerospaziale: fibre di carbonio, alluminio

XI. Fondamenti di ingegneria civile

• Istruzione richiesta, stipendi, settimane lavorative, mansioni lavorative
• Mezzi di trasporto: ferrovia, aria, porto, ponti, fiumi/dighe
• Calcoli di efficienza

XI. Fondamenti della produzione

• Istruzione richiesta, stipendi, settimane lavorative, mansioni lavorative
• Introdurre le tecniche di produzione: fresatura CNC (getto d'acqua, plasma, laser), tornio, fresatura
• Esercitati nei calcoli delle coordinate cartesiane

XII. Fondamenti di robotica

• Istruzione richiesta, stipendi, settimane lavorative, mansioni lavorative
• Applicazioni (nell'industria, nello spazio, a casa)
• Coordinate cartesiane per l'automazione del braccio robotico (X, Y, Z)

Parte 2: Moduli dell'Area Pre-Ingegneria

I moduli di pre-ingegneria sono richiesti dopo aver superato il modulo Fondamenti di ingegneria
. Seleziona due moduli di preingegneria qualsiasi richiesti per la certificazione del settore di preingegneria
con specificatamente la certificazione meccanica, informatica ed elettrica per l'industria della robotica.

IO. Modulo di Preingegneria Meccanica

• Vantaggio meccanico
• Cremagliera e pignone
• Macchine semplici
• Calcoli del rapporto di trasmissione
• Le leggi di Newton
• Catena e pignone
• Leggi della termodinamica
• Velocità e coppia
• Problemi applicativi da risolvere in: Velocità, Accelerazione

II. Modulo di pre-ingegneria informatica (programmazione).

• Linguaggi di programmazione comuni e terminologie correlate
• Parti e funzionamento di un computer
• Linguaggi di programmazione comuni: C++, Python, Java, Scratch
• Database comuni: SQL, Oracle, DB2
• Valutazione di pseudocodice, cicli e strutture di programmazione comuni
• Reti e comunicazioni tra computer
• Rappresentazioni binarie ed esadecimali dei numeri
• Comprensione della terminologia del malware: virus, worm, negazione del servizio, spam, firewall
• Determinazione del movimento del robot dallo pseudocodice

III. Modulo di preingegneria elettrica

• Frequenze radio AM e FM
• Energia meccanica ed efficienza
• Funzione degli avvolgimenti del motore
• Calcoli della legge di Ohm
• Componenti hardware di base del computer
• Sensori digitali e analogici e loro applicazioni
• Le applicazioni includono calcoli di energia potenziale e cinetica, frequenze e kilowattora

IV. Modulo di preingegneria chimica

• Reazioni chimiche e terminologia relativa
• Sicurezza nella manipolazione dei prodotti chimici
• Familiarizzare con la tavola periodica
• Le applicazioni includono calcoli di soluzioni e calcoli della legge dei gas

V. Modulo di preingegneria aerospaziale

• Principi fondamentali dell'aerodinamica
• Progettazione di base del razzo
• Tipi di nuvole
• Le applicazioni includono calcoli di resistenza di Newton, proporzioni del vento, calcoli di potenza/potenza, calcoli di velocità e velocità

VI. Modulo di pre-ingegneria di ingegneria civile

• Tipi comuni di ponti
• Materiali comuni per i ponti
• Vari metodi di trasporto
• Ispezionando
• Fiumi, dighe e canali
• Le applicazioni includono calcoli di progettazione dello scafo di imbarcazioni, tecniche di rilevamento e calcoli dell'efficienza dei ponti

VII. Modulo di pre-ingegneria della tecnologia ingegneristica

• Processo/ciclo di progettazione ingegneristica
• Praticare e conoscere le soft skills
• Processi di produzione comuni
• Nozioni di base aerospaziali
• Nozioni di base di ingegneria civile
• Sistemi meccanici
• Nozioni di base sulla programmazione
• Materiali di fabbricazione comuni e loro lavorazione
• Disegni tecnici
• Le applicazioni includono il processo di progettazione tecnica in più configurazioni, la selezione degli strumenti adeguati per le attività, la selezione di situazioni di sicurezza adeguate per il laboratorio e gli strumenti e l'identificazione delle viste mancanti dei disegni tecnici

VIII. Modulo di preingegneria della tecnologia di produzione

• Vari metodi di produzione
• Disegni tecnici con sistemi di disegno assistito da computer 2D e 3D
• Metodi di garanzia della qualità
• Le applicazioni includono applicazioni di resistenza alla trazione, tecniche di prova di durezza e curve di sollecitazione e deformazione