Kursu secības paraugs

Pārskats

Kursu secības parauga mērķis ir palīdzēt izveidot ietvaru ar tēmām ieteiktajā secībā, lai izveidotu mācību programmu ap esošo mācību programmu vai iekļautu tās elementus. Tas tiek darīts, izmantojot skolu un skolotāju zināšanas par mācību programmām, iekārtām un materiāliem. Papildinformāciju par konkrētām tēmām, kuras izstrādāt vai atlasīt mācību programmas, skatiet REC Foundation rakstā par pirmsinženierzinātņu un robotikas sertifikātiem  Zināšanu un profesionālo prasmju saraksts. Šie raksti ir paredzēti darbam ar esošajiem mācību programmas materiāliem. Tos var izmantot arī mācību programmas sastādīšanai, taču tie nav mācību programma paši par sevi.

Kursu secības paraugs ir sadalīts divās daļās:

• Pirmā daļa: Inženierzinātņu pamati: Aptver Inženierzinātņu pamatu moduļa tēmas un prasmes.
• Otrā daļa: Pirmsinženierzinātņu apgabala moduļi: aptver katru no astoņām individuālajām tēmām un prasmēm pirmsinženierijas un/vai robotikas sertifikātiem.

Gan pirmsinženieru sertifikācijai, gan robotikas sertifikācijai ir jānokārto inženierzinātņu pamati kā priekšnoteikums, lai varētu apgūt kādu no astoņiem moduļiem. Lai iegūtu pirmsinženierzinātņu sertifikātu, ir nepieciešami divi no astoņiem moduļiem. Tos izvēlas instruktors, pamatojoties uz kopienas vajadzībām, pieejamajām telpām, mācību programmām, aprīkojumu un piederumiem, kā arī instruktora zināšanām.

Pirmsinženierijas moduļi

• Mehāniskā inženierija
• Aviācijas un kosmosa inženierija
• Elektrotehnika
• Ķīmiskā inženierija
• Datorzinātnes &  Inženierzinātnes (programmēšana)
• Civilā inženierija
• Inženiertehnoloģija
• Ražošanas tehnoloģija

Pirmā daļa: Inženierzinātņu pamati

es Ievads inženierzinātnēs

• Kas ir inženierija un tehnoloģija? Kas ir zinātne?
• Inženierzinātņu jomu veidi: elektrotehnika, mehānika, aviācija, robotika, civilā, datorzinātne, CAD, ražošana. Nepieciešamā izglītība profesionālās atestācijas iegūšanai BS, algas, tipiskās darba nedēļas.
• Inženierzinātņu vēsture, tostarp laika grafiki no agrīnās vēstures līdz mūsdienām. Kosmosa vēsture, jo īpaši agrīnās kosmosa programmas un tehnoloģijas, kuras mēs šodien baudām to rezultātā. Ietver arī komponentu miniaturizāciju un pārskatu par amerikāņu un padomju raķešu un astronautu vēsturi. Industriālā revolūcija kā inženieru sabiedrību un standartu izstrādes laika posms. Montāžas līniju attīstība un produktu masveida ražošana.

Il. Materiāli un procesi

• Vispārējā laboratorijas drošība
• Rokas instrumentu un elektroinstrumentu pamatdrošība un pielietojumi
  • Lentzāģis
  • Urbjspiede
  • Stāvmašīna
  • Pārnēsājamo elektroinstrumentu drošība
  • Lentu un disku slīpmašīna
  • CNC dzirnaviņas
• Metālu veidi, īpašības un izplatītākie pielietojumi
• Koksnes veidi, īpašības un kopīgs pielietojums
• Plastmasu veidi, īpašības un izplatītākie pielietojumi
• Epoksīdu veidi, īpašības un izplatītākie pielietojumi

III. Inženierprojektēšanas process

Dokumentējiet projektēšanas procesu inženiertehniskajā piezīmjdatorā, izmantojot 10 pakāpju procesu:

1. Identificējiet problēmu
2. Dizaina īss apraksts
3. Pētījuma problēma
4. Prāta vētras risinājumi
5. Izvēlieties risinājumu
6. Dizains
7. Būvēt
8. Pārbaude
9. Pārprojektēšana
10. Ieviest risinājumu/produktu

Rūpniecībā tiek izmantotas daudzas 10 soļu variācijas vai saīsinājumi; spēt izprast inženierprojektēšanas secību jebkurā formā.

IV. Inženiertehniskie rasējumi un datorizēta rasēšana (2D un 3D)

• Iepazīstināt un praktizēt ortogrāfisko un perspektīvo skatu inženiertehniskās skicēšanas paņēmienus.
• Ieviest datorizētu rasējumu ar pieejamo programmatūru. Piezīme. Izglītībai ir pieejamas vairākas CAD programmatūras opcijas par brīvu vai zemām izmaksām. Tie ietver Google Sketch Up, TinkerCad, Autodesk Fusion 360 un Solidworks. Lai uzzinātu konkrētu pieejamību un lietošanas noteikumus, sazinieties ar produktu pārdevējiem.
• Iepazīstiniet ar detaļu/materiālu sarakstu ar komandas uzdevumiem, kā izveidot projektu/robotu.
• Ieviest aprīkojumu, kas integrē CAD savām darbībām: datoru ciparvadāmas iekārtas; frēzēšana, lāzergriešana, plazmas griešana, kokapstrāde, frēzēšana, augstspiediena ūdens strūkla vai 3D druka.

Pēc prasmju/zināšanu ieviešanas I-IV

Ieteikumi un galvenie punkti atbalsta aktivitātēm, ieskaitot atsevišķas vai vairākas
inženiertehniskās jomas Pēc darbību pabeigšanas jomās I-IV. pārējām jomām varat veidot oriģinālās vai esošās mācību programmas inženierzinātņu jomās jebkurā secībā, kas ir piemērota jūsu programmai, lai aptvertu visas inženierzinātņu moduļa tēmas un pēc tam atlasītos pirmsinženierzinātņu moduļus 150 stundu garumā. mācību programmas.

Iekļaujiet praktiskas aktivitātes, izmantojot pieejamās mācību programmas, laboratoriju, aprīkojumu un materiālus katrai no turpmākajām inženierzinātņu jomām. Darbībās jāietver šajā inženierijas jomā apskatītās tēmas, un tās jādokumentē inženierzinātņu piezīmju grāmatiņā. Apsveriet iespēju katrai komandai vai indivīdam piešķirt PowerPoint prezentāciju, kurā dokumentēts inženiertehniskā projektēšanas process. Viena darbība var viegli ietvert vairākas inženiertehniskās koncepcijas un jomas, vienlaikus pastiprinot iepriekš ieviestās tēmas un prasmes.

Piemēram:

• Izmantojot pieejamos materiālus, izveidojiet robotu, kas paņemtu tenisa bumbiņu un autonomi ievietotu to piecu galonu spainī, pēc tam noņemiet tenisa bumbiņu ar vadītāja vadību. Lai veiktu šo uzdevumu, būs jāizmanto projektēšanas process, inženiertehniskie rasējumi, materiāli un procesi; plus zināšanas par mehānisko, elektrisko un robotikas sistēmu un datorzinātņu/programmēšanas pamatiem.
• Izveidojiet popsicle stick tiltu, lai atbalstītu 50 mārciņas, izmantojot ne vairāk kā 100 nūjas. Tas ietver projektēšanas procesa, inženiertehnisko rasējumu un materiālu un procesu izmantošanu; un zināšanas par civilās inženierijas un ražošanas pamatiem.
• Izmantojot pieejamos balzas, gumijas lentes, dzenskrūves un modeļu riteņu materiālus, projektējiet un uzbūvējiet lidmašīnu (norādiet maksimālo izmēru), lai tā paceltos un nosēstos ar savu spēku un paliktu augšā 10 sekundes bez avārijas. Tas ietver projektēšanas procesa, inženiertehnisko rasējumu un materiālu un procesu izmantošanu; un zināšanas par kosmosa inženierijas pamatiem.

V. Mašīnbūves pamati

• Nepieciešama izglītība, algas, darba nedēļas, darba pienākumi
• Iepazīstināt ar zobratu, ķēžu, skriemeļu veidiem
• Pārnesumu skaita aprēķini
• Kinētiskā un potenciālā enerģija
• Siltuma sistēmu pielietojums: Apkure un dzesēšana
• Robotikas sistēmas

VI. Elektrotehnikas pamati

• Nepieciešama izglītība, algas, darba nedēļas, darba pienākumi
• Oma likuma aprēķini: strāvas stiprums, spriegums, pretestība

VII. Datorzinātnes/programmēšanas pamati

• Nepieciešama izglītība, algas, darba nedēļas, darba pienākumi
• Bināro un heksadecimālo sistēmu izpratne
• Pamata datorsistēmas: RAM, ROM, FIFO
• Izplatītākās programmēšanas valodas: Python, C++, Java, HTML, Scratch
• Pseidokoda, cilpu un parasto programmēšanas struktūru novērtēšana

VIII. Aviācijas un kosmosa inženierijas pamati

• Nepieciešama izglītība, algas, darba nedēļas, darba pienākumi
• Bernulli princips: pacelšana, vilce, vilkšana, gravitācija
• Agrīna raķešu vēsture un ASV un bijušās PSRS raķešu sistēmu veidi
• Aviācijas un kosmosa rūpniecībā plaši izmantotie materiāli: oglekļa šķiedras, alumīnijs

XI. Būvniecības pamati

• Nepieciešama izglītība, algas, darba nedēļas, darba pienākumi
• Pārvadāšanas veidi: dzelzceļš, gaiss, osta, tilti, upes/dambji
• Efektivitātes aprēķini

XI. Ražošanas pamati

• Nepieciešama izglītība, algas, darba nedēļas, darba pienākumi
• Iepazīstināt ar ražošanas metodēm: CNC frēzēšana (ūdens strūkla, plazma, lāzers), virpa, frēzēšana
• Praktizēt Dekarta koordinātu aprēķinus

XII. Robotikas pamati

• Nepieciešama izglītība, algas, darba nedēļas, darba pienākumi
• Pielietojums (rūpniecībā, kosmosā, mājās)
• Dekarta koordinātas robotu roku automatizācijai (X, Y, Z)

2. daļa: Apgabala moduļi pirms inženierijas

Pirmsinženierzinātņu moduļi ir nepieciešami pēc moduļa Inženierzinātņu pamati
nokārtošanas. Atlasiet jebkurus divus pirmsinženierzinātņu moduļus kas nepieciešami pirmsinženierzinātņu nozares
sertifikācijai ar īpaši mehānikas, datorzinātņu un elektrotehnikas sertifikāciju robotikas nozares sertifikācijai.

es Mehāniskais pirmsinženierijas modulis

• Mehāniskā priekšrocība
• Rack un zobrata
• Vienkāršas mašīnas
• Pārnesumu skaita aprēķini
• Ņūtona likumi
• Ķēde un zobrats
• Termodinamikas likumi
• Ātrums un griezes moments
• Lietojumprogrammu problēmas, kas jāatrisina: Ātrums, Paātrinājums

II. Datorzinātņu (programmēšanas) pirmsinženieru modulis

• Izplatītas programmēšanas valodas un saistītās terminoloģijas
• Datora daļas un darbība
• Izplatītākās programmēšanas valodas: C++, Python, Java, Scratch
• Kopējās datu bāzes: SQL, Oracle, DB2
• Pseidokoda, cilpu un parasto programmēšanas struktūru novērtēšana
• Tīklošana un starpdatoru sakari
• Bināri un heksadecimāli skaitļu attēlojumi
• Ļaunprātīgas programmatūras terminoloģijas izpratne: vīruss, tārps, pakalpojuma atteikums, surogātpasts, ugunsmūris
• Robota kustības noteikšana pēc pseidokoda

III. Elektroinženierijas modulis

• AM un FM radio frekvences
• Mehāniskā enerģija un efektivitāte
• Motora tinumu funkcija
• Oma likuma aprēķini
• Pamata datora aparatūras komponenti
• Digitālie un analogie sensori un to pielietojums
• Lietojumprogrammas ietver potenciālās un kinētiskās enerģijas, frekvenču un kilovatstundu aprēķinus

IV. Ķīmiskās pirmsinženierijas modulis

• Ķīmiskās reakcijas un ar to saistītā terminoloģija
• Ķīmisko vielu apstrādes drošība
• Iepazīstieties ar periodisko tabulu
• Lietojumprogrammas ietver risinājumu aprēķinus un gāzes likumu aprēķinus

V. Aviācijas kosmosa pirmsinženierijas modulis

• Aerodinamiskie pamatprincipi
• Pamata raķešu dizains
• Mākoņu veidi
• Lietojumprogrammas ietver Ņūtona pretestības aprēķinus, vēja malu attiecību, zirgspēku un jaudas aprēķinus, gaisa ātruma un ātruma aprēķinus

VI. Civilās inženierijas pirmsinženierijas modulis

• Izplatītākie tiltu veidi
• Parastie tiltu materiāli
• Dažādas transportēšanas metodes
• Mērniecība
• Upes, dambji un kanāli
• Lietojumprogrammas ietver laivas korpusa konstrukcijas aprēķinus, uzmērīšanas metodes un tilta efektivitātes aprēķinus

VII. Inženiertehnoloģiju pirmsinženierijas modulis

• Inženierprojektēšanas process/cilpa
• Praktizējiet un pārziniet mīkstās prasmes
• Kopējie ražošanas procesi
• Aviācijas kosmosa pamati
• Civilās inženierijas pamati
• Mehāniskās sistēmas
• Programmēšanas pamati
• Izplatītākie ražošanas materiāli un to apstrāde
• Inženiertehniskie rasējumi
• Lietojumprogrammas ietver inženiertehniskās projektēšanas procesu vairākās konfigurācijās, uzdevumu veikšanai piemērotu rīku atlasi, pareizu laboratorijas un instrumentu drošības situāciju atlasi un trūkstošo inženiertehnisko rasējumu skatu identificēšanu.

VIII. Ražošanas tehnoloģiju pirmsinženierijas modulis

• Dažādas ražošanas metodes
• Inženiertehniskie rasējumi ar 2D un 3D datorizētām rasēšanas sistēmām
• Kvalitātes nodrošināšanas metodes
• Pielietojums ietver stiepes stiprības lietojumus, cietības pārbaudes metodes un sprieguma un deformācijas līknes