Przykładowa sekwencja kursu

Przegląd

Celem przykładowej sekwencji kursów jest pomoc w stworzeniu ram obejmujących tematy w sugerowanej kolejności, w celu zbudowania programu nauczania w oparciu o istniejące programy nauczania lub włączenia ich elementów. Odbywa się to poprzez wykorzystanie wiedzy szkół i nauczycieli w zakresie programów nauczania, obiektów i materiałów. Dodatkowe informacje na temat konkretnych tematów, które należy opracować lub wybrać programy nauczania, można znaleźć w artykule Fundacji REC dotyczącym certyfikatów przedinżynierskich i robotyki Lista wiedzy i umiejętności zawodowych. Artykuły te zaprojektowano tak, aby współpracowały z istniejącymi materiałami programowymi. Można je również wykorzystać przy tworzeniu programu nauczania, ale nie są one programem samym w sobie.

Przykładowa sekwencja kursu jest podzielona na dwie części:

• Część pierwsza: Podstawy inżynierii: Obejmuje tematy i umiejętności zawarte w module Podstawy inżynierii.
• Część druga: Moduły obszaru przedprojektowego: Obejmuje każdy z ośmiu poszczególnych tematów i umiejętności „Modułu obszaru przedprojektowego” dla certyfikatów przedprojektowych i/lub robotyki.

Zarówno certyfikacja przedinżynierska, jak i certyfikacja robotyki wymagają zaliczenia podstaw inżynierii jako warunku wstępnego przed przystąpieniem do któregokolwiek z ośmiu modułów. Aby uzyskać certyfikat Pre-Engineering, wymagane są dwa z ośmiu modułów. Są one wybierane przez instruktora na podstawie potrzeb społeczności, dostępnych obiektów, programów nauczania, sprzętu i materiałów, a także wiedzy instruktora.

Moduły przedprojektowe

• Inżynieria mechaniczna
• Inżynieria lotnicza
• Inżynieria elektryczna
• Inżynieria chemiczna
• Informatyka & Inżynieria (programowanie)
• Inżynieria lądowa
• Technologia inżynieryjna
• Technologia produkcji

Część pierwsza: Podstawy inżynierii

I. Wprowadzenie do inżynierii

• Czym jest inżynieria i technologia? Czym jest nauka?
• Rodzaje kierunków inżynierskich: Elektryczny, Mechaniczny, Lotniczy, Robotyka, Cywilny, Informatyczny, CAD, Produkcja. Wykształcenie wymagane do uzyskania certyfikatu zawodowego na poziomie BS, pensje, typowe tygodnie pracy.
• Historia inżynierii, łącznie z chronologiami od początków historii aż po dzień dzisiejszy. Historia kosmosu, w szczególności wczesne programy kosmiczne i technologie, z których korzystamy dzisiaj. Zawiera także miniaturyzację komponentów oraz przegląd historii amerykańskich i radzieckich rakiet oraz astronautów. Rewolucja przemysłowa jako okres istnienia towarzystw inżynieryjnych i rozwoju standardów. Rozwój linii montażowych i masowa produkcja wyrobów.

Ił. Materiały i procesy

• Ogólne bezpieczeństwo laboratorium
• Podstawowe bezpieczeństwo i zastosowania narzędzi ręcznych i elektronarzędzi
  • Piła taśmowa
  • Wiertarka pionowa
  • Szlifierka stołowa
  • Bezpieczeństwo elektronarzędzi przenośnych
  • Szlifierka taśmowa i tarczowa
  • Frezarka CNC
• Rodzaje metali, właściwości i typowe zastosowania
• Rodzaje drewna, właściwości i powszechne zastosowanie
• Rodzaje tworzyw sztucznych, właściwości i typowe zastosowania
• Rodzaje epoksydów, właściwości i typowe zastosowania

III. Proces projektowania inżynieryjnego

Udokumentuj proces projektowania w Notatniku Inżynierskim, korzystając z 10-etapowego procesu:

1. Rozpoznaj problem
2. Krótki opis projektu
3. Problem badawczy
4. Rozwiązania burzy mózgów
5. Wybierz rozwiązanie
6. Projekt
7. Zbudować
8. Test
9. Przeprojektuj
10. Wdrożyć rozwiązanie/produkt

W przemyśle stosuje się wiele odmian lub skrótów 10 kroków; być w stanie zrozumieć sekwencję projektowania inżynierskiego w dowolnej formie.

IV. Rysunki techniczne i kreślenie wspomagane komputerowo (2D i 3D)

• Przedstaw i przećwicz techniki szkicowania inżynierskiego dla widoków ortograficznych i perspektywicznych.
• Przedstaw kreślenie wspomagane komputerowo za pomocą dostępnego oprogramowania. Uwaga: Kilka opcji oprogramowania CAD jest dostępnych bezpłatnie lub po niewielkich kosztach dla celów edukacyjnych. Należą do nich Google Sketch Up, TinkerCad, Autodesk Fusion 360 i Solidworks. Sprawdź u dostawców produktów konkretną dostępność i warunki użytkowania.
• Przedstaw listę części/materiałów z zadaniami zespołowymi dotyczącymi budowy projektu/robota.
• Wprowadzenie sprzętu integrującego CAD w swoich operacjach: sprzętu sterowanego numerycznie komputerowo; frezowanie, cięcie laserem, cięcie plazmowe, obróbka-trasowanie drewna, strumieniem wody pod wysokim ciśnieniem lub druk 3D.

Po wprowadzeniu umiejętności/wiedzy w klasach I-IV

Sugestie i kluczowe punkty dotyczące działań wspierających obejmujących pojedynczy lub kilka obszarów inżynieryjnych
Po zakończeniu działań w obszarach I-IV. w pozostałych obszarach możesz wbudować oryginalne lub istniejące programy nauczania w obszary inżynierii w dowolnej kolejności, która odpowiada Twojemu programowi, aby objąć wszystkie tematy w module Podstawy inżynierii, a następnie wybrane moduły przedinżynierskie przez 150 godzin zajęć programy nauczania.

Włącz praktyczne zajęcia, wykorzystując dostępne programy nauczania, laboratorium, sprzęt i materiały dla każdego z następujących obszarów inżynierii. Działania powinny obejmować tematy poruszane w danym obszarze inżynierii i być udokumentowane w notatniku inżynierskim. Rozważ przypisanie każdemu zespołowi lub pojedynczej osobie prezentacji w programie PowerPoint dokumentującej proces projektowania inżynierskiego. Pojedyncze działanie może z łatwością obejmować wiele koncepcji i obszarów inżynieryjnych, jednocześnie wzmacniając tematy i umiejętności wcześniej wprowadzone.

Na przykład:

• Korzystając z dostępnych materiałów, zaprojektuj robota, który będzie podnosił piłkę tenisową i samodzielnie umieszczał ją w pięciogalonowym wiadrze, a następnie usuwał piłkę tenisową pod kontrolą kierowcy. Realizacja tego zadania będzie wymagała wykorzystania procesu projektowania, rysunków technicznych oraz materiałów i procesów; plus znajomość podstaw systemów mechanicznych, elektrycznych i robotyki oraz informatyki/programowania.
• Zaprojektuj mostek z patyczków do lodów, który utrzyma 50 funtów, używając nie więcej niż 100 patyczków. Wiąże się to z wykorzystaniem procesu projektowania, rysunków technicznych oraz materiałów i procesów; oraz znajomość podstaw inżynierii lądowej i produkcji.
• Korzystając z dostępnych materiałów: balsy, gumek, śmigieł i modeli kół, zaprojektuj i zbuduj samolot (określ maksymalny rozmiar), który będzie startował i lądował o własnej mocy i utrzymywał się w powietrzu przez 10 sekund bez rozbicia się. Wiąże się to z wykorzystaniem procesu projektowania, rysunków technicznych oraz materiałów i procesów; oraz znajomość podstaw inżynierii lotniczej.

V. Podstawy inżynierii mechanicznej

• Wymagane wykształcenie, zarobki, tygodnie pracy, obowiązki służbowe
• Przedstaw rodzaje przekładni, łańcuchów, kół pasowych
• Obliczenia przełożenia
• Energia kinetyczna i potencjalna
• Zastosowania w systemach cieplnych: Ogrzewanie i chłodzenie
• Systemy robotyki

VI. Podstawy elektrotechniki

• Wymagane wykształcenie, zarobki, tygodnie pracy, obowiązki służbowe
• Obliczenia prawa Ohma: natężenie, napięcie, rezystancja

VII. Podstawy informatyki/programowania

• Wymagane wykształcenie, zarobki, tygodnie pracy, obowiązki służbowe
• Rozumienie systemów binarnych i szesnastkowych
• Podstawowe systemy komputerowe: RAM, ROM, FIFO
• Popularne języki programowania: Python, C++, Java, HTML, Scratch
• Ocena pseudokodu, pętli i typowych struktur programistycznych

VIII. Podstawy inżynierii lotniczej

• Wymagane wykształcenie, zarobki, tygodnie pracy, obowiązki służbowe
• Zasada Bernoulliego: siła nośna, ciąg, opór, grawitacja
• Wczesna historia rakiet i rodzaje systemów rakietowych USA i byłego ZSRR
• Typowe materiały stosowane w przemyśle lotniczym: włókna węglowe, aluminium

XI. Podstawy Inżynierii Lądowej

• Wymagane wykształcenie, zarobki, tygodnie pracy, obowiązki służbowe
• Metody transportu: kolejowy, lotniczy, portowy, mosty, rzeki/tamy
• Obliczenia wydajności

XI. Podstawy produkcji

• Wymagane wykształcenie, zarobki, tygodnie pracy, obowiązki służbowe
• Przedstaw techniki produkcyjne: frezowanie CNC (strumieniem wody, plazmą, laserem), tokarką, frezowaniem
• Ćwicz obliczenia współrzędnych kartezjańskich

XII. Podstawy robotyki

• Wymagane wykształcenie, zarobki, tygodnie pracy, obowiązki służbowe
• Zastosowania (w przemyśle, w kosmosie, w domu)
• Współrzędne kartezjańskie dla automatyzacji ramion robotycznych (X, Y, Z)

Część 2: Moduły obszaru przedprojektowego

Moduły Pre-Engineering są wymagane po zaliczeniu modułu Podstawy inżynierii
. Wybierz dowolne dwa modułów Pre-Engineering wymaganych do certyfikacji branży Pre-Engineering
, w szczególności z zakresu mechaniki, informatyki i elektryki dla branży robotyki.

I. Moduł wstępnej inżynierii mechanicznej

• Przewaga mechaniczna
• Zębatka i zębatka
• Proste maszyny
• Obliczenia przełożenia
• Prawa Newtona
• Łańcuch i zębatka
• Prawa termodynamiki
• Prędkość i moment obrotowy
• Problemy aplikacyjne do rozwiązania w zakresie: Prędkość, Przyspieszenie

II. Moduł przedinżynieryjny informatyki (programowanie).

• Popularne języki programowania i powiązana terminologia
• Części i działanie komputera
• Popularne języki programowania: C++, Python, Java, Scratch
• Wspólne bazy danych: SQL, Oracle, DB2
• Ocena pseudokodu, pętli i typowych struktur programistycznych
• Sieci i komunikacja między komputerami
• Binarne i szesnastkowe reprezentacje liczb
• Zrozumienie terminologii dotyczącej złośliwego oprogramowania: wirus, robak, odmowa usługi, spam, zapora sieciowa
• Wyznaczanie ruchu robota na podstawie pseudokodu

III. Moduł projektowania elektrycznego

• Częstotliwości radiowe AM i FM
• Energia mechaniczna i sprawność
• Funkcja uzwojeń silnika
• Obliczenia prawa Ohma
• Podstawowe elementy sprzętu komputerowego
• Czujniki cyfrowe i analogowe oraz ich zastosowania
• Zastosowania obejmują obliczenia energii potencjalnej i kinetycznej, częstotliwości i kilowatogodzin

IV. Moduł wstępnej inżynierii chemicznej

• Reakcje chemiczne i związana z nimi terminologia
• Bezpieczeństwo podczas obchodzenia się z chemikaliami
• Zapoznaj się z układem okresowym
• Zastosowania obejmują obliczenia rozwiązań i obliczenia prawa gazowego

V. Moduł wstępnej inżynierii lotniczej

• Podstawowe zasady aerodynamiki
• Podstawowy projekt rakiety
• Rodzaje chmur
• Zastosowania obejmują obliczenia oporu Newtona, współczynnik kształtu wiatru, obliczenia mocy do mocy, obliczenia prędkości i prędkości

VI. Moduł przedinżynieryjny w inżynierii lądowej

• Typowe typy mostów
• Typowe materiały mostowe
• Różne metody transportu
• Pomiary
• Rzeki, tamy i kanały
• Zastosowania obejmują obliczenia projektu kadłuba łodzi, techniki geodezyjne i obliczenia wydajności mostu

VII. Moduł inżynierii wstępnej technologii inżynieryjnej

• Proces/pętla projektowania inżynierskiego
• Ćwicz i poznaj umiejętności miękkie
• Typowe procesy produkcyjne
• Podstawy lotnictwa
• Podstawy inżynierii lądowej
• Układy mechaniczne
• Podstawy programowania
• Typowe materiały produkcyjne i ich przetwarzanie
• Szkice inżynierskie
• Zastosowania obejmują proces projektowania inżynierskiego w wielu konfiguracjach, wybór odpowiednich narzędzi do zadań, wybór odpowiednich warunków bezpieczeństwa laboratorium i narzędzi oraz identyfikację brakujących widoków rysunków technicznych

VIII. Moduł wstępnej inżynierii technologii produkcyjnej

• Różne metody produkcji
• Rysunki techniczne za pomocą komputerowych systemów kreślarskich 2D i 3D
• Metody zapewniania jakości
• Zastosowania obejmują badania wytrzymałości na rozciąganie, techniki badania twardości oraz krzywe naprężeń i odkształceń