Пример последовательности курса

Обзор

Целью примера последовательности курса является помощь в создании структуры с темами в предложенной последовательности для построения учебной программы или включения элементов существующих учебных программ. Это достигается за счет использования опыта школ и учителей в разработке учебных программ, оборудования и материалов. Дополнительную информацию о конкретных темах для разработки или выбора учебных программ см. в статье «Список знаний и профессиональных навыков»Фонда REC Foundation «Сертификация по предварительной инженерии и робототехнике». Эти статьи предназначены для работы с существующими учебными материалами. Их также можно использовать при построении учебной программы, но сами по себе они не являются учебной программой.

Примерная последовательность курса разбита на две части:

• Часть первая: «Основы инженерного дела»: охватывает темы и навыки модуля «Основы инженерного дела».
• Часть вторая: Модули предварительного проектирования: Охватывает каждую из восьми отдельных тем и навыков «Модуля предварительного проектирования» для сертификации предварительного проектирования и/или робототехники.

Как предварительная сертификация, так и сертификация по робототехнике требуют прохождения основ инженерии в качестве предварительного условия перед прохождением любого из восьми модулей. Для получения сертификата предварительного проектирования необходимы два из восьми модулей. Они выбираются инструктором на основе потребностей сообщества, имеющихся помещений, учебных программ, оборудования и расходных материалов, а также опыта инструктора.

Предварительное проектирование модулей

• Машиностроение
• Аэрокосмическая техника
• Электротехника
• Химическая инженерия
• Информатика & Инженерное дело (Программирование)
• Гражданское строительство
• Инженерная технология
• Технология производства

Часть первая: Основы инженерии

Я. Введение в инженерию

• Что такое техника и технологии? Что такое наука?
• Типы инженерных областей: электротехника, механика, аэрокосмическая промышленность, робототехника, гражданское строительство, информатика, САПР, производство. Образование, необходимое для получения профессиональной сертификации до степени бакалавра, заработная плата, типичные рабочие недели.
• История техники, включая сроки от ранней истории до наших дней. История космоса, особенно ранние космические программы и технологии, которыми мы наслаждаемся сегодня в результате их реализации. Также включает миниатюризацию компонентов и обзор истории американских и советских ракет и астронавтов. Промышленная революция как период времени инженерных обществ и разработки стандартов. Развитие сборочных линий и серийного производства продукции.

Ил. Материалы и процессы

• Общая лабораторная безопасность
• Основные правила безопасности и применения ручного и электроинструмента
  • Ленточная пила
  • Сверлильный станок
  • Настольный шлифовальный станок
  • Безопасность портативного электроинструмента
  • Ленточная и дисковая шлифовальная машина
  • мельница с ЧПУ
• Виды металлов, свойства и распространенное применение
• Виды древесины, свойства и общее применение
• Виды пластмасс, свойства и распространенное применение
• Виды эпоксидных смол, свойства и распространенное применение

III. Процесс инженерного проектирования

Задокументируйте процесс проектирования в инженерной тетради, используя 10-шаговый процесс:

1. Определите проблему
2. Бриф на дизайн
3. Проблема исследования
4. Мозговой штурм решений
5. Выберите решение
6. Дизайн
7. Строить
8. Тест
9. Редизайн
10. Внедрить решение/продукт

В промышленности используется множество вариаций или сокращений 10 шагов; уметь понимать последовательность инженерного проектирования в любой форме.

IV. Инженерные чертежи и компьютерное черчение (2D и 3D)

• Познакомить и попрактиковаться в технике создания эскизов для ортогональных и перспективных видов.
• Внедрить компьютерное черчение с помощью доступного программного обеспечения. Примечание. Несколько вариантов программного обеспечения САПР доступны бесплатно или по низкой цене для обучения. К ним относятся Google Sketch Up, TinkerCad, Autodesk Fusion 360 и Solidworks. Подробную информацию о доступности и условиях использования уточняйте у поставщиков продуктов.
• Представьте список деталей/материалов с командными заданиями по созданию проекта/робота.
• Внедрить оборудование, которое интегрирует САПР для своих операций: оборудование с числовым программным управлением; фрезерование, лазерная резка, плазменная резка, фрезерование древесины, водоструйная обработка под высоким давлением или 3D-печать.

После введения навыков/знаний в I-IV

Предложения и ключевые моменты для вспомогательных мероприятий, включающих отдельные или несколько инженерных областей
После завершения мероприятий в областях I-IV. для остальных областей вы можете построить оригинальные или существующие учебные программы по областям инженерного дела в любой последовательности, которая подходит вашей программе, чтобы охватить все темы модуля «Основы инженерного дела», а затем выбранных вами модулей предварительного проектирования в течение 150 часов аудиторных занятий. учебные программы.

Включите практические занятия, используя имеющиеся у вас учебные программы, лабораторию, оборудование и материалы для каждой из последующих инженерных областей. Мероприятия должны включать темы, охватываемые этой инженерной областью, и документироваться в инженерной тетради. Рассмотрите возможность поручить каждой команде или отдельному лицу презентацию PowerPoint, документирующую процесс инженерного проектирования. Одно занятие может легко включать в себя несколько инженерных концепций и областей, одновременно закрепляя ранее представленные темы и навыки.

Например:

• Используя доступные материалы, спроектируйте робота, который будет самостоятельно поднимать теннисный мяч и помещать его в пятигаллонное ведро, а затем удалять теннисный мяч под управлением водителя. Выполнение этой задачи потребует использования процесса проектирования, инженерных чертежей, материалов и процессов; плюс знание основ механических, электрических и робототехнических систем, а также информатики/программирования.
• Спроектируйте мост из палочек для мороженого, который выдержит 50 фунтов, используя не более 100 палочек. Это предполагает использование процесса проектирования, инженерных чертежей, материалов и процессов; и знание основ гражданского строительства и производства.
• Используя доступные материалы, такие как бальза, резиновые ленты, пропеллеры и модели колес, спроектируйте и постройте самолет (укажите максимальный размер), который сможет взлетать и приземляться самостоятельно и оставаться в воздухе в течение 10 секунд, не разбиваясь. Это предполагает использование процесса проектирования, инженерных чертежей, материалов и процессов; и знание основ аэрокосмической техники.

В. Основы машиностроения

• Обязательное образование, заработная плата, рабочая неделя, должностные обязанности
• Познакомить с видами шестерен, цепей, шкивов.
• Расчет передаточного числа
• Кинетическая и потенциальная энергия
• Применение тепловых систем: отопление и охлаждение.
• Робототехнические системы

VI. Основы электротехники

• Обязательное образование, заработная плата, рабочая неделя, должностные обязанности
• Расчеты по закону Ома: сила тока, напряжение, сопротивление

VII. Основы информатики/программирования

• Обязательное образование, заработная плата, рабочая неделя, должностные обязанности
• Понимание двоичных и шестнадцатеричных систем.
• Базовые компьютерные системы: ОЗУ, ПЗУ, FIFO.
• Распространенные языки программирования: Python, C++, Java, HTML, Scratch.
• Оценка псевдокода, циклов и общих структур программирования

VIII. Основы аэрокосмической техники

• Обязательное образование, заработная плата, рабочая неделя, должностные обязанности
• Принцип Бернулли: подъемная сила, тяга, сопротивление, сила тяжести.
• Ранняя история ракетной техники и типы ракетных систем США и бывшего СССР
• Распространенные материалы, используемые в аэрокосмической промышленности: углеродное волокно, алюминий.

XI. Основы гражданского строительства

• Обязательное образование, заработная плата, рабочая неделя, должностные обязанности
• Способы транспортировки: железнодорожный, воздушный, портовый, мосты, реки/плотины.
• Расчеты эффективности

XI. Основы производства

• Обязательное образование, заработная плата, рабочая неделя, должностные обязанности
• Ознакомить с технологиями производства: Фрезерование на станках с ЧПУ (водоабразивное, плазменное, лазерное), токарное, фрезерное.
• Практика вычислений в декартовых координатах

XII. Основы робототехники

• Обязательное образование, заработная плата, рабочая неделя, должностные обязанности
• Применение (в промышленности, в космосе, дома)
• Декартовы координаты для автоматизации роботизированной руки (X, Y, Z)

Часть 2: Предварительное проектирование модулей

Модули предварительного проектирования необходимы после прохождения модуля «Основы инженерного дела
. Выберите любые два модуля предварительного проектирования , необходимые для сертификации предварительного инжиниринга отрасли
, в частности, сертификации по механике, информатике и электротехнике для отрасли робототехники.

Я. Механический модуль предварительного проектирования

• Механическое преимущество
• Рейка и шестерня
• Простые машины
• Расчет передаточного числа
• Законы Ньютона
• Цепь и звездочка
• Законы термодинамики
• Скорость и крутящий момент
• Задачи, которые нужно решить в приложениях: Скорость, Ускорение.

II. Информатика (Программирование) Предварительный инженерный модуль

• Общие языки программирования и связанная с ними терминология.
• Части и работа компьютера
• Распространенные языки программирования: C++, Python, Java, Scratch.
• Общие базы данных: SQL, Oracle, DB2.
• Оценка псевдокода, циклов и общих структур программирования
• Сети и межкомпьютерные коммуникации
• Двоичные и шестнадцатеричные представления чисел
• Понимание терминологии вредоносного ПО: вирус, червь, отказ в обслуживании, спам, брандмауэр.
• Определение движения робота по псевдокоду

III. Электрический модуль предварительного проектирования

• Радиочастоты AM и FM
• Механическая энергия и эффективность
• Функция обмоток двигателя
• Расчеты по закону Ома
• Основные компоненты компьютерного оборудования
• Цифровые и аналоговые датчики и их применение.
• Приложения включают расчеты потенциальной и кинетической энергии, частот и киловатт-часов.

IV. Химический предпроектный модуль

• Химические реакции и связанная с ними терминология
• Безопасность при обращении с химикатами
• Ознакомьтесь с периодической таблицей
• Приложения включают расчеты решений и расчеты газовых законов.

В. Модуль предварительного проектирования аэрокосмической отрасли

• Основные аэродинамические принципы
• Базовая конструкция ракеты
• Виды облаков
• Приложения включают расчеты сопротивления Ньютона, соотношение сторон ветра, расчет мощности в лошадиных силах, расчеты воздушной скорости и скорости.

VI. Модуль предварительного проектирования гражданского строительства

• Распространенные типы мостов
• Распространенные материалы для мостов
• Различные способы транспортировки
• Геодезия
• Реки, плотины и каналы
• Приложения включают расчеты конструкции корпуса лодки, методы съемки и расчеты эффективности мостов.

VII. Модуль предварительного проектирования инженерных технологий

• Процесс/цикл инженерного проектирования
• Практикуйте и изучайте мягкие навыки
• Общие производственные процессы
• Основы аэрокосмической отрасли
• Основы гражданского строительства
• Механические системы
• Основы программирования
• Распространенные материалы изготовления и их обработка
• Инженерные чертежи
• Приложения включают в себя процесс инженерного проектирования в различных конфигурациях, выбор подходящих инструментов для задач, выбор подходящих ситуаций безопасности в лаборатории и инструментах, а также выявление недостающих изображений инженерных чертежей.

VIII. Модуль предварительного проектирования производственных технологий

• Различные методы изготовления
• Инженерные чертежи с помощью компьютерных систем черчения 2D и 3D.
• Методы обеспечения качества
• Приложения включают определение прочности на разрыв, методы измерения твердости, а также кривые напряжения и деформации.