Зразок послідовності курсу

Огляд

Мета зразкової послідовності курсу полягає в тому, щоб допомогти створити структуру з темами в запропонованій послідовності, щоб побудувати навчальний план навколо або включити елементи існуючих навчальних планів. Це досягається шляхом використання досвіду шкіл і вчителів щодо навчальних програм, засобів і матеріалів. Щоб отримати додаткові відомості про конкретні теми для розробки чи вибору навчальних планів, перегляньте статтю Перелік знань і професійних навичокФонду REC про сертифікацію перед інженерією та робототехнікою. Ці статті розроблено для роботи з існуючими навчальними матеріалами. Їх також можна використовувати для побудови навчальної програми, але вони самі по собі не є навчальною програмою.

Зразкова послідовність курсу розбита на дві частини:

• Частина перша: Основи інженерії: охоплює теми та навички в модулі «Основи інженерії».
• Частина друга: Модулі підготовки до розробки: охоплює кожну з восьми окремих тем і навичок «Модуля підготовки до розробки» та/або сертифікації з робототехніки.

Як передпроектна сертифікація, так і сертифікація з робототехніки вимагають проходження основ інженерії як попередньої умови перед проходженням будь-якого з восьми модулів. Два з восьми модулів необхідні для отримання попередньої інженерної сертифікації. Їх обирає інструктор на основі потреб громади, наявних можливостей, навчальних програм, обладнання та витратних матеріалів, а також досвіду інструктора.

Попередні інженерні модулі

• Машинобудування
• Аерокосмічна техніка
• Електротехніка
• Хімічна інженерія
• Інформатика & Інженерія (Програмування)
• Цивільна інженерія
• Технологія машинобудування
• Технологія виготовлення

Частина перша: Основи техніки

я Вступ до техніки

• Що таке інженерія і технологія? Що таке наука?
• Типи інженерних галузей: Електротехніка, Механіка, Аерокосмічна техніка, Робототехніка, Цивільна техніка, Комп’ютерні науки, САПР, Виробництво. Освіта, необхідна для професійної сертифікації BS, зарплати, типові робочі тижні.
• Історія інженерії, включаючи часові шкали від ранньої історії до сьогодні. Космічна історія, зокрема ранні космічні програми та технології, якими ми користуємося сьогодні в результаті них. Також містить мініатюризацію компонентів і огляд історії американських і радянських ракет і космонавтів. Промислова революція як період інженерних товариств і розробки стандартів. Розвиток ліній зборки та масового виробництва продукції.

Іл. Матеріали та процеси

• Загальна техніка безпеки лабораторії
• Безпека та застосування основних ручних і електроінструментів
  • Стрічкова пила
  • Свердлильний прес
  • Настільна шліфувальна машина
  • Безпека портативного електроінструменту
  • Стрічкова та дискова шліфувальна машина
  • Фреза з ЧПУ
• Види металів, властивості та загальне застосування
• Породи деревини, властивості та звичайне застосування
• Види пластмас, властивості та звичайне застосування
• Типи епоксидних смол, властивості та загальне застосування

III. Процес інженерного проектування

Задокументуйте процес проектування в інженерному зошиті за допомогою процесу з 10 кроків:

1. Визначте проблему
2. Короткий опис дизайну
3. Проблема дослідження
4. Мозковий штурм рішень
5. Виберіть рішення
6. Дизайн
7. Будувати
8. Тест
9. Редизайн
10. Впровадити рішення/продукт

У промисловості використовується багато варіацій або скорочень 10 кроків; вміти розуміти послідовність інженерного проектування в будь-якій формі.

IV. Інженерні креслення та автоматизоване креслення (2D і 3D)

• Ознайомтеся з технікою інженерного ескізу для орфографічних і перспективних видів і відпрацюйте їх.
• Запровадити комп’ютерне складання з доступним програмним забезпеченням. Примітка. Деякі варіанти програмного забезпечення САПР доступні безкоштовно або за низькими цінами для навчання. Серед них Google Sketch Up, TinkerCad, Autodesk Fusion 360 і Solidworks. Уточнюйте у постачальників продуктів конкретну наявність та умови використання.
• Ознайомтеся зі списком деталей/матеріалів із командними завданнями щодо створення проекту/робота.
• Ввести обладнання, яке інтегрує САПР для своїх операцій: комп’ютерне обладнання з числовим програмним керуванням; фрезерування, лазерне різання, плазмове різання, обробка деревини, фрезерування, струмінь води під високим тиском або 3D-друк.

Після введення навичок/знань у I-IV

Пропозиції та ключові моменти щодо допоміжної діяльності, включаючи окрему або декілька
технічних сфер Після завершення заходів у сферах I-IV. для решти областей ви можете створювати оригінальні або існуючі навчальні програми в областях інженерії в будь-якій послідовності, яка відповідає вашій програмі, щоб охопити всі теми в модулі «Основи інженерії», а потім вибрані вами передінженерні модулі протягом 150 годин у класі навчальні плани.

Включіть практичні заняття, використовуючи ваші наявні навчальні програми, лабораторію, обладнання та матеріали для кожної з наступних інженерних областей. Діяльність має включати теми, що розглядаються в цій інженерній галузі, і бути задокументована в інженерному блокноті. Розгляньте можливість призначити кожній команді чи окремій людині презентацію PowerPoint, яка документує процес проектування. Одна діяльність може легко включати кілька інженерних концепцій і областей, одночасно зміцнюючи теми та навички, представлені раніше.

Наприклад:

• Використовуючи доступні матеріали, створіть робота, який буде самостійно брати тенісний м’яч і поміщати його у п’ятигалонне відро, а потім виймати тенісний м’яч за допомогою керування водія. Виконання цього завдання вимагатиме використання процесу проектування, технічних креслень, матеріалів і процесів; плюс знання основ механічних, електричних і робототехнічних систем, а також інформатики/програмування.
• Сконструюйте міст із паличок для ескімо, щоб витримати 50 фунтів, використовуючи не більше 100 паличок. Це передбачає використання процесу проектування, інженерних креслень, матеріалів і процесів; і знання основ цивільного будівництва та виробництва.
• Використовуючи доступні матеріали, такі як бальза, гумові стрічки, гвинти та модельні колеса, спроектуйте та побудуйте літак (вкажіть максимальний розмір), який злітає та приземляється самостійно та залишатиметься у повітрі протягом 10 секунд, не розбиваючись. Це передбачає використання процесу проектування, інженерних креслень, матеріалів і процесів; та знання основ аерокосмічної техніки.

В. Основи машинобудування

• Потрібна освіта, зарплата, робочі тижні, посадові обов'язки
• Ознайомити з видами зубчастих, ланцюгових, шківів
• Розрахунок передавального числа
• Кінетична і потенціальна енергія
• Застосування теплових систем: опалення та охолодження
• Системи робототехніки

VI. Основи електротехніки

• Потрібна освіта, зарплата, робочі тижні, посадові обов'язки
• Обчислення закону Ома: сила струму, напруга, опір

VII. Основи інформатики/Програмування

• Потрібна освіта, зарплата, робочі тижні, посадові обов'язки
• Розуміння двійкової та шістнадцяткової систем числення
• Основні комп'ютерні системи: RAM, ROM, FIFO
• Поширені мови програмування: Python, C++, Java, HTML, Scratch
• Оцінка псевдокоду, циклів і загальних структур програмування

VIII. Основи аерокосмічної техніки

• Потрібна освіта, зарплата, робочі тижні, посадові обов'язки
• Принцип Бернуллі: підйомна сила, тяга, опір, сила тяжіння
• Рання історія ракетної техніки та типи ракетних систем США та колишнього СРСР
• Поширені матеріали, що використовуються в аерокосмічній промисловості: вуглецеві волокна, алюміній

XI. Основи цивільного будівництва

• Потрібна освіта, зарплата, робочі тижні, посадові обов'язки
• Способи транспортування: залізниця, повітря, порт, мости, річки/дамби
• Розрахунки ККД

XI. Основи виробництва

• Потрібна освіта, зарплата, робочі тижні, посадові обов'язки
• Ознайомлення з технологіями виробництва: фрезерування з ЧПУ (водоструминний, плазмовий, лазерний), токарний верстат, фрезерування
• Практикуйте обчислення декартових координат

XII. Основи робототехніки

• Потрібна освіта, зарплата, робочі тижні, посадові обов'язки
• Застосування (у промисловості, в космосі, вдома)
• Декартові координати для роботизованої автоматизації (X, Y, Z)

Частина 2: Модулі передпроектної області

Попередні інженерні модулі необхідні після проходження модуля «Основи інженерії
. Виберіть будь-які два модулі Pre-Engineering , необхідні для сертифікації Pre-Engineering
, зокрема з механіки, комп’ютерних наук і електротехніки для сертифікації робототехнічної промисловості.

я Механічний модуль попереднього проектування

• Механічна перевага
• Рейка і шестірня
• Прості машини
• Розрахунок передавального числа
• Закони Ньютона
• Ланцюг і зірочка
• Закони термодинаміки
• Швидкість і крутний момент
• Прикладні задачі для розв’язування: швидкість, прискорення

II. Інформатика (програмування) Pre-Engineering Module

• Загальні мови програмування та відповідна термінологія
• Частини та принципи роботи комп’ютера
• Поширені мови програмування: C++, Python, Java, Scratch
• Загальні бази даних: SQL, Oracle, DB2
• Оцінка псевдокоду, циклів і загальних структур програмування
• Мережа та міжкомп'ютерні комунікації
• Двійкове та шістнадцяткове представлення чисел
• Розуміння термінології зловмисного програмного забезпечення: вірус, хробак, відмова в обслуговуванні, спам, брандмауер
• Визначення руху робота з псевдокоду

III. Електричний модуль попереднього проектування

• Радіочастоти AM і FM
• Механічна енергія та ККД
• Функціонують обмотки двигуна
• Розрахунок закону Ома
• Основні апаратні компоненти комп’ютера
• Цифрові та аналогові датчики та їх застосування
• Програми включають обчислення потенційної та кінетичної енергії, частот і кіловат-годин

IV. Модуль хімічної підготовки

• Хімічні реакції та відповідна термінологія
• Безпека поводження з хімікатами
• Ознайомлення з періодичною системою
• Програми включають розрахунки розчинів і розрахунки газового закону

В. Аерокосмічний модуль попередньої розробки

• Основні принципи аеродинаміки
• Базова конструкція ракети
• Типи хмар
• Програми включають обчислення опору Ньютона, співвідношення вітрів, обчислення кінських сил до потужності, обчислення швидкості повітря та швидкості

VI. Попередній інженерний модуль цивільного будівництва

• Поширені типи мостів
• Поширені мостові матеріали
• Різні способи транспортування
• Геодезія
• Річки, дамби та канали
• Програми включають в себе розрахунок конструкції корпусу човна, техніку геодезії та обчислення ефективності мосту

VII. Інженерні технології Pre-Engineering модуль

• Процес/цикл інженерного проектування
• Практикуйте та володійте м’якими навичками
• Загальні виробничі процеси
• Основи авіації та космонавтики
• Основи цивільного будівництва
• Механічні системи
• Основи програмування
• Загальні матеріали виготовлення та їх обробка
• Інженерні креслення
• Програми включають процес інженерного проектування в кількох конфігураціях, вибір відповідних інструментів для завдань, вибір відповідних ситуацій безпеки в лабораторії та інструментах, а також визначення відсутніх видів інженерних креслень

VIII. Модуль попереднього проектування технології виробництва

• Різні способи виготовлення
• Інженерні креслення за допомогою 2D і 3D систем автоматизованого креслення
• Методи забезпечення якості
• Застосування включають застосування міцності на розрив, методи випробування твердості та криві напруги та деформації