概述
範例課程序列的目的是協助建立一個框架，其中包含建議序列中的主題，以圍繞或合併現有課程的元素建立課程。 這是透過利用學校和教師在課程、設施和材料方面的專業知識來實現的。 有關開發或選擇課程的特定主題的更多詳細信息，請參閱 REC 基金會的預工程和機器人認證文章 知識和職業技能列表。 這些文章旨在與現有課程材料配合使用。 它們也可以用於建立課程，但它們本身並不是課程。
範例課程序列分為兩部分：
- 第一部分： 工程基礎：涵蓋工程基礎模組中的主題與技能。
- 第二部分： 預工程領域模組：涵蓋預工程和/或機器人認證的八個「預工程領域模組」主題和技能。
預工程認證和機器人認證都要求透過工程基礎知識作為學習八個模組中任何一個模組的先決條件。 需要八個模組中的兩個才能獲得工程預認證。 這些是由講師根據社區需求、可用設施、課程、設備和用品以及講師的專業知識來選擇的。
預工程模組
- 機械工業
- 航空航太工程
- 電機工程
- 化學工程
- 計算機科學 & 工程（程式設計）
- 土木工程
- 工程技術
- 製造技術
第一部分：工程基礎
我。 工程學概論
- 什麼是工程和技術？ 什麼是科學？
- 工程領域類型：電氣、機械、航太、機器人、土木、電腦科學、CAD、製造。 BS 職業認證所需的教育、薪資、典型工作週。
- 工程史，包括從早期歷史到今天的時間表。 太空歷史，特別是早期的太空計劃以及我們今天所享受的技術。 還包括組件的小型化以及美國和蘇聯火箭和太空人的歷史概述。 工業革命是工程學會和標準制定的時期。 裝配線的開發和產品的批量生產。
伊爾。 材料和工藝
- 一般實驗室安全
- 基本手動工具及電動工具安全及應用
- 帶鋸
- 鑽床
- 砂輪機
- 便攜式電動工具安全
- 砂帶式和盤式砂光機
- CNC銑床
- 金屬的種類、特性和常見應用
- 木材的種類、特性及常見用途
- 塑膠的類型、特性和常見應用
- 環氧樹脂的種類、特性和常見應用
三． 工程設計流程
使用 10 步驟流程在工程筆記本中記錄設計流程：
- 找出問題所在
- 設計簡介
- 研究問題
- 集思廣益解決方案
- 選擇解決方案
- 設計
- 建造
- 測試
- 重新設計
- 實施解決方案/產品
工業界使用這 10 個步驟的多種變體或縮寫；能夠理解任何形式的工程設計順序。
四． 工程圖和電腦輔助繪圖（2D 和 3D）
- 介紹和練習正交視圖和透視圖的工程草圖技術。
- 使用可用軟體引入電腦輔助繪圖。 注意：有多種 CAD 軟體可供免費或低成本教育使用。 其中包括 Google Sketch Up、TinkerCad、Autodesk Fusion 360 和 Solidworks。 請諮詢產品供應商以了解特定的可用性和使用條款。
- 介紹零件/材料清單以及如何建立專案/機器人的團隊作業。
- 引進CAD一體化設備：電腦數控設備；銑削、雷射切割、等離子切割、木材加工、高壓水刀或 3D 列印。
介紹完 I-IV 中的技能/知識後
包括單一或多個
工程領域的支援活動的建議和要點 完成領域 I-IV 的活動後。 對於其餘領域，您可以按照適合您的課程的任何順序將原始或現有課程建置到工程領域，以涵蓋工程基礎模組中的所有主題，然後是您選擇的 150 小時課堂預科工程模組課程。
利用您現有的課程、實驗室、設備和材料，為接下來的每個工程領域結合實作活動。 活動應包含該工程領域涵蓋的主題，並記錄在工程筆記本中。 考慮為每個團隊或個人分配一份 PowerPoint 演示文稿，記錄工程設計過程。 一項活動可以輕鬆整合多個工程概念和領域，同時強化先前介紹的主題和技能。
例如：
- 利用現有材料，設計一個機器人，自動拾取網球並將其放入五加侖的桶中，然後由駕駛員控制將網球取出。 完成這項任務需要使用設計流程、工程圖以及材料和工藝；加上機械、電氣和機器人系統以及電腦科學/程式設計的基礎知識。
- 設計一個冰棒棒橋，使用不超過 100 根棒子來支撐 50 磅。 這涉及設計過程、工程圖以及材料和工藝的使用；以及土木工程和製造基礎知識。
- 使用輕木、橡皮筋、螺旋槳和模型輪等可用材料，設計並建造一架飛機（指定最大尺寸），使其依靠自身動力起飛和降落，並在空中停留 10 秒而不墜毀。 這涉及設計過程、工程圖以及材料和工藝的使用；和航空航天工程基礎知識。
五、 機械工程基礎
- 所需教育程度、薪資、工作週、工作職責
- 介紹齒輪、鏈條、滑輪的類型
- 傳動比計算
- 動能和位能
- 熱系統應用：加熱和冷卻
- 機器人系統
六． 電機工程基礎
- 所需教育程度、薪資、工作週、工作職責
- 歐姆定律計算：安培數、電壓、電阻
七． 電腦科學/程式設計基礎
- 所需教育程度、薪資、工作週、工作職責
- 二進制和十六進制系統理解
- 基本電腦系統：RAM、ROM、FIFO
- 常見程式語言：Python、C++、Java、HTML、Scratch
- 評估偽代碼、循環和常見程式結構
八． 航空航天工程基礎
- 所需教育程度、薪資、工作週、工作職責
- 伯努利原理：升力、推力、阻力、重力
- 美國和前蘇聯火箭系統的早期火箭歷史和類型
- 航空航太工業常用材料：碳纖維、鋁
十一. 土木工程基礎
- 所需教育程度、薪資、工作週、工作職責
- 運輸方式：鐵路、航空、港口、橋樑、河流/水壩
- 效率計算
十一. 製造基礎知識
- 所需教育程度、薪資、工作週、工作職責
- 介紹製造技術：數控銑削（水柱、等離子、雷射）、車床、銑削
- 練習笛卡爾座標計算
十二． 機器人基礎知識
- 所需教育程度、薪資、工作週、工作職責
- 應用（工業、太空、家庭）
- 用於機械手臂自動化的笛卡爾座標（X、Y、Z）
第 2 部分：預工程區域模組
通過工程基礎
模組後，需要學習預工程模組。 選擇預工程產業
認證所需的任兩個 預工程模組 特別是機器人產業認證的機械、電腦科學和電氣。
我。 機械預工程模組
- 機械優勢
- 齒條和小齒輪
- 簡單機器
- 傳動比計算
- 牛頓定律
- 鏈條和鏈輪
- 熱力學定律
- 速度和扭矩
- 要解決的應用問題：速度、加速度
二. 電腦科學（程式設計）預科工程模組
- 常用程式語言及相關術語
- 計算機的部件和工作原理
- 常用程式語言：C++、Python、Java、Scratch
- 常見資料庫：SQL、Oracle、DB2
- 評估偽代碼、循環和常見程式結構
- 網路和電腦間通訊
- 數字的二進制和十六進位表示
- 了解惡意軟體術語：病毒、蠕蟲、拒絕服務、垃圾郵件、防火牆
- 從偽代碼確定機器人運動
三． 電機預工程模組
- AM 和 FM 無線電頻率
- 機械能和效率
- 馬達繞組功能
- 歐姆定律計算
- 基本電腦硬體組件
- 數位和類比感測器及其應用
- 應用包括位能和動能、頻率和千瓦時計算
四． 化學預工程模組
- 化學反應及相關用語
- 化學品處理安全
- 熟悉元素週期表
- 應用包括溶液計算和氣體定律計算
五、 航空航太預工程模組
- 基本空氣動力學原理
- 基本火箭設計
- 雲的類型
- 應用包括牛頓阻力計算、風縱橫比、馬力與瓦數計算、空速和速度計算
六． 土木工程預科模組
- 常見橋樑類型
- 常用橋樑材料
- 多種交通方式
- 測量
- 河流、水壩和運河
- 應用包括船體設計計算、測量技術和橋樑效率計算
七． 工程技術預工程模組
- 工程設計流程/循環
- 練習並了解軟技能
- 常見製造工藝
- 航空航天基礎知識
- 土木工程基礎
- 機械系統
- 程式設計基礎知識
- 常見製造材料及其加工
- 工程圖
- 應用包括多種配置的工程設計過程、為任務選擇適當的工具、選擇適當的實驗室和工具安全情況以及識別工程圖的缺失視圖
八． 製造技術預工程模組
- 各種製造方法
- 使用 2D 和 3D 電腦輔助繪圖系統繪製工程圖
- 品質保證方法
- 應用包括拉伸強度應用、硬度測試技術以及應力和應變曲線