MATERIALI – LESARSKI MODUL

PREDMETNI KATALOG - UČNI NAČRT

TEHNIŠKA GIMNAZIJA

210 ur

Učni načrt je bil sprejet na 37. seji Strokovnega sveta RS za splošno izobraževanje, 6. 7. 2000.

VSEBINA

I. OPREDELITEV PREDMETA

II. PREDMETNI KATALOGI ZNANJ

1. Cilji predmeta

1.1 Splošni cilji predmeta

1.2 Operativni cilji predmeta in/ali vsebine

2. Standardi znanj

III. SPECIALNO-DIDAKTIČNA PRIPOROČILA

IV. MEDPREDMETNE POVEZAVE

V. OBVEZNI NAČINI PREVERJANJA IN OCENJEVANJA

VI. KATALOGI ZNANJ

VII. LITERATURA

I. OPREDELITEV PREDMETA

1. Obseg predmeta: 210 ur

3. letnik 105 ur

4. letnik 105 ur

2. Opredelitev predmeta

Predmet MATERIALI-LESARSKI MODUL je namenjen predvsem dijakom, ki se odločajo za univerzitetni študij lesarstva. Zasnovan je naravoslovno in ga didaktično dopolnjujeta tehnološko zasnovana predmeta lesarstvo in laboratorijske vaje. Dijaki se seznanijo z nastankom in zgradbo lesa na makroskopskem, mikroskopskem in submikroskopskem nivoju in z lesnimi lastnostmi. Dijaki spoznajo les kot rasel, nehomogen, anizotropen, higroskopen in viskoelastičen material. Naučijo se povezovati zgradbo lesa z njegovimi lastnostmi ter posebnostmi njegove predelave in obdelave. Dijaki spoznajo prednosti lesa kot ekološkega materiala in njegov izstopajoči pomen za gozdnato Slovenijo.

II. PREDMETNI KATALOGI ZNANJ

1. Cilji predmeta

1.1 Splošni cilji predmeta

Dijaki :

spoznajo glavne drevesne oziroma lesne vrste, vrste gospodarjenja z gozdom, ekološki in socialni pomen gozda, gozdnogojitvene ukrepe in dejavnike, ki ogrožajo gozdove;
spoznajo, da je obstoj gozdov odvisen od občutljivega razmerja med pridelavo, predelavo in rabo lesa;
se seznanijo z možnostjo gojitvenega vplivanja na rast drevesa in kakovost lesa ter z vzroki propadanja gozdov;
spoznajo posebnosti lesa kot raslega, obnovljivega, heterogenega, anizotropnega in higroskopnega materiala, ki je nagnjen biološkemu razkroju;
se seznanijo z dejavniki variabilnosti lesa;
spoznajo proces rasti lesnih rastlin in nastajanja lesa;
spoznajo prednosti lesa kot "ekološkega" materiala;
si privzgojijo zavest za gospodarno uporabo lesa in drugih materialov;
dojamejo vlogo naravoslovne in tehnične znanosti in razvijejo interes za znanstvena dogajanja na področju stroke;
osvojijo temeljna strokovna znanja in jih povezujejo z vsakdanjimi izkušnjami;
z učenjem in vajami si oblikujejo delovne navade, se naučijo uporabljati različne vire informacij in kritično vrednotiti podatke;
širijo znanje z lastnim izobraževanjem;
razvijejo osebnostne lastnosti, potrebne za poglobljen študij in znanstveno delo, kot tudi odgovornost za zdravo okolje.

1.2 Operativni cilji predmeta in/ali vsebine

2. letnik – LES KOT MATERIAL 1 (105 ur)

1. GOZD – funkcija gozda, večnamensko trajnostno gospodarjanje z gozdom (25 ur)

Gozd

Dijak:
- definira pojem gozda kot življenjske združbe rastlin in živali z ustrezno klimo, tlemi in fiziognomijo;
- zna na primeru gozda razložiti pojme ekosistem, biotop, biocenoza in biom.

Gozdni biomi na podlagi klimatskih con in fiziognomije

Dijak:
- loči in opiše poglavitne lastnosti borealnih gozdov, listopadnih gozdov zmernega pasu, gozdov iglavcev zmernega pasu, mešanih gozdov, vednozelenih gozdov listavcev zmernega pasu, vednozelenih in listopadnih tropskih gozdov.

Gozd v Sloveniji

Dijak:
- opiše poglavitne gozdne tipe v Sloveniji.

Produkcija in biomasa

Dijak:
- loči pojem proizvodnje (produkcija) od proizvodnosti (produktivnosti);
- opiše primarno in sekundarno produkcijo na primeru hrastovo-gabrovega gozda.

Vrste in oblike sestojev

Dijak:
- razloži pojem sestoj in njegov nastanek, drevesno sestavo in način mešanja.

Gozdno gojitveni cilji

Dijak:
- spozna razvojno pot od gozda do zrelega sestoja (dolgoročni gozdno-gojitveni cilji);
- našteje in opiše razvojne faze gozda: gošča, letvenjak, drogovnjak, debeljak.

Vrste gospodarjenja z gozdom

Dijak:
- razume zgradbo in razvoj pragozda, golosečnjo, zastorno, skupinsko, postopno, prebiralno in panjevsko gospodarjenje.

Opis najpogostejših drevesnih vrst

Dijak:
- se seznani z dendrološkimi značilnostmi najpomembnejših drevesnih oziroma lesnih vrst.

Nega gozda

Dijak:
- razume pojma negativna in pozitivna izbira (selekcija); našteje načine nege gozda v posameznih fazah razvoja.

Ekološki in socialni pomen gozda

Dijak:
- pozna funkcije gozda in njihov pomen.

Ogroženost gozdov

Dijak:
- našteje učinke zračne polucije drugih polucij ter mehanskih poškodovanj.

Sodobno gospodarjenje z gozdovi

Dijak:
- opiše načela trajnostnega večnameskega gospodarjenja z gozdom in pomen potrjevanja (certificiranja - shema PEFC).

2. DREVO (10 ur)

Zelike in lesne rastline

Dijak:
- razloži razliko med zeliko in lesno rastlino;
- pozna vlogo in način delovanja kambija.

Drevo

Dijak:
- našteje poglavitne značilnosti drevesa (lesna trajnica z izrazitim deblom)
- loči drevo od grma.

Zgradba in nastanek lesne rastline

Dijak:
- opiše pojme tvorno tkivo, primarna in sekundarna rast, letna prirastna plast, branika, letnica, ojedritev;
- zna določiti starost drevesa s štetjem letnic in ve, kaj je dendrokronologija.

Drevo in okolje

Dijak:
- opiše blagodejni učinek drevesa na okolje.

3. LES (30 ur)

Dijak:
- definira les kot sekundarni ksilem (produkt delitvene aktivnosti kambija navznoter)
- ve, kaj je ličje, skorja in lubje.

Les – več tkiv

Dijak:
- našteje tkiva in njihove funkcije, ki sestavljajo les (mehansko, prevajalno in založno tkivo).

Makroskopska, mikroskopska in submikroskopska zgradba lesa

Dijak:
- se seznani z zgradbo lesa na različnih nivojih.

Variabilnost lesa

Dijak:
- našteje dejavnike lesne variabilnosti: klima, rastišče, mladostni, zreli in starostni les, reakcijski les, grče, ojedritev…

Bistvene lastnosti lesa kot materiala

Dijak:

- kratko opiše lastnosti lesa (rasel, obnovljiv polimerni kompozit, anizotropnost, higroskopnost, viskoelatičnost, biološka razgradljivost).

4. LESNA GOSTOTA (5 ur)

Gostota in relativna gostota lesa, poroznost

Dijak:
- problematika lesne gostote zaradi poroznosti in higroskopnosti.
- definira pojme.

Določitev gostote

Dijak:
- opiše postopek merjenja gostote (glej predmet laboratorijske vaje)

Dejavniki, ki vplivajo na gostoto

Dijak:
- pozna vpliv vlage, zgradbe in ojedritve na gostoto.

5. VODA V LESU: HIGROSKOPNOST LESA, KRČENJE IN NABREKANJE (25 ur)

Lesna vlažnost

Dijak:
- Definira lesno vlažnost in način njenega določanja (po definiciji in električno) (glej predmet laboratorijske vaje)

Vlažnost svežega lesa

Dijak:
- pozna vlažnost svežega lesa in značilno razporeditev vlažnosti po prerezu pri najpomembnejših drevesnih vrstah.

Vezana in prosta voda

Dijak:
- definira pojma vezane (higroskopske) in proste (kapilarne) vode.

Točka nasičenja celičnih sten (TNCS) in njen pomen za rabo lesa – higroskopsko območje

Dijak:
- definira TNCS na primeru krčenja in nabrekanja lesa.

Ravnovesna vlažnost in njen pomen

Dijak:

- definira ravnovesno vlažnost in opiše njen pomen za rabo lesa in lesnih izdelkov.

Krčenje in nabrekanje lesa

Dijak:
- opiše postopek meritve in izračuna skrčka in nabreka lesa (glej predmet laboratorijske vaje)
- ve, zakaj se vrednosti za krčenje in nabrekanje za isto spremembo vlažnosti razlikujejo.

Dejavniki, ki vplivajo na krčenje in nabrekanje

Dijak:
- razloži pomen anizotropne zgradbe lesa in ekstraktivov za krčenje in nabrekanje lesa.

Možnosti dimenzijske stabilizacije

Dijak:
- našteje nekaj načinov dimenzijske stabilizacije (princip vezanega lesa, polimerni les, površinska obdelava).

Vlažnost in biološki razkroj

Dijak:
- opiše pomen lesne vlažnosti za razvoj gliv in bakterij;
- pozna pojem varovalne vlažnosti.

6. MEHANSKE LASTNOSTI (10 ur)

Sila, napetost, vrste napetosti, elastičnostni modul, meja proporcionalnosti, trdnost

Dijak:
- poda definicije naštetih pojmov.

Natezna, tlačna, strižna in upogibna trdnost

Dijak:
- opiše način določanja posameznih trdnosti;

- pozna pomen anizotropije za mehanske poskuse.

Cepkost, žilavost

Dijak:
- definira pojma in način testiranja

Elastičnost

Dijak:
- definira lastnost elastičnosti (prožnosti);
- opiše elastičnostni modul kot mero za togost

Trdota

Dijak:
- definira trdoto in opiše način določanja trdote lesa.

Dejavniki, ki vplivajo na mehanske lastnosti

Dijak:

- pozna poglavitne dejavnike (vlaga, gostota, zgradba, temperatura, trajanje obremenitve, napake v lesu, rast, anizotropija).

4. letnik – LES KOT MATERIAL (105 ur)

1. ZGODOVINA RABE LESA (5 ur)

Dijak:
- opiše rabo lesa skozi zgodovino.

2. IZBRANA POGLAVJA IZ BIOLOGIJE LESA (20 ur)

Evolucija lesnih rastlin

Dijak:
- skicira evolucijo in njene mejnike v razvoju lesnih rastlin.

Nastanek lesa

Dijak:
- opiše zgradbo kambija, vrste delitev in nastanek olesenele celične stene.

Rast drevesa

Dijak:
- opiše višinsko in debelinsko rast drevesa in dejavnike, ki vplivajo na obliko debla.

Reakcijski les

Dijak:
- pozna vlogo reakcijskega lesa kot aktivnega usmerjevalnega tkiva;
- pozna anatomske posebnosti in njihov vpliv na obdelavo, predelavo in rabo lesa.

Rastne napetosti in njihov vpliv na kvaliteto lesa

Dijak:
- opiše nastanek napetosti in značilne učinke njihovega sproščanja (veženje, srčne razpoke).

Ojedritev

Dijak:
- opiše proces ojedritve kot vrojen pojav in njen pomen;
- ve, kaj je jedrovina in kaj črnjava.

Odziv drevesa na poškodbe-diskolorirani les

Dijak:
- loči jedrovino od diskoloriranega lesa;

- opiše nastanek diskoloriranega lesa na primeru rdečega srca bukve.

Biološki razkroj zaradi rastlinskih škodljivcev: trohnobe

Dijak:
- našteje primere bele in rjave trohnobe.

Živalski škodljivci: insekti, školjke

Dijak:
- našteje primere.

3. IZBRANA POGLAVJA IZ LESNE FIZIKE (20 ur)

Gostota celične stene in gostota lesa kot porozne snovi

Dijak:
- loči gostoto celične stene oziroma gostoto lesne substance od gostote masivnega lesa kot porozne snovi.

Transport vode v lesu: difuzija, kapilarnost

Dijak:
- opiše oba procesa;
- poveže transport vezane vode z difuzijo in transport proste vode s kapilarnostjo.

Fizikalne osnove sušenja lesa

Dijak:
- pozna vpliv gostote, ojedritve, permeabilnosti in ojedrtitve na sušenje;
- skuša napovedati značilnosti sušenja posameznih drevesnih vrst

Električne lastnosti-električni merilniki lesne vlažnosti

Dijak:
- opiše zvezo med električno upornostjo in vlažnostjo in pozna princip upornostnega merilnika lesne vlažnosti (glej predmet laboratorijske vaje).

Akustične lastnosti: kosonanca-resonanca, absorbcija zvoka, hitrost zvoka, dušenje zvoka

Dijak:
- opiše pojme in pojasni rabo lesa v dvoranah in za glasbene inštrumente.

Toplotne lastnosti: dilatacija in kontrakcija, toplotna prevodnost, specifična toplota, gorenje, toplotna vrednost

Dijak:
- pozna definicije in pomen lastnosti za rabo lesa.

4. IZBRANA POGLAVJA IZ LESNE MEHANIKE (10 ur)

Les kot elastičen material

Dijak:
- skicira obremenitveno/napetostno-deformacijski diagram (glej predmet laboratorijske vaje);
- pojasni pojem elastičnostnega modula, meje proporcionalnosti in posebnosti mehanskega obnašanja lesa.

Les kot viskoelastični material-lezenje in popuščanje napetosti. Reološki model lesa.
Demonstracija lezenja (glej predmet laboratorijske vaje)

Dijak:
- opiše lezenje in popuščanje napetosti in njun praktični pomen;

- skicira reološki model lesa.

Trdnost

Dijak:
- definira natezno, tlačno, upogibno in strižno trdnost (demonstracija, glej predmet laboratorijske vaje);

- pozna pomen anizotropije za trdnost in primerja les z izotropnimi materiali.

Vpliv vlage na mehanske lastnosti

Dijak:
- opiše mehanizem delovanja vlage na mehanske lastnosti.

5. KVALITETA LESA (15 ur)

Dejavniki kvalitete lesa

Dijak:
- našteje dekorativne, mehanske in biološke dejavnike kvalitete lesa in jih ilustrira s posameznimi primeri (tekstura, rast, grče, obarvanost).

6. OPIS GLAVNIH KOMERCIALNIH VRST LESOV (25 ur)

Dijak:
- pozna glavne komercialne lesove (tudi tropske) in njihove značilnosti.

7. ZVEZA MED ZGRADBO, LASTNOSTMI IN RABO LESA (5 ur)

Dijak:
- opiše bistvene lastnosti lesa za posamezne rabe;
- zna navesti najprimernejše lesove za posamezne rabe.

8. LESNA TVORIVA- SISTEMATIKA (5 ur)

Dijak:
- opiše posamezna lesna tvoriva glede na stopnjo in način disintegracije in ponovne sestave.

2. Standardi znanja

Učni načrt predmeta materiali – modul lesarstva omogoča pridobitev temeljnega znanja o zgradbi in lastnostih lesa kot podlaga za razumevanje pridelave, predelave, obdelave in rabe lesa. Za tiste, ki predmeta ne bodo izbrali za maturo, veljajo naslednji standardi:

razumejo bistvene lastnosti lesa v primerjavi z drugimi skupinami materialov;
vedo, da je les biološki material in zato predmet biološkega razkroja;
vedo, da je les tkivni kompleks, sestavljen iz več tkiv z različno vlogo in usmerjenostjo, katere posledica je izrazita nehomogenost in anizotropija;
vedo, da je les zaradi svoje rasle narave zelo variabilen material;
vedo, da je les zaradi svoje specifične zgradbe močno higroskopen in zato vzpostavlja vlažnostno ravnovesje s klimo, ki ga obdaja;
vedo, da oddajanje in sprejemanje vezane vode spremlja krčenje in nabrekanje lesa;
vedo, da je les viskoelastičen material in da na lezenje in popuščanje napetosti bistveno vpliva njegova vlažnost;
vedo, da je mogoče naštete hibe lesa učinkovito odpraviti z različnimi tehnološkimi postopki;
vedo, da les kot naraven material pridobiva na pomenu;
vedo, da je je relativni pomen lesa v gozdati Sloveniji zelo velik, vendar ne dovolj izkoriščen (dodana vrednost!).

III. SPECIALNODIDAKTIČNA PRIPOROČILA

Učitelj naj oblikuje teme za seminarske in druge naloge glede na obravnavano snov, cilje in interese dijakov. S tem bodo dijaki povezali teoretično in praktično znanje, uporabljali ustrezno strokovno literaturo, poglabljali znanje o lesu in drugih materialih ter razvijali ustvarjalen odnos do dela.

Pouk naj bo nazoren, zato naj učitelj poleg table uporablja moderno didaktično tehniko. Na voljo naj bodo zbirke anatomskih preparatov, zbirka lesov in tvoriv, bioloških poškodovanj in sheme tehnološki procesov obdelave in predelave lesa.

Učitelj mora spremljati razvoj znanosti in stroke in nove izsledke sproti vnašati v učne vsebine.

IV. MEDPREDMETNE POVEZAVE

Pri predmetu materiali – lesarski modul je pomembna povezava z drugimi predmeti, zlasti s lesarstvom, laboratorijskimi vajami, kemijo, biologijo, fiziko. Učitelj mora upoštevati zvezo med posameznimi poglavji različnih predmetov in tako zagotoviti sistematičnost in celostnost pouka.

V. OBVEZNI NAČINI PREVERJANJA IN OCENJEVANJA

V vsakem ocenjevalnem obdobju naj bo obvezno ustno preverjanje in pisno preverjanje v obliki kontrolne naloge. Ustno preverjanje naj bo sprotno. Pri ustnem ocenjevanju, ki je analitično, merimo znanje: z delnim notranjim preverjanjem sprotno in z občasnim preverjanjem zaključenih vsebin.

VI. KATALOGI ZNANJ

Katalogi znanj sledijo vsebinam pri posameznih poglavjih.

VII. LITERATURA

Literatura za dijake:

Torelli, N. 1991. Makroskopska in mikroskopska identifikacija lesa (ključi). Biotehniška fakulteta, Oddelek za lesarstvo, Ljubljana.

Torelli, N. 1990. Les in skorja (slovar strokovnih izrazov). Biotehniška fakulteta, Oddelek za lesarstvo, Ljubljana.

Torelli, N. 1989. Zgradba in lastnosti lesa (za interno uporabo). Biotehniška fakulteta, VTOZD za lesarstvo, Ljubljana.

Resnik, J. 1989. Lepila in lepljenje lesa. Biotehniška fakulteta, VTOZD za lesarstvo, Ljubljana.

Kotnik, D. 1990. Površinska obdelava v izdelavi pohištva. Lesarska založba, ljubljana.

Grum, J., Ferlan., D. 1995. Gradiva. Tehniška založba Slovenije, Ljubljana.

Članki v reviji Les.

Literatura za izvajalce

Literatura, ki jo priporočamo izvajalcem za izvedbo učnega načrta, je navedena v virih, ki so bili uporabljeni za izdelavo učnega načrta.

Viri

Bodig, J. & Jaine, B. A. 1982. Mechanics of wood and wood composites. Van Nostrand Reinhold, New York.

Booshard, H. H. 1984. Holzkunde. 3. Del; Aspekte der Holzbearbeitung und Holzwertung. 2. Izd. Birkhauser Verlag, Basel, Boston, Stuttgart.

Dinwoodie, J. M. 1994. Timber. V: Contruction materials – their nature and behaviour /izd. Ilston, J. M.). E. &F. N. Spon, London, Glasgow, New York, Melbourne, Madras, str. 409 – 508.

Nimz, P. 1993. Physik des Holzes und der Holzwerkstoffe. DRW – Verlag Wein brenner GmBH & Co., Leinfelden – Echterdingen.

Tsoumis, G. 1991. Science and technology of wood: Structure, properties, utilization. Van Nostrand Reinhold, New York.

Wesche, K. 1988. Baustoffe fur tragende Bauteile. 4. Del: Holz, Kunststoffe. Bauverlag GmbH, Wiesbaden, Berlin.

Wilson, K. / White, D. J. B. 1986. The anatony of wood – its diversity and variability. Stobart & Sons, London.

Grum. J., Ferlan, D. 1995. Gradiva. Tehniška založba Slovenije, Ljubljana.

Thomas, K. H. 1984. Technische stoffe. Fachbuchverlag, Leipzig.