Učni načrt za laboratorijske vaje (mehanika in strojništvo) je bil sprejet na 20. seji Strokovnega sveta RS za splošno izobraževanje, 29. 10. 1998.
VSEBINA
1 Cilji predmeta
1.1 Splošni cilji predmeta
1.2 Operativni cilji predmeta in/ali vsebine
2 Standardi znanj
III. SPECIALNO - DIDAKTIČNA PRIPOROČILA IN MEDPREDMETNE POVEZAVE
IV. OBVEZNI NAČINI PREVERJANJA IN OCENJEVANJA ZNANJA
Predmet laboratorijske vaje je izbirni strokovni predmet, ki temelji predvsem na vsebinah predmetov fizika, tehnika in kemija iz osnovne šole, na maturitetnih predmetih fizika, mehanika in materiali ter izbirnih predmetih strojništvo in gradbeništvo v programu tehniška gimnazija.
Vsebine predmeta povečujejo zanimanje dijakov za vsebine stroke od osnovnih znanj, informacij ter strokovnih aplikacij do nekaterih najpomembnejših strokovnih vsebin.
Vsebine predmeta so razdeljene v tri področja:
V 2. letniku učni načrt predvideva vaje:
Dijaki si pridobijo občutke za natančnost, zanesljivost in prostorsko predstavo.
V 3. letniku učni načrt predvideva vaje:
Dijaki pridobijo temeljna znanja o tehnoloških postopkih, strojih in napravah v strojništvu. Seznanijo se tudi s praktično uporabo tehnične in tehnološke dokumentacije v praksi.
V 4. letniku učni načrt predvideva vaje iz:
Dijaki usvojijo osnovna znanja energetike in energetskih naprav. Spoznajo njihovo funkcijo in vpliv na okolje ter se seznanijo z elementi in sistemi enostavne in višje stopnje avtomatizacije.
S pomočjo osnovnih zakonov fizike in mehanike se dijaki naučijo obravnavati primere področja strojništva. Ob tem se spodbuja osebni razvoj dijakov, njihova samoiniciativnost, tehnično mišljenje, ustvarjalnost, vedoželjnost, kritičnost, preudarnost in natančnost. Dijaki se navajajo na logično sklepanje in sistematičnost pri delu ter znajo izraziti zakone mehanike, ki so osnova za razumevanje pri dimenzioniranju in oblikovanju konstrukcij.
Pri laboratorijskih vajah spoznajo zvezo med fizikalnimi in mehanskimi pojavi, pojavi in odnosi obratovanja strojev in naprav, spoznajo pomen fizike in mehanike za človekovo dejavnost in njegovo mišljenje ter potrebe po tem znanju v življenju.
Z vajami se navajajo in usposabljajo za doseganje tehnično izpopolnjenih rešitev.
a) Globalni cilji predmeta
Dijaki:
- mehanika
- strojništvo
b) Predvidena organizacija in časovni obseg
- mehanika
70 ur v drugem letniku
35 ur v tretjem letniku
35 ur v četrtem letniku
- strojništvo
35 ur v tretjem letniku
35 ur v četrtem letniku
Laboratorijske vaje in delo v specializiranih učilnicah in laboratorijih ter zbiranje informacij v realnem okolju (na terenu) so v okviru učnega načrta opredeljeni z dejavnostmi.
Delo na terenu traja 6 ur in omogoča uresničevanje opredeljenih ciljev. Dopolnjuje izbirni maturitetni predmet mehanika in izbirni strokovni predmet strojništvo.
Pri vajah so učenci razdeljeni v dve skupini v drugem in tretjem letniku in četrtem letniku.
Po možnosti naj laboratorijske vaje posameznega področja vodi učitelj osnovnega predmeta.
Predmetni katalog je pripravljen po letnikih in vsebuje vsebine, cilje, dejavnosti in pojme.
a) Etapni cilji
Operativni cilji so opredeljeni za vsako poglavje oziroma učno snov. Cilji se uresničujejo pri vajah in delu na terenu ter so praktične narave.
Dejavnosti navajajo laboratorijsko oziroma praktično delo, teoretične vaje in vaje na terenu. Vaj na terenu ni mogoče zamenjati z drugimi vajami, ker s tem posegamo v uresničevanje ciljev.
b) Vsebine, pojmi in povezave
Vsebine so opredeljene v obliki zaključenih sklopov in podsklopov; niso razdelane v podrobnosti. Opredeljujejo jih cilji in pojmi.
Pojmi in cilji opredeljujejo vsebino predmeta. Nekatere od njih so dijaki usvojili že v osnovni šoli pri predmetih iz obveznega dela vsebin ter predmetih iz izbirnega dela vsebin, so pa ključni za razumevanje, dopolnjevanje, napredovanje in razumevanje korelacij elementov stroke. Preden gre izdelek v uporabo, je treba preizkusiti in izmeriti njegove karakteristike.
2. letnik
|
VSEBINE |
CILJI |
DEJAVNOSTI |
POJMI |
|
A MEHANIKA A 1. Meritve (10 ur) |
Dijaki |
|
|
|
Meritve osnovnih fizikalnih veličin: * čas * dolžina * masa * temperatura * električni tok |
* znajo izmeriti osnovne fizikalne veličine z merilnimi napravami * znajo izpeljati in pretvarjati enote |
Vaje: merjenje časa merjenje dolžin z dolžinskimi merili tehtanje merjenje s termometri merjenje z univerzalnim analognim in digitalnim instrumentom |
sekunda meter kilogram kelvin amper |
|
Napake pri merjenju in natančnost meritev – pravila za upoštevanje merskih napak |
* znajo izračunati povprečno vrednost izmerjene veličine in oceniti odstopanja |
|
napaka merjenja raztros |
| A 2. Statika (60 ur) |
|
|
|
|
Sila in moment: * sestavljanje sil * ravnotežje sil * razstavljanje sil na komponente * moment dvojice sil * merjenje momenta sile * merjenje reakcij pri nosilcih * merjenje notranjih sil v palicah paličnega nosilca * določanje tornega količnika |
* znajo z grafičnim postopkom razstaviti silo na dve komponenti * znajo analitično razstaviti silo na dve komponenti * znajo uporabiti momentno pravilo * znajo grafično in analitično reducirati sile * znajo grafično in analitično določiti velikost reakcij * znajo določiti silo trenja na vodoravni in poševni ravnini
|
Vaje: sestavljanje sil razstavljanje sil ravnotežje sil moment sile trenje na ravnini in strmini reakcije v podporah merjenje notranjih sil v palicah paličnega nosilca |
togo telo prijemališče sile komponente sile dvojica sil podpore reakcije prevesno polje upogibni moment notranje sile drsno trenje |
3. letnik
|
VSEBINE |
CILJI |
DEJAVNOSTI |
POJMI |
| A 3. Trdnost (35 ur) |
|
|
|
|
Napetosti v telesih v odvisnosti od lege in velikosti obremenitve in oblike teles |
* spoznajo ravnotežno stanje med zunanjimi in notranjimi obremenitvami * ugotavljajo napetostna stanja in deformacije |
Vaje: načini obremenitev in porazdelitev napetosti pri posameznih vrstah obremenitve |
napetost deformacija
|
|
Načini obremenitev: * natezni preizkus * tlačni preizkus |
* spoznajo osnovne načine preizkušanja materialov v tehniki |
Vaje: meritve deformacij, s - e-diagram |
elastičnost napetost tečenja modul elastičnosti |
|
Merjenje upogibnih deformacij |
* spoznajo načine preizkušanja nosilca na upogib |
Vaje: meritve in analiza notranjih sil v prerezu upogibno obremenjenega elementa – nosilca |
upogibni moment prečne sile, osne sile upogibna ravnina nevtralna os prereza poves nosilca |
|
Merjenje vzvojnih deformacij |
* spoznajo načine preizkušanja vzvojno obremenjenega nosilca |
Vaje: meritve vzvojnih deformacij elementa |
zasuk vzvojni moment nevtralna os |
|
Strižni preizkus |
* spoznajo načine strižnih preizkusov |
Vaje: meritve potrebne sile pri strižnem preizkusu |
strižna ploskev strižna sil |
|
VSEBINE |
CILJI |
DEJAVNOSTI |
POJMI |
|
B STROJNIŠTVO B 1. Risanje z uporabo računalnika (35 ur) |
|
|
|
|
Koordinatni sistem: * absolutni * relativni * polarni |
|
Vaje: vnos podatkov - koordinat točk s tipkovnico vnos podatkov - koordinat točk z miško |
korak kazalca miške risalna površina detajl risbe |
|
Osnovni elementi za risanje: * točka * daljica * lomljenka * lok * krog * elipsa * mnogokotnik |
* se naučijo uporabljati priročnike in navodila za delo s programskim orodjem * znajo uporabljati v praksi pravila tehniškega risanja |
Vaje: risanje osnovnih elementov, vaje iz delovnega zvezka uporaba karakterističnih točk elementa |
začetna točka končna točka središče elementa tangentna točka elementa pomožna - konstrukcijska črta
|
|
Risalne ravnine |
* znajo izbrati osnovne nastavitve programa |
Vaje: risanje na risalne ravnine vklop, izklop, zamrznitev, lastnosti |
|
|
Lastnosti elementov (oblika črte, barva, debelina...) - Premik elementa - Kopiranje elementa - Brisanje elementa
|
* spoznajo najpomembnejše funkcije in ukaze programskega orodja |
Vaje: iz nastavitev lastnosti elementov: tip črte, barva črte, debelina črte |
bazna točka mejni element
|
|
Popravljanje elementa (rezanje, podaljševanje, zaokroževanje in posnemanje robov ...) Zrcaljenje elementa Vrtenje elementa |
* spoznajo najpomembnejše funkcije in ukaze programskega orodja |
spreminjanje in popravljanje elementov (lege, zasuka, dolžine, barve, debeline ...) vaje iz delovnega zvezka |
posnetje zaokrožitev
|
| Šrafiranje | * spoznajo uporabo pravil risanja na primeru |
Vaje: iz delovnega zvezka |
podatek o dimenziji pomožna kotirna črta glavna kotirna črta znak na kotirni črti (puščica, pika, poševna črtica ...) |
| Kotiranje | * spoznajo uporabo pravil risanja na primeru |
Vaje: iz delovnega zvezka |
zaprt element točka v elementu predogled oblike sistemske spremenljivke za kotiranje |
| Izris risbe s tiskalnikom in koordinatnim risalnikom | * spoznajo uporabo naprav za izris risbe na papir | nastavitve tiskalnika in koordinatnega risalnika |
merilo lista normalna in ležeča lega lista |
|
3D-risanje z računalnikom: Elementi v prostoru Dvig elementa v prostoru Izrez elementa Senčenje Pogledi v prostoru |
* spozna nove pristope k konstruiranju in oblikovanju izdelkov | demonstracija uporabe konstrukcijskih orodij pri konstruiranju, oblikovanju in trdnostnem preračunu izdelka |
nevidne črte viri svetlobe ortogonalna projekcija |
| Ogled praktične uporabe računalnika na področju konstruiranja v podjetju (npr.: programska orodja IDEAS, ME30, ANVIL, EUKLID, SOLID-WORKS, SOLID- EDGE ...) | * spoznajo uporabo programskih orodij za risanje in konstruiranje v praksi | ogled konstrukcijskega oddelka sodobno opremljenega podjetja |
4. letnik
|
VSEBINE |
CILJI |
DEJAVNOSTI |
POJMI |
| B 2. Računalniško podprta proizvodnja (18 ur) |
* spoznajo principe krmiljenja NC- in CNC-obdelovalnih sistemov * znajo ločiti nivoje avtomatizacije |
Vaje: uporaba krmilne enote stroja CNC demonstracija uporabe simulatorja demonstracija izdelave izdelka |
ničelna točka stroja ničelna točka izdelka konstante stroja relativni in absolutni način točk |
|
Osnove delovanja strojev NC in CNC Koordinatni sistemi in koordinatna izhodišča obdelovalnih strojev CNC |
* spoznajo ročno programiranje * spoznajo rezalne pogoje orodij |
Vaje: naloge iz delovnega zvezka |
G-funkcije M-funkcije številka stavka |
|
Osnovne programske funkcije za ročno programiranje Zgradba programskega stavka |
* spoznajo načine in postopke nastavljanja orodij |
Vaje: nastavljanje orodja in zapis podatkov o orodju (konstante stroja) |
število vrtljajev obdelovanca število vrtljajev orodja, rezalna hitrost, podajalna hitrost... |
|
Režim dela na obdelovalnih strojih CNC |
* znajo uporabiti priročnike in navodila za programiranje
|
Vaje: naloge iz delovnega zvezka |
|
|
Izdelava programov in izdelava enostavnih izdelkov (struženje in frezanje) |
* spoznajo programiranje z uporabo računalnika * se seznanijo z osnovnimi postopki programiranja |
demonstracija programskega orodja za strojno programiranje |
profil izdelka tehnološka risba |
|
Strojno programiranje |
* spoznajo uporabo baz tehnoloških podatkov
|
demonstracija uporabe baz podatkov s tehnološkimi podatki |
tehnološke baze podatkov |
|
Uporaba baz podatkov |
* spoznajo postopke izdelave izdelkov v sodobnem podjetju (od načrtovanja do izdelave izdelka) |
demonstracija načrtovanja, kalkulacij, izdelave dokumentacije, izdelava izdelka, kontrola... |
|
|
Ogled praktične uporabe fleksibilne produkcijske obdelovalne celice v podjetju
|
|
|
|
|
VSEBINE |
CILJI |
DEJAVNOSTI |
POJMI |
|
B 3. Avtomatizacija (11 ur) |
|
|
|
|
Osnove pnevmatskih sistemov: * demonstracija * vezava pnevmatskih elementov in analiza možne uporabe |
* spoznajo osnovne principe pnevmatike * spoznajo značilnosti in delovanje osnovnih pnevmatskih elementov |
Vaje: demonstracija vezava pnevmatskih elementov in analiza možne uporabe naloge iz delovnega zvezka |
pnevmatski cilindri ventili pripravna grupa razvodniki stikala; senzorji... |
|
Osnove hidravličnih sistemov * načrtovane problema * demonstracija * vezava hidravličnih elementov, analiza možne uporabe in primerjava z pnevmatskimi sistemi |
* spoznajo osnovne principe hidravlike * spoznajo značilnosti in delovanje osnovnih hidravličnih elementov
|
Vaje: demonstracija vezava hidravličnih elementov analiza možne uporabe naloge iz delovnega zvezka |
hidravlični cilindri ventili pripravne grupe razvodniki senzorji
|
|
Krmiljenje s programiranimi krmilniki
|
* spoznajo osnovno delovanje prostoprogramiranega krmilnika * načini programiranja krmilnika * spoznajo krmiljenje pnevmatičnih naprav s krmilnikom |
Vaje: demonstracija delovanja didaktičnega učila programiranje v AWL in grafičnih načinih |
krmilnik programski jezik
|
|
B 4. Energetika (6 ur)
|
|
|
|
|
Glavne zakonitosti energetike: * preračunavanje enot * izračun termičnih veličin stanja * izračun parametrov krožnega procesa * izračunavanje toplotnih izgub * racionalna izraba energije |
* znajo opisati Joulov poskus * znajo definirati prvi gl.zakon, tehnično delo in ravnotežno delo * znajo definirati Boyle-Mariotteov zakon * Avogadrov zakon, Gay-Lussacov poskus * znajo definirati krožni proces,vrste, delo, toploto in izkoristek
|
Vaje: izvedba in analiza Joulovega poskusa izvedba in analiza poskusa za razumevanje tehničnega dela izvedba in analiza Gay-Lussaco -vovega poskusa, notr. energija preračunavanje enot izračun termičnih veličin stanja izračun parametrov krožnega procesa |
odprt, zaprt sistem notranja energija tehnično delo, entalpija delo, toplote krožnega procesa izkoristek entropija, eksergija
|
|
* Delovni procesi * Demonstracija delovanja motorjev |
* spoznajo način delovanja motorjev z notranjim izgorevanjem |
Vaje: demonstracija delovanja motorjev z notranjim izgorevanjem |
polnitev, kompresija ekspanzija, izpuh |
|
Energetski stroji in naprave * Demonstracija delovanja strojev in naprav |
* spoznajo principe delovanja ter namen oziroma uporabo: * batnih strojev * rotacijskih strojev * turbinskih strojev * prenosnikov toplote * hladilnih naprav * toplotnih črpalk * kotlov |
Vaje: demonstracija delovanja strojev in naprav
|
batni stroj turbo stroj rotacijski stroj prenos toplote izmenjevalec hlajenje črpanje toplote kotel |
Dijak:
Temeljno vodilo pouka v okviru izbirnega predmeta laboratorijske vaje je usvojiti:
Učni načrt je novost predvsem po vsebinski strani, hkrati pa posebnost, saj globalno uresničevanje ciljev podpira laboratorijsko delo z laboratorijskimi vajami in delom na terenu. Učni načrt je ciljno naravnan in ima definirane operativne cilje; v povezavi s pojmi, ki jih mora dijak poznati, razumeti in jih znati uporabljati.
Vsebine učnega načrta niso izključno “strojniške narave”, temveč so v precejšni meri interdisciplinarne. Marsikatere vsebine gradimo na usvojenih znanjih fizike, kemije, informatike, matematike in drugih predmetov ali pa se dopolnjujejo. Pri nekaterih vsebinah in vajah v okviru dejavnosti uporabimo strokovno literaturo z osnovnimi grafičnimi, tabelaričnimi in diagramskimi podatki.
Vsebine vaj in demonstracij iz učnega načrta so urejene po temah, časovna razporeditev pa ni prikazana. Prilagajajo naj se realizaciji vsebin pri predmetih, s katerimi so povezane.
Pri vajah morajo dijaki imeti možnost za individualno delo in strokoven dialog, saj le tako lahko vzpodbujamo inovativnost ter samostojno poglabljanje. Prav tako morajo spoznati, da je treba vsak izdelek pred uporabo preizkusiti, poleg tega pa izmeriti njegove karakteristike.
Medpredmetne povezave: povezave z matematiko, fiziko, mehaniko, strojništvom in kemijo.
Pri predmetu se ocenjujejo izdelki, poročila in seminarske naloge in preverjajo osnovna znanja vsebin, ki so bile obdelane pri strokovnih predmetih ter prenešene v prakso pri laboratorijskih vajah.
Pri laboratorijskih vajah preverjamo znanje:
Dijak mora opraviti najmanj 80 % vseh vaj.
Načini ocenjevanja
Dijaki izdelajo grafične in pisne izdelke, poročila in seminarske naloge.
Kompleksne vaje vključujejo pisna poročila (cilji, uvod, materiali in pripomočki, metode dela, rezultati, sklep, kritika in viri).