LABORATORIJSKE VAJE - MEHANIKA in GRADBENIŠTVO

PREDMETNI KATALOG - UČNI NAČRT

 

TEHNIŠKA GIMNAZIJA 

210 UR

Učni načrt je bil sprejet na 36. seji Strokovnega sveta RS za splošno izobraževanje, 1. 6. 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. LITERATURA

 

I. OPREDELITEV PREDMETA

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 izbirnem strokovnem predmetu 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 na dva področja:

  • področje A vsebuje vsebine strokovnega maturitetnega predmeta - mehanika;

  • področje B vsebuje vsebine izbirnega strokovnega predmeta - gradbeništvo.

     

    V 2. letniku učni načrt predvideva vaje:

  • s področja statike - prikaz temeljnih znanj na praktičnih primerih in demonstracijah.

    Dijaki si pridobijo občutke za natančnost, zanesljivost in prostorsko predstavo.

     

    V 3. letniku učni načrt predvideva vaje:

  • s področja trdnosti - prikaz temeljnih znanj na praktičnih primerih in demonstracijah;

  • s področja tehniškega risanja, informatike - vaje iz risanja z uporabo računalnika.

    Seznanijo se tudi s praktično uporabo tehnične in tehnološke dokumentacije v praksi.

     

    V 4. letniku učni načrt predvideva vaje:

  • s področja dinamike in mehanike tekočin - prikaz temeljnih znanj na praktičnih primerih in demonstracijah;

  • s področja računalniških aplikacij v gradbeništvu

     

    S pomočjo osnovnih zakonov fizike in mehanike se dijaki naučijo obravnavati primere s področja gradbeništva. Ob tem se spodbujajo 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.

     

    II. PREDMETNI KATALOGI ZNANJ 

    1. Cilji predmeta

     

    1.1 Splošni cilji predmeta 

    a) Globalni cilji predmeta 

    Dijaki:

    -       mehanika

    • -        gradbeništvo

     

    b) Predvidena organizacija in časovni obseg

    - mehanika

    70 ur v drugem letniku

    35 ur v tretjem letniku

    35 ur v četrtem letniku Skupaj: 140

    -        gradbeništvo

    35 ur v tretjem letniku

    35 ur v četrtem letniku Skupaj: 70 Skupaj: 210

     

    Laboratorijske vaje in delo v specializirani učilnici ter zbiranje informacij v realnem okolju (na terenu) so v okviru učnega načrta opredeljeni z dejavnostmi.

    Pri vajah se učenci delijo v dve skupini. 

    Po možnosti naj laboratorijske vaje posameznega področja vodi učitelj osnovnega predmeta. 

     

    c) Časovni obseg vaj, demonstracij in delo v realnem okolju

    2. letnik 

    Vaje

    A. MEHANIKA 70 ur 

     
    A 1. Statika

    70

    Sila in moment

     

    Določevanje težišč ravninskih črtnih in ploskovnih likov

     

    Določevanje reakcij v podporah statično določenih nosilnih sistemov

     

    Določevanje notranjih sil paličja

     

     

    3. letnik 

    Vaje

    A.     MEHANIKA 35 ur 

    35

    A 2.Trdnost

     

    Načini obremenitev

     

    Napetosti in deformacije v prečnem in vzdolžnem prerezu palice in nosilca pri:

    - tlaku in nategu

    - upogibu

    - strigu

     

    Merjenje tlačnih in nateznih deformacij

     

    Merjenje upogibnih deformacij

     

    Merjenje vzvojnih deformacij

     

    Strižni preizkus

     

    Določevanje notranjih sil v nosilcih

     

    B. GRADBENIŠTVO 35 ur 

    Vaje

    B 1. Risanje z uporabo računalnika

    35

    2D-risanje z računalnikom

    Osnove dela s kazali in nastavitve programskega orodja

    Koordinatni sistem

     

    Osnovni elementi za risanje

     

    Risalne ravnine

     

    Lastnosti elementov

    Premik elementa

    Kopiranje elementa

    Brisanje elementa

    Popravljanje elementa (rezanje, podaljševanje, zaokroževanje in posnemanje robov...)

     

    Zrcaljenje elementa. Vrtenje elementa

     

    Šrafiranje

     

    B 1. Risanje z uporabo računalnika

     

    Kotiranje

     

    Izris risbe s tiskalnikom in koordinatnim risalnikom

     

    3D risanje z računalnikom:

    Elementi v prostoru, dvig elementa v prostoru,

    izrez elementa

    Senčenje

     

     

    4. letnik 

    Vaje

    Delo na terenu

    A. MEHANIKA 35 ur 

    A 3. Dinamika

     

    15

     

    Merjenje in določanje hitrosti pri gibanju

    Merjenje poti in pospeškov pri gibanju

    Merjenje radialnega pospeška

    Merjenje centrifugalne sile

     

     

    Merjenje masnih vztrajnostnih momentov

     

     

    A. MEHANIKA

    A 4. Mehanika tekočin

     

    20

     

    Merjenje sile vzgona

    Merjenje tlaka v toku tekočine

    Merjenje zastojnega tlaka ali sile

     

     

    Uporaba Bernoullijeve enačbe

    Uporaba energijske enačbe

    Merjenje tlačnih izgub pri pretakanju

     

     

     

     

     

    B. GRADBENIŠTVO 35 ur 

     

     

     B 2. Računalniško podprta proizvodnja

    3

     

    Osnove delovanja NC- in CNC-strojev

     

     

    Uporaba baz podatkov

     

     

    B 3. Uporaba rač. programov v gradbeništvu

    30

     

    Aplikacija programske opreme pri izračunu paličja, enostavnih nosilcev in plošč

     

     

    Strokovna ekskurzija

    Ogled projektivnega biroja

     

    2

     

    Pri vajah vaje se vključuje programska oprema za preverjanje rezultatov, spremljanje animacij ter izdelavo optimalnih primerov in analiz.

     

    1.2 Operativni cilji predmeta in/ali vsebine

    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 praktičnega značaja.

    Dejavnosti navajajo laboratorijsko oziroma praktično delo, teoretične vaje in vaje na terenu. Vaje na terenu ni mogoče zamenjati z drugimi vajami, ker s tem posegamo v realizacijo ciljev.

     

    b) Vsebine, pojmi in povezave

    Vsebine so opredeljene v obliki zaključenih sklopov in podsklopov, ki niso razdelane v podrobnosti. Opredeljujejo pa 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 pri predmetih iz izbirnega dela vsebin, so pa ključni za razumevanje, dopolnjevanje, napredovanje in razumevanje korelacij elementov stroke.

     

    2. letnik

    VSEBINE

    CILJI

    DEJAVNOSTI

    POJMI

    MEHANIKA

    A 1. Statika

     

     

     

     

     

     

  • Sila  in moment:

     

  • sestavljanje sil

  • ravnotežje sil

  • razstavljanje sil na komponente

  • moment sile

  • moment dvojice sil

  • merjenje momenta sile

     

     

  • Določevanje težišč črtnih in ploščinskih likov

     

     

     

  • Določevanje reakcij statično določenih nosilcev in paličja

     

     

     

     

     

     

     

    		•

     

     

  • znajo z grafičnim postopkom razstaviti silo na dve komponenti

  • znajo analitično razstaviti silo na dve komponenti

  • razumejo pojem momenta

  • 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

  • naučijo se zgoraj navedene        pojme in postopke izvesti  z rač. programom  Winmeh

     

     

    		•
  • Vaje:

     

  • sestavljanje sil

  • razstavljanje sil

  • ravnotežje sil

  • moment sile

  • trenje na ravnini in strmini

     

     

  • Vaje se izvedejo s tablo za statiko in programsko opremo Winmeh ali Leonardo, sprotna izdelava učnih listov

     

     

  • izračun težišč »peš« in s pomočjo programske

    opreme

     

  • izračun reakcij »peš« in s pomočjo programske

    opreme

    		•

     

  • togo telo

  • prijemališče sile

  • komponente sile

  • dvojica sil

  • upogibni moment

  • težišče

     

    		•

     

    3. letnik 

    VSEBINE

    CILJI

    DEJAVNOSTI

    POJMI

    A  2. Statika in trdnost

     

     

     
  • Določevanje notranjih sil v palicah paličnega nosilca

    		•
  • izračun paličja s programsko       opremo in s  pomočjo učila za paličje        

  • Vaje

  • Izračun notranjih sil v palicah paličnega nosilca s programsko opremo in s pomočjo učila ter  uporaba učnih listov

    		•

     

  • notranje sile

  • vozlišča

    		•
  • Napetosti v telesih v odvisnosti od lege in velikosti obremenitve in oblike teles

    		•

     

  • ugotavljajo napetostna stanja in deformacije

     

    		•
  • Vaje:

  • načini obremenitev in porazdelitev napetosti pri posameznih vrstah obremenitve

    		•
  • Napetost

  • Deformacija

     

    		•
  • Načini obremenitev:

  • Natezni preizkus po DIN 50125

  • Tlačni preizkus po DIN 50106

    		•

     

  • spoznajo osnovne načine preizkušanja materialov v tehniki

    		•
  • Vaje:

  • meritve deformacij, s - e-diagram

    		•
  • Hookov zakon

  • elastičnost

  • modul elastičnosti

  • Poissonov količnik

     

    		•
  • Merjenje upogibnih deformacij

  • Upogibni preiskus po DIN  50110 in 52186

  • Merjenje vzvojnih 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

    		•
  • Strižni preizkus po DIN 50141

    		•
  • spoznajo načine strižnih preizkusov

    		•
  • Vaje:

  • Meritve potrebne sile pri strižnem preizkusu

    		•
  • strižna ploskev

  • strižna sila

    		•
  • Določevanje notranjih sil

    		•
  • Analitična in grafična določitev poteka notranjih sil

    		•
  • Določevanje notranjih sil

          statično določenih nosilcev

    		•
  • reakcije

     

    		•
  • Določevanje vztrajnostnih momentov

     

    		•
  • razumejo pomen vztrajnostnega in  odpornostnega  momenta

    		•
  • Izračun vztrajnostnih momentov »peš« in s pomočjo programske opreme

    		•
  • Steinerjev stavek

     

    		•

     

    VSEBINE

    CILJI

    DEJAVNOSTI

    POJMI
    B GRADBENIŠTVO
    B 1. Risanje z uporabo računalnika

     

     

     

     
  • 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

     

    		•

     

    VSEBINE

    CILJI

    DEJAVNOSTI

    POJMI
    B. GRADBENIŠTVO
    B 1. Risanje z uporabo računalnika

     

     

     

     
  • 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 črt

  • 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

    		•

     

    VSEBINE

    CILJI

    DEJAVNOSTI

    POJMI
    B. GRADBENIŠTVO
    B 1. Risanje z uporabo računalnika

     

     

     

     
  • 3D-risanje z računalnikom:

  • Elementi v prostoru

  • Dvig elementa v prostoru

  • Izrez elementa

  • Senčenje

     

    		•

     

  • 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 BAUCAD,  COZMOS, OKVIR, SOLID-WORKS, SOLID- EDGE ...)

    		•
  • spoznajo uporabo programskih orodij za risanje in konstruiranje v praksi

    		•
  • ogled konstrukcijskega oddelka projektantskega podjetja

    		•

     


    4. letnik

    VSEBINE

    CILJI

    DEJAVNOSTI

    POJMI

    A  A.   MEHANIKA

    A 3. Dinamika

     

     

     

     
  • Merjenje in določanje hitrosti pri gibanju

  • Merjenje poti in pospeškov pri gibanju

  • Merjenje radialnega pospeška

  • Merjenje centrifugalne sile

     

    		•
  • znajo izmeriti osnovne veličine kot pot, hitrost in pospešek

    		•
  • Vaje:

  • kinematične in kinetične meritve gibanja telesa po strmini

    		•
  • togo telo

  • masna točka

  • relativno in absolutno gibanje

  • kotna hitrost

  • obodna hitrost

  • pospešek in pojemek

    		•
  • Merjenje masnih vztrajnostnih momentov

    		•
  • spoznajo načine merjenja masnih vztrajnostnih momentov

    		•
  • Vaje:

  • merjenje masnih vztrajnostnih momentov

    		•

     

  • vrtilna količina

  • masni vztrajnostni moment

     

    		•

    A 5. Mehanika tekočin

     

     

     

     

     
  • Merjenje sile vzgona

  • Merjenje tlaka v toku tekočine

  • Merjenje zastojnega tlaka tlaka ali sile

  • spoznajo lastnosti tekočin

  • znajo uporabiti Arhimedov zakon statičnega vzgona

  • znajo uporabiti Pascalov zakon na primerih

     

    		•
  • Vaje:

  • merjenje gostote tekočine

  • merjenje tlaka v tekočini

  • Pascalov zakon

    		•
  • statični tlak

  • idealna in realna tekočina

  • prijemališče sile tlaka

  • statični vzgon

    		•
  • Uporaba Bernoullijeve enačbe

  • Uporaba energijske enačbe

  • Merjenje tlačnih izgub pri pretakanju

     

    		•
  • znajo uporabiti Bernoullijevo in energijsko enačbo na primerih

    		•
  • Vaje:

  • cevovod med dvema posodama

  • iztekanje tekočine iz posode

  • meritve hitrosti toka tekočine

    		•
  • masni pretok

  • volumenski pretok

  • linijske izgube

  • lokalne izgube

     

     

    		•

     

    4. letnik

    VSEBINE

    CILJI

    DEJAVNOSTI

    POJMI

    A   B. GRADBENIŠTVO

    B 3. Aplikacije v gradbeništvu

     

     

     

     
  • Aplikacija programske opreme  pri izračunu statično določenih nosilcev

    		•
  • Znajo samostojno uporabiti program ter povezati teoretično znanje s konkretnimi primeri

    		•
  • Izračun statično določenih nosilcev

  • Izračun plošč

    		•
  • Plošča nosilna v eni ali obe strani

    		•

     


    2. Standardi znanj 

    Dijak

     

    III. SPECIALNODIDAKTIČNA PRIPOROČILA 

    Temeljno vodilo pouka v okviru izbirnega predmeta laboratorijske vaje je usvojiti:

  • osnovne informacije,

  • enciklopedična in praktično uporabna znanja,

  • pojme - termine in

  • vzbuditi interes za stroko.

    Učni načrt je novost predvsem po vsebinski strani, hkrati pa posebnost, saj globalno uresničevanje ciljev podpira realizacija laboratorijskega dela z laboratorijskimi vajami in delom na terenu. Učni načrt je ciljno naravnan ter z definiranimi operativnimi cilji, ki v povezavi z pojmi, katere mora dijak poznati, jih razumeti in jih znati uporabljati.

    Vsebine učnega načrta so v precejšni meri interdisciplinarne. Marsikatere vsebine gradimo na usvojenih znanjih fizike, kemije, informatike, matematike in drugih predmetov ali pa se nadgrajujejo. 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 in ne odražajo njihove časovne razporeditve. Prilagajajo naj se realizaciji vsebin pri predmetih, na katere so navezane.

    Pri vajah morajo dijaki imeti možnost individualnega dela in možnost strokovnega dialoga, saj le tako lahko vzpodbujamo inovativnost ter samostojno poglabljanje. Prav tako morajo spoznati, da je vsak izdelek treba pred uporabo preizkusiti in izmeriti njegove karakteristike.

     

    IV. MEDPREDMETNE POVEZAVE

    Medpredmetne povezave so z matematiko, fiziko, mehaniko, gradbeništvo in kemijo.

     

    V. OBVEZNI NAČINI PREVERJANJA IN OCENJEVANJA 

    Pri predmetu se ocenjujejo izdelki, poročila in seminarske naloge in preverjajo osnovna znanja iz vsebin, ki so bile obdelane pri strokovnih predmetih ter prenešene v prakso pri laboratorijskih vajah.

    Pri laboratorijskih vajah preverjamo znanje:

  • ustno,

  • s spremljanjem dela in pregledovanjem izdelkov (praktično delo, opravljene vaje in poročila vaj ...). 

    Dijak mora opraviti najmanj 80 % vseh vaj.

     

    Načini ocenjevanja

  • ustno najmanj enkrat v ocenjevalnem obdobju (trikrat letno)

  • pisno NE

  • opravljene vaje risbe, vaje risanja, poročila o opravljenih vajah

     

    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).

     

    VI. LITERATURA

    a) Literatura za dijake:

     Predpisanega učbenika za predmet »Laboratorijske vaje«: NI

     

    b) Priporočena literatura za izvajalce:

    F. Cvetaš: Statika TZS

    F. Cvetaš: Trdnost TZS

    J. Stropnik: Dinamika TZS

    A. Knez: Mehanika - delovni zvezek ZŠ

    C. Koludrović: Vaje iz tehniškega risanja TZS

    B. Čretnik: AutoCAD, TZS

     B. Kraut: Strojniški priročnik

     B. Bedenik: Statika konstrukcij 

     Gradbeni priročnik

     

    c) Viri:

  • program tehniška gimnazija, Zavod Republike Slovenije za šolstvo,

  • izhodišča prenove gimnazijskega kurikuluma, dr. Robi Kroflič,

  • spremenjeni cilji izobraževanja, dr. Darja Piciga,

  • kriteriji racionalne evalvacije osnutkov učnih načrtov, dr. Robi Kroflič,

  • povezava s cilji kurikularne prenove gimnazij, dr. Karin Bakračevič,

  • okvirni učni načrt za predmet: Osnove tehnike - za strojno gimnazijo,

  • okvirni učni načrt za predmet: Tehnologija s praktikumom - za strojno gimnazijo,

  • zapisniki predmetne kurikularne skupine za tehniške gimnazije,

  • zapisniki študijske skupine za predmete mehaniko, strojništvo in laboratorijske vaje,

  • zapisniki medpredmetne kurikularne komisije za tehniške gimnazije,

  • zapisniki nacionalnega kurikularnega sveta; področna komisija za gimnazije,

  • zapisnik sosveta vzgojiteljev, učiteljev in drugih strokovnih delavcev s področja šolstva,

  • navodila predstavnikov Zavoda Republike Slovenije za šolstvo: Oddelek za srednje šole.