Ministerstwo Edukacji Narodowej i Sportu

311[50]/T- 4, TU, SP/MENiS/2006.

PROGRAM NAUCZANIA

TECHNIK MECHATRONIK 311[50]

Zatwierdzam

Minister Edukacji Narodowej i Sportu

Warszawa 2006

Autorzy: mgr inż. Urszula Kaczorkiewicz

mgr inż. Marek Szymański

mgr inż. Michał Chmielewski

mgr inż. Marek Zalewski

mgr inż. Janina Dretkiewicz-Więch

mgr Piotr Bartosiak (Język obcy zawodowy)

Recenzenci: mgr inż. Bogdan Chmieliński

mgr inż. Andrzej Rodak

Opracowanie redakcyjne: mgr inż. Jan Bogdan

2

Spis treści I. Plany nauczania . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

II. Programy nauczania przedmiotów zawodowych . . . . . . . . . . . 7

1. Podstawy mechatroniki . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2. Technologie i konstrukcje mechaniczne . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

3. Urządzenia i systemy mechatroniczne . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

4. Pracownia urządzeń mechatronicznych . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

5. Język obcy zawodowy. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

6. Zajęcia specjalizacyjne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

7. Praktyka zawodowa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

3

I. PLANY NAUCZANIA PLAN NAUCZANIA Czteroletnie technikum Zawód: technik mechatronik 311[50]

Podbudowa programowa: gimnazjum

Dla młodzieży Dla dorosłych Liczba godzin

tygodniowo w cztero-

letnim okresie

nauczania

Liczba godzin

tygodniowo w cztero letnim

okresie nauczania

Liczba godzin

w cztero letnim okresie

nauczania

Semestry I – VIII

Lp. Przedmioty nauczania

Klasy I – IV Forma stacjonarna

Forma zaoczna

1. Podstawy mechatroniki 9 6 114 2. Technologie i konstrukcje mechaniczne 10 7 127 3. Urządzenia i systemy mechatroniczne 10 7 126 4. Pracownia urządzeń mechatronicznych 12 9 150 5. Język obcy zawodowy 2 2 25 6. Zajęcia specjalizacyjne 7 4 88

Razem 50 35 630 Praktyka zawodowa: 2 tygodnie

4

PLAN NAUCZANIA Technikum uzupełniające Zawód: technik mechatronik 311[50]

Podbudowa programowa: zasadnicza szkoła zawodowa

Dla młodzieży Dla dorosłych Liczba godzin

tygodniowo w trzyletnim

okresie nauczania

Liczba godzin

tygodniowo w trzyletnim

okresie nauczania

Liczba godzin

w trzyletnim okresie

nauczaniaSemestry I – VI

Lp. Przedmioty nauczania

Klasy I – III Forma stacjonarna

Forma zaoczna

1. Podstawy mechatroniki 5 4 67 2. Technologie i konstrukcje mechaniczne 5 4 70 3. Urządzenia i systemy mechatroniczne 5 4 93 4. Pracownia urządzeń mechatronicznych 8 6 111 5. Język obcy zawodowy 2 2 20 6. Zajęcia specjalizacyjne 6 4 53

Razem 31 24 414 Praktyka zawodowa: 2 tygodnie

5

PLAN NAUCZANIA Szkoła policealna Zawód: technik mechatronik 311[50]

Podbudowa programowa: szkoła dająca wykształcenie średnie

Dla młodzieży Dla dorosłych

Liczba godzin

tygodniowo w dwuletnim

okresie nauczania

Liczba godzin

tygodniowo w dwuletnim

okresie nauczania

Liczba godzin

w dwuletnim

okresie nauczania

Semestry I – IV

Lp.

Przedmioty nauczania

Semestry I – IV Forma

stacjonarna Forma

zaoczna 1. Podstawy mechatroniki 9 6 115 2. Technologie i konstrukcje mechaniczne 10 7 138 3. Urządzenia i systemy mechatroniczne 10 7 130 4. Pracownia urządzeń mechatronicznych 12 9 162 5. Język obcy zawodowy 2 2 27 6. Zajęcia specjalizacyjne 7 6 110

Razem 50 37 682 Praktyka zawodowa: 2 tygodnie

6

II. PROGRAMY NAUCZANIA PRZEDMIOTÓW ZAWODOWYCH

PODSTAWY MECHATRONIKI

Szczegółowe cele kształcenia W wyniku procesu kształcenia uczeń / słuchacz powinien umieć: – wyjaśnić pojęcie „mechatronika”, – rozpoznać zagrożenia dla zdrowia lub życia związane z wykonywaną

pracą i wskazać sposoby ich usunięcia, – dobrać środki ochrony indywidualnej do prowadzonych prac, – zastosować zasady bezpiecznej pracy przy urządzeniach elektrycz-

nych, pneumatycznych i hydraulicznych, – ustalić sposób postępowania, zgodnie z instrukcją ochrony przeciw-

pożarowej, w przypadku zagrożenia pożarem, – zastosować podręczny sprzęt oraz środki gaśnicze zgodnie z zasa-

dami ochrony przeciwpożarowej, – zastosować obowiązujące zasady ochrony środowiska, – udzielić pierwszej pomocy w stanach zagrożenia zdrowia lub życia, – rozróżnić elementy obwodów elektrycznych oraz układów elektronicz-

nych, pneumatycznych i hydraulicznych, – wyjaśnić podstawowe pojęcia dotyczące obwodów elektrycznych oraz

układów elektronicznych, pneumatycznych i hydraulicznych, – odczytać i narysować schematy prostych obwodów elektrycznych

oraz układów elektronicznych, pneumatycznych i hydraulicznych, – zinterpretować podstawowe prawa fizyczne i zależności matematycz-

ne wykorzystywane w obwodach elektrycznych oraz układach pneu-matycznych i hydraulicznych,

– obliczyć parametry prostych obwodów elektrycznych, – przeanalizować podstawowe zjawiska zachodzące w obwodach elek-

trycznych i wskazać ich praktyczne wykorzystanie, – rozpoznać konstrukcje obwodów magnetycznych, – obliczyć proste obwody magnetyczne o różnej konfiguracji, – wyznaczyć zależności pomiędzy wielkościami fazowymi i przewodo-

wymi w obwodach elektrycznych prądu trójfazowego, – rozpoznać symbole graficzne podstawowych przyrządów półprze-

wodnikowych i ich elementów składowych, – narysować charakterystyki: prądowo-napięciową diod, tyrystora i foto-

elementów oraz wejściową i wyjściową tranzystora bipolarnego, – scharakteryzować podstawowe parametry przyrządów półprzewodni-

kowych,

7

– przeanalizować działanie podstawowych przyrządów półprzewodni-kowych na podstawie ich charakterystyk,

– wskazać zastosowanie podstawowych przyrządów półprzewodniko-wych,

– wyjaśnić działanie prostych układów analogowych, – rozróżnić podstawowe funktory logiczne, – przeanalizować działanie prostych układów kombinacyjnych, – zaprojektować proste układy kombinacyjne, – porównać układy cyfrowe wykonywane w różnych technologiach, – przeanalizować działanie prostych układów sekwencyjnych, – scharakteryzować strukturę typowych mikroprocesorów, – sklasyfikować mikroprocesory ze względu na budowę i zastosowanie, – sklasyfikować elementy układów pneumatycznych i hydraulicznych

ze względu na budowę i przeznaczenie, – wyznaczyć parametry układów pneumatycznych i hydraulicznych na

podstawie obliczeń, – wyjaśnić zasadę działania siłowników i silników pneumatycznych

i hydraulicznych, – dobrać typowe elementy układów pneumatycznych i hydraulicznych. Materiał nauczania 1. Istota mechatroniki Definicje pojęcia „mechatronika”. Przykłady praktycznych rozwiązań ukazujących integrację różnych obszarów wiedzy w urządzeniach i systemach mechatronicznych. Znaczenie mechatroniki dla rozwoju ekonomicznego kraju. Ćwiczenia: • Definiowanie pojęcia „mechatronika” i wskazywanie obszarów zasto-

sowania urządzeń i systemów mechatronicznych. • Przygotowywanie i przeprowadzanie prezentacji dotyczącej integracji

zjawisk fizycznych w pracy urządzeń i systemów mechatronicznych. 2. Bezpieczeństwo i higiena pracy, ochrona przeciwpożarowa

i ochrona środowiska Prawna ochrona pracy. Czynniki szkodliwe dla zdrowia, uciążliwe i niebezpieczne występujące w procesach pracy. Zasady kształtowania bezpiecznych i higienicznych warunków pracy. Przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony ppoż. i ochrony środowiska obowiązujące podczas pracy z urządzeniami elektrycznymi, pneumatycznymi, hydrau-licznymi. Środki ochrony indywidualnej i zbiorowej. Zagrożenia pożarowe oraz zasady ochrony przeciwpożarowej. Zasady ochrony środowiska na

8

stanowisku pracy. Zasady postępowania w razie wypadku, awarii urządzenia lub zagrożenia pożarem. Organizacja pierwszej pomocy podczas wypadków przy pracy. Ćwiczenia: • Dobieranie środków ochrony indywidualnej do rodzaju pracy. • Udzielanie pierwszej pomocy osobie poszkodowanej – symulacja. • Przywołanie pogotowia ratunkowego do poszkodowanego zgodnie

z procedurą – symulacja. • Przeprowadzanie sztucznego oddychania na fantomie treningowym. • Powiadamianie straży pożarnej zgodnie z procedurą – symulacja. • Dobieranie sprzętu i środków gaśniczych w zależności od rodzaju

pożaru. • Stosowanie podręcznego sprzętu i środków gaśniczych do gaszenia

zarzewia pożaru (ćwiczenia pozorowane). 3. Obwody elektryczne Podstawowe pojęcia i prawa obwodów elektrycznych prądu stałego. Elementy i struktura obwodów elektrycznych. Sposoby oznaczania zwro-tu prądu i napięcia. Szeregowe połączenie rezystorów i źródeł napięcia. Równoległe połączenie rezystorów i źródeł napięcia. Metody obliczania obwodów elektrycznych z jednym i kilkoma źródłami napięcia. Obwody nieliniowe prądu stałego. Pole magnetyczne i elektromagnetyzm. Prawa obwodów magnetycznych. Obliczanie prostych obwodów magnetycz-nych nierozgałęzionych i rozgałęzionych. Projektowanie prostych obwo-dów magnetycznych. Podstawowe pojęcia dotyczące obwodów prądu przemiennego. Elementy pasywne R, L, C w obwodzie prądu sinusoidal-nego. Obwody szeregowe i równoległe RLC. Obliczanie parametrów obwodów prądu przemiennego jednofazowego. Zjawisko rezonansu elektrycznego i jego wykorzystanie. Połączenie odbiornika trójfazowego w gwiazdę i w trójkąt. Obwody trójfazowe symetryczne i niesymetryczne. Wielkości charakteryzujące obwody trójfazowe i zależności między nimi. Obliczanie parametrów obwodów trójfazowych. Ćwiczenia: • Rozróżnianie elementów obwodów elektrycznych prądu stałego,

opisywanie ich funkcji w obwodzie i przyporządkowywanie im symboli graficznych.

• Odczytywanie i rysowanie schematów prostych obwodów elektrycz-nych prądu stałego.

• Obliczanie napięć, prądów, rezystancji i mocy w prostych obwodach prądu stałego.

9

• Analizowanie zjawisk fizycznych w prostych obwodach elektrycznych prądu stałego na podstawie obliczeń oraz wskazań mierników.

• Analizowanie elektrodynamicznego oddziaływania przewodów z prądem – określanie wartości siły elektrodynamicznej i jej zwrotu.

• Analizowanie zjawiska indukcji elektromagnetycznej i wskazywanie przykładów jego wykorzystania.

• Projektowanie prostych obwodów magnetycznych dla założonych wymagań.

• Odczytywanie i rysowanie schematów prostych obwodów elektrycz-nych prądu przemiennego jedno- i trójfazowego.

• Obliczanie parametrów prostych obwodów elektrycznych prądu prze-miennego jednofazowego (napięcia, prądu, rezystancji, reaktancji, impedancji i mocy).

• Obliczanie napięć, prądów i mocy w prostych obwodach trójfazowych. • Analizowanie zjawisk fizycznych w prostych obwodach elektrycznych

prądu przemiennego jedno- i trójfazowego na podstawie wartości parametrów uzyskanych z obliczeń.

4. Układy elektroniczne Podstawowe pojęcia: element bierny, element czynny, układ elektronicz-ny, urządzenie elektroniczne, układ analogowy, układ cyfrowy, półprze-wodnik. Półprzewodniki typu n i typu p, złącze p-n, złącze m-s. Analiza działania podstawowych przyrządów półprzewodnikowych: diod półprzewodnikowych, tranzystorów bipolarnych i unipolarnych, tyrysto-rów, fotoelementów. Układy prostownicze. Wzmacniacze elektroniczne. Elementy układów kombinacyjnych: bramki, sumatory, dekodery, pamię-ci statyczne RAM i ich zastosowanie. Kombinacyjne układy cyfrowe. Scalone kombinacyjne układy funkcjonalne. Sekwencyjne układy cyfro-we. Przerzutniki, rejestry, liczniki asynchroniczne i synchroniczne. Zasto-sowanie liczników. Budowa i zasada działania podstawowych mikropro-cesorów. Programowanie mikroprocesorów. Współpraca mikroproceso-rów z typowymi urządzeniami peryferyjnymi. Zastosowanie typowych mikroprocesorów. Ćwiczenia: • Rysowanie i interpretowanie charakterystyk przyrządów półprzewod-

nikowych (charakterystyki prądowo-napięciowej diod, tyrystorów oraz fotoelementów oraz charakterystyki wejściowej i wyjściowej tranzysto-ra bipolarnego).

• Analizowanie działania wybranego układu prostowniczego na pod-stawie jego schematu i przebiegu napięcia wyjściowego.

• Analizowanie działania wybranego wzmacniacza tranzystorowego na

10

podstawie jego schematu i przebiegów napięć. • Analizowanie działania prostych układów kombinacyjnych. • Projektowanie prostych układów kombinacyjnych. • Projektowanie prostych układów sekwencyjnych, jak licznik lub rejestr

i symulacja ich działania. • Klasyfikowanie mikroprocesorów ze względu na ich budowę i zasto-

sowanie. • Programowanie podstawowych operacji matematycznych w wybra-

nym języku programowania. 5. Układy pneumatyczne Podstawowe pojęcia stosowane w pneumatyce. Prawa fizyczne i zależ-ności matematyczne wykorzystywane w układach pneumatycznych. Schematy układów pneumatycznych. Budowa i zasada działania siłowni-ków pneumatycznych i typowych zaworów pneumatycznych. Zasady doboru i obliczania elementów układów pneumatycznych. Ćwiczenia: • Rozpoznawanie elementów układu pneumatycznego na schemacie

oraz określanie ich przeznaczenia. • Identyfikowanie struktury układu pneumatycznego. • Określanie parametrów elementów układu pneumatycznego na

podstawie obliczeń oraz danych zamieszczonych w katalogach. • Dobieranie elementów do określonych zastosowań na podstawie

obliczeń oraz z katalogów. • Projektowanie podstawowych układów pneumatycznych. 6. Układy hydrauliczne Podstawowe pojęcia stosowane w hydraulice. Prawa fizyczne i zależno-ści matematyczne wykorzystywane w układach hydraulicznych. Schema-ty układów hydraulicznych. Budowa i zasada działania siłowników hydraulicznych i typowych zaworów hydraulicznych. Urządzenia pomoc-nicze. Zasady doboru i obliczania elementów układów hydraulicznych. Ćwiczenia: • Rozpoznawanie elementów układu hydraulicznego na schemacie

oraz określanie ich przeznaczenia. • Identyfikowanie struktury układu hydraulicznego. • Określanie parametrów elementów układu hydraulicznego na podsta-

wie obliczeń oraz danych zamieszczonych w katalogach. • Dobieranie elementów do określonych zastosowań na podstawie

obliczeń oraz z katalogów.

11

• Projektowanie podstawowych układów hydraulicznych. Środki dydaktyczne Przykładowe urządzenia i systemy mechatroniczne. Wyposażenie do nauki udzielania pierwszej pomocy w stanach zagroże-nia zdrowia i życia (fantom, niezbędne środki medyczne). Typowy sprzęt gaśniczy. Odzież ochronna i sprzęt ochrony osobistej. Kodeks pracy. Polskie Normy i akty prawne dotyczące bhp, ergonomii i ochrony środo-wiska. Regulaminy i instrukcje obsługi urządzeń stwarzających zagrożenia. Ilustracje, fotografie, foliogramy dotyczące zagrożeń na stanowisku pracy. Zestawy do ćwiczeń i pokazów umożliwiające budowanie obwodów elek-trycznych i elektronicznych oraz analizę zjawisk występujących w tych obwodach. Podstawowe źródła energii elektrycznej. Rezystory, cewki i kondensatory. Modele prądnic. Magnesy i elektromagnesy (przykładowe). Modele układów pneumatycznych i hydraulicznych. Foliogramy, fazogramy, plansze, przeźrocza prezentujące: jednostki układu SI, połączenia źródeł napięcia i rezystorów, elektrodynamiczne oddziaływanie dwóch przewodów z prądem, wytwarzanie prądu prze-miennego, połączenia elementów RLC, zjawisko rezonansu w obwodach prądu przemiennego, schematy układów analogowych - przebiegi cza-sowe i charakterystyki, tablice podstawowych operacji logicznych, tablice kodów, symbole elementów logicznych, schematy układów cyfrowych, przebiegi czasowe i charakterystyki układów cyfrowych. Katalogi przyrządów półprzewodnikowych, układów scalonych, elemen-tów pneumatycznych i hydraulicznych. Filmy dydaktyczne z zakresu bhp, ochrony ppoż. i ochrony środowiska. Programy komputerowe do symulacji zjawisk zachodzących w obwodach elektrycznych, magnetycznych i półprzewodnikach oraz działania ukła-dów analogowych, cyfrowych i prostych układów pneumatycznych i hy-draulicznych. Instrukcje lub przewodnie teksty do ćwiczeń.

12

Uwagi o realizacji Przedmiot Podstawy mechatroniki obejmuje szeroki zakres wiedzy,

gdyż integruje treści z wielu dziedzin nauki i techniki. Powinien być reali-zowany jako pierwszy w cyklu kształcenia w zawodzie, ponieważ zawie-ra podstawową wiedzę, niezbędną do zrozumienia działania i możliwości wykorzystania urządzeń i systemów mechatronicznych. Opanowanie umiejętności zawartych w szczegółowych celach tego przedmiotu ma zasadnicze znaczenie dla dalszego kształcenia technika mechatronika.

Przed rozpoczęciem realizacji programu, nauczyciel powinien doko-nać analizy szczegółowych celów kształcenia i przeprowadzić ich hierar-chizację, a następnie starannie dobrać szczegółowy materiał nauczania. Jest to ważne ze względu na bardzo szeroki zakres treści możliwych do realizacji w poszczególnych działach programowych. Aby uzyskać ocze-kiwane efekty kształcenia, należy skupić się na zagadnieniach najważ-niejszych, praktycznie użytecznych i niezbędnych do dalszego kształce-nia w zawodzie. Opanowaniu umiejętności powinno sprzyjać przeprowa-dzanie licznych pokazów oraz wykonywanie ćwiczeń przez uczniów. Podane w programie ćwiczenia należy traktować jako propozycję. Na-uczyciel powinien zaplanować także szereg innych ćwiczeń o zróżnico-wanym stopniu trudności, których wykonywanie uzmysłowi uczniom możliwości praktycznego zastosowania poznawanej wiedzy.

Przedmiot podzielony jest na sześć działów programowych. Pierwszy z nich – Istota mechatroniki – ma za zadanie uświadomić uczniom inter-dyscyplinarność dziedziny wiedzy, w której zamierzają się kształcić. Nie-zwykle ważne jest, by nauczyciel wzbudził zainteresowanie podejmowa-ną tematyką poprzez przedstawienie praktycznych rozwiązań mechatro-niki, bowiem od skutecznego zmotywowania uczniów do pogłębiania wiadomości i rozwijania umiejętności, będzie w dużej mierze zależeć sukces procesu dydaktycznego.

W celu uświadomienia znaczenia zjawisk i praw w mechatronice poleca się zastosowanie metod eksponujących: pokazu dotyczącego różnych zastosowań urządzeń i systemów mechatronicznych oraz projekcji filmów dydaktycznych. Wskazane jest również zorganizowanie wycieczki dydaktycznej do: Centrum Kształcenia Praktycznego, zakła-dów pracy lub wyższej uczelni.

Rozwijaniu zainteresowań technicznych w zakresie mechatroniki powinny służyć metody wyzwalające aktywność uczniów: dyskusja dydaktyczna na temat zjawisk fizycznych występujących w mechatronice oraz metoda projektów, polecana przykładowo do przygotowania prezen-tacji na temat integracji zjawisk fizycznych w pracy urządzeń i systemów mechatronicznych.

Kolejny obszar kształcenia dotyczy zagadnień z zakresu bezpieczeń-

13

stwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej oraz ochrony środowi-ska. Przed przystąpieniem do realizacji programu wskazane jest, aby nauczyciel uświadomił uczniom, że ochrona człowieka w środowisku pracy musi być priorytetem dla pracodawcy i pracownika.

W procesie nauczania-uczenia się, należy zwrócić uwagę na: obowiązki pracodawcy i pracownika w zakresie bhp, ochronę zdrowia w pracy zawodowej, nieprawidłowości w zakresie bhp, ochronę przeciw-pożarową i ochronę środowiska w procesie pracy, zagrożenia zdrowia i życia związane z prądem elektrycznym, zagrożenia w pracy z chemika-liami (np. przy wykonywaniu płytek drukowanych), udzielanie pierwszej pomocy.

Do osiągnięcia założonych celów kształcenia polecane jest zastoso-wanie metod aktywizujących: inscenizacji, metody przypadków, sytu-acyjnej oraz metody przewodniego tekstu i ćwiczeń praktycznych doty-czących stosowania środków ochrony indywidualnej i sprzętu.

Zajęcia powinny odbywać się w zespołach do 3 osób lub indywidual-nie. Ćwiczenia praktyczne, dotyczące kształtowania umiejętności wyko-nywania sztucznego oddychania oraz ćwiczenia z użyciem sprzętu gaśniczego podczas pozorowanego pożaru, należy prowadzić w grupach 8 osobowych podzielonych na 2 osobowe zespoły. Poleca się również wykorzystanie projekcji wideo związanej z tematyką bhp.

Program działu Obwody elektryczne obejmuje treści dotyczące obwo-dów elektrycznych prądu stałego i przemiennego, pola magnetycznego i elektromagnetyzmu oraz obwodów magnetycznych. Zasadnicze znaczenie dla opanowania treści tego działu ma zrozumienie zagadnień z zakresu obwodów prądu stałego. Dlatego też podczas zajęć szczegól-ną uwagę należy zwracać na kształtowanie umiejętności rozróżniania wielkości elektrycznych i ich jednostek, poprawnego posługiwania się terminologią techniczną, rozróżniania elementów obwodów, wykorzysty-wania praw fizycznych i zależności matematycznych do obliczania parametrów obwodów oraz analizowania podstawowych zjawisk wystę-pujących w obwodach. Podkreślić należy praktyczne wykorzystanie zjawisk fizycznych w mechatronice.

Z uwagi na możliwość wystąpienia trudności ze zrozumieniem zjawi-ska indukcji elektromagnetycznej, przedstawianiem wielkości charakte-ryzujących obwody RLC przy pomocy wykresów wektorowych, popraw-nym stosowaniem terminologii, wykonywaniem obliczeń oraz interpreta-cją zjawisk w obwodach prądu trójfazowego, wskazana jest wnikliwa analiza realizowanych zagadnień, a w toku dalszego kształcenia niezbędne jest także ich utrwalanie.

Zakres działu tematycznego Układy elektroniczne obejmuje zagad-nienia dotyczące podstawowych przyrządów półprzewodnikowych, wy-branych układów analogowych i cyfrowych oraz mikroprocesorów. Nale-

14

ży zwrócić szczególną uwagę na interpretowanie parametrów i charakterystyk przyrządów półprzewodnikowych, analizowanie działa-nia układów elektronicznych, określanie funkcji poszczególnych ich ele-mentów oraz interpretowanie charakterystyk układów elektronicznych. Istotne jest wskazywanie praktycznego zastosowania tych układów. Na-uczyciel powinien wdrażać uczniów do projektowania prostych układów elektronicznych, w tym również układów mikroprocesorowych, zlecając do wykonania w domu proste projekty układów realizujących założone funkcje.

Podczas realizacji programu kolejnych działów – Układy pneumatycz-ne i Układy hydrauliczne, należy zwrócić uwagę na analizowanie działa-nia układów pneumatycznych i hydraulicznych, określanie funkcji, jakie pełnią poszczególne ich elementy, a także na ich praktyczne zastosowa-nie. W ramach ćwiczeń uczniowie powinni projektować proste układy pneumatyczne i hydrauliczne.

Do osiągnięcia zamierzonych celów kształcenia w działach: Obwody elektryczne, Układy elektroniczne, Układy pneumatyczne i Układy hydrauliczne poleca się stosować metody: przypadków, sytuacyjną, przewodniego tekstu, projektów i pokazu z objaśnieniem oraz wykorzy-stywać filmy dydaktyczne. Zaleca się również wykonywanie ćwiczeń ob-liczeniowych o odpowiednio dobranej treści oraz zróżnicowanym stopniu trudności, które należy wykonywać indywidualnie lub w zespołach 2 – 4 osobowych.

Proponuje się następujący podział godzin na realizację poszczegól-nych działów tematycznych:

Lp. Działy tematyczne Orientacyjna liczba godzin

1. Istota mechatroniki 9 2. Bezpieczeństwo i higiena pracy, ochrona

przeciwpożarowa i ochrona środowiska

54 3. Obwody elektryczne 90 4. Układy elektroniczne 72 5. Układy pneumatyczne 54 6. Układy hydrauliczne 45

Razem 324

Podane w tabeli liczby godzin na realizację poszczególnych działów

mają charakter orientacyjny. Nauczyciel może wprowadzić pewne zmia-ny, mające na celu lepsze dostosowanie programu do specyfiki szkoły.

15

Propozycje metod sprawdzania i oceny osiągnięć edukacyjnych ucznia

Sprawdzanie i ocenianie osiągnięć uczniów należy przeprowadzać systematycznie przez cały czas realizacji programu nauczania przedmio-tu, na podstawie kryteriów przedstawionych na początku zajęć. Kryteria oceniania powinny uwzględniać poziom wiadomości oraz zakres opano-wania przez uczniów umiejętności przewidzianych w szczegółowych celach kształcenia.

Osiągnięcia uczniów można oceniać na podstawie: – ustnych i pisemnych sprawdzianów, – testów osiągnięć szkolnych, – obserwacji pracy ucznia podczas wykonywania ćwiczeń, – wykonanych projektów.

Podczas kontroli i oceny dokonywanej w formie ustnej, należy zwra-cać uwagę na operowanie zdobytą wiedzą, merytoryczną jakość wypo-wiedzi, właściwe stosowanie pojęć technicznych, poprawność wniosko-wania.

Podczas sprawdzania i oceniania projektów proponuje się zwrócić uwagę na: – trafność koncepcji i przejrzystość jej przedstawienia, – poprawność i czytelność wykonanych obliczeń, – poprawność doboru elementów, – poprawność i staranność wykonanych schematów i rysunków, – umiejętność posługiwania się katalogami i literaturą techniczną, – systematyczność w pracy ucznia oraz terminowość.

Po zakończeniu realizacji programu, w celu zbadania poziomu osią-gnięć uczniów, proponuje się zastosowanie testu osiągnięć szkolnych z zakresu poszczególnych działów przedmiotowych.

W ocenie końcowej należy uwzględnić wyniki wszystkich, stosowa-nych przez nauczyciela, metod sprawdzania osiągnięć uczniów. Literatura Bolkowski S.: Elektrotechnika. WSiP, Warszawa 2000 Goźlińska E.: Maszyny elektryczne. WSiP, Warszawa 2002 Hansen A.: Bezpieczeństwo i higiena pracy. WSiP, Warszawa 1998 Heimann B. (pod kier.): Mechatronika. PWN, Warszawa 2001 Hörnemann E., Hübscher H., Klause J., Schierack K., Stolzenburg R.: Elektrotechnika. Instalacje elektryczne i elektronika przemysłowa. WSiP, Warszawa 1998 Horowitz P., Hill W.: Sztuka elektroniki. Część 1 i 2. Wydawnictwo Komunikacji i Łączności, Warszawa 1995 Katalog „Automatyzacja środkami pneumatyki” – FESTO

16

Kordowicz-Sot A.: Automatyka i robotyka. Robotyka. WSiP, Warszawa 1999 Kostro J.: Elementy, urządzenia i układy automatyki. WSiP, Warszawa 1994 Markiewicz H.: Zagrożenia i ochrona od porażeń w instalacjach elek-trycznych. WNT, Warszawa 2000 Praca zbiorowa pod kierunkiem D. Schmida: Mechatronika. Wydawnic-two REA, Warszawa 2002 Praca zbiorowa: Praktyczne zastosowania elektrotechniki. Wydawnictwo REA, Warszawa 2003 Szenajch W.: Napęd i sterowanie pneumatyczne. WNT, Warszawa 1997 Tunia H., Winiarski B.: Energoelektronika w pytaniach i odpowiedziach. WNT, Warszawa 1996 Wykaz literatury należy aktualizować w miarę ukazywania się nowych pozycji wydawniczych.

17

TECHNOLOGIE I KONSTRUKCJE MECHANICZNE Szczegółowe cele kształcenia W wyniku procesu kształcenia uczeń / słuchacz powinien umieć: – skorzystać z norm dotyczących rysunku technicznego, – wykonać rysunek przedmiotu w rzutach prostokątnych i w rzucie

aksonometrycznym, – wykonać rysunek zarysów wewnętrznych przedmiotu w rzutach

prostokątnych i w rzucie aksonometrycznym, – zwymiarować rysunek, – oznaczyć na rysunku tolerancję kształtu, położenia, chropowatości

powierzchni, obróbkę cieplną i powłoki ochronne, – odczytać dokumentację techniczno-ruchową, konstrukcyjną, techno-

logiczną oraz zinterpretować zamieszczone w nich oznaczenia, – wykonać dokumentację techniczną z wykorzystaniem oprogramowa-

nia komputerowego, – scharakteryzować właściwości metali i ich stopów oraz wskazać ich

wykorzystanie w technice, – rozróżnić gatunki stopów Fe-C i metali nieżelaznych wykorzystywane

w mechatronice, – rozróżnić materiały przewodzące, izolatory i półprzewodniki, – scharakteryzować rodzaje obróbki cieplnej i cieplno-chemicznej, – określić właściwości i przeznaczenie materiałów niemetalowych, – rozpoznać zjawiska korozyjne i ich skutki oraz wskazać sposoby

zapobiegania korozji, – wykonać podstawowe działania na wektorach, – rozróżnić rodzaje więzów, wskazać w nich kierunki reakcji oraz okre-

ślić warunki równowagi ciała sztywnego, – obliczyć: prędkość obrotową, pracę mechaniczną, moc, energię

i sprawność, – rozróżnić rodzaje odkształceń i naprężeń oraz wyjaśnić pojęcie

naprężenia dopuszczalnego, – wyznaczyć siłę tarcia tocznego i ślizgowego, – scharakteryzować siłę bezwładności, – rozróżnić wyważanie statyczne i dynamiczne, – rozróżnić proste przypadki obciążeń elementów konstrukcyjnych, – obliczyć naprężenia w elementach ściskanych i rozciąganych

(dla prostych przypadków), – obliczyć naprężenia gnące i skręcające dla prostych przypadków

obciążenia wału, – sklasyfikować maszyny i urządzenia,

18

– rozróżnić konstrukcje połączeń, osi, wałów, łożysk, sprzęgieł, prze-kładni mechanicznych i mechanizmów (dźwigniowe, krzywkowe, śru-bowe) oraz wskazać ich zastosowanie w maszynach i urządzeniach,

– określić na podstawie dokumentacji technicznej elementy składowe maszyny lub urządzenia,

– pozyskać z Internetu informacje techniczne i handlowe dotyczące urządzeń mechatronicznych,

– zastosować przepisy bhp, ochrony ppoż. i ochrony środowiska podczas obróbki materiałów,

– przygotować stanowisko do wykonywanej pracy, – dobrać narzędzia, przyrządy i materiały do wykonywanych zadań, – obsłużyć obrabiarki skrawające: tokarki, frezarki, wiertarki i szlifierki, – wykonać operacje trasowania na płaszczyźnie, – wykonać podstawowe operacje obróbki ręcznej (cięcie, prostowanie,

gięcie, piłowanie, wiercenie, rozwiercanie, gwintowanie), – wykonać podstawowe operacje z zakresu maszynowej obróbki

wiórowej, – wykonać złącza spajane, zgodnie z dokumentacją techniczną, – sprawdzić jakość wykonanej pracy, – posłużyć się dokumentacją techniczną, PN, ISO. Materiał nauczania 1. Rysunek techniczny Normalizacja w rysunku technicznym. Rzuty prostokątne figur płaskich, brył geometrycznych i części maszyn. Rzuty aksonometryczne dimetrii ukośnej brył geometrycznych lub części maszyn. Odwzorowywanie kształtów wewnętrznych części maszyn. Rodzaje przekrojów, ich ozna-czanie i usytuowanie na szkicu. Elementy wymiarowania. Zasady wymia-rowania. Zapis: wymiarów tolerowanych, pasowań, tolerancji kształtu i położenia powierzchni. Oznaczanie chropowatości i kierunkowości struktury powierzchni, obróbki cieplnej, cieplno-chemicznej i galwanicz-nej. Rysunki i uproszczenia części maszynowych. Rysunki złożeniowe, wykonawcze i montażowe. Rysunki schematyczne. Wprowadzenie do komputerowego wspomagania projektowania. Program typu CAD – tworzenie rysunków płaskich, edycja rysunków płaskich, wymiarowanie, konfigurowanie urządzeń kreślących, wydruk opracowanych rysunków. Ćwiczenia: • Szkicowanie płaskich figur geometrycznych z uwzględnieniem

poprawności kształtów, proporcji i wymiarów. • Wykonywanie szkicu bryły geometrycznej lub części maszyny

w rzutach aksonometrycznych dimetrii ukośnej.

19

• Szkicowanie i oznaczanie przekrojów niezbędnych do odwzorowania kształtów wewnętrznych części maszyny.

• Wymiarowanie szkiców części maszyn z oznaczeniem tolerancji, pasowań, chropowatości powierzchni i rodzaju obróbki.

• Wykonywanie szkiców połączeń nitowych, spawanych, zgrzewanych, gwintowych i kształtowych w różnym stopniu uproszczenia.

• Czytanie rysunków złożeniowych prostych urządzeń. • Czytanie rysunków wykonawczych części maszyn. • Opracowywanie wykazu części do rysunku podzespołu. • Wykonywanie rysunków technicznych z wykorzystaniem oprogramo-

wania komputerowego. 2. Mechanika techniczna Stopnie swobody, więzy i ich reakcje. Siła i jej właściwości. Układy sił. Warunek równowagi płaskiego układu sił zbieżnych. Redukcja płaskiego układu sił. Warunki równowagi płaskiego układu sił dowolnych. Tarcie. Warunki równowagi przestrzennego układu sił. Kinematyka punktu mate-rialnego. Kinematyka ciała sztywnego. Schematy strukturalne mechani-zmów. Kinematyka układu ciał sztywnych. Dynamika punktu materialne-go. Uderzenie. Ćwiczenia: • Rozróżnianie na schematach układów sił. • Wyznaczanie metodą wykreślną i analityczną warunków równowagi

ciała sztywnego pod działaniem płaskiego układu sił zbieżnych. • Wyznaczanie metodą analityczną reakcji w podporach dowolnie

obciążonej belki dwupodporowej (wspornikowej). • Wyznaczanie warunków równowagi przestrzennego układu sił. • Rozkładanie ruchu płaskiego ciała sztywnego na ruch postępowy

i obrotowy. • Wyznaczanie środka chwilowego obrotu. • Wykonywanie planów prędkości i przyśpieszeń. • Wyznaczanie równowagi ciała sztywnego z uwzględnieniem sił bez-

władności. • Wyznaczanie reakcji dynamicznych. 3. Wytrzymałość materiałów Odkształcenia. Naprężenia normalne i styczne. Prawo Hooke'a. Statycz-na próba rozciągania metali. Naprężenie dopuszczalne. Podstawowe przypadki obciążeń elementów konstrukcyjnych: rozciąganie i ściskanie, ścinanie, zginanie, skręcanie. Rozciąganie i ściskanie nieosiowe. Wyboczenie prętów ściskanych. Obliczanie na wyboczenie prętów ści-

20

skanych. Wytrzymałość zmęczeniowa. Ćwiczenia: • Obliczanie odkształcenia przy rozciąganiu. • Obliczanie rzeczywistych naprężeń rozciągających (tnących) oraz

porównywanie ich z naprężeniami dopuszczalnymi dla danego mate-riału.

• Obliczanie naprężeń termicznych. • Obliczanie naprężeń gnących i skręcających oraz porównywanie ich

z naprężeniami dopuszczalnymi dla danego materiału. 4. Części maszyn Klasyfikacja i cechy użytkowe części maszyn. Normalizacja części maszyn. Połączenia spajane. Połączenia wciskowe. Połączenia kształ-towe. Połączenia gwintowe. Elementy podatne. Połączenia rurowe i zawory. Osie i wały. Łożyska ślizgowe. Łożyska toczne. Przekładnie mechaniczne: rodzaje, cechy użytkowe, przełożenie, moment obrotowy, moc i sprawność. Przekładnie zębate. Rodzaje kół i przekładni zębatych. Przekładnie cierne. Przekładnie cięgnowe. Sprzęgła. Hamulce. Mechani-zmy funkcjonalne. Szkielety i obudowy. Ćwiczenia: • Identyfikowanie połączeń rozłącznych i nierozłącznych. • Identyfikowanie elementów i podzespołów maszyn i urządzeń. • Rozpoznawanie części maszyn na rysunkach. • Wyznaczanie przełożenia przekładni zębatej. 5. Materiałoznawstwo

Właściwości metali i ich stopów: fizyczne, chemiczne, mechaniczne i technologiczne. Stopy techniczne. Podział stopów żelaza, określenie i zastosowanie (surówka, żeliwo, staliwo, stal). Stale niestopowe (węglowe): podział, znakowanie, wpływ domieszek, stale niestopowe podstawowe, stale niestopowe jakościowe, stale niestopowe specjalne. Stale stopowe: wpływ składników stopowych na właściwości stali, podział i znakowanie, stale stopowe jakościowe, stale stopowe specjal-ne. Staliwo węglowe i stopowe. Żeliwo: składniki strukturalne, podział i zastosowanie.

Metale nieżelazne i ich stopy. Klasyfikacja stopów metali nieżela-znych. Aluminium i jego stopy. Miedź i jej stopy. Cynk, cyna, ołów – właściwości, zastosowanie. Kompozyty. Supertwarde materiały narzę-dziowe.

Materiały z proszków spiekanych: konstrukcyjne, łożyskowe i ślizgo-we, cierne, narzędziowe.

21

Klasyfikacja procesów obróbki cieplnej stali. Przemiany zachodzące w stali podczas nagrzewania, wygrzewania i chłodzenia. Wyżarzanie: rodzaje, cele, przeprowadzanie, zastosowanie. Hartowanie (na wskroś i powierzchniowe): cele, przeprowadzanie, zastosowanie, naprężenia hartownicze. Odpuszczanie. Ulepszanie cieplne. Obróbka cieplno-chemiczna: nawęglanie, azotowanie, węgloazotowa-nie, metalizowanie dyfuzyjne: chromem, aluminium. Bhp podczas obrób-ki cieplnej i cieplno-chemicznej. Rodzaje korozji i zniszczeń korozyjnych. Ochrona przed korozją. Ro-dzaje powłok ochronnych i technika ich nanoszenia.

Materiały niemetalowe. Tworzywa sztuczne: właściwości, skład i klasyfikacja, przeróbka tworzyw sztucznych i zastosowanie. Farby, lakiery i emalie: właściwości, rodzaje, przeznaczenie, zasady przecho-wywania. Guma: właściwości, skład i podział według PN. Materiały uszczelniające i izolacyjne. Materiały ceramiczne: surowce, podział, zastosowanie. Szkło: właściwości, podstawowe rodzaje szkła o znacze-niu technicznym. Ćwiczenia: • Określanie gatunku stali, staliwa i żeliwa na podstawie podanego

oznaczenia. • Dobieranie z katalogu obowiązujących norm stali przeznaczonej na

określone elementy maszyn i urządzeń. • Dobieranie z katalogu obowiązujących norm stopów metali nieżela-

znych na określone elementy maszyn i urządzeń. • Identyfikowanie części mechanizmów wykonanych z proszków

spiekanych oraz z tworzyw sztucznych. • Określanie składników strukturalnych stali podeutektoidalnej, eutekto-

idalnej i nadeutektoidalnej z wykresu Fe-C w czasie powolnego ogrzewania i chłodzenia.

• Dobieranie rodzaju obróbki cieplnej do żądanych właściwości po obróbce, temperatury zabiegów cieplnych na podstawie wykresu Fe-C i sposobu chłodzenia.

• Dobieranie rodzaju obróbki cieplno-chemicznej do żądanych właści-wości po obróbce.

• Dobieranie temperatury hartowania i odpuszczania stali niestopowej (węglowej) o różnej zawartości węgla.

• Dobieranie rodzaju powłoki antykorozyjnej dla określonych części maszyn i urządzeń.

• Planowanie sposobu zabezpieczenia elementów maszyn przed koro-zją.

22

6. Wytwarzanie części maszyn Obróbka ręczna. Stanowisko ślusarskie. Cięcie piłką. Gięcie. Prostowa-nie. Piłowanie. Wiercenie. Rozwiercanie. Pogłębianie. Ręczne nacinanie gwintów. Ostrzenie narzędzi. Konserwacja narzędzi. Maszynowa obróbka wiórowa. Podstawy obróbki skrawaniem: sposoby maszynowej obróbki wiórowej, geometria ostrza skrawającego, powsta-wanie wióra, zjawiska cieplne, parametry skrawania, siły i moc skrawa-nia. Materiały narzędziowe. Napędy i zespoły robocze obrabiarki. Tocze-nie i tokarki. Wiercenie i wiertarki. Frezowanie i frezarki. Szlifowanie i szlifierki. Spajanie metali. Spawanie: rodzaje spoin, przygotowanie części do spa-wania, spawanie gazowe, spawanie łukowe, specjalne metody spawa-nia. Zgrzewanie: doczołowe, punktowe, garbowe, liniowe, specjalne metody zgrzewania. Lutowanie: lutowanie miękkie, lutowanie twarde. Klejenie: przebieg procesu, kleje do metali. Bhp i ochrona środowiska podczas obróbki ręcznej, maszynowej obróbki wiórowej oraz spajania metali. Ćwiczenia: • Dobieranie narzędzi do wykonania planowanej operacji. • Trasowanie elementu zgodnie z dokumentacją. • Wykonywanie podstawowych operacji obróbki ręcznej (cięcie, prosto-

wanie, gięcie, piłowanie, wiercenie, rozwiercanie, gwintowanie). • Toczenie powierzchni zewnętrznych. • Toczenie powierzchni wewnętrznych. • Frezowanie płaszczyzn, frezowanie rowków. • Wykonywanie operacji szlifowania. • Dobieranie metody lutowania, lutu i topnika do łączenia określonych

elementów. • Wykonywanie połączeń elementów lutem miękkim i lutem twardym. • Wykonywanie połączeń elementów z tworzyw sztucznych poprzez

klejenie. • Wykonywanie połączenia klejonego elementu wykonanego ze stali

z materiałem niemetalowym. Środki dydaktyczne Komplet materiałów rysunkowych. Komplet przyborów kreślarskich. Wzory pisma znormalizowanego. Rysunki: złożeniowe, wykonawcze, montażowe, schematyczne. Modele i eksponaty: • model rzutni prostokątnej,

23

• modele brył geometrycznych, • modele części maszyn z przekrojami, • eksponaty połączeń nierozłącznych, • modele i eksponaty części maszyn z połączeniami kształtowymi, • modele i eksponaty wałów i osi z łożyskami tocznymi i ślizgowymi, • modele i eksponaty sprężyn i innych elementów podatnych, • modele zaworów z przekrojami, • modele sprzęgieł, • modele hamulców, • modele kół zębatych, • modele przekładni mechanicznych, • modele mechanizmów, • modele maszyn, urządzeń. Eksponaty: zestawy tworzyw sztucznych, materiałów ceramicznych, szkła, gumy, złącz spajanych. Próbki: metali i stopów, metali i stopów z objawami różnych zniszczeń korozyjnych, metali i stopów z powłokami ochronnymi. Modele maszyn i urządzeń. Narzędzia do obróbki ręcznej. Narzędzia do obróbki mechanicznej skrawaniem. Przyrządy, narzędzia i materiały do spajania. Foliogramy i fazogramy. Filmy dydaktyczne. PN, PN-EN10020, BN, ISO. Dokumentacja technologiczna. Literatura techniczna. Programy komputerowe do symulacji procesów technologicznych. Stanowiska komputerowe z programem komputerowym (edytor CAD). Uwagi o realizacji

Program nauczania przedmiotu Technologie i konstrukcje mechanicz-ne obejmuje zintegrowane treści z zakresu: rysunku technicznego, mechaniki, wytrzymałości, części maszyn oraz wytwarzania elementów maszyn. Podczas realizacji programu należy łączyć teorię z praktyką po-przez odpowiedni dobór ćwiczeń, wykorzystywać wiadomości i umiejęt-ności uczniów z innych przedmiotów oraz rozwijać umiejętności samo-kształcenia i korzystania z innych niż podręcznikowe źródeł informacji.

Skuteczność nauczania przedmiotu Technologie i konstrukcje mechaniczne zależy w dużym stopniu od właściwego doboru treści i metod nauczania. Dokonując wyboru metod nauczania należy prefero-wać takie, które zapewniają: – wdrożenie ucznia do samodzielnego i logicznego myślenia,

24

– aktywny udział w rozwiązywaniu określonych zadań i problemów, – zastosowanie zdobytej przez ucznia wiedzy w praktyce, – wyrobienie u ucznia określonych umiejętności i nawyków.

Materiał teoretyczny należy wyselekcjonować i ograniczyć do niezbędnego minimum. Ćwiczenia podane w poszczególnych działach tematycznych stanowią propozycję, która może być wykorzystana w czasie zajęć. Nauczyciel powinien przygotować ćwiczenia o różnym stopniu trudności, możliwe do zrealizowania w warunkach swojej szkoły.

Program nauczania proponuje się realizować metodami: pokazu z ob-jaśnieniem, dyskusji dydaktycznej, projektów, ćwiczeń praktycznych oraz metodami aktywizującymi. Zaleca się stosować odpowiednie filmy, któ-rych wykorzystanie podczas zajęć wpływa w dużym stopniu na rozwój samodzielnego myślenia i przyswajanie nowych informacji przez uczniów oraz na kształtowanie poglądów i przekonań. Wskazane jest również or-ganizowanie wycieczek do różnych zakładów produkcyjnych. Wycieczka może być elementem wprowadzającym w zagadnienie, uzupełniającym zgromadzoną wiedzę lub podsumowującym zdobyte wiadomości.

W zależności od treści nauczania, należy stosować pracę zbiorową, grupową oraz indywidualną. Szczególnie polecana jest praca grupowa w zespołach 2 – 5 osobowych, pozwalająca na zdobywanie przez uczniów umiejętności ponadzawodowych, jak: komunikowanie się, zespołowe podejmowanie decyzji, prezentowanie wyników.

Dla prawidłowej realizacji programu nauczania, konieczne jest posia-danie właściwie zorganizowanej i wyposażonej w odpowiednie środki dydaktyczne pracowni. Pomoce te powinny składać się z kompletu tech-nicznych środków nauczania oraz z zestawu foliogramów, narzędzi, przyrządów, modeli, eksponatów i filmów dydaktycznych. Na potrzeby własne i uczniów, nauczyciel powinien posiadać podręczną bibliotekę wyposażoną w literaturę naukową i popularnonaukową, PN, ISO, BN oraz w czasopisma techniczne.

Na realizację poszczególnych działów tematycznych proponuje się następujący podział godzin:

Lp. Działy tematyczne Orientacyjna liczba godzin

1. Rysunek techniczny 85 2. Mechanika techniczna 68 3. Wytrzymałość materiałów 30 4. Części maszyn 45 5. Materiałoznawstwo 42 6. Wytwarzanie części maszyn 90

Razem 360

25

Podane w tabeli liczby godzin na realizację poszczególnych działów mają charakter orientacyjny. Nauczyciel może wprowadzić pewne zmia-ny, mające na celu lepsze dostosowanie programu do specyfiki szkoły. Rysunek techniczny – realizację treści nauczania należy rozpocząć od zapoznania uczniów z organizacją miejsca pracy oraz zwrócić uwagę na właściwe oświetlenie i rozmieszczenie materiałów, przyborów rysun-kowych oraz na postawę ucznia podczas pracy. Program nauczania z tego zakresu ma na celu ukształtowanie umiejętności wykonywania szkiców części maszyn oraz interpretowania informacji zawartych w dokumentacji technicznej. Uczniowie powinni samodzielnie wykony-wać szkice (rysunki) części maszyn, zgodnie z zasadami rysunku tech-nicznego, wymiarować wykonane szkice (rysunki), oznaczać tolerancję wymiaru, kształtu i chropowatość powierzchni. Nauczyciel powinien przygotować i przeprowadzić z uczniami odpowiednio dużą liczbę ćwi-czeń z zakresu szkicowania i wymiarowania części maszyn oraz czyta-nia rysunków. Podczas ćwiczeń w zakresie komputerowego wspomaga-nia kreślenia technicznego (edytor graficzny typu CAD), należy zwrócić uwagę na edycję i reedycję wygenerowanego pliku rysunkowego, odczy-tanie potrzebnych informacji zamieszczonych na rysunku (np. współ-rzędne punktu) oraz wydruk pliku rysunkowego przy użyciu plotera lub drukarki.

Zajęcia powinny odbywać się w pracowni wyposażonej w stanowiska kreślarskie oraz materiały i przybory kreślarskie. Komputerowe wspoma-ganie kreślenia technicznego (edytor graficzny typu CAD), wymaga prowadzenia zajęć w pracowni komputerowej wyposażonej w 10 do 15 stanowisk z oprogramowaniem typu CAD. Mechanika techniczna – realizacja treści kształcenia powinna mieć na celu ukształtowanie u uczniów umiejętności określania sił działających w układach mechanicznych, co jest niezbędne do opanowania umiejęt-ności dotyczących projektowania, montażu oraz eksploatacji urządzeń mechatronicznych. Szczególnie ważne jest ukształtowanie umiejętności określania sił i reakcji działających w różnego rodzaju mechanizmach oraz elementach maszyn i urządzeń. Uczniowie powinni dobrze opano-wać umiejętności: rozróżniania układów odniesienia, analizowania ruchu płaskiego ciała sztywnego, opracowywania planów prędkości i przyśpie-szeń. Należy zwrócić uwagę na wyrobienie umiejętności wyznaczania przyśpieszeń, gdyż stanowi to podstawę do analizy dynamicznej (wy-znaczanie równań ruchu, sił bezwładności, określanie zredukowanego momentu bezwładności oraz masy zredukowanej. Podstawową metodą nauczania powinny być ćwiczenia połączone z pokazem i objaśnieniem. Polecane są ćwiczenia obliczeniowe o odpowiednio dobranej treści oraz

26

zróżnicowanym stopniu trudności, które należy wykonywać indywidual-nie. Wytrzymałość materiałów – podczas procesu nauczania należy zwra-cać szczególną uwagę na umiejętności: stosowania podstawowych wzorów wytrzymałościowych do wykonywania obliczeń naprężeń wystę-pujących w elementach maszyn, przewidywania charakteru tych naprę-żeń oraz wykorzystywania wyników obliczeń w projektowaniu. Polecane są ćwiczenia obliczeniowe o odpowiednio dobranej treści oraz zróżnico-wanym stopniu trudności, które należy wykonywać indywidualnie. Części maszyn – podczas realizacji treści dotyczących konstrukcji mechanicznych stosowanych w urządzeniach mechatronicznych, należy skoncentrować się na ich budowie, charakterystycznych cechach i zastosowaniu. Bardzo ważne jest kształtowanie umiejętności identyfi-kowania rysunku z obiektem rzeczywistym. Materiałoznawstwo – podczas realizacji programu, szczególną uwagę należy zwrócić na podstawowe właściwości materiałów stosowanych w mechatronice. Każdy uczeń powinien mieć możliwość bezpośredniej identyfikacji materiałów. Należy kształtować umiejętność trafnego doboru materiałów z uwzględnieniem ich jakości, trwałości, możliwości zastoso-wania, ochrony środowiska oraz czynnika ekonomicznego. Przed przy-stąpieniem do realizacji treści z zakresu obróbki cieplnej i cieplno-chemicznej, należy zapoznać uczniów z wykresem Fe-C oraz jego inter-pretacją. Podczas ćwiczeń, uczniowie powinni posługiwać się kataloga-mi, PN oraz poradnikami. Wskazane jest korzystanie z Internetu w celu pozyskiwania informacji na temat materiałów, zamieszczonych przez ich producentów lub firmy zajmujące się ich dystrybucją. Proces dydaktycz-ny należy wspomagać filmami i wycieczkami dydaktycznymi. Wytwarzanie części maszyn – treści działu tematycznego mają za zadanie kształtowanie umiejętności z zakresu wytwarzania elemen-tów maszyn w procesach obróbki ręcznej, maszynowej obróbki wiórowej oraz spajania. W procesie kształcenia szczególnie istotne są umiejętno-ści: planowania pracy, przygotowania stanowiska oraz wykonywania określonych wyrobów. Przed przystąpieniem do wykonania każdego zadania należy szczegółowo zapoznać uczniów z zasadami bezpieczeń-stwa na danym stanowisku ćwiczeniowym oraz z instrukcją ochrony przeciwpożarowej. Zajęcia powinny być realizowane w warsztatach szkolnych, Centrach Kształcenia Praktycznego lub Centrach Kształcenia Ustawicznego, na stanowiskach ćwiczeniowych do obróbki ręcznej, ma-szynowej obróbki wiórowej oraz spajania. Stanowiska ćwiczeniowe po-

27

winny być wyposażone w niezbędny sprzęt, narzędzia i pomoce dydak-tyczne. Uczniowie powinni mieć możliwość korzystania z różnych źródeł informacji, takich jak: normy, instrukcje, poradniki, dokumentacja kon-strukcyjna i technologiczna. Zajęcia powinny być prowadzone metodą ćwiczeń praktycznych i przewodniego tekstu, w grupach do 15 osób. Bardzo ważne jest zwracanie uwagi na staranność wykonania ćwiczeń i jakość wykonanych prac. Propozycje metod sprawdzania i oceny osiągnięć edukacyjnych ucznia

Sprawdzanie i ocenianie powinno być przeprowadzane systematycz-nie w trakcie procesu nauczania-uczenia się, co pozwoli na uzyskanie informacji o postępach ucznia w nauce oraz rozpoznawanie i korygowa-nie trudności dydaktycznych, w miarę jak się pojawiają. Systematyczne sprawdzanie i ocenianie mobilizuje ucznia do nauki, motywuje do zdo-bywania wiedzy, wpływa na kształtowanie dyscypliny, pracowitości, do-kładności i sumienności oraz odpowiedzialności za wyniki pracy. Oce-nianie powinno być przeprowadzone według sprecyzowanych kryteriów i wymagań.

Podczas realizacji programu nauczania, osiągnięcia ucznia można sprawdzać na podstawie: ustnych i pisemnych sprawdzianów, testów osiągnięć szkolnych oraz obserwacji pracy ucznia podczas wykonywania zadań.

Dokonując kontroli i oceny w formie ustnej, należy zwracać uwagę na operowanie zdobytą wiedzą, merytoryczną jakość wypowiedzi, właściwe stosowanie pojęć technicznych, poprawność wnioskowania.

Umiejętności praktyczne uczniów proponuje się sprawdzać przez obserwację czynności wykonywanych podczas realizacji ćwiczeń.

Podczas oceniania wykonanych rysunków, należy zwracać uwagę na zgodność zastosowanych oznaczeń i symboli z Polskimi Normami, za-stosowanie linii o odpowiedniej grubości, estetykę wykonania.

Podczas oceniania umiejętności praktycznych w zakresie obróbki ręcznej, maszynowej obróbki wiórowej i spajania, kryteria oceny powinny uwzględniać: – przestrzeganie przepisów bhp i ochrony ppoż. podczas wykonywania

zadań, – dobór odpowiednich narzędzi, przyrządów, urządzeń i materiałów do

wykonywanych zadań, – zachowanie porządku na stanowisku ćwiczeniowym, – posługiwanie się dokumentacją technologiczną, – dobór parametrów technologicznych, – prawidłowe mocowanie materiałów i narzędzi, – zachowanie kolejności wykonywania czynności według obowiązującej

28

technologii, – oszczędność materiałów, – estetykę i jakość wykonania,

Po zakończeniu realizacji programu nauczania przedmiotu, ocena końcowa powinna uwzględniać wyniki wszystkich stosowanych przez nauczyciela sposobów sprawdzania osiągnięć ucznia. Literatura BuksińskiT., Szpecht A.: Rysunek techniczny. WSiP, Warszawa 1998 Dretkiewicz-Więch J.: Technologia mechaniczna. Techniki wytwarzania. WSiP, Warszawa 2000 Górecki A.: Technologia ogólna. Podstawy technologii mechanicznych. WSiP, Warszawa 2000 Lewandowski T.: Rysunek techniczny dla mechaników. WSiP, Warszawa 1999 Okoniewski S.: Technologia maszyn. WSiP, Warszawa 1995 Paprocki K.: Rysunek techniczny. WSiP, Warszawa 1999 Potyński A.: Podstawy technologii i konstrukcji mechanicznych. WSiP, Warszawa 1999 Rutkowski A.: Części maszyn. WSiP, Warszawa 1996 Siuta W.: Mechanika techniczna. WSiP, Warszawa 1997 Skubała W., Rakowska T.: Materiały niemetalowe. WSI, Koszalin 1995 Wojtkun F., Bukała W.: Materiałoznawstwo. Część 1 i 2. WSiP, Warsza-wa 1999 Zawora J.: Podstawy technologii maszyn. WSiP, Warszawa 2001 Wykaz literatury należy aktualizować w miarę ukazywania się nowych pozycji wydawniczych.

29

URZĄDZENIA I SYSTEMY MECHATRONICZNE Szczegółowe cele kształcenia W wyniku procesu kształcenia uczeń / słuchacz powinien umieć: – przeanalizować działanie napędów elektrycznych w urządzeniach

i systemach mechatronicznych, – przeanalizować działanie elementów zasilających, sterujących

i zabezpieczających w układach elektrycznych urządzeń i systemów mechatronicznych,

– wyjaśnić działanie sensorów stosowanych w urządzeniach i syste-mach mechatronicznych,

– dobrać, na podstawie obliczeń oraz danych zamieszczonych w doku-mentacji technicznej i katalogach, napędy elektryczne do urządzeń i systemów mechatronicznych,

– dobrać na podstawie katalogów i dokumentacji technicznej aparaturę zabezpieczającą i łączeniową do napędów elektrycznych stosowa-nych w urządzeniach i systemach mechatronicznych,

– dobrać elektryczne układy zasilające w urządzeniach i systemach mechatronicznych,

– zaprojektować układy elektryczne urządzeń i systemów mechatro-nicznych,

– scharakteryzować sposoby wytwarzania i przygotowania sprężonego powietrza,

– przeanalizować działanie napędów pneumatycznych w urządzeniach i systemach mechatronicznych,

– przeanalizować działanie pneumatycznych elementów sterujących, logicznych i zasilających w urządzeniach i systemach mechatronicz-nych,

– dobrać, na podstawie obliczeń oraz danych zamieszczonych w kata-logach, napędy pneumatyczne do urządzeń i systemów mechatro-nicznych,

– dobrać na podstawie katalogów i dokumentacji technicznej elektroza-wory pneumatyczne i zawory pneumatyczne stosowane w urządze-niach i systemach mechatronicznych,

– dobrać pneumatyczne układy zasilające w urządzeniach i systemach mechatronicznych,

– zaprojektować układy elektropneumatyczne urządzeń i systemów mechatronicznych,

– posłużyć się technologią informacyjną przy projektowaniu urządzeń i systemów mechatronicznych,

– określić parametry techniczne sterownika PLC, – zidentyfikować elementy sterownika PLC,

30

– dobrać sterownik do określonego zastosowania, – zaprojektować graficzny schemat rozwiązania zadania sterowniczego, – utworzyć program do sterownika w wybranym języku programowania, – scharakteryzować metody regulacji parametrów urządzeń i systemów

mechatronicznych, – rozróżnić podstawowe człony układów regulacji i rodzaje regulatorów, – określić zadania i funkcje układów komunikacyjnych w urządzeniach

i systemach mechatronicznych, – dobrać elementy typowych układów komunikacyjnych. Materiał nauczania 1. Układy sterowania elektrycznego Struktura układów sterowania elektrycznego urządzeń i systemów me-chatronicznych. Budowa silników stosowanych w układach napędowych. Budowa napędów elektrycznych liniowych. Aparatura łączeniowa, ste-rownicza i zabezpieczająca w układach napędowych. Czujniki i prze-tworniki w układach elektrycznych. Układy sterowania napędami elek-trycznymi – stycznikowo-przekaźnikowe oraz energoelektroniczne. Za-sady projektowania układów sterowania elektrycznego. Ćwiczenia: • Analizowanie struktury elektrycznego układu napędowego na sche-

macie – określanie elementów składowych. • Porównywanie właściwości różnych rodzajów silników elektrycznych. • Interpretowanie parametrów podawanych na tabliczce znamionowej

silnika. • Rozpoznawanie aparatury zabezpieczającej, łączeniowej i sterowni-

czej na podstawie wyglądu zewnętrznego i symboli graficznych. • Interpretowanie parametrów i charakterystyk czasowo-prądowych

aparatury zabezpieczającej. • Analizowanie działania stycznikowo-przekaźnikowych układów stero-

wania napędem elektrycznym na podstawie schematów. • Analizowanie działania energoelektronicznego układu napędowego

na podstawie schematu. • Dobieranie napędów elektrycznych do określonego zastosowania

w urządzeniach i systemach mechatronicznych. • Dobieranie układu zasilania dla określonego silnika elektrycznego. • Dobieranie aparatury zabezpieczającej i łączeniowej w układach elek-

trycznych urządzeń i systemów mechatronicznych. • Projektowanie prostych układów sterowania napędami elektrycznymi

urządzeń i systemów mechatronicznych.

31

2. Układy sterowania pneumatycznego i elektropneumatycznego Struktura układów pneumatycznych i elektropneumatycznych urządzeń i systemów mechatronicznych. Budowa i parametry napędów pneuma-tycznych. Budowa, zasada działania, parametry i zastosowanie zaworów pneumatycznych i elektropneumatycznych. Metody wytwarzania i przy-gotowywania sprężonego powietrza. Czujniki i przetworniki w obwodach pneumatycznych. Zasady obliczania i dobierania elementów pneuma-tycznych i elektropneumatycznych. Metody regulacji parametrów ukła-dów pneumatycznych. Zasady projektowania układów sterowania elek-tropneumatycznego. Ćwiczenia: • Dobieranie napędów pneumatycznych do określonego zastosowania

w urządzeniach i systemach mechatronicznych. • Dobieranie elementów i podzespołów układów pneumatycznych. • Dobieranie elementów i podzespołów układów elektropneumatycznych. • Projektowanie podstawowych układów sterowania elektropneuma-

tycznego. • Projektowanie sekwencyjnych układów pneumatycznych i elektro-

pneumatycznych. • Projektowanie układów pneumatycznych z możliwością regulacji

parametrów układu. 3. Układy sterowania hydraulicznego i elektrohydraulicznego Struktura układów hydraulicznych i elektrohydraulicznych urządzeń i systemów mechatronicznych. Budowa i parametry napędów hydrau-licznych. Budowa i zastosowanie zaworów hydraulicznych i elektrohy-draulicznych. Czujniki i przetworniki w układach hydraulicznych. Zasady obliczania i dobierania elementów hydraulicznych. Metody regulacji pa-rametrów układów hydraulicznych. Zasady projektowania układów ste-rowania elektrohydraulicznego. Ćwiczenia: • Dobieranie napędów hydraulicznych do określonego zastosowania

w urządzeniach i systemach mechatronicznych. • Dobieranie elementów i podzespołów układów hydraulicznych

i elektrohydraulicznych. • Projektowanie podstawowych układów sterowania elektrohydraulicz-

nego. • Projektowanie sekwencyjnych układów hydraulicznych i elektrohy-

draulicznych.

32

• Projektowanie układów hydraulicznych z możliwością regulacji para-metrów układu.

4. Sterowniki PLC Klasyfikacja, budowa i zasada działania sterowników PLC. Zasady graficznego rozwiązywania zadań sterowniczych (diagramy droga-krok, metoda GRAFCET). Języki programowania (struktura, instrukcje, adre-sowanie) – STL, FBD, LAD. Zasady programowania sterowników PLC. Obsługa oprogramowania do sterowników PLC. Ćwiczenia: • Graficzne rozwiązywanie zadań sterowniczych. • Opracowywanie rozwiązań zadań sterowniczych z wykorzystaniem

sterowników PLC. • Tworzenie programów dla sterowników PLC w różnych językach

programowania. 5. Sensoryka Zasada działania i budowa sensorów położenia, odległości i grubości, prędkości, ciśnienia, przyspieszenia, siły, temperatury. Zasada działania i budowa sensorów binarnych i cyfrowych. Przykłady zastosowania sensorów. Zasady dobierania sensorów. Przetworniki pomiarowe. Zasa-dy przetwarzania wielkości nieelektrycznych na sygnały elektryczne. Ćwiczenia: • Analizowanie informacji zawartych w katalogach dotyczących wybra-

nych rodzajów sensorów. • Dobieranie sensorów do określonych, typowych zastosowań. 6. Układy manipulacyjne Podział maszyn manipulacyjnych. Budowa i zastosowanie robotów i manipulatorów. Metody programowania maszyn manipulacyjnych. Bezpieczeństwo pracy w układach manipulacyjnych. Ćwiczenia: • Identyfikowanie maszyn manipulacyjnych. • Dobieranie przykładowych maszyn manipulacyjnych do określonych

zastosowań. • Symulacja programowania (w trybie TEACH - IN) wybranego układu

manipulacyjnego.

33

7. Technika regulacji Rodzaje regulacji. Działanie podstawowych członów regulacji (P, I, D, PID, PT). Zasada działania regulatorów ciągłych, nieciągłych, cyfrowych. Przykłady zastosowań regulatorów. Ćwiczenia: • Analizowanie działania członów regulacji oraz regulatorów. • Porównywanie właściwości różnych rodzajów regulatorów. • Wskazywanie typowych zastosowań układów regulacyjnych. 8. Układy komunikacyjne Rodzaje i funkcje układów komunikacyjnych w urządzeniach i systemach mechatronicznych. Struktura typowych układów komunikacyjnych. Bu-dowa i zasada działania elementów i podzespołów układów komunika-cyjnych. Struktura sieci Feldbus, Profibus, Asi. Ćwiczenia: • Opisywanie struktury i zasady działania wybranych układów komuni-

kacyjnych w układach i systemach mechatronicznych. • Dobieranie elementów i podzespołów układów komunikacyjnych

w urządzeniach i systemach mechatronicznych. 9. Projektowanie urządzeń i systemów mechatronicznych Struktura urządzeń i systemów mechatronicznych. Rodzaje i zastosowa-nie sygnałów w urządzeniach i systemach mechatronicznych. Rodzaje, funkcje i parametry sterowników w urządzeniach i systemach mechatro-nicznych. Rodzaje, funkcje i parametry regulatorów w urządzeniach i systemach mechatronicznych. Zasady projektowania urządzeń i syste-mów mechatronicznych. Ćwiczenia: • Projektowanie urządzeń lub systemów mechatronicznych. Środki dydaktyczne Plansze i foliogramy ilustrujące: budowę i działanie styczników, przekaź-ników, silników elektrycznych; strukturę układu sterowania stycznikowo-przekaźnikowego, strukturę układów elektropneumatycznych i elektrohy-draulicznych, budowę i działanie siłowników pneumatycznych jedno- i dwustronnego działania, silników pneumatycznych i napędów liniowych, siłowników oraz silników hydraulicznych, elektropneumatycznych i elek-trohydraulicznych zaworów rozdzielających, podstawowych sensorów, regulatorów, manipulatorów i robotów, sposoby podłączania elementów

34

zewnętrznych do sterownika PLC, typowe sieci komunikacyjne (Asi, Profibus, Feldbus). Modele i przekroje silników elektrycznych prądu stałego i przemiennego. Modele i rzeczywiste elementy elektropneumatyczne i elektrohydraulicz-ne, sterowniki PLC, sensory. Programy komputerowe do: projektowania i symulacji działania układów elektrycznych, elektropneumatycznych i elektrohydraulicznych, układów manipulacyjnych i robotów, Programy komputerowe do demonstracji działania sterowników PLC oraz metod ich programowania, Programy komputerowe do demonstracji przebiegów w układach auto-matycznej regulacji. Normy, katalogi i poradniki z zakresu elementów układów elektrycznych, elektropneumatycznych i elektrohydraulicznych urządzeń i systemów mechatronicznych oraz elementów i podzespołów sieci komunikacyjnych w systemach mechatronicznych. Uwagi o realizacji programu

Zajęcia z przedmiotu Urządzenia i systemy mechatroniczne mają za zadanie umożliwić uczniom uzyskanie wiadomości i ukształtowanie umiejętności potrzebnych do projektowania, badania i eksploatacji urzą-dzeń i systemów mechatronicznych. W procesie nauczania-uczenia się należy wykorzystać wiadomości i umiejętności uczniów z zakresu przedmiotu Podstawy mechatroniki. Podczas realizacji programu, należy łączyć teorię z praktyką poprzez odpowiedni dobór ćwiczeń, wykorzy-stywać wiadomości i umiejętności uczniów z innych przedmiotów oraz rozwijać umiejętności samokształcenia i korzystania z innych niż pod-ręcznikowe źródeł informacji.

Skuteczność nauczania przedmiotu Urządzenia i systemy mechatro-niczne zależy w dużym stopniu od właściwego doboru treści i metod nauczania. Dokonując wyboru metod nauczania należy prefero-wać takie, które zapewniają: – wdrożenie ucznia do samodzielnego i logicznego myślenia, – aktywny udział w rozwiązywaniu określonych zadań i problemów, – zastosowanie zdobytej przez ucznia wiedzy w praktyce, – wyrobienie u ucznia określonych umiejętności i nawyków.

Z uwagi na fakt, iż mechatronika stanowi synergiczną integrację wielu obszarów wiedzy: mechaniki, elektroniki, automatyki i informatyki, zaję-cia z przedmiotu Urządzenia i systemy mechatroniczne należy prowadzić w pracowni interdyscyplinarnej, przystosowanej zarówno do pracy gru-powej, jak i indywidualnej. Pracownia powinna być wyposażona w sprzęt niezbędny do wizualizacji przekazywanych treści programowych. Część

35

zajęć powinna odbywać się w pracowni komputerowej, wyposażonej w specjalistyczne oprogramowanie potrzebne do wizualizacji i symulacji działania urządzeń i systemów mechatronicznych. Proponuje się następujący podział godzin na realizację poszczegól-nych działów tematycznych:

Lp. Działy tematyczne Orientacyjna liczba godzin

1. Układy sterowania elektrycznego 54 2. Układy sterowania pneumatycznego i elektro-

pneumatycznego

36 3. Układy sterowania hydraulicznego i elektrohydrau-

licznego

30 4. Sterowniki PLC 42 5. Sensoryka 32 6. Układy manipulacyjne 36 7. Technika regulacji 40 8. Układy komunikacyjne 24 9. Projektowanie urządzeń i systemów

mechatronicznych

66 Razem 360

Układy sterowania elektrycznego, Układy sterowania pneumatycz-nego i elektropneumatycznego, Układy sterowania hydraulicznego i elektrohydraulicznego – realizowane w programie nauczania treści dotyczą poszczególnych układów urządzeń i systemów mechatronicz-nych. Proces kształcenia w każdym z wymienionych działów tematycz-nych należy rozpocząć od zapoznania uczniów ze strukturą omawianych układów, z zasadą ich działania oraz z zasadami doboru ich elementów. Szczególną uwagę należy poświęcić zagadnieniom wiążącym się z pro-jektowaniem układów sterowania. Wskazane jest aby uczniowie, korzy-stając z norm, poradników i katalogów, dobierali elementy i podzespoły elektryczne, pneumatyczne, elektropneumatyczne, hydrauliczne, elek-trohydrauliczne, na podstawie technologicznego opisu działania urzą-dzeń i systemów mechatronicznych. Zaleca się korzystanie z materiałów źródłowych napisanych zarówno w języku polskim, jak i w językach ob-cych, szczególnie w języku angielskim. W wyniku procesu nauczania-uczenia się, uczniowie powinni biegle czytać i interpretować informacje zawarte na schematach urządzeń i systemów mechatronicznych oraz

36

poprawnie dobierać ich elementy i podzespoły. W osiągnięciu tych celów pomocne będzie zastosowanie metod eksponujących oraz aktywizują-cych, ze szczególnym uwzględnieniem metody przewodniego tekstu i metody projektów. Sterowniki PLC – realizacja programu nauczania obejmuje czynności uczniów związane z rozwiązywaniem zadań sterowniczych przy użyciu sterowników swobodnie programowalnych. Uczniowie powinni poznać strukturę i zasady działania sterowników PLC. Szczególną uwagę należy zwrócić na ukształtowanie umiejętności graficznego rozwiązywania za-dań sterowniczych (diagram droga-krok, metoda GRAFCET), jak również na współpracę sterownika z urządzeniami zewnętrznymi, w tym z senso-rami. Przed przystąpieniem do tworzenia programów dla sterowników PLC, należy przedstawić uczniom metody i rodzaje języków programo-wania. Zajęcia powinny być realizowane w pracowni komputerowej. Do osiągnięcia założonych celów kształcenia polecane jest zastosowanie metod problemowych, ze szczególnym uwzględnieniem metody przy-padków. Układy manipulacyjne – zadaniem treści działu tematycznego jest do-starczenie uczniom wiedzy z zakresu podstaw robotyki, zapoznanie ich ze znaczeniem robotyki w przemyśle, z podstawowymi typami robotów, ich konstrukcją oraz z rozwiązaniami technicznymi stosowanymi w ukła-dach manipulacyjnych i robotach. Po zapoznaniu z podstawowymi meto-dami programowania robotów, w ramach ćwiczeń uczniowie powinni za-programować przykładowego robota edukacyjnego w trybie symulacji komputerowej. Zajęcia należy realizować w pracowni komputerowej ze specjalistycznym oprogramowaniem. Podstawowymi metodami naucza-nia powinny być ćwiczenia połączone z pokazem i objaśnieniem. Projektowanie urządzeń i systemów mechatronicznych – realizacja treści kształcenia powinna mieć na celu ukształtowanie u uczniów umie-jętności projektowania urządzeń i systemów mechatronicznych. Działa-nia związane z projektowaniem powinny być wspierane przez wykorzy-stanie odpowiedniego oprogramowania. Do osiągnięcia założonych ce-lów kształcenia proponuje się zastosowanie metod przewodniego tekstu i projektów. Zajęcia związane z komputerowo wspomaganym projekto-waniem systemów mechatronicznych wymagają podziału klasy na 2- osobowe zespoły lub zorganizowania indywidualnej pracy.

37

Propozycje metod sprawdzania i oceny osiągnięć edukacyjnych ucznia

Sprawdzanie i ocenianie osiągnięć uczniów powinno odbywać się systematycznie przez cały czas realizacji treści programowych przedmio-tu, na podstawie kryteriów przedstawionych na początku zajęć. Kryteria oceniania powinny dotyczyć poziomu opanowania przez uczniów wiadomości i umiejętności wynikających ze szczegółowych celów kształ-cenia.

Osiągnięcia uczniów należy oceniać na podstawie: – ustnych i pisemnych sprawdzianów, – testów osiągnięć szkolnych, – obserwacji indywidualnej i zespołowej pracy ucznia podczas wykony-

wania ćwiczeń. Proces oceniania powinien obejmować:

– diagnozę stanu wiedzy uczniów na wejściu pod kątem założonych celów kształcenia,

– ocenianie kształtujące, czyli identyfikowanie postępów uczniów w trakcie realizacji programu oraz rozpoznawanie trudności w osiąga-niu założonych celów kształcenia,

– ocenianie sumatywne, czyli sprawdzanie wiadomości i umiejętności uczniów po zrealizowaniu programu. Podczas obserwacji pracy uczniów należy zwrócić uwagę na następu-jące umiejętności:

– projektowania urządzeń systemów mechatronicznych, – dobierania elementów i podzespołów urządzeń i systemów mechatro-

nicznych, – posługiwania się różnorodnymi źródłami informacji, – czytania i interpretowania informacji technicznych dotyczących urzą-

dzeń i systemów mechatronicznych, – wyjaśniania zasady działania elementów i podzespołów urządzeń

i systemów mechatronicznych. Najwyżej punktowane powinny być umiejętności związane

z projektowaniem urządzeń i systemów mechatronicznych. Ocena końcowa powinna uwzględnić wyniki wszystkich metod spraw-

dzania osiągnięć uczniów stosowanych przez nauczyciela. Literatura Goźlińska E.: Maszyny elektryczne. WSiP, Warszawa 2002 Heimann B. (pod kier.): Mechatronika. PWN, Warszawa 2001 Hörnemann E., Hübscher H., Klause J., Schierack K., Stolzenburg R.: Elektrotechnika. Instalacje elektryczne i elektronika przemysłowa. WSiP, Warszawa 1998

38

Katalog „Automatyzacja środkami pneumatyki” – FESTO Kordowicz-Sot A.: Automatyka i robotyka. Robotyka. WSiP, Warszawa 1999 Kostro J.: Elementy, urządzenia i układy automatyki. WSiP, Warszawa 1994 Latek W.: Maszyny elektryczne w pytaniach i odpowiedziach. WNT, Warszawa 1987 Markiewicz H.: Zagrożenia i ochrona od porażeń w instalacjach elek-trycznych. WNT, Warszawa 2000 Praca zbiorowa pod kierunkiem D. Schmida: Mechatronika. Wydawnic-two REA, Warszawa 2002 Praca zbiorowa: Poradnik montera elektryka. WNT, Warszawa 1986 Praca zbiorowa: Praktyczne zastosowania elektrotechniki. Wydawnictwo REA, Warszawa 2003 Szenajch W.: Napęd i sterowanie pneumatyczne. WNT, Warszawa 1997 Tunia H., Winiarski B.: Energoelektronika w pytaniach i odpowiedziach. WNT, Warszawa 1996 Wykaz literatury należy aktualizować w miarę ukazywania się nowych pozycji wydawniczych.

39

PRACOWNIA URZĄDZEŃ MECHATRONICZNYCH Szczegółowe cele kształcenia W wyniku procesu kształcenia uczeń / słuchacz powinien umieć: – rozróżnić przyrządy pomiarowe i określić ich przeznaczenie, – scharakteryzować metody pomiaru wielkości geometrycznych

i ciśnienia, – scharakteryzować metody pomiaru wielkości elektrycznych, – dobrać metodę i przyrządy do pomiaru wielkości fizycznych w ukła-

dach mechatronicznych, – zorganizować stanowisko pracy zgodnie z wymaganiami ergonomii,

bezpieczeństwa i ochrony środowiska, – wykonać pomiary wielkości fizycznych w układach mechatronicznych, – ocenić dokładność pomiarów, – odczytać dokumentację techniczną urządzeń i systemów mechatro-

nicznych, – dobrać elementy i podzespoły urządzeń i systemów mechatronicznych, – ocenić stan techniczny elementów i podzespołów urządzeń i syste-

mów mechatronicznych, – przygotować do montażu elementy konstrukcyjne podzespołów urzą-

dzeń i systemów mechatronicznych, – przygotować do montażu elektrycznego i mechanicznego elementy

oraz podzespoły urządzeń i systemów mechatronicznych, – zaplanować rozmieszczenie elementów i podzespołów urządzeń

i systemów mechatronicznych, – zaplanować kolejność montażu elementów i podzespołów urządzeń

i systemów mechatronicznych. – dobrać narzędzia do montażu elementów i podzespołów urządzeń

i systemów mechatronicznych, – wykonać montaż mechaniczny oraz elektryczny elementów i podze-

społów urządzeń i systemów mechatronicznych, – określić rodzaj i zakres pomiarów diagnostycznych elementów

i podzespołów urządzenia lub systemu mechatronicznego na podsta-wie dokumentacji techniczno-ruchowej,

– wykonać pomiary diagnostyczne elementów i podzespołów urządze-nia (systemu) mechatronicznego,

– przeanalizować wyniki pomiarów diagnostycznych, – sporządzić protokół z pomiarów diagnostycznych, – zastosować technikę komputerową do opracowania i analizy wyników

pomiarów, – ocenić poprawność wykonanego montażu na podstawie oględzin

i pomiarów,

40

– dokonać rozruchu pneumatycznych, hydraulicznych i elektrycznych elementów wykonawczych urządzeń i systemów mechatronicznych,

– przetestować działanie czujników i przetworników w urządzeniach i systemach mechatronicznych,

– sprawdzić poprawność przesyłania sygnałów pomiędzy układem sterującym i wykonawczym,

– obsłużyć wybrany programator, – posłużyć się oprogramowaniem specjalistycznym do programowania

sterowników PLC, – zaprogramować operacje matematyczne i logiczne w mikroproceso-

rze, – przesłać program do sterownika PLC, – uruchomić i przetestować działanie sterownika PLC, – dokonać regulacji parametrów urządzeń i systemów mechatronicznych, – dokonać monitorowania pracy urządzeń i systemów mechatronicz-

nych na podstawie obserwacji działania programu do wizualizacji procesów,

– zlokalizować uszkodzenia w urządzeniach i systemach mechatronicz-nych,

– określić zakres napraw na podstawie dokumentacji technicznej, – dobrać narzędzia do demontażu uszkodzonych elementów i podze-

społów urządzeń i systemów mechatronicznych, – zdemontować uszkodzone elementy i podzespoły urządzeń i syste-

mów mechatronicznych, – wymienić uszkodzone elementy i podzespoły urządzeń i systemów

mechatronicznych, – naprawić wybrane elementy i podzespoły urządzeń i systemów

mechatronicznych. – zastosować zasady bhp, ochrony ppoż. i ochrony środowiska przy

montażu i eksploatacji urządzeń i systemów mechatronicznych, Materiał nauczania 1. Podstawy miernictwa Wzorce jednostek wielkości fizycznych występujących w mechatronice. Systemy i metody pomiarowe. Przyrządy pomiarowe. Właściwości metrologiczne przyrządów pomiarowych. Klasyfikacja przyrządów pomia-rowych. Oznaczanie przyrządów pomiarowych. Błędy przyrządów pomiarowych. Niepewność pomiaru. Ćwiczenia: • Dobieranie metody do pomiaru określonych wielkości fizycznych. • Dobieranie przyrządów do wykonywania pomiarów z wymaganą

41

dokładnością. • Odczytywanie oznaczeń przyrządów pomiarowych. 2. Pomiary wielkości geometrycznych Zamienność części w budowie maszyn. Wymiary graniczne, wymiar nominalny, odchyłki graniczne. Tolerancja wymiaru. Pasowanie. Zasada stałego otworu i wałka. Luz i wcisk. Układ tolerancji. Układ pasowań. Chropowatość powierzchni. Parametry chropowatości, wzorce chropowatości. Mierzenie i sprawdzanie. Klasyfikacja przyrządów pomiarowych do pomiaru wielkości geometrycznych. Wzorce miar. Sprawdziany. Przyrządy suwmiarkowe. Przyrządy mikrometryczne. Czujniki. Przyrządy do pomiaru kątów. Mikroskop warsztatowy. Dobór przyrządów pomiaro-wych. Pomiar wielkości geometrycznych. Zasady bhp podczas wykony-wania pomiarów. Postęp w metrologii. Użytkowanie i konserwacja przyrządów pomiarowych. Ćwiczenia: • Obliczanie wymiarów granicznych, odchyłek, tolerancji. • Obliczanie luzów i wcisków. • Wybieranie z PN odchyłek dla zadanych pasowań i obliczanie luzów

oraz tolerancji pasowania. • Odczytywanie z PN odchyłek dla zadanych pasowań. • Sprawdzanie chropowatości powierzchni. • Wykonywanie pomiarów części maszyn o różnych kształtach

za pomocą przyrządów suwmiarkowych i mikrometrycznych. • Sprawdzanie otworów i wałków za pomocą sprawdzianów. • Wykonywanie pomiarów odchyłek za pomocą czujnika zegarowego. • Wykonywanie pomiarów kątów. 3. Pomiary ciśnienia Przyrządy do pomiaru ciśnienia (ciśnieniomierze). Dobór przyrządów. Przygotowanie układu do pomiaru ciśnienia. Wykonywanie pomiarów. Zasady bhp podczas wykonywania pomiarów. Ćwiczenia: • Wykonywanie pomiarów ciśnienia według dokumentacji technicznej. 4. Pomiary wielkości elektrycznych Przyrządy do pomiaru wielkości elektrycznych – budowa, podział i prze-znaczenie. Właściwości metrologiczne przyrządów pomiarowych. Sym-bole i oznaczenia przyrządów pomiarowych. Przyrządy analogowe i cy-

42

frowe. Pomiary prądu i napięcia stałego oraz przemiennego. Metody pomiaru rezystancji. Metody pomiaru mocy w obwodach prądu stałego oraz przemiennego jedno- i trójfazowego. Metody pomiaru indukcyjności i pojemności. Pomiary za pomocą oscyloskopu. Dobór metody pomiaro-wej i przyrządów do pomiaru wielkości elektrycznych. Zasady montażu układów pomiarowych. Wykonywanie pomiarów. Zasady bhp podczas wykonywania pomiarów. Analiza wyników pomiarów. Określanie błędów pomiarów. Użytkowanie i konserwacja przyrządów pomiarowych. Ćwiczenia: • Interpretowanie oznaczeń podawanych na podzielni elektrycznych

przyrządów pomiarowych. • Obliczanie stałej podziałki przyrządu pomiarowego oraz jego wska-

zania dla zadanego odchylenia wskazówki. • Obliczanie błędu bezwzględnego i błędu względnego pomiaru wska-

zanym miernikiem dla zadanego odchylenia wskazówki. • Dobieranie rodzaju przyrządu pomiarowego i jego zakresu do pomia-

ru wybranych wielkości elektrycznych. • Wykonywanie pomiarów napięcia oraz prądu elektrycznego w obwo-

dach o różnej konfiguracji. • Wykonywanie pomiarów rezystancji (omomierzem oraz metodą tech-

niczną) pojedynczych elementów oraz układów o różnej konfiguracji. • Wykonywanie pomiarów mocy odbiornika prądu stałego oraz układów

odbiorników. • Wykonywanie pomiarów indukcyjności z użyciem mostka. • Wykonywanie pomiarów mocy czynnej, biernej i pozornej pobieranej

przez różne odbiorniki jednofazowe. • Wykonywanie pomiarów mocy czynnej i biernej w układach trójfazo-

wych symetrycznych oraz niesymetrycznych. • Wykonywanie pomiarów z wykorzystaniem oscyloskopu. 5. Montaż urządzeń mechatronicznych Zasady montażu urządzeń mechatronicznych. Narzędzia i przyrządy do montażu elementów i podzespołów urządzeń mechatronicznych. Plano-wanie pomiarów diagnozujących pracę urządzenia mechatronicznego. Montaż elementów i podzespołów urządzeń mechatronicznych. Pomiary diagnozujące pracę urządzenia mechatronicznego. Zasady oceny jako-ści montażu elementów i podzespołów urządzeń mechatronicznych. Bezpieczeństwo i higiena pracy, ochrona przeciwpożarowa i ochrona środowiska podczas montażu urządzeń mechatronicznych.

43

Ćwiczenia: Dobieranie metod i przyrządów do pomiaru wielkości elektrycznych. Dobieranie metod i przyrządów do pomiaru wielkości geometrycz-

nych. Dobieranie metod i przyrządów do pomiaru ciśnienia. Łączenie układów do pomiaru wielkości elektrycznych, wielkości

geometrycznych i ciśnienia. Wykonywanie pomiarów wielkości elektrycznych: napięcia, prądu,

rezystancji, pojemności, indukcyjności, mocy w urządzeniach mecha-tronicznych.

Wykonywanie pomiarów wielkości geometrycznych. Wykonywanie pomiarów parametrów pracy silnika elektrycznego. Wykonywanie pomiarów parametrów układów elektronicznych. Analizowanie wyników pomiarów. Określanie niepewności pomiarów. Przygotowywanie wybranych elementów i podzespołów urządzeń

i systemów mechatronicznych do montażu. Montowanie urządzeń i systemów mechatronicznych na podstawie

dokumentacji technicznej. Sprawdzanie poprawności działania poszczególnych układów w urzą-

dzeniach i systemach mechatronicznych. 6. Programowanie sterowników PLC Zasady programowania sterowników PLC. Programowanie mikroproce-sorowe. Programowanie i obsługa sterowników PLC. Uruchamianie i te-stowanie sterowników PLC. Wykorzystywanie sterowników PLC w urzą-dzeniach mechatronicznych. Ćwiczenia: • Graficzne rozwiązywanie zadań sterowniczych. • Programowanie podstawowych operacji matematycznych i logicznych

w wybranym języku programowania. • Programowanie i testowanie sterowników PLC. 7. Uruchamianie urządzeń mechatronicznych Zasady rozruchu urządzeń i systemów mechatronicznych. Instalacja i uruchamianie oprogramowania do wizualizacji procesów. Zasady posługiwania się oprogramowaniem specjalistycznym do wizualizacji sterowania oraz regulacji procesów. Przepisy bhp podczas uruchamiania urządzeń i systemów mechatronicznych.

44

Ćwiczenia: • Uruchamianie urządzeń i systemów mechatronicznych. • Uruchamianie i obsługa oprogramowania do wizualizacji procesów. 8. Regulacje parametrów w urządzeniach mechatronicznych Kalibracja położenia elementów i podzespołów urządzeń mechatronicz-nych. Regulacja prędkości działania napędów w urządzeniach mecha-tronicznych. Regulacja czasów opóźnień, liczników itp. Regulacja para-metrów układów zasilających urządzeń i systemów mechatronicznych. Kalibracja czujników i przetworników w urządzeniach i systemach mechatronicznych. Zmiana wartości nastaw parametrów w sterownikach PLC, regulatorach i falownikach. Ćwiczenia: • Wykonywanie regulacji parametrów urządzenia lub systemu mecha-

tronicznego z wykorzystaniem elementów dyskretnych (czujniki, prze-tworniki, zawory dławiące).

• Wykonywanie regulacji parametrów urządzenia lub systemu mecha-tronicznego z wykorzystaniem urządzeń programowanych.

9. Naprawy urządzeń mechatronicznych Demontaż elementów i podzespołów urządzeń i systemów mechatro-nicznych. Naprawy elementów i podzespołów elektrycznych, pneuma-tycznych i hydraulicznych urządzeń i systemów mechatronicznych. Dokumentacja techniczna sporządzanych napraw urządzeń mechatro-nicznych. Przepisy bhp, ochrony przeciwpożarowej i ochrony środowiska podczas naprawy urządzeń mechatronicznych. Ćwiczenia: • Lokalizowanie nieprawidłowo działających elementów i podzespołów

urządzeń i systemów mechatronicznych. • Dokonanie wymiany uszkodzonych elementów i podzespołów urzą-

dzeń i systemów mechatronicznych. • Dokonanie naprawy wybranych elementów i podzespołów urządzeń

i systemów mechatronicznych. • Sporządzanie dokumentacji technicznej wykonanych napraw. Środki dydaktyczne Elementy i podzespoły urządzeń i systemów mechatronicznych przezna-czone do montażu. Zestawy narzędzi do montażu i serwisu elektronicznego i elektromecha-nicznego.

45

Dydaktyczne urządzenia i systemy mechatroniczne. Przyrządy do pomiaru wielkości geometrycznych. Przyrządy do pomiaru ciśnienia. Przyrządy do pomiaru wielkości elektrycznych. Oscyloskopy, czujniki i przetworniki pomiarowe. Zestawy elementów elektrycznych i elektronicznych. Zestawy do programowania i obsługi sterowników PLC. Programy komputerowe do rejestracji i opracowania wyników pomiarów. Programy komputerowe do opracowywania sprawozdań z wykonanych ćwiczeń. Dokumentacja techniczna. DTR. Normy, katalogi, poradniki. Instrukcje i przewodnie teksty do ćwiczeń. Uwagi o realizacji programu

Program nauczania przedmiotu „Pracownia urządzeń mechatronicz-nych” składa się z dwóch części. Pierwsza z nich obejmuje treści z za-kresu miernictwa, druga z zakresu montażu, programowania, urucha-miania, regulacji i napraw urządzeń mechatronicznych. Realizacja treści części pierwszej powinna być skorelowana z kształceniem w ramach przedmiotu „Podstawy mechatroniki”. Pozwoli to na wykorzystanie wie-dzy uczniów z zakresu obwodów elektrycznych podczas wykonywania pomiarów wielkości elektrycznych. W procesie nauczania-uczenia się należy stosować metodę ćwiczeń praktycznych, przewodniego tekstu, a także metodę projektów. Podczas wprowadzania nowych treści oprócz metod aktywizujących wskazany jest opis i pokaz z wyjaśnieniem. W czasie zajęć szczególną uwagę należy zwracać na przestrzeganie przez uczniów przepisów bhp, korzystanie z dokumentacji technicznej, katalogów, norm oraz na umiejętność pracy w zespole.

Zajęcia powinny odbywać się w grupie do 16 osób, z podziałem na zespoły 2 -3 osobowe lub indywidualnie.

Treści programowe części pierwszej należy realizować w pracowni wyposażonej w stanowiska do pomiarów wielkości geometrycznych, ci-śnienia i wielkości elektrycznych. Pomiary elektryczne należy wykony-wać w pracowni wyposażonej w stanowiska zasilane regulowanym na-pięciem przemiennym jednofazowym i trójfazowym oraz stabilizowanym napięciem stałym, a także w elektryczne i elektroniczne przyrządy po-miarowe, generatory wielofunkcyjne, oscyloskopy, zestawy elementów elektrycznych i elektronicznych oraz w programy komputerowe.

Realizacja programu części drugiej wymaga wyposażenia pracowni w stanowiska zasilane: napięciem przemiennym jednofazowym i trójfa-zowym, stabilizowanym napięciem stałym, sprężonym powietrzem o re-

46

gulowanym ciśnieniu, a także w zestawy elementów wykonawczych: elektrycznych, pneumatycznych i hydraulicznych, czujniki i przetworniki, elementy i urządzenia sterujące, regulatory, przyrządy pomiarowe, pro-gramy komputerowe.

Mając na celu samodzielne wykonywanie ćwiczeń przez uczniów, na-leży przygotować odpowiednią instrukcję lub przewodni tekst. Instrukcja powinna zawierać: wiadomości teoretyczne niezbędne do wykonania ćwiczenia, jego przebieg oraz wskazówki do wykonania. Uczeń powinien zapoznać się z instrukcją przed przystąpieniem do ćwiczeń. Ćwiczenia podane w poszczególnych działach tematycznych stanowią propozycję, która może być wykorzystana w czasie zajęć. Wskazane jest, aby na-uczyciel przygotował własne ćwiczenia o różnym stopniu trudności, które może realizować w warunkach swojej szkoły.

Na pierwszych zajęciach nauczyciel powinien przedstawić organizację zajęć, omówić regulamin i instrukcję bhp obowiązującą w pracowni, uświadomić uczniom zagrożenia związane z prądem elektrycznym, wskazać zastosowane w pracowni środki ochrony przeciwpożarowej i sprzęt ochrony przeciwpożarowej oraz zademonstrować awaryjne wy-łączanie zasilania.

Przed dopuszczeniem uczniów do wykonywania ćwiczeń praktycz-nych należy zapoznać ich z przepisami bhp obowiązującymi na danym stanowisku ćwiczeniowym.

Na realizację poszczególnych działów tematycznych proponuje się następujący podział godzin:

Lp. Działy tematyczne Orientacyjna liczba godzin

1. Podstawy miernictwa 10 2. Pomiary wielkości geometrycznych 40 3. Pomiary ciśnienia 6 4. Pomiary wielkości elektrycznych 60 5. Montaż urządzeń mechatronicznych 64 6. Programowanie urządzeń mechatronicznych 72 7. Uruchamianie urządzeń mechatronicznych 20 8. Regulacje parametrów w urządzeniach mechatro-

nicznych

40 9. Naprawy urządzeń mechatronicznych 60

Razem 372 Pomiary wielkości geometrycznych - pomiary powinny być poprze-

dzone realizacją treści z zakresu tolerancji i pasowań. Ponieważ ich zro-zumienie może sprawić uczniom trudności należy podczas wprowadza-nia i utrwalania pojęć z tego zakresu przeprowadzić znaczną ilość ćwi-

47

czeń obliczeniowych. Podczas pomiarów wskazane jest kształtowanie umiejętności dokonywania pomiarów powszechnie stosowanymi przy-rządami, szacowanie wielkości popełnianych podczas pomiarów błędów oraz doboru przyrządów pomiarowych.

Pomiary wielkości elektrycznych –pierwsze ćwiczenia powinny być

proste i starannie zaplanowane, ponieważ uczniowie nie posiadają do-świadczenia w wykonywaniu pomiarów. Uczniowie, nie mając dużej sprawności manualnej w łączeniu układów oraz w posługiwaniu się przy-rządami pomiarowymi, muszą mieć odpowiednio dużo czasu na wyko-nanie wszystkich czynności oraz na analizę wyników pomiarów i wycią-gnięcie wniosków. W miarę nabywania doświadczenia i kształtowania się nawyków można wprowadzać stopniowo metodę przewodniego tekstu, wymagającą od uczniów większej samodzielności.

Podczas wykonywania ćwiczeń należy położyć nacisk na właściwe dobieranie metod pomiarowych, poprawne przeprowadzanie pomiarów, analizowanie ich wyników oraz określanie dokładności pomiarów. Szczególną uwagę należy zwracać na przestrzeganie zasad bhp podczas wykonywania pomiarów.

Montaż urządzeń mechatronicznych - ćwiczenia z tego zakresu

powinny obejmować; planowanie pacy, przygotowanie stanowiska pracy, przygotowanie części i materiałów, wykonanie praktyczne montażu, sa-moocenę wykonanej pracy oraz prezentację. Ćwiczenia dotyczące mon-tażu napędów i sterowania elektrycznego powinny odbywać się pod bezpośrednim nadzorem nauczyciela.

Programowanie urządzeń mechatronicznych - ważne jest, aby

uczniowie rozwiązywali rzeczywiste problemy związane ze sterowaniem procesami i aby ich rozwiązania były możliwie kompleksowe. Powinni oni mieć możliwość programowania sterowników we wszystkich językach programowania przewidzianych normą. Zakłada się, że uczniowie będą programowali również falowniki i regulatory. Zajęcia powinny umożliwić indywidualną pracę uczniów.

Naprawy urządzeń mechatronicznych - należy zwrócić uwagę na

typowe zakresy napraw urządzeń lub systemów mechatronicznych – głównie poprzez wymianę uszkodzonych elementów. Uczniowie powinni ocenić rodzaj uszkodzenia i wymienić uszkodzony element. W ramach ćwiczeń można również wykonać naprawę elementów i podzespołów urządzeń mechatronicznych. W tym dziale programowym uczniowie wykonują zadania kompleksowo, to znaczy, że naprawa ma być wykonana od określenia przyczyn awarii, poprzez wymianę uszko-

48

dzonych elementów, aż po rozruch i kalibrację urządzenia lub systemu mechatronicznego. W niektórych przypadkach posłużyć się można instrukcją serwisową (w języku polskim lub obcym).

Propozycje metod sprawdzania i oceny osiągnięć edukacyjnych ucznia

Sprawdzanie i ocenianie osiągnięć uczniów należy przeprowadzać systematycznie w trakcie realizacji programu nauczania przedmiotu, na podstawie kryteriów przedstawionych na początku zajęć. Kryteria oceniania powinny dotyczyć poziomu oraz zakresu opanowania umiejęt-ności i wiadomości wynikających ze szczegółowych celów kształcenia.

Proces oceniania powinien obejmować: – diagnozę stanu wiedzy uczniów przed przystąpieniem do wykonywa-

nia ćwiczeń, – ocenianie kształtujące, czyli identyfikowanie postępów uczniów

w trakcie realizacji programu, – ocenianie sumatywne, czyli sprawdzanie wiadomości i umiejętności

uczniów po zrealizowaniu programu. Przed dopuszczeniem uczniów do wykonywania ćwiczeń praktycz-

nych należy sprawdzić ich przygotowanie z zakresu przestrzegania zasad bhp oraz znajomości zagadnień objętych ćwiczeniem.

Ocenianie kształtujące powinno polegać na: – obserwacji i ocenie czynności uczniów podczas wykonywania ćwicze-

nia, – ocenie opracowanego przez uczniów sprawozdania z ćwiczenia, – ocenie opracowanych projektów.

Umiejętności praktyczne proponuje się sprawdzać przez obserwację czynności wykonywanych podczas realizacji ćwiczeń. Przy ocenie należy uwzględnić przede wszystkim następujące umiejętności: – organizowania stanowiska pracy, – dobierania metod i przyrządów pomiarowych, – wykonywania pomiarów wielkości fizycznych, – montażu i demontażu urządzeń mechatronicznych, – wykonywania prostych napraw urządzeń mechatronicznych, – przestrzegania zasad bhp na stanowisku pracy.

Po zakończeniu realizacji programu działu tematycznego proponuje się zastosowanie testu praktycznego z zadaniami typu próba pracy, zadaniami nisko lub wysoko symulowanymi. Do zadań należy opracować kryteria oceny i schemat punktowania.

W ocenie osiągnięć ucznia po zakończeniu realizacji programu na-uczania należy uwzględnić wyniki wszystkich, stosowanych przez na-uczyciela, sposobów sprawdzania osiągnięć ucznia.

49

Dla uczniów, którzy bezbłędnie wykonali wszystkie ćwiczenia z zakre-su montażu, eksploatacji i napraw urządzeń mechatronicznych (ćwicze-nia z pomiarów wielkości fizycznych charakterystycznych dla mechatro-niki można traktować jako wprowadzające) proponuje się wydanie na zakończenie zajęć certyfikatów potwierdzających ukształtowanie umie-jętności.

Literatura Bolkowski S.: Elektrotechnika. WSiP, Warszawa 2000 Chwaleba A., Poniński M., Siedlecki A.: Metrologia elektryczna. WNT, Warszawa 2000 Goźlińska E.: Maszyny elektryczne. WSiP, Warszawa 2002 Górecki A., Grzegórski Z.: Montaż, naprawa i eksploatacja maszyn i urządzeń przemysłowych. WSiP, Warszawa 1998 Heimann B. (pod kier.): Mechatronika. PWN, Warszawa 2001 Hörnemann E., Hübscher H., Klause J., Schierack K., Stolzenburg R.: Elektrotechnika. Instalacje elektryczne i elektronika przemysłowa. WSiP, Warszawa 1998 Horowitz P., Hill W.: Sztuka elektroniki. Część I i II. Wydawnictwo Komu-nikacji i Łączności, Warszawa 1995 Jakubiec W.: Metrologia wielkości geometrycznych. WNT, Warszawa 1999 Kacejko L.: Pracownia elektryczna. Tom II. MCNEMT, Radom 1993 Karkowski Z.: Miernictwo elektroniczne. WSiP, Warszawa 1991 Katalog „Automatyzacja środkami pneumatyki” – FESTO Kordowicz-Sot A.: Automatyka i robotyka. Robotyka. WSiP, Warszawa 1999 Kostro J.: Elementy, urządzenia i układy automatyki. WSiP, Warszawa 1994 Markiewicz H.: Zagrożenia i ochrona od porażeń w instalacjach elek-trycznych. WNT, Warszawa 2000 Praca zbiorowa pod kierunkiem D. Schmida. Mechatronika. Wydawnic-two REA, Warszawa 2002 Praca zbiorowa. Poradnik montera elektryka. WNT, Warszawa 1986 Praca zbiorowa: Praktyczne zastosowania elektrotechniki. Wydawnictwo REA, Warszawa 2003 Pilawski M.: Pracownia elektryczna. WSiP, Warszawa 2000 Struczyński G., Świerżewski M.: Bezpieczna eksploatacja urządzeń elek-troenergetycznych w pytaniach i odpowiedziach. WNT, Warszawa 1989 Szejnach W.: Napęd i sterowanie pneumatyczne. WNT, Warszawa 1997 Tunia H., Winiarski B.: Energoelektronika w pytaniach i odpowiedziach. WNT, Warszawa 1996

50

Zembrzuski J.: Uszkodzenia i naprawa silników elektrycznych. WNT, Warszawa 1999 Wykaz literatury należy aktualizować w miarę ukazywania się nowych pozycji wydawniczych.

51

JĘZYK OBCY ZAWODOWY Szczegółowe cele kształcenia W wyniku procesu kształcenia uczeń / słuchacz powinien umieć: – posłużyć się językiem obcym w zakresie wykonywanych zadań, – porozumieć się z uczestnikami procesu pracy wykorzystując słownic-

two ogólnotechniczne, – wydać instrukcje i polecenia w języku obcym, – skorzystać z dwujęzycznych słowników: ogólnego, technicznego oraz

z obcojęzycznych słowników specjalistycznych, – przeczytać i przetłumaczyć obcojęzyczną korespondencję, literaturę

i prasę z zakresu mechatroniki, – przeczytać ze zrozumieniem i przetłumaczyć obcojęzyczną dokumen-

tację techniczną urządzeń i systemów mechatronicznych oraz ich elementów i podzespołów,

– uzyskać, w drodze konwersacji telefonicznej, informacje dotyczące serwisu urządzeń i systemów mechatronicznych,

– zredagować notatkę z tekstu słuchanego i czytanego, – zainstalować i wykorzystać obcojęzyczne oprogramowanie niezbędne

do pracy urządzeń i systemów mechatronicznych, – rozróżnić komendy i polecenia przy dozorowaniu pracy urządzeń

i systemów mechatronicznych, – posłużyć się liczebnikami głównymi i porządkowymi przy nastawianiu

parametrów systemów mechatronicznych, – skorzystać z terminologii międzynarodowej przy projektowaniu

i programowaniu urządzeń i systemów mechatronicznych, – skorzystać z obcojęzycznej dokumentacji technicznej, norm, katalo-

gów i poradników, – wykorzystać obcojęzyczne zasoby Internetu związane z tematyką

zawodową (poprawnie wpisać do przeglądarki, wyszukać, odczytać i przetłumaczyć odpowiednie hasła dotyczące mechatroniki),

– przeczytać ze zrozumieniem i przetłumaczyć korespondencję otrzy-mywaną w poczcie elektronicznej,

– przeprowadzić w języku obcym korespondencję z firmami, instytucja-mi i osobami prywatnymi, w sprawach zawodowych, przy użyciu pocz-ty tradycyjnej i elektronicznej,

– przetłumaczyć, z zachowaniem zasad gramatyki i ortografii języka obcego, teksty zawodowe napisane w języku polskim,

– posłużyć się słownictwem związanym z prowadzeniem działalności gospodarczej,

– skorzystać z obcojęzycznych źródeł informacji w celu doskonalenia się i aktualizowania wiedzy zawodowej.

52

Materiał nauczania 1. Materiał gramatyczny na poziomie podstawowym i średnio

zaawansowanym Rodzajniki określone i nieokreślone. Przyimki. Zaimki osobowe, wskazu-jące, dzierżawcze, względne, pytające, nieokreślone. Przymiotniki, stopniowanie. Przysłówki, stopniowanie. Powtórzenie czasów i trybów. Zdania warunkowe i następstwo czasów. Strona bierna czasownika. Mowa zależna. Ćwiczenia: • Wykonywanie testu kompetencji językowych. • Wykonywanie ćwiczeń gramatycznych. 2. Zagadnienia leksykalne: słownictwo ogólnotechniczne Zawody, kraje, narodowości. Wykonywanie czynności i zadań zawodo-wych. Określanie wieku i czasu. Określanie miary, wagi, ilości oraz innych danych liczbowych w kontekście zawodowym. Zasady pisowni i wymowy liczebników głównych i porządkowych. Podstawowy słowni-czek komputerowy. Podstawowe komendy komputerowe. Ćwiczenia: • Opisywanie zadań i czynności zawodowych. • Opisywanie właściwości technicznych przedmiotów. • Określanie wieku ludzi i przedmiotów, ćwiczenia z czasem i zegarem. • Wykonywanie ćwiczeń leksykalnych z luką i testów wielokrotnego

wyboru. 3. Zagadnienia leksykalne: terminologia zawodowa Słownictwo związane z wykonywaniem zawodu technika mechatronika, zwłaszcza w zakresie projektowania, montażu, użytkowania i napraw urządzeń i systemów mechatronicznych (podstawy mechatroniki, modu-łowość urządzeń i systemów mechatronicznych, technika cyfrowa i mikroprocesorowa, elementy elektryczne i elektroniczne, elementy układów pneumatycznych i hydraulicznych, elementy aparatury kontrol-no-pomiarowej). Ćwiczenia: • Sporządzanie specyfikacji urządzeń mechatronicznych w języku

obcym (metoda projektów). • Wykonywanie plansz z obcojęzycznymi nazwami części urządzeń

mechatronicznych (projekt).

53

• Wykonywanie testów słownikowych z zakresu znajomości terminologii zawodowej.

4. Doskonalenie pracy z tekstem Dokumentacja techniczna urządzeń i systemów mechatronicznych. Obcojęzyczna prasa specjalistyczna, normy, katalogi, poradniki. Komen-dy i polecenia używane w oprogramowaniu. Specjalistyczne materiały audiowizualne. Internetowe zasoby zawodowe. Korespondencja zawo-dowa. Ćwiczenia: • Korzystanie z materiałów pomocniczych: słowników, opracowań

specjalistycznych, Internetu. • Wyszukiwanie artykułów o tematyce zawodowej w sieci Internet –

praca indywidualna, metoda projektów. • Analizowanie struktury tekstu, identyfikowanie zagadnień głównych

i drugorzędnych. • Wyciąganie wniosków z informacji podanych w tekście. • Posługiwanie się kontekstem w zrozumieniu dokumentu. • Formułowanie pytań dotyczących wysłuchanego i przeczytanego tekstu. • Sporządzanie notatki. • Wysyłanie i odbieranie obcojęzycznych wiadomości pocztą elektro-

niczną – symulacja komputerowa w parach. • Tłumaczenie tekstów zawodowych z języka polskiego na język obcy. • Tworzenie własnego słowniczka terminologii zawodowej – praca

indywidualna. • Ćwiczenia weryfikujące rozumienie tekstu z odsłuchu. 5. Konwersacje zawodowe Kształtowanie stosunków interpersonalnych. Wyrażanie życzeń i żądań w języku obcym. Użycie form grzecznościowych w działalności zawodo-wej. Prowadzenie rozmowy telefonicznej. Ćwiczenia: • Zadawanie pytań i udzielanie odpowiedzi (praca w parach). • Stosowanie zwrotów konwersacyjnych używanych do wyrażania

pozytywnej opinii, zgłaszania wątpliwości, stawiania warunków, argumentowania.

• Stosowanie zwrotów grzecznościowych używanych w rozmowach zawodowych (symulacja).

• Uzyskiwanie i udzielanie informacji w konwersacji przez telefon (symulacja).

54

6. Język obcy w działalności gospodarczej Podstawowe elementy życiorysu i listu motywacyjnego. Zasady i metody komunikowania się. Formalno-prawne podstawy działalności gospodar-czej. Działalność marketingowa firmy. Ćwiczenia: • Sporządzanie dokumentów związanych z zatrudnieniem: życiorysu

i listu motywacyjnego (praca indywidualna). • Rozmowa kwalifikacyjna o przyjęcie do pracy (inscenizacja). • Rozróżnianie różnego typu form działalności i umów o pracę. • Sporządzanie reklamy usług i urządzeń mechatronicznych. Środki dydaktyczne Słowniki dwujęzyczne, techniczne, specjalistyczne i ogólne. Czasopisma specjalistyczne, normy, katalogi, poradniki. Podręczniki zawodowe w języku obcym. Filmy o tematyce zawodowej w wersji obcojęzycznej (kasety wideo). Nagrania tekstów z zakresu języka obcego ogólnego, technicznego i specjalistycznego (kasety audio). Wzory dokumentów, CV, listów motywacyjnych. Zestaw plansz z obcojęzyczną terminologią urządzeń mechatronicznych. Sprzęt audiowizualny: telewizor, magnetowid, urządzenia audio. Uwagi o realizacji programu

Absolwent szkoły kształcącej w zawodzie technik mechatronik będzie w przyszłości specjalistą w interdyscyplinarnej dziedzinie nauki i techniki, łączącej w sobie zagadnienia mechaniki, elektroniki i informatyki. Zakres treści programu nauczania przedmiotu Język obcy zawodowy ma na celu stworzenie podstaw do takiego wielokierunkowego wykształcenia. Przewidziane w nim zajęcia bazują na umiejętnościach językowych w zakresie ogólnym oraz na umiejętnościach i wiadomościach z zakresu mechatroniki. Wskazane jest, by były one prowadzone w porozumieniu z nauczycielami innych przedmiotów zawodowych, w celu skorelowania materiału nauczania i tematyki ćwiczeń. Uczniowie powinni otrzymywać do opracowania lub przetłumaczenia materiały wykorzystywane na zaję-ciach z przedmiotów zawodowych.

Zajęcia powinny odbywać się w laboratorium językowym ze stanowi-skami dydaktycznymi wyposażonymi w sprzęt audiowizualny. Część zajęć należy prowadzić w pracowni komputerowej z dostępem do Inter-netu i poczty elektronicznej.

55

Program nauczania języka zawodowego stanowi kontynuację języka obcego nauczanego jako przedmiot ogólny, toteż warunkiem przystąpie-nia do nauki przedmiotu jest znajomość danego języka przynajmniej na poziomie podstawowym. W związku z powyższym, realizację programu należy rozpocząć od zdiagnozowania umiejętności językowych ucznia i zaplanowania na tej podstawie metod nauczania oraz organizacji zajęć tak, by w jak najwyższym stopniu osiągnąć najważniejszy cel przedmio-tu, jakim jest swobodne posługiwanie się językiem obcym w praktyce zawodowej. W tym celu wskazane jest przeprowadzenie testu kompe-tencji językowych. Nie powinien on jednak być zbyt trudny, aby diagno-zując obiektywnie umiejętności uczniów, zachęcił ich jednocześnie do nauki i uwierzenia we własne siły. Proponuje się zastosować jeden z wielu testów dostępnych w Internecie lub inne testy sprawdzające poziom umiejętności wejściowych. Należy również przeprowadzić dia-gnozę umiejętności uczniów w zakresie wypowiedzi ustnej na wybrany temat.

Przyjąwszy za cel główny umiejętność funkcjonalnego i pragmatycz-nego posługiwania się językiem obcym, przy konstruowaniu programu wzięto pod uwagę wskazane w Podstawie programowej ogólne obszary, w których winny mieścić się działania ucznia, wykonywane zarówno pod kierunkiem nauczyciela, jak i samodzielnie. W programie ujęte są one jako osiągnięcia w zakresie czterech sprawności językowych: – rozumienia ze słuchu, – mówienia, – czytania ze zrozumieniem, – pisania i redagowania wypowiedzi.

Nauczyciel powinien pełnić rolę przewodnika w świecie związanym z obcojęzyczną tematyką zawodową. Uczeń ma być przygotowany do samodzielnego zdobywania i wykorzystywania wiedzy, planowania i organizowania własnej pracy, twórczego rozwiązywania problemów, rozwijania zainteresowań i sprawności.

Od pierwszych zajęć kształcić należy umiejętność posługiwania się współczesnymi źródłami informacji, słownikami, prasą obcojęzyczną, a w tym umiejętność czytania ze zrozumieniem, problematyzowania, hierarchizowania, streszczania, sporządzania notatki. Należy położyć również nacisk na sprawne korzystanie z Internetu. Umiejętność posłu-giwania się różnymi źródłami informacji oraz wzbogacania wiedzy mogą rozwijać przygotowywane przez uczniów referaty – indywidualne wystą-pienia na dany temat, streszczenia problematyki dokumentów i artykułów zawodowych.

Osiągnięcie przez uczniów założonych w programie szczegółowych celów kształcenia wymaga stosowania różnorodnych metod nauczania: podających oraz poszukujących, opartych na działaniu i aktywności

56

uczniów podczas poznawania nowej wiedzy. Zajęcia grupowe (w zespołach 4 – 6 osobowych) powinny być prowa-

dzone metodami aktywizującymi, ze szczególnym wykorzystaniem tech-nik „burzy mózgów”, metaplanu, symulacji i inscenizacji. Ponadto propo-nuje się prowadzenie ćwiczeń indywidualnych, dostosowanych do poziomu i tempa uczenia się ucznia, związanych głównie z tłumacze-niami i korzystaniem z Internetu. Inną formą zajęć może być wykonywa-nie projektów w zespołach 2 – 5 osobowych, związanych z przygotowa-niem większych opracowań, plansz, specyfikacji. Wskazane są również metody eksponujące, szczególnie prezentacja krótkich filmów o tematy-ce zawodowej. Podstawowym zadaniem nagrań video jest wzmocnienie przekazu słownego, żywa demonstracja zawodowych kontekstów poprzez prezentację zagranicznych doświadczeń w dziedzinie mecha-troniki, utrwalanie i przyspieszanie zdobywania wiedzy oraz emocjonalne zaangażowanie odbiorców w przekazywaną treść.

Na początku każdych zajęć nauczyciel powinien przedstawić uczniom ich cele. Poszczególne elementy zajęć oraz ćwiczenia powinny być zaw-sze podsumowane przez nauczyciela. Propozycje metod sprawdzania i oceny osiągnięć edukacyjnych ucznia

Sprawdzanie i ocenianie osiągnięć uczniów powinno odbywać się systematycznie na podstawie ustalonych kryteriów.

Sprawdzanie wiadomości należy przeprowadzać przy pomocy testów gramatycznych i leksykalnych (z luką, wielokrotnego wyboru), natomiast umiejętności należy sprawdzać przy pomocy testów praktycznych typu próba pracy lub zadanych projektów. Umiejętność komunikowania się można weryfikować w czasie dialogu ucznia z innymi uczniami lub z nauczycielem. W wypowiedziach ustnych należy oceniać poprawność leksykalną i gramatyczną, poprawność i płynność wymowy, zgodność wypowiedzi z tematem. W celu uniknięcia zakłócenia toku wypowiedzi, nie jest wskazane poprawianie drobnych błędów i usterek językowych. W wypowiedziach pisemnych oceniać należy poprawność leksykalną i gramatyczną, styl, zgodność wypowiedzi z tematem oraz ortografię.

Uczeń powinien znać kryteria oceniania wypowiedzi ustnych i pisemnych – wiedzieć kiedy otrzyma ocenę negatywną, a kiedy zasłuży na celującą (kryteria te odpowiadać muszą obowiązującemu w danej szkole wewnątrzszkolnemu systemowi oceniania). Każdą dłuższą wypo-wiedź nauczyciel powinien zrecenzować – wskazać jej zalety i niedocią-gnięcia. Recenzja ma uświadomić uczniowi jego osiągnięcia, informować o brakach i dawać wskazówki do dalszej pracy. Ocena powinna zachę-cać ucznia do samodzielnej i poprawnej językowo wypowiedzi.

57

Ważne jest, aby nauczyciel premiował każdą samodzielną pracę ucznia, jego inicjatywę w poszerzaniu wiedzy, dodatkowe wiadomości związane z obcojęzycznym słownictwem zawodowym. Konieczne jest częste zadawanie pracy związanej z wyszukiwaniem informacji w róż-nych źródłach; sporządzane przez uczniów notatki powinny być syste-matycznie kontrolowane.

Ocena (bieżąca, okresowa, roczna) ma być miernikiem umiejętności ucznia. W końcowej ocenie osiągnięć uczniów należy uwzględnić wyniki wszystkich metod sprawdzania stosowanych przez nauczyciela. Literatura Język angielski – słowniki Collin P.H., Słupski J.: Słownik biznesu angielsko-polski z indeksem polsko-angielskim. Wydawnictwo Wilga, Warszawa 1999 Corbeil J.-C.: Wielojęzyczny słownik wizualny. Polski. Angielski. Niemiecki. Francuski. Leksykon tematyczny. Wydawnictwo Wilga, Warszawa 1996 France C., Mann P., Kolossa B.: Ekonomia. Angielsko-polski słownik tematyczny. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2002 Jastrzębska-Okoń I.: Polsko-angielski słownik tematyczny. Harald G., Warszawa 1997 Kienzler I: Słownik terminologii komputerowej angielsko-polski i polsko-angielski. Ivax, Gdynia 2003 Lukszyn J.: Wielojęzyczny słownik modułowy. Avans, Warszawa 2001 Puławski M., Kozierkiewicz R.: Słownik handlowy angielsko-polski. Polskie Wydawnictwo Ekonomiczne, Warszawa 1991 Mizgalski E.: Słownik techniczny polsko-angielski, angielsko-polski. Aneks, Wałbrzych 1994 Rosenbaum O.: Praktyczny słownik komputerowy angielsko-polski, polsko-angielski. Wydawnictwo REA, Warszawa 2001 Śmid W.: Słownik terminów angielsko-polski. Placet, Warszawa 2000 Praca zbiorowa: Wielki słownik angielsko-polski. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2002 Tittenbrun M.: Duży słownik polsko-angielski i angielsko-polski. Kastor, Warszawa 2001 Welfe A., Brzeszczyński J., Majsterek M.: Słownik terminów metod ilościowych angielsko-polski, polsko-angielski. Polskie Wydawnictwo Ekonomiczne, Warszawa 2002

58

Język francuski Bloomfield, Tauzin: Affaires à suivre. Hachette, Paris 2002 Bruchet-Collins: Objectif enterprise. Hachette, Paris 2002 CD-Rom Français Professionnel: À la recherche d’un emploi. CLE Int., Paris 2002 CD-Rom Français Professionnel: Vivez les affaires. Hachette, Paris 2002 Corado, Macagno, Sanchez: Faire des affaires en français. Hachette, Paris 2002 Danilo M., Lincoln M., Penfornis J.-L.: Le français de la communication professionnelle. CLE Int., Paris 2002 Danilo M., Tauzin B.: Le français de l’entreprise. CLE Int., Paris 2002 Dany, Geliot, Grand-Clement, Parizet: Le français du secrétariat commercial. Hachette, Paris 2002 Dany, Noé: Les employés: service, commerce, industrie. Hachette, Paris 2002 Eurin, Henao: Pratiques du français scientifique. Hachette, Paris 2002 Gruneberg, Tauzin: Comment vont les affaires? Hachette, Paris 2002 Janik A.: Mały słownik informatyczny francusko-polski. WNT, Warszawa 1991 Janicka S., Szarski J.: Słownik naukowo-techniczny francusko-polski i polsko-francuski. WNT, Warszawa 2002 Mitchell, Tauzin, Truscott: Le français à grande vitesse. Hachette, Paris 2002 Pieńkoś E., Pieńkoś J.: Wielki słownik francusko-polski i polsko-francuski, tom 1 i 2. Wiedza Powszechna, Warszawa 2001 Piotrowska M., red.: Słownik tematyczny francusko-polski. Philip Wilson, Warszawa 2000 Język niemiecki – słowniki Alisch i in.: Ekonomia. Niemiecko-polski słownik tematyczny. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1999 Piprek J.: Wielki słownik niemiecko-polski i polsko-niemiecki, tom 1 i 2. Wiedza Powszechna, Warszawa 2002 Praca zbiorowa: Słownik biznesmena polsko-niemiecki. Kanion, Zielona Góra 2001 Seidel K.-H.: Słownik techniczny niemiecko-polski, polsko-niemiecki. Wydawnictwo REA, Warszawa 2003 Skibicki W.: Słownik terminologii prawniczej i ekonomicznej niemiecko-polski. Wiedza Powszechna, Warszawa 2000 Sokołowska M. i inni: Słownik naukowo-techniczny niemiecko-polski i polsko-niemiecki. WNT, Warszawa 1999 Wiązek A.: Słownik techniczny niemiecko-polski, polsko-niemiecki. Aneks, Wałbrzych 2003

59

W procesie nauczania należy wykorzystać również aktualną obcojęzycz-ną prasę zawodową. Proponuje się korzystanie ze stron internetowych o tematyce zawodowej, np.: www.thesame-innovation.comwww.mechatronics-net.dewww.mechatronik-portal.dewww.fsrm.chhttp://mecha.ae.boun.edu.tr http://groups.yahoo.com/group/mecatronique Wykaz literatury należy aktualizować w miarę ukazywania się nowych pozycji wydawniczych.

60

PROGRAMOWANIE I OBSŁUGA OBRABIAREK STEROWANYCH NUMERYCZNIE

(przykład zajęć specjalizacyjnych) Szczegółowe cele kształcenia W wyniku procesu kształcenia uczeń / słuchacz powinien umieć: – scharakteryzować proces technologiczny, – opracować procesy technologiczne typowych części maszyn, – porównać obrabiarki konwencjonalne z obrabiarkami sterowanymi

numerycznie, – rozróżnić cechy konstrukcyjne obrabiarek sterowanych numerycznie, – rozróżnić systemy narzędziowe CNC do toczenia i frezowania, – dobrać narzędzia skrawające do toczenia i frezowania, – dobrać, ustalić i obliczyć parametry technologiczne do obróbki CNC, – zidentyfikować systemy mocowania narzędzi, – zinterpretować podstawy geometryczne toczenia, frezowania, – umiejscowić na rysunku charakterystyczne punkty obrabiarki CNC,

takie jak: punkt zerowy obrabiarki, punkt zerowy przedmiotu obrabia-nego, punkt wyjściowy obrabiarki, punkt odniesienia narzędzia, punkt wymiany narzędzia,

– dokonać konfiguracji symulatora na podstawie danych technicznych obrabiarki CNC,

– sporządzić arkusz przygotowawczy obróbki CNC, w tym: zdefiniować surówkę, wybrać zamocowanie przedmiotu obrabianego, dobrać narzędzia, wprowadzić wartości korekcyjne do pamięci symulatora lub obrabiarki,

– wykorzystać funkcje wymiarowania absolutnego i przyrostowego oraz przesunięcia punktu zerowego przedmiotu obrabianego,

– ustalić punkt zerowy przedmiotu obrabianego przez zarysowanie surówki,

– wykorzystać funkcje pomocnicze (G) tzw. przygotowawcze do pro-gramowania bez użycia cykli obróbkowych (interpolacja prostoliniowa i kołowa: toczenie wałka stopniowego z fazą i zaokrągleniem, frezo-wanie konturu ze skosem i zaokrągleniem),

– zastosować funkcje kompensacji promienia narzędzia, – zastosować odpowiednie cykle toczenia, frezowania stosownie

do zabiegu technologicznego, – sporządzić programy z wykorzystaniem ciągów konturowych (WOP), – sporządzić proste programy z zastosowaniem programowania

maszynowego – CAD/CAM dla toczenia, frezowania, – zastosować postprocesory do tłumaczenia programów na różne języki

sterowania,

61

– sprawdzić działanie opracowanego programu w symulatorze, – dokonać tłumaczenia programu zapisanego w symulatorze

na język układu sterowania obrabiarki oraz sprawdzić jego działanie w symulatorze sterownika obrabiarki CNC,

– dokonać transmisji przetłumaczonego programu do sterownika obrabiarki,

– dokonać niezbędnych korekt programu w sterowniku obrabiarki CNC, – przygotować obrabiarkę CNC do realizacji programu, – wykonać zaprogramowany element konstrukcyjny w celu przetesto-

wania działania programu CNC oraz wprowadzić do programu konieczne korekty,

– wykonać element na tokarce, frezarce, – dokonać analizy wymiarowej wykonanego elementu, – posłużyć się dokumentacją technologiczną. Materiał nauczania 1. Podstawy obróbki CNC Narzędzia skrawające. Parametry technologiczne skrawania. Obrabiarki konwencjonalne. Obrabiarki sterowane numerycznie. Proces produkcyj-ny i proces technologiczny. Elementy procesu technologicznego. Doku-mentacja technologiczna. Rodzaje surówek. Naddatki na obróbkę. Tech-nologia typowych części maszyn: klasyfikacja części według podobień-stwa technologicznego, zasady opracowywania typowych procesów technologicznych. Projektowanie procesów technologicznych. Ćwiczenia: • Dobieranie materiału wyjściowego do wykonania części maszyny. • Dobieranie wielkości naddatków. • Obliczanie parametrów technologicznych do obróbki CNC. • Dobieranie narzędzi, przyrządów i uchwytów. • Opracowywanie procesu technologicznego typowej części maszyny. 2. Programowanie CNC – toczenie Konfiguracja symulatora CNC. Przestrzeń robocza tokarki. Sporządzanie karty przygotowawczej. Przygotowanie narzędzi i uchwytów. Układ abso-lutny i inkrementalny. Funkcja drogi. Funkcje pomocnicze. Cykle tocze-nia: wzdłużnego, poprzecznego, gwintowania i podcięć technologicz-nych. Programowanie zorientowane warsztatowo (WOP). Programowa-nie CAD/CAM. Postprocesor umożliwiający zamianę programu na język dowolnego sterownika. Obsługa tokarki CNC.

62

Ćwiczenia: • Opracowywanie programu operacji toczenia na tokarkę CNC z zasto-

sowaniem cyklu zgrubnego toczenia dowolnego konturu. • Opracowywanie programu operacji toczenia na tokarkę CNC

z zastosowaniem cyklu wiercenia. • Opracowywanie programu operacji toczenia na tokarkę CNC

z zastosowaniem cyklu toczenia podcięć pod gwint i szlifowanie. • Opracowywanie programu operacji toczenia na tokarkę CNC

z zastosowaniem cyklu gwintowania. • Opracowywanie programu operacji toczenia na tokarkę CNC

z zastosowaniem cyklu toczenia rowka. • Wykonywanie elementów konstrukcyjnych na tokarce CNC. 3. Programowanie CNC – frezowanie Konfiguracja symulatora CNC. Przestrzeń robocza frezarki. Sporządza-nie karty przygotowawczej. Przygotowanie narzędzi i uchwytów. Układ absolutny i inkrementalny. Funkcja drogi. Funkcje pomocnicze. Cykle frezowania: wiercenie układów otworów na okręgu i na prostej, prosto-kątne i okrągłe zagłębienia i wykonania czopów, gwintowanie otworów, rozwiercanie otworów, roztaczanie otworów. Programowanie zoriento-wane warsztatowo (WOP). Programowanie CAD/CAM. Postprocesor umożliwiający zamianę programu na język dowolnego sterownika. Ob-sługa frezarki CNC. Ćwiczenia: • Opracowywanie programu operacji frezowania na frezarkę

z zastosowaniem cykli wiercenia układów otworów na okręgu i na prostej.

• Opracowywanie programu operacji frezowania na frezarkę z zastoso-waniem cykli prostokątnego i okrągłego zagłębienia i wykonania czopów.

• Opracowywanie programu operacji frezowania na frezarkę z zastoso-waniem cykli gwintowania, rozwiercania i wytaczania otworów.

• Wykonywanie elementów konstrukcyjnych na frezarce CNC. Środki dydaktyczne Instrukcje lub teksty przewodnie do ćwiczeń. Dokumentacja Techniczno-Ruchowa tokarki CNC. Dokumentacja Techniczno-Ruchowa frezarki CNC. Tokarka konwencjonalna. Frezarka konwencjonalna. Tokarka CNC.

63

Frezarka CNC. PN, poradniki, katalogi. Instrukcje obsługi. Noże tokarskie, frezy, wiertła, rozwiertaki, gwintowniki i wytaczadła. Przyrządy pomiarowe. Foliogramy, przeźrocza. Filmy dydaktyczne. Programy komputerowe: program symulacji CNC, program CAD/CAM. Uwagi o realizacji programu

Program nauczania zajęć specjalizacyjnych ma na celu kształtowanie u uczniów umiejętności korzystania z programu wspomagającego i symulującego procesy obróbki skrawaniem z wykorzystaniem funkcji o zapisie alfanumerycznym. Realizację programu należy rozpocząć od przygotowania uczniów do wykonania projektu procesu technologiczne-go typowego elementu maszyny. W tym celu konieczne jest kształtowa-nie umiejętności doboru: materiałów wyjściowych, maszyn, oprzyrządo-wania, narzędzi, sprawdzianów, parametrów skrawania oraz obliczania wielkości naddatków.

Podczas realizacji treści z zakresu programowania CNC, szczególną uwagę należy poświęcić na zagadnienia dotyczące: geometrycznych podstaw obróbki na obrabiarkach CNC, technologicznych podstaw ob-róbki, podstaw programowania CNC oraz obsługi obrabiarek CNC.

Do osiągnięcia celów kształcenia poleca się zastosowanie metody przewodniego tekstu, metody projektów oraz ćwiczeń praktycznych. W trakcie ćwiczeń praktycznych, które powinny być poprzedzone wyja-śnieniem i prezentacją sposobu obsługi programu komputerowego, nale-ży zwrócić uwagę na kształtowanie następujących umiejętności: – wykorzystywania oprogramowania symulującego procesy obróbki

skrawaniem, jak również programu wspomagającego projektowanie CAD/CAM,

– programowania zorientowanego warsztatowo (WOP), – korzystania z funkcji drogi oraz z funkcji pomocniczych i ich zapisu

alfanumerycznego w programie obróbki, – wykorzystania narzędzi zgodnie z technologią wykonania określonego

wyrobu, – korzystania z cykli obróbkowych, – zamiany wykonanego programu na odpowiednie sterowanie z wyko-

rzystaniem postprocesora. W ramach ćwiczeń każdy uczeń powinien opracować program obrób-

ki CNC i uruchomić opracowany program w celu wykonania obróbki do-wolnego elementu. Tworzone przez uczniów programy muszą zawierać oprócz poprawnego zapisu alfanumerycznego także poprawną technolo-

64

gię wykonania danego elementu, co wymaga opanowania określonych umiejętności z zakresu procesu obróbki na obrabiarkach konwencjonal-nych.

Zajęcia powinny odbywać się w grupach do 16 osób w pracowni skła-dającej się z dwóch pomieszczeń, jednego wyposażonego w szesnaście stanowisk komputerowych z oprogramowaniem umożliwiającym symula-cję obróbki ubytkowej toczeniem i frezowaniem, drugiego z tokarką i fre-zarką CNC. Do realizacji programu potrzebne będą także narzędzia do toczenia i frezowania, przyrządy pomiarowe oraz poradniki i normy po-zwalające na odpowiedni dobór parametrów technologicznych do obrób-ki ubytkowej.

Uczniowie powinni pracować indywidualnie lub w zespołach 2 – 3 osobowych. Przed przystąpieniem do ćwiczeń, należy zapoznać uczniów z zasadami bezpieczeństwa i higieny pracy oraz z instrukcją ochrony przeciwpożarowej.

Proponuje się następujący podział godzin na realizację poszczegól-nych działów tematycznych:

Lp. Działy tematyczne Orientacyjna liczba godzin

1. Podstawy obróbki CNC 65 2. Programowanie CNC – toczenie 72 3. Programowanie CNC – frezowanie 45

Razem 182 Propozycje metod sprawdzania i oceny osiągnięć edukacyjnych ucznia

Sprawdzanie i ocenianie osiągnięć uczniów powinno odbywać się przez cały czas realizacji programu nauczania, na podstawie kryteriów przedstawionych na początku zajęć.

Kryteria oceniania, ujęte w przedmiotowym systemie oceniania, powinny dotyczyć poziomu oraz zakresu opanowania przez uczniów wiadomości i umiejętności wynikających ze szczegółowych celów kształ-cenia. Na podstawie dokonanej analizy celów, nauczyciel powinien przeprowadzić ich hierarchizację oraz opracować wymagania edukacyj-ne na poszczególne stopnie szkolne.

Podczas kontroli i oceny osiągnięć uczniów należy zwracać uwagę na poprawne posługiwanie się terminologią techniczną, umiejętne operowa-nie zdobytą wiedzą i jej praktyczne wykorzystanie podczas wykonywa-nia zadań.

Osiągnięcia uczniów należy oceniać na podstawie: – ustnych sprawdzianów poziomu wiadomości i umiejętności, stosowa-

65

nych przed dopuszczeniem uczniów do ćwiczeń lub w trakcie ich wy-konywania,

– pisemnych sprawdzianów i testów osiągnięć szkolnych, przed rozpo-częciem ćwiczeń oraz po każdej serii ćwiczeń,

– obserwacji pracy ucznia podczas wykonywania ćwiczeń laboratoryj-nych oraz ćwiczeń kontrolnych,

– opracowanych przez ucznia kart technologicznych i programów obróbki. Przed przystąpieniem ucznia do wykonywania ćwiczenia należy

sprawdzić jego wiedzę stosując test osiągnięć szkolnych. Warunkiem dopuszczenia do wykonywania ćwiczenia powinien być pozytywny wynik testu pisemnego.

Umiejętności praktyczne proponuje się sprawdzać na bieżąco pod-czas wykonywania ćwiczeń oraz w czasie wykonywania ćwiczenia kon-trolnego po serii ćwiczeń. Obserwując czynności ucznia podczas wyko-nywania ćwiczeń na obrabiarkach CNC i dokonując oceny jego pracy, należy zwracać uwagę na: – prawidłowy dobór operacji technologicznych, – prawidłowy dobór narzędzi i parametrów technologicznych dla opera-

cji toczenia i frezowania, – prawidłowo przeprowadzoną symulację obróbki, jak również na pra-

widłowość wykonania programu obróbki, – czynności manualne podczas wprowadzania programu do sterownika

obrabiarki, – czynności manualne podczas mocowania narzędzi, – prawidłowości zapisu wartości korekcyjnych narzędzi, – czynności manualne podczas mocowania przedmiotów obrabianych, – czynności manualne podczas sprawdzania gotowych elementów

przyrządami pomiarowymi, – przestrzeganie zasad bezpieczeństwa i higieny pracy.

Po zakończeniu realizacji serii ćwiczeń, proponuje się zastosowanie wielostopniowego testu dydaktycznego, jednakowego dla wszystkich uczniów. Zadania w teście mogą być otwarte (krótkiej odpowiedzi, z luką) lub zamknięte (wyboru wielokrotnego, na dobieranie, typu praw-da-fałsz). Każdy uczeń w ramach ćwiczenia kontrolnego powinien opra-cować program na podstawie rysunku wykonawczego, przeprowadzić symulację w programie komputerowym oraz wykonać gotowy element na obrabiarce CNC.

Podczas oceny osiągnięć szkolnych uczniów należy zwracać szcze-gólną uwagę na opanowanie umiejętności prawidłowego opracowania programu, co oznacza bezkolizyjną pracę wszystkich narzędzi i prawi-dłowy dobór technologii wykonania danego wyrobu.

W ocenie osiągnięć uczniów po zakończeniu realizacji programu

66

nauczania przedmiotu, należy uwzględnić poziom wykonania ćwiczeń przewidzianych programem oraz wyniki wszystkich stosowanych przez nauczyciela sposobów sprawdzania wiadomości i umiejętności.

Literatura Brodowicz W., Grzegórski Z.: Technologia budowy maszyn. WSiP, War-szawa 1998 Podstawy obróbki CNC. MTS Mathematisch Technische Software-Entwicklung GmbH. Wydawnictwo REA, Warszawa 2000 Programowanie obrabiarek CNC – toczenie. MTS Mathematisch Techni-sche Software-Entwicklung GmbH. Wydawnictwo REA, Warszawa 2000 Programowanie obrabiarek CNC – frezowanie. MTS Mathematisch Technische Software-Entwicklung GmbH. Wydawnictwo REA, Warszawa 2000 Wykaz literatury należy aktualizować w miarę ukazywania się nowych pozycji wydawniczych.

67

PRAKTYKA ZAWODOWA Szczegółowe cele kształcenia W wyniku procesu kształcenia uczeń / słuchacz powinien umieć: – scharakteryzować działalność przedsiębiorstwa na rynku wytwórczym

lub usługowym, – opisać funkcje urządzeń i systemów mechatronicznych przedsiębior-

stwa w procesach technologicznych wytwarzanych produktów lub usług z uwzględnieniem ochrony środowiska, przestrzegania zasad bhp i ergonomii,

– scharakteryzować strukturę organizacyjną przedsiębiorstwa, w tym również strukturę zatrudnienia,

– ustalić listę wytwarzanych produktów, – przedstawić listę dostawców materiałów i odbiorców wytwarzanych

produktów, – ustalić listę konkurentów przedsiębiorstwa, – scharakteryzować działania marketingowe, które mają na celu utrzy-

manie pozycji na rynku, – zanalizować pracę urządzeń i systemów mechatronicznych, – zmontować urządzenia i systemy mechatroniczne, – uruchomić wybrane urządzenia i systemy mechatroniczne, – wykonać pomiary parametrów urządzeń i systemów mechatronicznych, – zdiagnozować poprawność działania urządzeń i systemów mechatro-

nicznych, – dokonać prostych napraw urządzeń i systemów mechatronicznych, – zastosować przepisy bhp, ochrony przeciwporażeniowej, ochrony

ppoż. oraz ochrony środowiska na stanowisku pracy. Materiał nauczania Zapoznanie ze strukturą funkcjonowania przedsiębiorstwa. Zapoznanie z zasadami funkcjonowania przedsiębiorstwa w warunkach rynkowych. Projektowanie działalności marketingowej. Zapoznanie ze statusem pracownika, warunkami przyjęcia do pracy, oraz prawami i obowiązkami. Wykorzystywanie dokumentacji techniczno-ruchowej i technologicznej w działalności przedsiębiorstwa. Zapoznanie z organizacją stanowiska pracy. Wykonywanie czynności eksploatacyjnych (konserwacja, regulacja, pomiary kontrolne, demontaż i montaż, uruchamianie) urządzeń i syste-mów mechatronicznych. Wykonywanie napraw urządzeń i systemów mechatronicznych.

68

Uwagi o realizacji programu Praktyka zawodowa stanowi jeden z ostatnich etapów kształcenia

w zawodzie technik mechatronik. Powinna być realizowana pod koniec klasy trzeciej lub na początku klasy czwartej, w wymiarze dwóch tygodni. Zaleca się, aby uczniowie odbyli ją w zakładach stanowiących poten-cjalnie ich przyszłe miejsca pracy. Istotne jest, aby była ona tak zorgani-zowana, by umożliwić uczniom kontakt z dobrze prosperującą firmą pro-dukcyjną lub usługową, posiadającą nowoczesne systemy technologicz-ne – mechatroniczne.

Mając na celu utrwalenie wiadomości oraz wdrożenie umiejętności nabytych na zajęciach z przedmiotu Podstawy przedsiębiorczości, szczególnie w zakresie przedstawienia własnej kandydatury na dane stanowisko pracy, wskazane jest, aby uczniowie sami dokonali wyboru miejsca odbywania praktyki zawodowej. W tym celu powinni nawiązać kontakt z kierownictwem wybranego zakładu pracy, zaprezentować swo-je umiejętności i zainteresowania oraz ustalić szczegółowy harmono-gram praktyki. Rolę szkoły w tym przypadku należy ograniczyć do akcep-tacji wyboru zakładu, zawarcia umowy oraz akceptacji programu prakty-ki. Tylko w uzasadnionych przypadkach szkoła powinna pośredniczyć w pozyskiwaniu miejsca praktyk zawodowych dla uczniów.

Program praktyki zawodowej należy traktować w sposób elastyczny. Ze względów organizacyjnych, dopuszcza się pewne zmiany związane ze specyfiką zakładu, w którym uczeń odbywa praktykę. Praktyka zawo-dowa powinna jednak być tak zorganizowana, aby umożliwić uczniom zastosowanie i pogłębienie zdobytej wiedzy i umiejętności zawodowych w rzeczywistych warunkach pracy. Zaleca się, aby w miarę możliwości uczniowie mogli poznać pracę różnych działów zakładu.

Przed dopuszczeniem uczniów do wykonywania zadań należy zapo-znać ich z przepisami bhp obowiązującymi na danym stanowisku pracy.

W trakcie realizacji praktyki zawodowej uczniowie powinni dokumen-tować jej przebieg prowadząc dzienniczek praktyk. Propozycje metod sprawdzania i oceny osiągnięć edukacyjnych ucznia

Oceny osiągnięć ucznia dokonuje opiekun praktyki na podstawie obserwacji czynności wykonywanych podczas realizacji przydzielonych zadań oraz zapisów w dzienniczku praktyk.

Wskazane jest, aby na zakończenie praktyki uczeń przedstawił opie-kunowi praktyki sprawozdanie z jej realizacji. Powinien to być raport o tematyce związanej z zakładem pracy i odbywaną praktyką.

Kontrola i ocena przebiegu praktyki powinna uwzględniać: – przestrzeganie dyscypliny pracy,

69

– samodzielność podczas wykonywania pracy, – jakość wykonanej pracy, – przestrzeganie przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy.

Po ukończeniu praktyki opiekun powinien wystawić zaświadczenie o odbyciu praktyki zawodowej oraz odnotować w dzienniczku opinię o pracy i postępach ucznia wraz z oceną końcową.

70