Ministerstwo Edukacji Narodowej i Sportu

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 Lp. Przedmioty nauczania Dla młodzieży Liczba godzin tygodniowo w czteroletnim okresie nauczania Dla dorosłych Liczba godzin tygodniowo w cztero letnim okresie nauczania Liczba godzin w cztero letnim okresie nauczania Semestry I VIII Klasy I IV Forma stacjonarna 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 Forma zaoczna 4

PLAN NAUCZANIA Technikum uzupełniające Zawód: technik mechatronik 311[50] Podbudowa programowa: zasadnicza szkoła zawodowa Lp. Przedmioty nauczania Dla młodzieży Liczba godzin tygodniowo w trzyletnim okresie nauczania Dla dorosłych Liczba godzin tygodniowo w trzyletnim okresie nauczania Liczba godzin w trzyletnim okresie nauczania Semestry I VI Klasy I III Forma stacjonarna 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 Forma zaoczna 5

PLAN NAUCZANIA Szkoła policealna Zawód: technik mechatronik 311[50] Podbudowa programowa: szkoła dająca wykształcenie średnie Lp. Przedmioty nauczania Dla młodzieży Liczba godzin tygodniowo w dwuletnim okresie nauczania Semestry I IV Dla dorosłych Liczba godzin tygodniowo w dwuletnim okresie nauczania Liczba godzin w dwuletnim okresie nauczania Semestry I IV Forma stacjonarna 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 Forma zaoczna 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 elektrycznych, pneumatycznych i hydraulicznych, ustalić sposób postępowania, zgodnie z instrukcją ochrony przeciwpożarowej, w przypadku zagrożenia pożarem, zastosować podręczny sprzęt oraz środki gaśnicze zgodnie z zasadami ochrony przeciwpożarowej, zastosować obowiązujące zasady ochrony środowiska, udzielić pierwszej pomocy w stanach zagrożenia zdrowia lub życia, rozróżnić elementy obwodów elektrycznych oraz układów elektronicznych, 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 matematyczne wykorzystywane w obwodach elektrycznych oraz układach pneumatycznych i hydraulicznych, obliczyć parametry prostych obwodów elektrycznych, przeanalizować podstawowe zjawiska zachodzące w obwodach elektrycznych i wskazać ich praktyczne wykorzystanie, rozpoznać konstrukcje obwodów magnetycznych, obliczyć proste obwody magnetyczne o różnej konfiguracji, wyznaczyć zależności pomiędzy wielkościami fazowymi i przewodowymi w obwodach elektrycznych prądu trójfazowego, rozpoznać symbole graficzne podstawowych przyrządów półprzewodnikowych i ich elementów składowych, narysować charakterystyki: prądowo-napięciową diod, tyrystora i fotoelementów oraz wejściową i wyjściową tranzystora bipolarnego, scharakteryzować podstawowe parametry przyrządów półprzewodnikowych, 7

przeanalizować działanie podstawowych przyrządów półprzewodnikowych na podstawie ich charakterystyk, wskazać zastosowanie podstawowych przyrządów półprzewodnikowych, 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. Definiowanie pojęcia mechatronika i wskazywanie obszarów zastosowania 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, hydraulicznymi. 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. 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 zwrotu 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 magnetycznych nierozgałęzionych i rozgałęzionych. Projektowanie prostych obwodów magnetycznych. Podstawowe pojęcia dotyczące obwodów prądu przemiennego. Elementy pasywne R, L, C w obwodzie prądu sinusoidalnego. 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. Rozróżnianie elementów obwodów elektrycznych prądu stałego, opisywanie ich funkcji w obwodzie i przyporządkowywanie im symboli graficznych. Odczytywanie i rysowanie schematów prostych obwodów elektrycznych 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 elektrycznych prądu przemiennego jedno- i trójfazowego. Obliczanie parametrów prostych obwodów elektrycznych prądu przemiennego 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 elektroniczny, urządzenie elektroniczne, układ analogowy, układ cyfrowy, półprzewodnik. Półprzewodniki typu n i typu p, złącze p-n, złącze m-s. Analiza działania podstawowych przyrządów półprzewodnikowych: diod półprzewodnikowych, tranzystorów bipolarnych i unipolarnych, tyrystorów, fotoelementów. Układy prostownicze. Wzmacniacze elektroniczne. Elementy układów kombinacyjnych: bramki, sumatory, dekodery, pamięci statyczne RAM i ich zastosowanie. Kombinacyjne układy cyfrowe. Scalone kombinacyjne układy funkcjonalne. Sekwencyjne układy cyfrowe. Przerzutniki, rejestry, liczniki asynchroniczne i synchroniczne. Zastosowanie liczników. Budowa i zasada działania podstawowych mikroprocesorów. Programowanie mikroprocesorów. Współpraca mikroprocesorów z typowymi urządzeniami peryferyjnymi. Zastosowanie typowych mikroprocesorów. Rysowanie i interpretowanie charakterystyk przyrządów półprzewodnikowych (charakterystyki prądowo-napięciowej diod, tyrystorów oraz fotoelementów oraz charakterystyki wejściowej i wyjściowej tranzystora bipolarnego). Analizowanie działania wybranego układu prostowniczego na podstawie 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 zastosowanie. Programowanie podstawowych operacji matematycznych w wybranym języku programowania. 5. Układy pneumatyczne Podstawowe pojęcia stosowane w pneumatyce. Prawa fizyczne i zależności matematyczne wykorzystywane w układach pneumatycznych. Schematy układów pneumatycznych. Budowa i zasada działania siłowników pneumatycznych i typowych zaworów pneumatycznych. Zasady doboru i obliczania elementów układów pneumatycznych. 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 zależności matematyczne wykorzystywane w układach hydraulicznych. Schematy układów hydraulicznych. Budowa i zasada działania siłowników hydraulicznych i typowych zaworów hydraulicznych. Urządzenia pomocnicze. Zasady doboru i obliczania elementów układów hydraulicznych. Rozpoznawanie elementów układu hydraulicznego na schemacie oraz określanie ich przeznaczenia. Identyfikowanie struktury układu hydraulicznego. Określanie parametrów elementów układu hydraulicznego na podstawie 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 zagrożenia 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 środowiska. Regulaminy i instrukcje obsługi urządzeń stwarzających zagrożenia. Ilustracje, fotografie, foliogramy dotyczące zagrożeń na stanowisku pracy. Zestawy do ćwiczeń i pokazów umożliwiające budowanie obwodów elektrycznych 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 przemiennego, połączenia elementów RLC, zjawisko rezonansu w obwodach prądu przemiennego, schematy układów analogowych - przebiegi czasowe 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, elementów 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 układów analogowych, cyfrowych i prostych układów pneumatycznych i hydraulicznych. 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 realizowany jako pierwszy w cyklu kształcenia w zawodzie, ponieważ zawiera 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 dokonać analizy szczegółowych celów kształcenia i przeprowadzić ich hierarchizację, 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 oczekiwane efekty kształcenia, należy skupić się na zagadnieniach najważniejszych, praktycznie użytecznych i niezbędnych do dalszego kształcenia w zawodzie. Opanowaniu umiejętności powinno sprzyjać przeprowadzanie licznych pokazów oraz wykonywanie ćwiczeń przez uczniów. Podane w programie ćwiczenia należy traktować jako propozycję. Nauczyciel powinien zaplanować także szereg innych ćwiczeń o zróżnicowanym 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 interdyscyplinarność dziedziny wiedzy, w której zamierzają się kształcić. Niezwykle ważne jest, by nauczyciel wzbudził zainteresowanie podejmowaną tematyką poprzez przedstawienie praktycznych rozwiązań mechatroniki, 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, zakładów 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 prezentacji 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 środowiska. 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 przeciwpożarową i ochronę środowiska w procesie pracy, zagrożenia zdrowia i życia związane z prądem elektrycznym, zagrożenia w pracy z chemikaliami (np. przy wykonywaniu płytek drukowanych), udzielanie pierwszej pomocy. Do osiągnięcia założonych celów kształcenia polecane jest zastosowanie metod aktywizujących: inscenizacji, metody przypadków, sytuacyjnej oraz metody przewodniego tekstu i ćwiczeń praktycznych dotyczących stosowania środków ochrony indywidualnej i sprzętu. Zajęcia powinny odbywać się w zespołach do 3 osób lub indywidualnie. Ćwiczenia praktyczne, dotyczące kształtowania umiejętności wykonywania 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 obwodów 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 szczególną uwagę należy zwracać na kształtowanie umiejętności rozróżniania wielkości elektrycznych i ich jednostek, poprawnego posługiwania się terminologią techniczną, rozróżniania elementów obwodów, wykorzystywania praw fizycznych i zależności matematycznych do obliczania parametrów obwodów oraz analizowania podstawowych zjawisk występujących w obwodach. Podkreślić należy praktyczne wykorzystanie zjawisk fizycznych w mechatronice. Z uwagi na możliwość wystąpienia trudności ze zrozumieniem zjawiska indukcji elektromagnetycznej, przedstawianiem wielkości charakteryzujących obwody RLC przy pomocy wykresów wektorowych, poprawnym stosowaniem terminologii, wykonywaniem obliczeń oraz interpretacją 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 zagadnienia dotyczące podstawowych przyrządów półprzewodnikowych, wybranych układów analogowych i cyfrowych oraz mikroprocesorów. Nale- 14

ży zwrócić szczególną uwagę na interpretowanie parametrów i charakterystyk przyrządów półprzewodnikowych, analizowanie działania układów elektronicznych, określanie funkcji poszczególnych ich elementów oraz interpretowanie charakterystyk układów elektronicznych. Istotne jest wskazywanie praktycznego zastosowania tych układów. Nauczyciel 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 pneumatyczne i Układy hydrauliczne, należy zwrócić uwagę na analizowanie działania układów pneumatycznych i hydraulicznych, określanie funkcji, jakie pełnią poszczególne ich elementy, a także na ich praktyczne zastosowanie. 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 wykorzystywać filmy dydaktyczne. Zaleca się również wykonywanie ćwiczeń obliczeniowych 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 poszczególnych 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 zmiany, 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 przedmiotu, na podstawie kryteriów przedstawionych na początku zajęć. Kryteria oceniania powinny uwzględniać poziom wiadomości oraz zakres opanowania 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 zwracać uwagę na operowanie zdobytą wiedzą, merytoryczną jakość wypowiedzi, właściwe stosowanie pojęć technicznych, poprawność wnioskowania. 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 osiągnięć uczniów, proponuje się zastosowanie testu osiągnięć szkolnych z zakresu poszczególnych działów przedmiotowych. W ocenie końcowej należy uwzględnić wyniki wszystkich, stosowanych 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 elektrycznych. WNT, Warszawa 2000 Praca zbiorowa pod kierunkiem D. Schmida: Mechatronika. Wydawnictwo 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, technologiczną oraz zinterpretować zamieszczone w nich oznaczenia, wykonać dokumentację techniczną z wykorzystaniem oprogramowania 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 określić 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, przekładni mechanicznych i mechanizmów (dźwigniowe, krzywkowe, śrubowe) 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 oznaczanie i usytuowanie na szkicu. Elementy wymiarowania. Zasady wymiarowania. Zapis: wymiarów tolerowanych, pasowań, tolerancji kształtu i położenia powierzchni. Oznaczanie chropowatości i kierunkowości struktury powierzchni, obróbki cieplnej, cieplno-chemicznej i galwanicznej. 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. 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 oprogramowania 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 materialnego. Kinematyka ciała sztywnego. Schematy strukturalne mechanizmów. Kinematyka układu ciał sztywnych. Dynamika punktu materialnego. Uderzenie. 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 bezwładności. Wyznaczanie reakcji dynamicznych. 3. Wytrzymałość materiałów Odkształcenia. Naprężenia normalne i styczne. Prawo Hooke'a. Statyczna 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. Obliczanie odkształcenia przy rozciąganiu. Obliczanie rzeczywistych naprężeń rozciągających (tnących) oraz porównywanie ich z naprężeniami dopuszczalnymi dla danego materiału. 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 kształtowe. 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. Mechanizmy funkcjonalne. Szkielety i obudowy. 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 specjalne. Staliwo węglowe i stopowe. Żeliwo: składniki strukturalne, podział i zastosowanie. Metale nieżelazne i ich stopy. Klasyfikacja stopów metali nieżelaznych. Aluminium i jego stopy. Miedź i jej stopy. Cynk, cyna, ołów właściwości, zastosowanie. Kompozyty. Supertwarde materiały narzędziowe. Materiały z proszków spiekanych: konstrukcyjne, łożyskowe i ślizgowe, 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, węgloazotowanie, metalizowanie dyfuzyjne: chromem, aluminium. Bhp podczas obróbki cieplnej i cieplno-chemicznej. Rodzaje korozji i zniszczeń korozyjnych. Ochrona przed korozją. Rodzaje 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 przechowywania. Guma: właściwości, skład i podział według PN. Materiały uszczelniające i izolacyjne. Materiały ceramiczne: surowce, podział, zastosowanie. Szkło: właściwości, podstawowe rodzaje szkła o znaczeniu technicznym. 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 nieżelaznych na określone elementy maszyn i urządzeń. Identyfikowanie części mechanizmów wykonanych z proszków spiekanych oraz z tworzyw sztucznych. Określanie składników strukturalnych stali podeutektoidalnej, eutektoidalnej 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 właściwości 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 korozją. 22

6. Wytwarzanie części maszyn Obróbka ręczna. Stanowisko ślusarskie. Cięcie piłką. Gięcie. Prostowanie. Piłowanie. Wiercenie. Rozwiercanie. Pogłębianie. Ręczne nacinanie gwintów. Ostrzenie narzędzi. Konserwacja narzędzi. Maszynowa obróbka wiórowa. Podstawy obróbki skrawaniem: sposoby maszynowej obróbki wiórowej, geometria ostrza skrawającego, powstawanie wióra, zjawiska cieplne, parametry skrawania, siły i moc skrawania. Materiały narzędziowe. Napędy i zespoły robocze obrabiarki. Toczenie i tokarki. Wiercenie i wiertarki. Frezowanie i frezarki. Szlifowanie i szlifierki. Spajanie metali. Spawanie: rodzaje spoin, przygotowanie części do spawania, spawanie gazowe, spawanie łukowe, specjalne metody spawania. 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. Dobieranie narzędzi do wykonania planowanej operacji. Trasowanie elementu zgodnie z dokumentacją. Wykonywanie podstawowych operacji obróbki ręcznej (cięcie, prostowanie, 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 mechaniczne obejmuje zintegrowane treści z zakresu: rysunku technicznego, mechaniki, wytrzymałości, części maszyn oraz wytwarzania elementów maszyn. Podczas realizacji programu należy łączyć teorię z praktyką poprzez odpowiedni dobór ćwiczeń, wykorzystywać wiadomości i umiejętności uczniów z innych przedmiotów oraz rozwijać umiejętności samokształcenia 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 preferować 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 objaśnieniem, dyskusji dydaktycznej, projektów, ćwiczeń praktycznych oraz metodami aktywizującymi. Zaleca się stosować odpowiednie filmy, których 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 organizowanie 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 posiadanie właściwie zorganizowanej i wyposażonej w odpowiednie środki dydaktyczne pracowni. Pomoce te powinny składać się z kompletu technicznych 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 zmiany, 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 rysunkowych 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 wykonywać szkice (rysunki) części maszyn, zgodnie z zasadami rysunku technicznego, wymiarować wykonane szkice (rysunki), oznaczać tolerancję wymiaru, kształtu i chropowatość powierzchni. Nauczyciel powinien przygotować i przeprowadzić z uczniami odpowiednio dużą liczbę ćwiczeń z zakresu szkicowania i wymiarowania części maszyn oraz czytania rysunków. Podczas ćwiczeń w zakresie komputerowego wspomagania kreślenia technicznego (edytor graficzny typu CAD), należy zwrócić uwagę na edycję i reedycję wygenerowanego pliku rysunkowego, odczytanie potrzebnych informacji zamieszczonych na rysunku (np. współrzędne 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 wspomaganie 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 umiejętności 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 opanować umiejętności: rozróżniania układów odniesienia, analizowania ruchu płaskiego ciała sztywnego, opracowywania planów prędkości i przyśpieszeń. Należy zwrócić uwagę na wyrobienie umiejętności wyznaczania przyśpieszeń, gdyż stanowi to podstawę do analizy dynamicznej (wyznaczanie 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 indywidualnie. Wytrzymałość materiałów podczas procesu nauczania należy zwracać szczególną uwagę na umiejętności: stosowania podstawowych wzorów wytrzymałościowych do wykonywania obliczeń naprężeń występujących w elementach maszyn, przewidywania charakteru tych naprężeń oraz wykorzystywania wyników obliczeń w projektowaniu. Polecane są ćwiczenia obliczeniowe o odpowiednio dobranej treści oraz zróżnicowanym 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 identyfikowania 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 zastosowania, ochrony środowiska oraz czynnika ekonomicznego. Przed przystąpieniem do realizacji treści z zakresu obróbki cieplnej i cieplnochemicznej, należy zapoznać uczniów z wykresem Fe-C oraz jego interpretacją. Podczas ćwiczeń, uczniowie powinni posługiwać się katalogami, 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 dydaktyczny należy wspomagać filmami i wycieczkami dydaktycznymi. Wytwarzanie części maszyn treści działu tematycznego mają za zadanie kształtowanie umiejętności z zakresu wytwarzania elementów maszyn w procesach obróbki ręcznej, maszynowej obróbki wiórowej oraz spajania. W procesie kształcenia szczególnie istotne są umiejętności: planowania pracy, przygotowania stanowiska oraz wykonywania określonych wyrobów. Przed przystąpieniem do wykonania każdego zadania należy szczegółowo zapoznać uczniów z zasadami bezpieczeństwa 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, maszynowej obróbki wiórowej oraz spajania. Stanowiska ćwiczeniowe po- 27

winny być wyposażone w niezbędny sprzęt, narzędzia i pomoce dydaktyczne. Uczniowie powinni mieć możliwość korzystania z różnych źródeł informacji, takich jak: normy, instrukcje, poradniki, dokumentacja konstrukcyjna 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 systematycznie w trakcie procesu nauczania-uczenia się, co pozwoli na uzyskanie informacji o postępach ucznia w nauce oraz rozpoznawanie i korygowanie trudności dydaktycznych, w miarę jak się pojawiają. Systematyczne sprawdzanie i ocenianie mobilizuje ucznia do nauki, motywuje do zdobywania wiedzy, wpływa na kształtowanie dyscypliny, pracowitości, dokładności i sumienności oraz odpowiedzialności za wyniki pracy. Ocenianie 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, zastosowanie 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, Warszawa 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 systemach mechatronicznych, dobrać, na podstawie obliczeń oraz danych zamieszczonych w dokumentacji technicznej i katalogach, napędy elektryczne do urządzeń i systemów mechatronicznych, dobrać na podstawie katalogów i dokumentacji technicznej aparaturę zabezpieczającą i łączeniową do napędów elektrycznych stosowanych w urządzeniach i systemach mechatronicznych, dobrać elektryczne układy zasilające w urządzeniach i systemach mechatronicznych, zaprojektować układy elektryczne urządzeń i systemów mechatronicznych, 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 mechatronicznych, dobrać, na podstawie obliczeń oraz danych zamieszczonych w katalogach, napędy pneumatyczne do urządzeń i systemów mechatronicznych, dobrać na podstawie katalogów i dokumentacji technicznej elektrozawory pneumatyczne i zawory pneumatyczne stosowane w urządzeniach 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