PROIECT DE TEHNOLOGIE DIDACTICA

- Conducerea proceselor cu calculatorul -

PROIECT DIDACTIC

A.    REPERE GENERALE

Disciplina Elemente de comanda si control pentru actionari

si sisteme de reglare automata

Clasa: a XII-a

Subiectul lectiei:             Conducerea proceselor cu calculatorul

Capitolul Conducerea cu calculatoare de proces

Data:                                  10.12.2002

Obiectivele cadru

1. Dobandirea de informatii si competente referitoare la domeniul masinilor si aparatelor electrice in contextul utilizarii acestora in sistemele de actionari industriale, cel mai adesea automatizate (Competentele dobandite prin parcurgerea acestei discipline se bazeaza preponderent pe competentele atinse in cadrul disciplinei Fizica. Este necesara initierea tinerilor din toate scolile cu profil tehnic in intelegerea schemelor de comanda si control pentru sisteme electrice, la un nivel mediu tehnic.)

2. Valorificarea noilor cunostinte dobandite si integrarea in sistemul celor anterioare, cu scopul formarii unui specialist capabil sa raspunda cerintelor cu pronuntat caracter aplicativ, specifice economiei actuale si, mai ales, domeniului electrotehnic. (Obiectivele urmarite se refera la: a) utilizarea masinilor si aparatelor electrice in schemele de actionare si automatizare; b) intocmirea unor scheme de actionare automatizare in conditii precizate; c) selectarea si dimensionarea elementelor pentru realizarea unei scheme electrice; d) verificarea functionalitatii si comanda schemelor electrice de actionare automatizare.

3. Dezvoltarea deprinderilor necesare activitatilor individuale si in echipa. (Cunostintele si competentele dobandite in cadrul acestei discipline isi gasesc aplicabilitate in domeniul industrial, in care imbinarea activitatilor individuale cu cele de grup este esentiala. Educarea elevilor in spiritul unei activitati desfasurate in grup, in colaborare, se finalizeaza prin predarea disciplinei prin realizarea unor aplicatii complexe, care impun lucrul in grup, modularizarea proiectului si pastrarea contactelor cu ceilalti membri ai grupului. In scoala se pot crea conditii similare lucrului din viata reala unde activitatile nu se desfasoara izolat. Aplicatiile, proiectele, dar si productia propriu-zisa sunt intrepatrunse cu o serie de faze de lucru individual. Obisnuirea elevilor cu responsabilitati privind finalizarea propriei munci si asigurarea inlantuirii unor elemente realizate in paralel, ii va pregati pentru o activitate pe care cu siguranta o vor intalni in viitor

4. Constientizarea conexiunilor dintre domeniul automaticii si societate. (Educarea elevilor in vederea intelegerii scopului si avantajelor vizate de domeniul automaticii, care se pot concretiza in: a) avantaje de ordin tehnic, constand in cresterea preciziei in functionare, in cresterea calitatii si fiabilitatii prodselor; b) avantaje de ordin economic, constand in marirea productivitatii muncii, reducerea consumurilor de materii prime, materiale, combustibil si energie, reducerea cheltuielilor de productie si implicit a costului produselor; c) avantaje de ordin social, concretizate in imbunatatirea conditiilor de lucru prin automatizarea operatiilor grele, monotone, dificile, cresterea securitatii muncii in activitati caracterizate prin grad ridicat de periculozitate. Elevii trebuie sa inteleaga conexiunile dintre automatica si societate si sa fie capabili sa se adapteze dinamicii schimbarilor determinate de aceste conexiuni.)

5. Constientizarea dependentei domeniului automaticii de informatizare. (Automatica nu poate fi privita numai ca o disciplina independenta si nu poate fi tinuta intre bariere create artificial. Volumul mare de informatii ce trebuie prelucrat in vederea automatizarii unui proces determina folosirea in multe cazuri a calculatoarelor numerice. Sustinind acest domeniu, informatica pune la dispozitie o multitudine de posibilitati de simulare si modelare, care au avantajul unor costuri reduse.)

Analiza grupului:

Grupul de elevi este un grup omogen in care nu exista probleme in asimilarea cunostintelor atitudinea lor pentru disciplina Elemente de comanda si control pentru actionari si sisteme de reglare automata fiind pozitiva interesati de obiect. Elevii sunt interesati de descoperirea a noi tehnici de rezolvare a problemelor, existand situatii in care dezbat solutiile si le analizeaza din punct de vedere al performantelor.

Orele au un caracter dinamic in care elevii sunt incurajati sa cunoasca opiniile fiecaruia, sa-si dezvolte gandirea critica si creativa, sa evalueze solutiile posibile la probleme,  sa participe deschis la discutiile pe tema propusa, devenind spontani si siguri pe sine.

Obiective de referinta:

Obiectivele de referinta specifica rezultatele asteptate ale invatarii si urmaresc in special progresul realizat in acumularea de cunostinte si in formarea deprinderilor, de regula pe perioada unui an de studiu si se concretizeaza in:

a)     explicarea functionalitatii schemelor electrice cu comanda automata;

b)     argumentarea modificarilor necesare in constructia aparatelor electrice de medie si inalta tensiune datorita solicitarilor specifice;

c)     reprezentarea grafica a caracteristicilor masinilor electrice si a masinilor de lucru;

d)     corelarea caracteristicilor mecanice ale motoarelor electrice de actionare cu cele ale masinilor de lucru;

e)     selectarea si dimensionarea elementelor din circuitele de comanda, reglaj si protectie in functie de conditiile impuse de actionare;

f)      verificarea parametrilor de functionare ai motoarelor electrice de actionare (stabilitatea in functionare, verificarea la suprasarcini electrice si mecanice, verificarea la incalzire);

g)     identificarea posibilitatilor de reglare automata a unui proces tehnologic si elaborarea schemei bloc corespunzatoare;

h)     reglarea automata a principalilor parametrii tehnologici si conducerea proceselor cu calculatorul.

Tipul lectiei: mixt

Durata lectiei: 100 min.

Locul de desfasurare:50 min. in sala de clasa;

50 min. in laboratorul de masini si actionari electrice.

B. RESURSE DIDACTICE NECESARE:

RESURSE MATERIALE

Aparate electrice (aparate pentru comanda manuala: intrerupatoare si comutatoare cu parghie si came, separatoare, intreruptoare cu sarcina si siguranta, prize si fise industriale, comutatoare stea-triunghi, reostate de pornire si reglare; aparate pentru comanda automata: contactoare si ruptoare, combinatii de contactoare cu relee, intrerupatoare automate; aparate auxiliare pentru actionari industriale si automatizari: butoane si chei de comanda, lampi si casete de semnalizare, limitatoare de cursa, microintrerupatoare, relee);

Lucrare: Metode de invatamant aplicate grupei pregatitoare de la gradinita Lucrare: PROIECT DE ACTIVITATE - GRUPA: Mare -pregatitoare Ce si cum vreau sa fiu?

Masini electrice (motoare electrice de actionare, grup generator-motor);

Elemente de reglare automata (traductoare, amplificatoare, regulatoare);

Calculatoare (echipate cu module de interfatare cu sisteme reale si avand instalate programe specifice atat simularii, cat si controlului proceselor);

Indrumar pentru lucrarile de laborator;

Proiect didactic;

Manualul Masini, aparate, actionari si automatizari

RESURSE PEDAGOGICE

C. Masalagiu, I. Asiminoaei, I. Maxim: Metodica predarii informaticii, cursuri de informatica - ghid pentru profesori.

RESURSE PROCEDURALE

Conversatia: consta in dialogul dintre profesor si elev, in care profesorul nu trebuie sa apara in rolul examinatorului permanent, ci in rolul unui colaborator care nu numai intreaba ci si raspunde la intrebarile elevilor. Prin metoda conversatiei se stimuleaza gandirea elevilor in vederea insusirii, fixarii si sistematizarii cunostintelor si deprinderilor, in vederea dezvoltarii spiritului de colaborare si de echipa. Se asigura astfel o participare activa din partea elevilor, intrebarile putand fi adresate in orice moment al lectiei.

Metoda conversatiei este frecvent utilizata in invatarea elementelor din disciplina automaticii cuprinse in manual, determinand un dialog continuu intre elev si profesor, cu conditia respectarii unor reguli elementare de colaborare constructiva, care sa nu determine diminuarea demersului didactic, ci sa-l amplifice si sa-l consolideze. Indiferent de forma de conversatie, intrebarile trebuie sa fie precise, sa vizeze un singur raspuns. Intrebarea trebuie sa nu contina raspunsul, sa nu ceara un raspuns prin da sau nu, sa contribuie la dezvoltarea gandirii.

Raspunsurile acceptate trebuie sa fie corecte, complete, exprimate in termeni precisi, sa oglindeasca o intelegere deplina a problemei abordate. Cand raspunsurile sunt gresite, trebuie sa fie imediat corectate, prin discutii ample, edificatoare, care sa deduca cauza greselii si sa elimine atat greseala cat si posibilitatea reaparitiei ei.

Conversatia este importanta prin faptul ca ajuta la formarea limbajului tehnic specific disciplinei studiate. Stapanirea limbajului se reflecta in rezolvarea problemelor si intelegerea textelor si documentatiilor de specialitate. Nestapanirea acestuia provoaca inhibitie, imposibilitatea comunicarii sau chiar o comunicare si o intelegere defectuoasa, facandu-l pe elev timid, incoerent sau chiar ridicol in exprimare.

Devine clar ca o conversatie se face prin intrebari. Acestea trebuie sa satisfaca urmatoarele conditii:

sa fie precise (vizand un singur raspuns);

sa nu contina raspunsul, sa fie instructive;

sa stimuleze gandirea si capacitatea de creativitate a elevilor (de ce?, din ce cauza?, in ce caz?, etc.);

sa fie formulate prin enunturi variate;

sa se adreseze intregului colectiv vizat;

sa introduca intrebari ajutatoare atunci cand raspunsul este eronat sau partial

Raspunsurile acceptate trebuie sa fie nu numai corecte ci si exprimate in termeni precisi si sa oglindeasca un anumit nivel de intelegere. Raspunsurile eronate trebuie corectate imediat, prin discutii individuale. Cadrul didactic trebuie sa dirijeze conversatia astfel incat ideile sa fie bine conturate inainte de a trece la altele si lectia sa-si pastreze caracterul unitar.

Exercitiul: La modul cel mai general, exercitiile pot fi privite ca actiuni concrete efectuate in mod constient si repetat in scopul dobandirii unor priceperi si deprinderi noi pentru a usura anumite activitati si a contribui la dezvoltarea unor aptitudini

Avantajele metodei exercitiului sunt:

se poate forma o gandire productiva, creatoare, cu implicatie financiara;

ofera posibilitatea castigarii unei anumite independente;

ofera posibilitatea initierii unui dialog-conversatie cu obiective precise asupra unor metode si solutii;

activeaza atitudinea critica si poate creste discernamantul elevilor in privinta celor mai bune metode de lucru;

ofera posibilitatea depistarii si eliminarii erorilor;

ofera o anumita posibilitate profesorului pentru a analiza si evalua activitatea sau performantele generale ale unui elev.

Prin urmare, exercitiile sunt actiuni efectuate in mod constient si repetat de catre elev cu scopul dobandirii unor priceperi, deprinderi si chiar cunostinte noi, pentru a usura alte activitati si a contribui la dezvoltarea altor aptitudini.

Pentru profesor, alegerea, formularea si rezolvarea problemelor si apoi exploatarea rezultatelor obtinute constituie o sarcina de importanta deosebita.

Problematizarea si descoperirea fac parte dintre metodele formativ-participative, care solicita gandirea creatoare a elevului, ii pun la incercare vointa, ii dezvolta imaginatia, ii imbogatesc experienta. In lectiile in care se aplica aceste metode profesorul alege problemele, le formuleaza, dirijeaza invatarea si controleaza munca depusa de elev in toate etapele activitatii sale. Aceasta metoda este caracteristica unor lectii de aplicatii practice de laborator.

Problematizarea are interferente cu conversatia, intrebarile individuale sau frontale care se adreseaza gandirii, rationamentului, nascand situatii conflictuale. Generarea situatiilor problema trebuie produsa astfel incat intrebarile sa apara in mintea elevului fara ca acestea sa fie puse de catre profesor. Ca disciplina cu caracter formativ, disciplina Elemente de comanda si control pentru actionari si sisteme de reglare automata isi propune formarea unei gandiri tehnice, sistematice si riguroase, care sa promoveze creativitatea, sa stimuleze imaginatia si sa combata rutina.

Procesele care izvorasc din situatii reale, care implica rezolvarea unor probleme apartinand diferitelor sfere ale vietii de zi cu zi, analiza acestor probleme, pasii ce urmeaza a fi parcursi in vederea solutionarii problemei repective, implica folosirea metodei problematizarii, iar aplicarea acestei metode necesita formarea unor deprinderi ce nu se obtin decat printr-un exercitiu indelungat.

Rezolvarea de probleme si studierea unor procese automate reale, practica curenta in invatarea disciplinei studiate, poate fi privita ca un proces prin care elevul descopera ca o alta combinatie de reguli invatate anterior conduc la rezolvarea unei noi situatii problematice. Formularea de noi probleme si experimente de catre elevii insisi, constituie forme ale creativitatii si presupune ca elevii si-au format deprinderi intelectuale eficace din punct de vedere al generalizarii si aplicabilitatii (orice solutie genereaza o noua problema).

Problemele propuse pot fi inspirate din viata cotidiana, din cunostintele dobandite prin studiul altor discipline, din generalizarea unor probleme rezolvate anterior, din simulari ale diverselor procese industriale, etc.

Optimizarea solutiilor, ca metoda de analiza, poate fi descrisa ca fiind un mod de lucru prin care gandirea elevului este condusa la analiza critica a diverselor solutii in vederea gasirii solutiei optime.

Referitor la subiectul lectiei, Conducerea proceselor cu calculatorul, se va sublinia faptul ca numarul mare de informatii ce trebuie prelucrate in functie de starea, corelatia dintre ele si istoria evolutiei lor face ca o hotarare justa si corecta sa nu poata fi luata, in timp util, de catre un operator uman care supravegheaza procesul industrial respectiv. Stabilirea unor variante optime de conducere a unor instalatii industriale dupa criterii economice si tehnologice a impus utilizarea sistemelor de calcul in conducerea proceselor tehnologice.

Cresterea accentuata inregistrata in ultimii ani a numarului de sisteme de calcul numeric precum si a performantelor acestora din punct de vedere al puterii de calcul si a programelor disponibile determina dezvoltarea de noi domenii de aplicatii si cresterea gradului de automatizare a proceselor tehnologice.

In cadrul lectiei se vor evidentia functiile pe care le poate indeplini calculatorul in cadrul unui sistem de conducere: achizitia si prelucrarea datelor din procesul condus, supravegherea, reglarea, optimizarea si furnizarea datelor specifice.

O data cu prezentarea configuratiei generale a unui sistem de calcul destinat conducerii proceselor industriale se vor prezenta exemple de aplicatii practice existente. O exemplificare practica a aspectelor teoretice prezentate va face obiectul lucrarii de laborator, in limita dotarilor disponibile.

Elevii trebuie sa retina faptul ca un sistem de calcul devine un calculator de proces prin aceea ca, prin intermediul unui sistem prin care se realizeaza schimbul de informatii cu procesul condus (interfata) si a programelor specifice, se da posibilitatea echipamentului sa actioneze asupra procesului tehnologic in timp real.

Elevii vor fi incurajati sa-si dezvolte si sa-si prezinte ideile proprii, contribuind in acest fel la cresterea increderii in posibilitatile lor, in valoarea ideilor lor. Ei nu trebuie sa fie obligati sa reproduca ideile altora, sa astepte ca totul sa fie prezentat de profesor, sa asimileze retete, ci sa descopere metode noi, sa le prezinte, analizeze si perfectioneze printr-o comunicare continua si constructiva.

EVALUAREA

A evalua rezultatele scolare inseamna a determina, a cuantifica masura in care obiectivele programului de instruire au fost atinse, precum si eficienta metodelor de predare-invatare folosite. Evaluarea este o componenta esentiala a procesului de invatamant, indeplinind functii bine conturate:

functia de constatare si diagnosticare a performantelor obtinute de elevi, explicate prin factorii si conditiile care au condus la succesul sau insuccesul scolar si care sunt de o mare diversitate (psihologica, pedagogica, sociala, etc.);

functia de reglare si perfectionare a metodologiei instruirii pe baza informatiilor obtinute din explicarea factorilor si conditiilor care au determinat rezultatele la invatatura;

functia de predictie si decizie care vizeaza desfasurarea in viitor a activitatii didactice;

functia de selectie si clasificare a elevilor in raport cu rezultatele scolare obtinute;

functia formativ-educativa, de ameliorare a metodelor de invatare folosite de elevi, de stimulare si optimizare a invatarii;

functia de perfectionare a intregului sistem scolar.

Forme de evaluare :

a) Evaluarea initiala care conduce la formarea unei imagini despre bagajul de cunostinte cu care elevul porneste la drum. Trebuie sa ne asiguram de ceea ce cunoaste elevul inainte de a-l invata alte lucruri. Aceasta forma de verificare creeaza si o imagine asupra posibilitatilor de progres ale elevului, asupra capacitatii lui de invatare, in functie de care se va stabili programul de instruire.

b) Evaluarea formativa (continua) este forma de evaluare pe care profesorul o aplica pe intreaga durata a programului de instruire in cadrul lectiilor si la incheierea unui capitol. Aceasta forma de verificare ofera permanent informatii cu privire la eficienta programului de instruire si permite profesorului sa ia cele mai potrivite masuri de prevenire a insuccesului scolar, ajutand totodata la ameliorarea metodelor de predare-invatare. Verificarea ritmica ofera, pe baza mecanismului de feed-back continuu, semnalele necesare atat elevului cat si profesorului, fiind un veritabil metronom al activitatii didactice.

Examinarea prin probe practice este caracteristica disciplinelor cu pronuntat caracter aplicativ, in special disciplinelor de natura tehnica. Ea se poate desfasura in forme variate, lucrandu-se individual sau in grup, de la efectuarea unor lucrari simple pe durata unei ore, pana la aplicatii complexe, realizate intr-un interval mai lung de timp. Sunt verificate si evaluate cunostintele teoretice necesare realizarii lucrarii, cat si deprinderile si dexteritatile necesare executarii ei.

Este necesara formarea la elevi a capacitatii de autoevaluare, prezentandu-le criteriile de apreciere, ceea ce va mari increderea elevului in propriile sale forte si va inlatura orice urma de suspiciune.

C. COMPETENTE SPECIFICE

identificarea posibilitatilor de reglare automata a unui proces tehnologic;

elaborarea schemei bloc corespunzatoare structurii de reglare stabilite;

efectuarea de reglaje in scheme de automatizare.

D.    COMPETENTE DERIVATE

cunoasterea categoriilor de sisteme automate (de comanda, de protectie, de semnalizare);

elementele sistemelor de reglare automata (traductoare, regulatoare, elemente de executie);

intelegerea principiilor de reglare automata a principalilor parametrii tehnologici;

intelegerea posibilitatilor de conducere a proceselor cu calculatorul.

Bibliografie

N. Bichir, D. Mihoc, C. Botan, S. Hilohi: Masini, aparate, actionari si automatizari - manual pentru clasele a XI-a si a XII-a, licee industriale si scoli profesionale;

Ministerul Educatiei Nationale - Curriculum scolar, disciplina Elemente de comanda si control pentru actionari si sisteme de reglare automata.

5. STRUCTURA ACTIVITATII PE SECVENTE DE INSTRUIRE:

F.     CONCLUZII:

Repetarea materiei parcurse serveste la improspatarea cunostintelor dobandite, ajuta la formarea de noi corelatii, reluarea materiei predate intr-un cadru mai general, uneori cu completarea unor cunostinte. Reamintirea cunostintelor din lectiile anterioare se  face inainte de predarea noii lectii, prin intrebari, la inceputul orei.

Este necesara formarea la elevi a capacitatii de autoevaluare, prezentandu-le criteriile de apreciere, ceea ce va mari increderea elevului in propriile sale forte si va inlatura orice urma de suspiciune.

Cunostintele teoretice se fixeaza prin efectuarea aplicatiei practice la laborator, urmarindu-se modul in care elevii receptioneaza noile cunostinte, avandu-se in vedere atitudinile si manifestarile atat pe parcursul lectiei teoretice, cat si a activitatii desfasurate la laborator. La discutiile finale se urmareste modul in care elevii si-au insusit noile cunostinte si gradul de participare si de interes al acestora.