Modul Lehrplan BS_Mathematik Physik ... - Swissmechanic

Kurzübersicht Modul:
Mathematik⎪Physik⎪Elektrotechnik
Bereich
Grundlegende, allgemeine Kenntnisse und Fertigkeiten
Basisstudium ⎪ Basismodul
Bildungsziele
Handlungssituation
und Arbeitsprozesse
Handlungskompetenz
Der Fertigungstechniker
[HF] …
Das technische Umfeld des Fertigungstechniker [HF] ist in den letzten Jahren wesentlich
anspruchsvoller geworden Ein tieferes Verständnis technischer Prozesse erfordert
Kenntnisse in den zu Grunde liegenden mathematischen und physikalischen Gesetzen
und Fertigkeiten in deren Anwendung. So erzeugen zum Beispiel Kräfte in Fertigungsprozessen
Spannungen und Deformationen, Werkstücke weisen teilweise
komplexe Geometrien auf, im Qualitätsmanagement werden statistische Aussagen
gemacht, in Investitionsprozessen verändern sich zeitabhängig die Werte von Zahlungen,
Drücke beeinflussen Wege und Kräfte hydraulischer Arbeitselemente und
Wärmeeinflüsse verändern das Zusammenspiel zwischen Bauelementen.
Weiter stellt man eine Zunahme und Modernisierung der elektrischen Installationstechnik
fest. Man erkennt unter anderem, viele Produktionsprozesse mit immer
komplexeren elektrischen Steuerungen.
Der Fertigungstechniker [HF] analysiert einfache technische Prozesse auf dem Hintergrund
mathematischer und physikalischer Gesetze. Daraus ermittelt er die massgebenden
Einflussgrössen, verändert gezielt und vorhersagbar die untersuchten Prozesse
und dokumentiert die Veränderungen fachgerecht.
Der Fertigungstechniker [HF] muss die Gesetze der Elektrotechnik, die Grundlagen
der Gleich- und Wechselstromtechnik verstehen können.
Fachliche- und berufliche Kompetenz:
erkennt und beschreibt einfache physikalische Wirkprinzipien an Bauteilen, Maschinen
und Apparaten im Werkstattbereich.
beschreibt Möglichkeiten, um Wirkprinzipien zu beeinflussen und schätzt die
Auswirkungen ab.
beschreibt die wichtigsten Grössen aus Fertigung, Kosten- und Investitionsrechnung
mit einfachen Kennzahlen mathematisch und stellt sie grafisch dar.
versteht die Wirkungsweise des Gleich- und Wechselstromes.
kennt die Grundlagen der elektrischen Messtechnik.
kennt die Normen und Vorschriften in seinem Tätigkeitsgebiet der Elektrotechnik.
Kommunikations- und soziale Kompetenz:
erklärt und begründet Mitarbeitern, Vorgesetzten und Kunden fachlich korrekt
die Gründe und Zusammenhänge, die zu Verbesserungsmassnahmen in technischen
Prozessen führen.
Selbständigkeit und Verantwortung:
optimiert Fertigungsprozesse unter Einbezug ihrer mathematischen und physikalischen
Kompetenzen selbständig, erkennt aber auch ihre Grenzen. Bei Problemen,
die seine Fachkompetenz überschreitet, zieht er in eigener Verantwortung
Fachpersonal bei, das über die benötigte Fachkompetenz verfügt.
Bildungsgang Fertigungstechnik
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Ressourcen
Der Fertigungstechniker
[HF] hat …
Kenntnisse über …
Arithmetik: Zahlenmengen, Rechnen in Q.
Gleichungen: Lineare Gleichungen, Bruchgleichungen und Formeln, Systeme linearer
Gleichungen.
Funktionen: Lineare Funktionen, lineare Verläufe aus der Finanzmathematik.
Geometrie: Elementare Lehrsätze, Dreiecksberechnungen, Trigonometrie am
Einheitskreis.
Statistik: Runden, Fehlerrechnung, statistische Grössen.
Mechanik: Grundlagen, statische Grundoperationen, Freimachen, rechnerische
Kräftebestimmung, Gleichgewichtslagen, Standsicherheit, Gleit-, Haftreibung,
Rollwiderstand, Reibung an Führungen, Lager, Schrauben.
Hydraulik: Grundlagen, hydraulische Pressen, Flüssigkeitsbehälter.
Wärmelehre: Temperatur, Wärme, Messverfahren, Wärmedehnung.
die Produktion, die Verteilung und die Nutzung des Gleich- und Wechselstromes.
die Grundlagen der elektrischen Messtechnik.
die Fähigkeit:
einfache Arbeitsmethoden aus den Gebieten Arithmetik, Gleichungen, Funktionen,
Geometrie und Statistik an Beispielen aus der Berufspraxis anzuwenden.
statische Berechnungen an Bauteilen unter Einbezug der Reibung durchzuführen.
die wichtigsten Kenngrössen an hydraulischen Pressen und Flüssigkeitsbehältern
zu ermitteln.
Wärmedehnung bei Dehn- und Schrumpfpassungen sowie in Flüssigkeiten zu
berechnen.
einfache Berechnungen in einem Stromkreis mit Gleich- und Wechselstrom vorzunehmen
einfache Messungen an elektrischen Stromkreisen auszuführen
Angaben zu den verwendeten Lehrmittel
Lehrmittel
Algebra, Mathematik für technische Berufe, P. Bardy ea.
Verlag Handwerk und Technik, ISBN 3-582-01311.1.
Aufgabensammlung Technische Mechanik, A. Böge
Verlag Vieweg, ISBN 3-8348-0150-X.
Formeln und Tabellen zur Technischen Mechanik, A. Böge
Verlag Vieweg, ISBN 3-8348-0130-5.
Nach Bedarf zusätzlich zum Üben empfohlen:
Aufgabensammlung Mathematik, H. Postel, Verlag Schroedel, ISBN 3-507-73221-1.
Grundkurs Elektrotechnik⎪Europa Lehrmittel Elektrotechnik (freiwillig)
CBT Software
Diverse Reglemente und SEV-Normenblätter
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Beschreibung des Kompetenznachweises
Qualifikationsverfahren
Art und Inhalt der Prüfung
Modul-Lernzielkontrolle:
Kräftesysteme, Standsicherheit,
Reibung
Berechnungen aus dem
gesamten Gebiet der Elektrotechnik.
Schemata lesen
und interpretieren. Erstellen
von Stromlaufplänen.
Normen und Vorschriften
Zeitpunkt und Form der Prüfung
Nach Abschluss des Moduls
Form: schriftlich
Dauer An der Prüfung zugelassene
Hilfs- und in Lekt.
Lehrmittel
4.0 Alle Unterlagen,
Taschenrechner
1. Teilprüfung:
Arithmetik, Gleichungen
2. Teilprüfung:
Funktionen, Geometrie
Nach Abschluss des Kapitels
«Gleichungen»
Form: schriftlich
Nach Abschluss des Kapitels
«Geometrie»
Form: schriftlich
1.5 Taschenrechner
1.5 Taschenrechner,
Formelsammlung
3. Teilprüfung:
Grundlagen der Elektrotechnik.
Angewandte Berechnungen
aus der Gleich- und Wechselstromlehre.
Nach Abschluss des Kapitels
«Elektrotechnik»
Form: schriftlich
1.0 Taschenrechner, alle
Unterlagen
Informationen zum Modul
Beachte:
Dieser Modul-Lehrplan gilt für Angehörige beider Geschlechter in gleicher Weise
und ist einfachheitshalber in der männlichen Form verfasst.
Autor:
Modulverantwortung:
David Aebersold ⎪ Heinz Eberhart (Teilmodul Elektrotechnik Deutsche Schweiz)
David Aebersold ⎪ J.J. Fournier (Teilmodul Elektrotechnik)
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Rahmenprogramm:
Mathematik⎪Physik⎪Elektrotechnik
Taxonomie:
K1= Auswendig können
K2= Verstehen
K3= Transfer herstellen
K4= Analysieren
K5= Weiterdenken
K6= Urteilen
Richtzeit in
Ressourcen Lernziele│Der Fertigungstechniker [HF] kann … Taxonomie
Lekt.
Arithmetik
Zahlenmengen
Rechnen in Q
Zahlenmengen N, Z, Q, R beschreiben, mit den mathematischen
Grundoperationen Zusammenhänge herstellen.
Begriffe Variable und Term definieren und mit Beispielen
erklären.
Zahlen aus N, Z, Q, R auf der Zahlengeraden eintragen.
Rechengesetze (KOM, ASS, DIS) auf die Grundrechenarten
Addition, Subtraktion, Multiplikation und Division
anwenden.
Potenzgesetze auf das Potenzrechnen mit natürlichen
Exponenten anwenden.
Ausdrücke mit gemischten und unechten Brüchen sowie
Doppelbrüchen vereinfachen und berechnen.
Binomische Formeln beim Ausmultiplizieren und Ausklammern
anwenden.
8 Lektionen
K 3 2
K 3 6
Gleichungen
Lineare Gleichungen
Bruchgleichungen und
Formeln
Systeme linearer Gleichungen
(SLG)
Gleichungen allgemein definieren, Gleichungstypen (lin,
quad, kub, Wurz, Exp, Trig) an einfachen Beispielen erkennen.
das allgemeine Vorgehen beim Gleichungslösen auflisten
und Anwendung an Beispielen aufzeigen.
Gleichungen mit Klammern, Brüchen, Produktsummen
und Formvariablen lösen.
Definitions- und Lösungsmenge von Bruchgleichungen
bestimmen
Bruchgleichungen mit Bruchtermen und Formvariablen
lösen.
mathematische und physikalische Formeln unterscheiden,
proportionale und antiproportionale Zuordnung erklären.
technische Formeln nach beliebigen Variablen auflösen.
berufliche Anwendungsgebiete für SLG aufzählen.
Lösungsmöglichkeiten bei SLG mit Geraden grafisch darstellen
und interpretieren.
Additions-, Einsetzungs-, Gleichsetzungsverfahren beim
Lösen von SLG anwenden.
12 Lektionen
K 3 4
K 3 4
K 3 4
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Funktionen
Lineare Funktionen
Lineare Verläufe aus
der Finanzmathematik
Eigenschaften und Bezeichnungen des Kartesischen Koordinatensystems
aufzählen, den Zusammenhang mit
Funktionen und Wertetabellen aufzeigen.
mit Wertepaaren Steigung und Ordinatenabschnitt von
linearen Funktionen berechnen, Funktionen bestimmen
und Geraden im Kartesischen Koordinatensystem einzeichnen.
aus gegebenen Geraden im Kartesischen Koordinatensystem
die zugehörige Funktion bestimmen, Wertepaare
berechnen.
Lineare Abschreibungen grafisch darstellen, zugehörige
Funktion bestimmen, Restwerte und Restlaufzeiten berechnen.
Kosten- und Erlöskurven grafisch darstellen, vergleichen,
interpretieren und als Funktion aufschreiben.
6 Lektionen
K 3 4
K 3 2
Geometrie
Elementare Lehrsätze
Dreiecksberechnungen
Streckenverhältnisse erklären, die beim Schnitt von
Punktstrahlen mit Parallelen entstehen (Strahlensätze).
den Satz von Thales am rechtwinkligen Dreieck aufzeigen.
Verhältnisse zwischen Seiten und Winkel im allgemeinen
Dreieck aufschreiben (Sinussatz).
den Satz des Pythagoras auf allgemeine Dreiecke erweitern
(Cosinussatz).
Flächenformeln für allgemeine Dreiecke für die Fälle SWS
und SSS aufschreiben (Sinusformel, Heronformel).
Bestimmungsgrössen und Typen der Dreiecksberechnung
aufzählen (SSS, SWS, WSW, SSW), Formeln zur Seiten-,
Winkel- und Flächenberechnung tabellarisch zusammenstellen.
Seiten, Winkel, Flächen im allgemeinen Dreieck berechnen.
10 Lektionen
K 3 2
K 3 4
Trigonometrie am
Einheitskreis
den Einheitskreis definieren, Streckenabschnitte sin, cos,
tan für beliebige Winkel einzeichnen.
sin-, cos-, tan-Funktion definieren, Funktionswertebereiche
tabellarisch zusammenstellen, Funktionsverlauf aufzeichnen.
K 3 4
Statistik
Runden, Fehlerrechnung
Rundungsregeln beschreiben und Anwendung aufzeigen.
grobe, systematische und zufällige Fehler unterscheiden,
aus Messreihen absolute und relative Fehler berechnen.
Fragestellungen der Fehlerrechnung beschreiben.
4 Lektionen
K 3 2
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Statistische Grössen
aus gegebenen Messwerten den arithmetischen und geometrischen
Mittelwert sowie den Medianwert bestimmen.
mit gegebenen Messwerten die zugehörige Verteilungskurve
aufzeichnen.
Aus gegebenen Messwerten die Standardabweichung
berechnen.
Bereiche mit ein- und mehrfacher statistischer Sicherheit
in Verteilungskurve abgrenzen und interpretieren.
K 3 2
Mechanik
Grundlagen
Aufgaben der Statik, den Zusammenhang mit Festigkeitslehre
und Konstruktion beschreiben.
Kräfte definieren und zeichnerisch darstellen, Kräftepaar
und Drehmoment definieren und berechnen.
Freiheitsgrade von frei beweglichen Körpern im Raum
und in der Ebene beschreiben, Gleichgewichtsbedingungen
herleiten.
28 Lektionen
K 4 2
Statische Grundoperationen
gegebene Kräftesysteme die folgenden Sätze anwenden:
Parallelogrammsatz: Ersatzkraft (Resultierende)
bestimmen
Erweiterungssatz: Kräfte hinzufügen, wegnehmen
Längsverschiebungssatz: Kräfte längs zur WL verschieben
Parallelverschiebungssatz: Kräfte quer zur WL verschieben
K 3 2
Freimachen
Rechnerische Kräftebestimmung
Gleichgewichtslagen,
Standsicherheit
den Zweck des Freimachens von Bauteilen erklären, das
Vorgehen beschreiben und die Behandlung von Kräften
an Flächen und Volumen erläutern.
Zugmittel, Zweigelenkstäbe, ebenen und gewölbte Stützflächen,
Los- und Festlager freimachen und auf Bauteile
und Baugruppen anwenden.
resultierende sowie ein und zwei unbekannte Kräfte im
zentralen Kräftesystem an Bauteilen und Baugruppen
berechnen.
resultierende und unbekannte Kräfte im allgemeinen
Kräftesystem an Bauteilen und Baugruppen berechnen.
die drei Gleichgewichtslagen stabil, labil, indifferent beschreiben.
Stand- und Kippmoment von Konstruktionen beurteilen
und Standsicherheit berechnen.
K 3 4
K 3 10
K 6 2
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Gleit-, Haftreibung,
Rollwiderstand
Reibung an Führungen,
Lager, Schrauben
Gleit-, Haftreibung und Rollwiderstand unterscheiden
und Einflussgrössen beschreiben.
reibungsbehaftete Bauteile auf waagrechter und schiefer
Ebene freimachen, Halte- und Verschiebekräfte berechnen.
die Verschiebekraft an Prismen- und Zylinderführungen
berechnen.
Reibmomente an Trag- und Spurzapfen berechnen.
Gewindereibmomente für metrische und Trapez-
Gewindespindeln berechnen, Anzugsmoment für Befestigungsschrauben
ermitteln.
K 3 4
K 3 4
Hydraulik
Grundlagen
Hydraulische Pressen
Form- und Volumenänderungen von Flüssigkeiten beschreiben.
den hydrostatischen Druck definieren, SI-Einheiten angeben
und ineinander umrechnen.
das Druck-Ausbreitungsgesetz auf waagrechte, schiefe
und gewölbte Flächen anwenden.
den Schweredruck definieren und Einflussfaktoren beurteilen.
mit dem Druck-Ausbreitungsgesetz Kolbenkräfte und
Kolbenwege von hydraulischen Pressen berechnen.
6 Lektionen
K 6 2
K 3 2
Flüssigkeitsbehälter
Kräfte auf zylindrische Behälterböden, Kessel- und Rohrnähte
infolge des hydrostatischen Innendrucks berechnen.
Kräfte auf Behälterböden und Seitenwände unter Einbezug
des Schweredruckes berechnen.
K 3 2
Wärmelehre
Temperatur, Wärme,
Messverfahren
die physikalischen Grössen Temperatur und Wärme unterscheiden
und ihre Messverfahren erklären.
Temperatur- und Wärmeeinheiten aufzählen und umrechnen.
6 Lektionen
K 3 2
Wärmedehnung
Längen-, Flächen- und Volumenänderung von festen
Körpern infolge Erwärmung und Abkühlung berechnen.
Dehn- und Schrumpfpassungen für gleichzeitiges Erwärmen
und Abkühlen der Passungsteile berechnen.
Volumen- und Dichteänderung von Flüssigkeiten infolge
Erwärmung und Abkühlung berechnen.
K 3 4
Grundlagen Elektrotechnik
Elektrische Ladung,
Strom, Spannung,
Widerstand und
Stromdichte.
die Begriffe elektrische Ladung, Spannung und Strom
erklären.
Möglichkeiten aufzeigen wie elektrische Spannungen
erzeugt werden.
den Unterschied zwischen Gleich- und Wechselstrom verstehen.
die Wirkungen des elektrischen Stromes beschreiben.
4 Lektionen
K2 4
Bildungsgang Fertigungstechnik
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Stromkreise mit Gleichstrom
Ohmsches Gesetz
Gesetze von Kirchhoff
das ohmsche Gesetz anwenden und das 1. und 2. Kirchhoffsche
Gesetz umsetzen.
18 Lektionen
K3 4
Berechnungen an
ohmschen
Widerständen
Spannung und Strom
in gemischten Schaltungen
Leistung, Arbeit,
Wirkungsgrad
den Eigenschaft zwischen Leiter, Nichtleiter und Halbleiter
unterscheiden.
die Begriffe Widerstand und Leitwert benutzen und analytisch
anwenden.
die Serie- und Parallelschaltung anwenden und den Ersatzwiderstand
dieser Schaltungen berechnen.
Spannungen und Ströme in solchen Schaltungen bestimmen
und berechnen.
die Temperaturabhängigkeit des Widerstandes anwenden
und diesen analytisch bestimmen.
Widerstände, Spannungen und Ströme in einfachen
Stromkreisen berechnen.
die Begriffe Leistung, Arbeit und Wirkungsgrad erklären
und Grössen berechnen.
K3 4
K3 6
K3 4
Stromkreise mit Wechselstrom
Kenngrössen der
Wechselstrom- und
Drehstromtechnik
die Unterschiede und Eigenschaften der typischen Grössen
in Wechselstrom- und Drehstromkreisen bestimmen.
die wichtigsten Grössen wie (Momentanwert, Effektivwert,
Spitzenwert, Frequenz, Periodendauer etc.) unterscheiden,
verstehen und interpretieren.
12 Lektionen
K2 4
Normen
die genormten Schaltsymbole und Bezeichnungen interpretieren
und sie in der Praxis zuordnen.
die wichtigsten Niederspannungs-Installations-Normen
(NIN) und Vorschriften beschreiben und verstehen.
K2 4
Messtechnik
Praktischer Einsatz
von Messinstrumenten
Leistung, Arbeit
die verschiedenen Messtechniken zur Bestimmung des
Widerstandes, des Stromes und der Spannung durchführen.
die entsprechenden Schaltschemata aufzeichnen.
die Messprinzipien zur Bestimmung der elektrischen Leistung
und der elektrischen Arbeit unterscheiden und anwenden.
6 Lektionen
K3 8
K3 2
Modul Mathematik│Physik│Elektrotechnik
120 Lektionen
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