A szakköri tananyagok pedagógiai tervezése

A „virtuális mérnök szakkör” foglalkozások előzetes szakmai és pedagógiai tervezése során a következő feladatokat végeztük el:

  • •      Meghatároztuk a SZTE képzési kínálatában lévő alapszakok közül az adott terület szempontjából mely szakok relevánsak.
  • •      A következőkben meghatároztuk, hogy a középiskolai oktatás mely tantárgyainak ismeretére épül a szakkör tematikus része. Ebben az esetben nem vettük figyelembe, hogy egyes intézményekből (elsősorban a szakképzés területéről) érkező diákok egyes területeken speciális, és szerteágazóbb ismeretekkel rendelkeznek.
  • •      Az előzetes ismereteket biztosító tantárgyak esetében definiáltuk mely ismeretanyag részei szükségesek az adott szakköri tananyagrész elsajátításához
  • •      Meghatároztuk, hogy az adott tananyagrész mely új ismeretek megszerzését segíti elő a résztvevő diákok számára
  • •      Kiválasztottuk az új ismeretanyagok átadásának eszközeit. Az alapvetően szakköri foglalkozásokhoz hasonló tematika miatt a gyakorlati kisfilmen történő szemléltetés és a számítások hangsúlyosabbak az elméleti ismeretanyag átadásához képest
  • •      A szakköri jellegű tevékenység leképezése miatt az ismeretanyag ellenőrzésére nem a szokásos eszközöket tervezünk.

A feldolgozott tananyagrészek elsajátításához szükséges előzetes alapismeretek és az ezeket biztosító tantárgyak, valamint az új ismeretek és ezek átadásának módjai az alábbiakban táblázatos formában kerültek összefoglalásra.


1. Termikus koncentrálás bemutatása a bepárlási művelet példáján

Érintett mérnöki szakok: Élelmiszermérnök, Biomérnök, Gépészmérnök

Célcsoport: gimnáziumi és szakközépiskolai diákok (szakmacsoporttól független)

 

Előzetes ismereteket biztosító tantárgyelemek

Előzetes ismeretek (fogalmak)

Fizika

energia, hő; hőmérséklet; fajhő, forráspont

Matematika

matematikai alapműveletek

Kémia

koncentráció, vegyületcsoportok

Biológia

tápanyagok, vitaminok és hőérzékenységük

 

Új ismeretek

Új ismeretek átadásának eszközei

 Bepárlás célja és folyamata

Elméleti tananyag

 Hőátvitel formái

Elméleti tananyag

 Fázisátmenet víz-gőz rendszerben

Elméleti tananyag, gyakorlati kisfilm

Anyagáramok vizsgálata bepárlóberendezésen

Szemléltetés, kisfilm,

Bepárló berendezések műszaki felépítése és működése

Szemléltetés, kisfilm


2. Hőátadás vizsgálata lemezes hőcserélő berendezésben

Érintett mérnöki szakok: Gépészmérnök, Biomérnök, Élelmiszermérnök

Célcsoport: gimnáziumi és szakközépiskolai diákok (szakmacsoporttól független)

 

Előzetes ismereteket biztosító tantárgyelemek

Előzetes ismeretek (fogalmak)

Fizika

hőmérséklet, hőtani alapfogalmak, hőveszteség, sebesség, nyomás

Matematika

matematikai alapműveletek

Biológia

vegyületek hőérzékenysége, mikroorganizmusok és pusztításuk

Kémia

vegyületek hőstabilitása, korrózió

 

Új ismeretek

Új ismeretek átadásának eszközei

Hőátvitel áramlással és hővezetéssel

Elméleti tananyag

Hőcsere (hőközlés és hőelvonás) berendezései

Elméleti tananyag

Lemezes hőcserélők felépítése és sajátosságai

Elméleti tananyag, szemléltetés

Hőcserélő berendezések hőátbocsátási együtthatója

Elméleti tananyag, mérési gyakorlat, számítások

Hőátadás vizsgálata  egyen- és ellnáramlású rendszerekben

Elméleti tananyag, számítások, kisfilm

Hőteljesítmény és hőveszteség meghatározása

Elméleti tananyag, gyakorlati kisfilm, számítások


3. Az aprításnak, mint a feldolgozó iparok előkészítő műveletének tanulmányozása

Érintett mérnöki szakok: Élelmiszermérnök, Biomérnök, Gépészmérnök, Környezetmérnök

Célcsoport: gimnáziumi és szakközépiskolai diákok (szakmacsoporttól független)

 

Előzetes ismereteket biztosító tantárgyelemek

Előzetes ismeretek (fogalmak)

Fizika

energia, tömeg, térfogat, porozitás, súrlódás

Matematika

matematikai alapműveletek

Kémia

kémiai reakciók sebessége, aerob és anaerob folyamatok, agglomeráció

Biológia

Növények felépítése, termések, magok szerkezete, mikrobák életműködése

 

Új ismeretek

Új ismeretek átadásának eszközei

A szemcsés halmaz aprításának célja

Elméleti tananyag

A szemcsés halmazok jellemzésére szolgáló paraméterek.

Elméleti tananyag

Homo-,és heterodiszperz halmazok

Elméleti tananyag, mérési gyakorlat

Az aprítási fokra ható tényezők megismerése

Elméleti tananyag,  gyakorlati kisfilm

Az aprítás folyamatának vizsgálata a golyósmalomban

Szemléltetés, kisfilm


4. Homogenizálás bemutatása szilárd anyagok keverésének példáján

Érintett mérnöki szakok: Élelmiszermérnök,   Biomérnök,                     Gépészmérnök,   Környezetmérnök

Célcsoport: gimnáziumi és szakközépiskolai diákok (szakmacsoporttól független)

 

Előzetes ismereteket biztosító tantárgyelemek

Előzetes ismeretek (fogalmak)

Fizika

energia, teljesítmény, sűrűség, forgó mozgás

Matematika

matematikai alapműveletek

Kémia

kémiai reakciók sebessége, oldatok, oldhatóság, keverékek

Biológia

mikrobiológia, táptalajok

 

Új ismeretek

Új ismeretek átadásának eszközei

A szemcsés anyagok egyenletes eloszlathatósága

Elméleti tananyag

Keverő berendezések fajtái, működése

Elméleti tananyag

Keverés után a halmaz összetételének vizsgálata

Elméleti tananyag, gyakorlati kisfilm

A vékeverő működési mechanizmusa, keverés
hatásosságának jelelmzése

Szemléltetés, kisfilm


5. Víztisztítás szűréssel

Érintett mérnöki szakok: Környezetmérnök, Biomérnök, Gépészmérnök

Célcsoport: gimnáziumi és szakközépiskolai diákok (szakmacsoporttól független)

 

Előzetes ismereteket biztosító tantárgyelemek

Előzetes ismeretek (fogalmak)

Fizika

nyomás, hőmérséklet, viszkozitás, sűrűség

Matematika

matematikai alapműveletek

Biológia

Vízszennyezőanyagok hatásai az élő szervezetekre, ivóvíz élettani szerepe, mikroorganizmusok jellemzői

Kémia

vízszennyező anyagok, víz tulajdonságai, szennyezőanyagok hatásai

 

Új ismeretek

Új ismeretek átadásának eszközei

Víztisztításra használatos szűrőberendezések és felépítésük

Elméleti tananyag

Víz szennyezettségének mérése

Elméleti tananyag, mérési gyakorlat, számítások

Homokszűrő szűrőképességének meghatározása

Mérési gyakorlat, kisfilm, számítások


6. Porleválasztó ciklonok működése

Érintett mérnöki szakok: Környezetmérnök, Gépészmérnök, Élelmiszermérnök

Célcsoport: gimnáziumi és szakközépiskolai diákok (szakmacsoporttól független)

 

Előzetes ismereteket biztosító tantárgyelemek

Előzetes ismeretek (fogalmak)

Fizika

áramlási sebesség, nyomás, hőmérséklet

Matematika

matematikai alapműveletek

Kémia

légszennyező anyagok: gázok és részecskék

Biológia

légszennyező anyagok élettani hatásai

 

Új ismeretek

Új ismeretek átadásának eszközei

Légszennyező anyagok

Elméleti tananyag

Poralakú szennyeződések eltávolítási lehetőségei gázokból

Elméleti tananyag, szemléltetés

Porciklonok működése

Elméleti tananyag, szemléltetés

Porciklonok leválasztási hatásfokának meghatározása

Mérési gyakorlat, kisfilm, számítások


7. Szennyvíz megtisztítása a lebegő anyagoktól, a flokkulálás művelete

Érintett mérnöki szakok: Környezetmérnök, Biomérnök, Gépészmérnök

Célcsoport: gimnáziumi és szakközépiskolai diákok (szakmacsoporttól független)

 

Előzetes ismereteket biztosító tantárgyelemek

Előzetes ismeretek (fogalmak)

Fizika

Keverés, hőmérséklet, viszkozitás, sűrűség

Matematika

matematikai alapműveletek

Kémia

Víz tulajdonságai, kolloid oldat, flokkulálószer, pehelyképzés

Biológia

Vízszennyezőanyagok káros hatásai, mikroorganizmusok jellemzői

 

Új ismeretek

Új ismeretek átadásának eszközei

A flokkulálás fogalma

Elméleti tananyag

A kolloid sajátosságok a mérethez kapcsolódnak

Elméleti tananyag

Pehelyképződés flokkulálószer hozzáadásával

Elméleti tananyag, gyakorlati kisfilm

A víz szennyezettségének meghatározása zavarosság méréssel

Elméleti tananyag, gyakorlati kisfilm

A flokkulálás hatásosságának vizsgálata

Szemléltetés, kisfilm, mérési gyakorlat


8. Enzimes folyamatok vizsgálata bioreaktorban

    Érintett mérnöki szakok: Élelmiszermérnök,    Biomérnök,                     Gépészmérnök

    Célcsoport: gimnáziumi és szakközépiskolai diákok (szakmacsoporttól független)

     

    Előzetes ismereteket biztosító tantárgyelemek

    Előzetes ismeretek (fogalmak)

    Fizika

    Hőmérséklet, sűrűség, fény polarizációja

    Matematika

    matematikai alapműveletek

    Kémia

    Egyszerű szénhidrátok (szőlőcukor, gyümölcscukor)

    Biológia

    tápanyagok, cukrok, fotoszintézis,

     

    Új ismeretek

    Új ismeretek átadásának eszközei

    A glükóz molekula átalakulásának folyamata

    Elméleti tananyag

    Oldott anyagok forgatóképességének jellemzése
    fajlagos forgatóképességgel

    Elméleti tananyag

    Enzimreaktor működése, az átalakulás nyomon
    követése polariméteres méréssel

    Szemléltetés, kisfilm

    A reakció sebesség és a Michaelis-Menten állandó
    meghatározása

    Szemléltetés, kisfilm


    9.Szerves anyagok lebontása aerob reaktorban

      Érintett mérnöki szakok: Biomérnök, Környezetmérnök, Élelmiszermérnök

      Célcsoport: gimnáziumi és szakközépiskolai diákok (szakmacsoporttól független)

       

      Előzetes ismereteket biztosító tantárgyelemek

      Előzetes ismeretek (fogalmak)

      Fizika

      Hőmérséklet, abszorpció

      Matematika

      matematikai alapműveletek

      Kémia

      kémiai reakciók sebessége, oldhatóság, abszorpció, oxidáció

      Biológia

      Biológiai oxidáció, környezetszennyezések

       

      Új ismeretek

      Új ismeretek átadásának eszközei

      Aerob lebontási folyamat

      Elméleti tananyag

      Aerob (levegőztetett) reaktorok működése

      Elméleti tananyag, demonstrációs film

      Szervesanyag-szenneyzési paraméterek

      Elméleti tananyag

      Oxigén-ellátottság hatása a biológiai folyamatokra

      Elméleti tananyag, gyakorlati kisfilm