Lehrgang 67/217 Dillingen vom bis in Dillingen Informationstechnologie in der Jahrgangsstufe 10 Thema: CAD

Transkript

1 10 I Informationstechnologie (IT) (2) Die Schüler vertiefen ihre Kenntnisse und Fertigkeiten im Technischen Zeichnen und im Modellieren. Wie in der Jahrgangsstufe 9 bildet auch in dieser Jahrgangsstufe die Durchführung eines Projekts mit informationstechnischen Mitteln einen besonderen Schwerpunkt, der je nach Ausgestaltung eine Differenzierung hin zu informatischen Inhalten oder zu Inhalten des CAD ermöglicht. Am Ende der Jahrgangsstufe 10 sollen die Schüler zusätzlich über folgendes Grundwissen verfügen: Durchdringungen als Verschmelzung und Steckung konstruieren und in einem 3D-CADSystem erstellen Effektivität und Einsatzmöglichkeiten unterschiedlicher Konstruktionsverfahren räumliches Vorstellungsvermögen für bewegte Teile einfache Systeme mit informationstechnischen Mitteln modellieren wesentliche Grundlagen der Programmierung Modellierung als geeignetes Instrument zur Lösung von Aufgaben computergerechte Realisierung des Modells moderne Arbeitstechniken anwenden

2 IT 10.1 Durchdringungen (ca. 16 Std.) Die Schüler kennen Durchdringungen aus ihrem täglichen Umfeld (z. B. Holzverbindungen, Architektur, Maschinenbau). Durch analytische Betrachtung von Modellen und durch Demonstrationen mit einem CAD- System erkennen sie Durchdringungen als additive oder subtraktive Verknüpfung geometrischer Körper und fördern somit ihre Fertigkeit beim Erstellen von Projektions-und Werkzeichnungen. 3D-CAD-Systeme ermöglichen hier die schnelle und variantenreiche Anfertigung von Konstruktionszeichnungen. Das Bewusstsein für technische Zusammenhänge wird durch praxisorientiertes Arbeiten und realitätsbezogene Aufgaben vertieft. Durchdringungen als geometrische Modelle - Durchdringungen als Verschmelzung und Steckung (reale und rechnersimulierte Modelle) - ebenflächige mit ebenflächigen Körpern - ebenflächige Körper mit Rotationskörpern - Rotationskörper mit Rotationskörpern - exemplarischer Einsatz geeigneter manueller Konstruktionsmethoden - Ermitteln der Durchstoßpunkte von Körperkanten - Einzeichnen der konstruierten Durchdringungslinien/-kurven -CAD-spezifische Möglichkeiten wie Ausblenden verdeckter Kanten, automatischer Konstruktion von Durchdringungskurven, Schattieren und Rendern zur Visualisierung von Raumbildern nutzen Durchdringungen als Werkzeichnungen - Darstellungen im Vollschnitt, Halbschnitt und Teilschnitt - Körper verändern und mit fertigungsbezogener Bemaßung versehen Einfache Maschinenelemente - Stifte, Schrauben und Muttern - vorgefertigte Einzelelemente aus Bibliotheken, z. B. auch aus dem Internet Montage - Erstellen von Teilzeichnungen, Gesamtzeichnungen, Stücklisten - In Explosionsdarstellungen die Funktion der Einzelelemente erfassen

3 IT 10.2 Daten- und Ablaufmodellierung (ca. 16 Std.) Die Schüler vertiefen an einem geeigneten Beispiel ihr Wissen aus der vorangegangenen Jahrgangsstufe, wie eine Aufgabenstellung für die automatische Datenverarbeitung analysiert und in eine geeignete Lösung umgesetzt wird. Phasen der Modellierung (Analyse, Entwurf, Implementierung, Realisierung) - exemplarische Modellierung von Systemen (z. B. unter Verwendung von Tabellen, Algorithmen, Flussdiagrammen, Struktogrammen, Relationen) - Anknüpfend an das funktionale Modell der 9. Jgst. werden nun weitere Umsetzungen erarbeitet: objektorientiertes Modell (z. B. Bruchrechnen); Klassen und Objekte, Attribute, Methoden und Ereignisse; Umsetzung mit Hilfe eines Programmierwerkzeugs Umsetzung eines Modells mit einer relationalen Datenbank (z. B. Buchausleihe); Redundanz

4 IT 10.3 Projektarbeit (ca. 16 Std.) Anknüpfend an das Vorwissen über die Planung und Durchführung von Projekten bearbeiten die Schüler entsprechend ihrer Neigungen und Interessen wahlweise einen der folgenden Themenbereiche und wenden Modellierungstechniken an. Themenbereich 1: Programmierung -Modellierung und Umsetzung mit einem Programmierwerkzeug (z. B. Simulation natürlicher Vorgänge, Entwicklung eines einfachen Computerspiels, Erstellung interaktiver Webseiten, Programmieren innerhalb von Anwendungsprogrammen) Themenbereich 2: Datenbank - Modellierung und praktischer Aufbau einer Datenbankanwendung; Verknüpfungstypen, Normalformen 1-3 (z. B. Bücherei-Verwaltung, Kunden- oder Lagerverwaltung, Vereinsverwaltung, Verknüpfung einer relationalen Datenbank mit Webseiten) Themenbereich 3: Simulation - Modellierung und Simulation eines Systems mit Hilfe eines geeigneten Werkzeugs (z. B. Heizungsanlage, Ampelanlage mit binären- oder CNC-Schaltungen, Bevölkerungsentwicklung, Verkehrsführung) Themenbereich 4: Architektur - Lesen von Architekturplänen, Grundriss, Ansicht, Schnitt, Kennenlernen typischer Bausymbole - Grundrisse und Ansichten von Gebäuden (z. B. im heimatlichen Bereich) skizzieren, maßstabsgetreue Zeichnungen und Pläne konstruieren, umgestalten, rekonstruieren - Konstruieren von Innenräumen in 3D, Erstellen und Einsetzen von 3D-Bibliotheken - Kostenrechnung, Finanzierungsplan Themenbereich 5: Firma in der Schule - Einblick in die Fertigung in Handwerk und Industrie (computergestützte Verfahren wie z. B. CAD, CAM, CIM, CNC) gewinnen - Einfache Gebrauchsgegenstände oder mechanisches Spielzeug entwickeln, mit CAD konstruieren, als Produkt herstellen und "vermarkten"

5 Stoffverteilungsplan 10. Klasse für das Fach IT hier: TZ/CAD (IT 10.1 und IT 10.3 mit Projektbeispiel) I. Abschnitt: IT 10.1 Durchdringungen ca. 16 Std. Prismendurchdringung 1a + 1 b Pyramidendurchdringung 2 a + 2 b Zylinderdurchdringung 3 a + 3 b Kegeldurchdringung 4 a + 4 b Informatik: In Verbindung mit IT 10.2 vertiefen die Schüler ihre Kenntnisse in der Daten- und Ablaufmodellierung. Zu den Phasen der Modellierung werden weitere Möglichkeiten der exemplarischen Modellierung von Systemen erprobt (ca. 8 Std). IT 10.1 Durchdringungen (Fortsetzung) Rotationskörperdurchdringung 5 a + b Werkzeichnungen 6 a + 6 b Normteile und Bibliotheken 7 a + 7 b Montage 8 a, b, c, d, e, f Informatik: Anknüpfend an das funktionale Modell der 9. Jgst. lernen die Schüler nun das objektorientierte Modell und die Umset zung eines Modells mit einer relationalen Datenbank kennen - hier: Normteilebibliothek (ca. 8 Std.). II. Abschnitt: IT 10.3 Projektarbeit ca. 16 Std Architektur Projektvorschlag: Grundbegriffe der Architektur kennen lernen und in einer zusammenhängenden Aufgabe einsetzen.

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8 Beispiel für einen Stoffverteilungsplan in sechs Abschnitten als Grobraster für die Verteilung der Lehrplanabschnitte über das Schuljahr 2003/04. Stoffverteilungsplan IT (I) 10. Jahrgangsstufe Zeitabschnitt TZ/CAD INF Vorhaben 1. Schulbeginn bis Durchdringungen Daten- und Ablaufmodellierung Modellieren Allerheiligen Geometrische Modelle Phasen der Modellierung = ca. 7 Wochen 2. Allerheiligen bis Weihnachten IT 10.1 Durchdringungen Werkzeichnung IT 10.2 Objektorientiertes Modell Funktionales Modell Modellieren = ca. 7 Wochen 3. Weihnachten bis Winterferien IT 10.1 Schnittdarstellungen an Rotationskörpern IT 10.2 Umsetzung mithilfe eines Programmierwerkzeugs Modellieren = ca. 6 Wochen 4. Winterferien bis Ostern = ca.5 Wochen 5. Ostern bis Pfingsten IT 10.1 Projektarbeit IT 10.3 Teamarbeit IT 10.2 Anwendung der informatischen Werkzeuge Anwendung Projekt: Planung Durchführung Präsentation = ca. 6 Wochen 6. Pfingsten bis Schuljahresende IT 10.3 Veröffentlichung der Projektarbeiten Veröffentlichung der Projektarbeiten Internetpräsentation = ca. 7 Wochen IT 10.3 IT 10.3

9 Wiederholung aus der Jahrgangsstufe 9: Simulation eines CNC-Drehvorgangs: Modellieren, Programmieren, VB (VBA) Aufgabe: Ein Zylinder wird bis zu einer bestimmten Zustelllänge abgedreht. Der Vorgang soll analysiert und mit informationstechnischen Mitteln simuliert werden. Das reale Modell wird anschließend mit CNC-Technik hergestellt. Analyse der Aufgabe Skizzen, Entwürfe CAD-Konstruktion Fachbegriffe, Maße Modellierung 1. Analyse Fachbegriffe Skizzen Vorgang 2. Entwurf CAD-Konstruktion Ablaufplan Modellierung Implementierung Maschinelle Fertigung CNC-Technik 3. Implementierung Wenn/Dann/Sonst Diagramme Programm 4. Realisierung CAD-Objekt Variablen Steuerung CNC-Fräsprogramm

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11 Wiederholung aus der Jahrgangsstufe 9: Simulation eines CNC-Drehvorgangs: Modellieren, Programmieren, VB, VBA Sub main() Dim objapp As Object Dim objdoc As PartDocument Dim objvars As Variables Dim objvar As Variable Dim i As Integer On Error Resume Next Set objapp = GetObject(, "SolidEdge.Application") If Err <> 0 Then MsgBox "SE-Part nicht offen" Err = 0 Exit Sub End If Set objdoc = objapp.activedocument If Err <> 0 Then MsgBox "Kein Part offen" Err = 0 Exit Sub End If Set objvars = objdoc.variables Set objvar = objvars("steuerung") If Err <> 0 Then MsgBox "Steuerung nicht gefunden" Err = 0 Exit Sub End If objvar.value = 0 For i = 0 To 99 objvar.value = objvar.value Next i End Sub

12 Erweiterung in der Jahrgangsstufe 10: Funktionsmodell Simulation eines technischen Vorgangs: Modellieren, Programmieren, VB (VBA) Aufgabe: Das Prinzip des Scheibenwischers wird in einem Funktionsmodell dargestellt. Nach Analyse und Entwurf wird ein CAD-Modell erstellt. Der Bewegungsvorgang soll über einen variablen Wert mittels einer Prozedur gesteuert werden. Modellierung Analyse der Aufgabe Skizzen, Entwürfe Modellierung Implementierung CAD-Konstruktion Fachbegriffe, Maße Maschinelle Fertigung CNC-Technik 1. Analyse Fachbegriffe Skizzen Vorgang 2. Entwurf CAD-Konstruktion Ablaufplan 3. Implementierung Wenn/Dann/Sonst Diagramme Programm 4. Realisierung CAD-Objekt Variablen Steuerung CNC-Fräsprogramm

13 Erweiterung in der Jahrgangsstufe 10: Simulation eines technischen Vorgangs: Modellieren, Programmieren, VB, VBA Sub main() Dim objapp As Object Dim objdoc As AssemblyDocument Dim objvars As Variables Dim objvar As variable Dim i, Schritte, Umdrehungen As Integer Dim Offset As Double On Error Resume Next Set objapp = GetObject(, "SolidEdge.Application" If Err <> 0 Then MsgBox "SolidEdge läuft nicht" Err = 0 Exit Sub End If Set objdoc = objapp.activedocument If Err <> 0 Then MsgBox "Kein Assembly-Document" Err = 0 Exit Sub End If Set objvars = objdoc.variables If Err <> 0 Then MsgBox "Keine Variablen gefunden" Err = 0 Exit Sub End If Set objvar = objvars.item("steuerung") If Err <> 0 Then MsgBox "Variable 'Steuerung' nicht gefunden" Err = 0 Exit Sub End If Const Pi = Schritte = 10 Umdrehungen = 3 Offset = (2 * Pi) / Schritte objvar.value = 0 For i = 0 To Umdrehungen * Schritte objvar.value = objvar.value + Offset Next i

14 ... Anknüpfend an das funktionale Modell der 9. Jgst. werden nun weitere Umsetzungen erarbeitet: objektorientiertes Modell; Klassen und Objekte, Attribute, Methoden und Ereignisse; Umsetzung mit Hilfe eines Programmierwerkzeugs Funktionsmodell als Objekt mit Methoden und Ereignissen Variable: steuerung Methode: Umdrehungen (Bogenwinkel)

15 Vorhaben / Projekte: z. B. TZ/CAD-Quiz: Modellieren, Datenbank, Programmieren mit VB Aufgabe: Ein Quiz mit Fragen aus dem Bereich TZ/CAD soll entworfen und realisiert werden. Drei Bilder stehen für eine Frage zur Auswahl. Zu einigen Fragen gibt es auch ein Frage-Bild. Für jede Fragerunde stehen 6 Fragen zur Verfügung. Jede richtige Antwort bringt eine bessere Note. Rechts oben wird die Anzahl der Fragen angezeigt. Analyse der Aufgabe Skizzen, Entwürfe Aufgaben als Datensätze Fragen und Bilder Modellierung Datenbank erstellen Programmoberfläche Programmablauf

16 Vorhaben / Projekte: z. B. TZ/CAD-Quiz: Modellieren, Datenbank, Programmieren mit VB Modellierung 1. Analyse Fragen Antworten Bilder 2. Entwurf Oberfläche Ablaufplan 3. Implementierung Wenn/Dann/Sonst Diagramme Programmauswahl Datenbank 4. Realisierung CAD-Objekte Bilder Datensätze Programmierung

17 Vorhaben / Projekte: z. B. TZ/CAD-Quiz: Modellieren, Datenbank, Programmieren mit VB Const DATAPFAD = "data\" Const DBNAME = "Quizdata" Const BILDTYP = ".jpg" Const MAXNOTE = 6 Const PASSWORT = "cadquiz" Dim note, frage As Integer Dim dbfragen As Collection Dim db As Database Dim rs As Recordset Private Sub ladeantwortbild(dateiname As String, bildindex As Integer) AntwortBild.Item(bildindex).Picture = LoadPicture(DATAPFAD + dateiname + BILDTYP) End Sub Private Sub ladefragebild(dateiname As String) On Error GoTo Fehler FrageBild.Picture = LoadPicture(DATAPFAD + dateiname + BILDTYP) FrageBild.Visible = True Exit Sub Fehler: FrageBild.Visible = False End Sub Private Sub zeigestrich(strichindex As Integer) StrichBild(strichindex).Visible = True End Sub Private Sub versteckestriche() For x% = 0 To StrichBild.Count - 1 StrichBild(x%).Visible = False Next x%

18 Vorhaben / Projekte: z. B. Architektur: Skizzieren, Modellieren, virtueller Baukasten St. Michael Hildesheim Projekt ArchiCAD SketchUp

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