Μηχανολογία (Ε.Ε.) (Επαγγελματικό Λύκειο)
Κατεβάστε σε μορφή PDF
 3 ώρες

Τόρνευση Άξονα

Γενική περιγραφή περιεχομένου: 

 Θεωρώντας ότι το εργαστηριακό μάθημα της Μηχανουργικής Τεχνολογίας Ι – Εργαλειομηχανές σε μαθητές θα πρέπει να προσεγγίζει τόσο θεωρητικά όσο και πρακτικά το θέµα της σύνθεσης και λειτουργίας μιας εργαλειομηχανής και να υποστηρίζει την ενεργή εµπλοκή των µαθητών και τη δηµιουργία πολλαπλών αναπαραστάσεων που αφορούν τόσο τη δομή όσο και τη λειτουργία της, προτείνουμε ένα πλαίσιο διδασκαλίας για την Γ’ τάξη ΕΠΑΛ που συνδυάζει εργαστηριακές ασκήσεις.

 Για τη διδακτική μας πρόταση επιλέξαμε την εργαστηριακή άσκηση «Τόρνευση άξονα» του μαθήματος “ Μηχανουργική Τεχνολογία Ι - Εργαλειομηχανές” της Γ’ ΕΠΑΛ του Τομέα Μηχανολογίας.

 Σύμφωνα με το αναλυτικό πρόγραμμα ο προτεινόμενος χρόνος για την ενότητα αυτή είναι 3 διδακτικές ώρες ενώ οι διδακτικοί στόχοι αναφέρονται στη δυνατότητα του μαθητή να προετοιμάζει τον τόρνο για χρήση, να περιγράφει τα βασικά χαρακτηριστικά στοιχεία της κατεργασίας στον τόρνο (συνθήκες κοπής), να εκτελεί τις φάσεις κατεργασίας δημιουργώντας πραγματικά αντικείμενα στο Μηχανουργείο του σχολείου και να επιλέγει τις τιμές των συνθηκών κατεργασίας.

 Το ψηφιακό διδακτικό σενάριο είναι επηρεασμένο από το ρεύµα του εποικοδοµητισµού (constructivism) σύµφωνα µε το οποίο η οικοδόµηση της νέας γνώσης βασίζεται στην προϋπάρχουσα, στοχεύει στο να βοηθήσει τους µαθητές να κατανοήσουν και να αφομοιώσουν τις βασικές έννοιες μαθήματος. Αναπτύσσει τις διερευνητικές ικανότητες των μαθητών, αξιοποιούνται οι προηγούμενες γνώσεις τους και οι προσλαµβάνουσες εµπειρίες τους από το περιβάλλον.

 

Εκπαιδευτικό Πρόβλημα: 

  Το μάθημα της Μηχανουργικής Τεχνολογίας Ι – Εργαλειομηχανές (εργαστήριο) διδάσκεται 5 ώρες την εβδομάδα στην Γ’ ΕΠΑΛ του τομέα Μηχανολογίας σύμφωνα με το αναλυτικό πρόγραμμα σπουδών.Για το ψηφιακό μας σενάριο αποφασίσαμε να ασχοληθούμε με μία κατεργασία που χρησιμοποιείται από παλιά, την «τόρνευση άξονα».

  Η διδασκαλία των εννοιών που σχετίζονται με την τόρνευση συχνά παρουσιάζει αυξημένες δυσκολίες και παρανοήσεις γιατί η εκτέλεση πολλών λειτουργιών ενός τόρνου γίνεται με τρόπο αδιαφανή ως προς το μαθητή.

   Οι περισσότεροι μαθητές δεν έχουν επαφή με τους τόρνους ή όσοι έχουν κάποια επαφή δεν έχουν τη δυνατότητα να πειραματιστούν με την τόρνευση με αποτέλεσμα: i) να δημιουργούν εσφαλμένες αναπαραστάσεις και νοητικά μοντέλα που τους εμποδίζουν να λύσουν τα προβλήματα που ανακύπτουν, ii) να δυσκολεύονται στην οικοδόμηση ενός επιστημονικού γνωστικού μοντέλου σε σχέση με την κατεργασία μετάλλων σε τόρνο.

   Τα παραπάνω σε συνδυασμό με τις δυνατότητες των διαδραστικών εκπαιδευτικών δραστηριοτήτων του ψηφιακού σεναρίου και το γεγονός ότι ο τόρνος αποτελεί μία από τις πλέον παραγωγικές μηχανές, αποτέλεσαν την αφορμή για τη δημιουργία του σεναρίου με στόχο να κατανοήσουν οι μαθητές τις βασικές φάσεις κατεργασίας ενός άξονα σε τόρνο Λέξεις Κλειδιά Τόρνευση, άξονας, κοπτικά εργαλεία, ταχύτητα κοπής, πρόωση, μέτρα ασφαλείας.

 

Πρότερες Γνώσεις

  Οι περισσότεροι μαθητές της δευτεροβάθμιας επαγγελματικής εκπαίδευσης δεν έχουν προηγούμενη εμπειρία κατεργασίας σε τόρνους, και όσοι έχουν κάποιες μικρές καθημερινές εμπειρίες, την πρώτη ουσιαστική επαφή τους με τον τόρνο την αποκτούν στο σχολείο, με αποτέλεσμα να αναπτύσσουν τη σκέψη τους και να δημιουργούν νοητικά μοντέλα, τα οποία χαρακτηρίζουν τις αντιλήψεις τους, τις ενέργειές τους και επηρεάζουν τις μαθησιακές διεργασίες.   Οι μαθητές ενώ γνωρίζουν τα δομικά στοιχεία ενός τόρνου, αντιμετωπίζουν δυσκολίες στην κατανόηση της λειτουργίας του κατά τη κατεργασία της τόρνευσης.

  Δε μπορούν να οικοδομήσουν εύκολα επαρκείς νοητικές αναπαραστάσεις για τις κατεργασίες μετάλλων στους τόρνους, διότι δεν έρχονται συχνά σε επαφή με τέτοιες διεργασίες και απαιτούνται αρκετές ώρες εργασίας ώστε να εξοικειωθούν με τις λειτουργίες του, ενώ μπορούν να παρατηρήσουν τα αποτελέσματα της λειτουργίας τους.

   Τέλος, συχνά οι μαθητές ενώ ενθουσιάζονται κατά την πρώτη επαφή τους με τους τόρνους και τις κατασκευές που θα εκτελέσουν, κρύβουν ένα δισταγμό λόγω της επικινδυνότητας κατά την εκτέλεση κατεργασιών σε τόρνους (π.χ. τήρηση μέτρων ασφαλείας από όλους τους εμπλεκόμενους κατά την διαδικασία κοπής, απόσπαση προσοχής).

  Λαμβάνοντας υπόψη τις πρότερες γνώσεις και τις δυσκολίες κατανόησης που συναντούν οι μαθητές σε διάφορα σημεία του περιεχομένου του έντυπου υλικού  και τα αδύνατα σημεία τους, σχεδιάσαμε το προτεινόμενο ψηφιακό σενάριο με στόχο να ικανοποιεί τους μαθητές, να ανταποκρίνεται στις προσδοκίες τους αλλά και στις δυνατότητές τους.

 

Αναπαραστάσεις και Πιθανές Δυσκολίες της Σκέψης των Μαθητών

   Οι αναπαραστάσεις των µαθητών για το ρόλο και τη λειτουργία των τόρνων επηρεάζουν καθοριστικά τους τρόπους και τις μεθόδους που χρησιμοποιούν για την επίλυση προβλημάτων κατά την τόρνευση άξονα.

  Η διδακτική εμπειρία δείχνει ότι, οι περισσότεροι μαθητές της δευτεροβάθμιας επαγγελματικής εκπαίδευσης δεν έχουν προηγούμενη εμπειρία κατεργασίας σε τόρνους ή όσοι έχουν μπορούν να αναγνωρίζουν τα δομικά του στοιχεία, αλλά αντιμετωπίζουν σημαντικές δυσκολίες στην κατανόηση της λειτουργίας τους και των βασικών χαρακτηριστικών κατά την τόρνευση.

  Οι περισσότεροι μαθητές γνωρίζουν ελάχιστα για την τόρνευση και αυτοί που γνωρίζουν έχουν συγκεχυμένες γνώσεις. Οι μαθητές ενώ γνωρίζουν τα δομικά στοιχεία ενός τόρνου, αντιμετωπίζουν δυσκολίες σε σχέση με το χειρισμό των διακοπτών του ώστε να είναι σε θέση να επιλέγουν συγκεκριμένο αριθμό στροφών και ταχύτητα πρόωσης ως προς το υλικό του μετάλλου κατεργασίας. Υπάρχει δυσκολία κατά το κεντράρισμα του τεμαχίου στο τσοκ του τόρνου, διότι δεν μπορούν να οικοδομήσουν την έννοια της ομοιόμορφης κατανομής της μάζας κατά την περιστροφή. Επίσης δυσκολεύονται στη χρήση του εργαλειοφορείου για το εκάστοτε βάθος κοπής και στο κεντράρισμα του κοπτικού εργαλείου ως προς το κέντρο του νοητού άξονα του τεμαχίου.

   Επιπλέον αντιμετωπίζουν σημαντικές δυσκολίες στην κατανόηση της γεωμετρίας του κοπτικού εργαλείου και τη διαμόρφωση των γωνιών κοπής κατά το τρόχισμα. Μπορούν να κατονομάζουν τις γωνίες κοπής, ενώ δεν μπορούν να προβούν στη διαμόρφωση των αντίστοιχων γωνιών λόγω έλλειψης αναπαραστάσεων. Συνήθως συγχέουν τις χαρακτηριστικές επιφάνειες και ακμές ενός κοπτικού εργαλείου τόρνευσης με τις γωνίες κοπής του. Φαίνεται πως οι μαθητές δεν έχουν μια αρκετά εστιασμένη άποψη για την τόρνευση άξονα και αυτό γιατί μπορεί οι καθηγητές και τα διδακτικά βιβλία να παρουσιάζουν μέσα από την προφορική και γραπτή γλώσσα τα σχετικά θέματα, αλλά αυτό που καταλαβαίνουν οι μαθητές εξαρτάται από τις δικές τους εμπειρίες και τις ήδη υπάρχουσες αναπαραστάσεις που διαθέτουν.

   Για να καταλάβουν οι μαθητές μια έννοια θα πρέπει να χρησιμοποιήσουν μια κατάλληλη αναπαράσταση μέσα από την εμπειρία τους και αυτή η αναπαράσταση προέρχεται από μια αναδόμηση των πληροφοριών από τη μνήμη τους και δεν είναι πάντοτε μια εικόνα του πραγματικού κόσμου (Von Glaserfeld, 1995).

  Οι διαπιστώσεις αυτές συμφωνούν με τις αρχές της θεωρίας του επικοδομητισμού (Constructivism) που υποστηρίζει ότι οι αναπαραστάσεις που αποκτούν οι μαθητές δεν είναι ένα αντίγραφο των αναπαραστάσεων που διαθέτουν οι καθηγητές.

   Το προτεινόμενο σχέδιο έχει ως πυρήνα τρία φύλλα εργασίας τα οποία στηρίζονται στις γνωστικές δυσκολίες  των µαθητών και στο επίπεδο των προηγουμένων γνώσεων και εμπειριών τους. Στους μαθητές δίνεται μία σειρά δραστηριοτήτων και τους ζητείται να διερευνήσουν τα θέματα που διαπραγματεύονται, να προβούν σε υποθέσεις, να ελέγξουν την ορθότητά τους και τέλος να καταλήξουν σε εκτιμήσεις και συμπεράσματα. Επίσης τους δίνονται οδηγίες να κρατούν σημειώσεις για την πορεία της διερεύνησης, να καταγράφουν τα συμπεράσματά τους, να θέτουν δικά τους ερωτήματα, να προβαίνουν σε αυτοαξιολόγηση και να πειραματίζονται αξιοποιώντας τα μέσα που έχουν στη διάθεσή τους (ψηφιακό σενάριο, σχολικό βιβλίο, σχολικό εργαστήριο).

Φάσεις Ψηφιακού Σεναρίου: 
5 λεπτά
Φάση 1: Εισαγωγή στην τόρνευση άξονα
Χώρος Διεξαγωγής: Μηχανουργείο
25 λεπτά
Φάση 2: Συνθήκες Κοπής στην Τόρνευση
Χώρος Διεξαγωγής: Μηχανουργείο
45 λεπτά
Φάση 3: Κεντράρισμα εργαλείου και εξαρτήματος
Χώρος Διεξαγωγής: Μηχανουργείο
95 λεπτά
Φάση 4: Άσκηση: Άξονας με πατούρες
Χώρος Διεξαγωγής: Μηχανουργείο
10 λεπτά
Φάση 5: Αξιολόγηση - αυτοαξιολόγηση
Χώρος Διεξαγωγής: Μηχανουργείο
Διδακτικοί Στόχοι: 
  1. Επιλέγουν τις τιμές των συνθηκών κοπής ανάλογα με το υλικό του κοπτικού εργαλείου και του τεμαχίου
  2. Δίνουν παραδείγματα τρόπων συγκράτησης κατεργαζόμενων τεμαχίων και κοπτικών εργαλείων
  3. Καθορίζουν τις φάσεις και την πορεία εργασίας κατά την κατεργασία της τόρνευσης ενός άξονα
  4. Δημιουργούν με τη διαδικασία της τόρνευσης στο σχολικό εργαστήριο άξονες με πατούρες
  5. Ανασκευάσουν τυχόν παρανοήσεις αξιοποιώντας τις δυνατότητες των ΤΠΕ
Λέξεις κλειδιά που χαρακτηρίζουν τη θεματική του σεναρίου: 
Τόρνευση
κοπτικά εργαλεία
ταχύτητα κοπής
πρόωση
μέτρα ασφαλείας
Υλικοτεχνική υποδομή: 
Σχολικό εργαστήριο (μηχανουργείο), projectors, Η/Υ
Δημιουργός Σεναρίου: ΕΛΕΝΗ ΔΗΜΟΥ (Εκπαιδευτικός)
Έλεγχος Σεναρίου με τα Προγράμματα Σπουδών: ΠΑΓΚΑΛΟΣ ΣΤΑΥΡΟΣ (Σχολικός Σύμβουλος)
Έλεγχος Επιστημονικής Επάρκειας Σεναρίου: ΓΟΜΑΤΟΣ ΛΕΩΝΙΔΑΣ (Συντονιστής)