Metodica Predarii Si Evaluarii Modulului Sisteme Si Tehnologii DE Fabricatie

METODICA PREDĂRII ȘI EVALUĂRII MODULULUI SISTEME ȘI TEHNOLOGII DE FABRICAȚIE

CUPRINS

CAPITOLUL1: IMPORTANȚA TEORETICĂ ȘI PRACTIC-APLICATIVĂ A LUCRĂRII

Justificarea alegerii temei cercetării

Argumentarea utilității cercetării din punct de vedere al specialității

Argumentarea utilității cercetării din punct de vedere al

metodicii specialității

CAPITOLUL 2 :ASPECTE TEORETICE DE SPECIALITATE :

PRELUCRAREA CU JETURI DE FLUID

2.1 Considerații generale

2.2 Domenii de utilizare și operațiile de prelucrare actuale în domeniul studiat

2.3 Sistemul tehnic de prelucrare cu jet de fluid

2.3.1.Stația de tratare și filtrare a apei

2.3.2 Sursa de presiune înaltă a apei

2.3.3 Sistemul de stocare și alimentare cu abraziv

2.3.4 Sistemul de instalare și deplasare a materialului de prelucrat

2.3.5 Capul de prelucrare

2.3.6 Duza de apă

2.4 Parametrii regimului de prelucrare cu jet de fluid cu abraziv

2.5 Comparația tehnico-economică dintre prelucrarea cu jet de fluid cu abraziv și alte

procese de prelucrare

CAPITOLUL 3: METODE ȘI TEHNICI MODERNE DE PREDARE

CU APLICAȚIE LA CAPITOLULUL

„PRELUCRAREA CU JET DE APĂ CU ABRAZIV

3.1 Aspecte generale privind metodele de învățământ

3.2 Clasificarea metodelor de învățământ

3.3 Principalele metode de învățământ

3.3.1 Metode clasice de predare

3.3.2 Metode moderne de predare activ-participative

3.3.3 Metode de instruire pentru o învățare activă

3.4 Metode și tehnici moderne de predare cu aplicație în predarea capitolului

„Procese de prelucrare în sistemele de fabricație

3.5 Exemple de metode cu valențe activizatoare aplicate în capitolul

„Procese de prelucrare în sistemele de fabricație

3.6 Proiectarea tehnologiei didactice a temei: “Prelucrarea cu jet de apă cu abraziv

3.6.1 Considerații generale asupra temei

3.6.2 Proiectarea unei unități de învățare corespunzătoare temei:

„Prelucrarea cu jet de apă cu abraziv

3.6.2. Proiectarea unei lecții corespunzătoare temei:

Prelucrarea cu jet de apă cu abraziv

CAPITOLUL 4: METODE DE EVALUARE UTILIZATE

ÎN ÎNVĂȚĂMÂNTUL PROFESIONAL ȘI TEHNIC

4.1 Scopul și obiectivele evaluării

4.2 Metode de evaluare

4.3 Probe de evaluare

4.4 Situații de evaluare

4.5 Situații de culegere a informațiilor privind competența evaluată

4.6 Resurse (materiale, de timp și spațiu) necesare evaluării

4.7 Exemplu de test de evaluare corespunzător temei:

„Prelucrarea cu jet de apă cu abraziv

CAPITOLUL 5: EXPERIMENTUL PEDAGOGIC

5.1 Etapele experimentului pedagogic

5.2 Desfășurarea experimentului pedagogic ameliorativ

5.2.1 Formularea și definirea problemei

5.2.2 Formularea ipotezei

5.2.3 Elaborarea planului experimental

5.2.4 Aplicarea planului experimental

5.2.5 Analiza datelor și interpretarea rezultatelor experimentale

5.2.6 Concluziile cercetării experimentale

CONCLUZII FINALE

BIBLIOGRAFIE

CAPITOLUL1 – IMPORTANȚA TEORETICĂ ȘI

PRACTIC – APLICATIVĂ A LUCRĂRII

Justificarea alegerii temei cercetării

În general, asimilarea cunoștințelor tehnice ale modulelor de specialitate din învățământul tehnic poate fi realizată prin adaptarea conținuturilor acestor module la nivelul conoștințelor deja fixate de către elevi în anii anteriori și la stilurile de învățare ale fiecărui elev. Experiența acumulată în predarea modulului Sisteme și tehnologii de fabricație, un modul care se predă elevilor din clasele a XII la specializările tehnice, m-a determinat să aduc unele schimbări modului de predare și evaluare al acestui modul. Elevilor li se amplifică interesul pentru astfel de cunoștințe, de altfel destul de abstracte și astfel neatrăgătoare dacă, în demersul său didactic, profesorul vine în permanență cu noutăți tehnice concrete, perfect aplicabile din punct de vedere al programei disciplinei de studiu transformând pasajele teoretice din manualele de specialitate în exemple concrete bine alese.

Elementele de noutate, pe care le-am considerat a fi potrivit de introdus în cadrul conținuturilor modulului, au fost cele legate de: prezentarea unei tehnologii de prelucrare relativ nouă și anume prelucrarea cu jet de apă cu particule abrazive, temă pe care elevii au găsit-o foarte interesantă, fiind o noutate față de procedeele clasice de prelucrare cu care erau de altfel familiarizați; utilizarea unei noi metode de predare și a unei noi modalități de evaluare bazată pe particularitățile legate de stilurile de învățare ale elevilor.

Învățământul profesional și tehnic din țara noastră are ca obiectiv principal realizarea unei pregătiri profesionale la nivelul standardelor din țările Comunității Europene, adoptată la cerințele economiei de piață și în concordanță cu evoluția pieții muncii din România. Astfel conținutul învățământului tehnic și profesional este structurat pe două componente principale și anume :

– pregătirea generală care are ca obiectiv de bază dezvoltarea facultăților intelectuale ale elevilor, precum și dezvoltarea cunoștințelor necesare pentru înțelegerea conținutului pregătirii tehnice și de specialatate;

– pregătirea tehnică și de formare profesională, care are ca obiectiv principal asigurarea unei temeinice pregătiri tehnice și de specialitate specifice familiei ocupaționale, precum și formarea abilităților necesare pregătirii unei profesii.

Prin noua curriculă se urmărește ca învățământul profesional și tehnic să capete un puternic caracter formati, în așa fel încât noile generații astfel încât să fie capabile să facă față problemeticii lumii contemporane. Ca urmare în paradigma învățării sunt necesare acele schimbări care favorizează trecerea de la învățarea disciplinară, atomizată, la cea orientată către dezvoltarea unui nou mod de gândire, integrator, ancorat în actualitatea socio-culturală complexă, autonom, creativ, deschis.

Strategia de dezvoltare a învățământului profesional și tehnic respectă prevederile Legii învățământului și ține seama de tradiția învățământului românesc, precum și de realizările și tendințele de dezvoltare a acestor forme de învățământ în țările Comunității Europene și pe plan mondial.

Conținutul învățământului, prin care se face educația tehnologică a elevilor, are ca obiectiv fundamental integrarea tineretului în civilizația epocii sale, înțelegerea profundă și logică a rolului pe care îl are tehnica în existența omului și în progresul social.

Formarea competenței profesionale a tinerilor este asigurată prin instruirea lor competentă și progresivă, în timpul școlarizării, pornind de la problemele generale spre cele specifice unui grup de meserii. Cunoștințele și deprinderile necesare practicării unei meserii nu se obțin de la sine. Pentru acestea este necesară însușirea prealabilă a unui fond de cunoștințe și concepte de bază ale științelor tehnice generale. Aceste cunoștințe trebuie însușite temeinic, în mod activ și conștient.

Corelarea învățământului teoretic cu cel practic, colaborarea permanentă profesor ­ maistru instructor, repetarea bazelor teoretice la orele de instruire practică sunt esențiale în realizarea obiectivului fundamental al deprinderilor corecte de muncă.

Lucrarea metodico-științifice cu tema “METODICA PREDARII EVALUĂRII MODULULUI SISTEME ȘI TEHNOLOGII DE FABRICAȚIE “ reprezintă o nouă treaptă în perfecționarea pregătirii mele profesionale, lucrare prin care, pe de o parte am valorificat experiența mea didactică în predarea disciplinelor tehnice, iar pe de altă parte m-a determinat să găsesc noi soluții de diversificare a metodelor de predare-învățare și evaluare, în scopul formării competențelor specifice disciplinei.

Lucrarea, ca rezultat a activității de documentare, experimentare și observare, și a faptului că valorifică o experiența la catedră și o experiență practică în producție, oferă un posibil model de abordare teoretică și metodică a predării și evaluării modulului “Sisteme și tehnologii de fabricație“ având drept scop perfecționarea procesului instructiv – educativ.

Argumentarea utilității cercetării din punct de vedere al specialității

Liceul tehnologic “Elena Caragiani “ din Tecuci este una din școlile care pregătește elevii în domeniul mecanic și dispune de ateliere de prelucrare, laboratoare tehnologice, cabinete de specialitate, astfel încât viitorii muncitori și tehnicieni calificați pot fi pregătiți profesional conform exigențelor cerute pe piața muncii.

Pregătirea profesională se realizează prin discipline de specialitate și discipline de cultură generală care urmăresc formarea unor absolvenți în măsură să decidă asupra propriei cariere, asupra propriilor trasee de dezvoltare intelectuală și profesională și care să se integreze activ și rapid pe piața muncii și în viața socială .

Disciplinele de specialitate asigură formarea competențelor profesionale, printr-un process de instruire realizat progresiv pe toată durata școlarității, pornind de la problemele generale spre cele specifice unei meserii.

Din aceste considerente, studierea capitolului “Procese de prelucrare în sistemele de fabricație“ incită la permanenta reconfigurare a imaginii pe care o au elevii despre domeniile cunoașterii prin accesarea de surse diverse de informații și oferă un alt mod de a cunoaște și de a produce cunoașterea.

Experiența formată din anii anteriori în cazul predării modulului Sisteme și tehnologii de fabricație, mi-a permis să constatat o oarecare greutate din partea elevilor în a-și însuși conținuturile acestui modul din cauza faptului că literatura de specialitate tratează aspectele legate de procesele care au loc în cadrul sistemelor de fabricație la un mod mai puțin familiar, adică pseudoacademic, în unele cazuri, considerând elevii pe deplin apți înțelegerii acestor noțiuni. Din acest motiv am considerat necesar să adaptez conținuturile modulului la nivelul de înțelegere al elevilor și la stilurile lor de învățare, aspect de altfel tratat în capitolul referitor la experimentul pedagogic.

În alegerea temei de specialitate am plecat de la ideea că pe piața mondială învinge cel ce realizează, într-un timp relativ scurt și cu cheltuieli minime, produse noi, superioare din toate punctele de vedere celor similare existente, cu prețuri de vânzare reduse. Un produs va putea fi realizat în cantitate mare într-un timp minim, la cost scăzut și cu toate calitățile superioare prevăzute de proiectant, numai dacă se va aplica tehnologia cea mai avansată. De aceea, se impune introducerea pentru studiu a unor probleme tehnologice actuale pentru a realiza funcțiile cognitiv-formative la elevi și în special cele aplicative ale lecțiilor cu rol în dezvoltarea gândirii creatoare a elevilor

Argumentarea utilității cercetării din punct de vedere al metodicii specialității

Termenul de „tehnologie didactică”, acceptă două puncte de vedere: primul se referă la ansamblul mijloacelor audio-vizuale ce se utilizează în practica educativă, iar al doilea se referă la ansamblul structural al metodelor, mijloacelor de învățământ, al strategiilor de organizare a predării-învățare, puse în aplicație, în strânsă corelare cu obiectivele pedagogice, conținuturile transmise, formele de realizare a instruirii și modalitățile de evaluare.

În proiectarea și realizarea activității educaționale destinate modulului „Sisteme si tehnologii de fabricatie” studiată în clasa a- XII- a, este necesară utilizarea celor mai variate metode de învățământ, alegându-se pentru fiecare temă acea metodă de predare-învățare și respectiv evaluare, care să confere o eficiență sporită procesului de învățare, care îi ajută pe elevi să-și însușească temeinic cunoștințele transmise de cadrul didactic, îi învață pe elevi să cerceteze independent și să adopte o atitudine critică față de ceea ce li se comunică sau descoperă în cărți .

Folosirea unor metode cât mai variate de predare-învățare este imperativ determinată de cerințele actuale ale învățământului tehnic care urmă pe care o au elevii despre domeniile cunoașterii prin accesarea de surse diverse de informații și oferă un alt mod de a cunoaște și de a produce cunoașterea.

Experiența formată din anii anteriori în cazul predării modulului Sisteme și tehnologii de fabricație, mi-a permis să constatat o oarecare greutate din partea elevilor în a-și însuși conținuturile acestui modul din cauza faptului că literatura de specialitate tratează aspectele legate de procesele care au loc în cadrul sistemelor de fabricație la un mod mai puțin familiar, adică pseudoacademic, în unele cazuri, considerând elevii pe deplin apți înțelegerii acestor noțiuni. Din acest motiv am considerat necesar să adaptez conținuturile modulului la nivelul de înțelegere al elevilor și la stilurile lor de învățare, aspect de altfel tratat în capitolul referitor la experimentul pedagogic.

În alegerea temei de specialitate am plecat de la ideea că pe piața mondială învinge cel ce realizează, într-un timp relativ scurt și cu cheltuieli minime, produse noi, superioare din toate punctele de vedere celor similare existente, cu prețuri de vânzare reduse. Un produs va putea fi realizat în cantitate mare într-un timp minim, la cost scăzut și cu toate calitățile superioare prevăzute de proiectant, numai dacă se va aplica tehnologia cea mai avansată. De aceea, se impune introducerea pentru studiu a unor probleme tehnologice actuale pentru a realiza funcțiile cognitiv-formative la elevi și în special cele aplicative ale lecțiilor cu rol în dezvoltarea gândirii creatoare a elevilor

Argumentarea utilității cercetării din punct de vedere al metodicii specialității

Termenul de „tehnologie didactică”, acceptă două puncte de vedere: primul se referă la ansamblul mijloacelor audio-vizuale ce se utilizează în practica educativă, iar al doilea se referă la ansamblul structural al metodelor, mijloacelor de învățământ, al strategiilor de organizare a predării-învățare, puse în aplicație, în strânsă corelare cu obiectivele pedagogice, conținuturile transmise, formele de realizare a instruirii și modalitățile de evaluare.

În proiectarea și realizarea activității educaționale destinate modulului „Sisteme si tehnologii de fabricatie” studiată în clasa a- XII- a, este necesară utilizarea celor mai variate metode de învățământ, alegându-se pentru fiecare temă acea metodă de predare-învățare și respectiv evaluare, care să confere o eficiență sporită procesului de învățare, care îi ajută pe elevi să-și însușească temeinic cunoștințele transmise de cadrul didactic, îi învață pe elevi să cerceteze independent și să adopte o atitudine critică față de ceea ce li se comunică sau descoperă în cărți .

Folosirea unor metode cât mai variate de predare-învățare este imperativ determinată de cerințele actuale ale învățământului tehnic care urmărește să ofere elevilor, pe lângă acumularea de cunoștințe, o gândire logică, capacitatea de a folosi noțiunile însușite în mod creator, de a-și pune în valoare aptitudinile specifice meseriei pe care o vor exercita în viitor.

Voi începe partea de metodica specilității cu o descriere a metodelor utilizate în învățământ tradiționale și moderne, în scopul înțelegerii împortanței folosirii celor din urmă. După o scurtă introducere, în care vor fi prezentate câteva delimitări conceptuale ce se cuvin a fi menționate și o scurtă argumentare a necesității cunoașterii și folosirii acestora în practica educativă, voi trece în revistă câteva dintre cele mai importante metode așa cum se regăsesc ele în literatura de specialitate.

Când se alege o metodă, se ține cont de finalitățile educației, de conținutul procesului instructiv, de particularitățile de vârstă și de cele individuale ale elevilor, de psihosociologia grupurilor școlare, de natura mijloacelor de învățământ, de experiența și competența cadrului didactic.

Pentru atingerea acestor deziderate este necesar să se folosească, pe lângă metodele tradiționale de predare și metode active-participative care să solicite gândirea elevilor în mod active pe parcursul lecțiilor, folosirea unui bogat material didactic, metode tradiționale și complementare, elevii având obligația de a desfășura o largă activitate de observare și prelucrare, cu un potențial formative ridicat care permite o bună individualizare a actului educațional.

În general încadrarea unei metode într-o anumită clasă nu este definitivă, ci relativă. O metodă se definește prin predominanța unor caracteristici la un moment dat, caracteristici ce se pot metamorfoza astfel încât metoda să fie satisfăcătoare într-o clasă complementară sau chiar contrară. Astfel, o metodă tradițională poate evolua spre modernitate, în măsura în care secvențele proceduale care le compun îngăduie restructurări inedite sau când circumstanțele de aplicare a acelei metode sunt cu totul noi. În unele metode moderne surprindem secvențe destul de tradiționale sau descoperim că variante ale acestei metode erau de mult cunoscute și aplicate.

Metodele active creează o învățare mai profundă și o mai bună aplicare a cunoștințelor elevii dând dovadă de o mai bună memorare ei dezvoltând aptitudini de gândire mai bune. Este și motivul pentru care în lucrare se pune accent pe acestă latură. Capitolul își propune la final prezentarea unui proiect de tehnologie didactică a temei: “Prelucrarea cu jet de apă cu abraziv”.

În capitolul următor mi-am propus o descriere a procesului de evaluare, foarte important în ecuația educațională care cuantifică rezultatele învățării. Pe lângă aspectele teoretice se va realiza un test de evaluare pentru analizarea modului de însușire de către elevi a procedeului tehnologic de prelucrare cu jet de apă cu abraziv.

În capitolul dedicat experimentului pedagogic am căutat să demonstrez o ipoteză, de care de altfel se ține cont în mare măsură astăzi, și anume că o eficiență mult mai mare în însușirea de catre elevi a conținuturilor modulelor de specialitate se obține atunci când în procesul de predare-învățare profesorul ține cont de stilurile de învățare al fiecărui subiect educabil.

La ora actuală, profesorul nu mai dirijează și nu mai controlează informațiile care intră în lumea elevilor ci trebuie să faciliteze înțelegerea lumii externe, corespondențele subiective între lumea externă și lumea internă, iar capitolele dedicat metodicii specialității le poate fi de mare ajutor în demersul de la o instruire uniformă, pentru toți elevii la una individualizată, fiecăruia după potențialul biopsihologic și nevoi.

CAPITOLUL 2: ASPECTE TEORETICE DE SPECIALITATE-

”PRELUCRAREA CU JETURI DE FLUID CU ABRAZIV”

2.1 Considerații generale

O alternativă la procedeele de prelucrare clasice și aici vorbim de prelucrările prin așchiere prin deformare plastică sau cele neconvenționale, o constituie prelucrarea cu jet de fluide cu sau fără particule abrazive Preocupările actuale pentru prelucrarea materialelor, în general, dar cu atât mai mult a celor greu prelucrabile, tind să fie optimizate prin considerente tehnice și economice. Preocupările pe o lungă perioadă de timp au convers spre perfecționarea procedeelor de prelevare a materialului prin mijloace mecanice care apelează la scule de tăiere, așchiere, respectiv termice la nivele de temperatură care pot să aducă materialul până în starea de topire. Noile cerințe de prelucrare au dezvoltat procedee noi, care nu utilizează o sculă pentru îndepărtarea materialului, ci energia unor jeturi sau fascicule concentrate, care nu afectează starea metalurgică a materialului. Astfel, energia cinetică a jetului de apă se dovedește eficientă, dar mult mai eficientă prin introducerea în jet a unor particule dure și fragile cu rol de abraziv care interacționează cu materialul supus prelucrării.

La prelucrarea prin procedeele clasice interacțiunea sculă așchietoare-material produce modificări structurale semnificative pe o anumită adâncime. Degradarea materialului este rezultatul ciclurilor termice, la unele procedee (zona influențată termic), respectiv mecanice, la alte procedee (smulgere grăunți, deformare plastică, micro-fisuri, fisuri Utilizarea jeturilor de fluide cu sau fără abraziv nu generează asemenea degradări, dar nici apariția zonei influențată termic (ZIT).

Prelucrarea cu jet de fluid cu abraziv face parte din domeniul prelucrărilor cu medii activate energetic.Preocupările în respectivul domeniu au apărut ca o necesitate pentru creșterea productivității prelucrării noilor materiale metalice aliate, ceramice, compozite, materiale care prezintă proprietăți de procesare semnificativ diferite față de materialele tradiționale. Un considerent important al introducerii acestor procedee de prelucrare s-a bazat pe criteriile tehnice, tehnologice, corelat cu cele de eficiență economică a procesului.

Prelucrările cu fluide activate cinetic, direcționate cu jeturi subțiri, au la bază fenomenele de ciocnire, deformare, generarea fisurilor și ruperea materialului la suprafața de impact dintre particula de fluid și materialul supus procesului de prelucrare.Sporirea eficienței procedeului de prelucrare cu jeturi de fluide la presiuni ridicate se poate realiza prin introducerea particulelor abrazive în jetul de fluid. Macroparticulele din materiale dure,aflate în deplasare cu viteze mari în suspensie într-un mediu lichid posedă energia cinetica necesară pentru prelucrarea materialelor. Sistemele de tăiere cu jeturi de fluide pot utiliza roboți industriali pentru manipularea ușoară a duzei de dirijarea a jetului de fluid și introducerea particulelor abrazive în jetul de apă. [ 37], [ 45 ], [ 51], [ 53 ].

În baza celor menționate, se constată astăzi și este concludent că procedeul de prelucrare cu jeturi de fluide face efectiv parte din domeniul prelucrărilor cu energii concentrate bazându-se pe acțiunea directă și localizată a unui mediu cu energie cinetică ridicată, direcționată asupra materialului de prelucrat [52]. Totodată au fost dezvoltate procedee care fac parte din aceeași familie de bază. În consecință, procedeele de prelucrare cu jeturi de fluide cu energii concentrate se pot clasifica în trei direcții:

– prelucrări cu fluide omogene din punct de vedere chimic,

– prelucrări cu fluid eterogen cu macro-particule abrazive minerale sau sinterizate de tipul compușilor chimici duri,

– prelucrări cu fluide activate suplimentar cu câmpuri sau unde care prin interacționarea cu particulele jetului, produc amplificarea energetică a acestora.

La prelucrările la care lucrul mecanic se bazează pe energia cinetică a unor microparticule, similar cazului arcului electric, în zona stratului superficial al suprafeței prelucrate, apar transformări structurale, care generează zonă influențată termic (ZIT). Fenomenul este datorat faptului că o parte însemnată din energia introdusă în sistem se transformă în căldură, iar restul în energie internă, sau este disipată.În condițiile în care lucrul mecanic pentru îndepărtarea materialului este datorat energiei cinetice transmisă de către macro-particule transportate de fluide, în stratul superficial al suprafeței prelucrate, se induc transformări materializate în durificarea prin ecruisare și dezvoltarea micro-fisurilor Aceasta se datorează transformării energiei introduse în sistem, preponderent în energie internă și în mai mică măsură în căldură.

La procedeul de prelucrare cu jet de apă cu abraziv nu apare zonă influențată termic ceea ce constituie un mare avantaj față de alte multe procedee de prelucrare.

Principiul de prelucrare cu jet de fluid cu presiune ridicată are la bază transformarea energiei potențiale a fluidului în energie cinetică a jetului, prin trecerea printr-o duză cu un orificiu mic (Ø0.18 ÷ 0.4 mm). La ieșire din duză, viteza jetului este foarte mare datorita acestei micsorari a sectiunii de trecere variind în domeniul supersonic, având valori de 2 ÷ 3 Mach sau aproximativ 1000 m/s, motiv pentru care aceste jeturi se încadrează în categoria jeturilor de mare viteză [ 37].

Fluidul purtător cel mai utilizat este apa, în primul rând din considerente economice, dar și datorită compresibilității sale foarte reduse.

. La presiunea de 400 MPa apa se comprimă ( își micsoreaza volumul) cu 12%. Procedeul de prelucrare cu jet de fluide, cu sau fără particole abrazive, a cunoscut în ultimii ani o dezvoltare considerabilă și o utilizare tot mai largă în diverse domenii. Ca urmare a cercetărilor efectuate și a rezultatelor obținute în ultimul timp, această tehnologie devine tot mai accesibilă și mai ușor de folosit, situându-se la un nivel superior față de tehnologiile concurente atât din punct de vedere al performanțelor tehnico-economice cât și din punct de vedere al respectării normelor de protecție a mediului înconjurător

Metodele de prelucrare cu jet de fluid cu abraziv de ultimă generație oferă posibilitatea realizării diferitelor tipuri de operații de prelucrare la o precizie ridicată și o calitate superioară a pieselor prelucrate. Crescând presiunea apei de la cca. 350 MPa la peste 600 MPa a fost posibilă creșterea vitezelor de prelucrare cu 30-50%, scăderea cu aceleași procente a consumului de material abraziv și în consecință creșterea productivității și a performanțelor acestor sisteme de prelucrare.

Dintre avantajele prelucrării materialelor cu jet de fluid, față de procedee de prelucrare clasice sau cele neconvenționale, se menționează :

posibilitatea prelucrării a unei game foarte diversificate de materiale,

duritatea materialului de prelucrat este practic nelimitată,

utilizarea facilă la liniile de fabricație flexibile deoarece modificarea traseului de prelucrare este controlată de către un sistem de calcul printr-un soft adecvat,

calitatea superioară a suprafeței pieselor prelucrate,

se pot debita concomitent materiale diferite metalurgic (pachet de table), suprapuse fără contaminare reciprocă,

forțe mici exercitate de jetul de fluid asupra materialului prelucrat, de regula sub 100 N, fiind evitate astfel deformările în vecinătatea zonei prelucrate,

nu există zona influențata termic (ZIT) care la procedeele de prelucrare cu energie termică apare inevitabil,

reducerea pierderilor de material, datorită lățimii reduse a tăieturii, respectiv cantitate relativ mică de material îndepărtat în timpul prelucrării ,

productivitate ridicată,

posibilitatea tăierii cu mare precizie după contur tridimensional,

eliminarea problemelor de poluare a mediului prin noxe, praf, căldură, radiații, etc., -considerente deosebit de favorabile și pentru sănătatea operatorilor,

procesare multilaterală,

fixare ușoară, simplă, a materialelor în timpul prelucrării,

pregătirea tehnologică pentru tăiere este simplă,

pregătirea sistemului tehnic pentru operare este simplă,

posibilitatea prelucrării materialelor cu grosimi mari,

posibilitatea tăierii materialelor subțiri, moi, ușoare,

posibilitatea tăierii materialelor reflectorizante,

posibilitatea tăierii materialelor ușor inflamabile,

trecerea facilă de la prelucrarea cu jet de apă la prelucrarea cu jet de fluid cu abraziv,

operații secundare reduse,

operare nonstop.

Ca urmare a flexibilității sporite, aceste sisteme de prelucrare pot fi ușor integrate în linii de fabricație moderne conduse cu ajutorul sistemelor de calcul cu software adecvat, ale întreprinderilor din diverse domenii de activitate.

Printre dezavantaje se menționează :

° cost relativ ridicat al instalației,

° materialele abrazive au cost relativ ridicat ,

° durata de utilizare a unor componente este limitată,

° corelat cu parametrii tehnologici, se poate atinge nivel ridicat de zgomot produs de către jet la ieșirea din tubul de focalizare,

° în anumite condiții, procedeul poate fi ceva mai lent față de alte procedee utilizate (tăiere cu plasmă sub apă, fascicul de electroni, etc.) pentru prelucrarea materialelor cu grosimi mari, respectiv greu prelucrabile.

Uzual, din punct de vedere tehnologic se întâlnesc cinci clase de calitate ale suprafeței prelucrate (figura 2.1.1) [58], :

Figura 2.1.1 Rugozitatea suprafeței. Profilul tăieturii exprimat prin poziția flancurilor, poate fi străpuns, în forma de ,,v” [a], trapezoidal [c], respectiv paralele [e], [58].

Tăierea materialelor cu jet de apă și tăierea cu jet de apă cu abraziv se consideră procedee distincte. În primul caz, erodarea și dislocarea materialului de prelucrat are loc ca urmare a interacțiunii apei direct cu materialul. În cazul prelucrării cu jet de apă cu abraziv, erodarea materialului se realizează de către granulele de abraziv, apa având rolul de accelerare a acestora și de îndepărtare a materialului erodat din zona de prelucrare. Rolul de „mini muchii așchietoare” al particulelor abrazive în suspensie de apă este incomparabil de eficient.

Totuși, un rol important îl au și caracteristicile mecanice ale materialului prelucrat. Din analiza celor două procedee se remarcă faptul că pentru materialele cu o bună plasticitate, prelucrarea cu jet de apă este mai eficientă decât cea cu jet de apă cu abraziv. În schimb pentru materialele cu plasticitate mai scăzută sau pentru materiale fragile, prelucrarea cu jet de apă cu abraziv este net avantajoasă față de procedeele clasice. Un factor important în eficiența procedeelor menționate este viteza de prelucrare. Aceasta scade cu creșterea grosimii materialului prelucrat [25]. Sistemele de tăiere cu jet de apă fără abraziv se utilizează pentru a tăia materiale compozite, carton ondulat, produse din azbest, materiale plastice expandate (spuma), cauciuc, nylon, fibre minerale, placaj, folii de polietilenă, produse alimentare, etc.[ 29],[ 22 ],[51],[30].

Prelucrarea cu jet de fluid cu abraziv se folosește pentru materiale cu duritate și grosime mai ridicate.

2.2 Domenii de utilizare și operațiile de prelucrare actuale în domeniul studiat

Performanțele obținute permit utilizarea acestei tehnologii în domenii foarte diversificate, de la industria alimentară, farmaceutică, aerospațială, navală, construc-toare de mașini, chimică, petrochimică, minieră, textilă, prelucrare a pielii, prelucrare a lemnului, construcții civile și industriale, amenajări funciare, la domeniul militar și până la cel medical.

Această tehnologie, vine ca o alternativă la tehnologiile poluante, la prelucrarea unor materiale greu prelucrabile (carburi metalice, ceramica industrială, diferite aliaje, etc.). Avantajele semnificative pe care le prezintă în aplicații practice, industriale, fața de procedeele convenționale de prelucrare au impulsionat studiile și cercetările atât în domeniul hidrodinamicii jetului și a interacțiunii cu materialul solid cât și în domeniul dezvoltării unor sisteme constructive tehnice și optimizarea parametrilor tehnologici ai acestora. Preocupările de extindere a procedeului în noi sfere industriale sunt materializate prin perfecționarea constructivă și funcțională a camerelor de amestec cu injecție controlată de abraziv, ceea ce a permis și realizarea operațiilor de tăiere fină și micro-găurire foarte precisă. Un exemplu reprezentativ în acest sens este prezentat în figura 2.2.1.

Figura 2.2.1. Prelucrare unei piese în miniatură [45]

Dintre operațiile de prelucrare cu jet de fluid, cel mai des utilizată la scară industrială este operația de tăiere a materialelor. Se pot realiza și alte operații ca: strunjire, debitare, găurire, frezare, filetare, șlefuire, sablare, tratamente de suprafațare.

Motivat de pierderile foarte reduse de material, dar și a preciziei de prelucrare, procedeul se utilizează la prelucrarea metalelor prețioase ( aur, platină, argint, pietre rare) prin micro-găurire, șlefuire, tăiere fină, gravare (figura 1.5.2.). În aceste cazuri, procedeul de prelucrare cu jet de fluid se justifică și ca urmare a recuperării deșeului de material rezultat prin filtrarea foarte fină a apei după prelucrare.

Figura 2.2.3. Gravarea materialelor cu jet de fluid [ 45]

Rezultate corespunzătoare, semnificative s-au obținut în diferite ramuri industriale, inclusiv în domeniul curățirii suprafețelor cu jeturi de fluid. Contribuția semnificativă a procedeului în sectorul naval este materializată la curățirea suprafețelor extinse ale navelor (figura 2.2.4 a). Similar, procedeul și-a găsit întrebuințarea și în domeniul construcțiilor civile și industriale (figura 2.2.4.b), respectiv amenajări funciare [45], [57], unde pe lângă curățirea suprafețelor, este utilizat pentru demolarea structurilor din materiale de construcții.

a)

b)

Figura 2.2.4 a și b Curățirea cu jet de apă [45], [53]

Operațiile de prelucrare cu jet de fluid depind de parametrii jetului de fluid și în primul rând de regiunea folosită din jetul respectiv pentru diferitele operații de prelucrare cunoscute. Calitatea suprafețelor tăiate cu jeturi de fluide satisface exigențe deosebit de severe.

Dacă în anii 1990 se puteau prelucra piese având abateri dimensionale de 1,5 ÷0,25 mm, în prezent se pot prelucra piese cu abateri dimensionale de +/- 0,075mm. La aceasta concură mai mulți factori tehnologici, înglobați în soft-ul dedicat.

Din considerentul menționat, este posibilă prelucrarea cu jet de fluid a unor componente din domeniul electronic, circuite cu pretenții severe de dimensiuni și poziții (figura 2.2.5).

Figura 2.2.5. Aplicații industriale ale prelucrării cu jet de fluid [ 51 ]

Se folosesc la ora actuală cu rezultate bune operații de polizare și șlefuire fină cu jeturi de fluide a suprafețelor materialelor. Tratamente de suprafațare de tipul operației de durificare a materialelor se folosesc cu mare succes, deoarece suprafețele astfel prelucrate au calitate superioară față de procedeul de durificare prin sablare. Diametrul craterului format la impactul dintre particula dură și materialul de procesat este foarte mic, datorită dimensiunii foarte mici a particulei abrazive în comparație cu dimensiunea particulelor folosite în cazul sablării.

Prelucrarea cu jet de apă cu abraziv este un procedeu « prietenos » unde neexistând încălziri ale materialului nu se produce poluarea mediului prin degajare de noxe, radiații termice. Afirmația anterioară are susținerea soluției tehnice pentru atenua-rea poluării fonice, în care sens, materialul supus prelucrării și tubul de focalizare cu jetul de fluid sunt imersate în apă (fig. 2.2.6).

Figura 2.2.6. Prelucrarea cu jet imersat [ 45 ].

Degajările de noxe, respectiv radiația termică la unele procedee clasice de prelucrare creează disconfort pentru operator, cu consecințe asupra sănătății. În cazul procedeului promovat în varianta imersată în apă, asemenea fenomene nu sunt întâlnite.

2.3 Sistemul tehnic de prelucrare cu jet de fluid

La prelucrarea prin procedeele clasice interacțiunea sculă așchietoare-material, respectiv energie termică dezvoltată la tăierea materialului, produce modificări structurale semnificative pe o anumită adâncime. Degradarea materialului este rezultatul ciclurilor termice, la unele procedee (zona influențată termic), respectiv mecanice, la alte procedee (smulgere grăunți, deformare plastică, micro-fisuri, fisuri).Utilizarea jeturilor de fluide cu sau fără abraziv nu generează asemenea degradări, dar nici apariția zonei influențată termic (ZIT). Factorii de influență care caracterizează un proces de prelucrare cu jet de fluid cu abraziv:

presiunea jetului

viteza de prelucrare

debitul de abraziv

grosimea materialului procesat

unghiul de incidență jet/piesa de prelucrat

Parametrii procesului de prelucrare cu jet de fluid cu abraziv cuprind:

forma și diametrul duzei de apă

distanța dintre tubul de focalizare și material

forma și diametrul tubului de focalizare

natura și granulația materialului abraziv

Ieșirile sistemului de prelucrare cu jet de fluid cu abraziv ( funcții obiectiv ) pot fi:

lățimea tăieturii la intrare

lățimea tăieturii la ieșire

lățimea medie a tăieturii

rugozitatea suprafețelor prelucrate

liniaritatea muchiilor prelucrate

planeitatea suprafețelor prelucrate

poziția spațială a tăieturii

durata de viață a componentelor capului de prelucrare (duza de apă, tubul de focalizare, camera de amestec)

consumul de material abraziv, apă, aer comprimat

consumul de energie electrică

Procesul de prelucrare cu jet de fluid cu abraziv dispune de energie cinetică importantă, care poate fi asigurată peste o viteză minimă a jetului: viteză de prag (voprag). Aceasta depinde în special de presiunea fluidului (p) la intrare în duză. Conform relației lui Bernoulli [ 25 ]:

pat + ρavo2/2 + ρagh1 = p + ρavcond2/2 + ρag h2 [ 3.1]

unde:

pat – presiune atmosferică [MPa],

p – presiunea apei [MPa],

ρa – densitatea apei [kg/cm3],

vo – viteza de prag [m/s],

vcond – viteza apei din conductă [m/s ],

h1 – înălțimea de la sol până la suprafața piesei [mm],

h2 – înălțimea de la sol până la ieșirea din tubul de focalizare [mm],

g – accelerația gravitațională [ m/s2 ]

Pentru h1 = h2 , pat << ρa și vo >> vcond viteza aproximativă a jetului la ieșire din duză este [10 ]:

= [m/s] ( 3.2.)

unde voprag este viteza limită (viteza de prag).

În practică [ 25] :

[m/s] (3.3)

unde µ este un coeficient de eficiență care ține cont de:

– frecările dintre fluid cu peretele duzei de apă,

– geometria și rugozitatea suprafeței de contact dintre duza și fluid,

– regimul de curgere turbulentă prin duza de apă,

– compresibilitatea apei [ 25 ].

Procesul de prelucrare industrială a materialelor cu jeturi de fluide devine eficient tehnic și economic în condițiile în care jetul beneficiază de presiune ridicată, iar purtătorul de energie are secțiune redusă.

Caracteristicile generale ale echipamentului tehnic utilizabil la operații de tăiere a materialelor tehnice sunt:

furnizarea jetului de fluid omogen la presiune reglabilă continuu până la 400 MPa

menținerea constantă a presiunii furnizate cu pulsații minime

furnizarea jetului de fluid omogen (apă), respectiv cu conținut prescris de pulbere abrazivă

direcționare 3D a jetului de fluid

controlul riguros 3D a poziției capului port duză în timpul procesului

posibilitatea alimentării concomitente a mai multor duze de lucru

nivelul de zgomot în timpul procesului să nu depășească 80dB

degajarea minimă de vapori de apă sau apă cu particule dure în mediul de lucru

posibilitatea colectării apei uzate și a particulelor de materiale abrazive și dislocate

consumuri de materiale consumabile și energie scăzute

Din punct de vedere tehnologic, principala problemă la tăierea industrială o constituie ghidarea jetului, astfel încât să urmărească conturul dorit, menținând totodată duza la distanța optimă față de materialul de prelucrat. Problema și-a găsit soluționarea în utilizarea sistemelor robotizate actuale care realizează conducerea 3D a jetului.

Caracteristicile pentru un jet utilizabil în operații de tăiere a materialelor tehnice sunt:

– directivitatea controlată

– diametrul minim

– omogenitatea fluidului cu particule abrazive

– curgerea neturbulentă

Ca și echipament conex pentru deservirea sistemului tehnic de prelucrare cu jet de fluid cu abraziv se folosește un sistem de producere și/sau alimentare cu aer comprimat. Aerul comprimat este folosit pentru transportul și dozarea cu granule abrazive, dar și pentru acționarea echipamentelor pneumatice de comanda existente. Conceptele actuale includ și un uscător de aer pentru a se preveni umezirea granulelor de material abraziv. Umezirea poate duce la înfundarea conductelor de alimentare și curgere a particulelor abrazive.

Ca sursă de presiune înaltă a apei, de obicei se utilizează multiplicatorul hidraulic de presiune.

În figura 2.3.1 este prezentată imaginea de ansamblu a unui echipament pentru prelucrarea materialelor cu jet de fluid [ 5 ].

Un mare avantaj al acestor sisteme tehnologice este posibilitatea alimentării mai multor posturi de lucru de la o singură sursă de apă la presiune înaltă, după cum se poate vedea în figura 2.3.2

Un sistem tehnic de prelucrare cu jet de fluid este format din:

stația de tratare a apei

sursă de presiune înaltă a apei

rețea de conducte pentru distribuția apei la presiune ridicată

sistem de alimentare cu abraziv

unitate centrală de comandă

echipamente de siguranță, supraveghere și control

– sisteme de ghidare și conducere a capului de prelucrare cu jet

– sistem de instalare a materialului de prelucrat

sistem de aspirație a vaporilor,

– sistem de colectare și epurare a apei.

Figura 2.3.1 Instalația de prelucrare cu jet de apă cu abraziv [ 51 ].

Figura 2.3.2 Sistemul de prelucrare multipost [ 29 ]

2.3.1. Stația de tratare și filtrare a apei

Aceasta are rol esențial în siguranța funcțională, performanțele tehnologice, fiabilitatea echipamentului. Calitatea apei este analizată prin prisma compoziției chimice, respectiv a naturii, dimensiunilor și volumului de impurități. Depunerile minerale existente în apa folosită în procesul de prelucrare contribuie semnificativ la perturbarea procesului. Totodată, se evită deteriorarea etanșărilor și decalibrarea prematură a duzei. Prepararea apei se face prin micro-filtrare, prin osmoza inversă sau prin tratarea în sistem închis (Closed Loop System) cu ozon. Particulele în suspensie pot avea dimensiunile 0,1 ÷ 1 µm după filtrarea clasică, ceea ce este nepermis în cazul de față din cauză că pot provoca deteriorări majore la sistemele de etanșare, duza de apă, conductele de înaltă presiune, etc.

În figura 2.3.3.a) se prezintă instalația de purificare a apei prin osmoza inversă și instalația de purificare cu ozon – Closed Loop System în 2.3.3.b).

Figura. 2.3.3 a) Filtrarea prin osmoza inversă [ 27 ], b) Sistem cu circuit închis [ 49 ].

Sărurile de calciu și magneziu dizolvate în apă pot cauza depuneri pe pereții interiori ai circuitului de apă, fenomen deosebit de periculos pentru funcționarea în condiții de siguranță a întregului sistem tehnic de prelucrare. Clorurile și sulfații produc corodarea părților metalice ale instalației aflate în contact cu apa.Prin folosirea apei filtrate în procesul de prelucrare cu jet se asigură o creștere semnificativă (de la 30 la 200 de ore) a duratei de funcționare a componentelor instalației respective.

În tabelul 2.3.1 se prezintă conținutul admis precum și cerințele impuse pentru caracterizarea calitativă a apei [ 51 ];

Tabelul 3.1. Caracteristicile apei folosite la prelucrarea cu jet de fluid de înaltă presiune.

Fenomenul de osmoză se produce când două soluții apoase de concentrații diferite sunt situate în două celule despărțite printr-o membrană semi-permeabilă (figura 2.3.4) [ 55 ] .

În mod natural apa pură difuzează prin membrana semi-permeabilă din celula cu concentrație mai mică în celula cu concentrație mai mare, având tendința de egalizare a concentrațiilor în ambele celule și deci, de stabilire a echilibrului.

Figura. 2.3.4. Fenomenul de osmoză [ 55]

 Pe principiul fenomenului invers celui prezentat anterior, adică prin osmoza inversă, apa pură va trece prin membrana semi-permeabilă din soluția concentrată în

cea diluată, în final obținându-se apa pură. Acest lucru se va realiza prin aplicarea unei forțe asupra coloanei cu soluție concentrată care va învinge presiunea osmotică și va determina trecerea apei în celula cu soluție diluată. Pentru realizarea procesului este necesară o sursa de presiune de minimum 0,3 MPa numită presiune osmotică.

Filtrarea pe principiul osmozei inverse se realizează prin intermediul unor module care conțin un vas sub presiune în care se introduc membranele filtrante (figura.2. 3.5) [ 46 ] .

Figura 2.3.5 Fenomenul de osmoză inversă [ 46 ]

2.3.2 Sursă de presiune înaltă a apei

Sistemele tehnice performante actuale aferente prelucrării cu jeturi de fluide utilizează un amplificator de presiune constând din două circuite separate hidraulic:

un circuit primar de obicei cu ulei, unde presiunea este relativ scăzută

un circuitul secundar cu apă, cu presiunea ridicată de lucru

Au existat preocupări pentru generarea presiunii ridicate prin sisteme mecanice în una sau mai multe trepte. Sistemele cu roți dințate, melci, etc., au capacitate limitată de generare a presiunii, insuficientă pentru utilizarea la prelucrarea de dislocare a particulelor de material. Atingerea cerințelor de presiune ridicată a căzut pe seama sistemelor mecanice de tipul amplificatoarelor hidraulice.

Generarea presiunii ridicate se bazează pe raportul suprafețelor (diametrelor) cilindrilor primar cu ulei și cel secundar cu apă (figura3.1)

Presiunea apei se calculează cu relația [ 25 ] :

pa = pu * Su / Sa [MPa] (3.4)

unde:

pa – presiunea apei [MPa],

pu – presiunea uleiului [MPa],

Sa – suprafața pistonului de apă [mm2],

Su –suprafața pistonului de ulei [mm2].

Figura 2.3.6 Elementele geometrice ale sistemului amplificator de presiune.

Energia cinetică a jetului la ieșire din duză este [ 25 ]:

[ J ] ( 3.5.)

unde: ma este debitul masic al particulelor de abraziv,

cu: [kg/s] ( 3.6.)

[ J ] ( 3.7.)

unde α este un coeficient adimensional ce ține cont de:

– micșorarea debitului de apă,

– viteza jetului datorată turbulențelor de curgere a fluidului,

– frecările care apar între jet și pereții duzei de apă.

Pentru duzele din safir 0,6 < α < 0,8.

Tendința generală este de utilizare a multiplicatoarelor de presiune, la care circuitul de medie presiune (până la 20 MPa) utilizează componente pentru instalațiile

de acționare hidraulică consacrate. La circuitul de înaltă presiune, atât pentru pompa de apă, cât si pentru etanșări se folosesc soluții constructive specifice.

În practică pot fi întâlnite următoarele variante constructive pentru generatorul de presiune:

cu camere laterale,

cu camere paralele,

cu camere în stea.

Multiplicatorul de presiune cu camere laterale

Circuitul de ulei este prevăzut cu elemente specifice de funcționare: elemente de filtrare, reductor de presiune, indicator de presiune, sistem de răcire.

În schema constructivă (figura 2.3.7) este inclus circuitul de medie presiune cu ulei și un circuit de înaltă presiune cu apă

. Prin intermediul unui distribuitor, uleiul sub presiune pătrunde in camerele de ulei stânga-dreapta. Funcție de sensul de deplasare al pistonului se generează presiune în cilindrii de apă.

. Din aceștia, prin conductele de legătură, apa ajunge în atenuatorul de șocuri de pulsație și apoi la capul de lucru. Supapele de sens nu funcționează pe baza diferenței de presiune, acestea fiind comandate electronic și funcționând cu un decalaj precis calculat.

Din componența multiplicatorului de presiune mai fac parte elemente de măsurare a presiunii (manometre) și cele de reglare a presiunii uleiului din circuit prin care se poate varia și presiunea apei. Urmează echipamentele pneumatice de comandă a capului de lucru și de alimentare cu material abraziv.

În loc de ulei, unele sisteme utilizează la treapta de medie presiune apa cu emulsie și inhibator de coroziune. Avantajul derivă în cazul în care au loc contaminarea cu apă din treapta de înaltă presiune în cea de medie presiune. Se previne astfel degradarea suprafețelor componentelor cu care fluidul vine în contact. La ieșirea din circuitul de înaltă presiune, se montează un amortizor de șocuri hidraulice pentru a se evita solicitarea sistemului datorită undelor de șoc. Acestea apar datorită fluctuațiilor din funcționarea normală a pompei de înaltă presiune.

Soluțiile constructive aplicate în practică folosesc uzual pompe cu doi, trei, cinci sau șase cilindrii. Din acest motiv este necesară introducerea unui element intermediar, între multiplicator și capul de prelucrare, care să atenueze aceste unde de șoc la o valoare sub 5 %. Preferabil ar fi chiar sub 3 %. Pentru a-și îndeplini rolul funcțional cât mai eficient poziționarea amortizorului de șocuri hidraulice se face cât mai aproape posibil de multiplicatorul de presiune.

Figura 2.3.7 Schema de principiu a multiplicatorului de presiune cu camere laterale [ 45 ].

Din punct de vedere constructiv, volumul de apă al amortizorului trebuie să fie de 5 ÷ 10 ori mai mare decât volumul de apă al amplificatorului de presiune pentru a putea prelua undele de șoc fără ca să apară efecte negative asupra instalației.

Din acest motiv normele de exploatare și întreținere trebuie respectate cu strictețe. Presiunea apei de alimentare a multiplicatorului de presiune trebuie sa fie de aproximativ 0,5 MPa.

Totodată, există un raport optim între volumul de apă din compartimentele cu rol funcțional direct al sistemului. Se prevede astfel constructiv, ca volumul de apă al amortizorului să fie de 5 ÷ 10 ori mai mare decât volumul de apă al amplificatorului de presiune pentru a putea prelua undele de șoc fără ca să apară efecte negative asupra sistemului.

Fluidele utilizate trebuie să aibă comportare elastică între anumite limite. Elementul elastic este apa, datorită compresibilității sale reduse.

Multiplicatorul de presiune cu camere laterale (figura 2.3.8) este partea cea mai importantă și cea mai scumpă din componența unui sistem tehnic de prelucrare cu jet de fluid.

La sistemele clasice presiunea apei la ieșirea din pompa de înaltă presiune uzual folosită se situează în intervalul 350-380 MPa ajungând la sistemele de ultimă generație la 600 MPa [ 51 ].

În figura 2.3.8.a se prezintă vederea de ansamblu a multiplicatorului de presiune iar în figura 2.3.8.b schema de principiu.

Figura 2.3.8.a) Multiplicatorul de presiune-vedere de ansamblu [ 28 ]

Figura 2.3.8.b) Multiplicatorul de presiune – schema de principiu [ 28 ]

În figurile 2.3.9, se prezintă schema de principiu a multiplicatorului de presiune cu două camere paralele.

În figura 2.3.10 este imaginea multiplicatorului de presiune cu două camere paralele.

Figura 2.3.9 Schema de principiu a multiplicatorului cu două camere paralele [ 58 ]

Figura 2.3.10. Multiplicatorul cu două camere paralele [ 58 ]

2.3.3 Sistemul de stocare și alimentare cu abraziv

Practica utilizării sistemelor tehnice pentru prelucrarea cu jeturi de fluide purtătoare de materiale abrazive a condus la mai multe soluții, personalizate corelat cu aplicația practică. În figura 2.3.11 este prezentată o soluție a unui asemenea sistem. Acesta are rolul de stocare și alimentare a capului de prelucrare cu material abraziv.

În componența sa se disting:

– rezervor de stocare a abrazivului prevăzut la partea superioară cu o sită,

– elemente pneumatice de acționare, dozare și transportul granulelor abrazive,

– supape de suprapresiune și descărcare a presiunii aerului comprimat.

Figura 2.3.11 Sistem pentru stocare – alimentare cu abraziv [ 47].

Purtătorul particulelor abrazive este aerul comprimat. Parametrii lui sunt prescriși și monitorizați de unitatea centrală de comandă, fiind asigurat de la un compresor de aer comprimat. Între compresor și sistemul de stocare – alimentare cu abraziv se prevede un uscător de aer pentru a preveni vehicularea particulelor abrazive în prezența vaporilor de apă din aerul comprimat. Umezirea acestor granule ar putea duce la formarea unor mici aglomerări care pot să oprească procesul.

Abrazivul cel mai des folosit este de origine minerală având granulația Mash 80 sau Mash 100, consumul acestuia fiind corelat cu presiunea de lucru folosită sau de setarea de la dozatorul de abraziv.

2.3.4 Sistemul de instalare și deplasare a materialului de prelucrat.

În timpul procesului de tăiere cu jeturi de fluide, solicitarea mecanică transmisă materialului este relativ redusă. Deosebit de importantă este precizia deplasărilor după axele OX, OY și OZ, respectiv reproductibilitatea pozițiilor prescrise. Deplasările se pot realiza cu motoare pas cu pas prin intermediul unei transmisii cu reductor cu angrenaje, elemente filetate, componente acționate hidraulic, etc. Cert este că deplasările trebuie să fie asigurate în sistemele 2D, respectiv 3D.

Se apelează de asemenea la mecanisme tip șurub-piulița cu bile cu circuit închis, acționate de motoare pas cu pas. Unele soluții constructive asigură deplasarea pe axa OZ hidraulic pe ghidaje cu sustentație hidrostatică, automatizat. Deplasarea este moni-torizată cu traductori de deplasare, iar rezultatul este afișat pe display-ul mașinii. Precizia deplasărilor și a poziționărilor sunt la valoarea de un micron.

În cazul soluțiilor echipate cu angrenaje, sistemul trebuie să asigure diminuarea și compensarea jocului dintre flancurile dinților, concomitent cu funcționarea silențioasă în condiții de reversibilitate. Echiparea actuală pentru conducerea proceselor la instalațiile de prelucrare cu jeturi de fluid se asigură cu sisteme cu comandă numerică, folosirea materialelor noi, pentru confecționarea anumitor piese și subansamble, realizate cu tehnologii avansate. Soluțiile sunt similare cu cele ale mașinilor unelte de tipul CNC, dar și a sisteme tehnice pentru debitare termică cu plasmă, laser, etc. Flexibilitatea acestor concepte materializate prin sisteme de conducere-monitorizare a permis dezvoltarea și utilizarea la scara largă inclusiv la echipamentele pentru prelucrarea cu jeturi de fluide. Se asigură performanțe tehnico economice deosebit de favorabile.

Din punct de vedere al respectării normelor de securitate și sănătate în muncă a operatorilor, cerințele sunt tot mai riguroase, inclusiv în privința protecției mediului înconjurător. Prin soft-ul dedicat, se introduc date despre natura materialului de prelucrat, grosimea acestuia și respectiv un coeficient ce ține cont de gradul de prelucrabilitate al materialului, punctul de coordonate 0 și în funcție de acestea programul calculează parametrii optimizați precum: vitezele de prelucrare,timpii necesari, consumul de abraziv, consumul de apă, costul total al operațiilor de prelucrare, etc.

În figura 2.3.12 se prezintă o soluție constructivă a sistemului de acționare ghidare al instalației de prelucrare cu jet de apă. Se utilizează sania longitudinală (1), care se deplasează prin intermediul unor ghidaje cilindrice pe direcția longitudinală.

Figura 2.3.12 Sistemul de acționare-ghidare [ 30 ]

Ansamblul sistemului de instalare și deplasare a materialului de prelucrat este poziționat pe batiul (3), în interiorul căruia este dispus disipatorul de energie. Frecvent se utilizează bazinul cu apă pentru amortizarea jetului de fluid după ieșirea din materialul de prelucrat (4). Pe grinda portal (1) se deplasează sania cu ghidaje transversale (5), prin intermediul unei transmisii cu motoare pas cu pas, reductor, angrenaj pinion și cremalieră. Pe sania transversală este dispusă sania pentru deplasarea pe verticală a capului de prelucrare (6). Ghidajele cilindrice cu compensarea automată a jocului sunt optime la nivelul cerințelor actuale pentru precizia și reproductibilitatea poziționării pieselor de prelucrat.

2.3.5 Capul de prelucrare.

Instalațiile moderne, performante, actuale, asigură atât mișcarea capului de prelucrare pe axele OX, OY, OZ cât și înclinarea acestuia în raport cu axa OZ în funcție de viteza de prelucrare. Astfel se elimină problemele legate de geometria suprafețelor pieselor cu grosimi mari de prelucrare.

Frecvent se constata dispersarea jetului și afectarea nefavorabilă asupra calității muchiei tăiate.

Capul de prelucrare (figurile 2.3.13, 2.3.14) conține:

– port-duză cu duza de apă,

– camera de amestec a apei cu abraziv,

– tubul de concentrare și direcționare a jetului,

– supapa pneumatică de comandă a jetului,

– sistem de alimentare-dozare cu abraziv,

– sistemele de realizare a înclinării capului.

Figura 2.3.13 Capul de prelucrare [ 30 ].

Cu toată complexitatea constructivă sunt de remarcat dimensiunile reduse ale subansamblului cap de prelucrare. Astfel se asigură sporul semnificativ în poziționare, corelat cu inerția redusă la deplasările care trebuie să asigure precizii ridicate de prelucrare a materialelor.

În sistemele tehnice actuale de prelucrare cu jeturi de lichid, sporul în performanțele de precizie și calitate a suprafețelor prelucrare sunt dependente de utili-

zarea elementelor. Un exemplu este cazul capului de prelucrare complet automatizat cu mobilitate 3D (Figura 2.3.14.).

Figura 2.3.14. Capul de prelucrare automatizat (3D) [ 46 ]

Comanda jetului se face cu ajutorul unei supape pneumatice, aflate în partea superioară a capului de prelucrare. Aceasta este pilotată electric prin sistemul de monitorizare a procesului. Unele elemente care concură la direcționarea și prelucrarea jetului de apă cu abraziv precum duza de apă, camera de amestec și tubul de focalizare se degradează prin eroziune și trebuie să fie înlocuite. Acestea sunt considerate componente consumabile.

În cazul prelucrării cu jet de fluid a materialelor cu grosimi considerabile și cu viteza de prelucrare mai mare decât cea optimă, la interacțiunea dintre jet și materialul prelucrat, după ce jetul atinge o anumită adâncime de pătrundere în material, se observă o rămânere în urmă (decalaj) a jetului (Figura 2.3.15.) față de poziția jetului la intrare în materialul respectiv. Prin urmare se obține o străpungere în v a materialului cu aproximativ aceeași calitate a marginilor tăiate. La prelucrare cu viteza mai mică decât cea optimă, lățimea tăieturii de pe suprafața opusă va fi mai mare decât lățimea tăieturii de pe suprafața de sus, rezultând o străpungere trapezoidală a materialului, deci o calitate mai slabă a tăieturii din punct de vedere al planeității.

Decalaj

Figura 2.3.15. Tăierea materialelor cu grosimi mari 1 [ 45]; [ 57 ]

Astfel, pentru obținerea calității corespunzătoare a suprafețelor prelucrate, cu străpungere paralelă, este nevoie de respectarea vitezei optime de prelucrare din baza

de date aferentă unor instalații performante, automatizate și robotizate. Controlul și eliminarea abaterilor se realizează și cu ajutorul unui software performant, specific [ 4 ], [ 10 ], [ 11 ], [ 36 ], [42], [56]. Un avantaj considerabil în această situație oferă capul de prelucrare 3D complet automatizat. În acest sens, pentru obținerea unei suprafețe de o calitate superioară F.L. Chen, E. Siores ș.a. au folosit tehnica oscilației tubului de focalizare [ 10 ], [ 11 ].

1-x x x About waterjets http://www.waterjets.org/

În figura 2.3.16. se prezintă aspectul suprafețelor prelucrate cu jet de fluid cu abraziv direct comparativ cu cel al prelucrării acestora cu jet de fluid oscilant având viteza de prelucrare constantă [10], [11].

În funcție de materialul supus prelucrării se poate determina un interval de variație pentru unghiul de înclinare al jetului precum și pentru frecvența respectivă de oscilație.

a) b) c)

Figura 2.3.16. Urme produse pe suprafețe prelucrate cu jet de apă cu abraziv

trecere directă, fig 2.3.16 a

trecere oscilantă la 2" înclinare și frecvența de 5 Hz, fig. 2.3.16 b

trecere oscilantă la 2" înclinare și frecvența de 8 Hz, fig. 2.3.16 c

Se observă o creștere a adâncimii de pătrundere precum și a calității suprafeței prelucrate cu jet de fluid cu abraziv oscilant cu unghiuri mici (ex: 2" – 3") și frecvențe

dinspre limita superioară a intervalului de frecvențe corespunzător materialului prelucrat față de cazul prelucrării cu jet de fluid cu abraziv direct. Aceste afirmații se referă la

prelucrarea materialelor ductile, oțelurilor nealiate și a aluminiului cu jet de fluid cu abraziv, experimentările fiind efectuate pe respectivele material.

2.3.6 Duza de apă

O componentă cu rol esențial în configurația jetului de fluid este duza. Evoluția permanentă spre parametrii tot mai severi de prelucrare a generat configurații con-structive bazate pe materiale cu duritate foarte mare: diamant sintetic, safir sau rubin sintetic. Diametrul duzei de safir este de aproximativ 2mm, grosimea de 1 mm, în care este practicat orificiul având diametrul de 0,1 ÷ 0,4 mm.

Energia potențiala a fluidului este transformată în duză pentru jetul de fluid în energia cinetica a jetului. Compactitatea și caracteristicile jetului depind în mare măsură de forma, dimensiunile și rugozitatea suprafeței de conducere a fluidului din interiorul duzei. Dacă aparent se utilizează materiale scumpe, costul duzei este determinat în principal de costurile prelucrărilor orificiului. Date fiind dimensiunile reduse și necesitatea de manipulare pentru prelucrare și instalare în capul de prelucrare, duzele sunt fixate in montură din oțeluri cu rezistența mecanică ridicată (figura 2. 3.17)

4x b) 5x

. Figura 2.3.17. Duza de apă.[ 37 ]

Energia potențiala a fluidului este transformată în duză în energia cinetica a jetului. Compactitatea și caracteristicile jetului depind în mare măsură de forma, dimensiunile și rugozitatea suprafeței de conducere a fluidului din interiorul duzei. Pentru realizarea jeturilor de fluide la presiune înaltă au fost încercate mai multe tipuri de duze [ 37 ] (figura 2.3.18.):

cilindrică

conică

conoidă

conico-cilindrică

bicubică

Figura 2.3.18.. Diferite tipuri de duze [ 37 ]

Dintre configurațiile geometrice menționate, duza cilindrică este cel mai ușor de realizat din punct de vedere tehnologic. Studiul curgerii lichidului în duză evidențiază următoarele aspecte [ 37 ] (figura 2.3.19) :

● contracția bruscă a jetului de fluid la capătul porțiunii cilindrice duce la apariția unor zone de recirculare (zr1), întreținerea mișcării în zonele respective făcându-se cu ajutorul energiei preluate de la curentul principal, energie ce se disipează prin frecare vâscoasă.

● după contracția bruscă, având loc o reatașare a jetului de fluid la peretele porțiunii cilindrice, are loc formarea altei zone de recirculare (zr2), fenomen care duce la scăderea presiunii în zona respectivă și la apariția bulelor cavitaționale. Implozia ulterioară a respectivelor bule poate degrada peretele interior al duzei.

Figura 2.3.19. Zone de recirculare din duze. [ 37 ]

Prima zonă de recirculare nu 0poate fi eliminată fără modificarea geometriei duzei însă influența sa asupra jetului poate fi mult diminuată prin utilizarea unui raport suficient de mare între diametrul porțiunii cilindrice anterioare și diametrul orificiului duzei. De regulă se adoptă un raport mai mare de 10:1.

A doua zonă de recirculare poate fi eliminată prin scurtarea porțiunii cilindrice a orificiului duzei, evitându-se astfel contactul jetului cu peretele cilindric interior al acesteia. Soluția ridică însă probleme legate de rezistența mecanică a duzei. Pentru soluționarea acestei din urmă probleme, se folosește o pastilă din safir sau diamant sintetic, prin care se practică orificiul respectiv, montată într-o montură metalică. Astfel are loc creșterea costului duzei.

Un avantaj semnificativ al duzelor cilindrice este că au cea mai mică suprafață aflată în contact cu fluidul în zona vitezelor mari de curgere, în comparație cu celelalte variante de duze. Aceasta configurație asigură și cele mai mici pierderi prin frecare.

În schimb, calitatea jetului este puternic influențată de precizia cu care a fost prelucrată muchia de intrare a orificiului, respectiv de uzura ei în timpul funcționării. Evitarea apariției zonelor de recirculare zr1 se poate obține numai dacă secțiunea de curgere a fluidului scade progresiv cu creșterea corespunzătoare a vitezei jetului.

În ultimii ani, ca urmare a cercetărilor întreprinse în acest sens, au fost realizate duze din materialele precum: carbura de tungsten, carbura de bor, materiale ceramice sinterizate, în loc de safir și diamant. Aceste soluții au dat rezultate bune în anumite cazuri permițând în schimb o scădere a costului și deci și o competitivitate mai mare a procedeului respectiv de prelucrare. Diametrul pastilei de safir este de aproximativ 2mm, grosimea de 1 mm, orificiul având diametrul de 0,1 ÷ 0,4 mm. Cea mai simplă soluție ar fi folosirea duzei conice, dar din punct de vedere tehnologic, suprafața conică este mai greu de realizat și finisat, decât cea cilindrică, mai ales pentru diametre mici ale orificiului.

Au fost încercări și cu duze conoide, la care variația secțiunii de curgere are loc după o lege polinomială sau exponențială. Spre exemplu, dacă se dorește creșterea liniară a vitezei de-a lungul axei, secțiunea trebuie să scadă liniar.

Notând cu R0 – raza orificiului, cu R1 – raza la intrare în duză și cu L – lungimea duzei, raza curentă (r), la distanța (z) de la intrare, variația secțiunii va fi [ 37 ]:

(3.9)

Acest tip de duză este folosit în special pentru jeturile pulsante. Execuția și controlul suprafeței de conducere a fluidului fiind mai dificile crește semnificativ prețul de cost, fără a obține si o creștere corespunzătoare a calității jetului. Aceeași remarcă este valabilă și în cazul duzelor bicubice, la care dependența „r(z)” este obținută cu două arce de polinom de gradul al treilea, racordate astfel încât să se obțină o curbă de clasa C2.

2.4 Parametrii regimului de prelucrare cu jet de fluid cu abraziv.

Parametrii procesului de prelucrare cu jet de fluid, în funcție de a căror variație se poate studia prelucrarea materialelor pot fi împărțiți în trei mari categorii după cum urmează :

A. Cinematici :

– viteza de prelucrare [mm/min],

– distanța duză-material care se prelucrează /mm/,

B. Tehnologici:

– diametrul duzei [mm],

– natura abrazivului,

– granulația abrazivului [mm].

– forma geometrică a granulelor de abraziv,

– debitul de abraziv [g/h],

– diametrul tubului de focalizare [mm],

– lungimea tubului de focalizare [mm],

– aditivarea apei cu polimer,

C. Hidraulici:

– presiunea de lucru [MPa],

– modul de amestec al mediilor folosite,

– tipul jetului,

– debitul de fluid [l/h],

Se prezintă în continuare caracteristicile specifice ale parametrilor respectivi în ordinea corespunzătoare importanței lor în procesele de prelucrare cunoscute .

Viteza de prelucrare

Acesta este parametrul cu influența majoră asupra întregului proces de prelucrare cu jet de fluid cu abraziv. Această viteză se alege în funcție de caracteristicile materialului prelucrat. În acest sens natura (duritatea) și grosimea materialului prelucrat reprezintă principalii factori în funcție de care se stabilește viteza respectivă. Astfel aceasta scade

cu creșterea grosimii (durității) materialului procesat. Viteza de prelucrare se alege și în

funcție de calitatea pe care trebuie sa o prezinte suprafața prelucrată. Astfel calitatea suprafeței prelucrate este mai bună în cazul vitezelor mai mici de prelucrare, respectiv aceasta scade cu creșterea vitezei procesului de prelucrare [ 16 ].

În tabelul 2.4.1 se prezintă modificarea calității suprafeței piesei prelucrate și a pătrunderii jetului în material în funcție de variația vitezei de prelucrare, a presiunii jetului și a debitului de abraziv.

Tabelul 2.4.1 Interdependența principalilor parametrii ai regimului de prelucrare. 

Diametrul duzei de apă

Diametrul duzei de apă este important deoarece energia potențială a fluidului este transformată în duză în energia cinetică a jetului. Compactitatea și caracteristicile jetului depind în mare măsură de forma, dimensiunile și rugozitatea suprafeței de conducere a fluidului vehiculat..

Diametrul duzei (tubului) de abraziv se alege in funcție de diametrul duzei de apă in proporția 1/2 ÷ 1/4 și în raport de diametrul granulelor de abraziv folosit în raportul 1/20 ÷ 1/50 [ 29 ].

Natura abrazivului

Natura materialului abraziv se alege în funcție de materialului care se prelucrează. Duritatea granulelor de abraziv trebuie să fie mai mare decât duritatea

materialului prelucrat cu jetul de apă cu abraziv, dar și duritatea materialului din care este confecționată duza trebuie sa fie mai mare decât duritatea abrazivului. În caz contrar uzarea duzei este rapidă, prin decalibrare.

La ora actuală pe plan mondial cel mai folosit material abraziv este cel de natură minerală obținut prin concasare, măcinare fină și sortare. Datorită omogenității proprietăților sale fizico-chimice asigură posibilitatea unei prelucrări cu jet de apă cu abraziv la viteze superioare și costuri reduse respectând totodată și normele de poluare a mediului înconjurător.

Există și granule abrazive sintetice care se folosesc în cadrul acestei tehnologii de prelucrare.

În tabelul 2.4.2 se prezintă câteva tipuri de abraziv folosit la prelucrarea cu jet de fluid, precum și proprietățile acestora.

Tabelul 2.4.2 Proprietățile granulelor abrazive [ 29 ].

Granulația particulelor abrazive

Granulația particulelor abrazive se alege în funcție de duritatea și de grosimea materialului prelucrat cu jetul de fluid cu abraziv, precum și de operația de prelucrare folosită.

La ora actuală, sunt disponibile particule abrazive cu granulații, forme geometrice și duritate diferite, ambalate specific în ambalaje sigure pentru depozitare, transport, manipulare.

Figura 2.4.3 Granule abrazive [ 58 ]

Caracteristici ale sistemului de alimentare cu granule de abraziv:

Forma geometrică a granulelor abrazive afectează calitatea suprafeței tăieturii, dar și randamentul procesului respectiv de prelucrare. Utilizarea granulelor abrazive ascuțite la vârf, face să crească cantitatea de material îndepărtat. În schimb rugozitatea suprafeței tăieturii este ceva mai redusă, iar pe suprafața tăiată pot apărea mici zgârieturi. Granulele abrazive cu forme geometrice omogene asigură o rugozitate superioară dar cu randament ceva mai scăzut al procesului de prelucrare.

Debitul de abraziv se stabilește în funcție de materialul prelucrat și de procedeul de lucru folosit.

Diametrul tubului de focalizare se alege în funcție de granulația și duritatea abrazivului, presiunea de lucru precum și de debitul fluidului și al abrazivului.

Lungimea tubului de focalizare influențează precizia procedeului de

prelucrare. Astfel, la tăierea cu jet de apă cu abraziv precizia procedeului crește cu creșterea lungimii tubului de focalizare.

Aditivarea cu polimeri este folosită în fluidul de lucru pentru îmbunătățirea caracteristicilor de prelucrare ale jetului la ieșirea din duză. Se urmărește

îmbunătățirea compactității jetului la ieșirea din duză, adică păstrarea formei cilindrice inițiale a jetului până la o distanță mai mare față de aceasta. După filtrare, apa este aditivată cu polimeri din plastic cu fibră lungă într-o

pondere de 0,2 ÷ 0,4 %.

Presiunea de lucru este presiunea obținută la ieșirea de la pompa de apă și are o influență majoră atât asupra procesului de prelucrare în cauză cât și asupra anumitor componente ale sistemului tehnic de prelucrare cu jet de apă cu abraziv.

Reglarea presiunii de apă se face prin reglarea presiunii uleiului și se calculează înmulțind valoarea acesteia din urmă cu valoarea raportului de comprimare al cilindrilor apă/ulei.

Clasificarea presiunii de lucru:

– joasă, până la 20 [MPa],

– medie, până la 100 [MPa],

– înaltă, până la 400 [MPa],

– foarte înaltă, până la 600 [MPa],

– supra-înaltă, până la 1.000 [MPa] ( doar în laborator).

În funcție de presiunea de lucru p variază și adâncimea de tăiere h după cum urmează [ 25 ] (relația 3.14) :

[ m ] ( 3.14.)

unde:

, = coeficienți ;

P = presiunea pompei [MPa] ;

= presiunea de prag [MPa] ;

= adâncimea de tăiere [m].

(c2). Modul de amestec al mediilor folosite are o mare importanță și afectează pro-cesul de prelucrare a materialelor cu jet de fluide eterogene conținând : apă, abraziv, aer, polimeri.

Astfel, amestecul apă – abraziv se poate realiza prin:

a) – introducerea sub presiune a granulelor de abraziv în camera de amestec

b) – absorbția acestora în camera de amestec,

c) – realizarea unei suspensii de granule abrazive în apă înaintea camerei de amestec.

În primul caz, figura 2.4.6 granulele de abraziv se injectează cu aer comprimat în camera de amestec. Aici este important și unghiul cu care acesta intră în camera de amestec, atât din punct de vedere al performanțelor jetului, cât și din punct de vedere al uzurii capului de prelucrare .

Figura 2.4.4 Amestec prin injecție cu aer comprimat.[ 25 ]

În cazul al doilea, (figura 2.4.5), în camera de amestec intră apa la presiune și viteză foarte ridicate formând o depresiune astfel ca materialul abraziv să fie absorbit

în camera de amestec.

O parte semnificativă din particulele abrazive sunt accelerate de aerul absorbit aflat în jurul jetului de apă iar restul granulelor sunt preluate și accelerate de către jetul de apă la ieșire din duză până ating viteze supersonice.

Figura 2.4.5 Alimentarea cu abraziv.[ 25 ]

În ultimul caz, apa sub presiune trece printr-un rezervor cu abraziv și amestecul se formează conform figurii 2.4.5. Amestecul apă/abraziv realizat înaintea camerei de amestec este cazul în care o parte din apă sub presiune, de regulă 10%, trece prin rezervorul cu abraziv antrenându-l spre capul de prelucrare unde intră amestecul apă – abraziv deja format. Acest tip de jet se numește jet în suspensie.

Se poate folosi și varianta cu două rezervoare de abraziv pentru a se asigura continuitatea procesului. Astfel când unul trebuie realimentat cu abraziv se cuplează cel de-al doilea rezervor și procesul continuă. Acest tip de jet, datorită avantajelor considerabile pe care le are, se folosește cu succes în domeniul construcțiilor, în minerit, în zone greu accesibile, cu risc de explozie sau ușor inflamabile.

Două avantaje caracterizează acest tip de jet:

1) se poate lucra la distanță apreciabilă față de pompa de înaltă presiune (chiar și sute de metrii),

2) transferul energetic spre particulele de abraziv este net superior deoarece nu există aer in jet, fenomen ce are drept consecință evazarea mult mai scăzută a jetului la ieșirea din tubul focalizator

Fig. 2.4.6. Formarea jetului în suspensie.[ 25 ]

Toate aceste avantaje fac posibilă folosirea procedeului nu doar pentru operații de tăiere, ci și pentru curățirea suprafețelor de vopsea, de depuneri, etc., din multe sectoare industriale: chimic, petrochimic, naval, aerospațial, etc.

Tipul jetului .

Elementele in funcție de care se pot clasifica jeturile de fluid pot fi:

debitul de fluid [l/ min],

geometria jetului,

structura jetului.

În funcție de debitul de apă, există jeturi:

cu debite mari: 5 ÷ 40 l/min și presiuni mici,

cu debite mari: 5 ÷ 40 l/min și presiuni medii,

cu debite mici: < 5 l/min și presiuni mari,

cu debite mici: < 5 l/min și presiuni înalte.

După geometria secțiunii jetului de fluid există:

jeturi cilindrice in secțiune;

jeturi disipate în secțiune.

După modul în care se prezintă structura lor, jeturile hidraulice se pot clasifica după cum urmează:

jeturi continue, la presiuni până la 200 [MPa],

jeturi discontinue, la presiune sub 200 [MPa],

jeturi cavitaționale, cu presiuni până la 200 [MPa],

jeturi pulsante cu debit discontinuu si presiuni între 100 si 1.000 [MPa],

jeturi în impuls (modulate),mai puțin utilizate, care îmbină avantajele jetului continuu cu cele ale jetului pulsator.

Debitul de fluid se poate exprima cu relația 3.15:

[m3/s], ( 3.15.)

în care: este suprafața orificiului duzei la ieșire [m2],

este viteza jetului la ieșire din duza [m/s]

2.5 Comparația tehnico-economică dintre prelucrarea cu jet de fluid cu abraziv și alte procese de prelucrare.

Procedeul de prelucrare cu jet de fluid cu abraziv este eficient din punct de vedere economic în cazul prelucrării anumitor materiale de grosimi mai mari ( ex: h > 300 mm la oțel ) promițând o precizie foarte bună și nu necesită prelucrări ulterioare de finisare .

Comparativ cu tehnologia de prelucrare cu laser care prezintă o serie de avantaje precum viteza mare de prelucrare, lățime redusă a faliei, zgomot redus în timpul prelucrării, productivitate ridicată dar toate acestea pentru grosimi mici (< 10 mm) ale materialelor prelucrate și exceptând materialele reflectorizante, tehnologia de prelucrare cu jet de fluid cu abraziv permite procesarea tuturor tipurilor de materiale (cu mici excepții) având și grosimi semnificative (>300 mm). Proces de natură mecanică, prelucrarea cu jet de fluid cu abraziv permite procesarea materialelor fără alterarea termică (ZIT) a acestora iar tensiunile introduse în timpul prelucrării fiind practic nesemnificative.

Unele caracteristici de material, foarte importante la prelucrarea cu laser precum gradul de reflectorizare, conductivitatea termică și punctul de topire nu intră în discuție la prelucrarea cu jet de fluid cu abraziv. În schimb tehnologia de prelucrare cu laser fiind de natură termică este mai poluantă (se degajă fum și praf în urma arderii materialului) dar mult mai silențioasă decât cea de prelucrare cu jet de fluid.

Productivitatea acesteia din urmă crește considerabil prin folosirea instalațiilor de

prelucrare (figura 2.5.1) cu două sau mai mute capete de prelucrare (de exemplu 4) pe

când la tehnologia laser acest lucru mărește costurile prelucrării, viteza de prelucrare fiind strict dependentă de puterea razei laser.

Figura 2.5.1 Utilaj de prelucrare cu patru capete [ 56 ]

Ambele tehnologii fiind complet automatizate permit obținerea pieselor cu o configurație foarte complexă și o productivitate ridicată. Din punct de vedere al mentenanței, mai avantajos este cel de prelucrare cu jet datorită modului simplu de înlocuire al elementelor consumabile (duze de apă, tuburi de focalizare, garnituri de etanșare, site de abraziv, etc.) care poate fi realizată chiar și de către operatorul care deservește instalația respectivă într-un timp relativ scurt. În schimb la tehnologia cu rază laser operațiunile de înlocuire sau curățire ale unor elemente precum oglinzi, lentile, duze și refacerea traseului optic necesită un timp mai îndelungat și personal specializat.

Toate aceste aspecte trebuie atent analizate înainte de a decide pentru care din cele două tehnologii se va opta [ 4].

În acest sens în diagramele 2.5.1 și 2.5.2 se prezintă două exemple de analiză

in punct de vedere economic al prelucrărilor cu laser, respectiv cu jet de fluid cu abraziv.

În diagrama 2.5.1 este prezentată variația costurilor de prelucrare pe metru liniar exprimate în moneda unică europeană, a unui oțel inoxidabil cu grosimea de 15 mm la prelucrarea pe utilaje cu jet de fluid cu abraziv de diferite dimensiuni ale mesei de lucru și diferite puteri comparativ cu prelucrarea cu fascicul laser pe utilaje având diferite dimensiuni și puteri ale sursei.

Diagrama 2.5.1. Costuri pe ml la prelucrarea cu laser / jet de fluid cu abraziv pentru oțel inoxidabil cu grosimea de 15 mm [ 48 ]

Astfel se poate vedea că tehnologia de prelucrare cu laser este ușor mai rentabilă față de tehnologia de prelucrare cu jet pentru acest tip și grosime de material, diferența fiind de ordinul a câțiva eurocenți.

Este important de menționat aici că aceste costuri de prelucrare depind atât de complexitatea geometriei dar și a calității profilului

produsului finit care urmează a fi obținut prin prelucrare folosind cele două tehnologii.

Pe lângă mai multe avantaje pe care le-am menționat, un dezavantaj comun îl reprezintă prețul de achiziție destul de ridicat al celor două tehnologii.

În schimb la prelucrarea aluminiului cu ajutorul celor două tehnologii (diagrama 2.5.2) se observă că mai rentabilă este prelucrarea cu jet de fluid cu abraziv. Chiar dacă

grosimea materialului prelucrat este relativ mică (4 mm) este evident avantajul din punct de vedere economic al tehnologiei de prelucrare cu jet de fluid cu abraziv.

Este important de menționat că la prelucrarea cu jet de fluid cu abraziv indiferent de grosimea materialului procesat nu apare zona influențată termic și ca urmare nu este nevoie de prelucrări secundare de finisare care ar mării costul de prelucrare final.

Ca urmare a forțelor mici exercitate de jet asupra materialului prelucrat (cca. 100 N) rezultă și tensiuni reduse induse în timpul prelucrării ceea ce conferă pieselor obținute calități superioare în exploatare.

La prelucrarea materialelor cu grosimi mari la viteze de prelucrare mari cu jet de

apă cu abraziv apar în partea de ieșire a jetului anumite striații pe suprafața prelucrată. Acestea se datorează distribuției ondulatorii (sub formă de undă) a energiei cinetice a particulelor de abraziv [36]. Aceste particule de abraziv au la intrare în material energia mult mai mare decât energia minimă necesară pentru ca procesul de erodare să aibă loc (energia minimă de prag).

Pe măsura înaintării acestora în materiale de grosimi mari (depinde de natura materialului) supus prelucrării, anumite particule pierd din energia lor inițială și continuă deplasarea după traiectoria celor care au reușit sa străpungă materialul.

Cauzele producerii striațiilor respective pot fi de natura internă, adică această distribuție ondulatorie a energiei cinetice a jetului dar și de natură externă cum ar fi:

fluctuații sau instabilitate a unor parametrii ai procesului precum viteza de prelucrare, presiunea apei și debitul de abraziv,

vibrații ale piesei prelucrate,

vibrații din sistemului de ghidare și conducere al sistemului tehnic

Calitatea suprafețelor prelucrate cu jet de fluid cu abraziv poate fi îmbunătățită chiar și cu 30% dacă se folosește tehnica oscilațiilor controlate ale tubului de focalizare [7]. Aceste oscilații au loc pe direcția de deplasare a tubului de focalizare (înainte-înapoi) cu o frecvență și amplitudine stabilite.

În tabelul 2.5.1 se prezintă aspecte de ordin tehnic, dar și economic caracteristice pentru prelucrarea cu jet de fluid cu abraziv comparativ cu prelucrarea cu fascicul laser a anumitor materiale cu grosimi frecvent întâlnite în practică.

Datele statistice prezentate în tabel oferă posibilitatea unei decizii orientative preliminare, operative, pentru alegerea uneia sau altei dintre cele două procedee de prelucrare și se referă la utilajele de prelucrare clasice.

În continuare se prezintă avantajele prelucrării cu jet de fluid cu abraziv comparativ cu avantajele prelucrării cu laser, eroziune electrică, plasmă, flacăra oxiacetilenică, respectiv prin frezare.

Tabelul 2.5.1. Evaluare orientativă preliminară: jet de fluid/laser.

În tabelul 2.5.2. se prezintă avantajele tehnologiilor de prelucrare cu jet de fluid cu abraziv și plasmă

Tabelul 2.5.2 Avantajele prelucrării cu plasmă vs. prelucrarea cu jet de fluid cu abraziv

În tabelul 2.5.3. se prezintă avantajele tehnologiilor de prelucrare cu jet de fluid cu abraziv și cea cu flacăra oxiacetilenică.

Tabelul 2.5.3. Avantajele prelucrării cu flacăra oxiacetilenică vs. prelucrarea cu jet de fluid cu abraziv.

În tabelul 2.5.4 se prezintă avantajele tehnologiilor de prelucrare cu jet de fluid cu abraziv și cea prin frezare.

Tabelul 2.5.4 Avantajele prelucrării prin frezare vs. prelucrarea cu jet de fluid cu abraziv.

Jeturile de apă se folosesc chiar și la prelucrarea materialelor prin frezare pentru obținerea performanțelor superioare.

Doar analizând atent toate aceste aspecte, atât din punct de vedere al avantajelor cât și cel al dezavantajelor se poate lua o decizie în vederea alegerii tehnologiei de prelucrare adecvate atât din punct de vedere tehnic dar și din cel economic.

CAPITOLUL 3: METODE ȘI TEHNICI MODERNE DE PREDARE CU APLICAȚIE LA CAPITOLUL „PRELUCRAREA CU JET DE APĂ CU ABRAZIV”

3.1 Aspecte generale privind metodele de învățământ

Din punct de vedere etimologic, termenul "metodă" provine din limba greacă ("metha" = "spre"; "odos" = "cale") și desemnează o cale eficientă de urmat pentru atingerea anumitor scopuri.

Prin "metodă de învățământ" se înțelege, așadar, o modalitate comună de acțiune a cadrului didactic și a elevilor în vederea realizării obiectivelor pedagogice. Cu alte cuvinte, metoda reprezintă „un mod de a proceda care tinde să plaseze elevul într-o situație de învățare, mai mult sau mai puțin dirijată” [4, p.142]

Sub raportul structurării, metoda este un ansamblu organizat de operații, de procedee.

În anumite situații, o metodă poate deveni procedeu în cadrul altei metode (ex. problematizarea poate fi inclusă într-o demonstrație).

Metodologia didactică desemnează sistemul metodelor utilizate în procesul de învățământ precum și teoria care stă la baza acestuia. Sunt luate în considerare: natura, funcțiile, clasificarea metodelor de învățământ, precum și caracterizarea, descrierea lor, cu precizarea cerințelor de utilizare.

Metodele de învățământ sunt un element de bază al strategiilor didactice, în strânsă relație cu mijloacele de învățământ și cu modalitățile de grupare a elevilor. De aceea, opțiunea pentru o anumită strategie didactică condiționează utilizarea unor metode de învățământ specifice.

Totodată, metodele de învățământ fac parte din condițiile externe ale învățării, care determină eficiența acesteia. De aici decurge importanța alegerii judicioase a metodelor corespunzătoare fiecărei activități didactice.

Sistemul metodelor de învățământ conține:

– metode tradiționale, cu un lung istoric în instituția școlară și care pot fi păstrate cu condiția reconsiderării și adaptării lor la exigențele învățământului modern;

– metode moderne, determinate de progresele înregistrate în știință și tehnică, unele dintre acestea de exemplu, se apropie de metodele de cercetare științifică, punându-l pe elev în situația de a dobândi cunoștințele printr-un efort propriu de investigație experimentală; altele valorifică tehnica de vârf (simulatoarele, calculatorul).

În școala modernă, dimensiunea de bază în funcție de care sunt considerate metodele de învățământ este caracterul lor activ adică măsura în care sunt capabile să declanșeze angajarea elevilor în activitate, concretă sau mentală, să le stimuleze motivația, capacitățile cognitive și creatoare.

Un criteriu de apreciere a eficienței metodelor îl reprezintă valențele formative ale acestora, impactul lor asupra dezvoltării personalității elevilor.

3.2 Clasificarea metodelor de învățământ

Clasificarea metodelor de învățământ se poate realiza în funcție de diferite criterii.

I. după criteriul istoric: metode clasice (tradiționale): expunerea, conversația, exercițiul etc.; metode moderne: studiul de caz, metoda proiectelor, metode de simulare, modelarea etc.;

II. după funcția didactică prioritară pe care o îndeplinesc: metode de predare-învățare propriu-zise, dintre care se disting: a) metodele de transmitere și dobândire a cunoștințelor: expunerea, problematizarea, lectura etc.; b) metodele care au drept scop formarea priceperilor și deprinderilor: exercițiul, lucrările practice etc.; 2) metode de evaluare;

III. după modul de organizare a activității elevilor: metode frontale (expunerea, demonstrația); metode de activitate individuală (lectura); metode de activitate în grup (studiul de caz, jocul cu roluri); metode combinate ;

IV. după tipul de strategie didactică în care sunt integrate: algoritmice (exercițiul, demonstrația); euristice (problematizarea);

V. după sursa cunoașterii prof. I.Cerghit propune o altă clasificare (tab.4.1):

Tabelul 4.1

3.3 Principalele metode de învățământ

3.3.3 Metode de instruire pentru o învățare activă

Aceste metode se pot clasifica astfel :

1. Metode care favorizează înțelegerea conceptelor și ideilor , care valorifică experiența proprie pe plan mental și vizează formarea unei atitudini active :

Discuția

Dezbaterea

Jocul de rol etc.

2. Metode care stimulează gândirea și creativitatea , care îi determină pe elevi să caute și să dezvolte soluții pentru diferite probleme, să facă reflexii critice și indicații de valoare și să analizeze situații date :

Studiul de caz

Rezolvarea de probleme

Exercițiul

Jocul didactic etc.

3. Metode prin care elevii sunt învățați să lucreze productiv cu alții, îi determină pe elevi să participe efectiv la rezolvarea sarcinilor de lucruîn colaborare cu ceilalți elevi, vizează formarea priceperilor și deprinderilor de a lucra :

Mozaicul

Cafeneaua

Proiectul în grupuri mici etc.

Alegerea, din varietatea metodelor de învățământ, pe cele considerate cele mai eficiente pentru o anumită activitate didactică, este în exclusivitate rezultatul deciziei profesorului. În luarea acestei decizii, cadrul didactic ține seama de următoarele considerente: obiectivele pedagogice urmărite; specificul conținutului de învățat; particularitățile elevilor; condițiile materiale locale (mijloace de învățământ, spațiu școlar etc.); timpul disponibil; propriile sale competențe pedagogice și metodice. Alternarea metodelor de învățământ, diversificarea procedeelor didactice pe care acestea le includ constituie o expresie a creativității cadrului didactic.

În cadrul acestui capitol prezint câteva aplicații ale metodelor moderne de predare, amintite anterior la unitea de învățare „Procese de prelucrare în sistemele de fabricație”

Problematizarea. Esența acestei metode constă în crearea, pe parcursul învâțării, a unor „situații-problemă” și rezolvarea acestora de către elevi care, pornind de la cunoștințe anterior însușite, ajung la adevăruri noi. Noile cunoștințe nu mai sunt astfel „predate” elevilor gata elaborate ci sunt obținute prin efort propriu.

„Situația-problemă” este de obicei definită ca un conflict care se declanșează între datele vechi și datele noi pe care le primește elevul și care par să le contrazică pe primele. Problematizarea este o metodă cu un înalt potențial formativ; ea contribuie la dezvoltarea operațiilor gândirii, a capacităților creatoare, la cultivarea motivației intrinseci, la educarea independenței și autonomiei în activitatea intelectuală.

Exemplu: Aplicarea situației-problemă pentru lecția „Tăierea cu jet de apă” ( tab. 4.3 )

Tabelul 4.3

Lectura (studiul cărții). În cazul acestei metode, sursa informațiilor o reprezintă textul scris în primul rând manualul, dar și lucrări de specialitate, dicționare, enciclopedii, reviste, culegeri ș.a. Elevii citesc cu intenția de a învăța, dobândind astfel cunoștințe prin efort personal.

Exemplu:

Demonstrația cu ajutorul modelelor similare, analoage sau simbolice.

Modelarea constă în utilizarea modelelor ca sursă pentru dobândirea noilor cunoștințe.

Modelul didactic este un sistem artificial, construit prin analogie cu cel real (originar), din care reține numai trăsăturile esențiale, semnificative. Modelul constituie deci o simplificare, o schematizare a realului. Investigând modelul, operând cu acesta, elevii dobândesc informații despre sistemul originar.

În procesul instructiv-educativ sunt folosite diferite tipuri de modele:

modele materiale ( obiectuale ) care reproduc cu fidelitate forma exterioară și structura internă a originalului, dar la alte dimensiuni:

Exemplu: Profesorul prezintă în fața clasei modul de tăiere a unui bloc de lut de grosime mică cu ajutorul unui jet de apă la presiunea de 2 bari experimentul desfășurându-se afară în curtea laboratorului prin această demonstrație urmarindu-se modelarea fenomenului de tăiere cu jet de apă cu sau fără abraziv.

Elevii observă că tăierea nu se poate realiza la presiuni mici sau la materiale cu grosime relativ mare .

modele ideale abstracte, mintale:

modele figurative care reproduc obiectul sau fenomenul cu ajutorul unor imagini, redau într-o formă simplificată obiecte, fenomene, scheme ale aparatelor, mașinilor;

modele simbolice care redau aspecte formale, elementele esențiale ale realului prin ecuații, formule;

modele logice îmbracă aspectul unui concept, idei sau teorii sau a unui sistem de concepte.

Exemplu: Utilizarea în secvența de predare a schemelor care ilustrează principiul de funcționare al instalației de tăiere cu jet de apă cu abraziv .

Exercițiul se referă la executarea conștientă, sistematică și repetată a unei acțiuni. În principal, prin această metodă se urmărește învățarea unor deprinderi, dar mai pot fi atinse și alte obiective, cum ar fi consolidarea cunoștințelor sau stimularea unor capacități sau aptitudini.

În practica școlară se întâlnesc mai multe forme de exerciții:

după conținut:

a. exerciții motrice conduc la formarea de priceperi și deprinderi în care predomină componenta motrică ) depind de mînuirea unor mașini-unelte, aparate );

Exemplu: Repararea de către elevi a unor repere prelucrate prin așchiere care prezintă defecte recuperabile.

b. exerciții operaționale contribuie la formarea operațiilor intelectuale, care sunt mobile, cu o arie de aplicabilitate mult mai largă.

Exemplu: Asemănările și deosebirile dintre tăierea cu jet de apă și cea cu jet de apă cu abraziv.

c. exerciții introductive, de familiarizare cu noile cunoștințe și operații ;

Exemplu: Caracterizarea metodelor de lucru la prelucrările cu jet de apă.

d.exerciții de bază de execuție repetată a acțiunii până la instituirea automatismului;

e. exerciții de consolidare a automatismuilui;

f. exerciții de verificare.

Exemplu: Utilizarea fișelor de lucru și de autoevaluare la verificarea temei „Prelucrări cu jet de apă”

după valoarea formativă:

exerciții de reproducere: de formare a deprinderilor de scris-citit;

exerciții de creativitate :alcătuirea de probleme, jocuri de creație tehnică, alcătuirea de referate, elaborarea de proiecte.

– după gradul de intervenție a cadrului didactic:

exerciții dirijate;

exerciții semidirijate;

exerciții autodirijate, libere;

exerciții combinate.

– după modul de organizare:

exerciții individuale;

exerciții pe echipe;

exerciții cu toată clasa.

Metoda lucrărilor practice constă în efectuarea de către elevi a unor sarcini cu caracter aplicativ: de proiectare, de execuție, de fabricație, de reparație. Prin această metodă se realizează: învățarea de priceperi și deprinderi; achiziționarea unor strategii de rezolvare a unor probleme practice; consolidarea, aprofundarea și sistematizarea cunoștințelor.

Exemplu: Realizarea de către elevi în orele de instruire practică a ungerii mașinilor –unelte la prelucrările prin așchiere de îndoit existente în dotarea agentului economic, care contribuie la consolidarea cunoștințelor teoretice privind construcția și funcționarea acestora, precum și la deprinderile de execuție corectă a operațiilor de întreținere a mașinilor.

Metoda proiectelor se bazează pe anticiparea mentală și efectuarea unor acțiuni complexe, legate de o temă impusă sau aleasă de elevi. Activitatea elevilor se desfășoară în mod independent, individual sau în grup, într-un timp mai îndelungat (o săptămână, o lună etc.), presupune un efort de informare, investigare, proiectare sau elaborare și se soldează în final cu prezentarea unui produs finit (dispozitiv, model, referat etc.), care va fi evaluat (de aceea, proiectul se întâlnește și ca metodă complementară de evaluare).

Proiectul poate îmbrăca forme variate în funcție de vârsta elevilor, natura activității, gradul de complexitate al temei: investigații în mediul înconjurător, elaborarea unei monografii, realizarea unor colecții tematice, confecționarea de materiale didactice, construirea unor aparate, machete, dispozitive tehnice.

Se finalizează printr-un referat sau lucrare ștințifică sau prin realizarea efectivă a unui produs, participarea la expoziții, concursuri. Pentru reușita metodei, temele trebuiesc alese cu multă grijă, iar pe parcursul realizării lor, profesorul trebuie să orienteze și să îndrume activitatea elevilor, să încurajeze și să stimuleze inițiativa, originalitatea acestora.

Exemplu: Instruirea practică comasată a elevilor se va finaliza prin elaborarea unui proiect cu tema „ Operațiile de întreținere ale mașinilor-unelte” la modulul Întreținere planificată.Colectivul de elevi va fi împărțit în grupe de cîte patru elevi. Prin elaborarea proiectului se urmărește atingerea de către elevi a următoarelor competențe:

Identificarea operațiilor de întreținere;

Prezentarea S. D. V.- urilor și a utilajelor ( strunguri, mașinide frezat etc.) folosite la prelucrările prin așchiere sau la deformarea plastică la rece (ștanțe și matrițe);

Analizarea operațiilor de întreținere ale mașinilor-unelte ale diverselor echipamente ale acestora: mecanice. electrice. hidraulice;

Executarea controlului pieselor uzate din cadrul diverselor componente și instalații ale unei mașini-unelte.

Metoda studiului de caz este metoda care valorifică în învățare „cazul”, adică o situație reală, semnificativă pentru un anumit domeniu și care se cere a fi analizată și rezolvată.

Din punct de vedere didactico-metodic cazul analizat trebuie să corespundă unei teme din programă, să permită valorificarea pregătirii teoretice a elevilor, analiza și soluționarea cazului să devină un exercițiu al căutării, al descoperirii.

Exemplu: STUDIU DE CAZ: „ Metode de filtrare a apei la instalațiile de tăiere cu jet de apă cu abraziv”

Tema: „ Prelucrarea cu jet de apă ”

În cazul instalației de filtrare a apei utilizată la tăierea cu jet de apă aceasta poate fi realizată pe baza fenomenului de osmoză inversă sau prin ionizare.

Identificați elementele ;instalației de filtrare a apei prin osmoză inversă

Identificați defectele ce se pot produce completând tabelul:

Metode de simulare se bazează pe simularea unor activități reale, urmărindu-se în principal formarea de comportamente specifice (cum ar fi cele profesionale).

Caracteristic acestor metode este faptul că, prin intermediul lor, elevii sunt antranați în acțiuni fictive, simulate, care ulterior se pot traduce în acțiuni reale, autentice.

Scopul lor este de a forma și dezvolta capacități operaționale, comportamente, în condiții de implicare cît mai directă a elevilor în construirea și desfășurarea unor activitați simulate, traductibile mai târziu în realități.

Prezintă o mare varietate , cel mai frecvent folosit folosite fiind : jocurile didactice, învățarea prin problematizare, jocurile cu rol.

Una dintre cele mai practicate metode de simulare este jocul cu roluri, care constă în simularea unor funcții, relații, activități, ceea ce presupune: identificarea unei situații ce se pretează la simulare; distribuirea rolurilor între participanți; învățarea individuală a rolului; interpretarea rolurilor; discutarea în grup a modului în care au fost interpretate rolurile.

Exemplu: La lecția de instruire practică desfășurată în atelierul-școală elevii pot fi repartizați pe roluri:

maistrul, coordonatorul / șeful de echipă;

controlorul de calitate / evaluatorul;

operatorii care realizează întreținerea și repararea utilajelor de deformare plastică.

Rolurile pot fi inversate, iar elevii deprind rolul asumat, iau decizii privind organizarea, efectuarea corectă a operațiilor, asigurarea calității produsului.

Jocurile didactice imprimă activității școlare un caracter mai viu, mai atrăgător, fortifică energiile intelectuale și fizice ale elevilor, canalizându-le în direcția realizării obiectivelor educaționale.

Pentru ca jocul didactic să contribuie la realizarea obiectivelor educative, este necesar ca profesorul să precizeze cunoștințele care vor constitui conșinutul jocului, sarcine didactică, regulile ce trebuiesc respectete pe parcursul jocului și elementele de joc care-i asigură atractivitatea.

Instruirea programată este o metodă multifuncțională, cuprinzând o înșiruire de algoritmi, dar și de probleme de rezolvat , în cadrul căreia conținutul de învățat este prezentat sub forma unui program.

3.5 Exemple de metode cu valențe activizatoare aplicate în capitolul „Procese de prelucrare în sistemele de fabricație ” (I.Cerghit, Metode de învățământ)

Învățarea pasivă, tradițională nu mai poate acoperi cerințele de educație, elevii, „magaziile noastre informaționale”, simțind disconfort intelectual și acțional, inadecvare socială, pentru că, ceea ce promovează învățământul tradițional nu-și mai găsește acoperire în social. Acum au nevoie să meargă dincolo de căutarea activă a informației, realizând asocieri între ceea ce au învățat din propriile experiențe și experiența altora, interogând veridicitatea sau autoritatea, analizând logica argumentației, stabilind consecințele, analizând cauzele și efectele implicate, căutând, structurând și imaginând, pornind de la algoritmi cunoscuți, soluții noi pentru problemele ridicate, punând ei înșiși întrebări, care nu de puține ori, pun în dificultate și mințile cele mai ascuțite.

Ca proces critic și activ, învățarea pentru dezvoltarea gândirii critice parcurge trei etape: evocarea, realizarea sensului și reflecția. Fără a mai face alte referiri teoretice specifice fiecarei etape, voi prezenta în continuare metode caracteristice ce pot fi utilizare în fiecare caz în parte.

Cadrul de organizare presupune o scurtă prezentare a fundalului care să trezească curiozitatea în legătură cu subiectul ales.

Exemplu: Prezentarea unui filmuleț cu desfășurarea unui proces de prelucrare cu jet apă cu abraziv.

Întrebările focalizatoare vor fi cele la care se răspunde în prezentare.

Întrebările focalizatoare vor fi cele la care se răspunde în prezentare sau în lectură și vor anticipa o demonstrație, exprimarea unor motive pentru care se întâmplăm ceva etc. În analiza unui text tehnic importantă este coerența și consistența întrebărilor pe care profesorul le pune în dorința sa de a dezvălui fața nevăzută a tehnologiei. Cu cât ele vor fi mai interesante și vor atinge cele mai importante momente și probleme ale acesteia, cu atât dialogurile vor fi mai incitante și participanții mai active.

Harta gândirii – Mindmapping

Metodă liberă de brainstorming cu selecție pe itemi, Harta gândirii sau Mindmapping reprezintă una din formele destul de vehiculate de lucru în sesiunile producătoare de ideație rapidă, cursivă și colectivă. De data aceasta, instrucțiunile specifice sunt însoțite de cerința expresă ca fiecare participant la activitate, în loc să-și noteze ideile pe fișe de lucru sau caiete speciale, să le scrie pe o hârtie Flipchart sau una cu o dimensiune și mai mare plasată pe un perete sau pe tablă, suport care are deja inscripționat cu un marker colorat sau lipit un colant titlul temei ori denumirea conceptului ce trebuie „ pus(ă) sub microscop” poziționat central. Pentru eliminarea monotoniei și introducerea unor elemente spectaculare care să energizeze intervențiile participanților, colile de hârtie pot lua forma unui papirus, a ecranului unui monitor, a unui creier uman etc

Exemplu: Care credeți că sunt avantajele acestei metode speciale de deformare plastică?

Dar dezavantajele? La ce obiecte credeți că le putem utiliza?

Cubul este metoda folosită în cazul în care se dorește explorarea unui subiect , a unei situații din mai multe perspective.

– Se realizează un cub pe ale cărei fețe se notează cuvintele:descrie, compară, analizează, asociază, aplică, argumentează;

– Se analizează tema propusă în discuție;

Exemplu: Tema: Repere obținute prin prelucrarea cu jet de apă. Se prezintă pe videoproiector și în realitate o serie de repere obținute prin tehnologia prelucrării cu jet de apă cu abraziv și diferite obiecte la care se folosesc acestea.

– Se împarte grupul de elevi în șase subgrupe, fiecare dintre acestea urmând să analizeze teme din perspective cerinței de pe una din fețele cubului astfel :

1. descrie: forma, mărimile, culoarea, aspectul etc.;

2. compară: cu ce este asemănător, ce este diferit;

3. asociază: la ce te îndeamnă să te gândești;

4. analizează: din ce este făcut, din ce se compune;

5. aplică: ce poți face cu ele, cum pot fi folosite;

6. argumentează pro sau contra și enumeră o serie de motive care vin în sprijinul afirmației tale ( avantaje și dezavantaje )

– Forma finală a scrierii este impărtășită întregului grup ;

– Lucrarea în forma finală poate fi desfășurată pe tablă sau pe pereții clasei.

Brainstorming-ul (asaltul de idei sau furtună în creier)

Presupune consemnarea de către elevi pe hârtie sau în caietele lor a tuturor informațiilor pe care le au despre un anumit subiect înainte de a avea la dispoziție un material documentar despre el. În condițiile unei activități de grup, brainstorming-ul este cea mai răspândită metodă de stimulare a creativității, căci, cu cât se emit mai multe idei asupra a ceva, cu atât există șanse să se descopere idei valoroase.

` Două principii stau la baza fundamentării activităților de brainstorming:

a) Excesul cantitativ al ideației determină, ocazionează evidențierea/reliefarea calității;

b) Evaluarea amânată a producției ideatice;

Se dă posibilitate elevilor de a emite cât mai multe idei asupra a „ceva”, să facă asociații și legături care pot părea bizare sau năstrușnice, irealizabile în momentul expunerii lor, dar care pot constitui o „hartă logică” a unor idei deosebite ca valoare și sens.

• Stimularea productivității ideatice pe elev;

• Fructificarea ideilor emise de alții apelând la ajustări succesive și asociații libere;

• Interzicerea oricărui tip de critică;

• Stimularea imaginației, a creativității;

• Dreptul la opinie personală;

• Ascultarea și respectarea ideilor, părerilor celorlalți;

• Notarea tuturor ideilor indiferent cât de șocante, incitante, derutante, irelevante sau hazlii sunt;

• Inexistența răspunsurilor greșite sau absurde;

• Evitarea utilizării unor expresii verbale ce pot inhiba creativitatea: constituie regulile de bază ale brainstorming-ului.

După comunicarea sarcinilor de lucru și a regulilor ce trebuie respectate în timpul activității, emisia și înregistrarea datelor are loc întâi individual, apoi în perechi și în grup, timp de trei minute de fiecare dată. Se repetă apoi subiectul asupra căruia se emit idei (întrebarea) și se solicită răspunsurile impulsionându-i pe cei puțin implicați, scriindu-le pe tablă sau pe flip-chart.

Eficiența lui depinde însă de măiestria, profesionalismul și inspirația celui care-l utilizează.

Exemplu: S-a folosit metoda asaltului de idei la stabilirea avantajelor și aplicațiilor prelucrării cu jet de apă cu particole de abraziv. Pornind de la principiul de lucru al acestei tehnologii, se cere subiecților să aducă argumente pro și contra privind utilizarea acestei noi tehnologii de prelucrare a materialelor, ținând cont de eficiența practică și cheltuielile cu investițiile.

Știu / Vreau să știu / Am învățat (D. Ogle, 1986)

Prin utilizarea ei se urmărește trecerea în revistă în grupuri mici sau cu întreaga clasă a ceea ce elevii știu deja despre un anumit subiect și formularea unor întrebări al căror răspuns se așteaptă a fi găsit în lecție. Procedura este relativ simplă și cere participanților la activitate:

• Trecerea în revistă în perechi (brainstorming în perechi), pe grupuri mici sau cu întreaga clasă a tuturor ideilor legate de o anumită temă, subiect despre care elevii / studenții știu dinainte că urmează a fi discutată și întocmirea unei liste cu acestea;

• Formularea unor întrebări de clarificare, aprofundare sau ale căror răspunsuri vor constitui puncte cheie în derularea activității;

• Construirea pe tablă a unui tabel cu următoarele coloane:

Exemplu:

Știu / Vreau să știu / Am învățat despre prelucrarea cu jet de apă cu particole abrazive

Prelucrărea cu jet de apă cu abraziv are la bază erodarea materialului de prelucrat de către granulele de abraziv.

Se pot prelucra prin această tehnologie materiale greu prelucrabile

La acest tip de prelucrare nu există ZIT(zonă influiențată termic) ca la celelalte procedee de prelucrare.

Pierderile de material sunt foarte mici.

Prelucrarea se face datorită existenței unui jet de apă la presiune foarte mare care antrenează particule abrazive.

Presiunea mare a apei se obține in multiplicatoare de presiune

Prelucrarea este controlată de un sistem de calcul.

• Citirea listelor realizate de câteva perechi și notarea ideilor acceptate de întregul grup pe tablă în conformitatea cu selecția făcută după criteriul primei coloane. Se pot adresa întrebări pentru a stabili dacă există lucruri încă neclare, lucruri pe care ar dori să le afle sau asupra cărora mai au încă îndoieli. Toate vor fi trecute în coloana a II-a, Vreau să știu.

• Citirea textului pus la dispoziția fiecărui participant și care face o prezentare succintă a temei pusă în discuție va fi urmată de trierea ideilor care vor completa rubricile Știu, Vreau să știu, Am învățat (idei noi prezentate în cadrul textului) Întrebările puse în legătură cu conținutul textului pot găsi răspuns chiar în text sau suportă completări la rubrica Vreau să știu și pot constitui puncte declanșatoare de investigații viitoare.

Discuțiile vor surprinde și suporturile informaționale unde pot fi găsite cunoștințele de care au nevoie (volume, reviste, site-uri Internet, crestomații, soft-uri educaționale etc.). Fiecare dintre momente poate constitui suport pentru discuții de clarificare, de evidențiere, de reliefare a generalului sau specialului, de investigare etc.

• La sfârșitul activității, se poate reveni la schema Știu, Vreau să știu, Am învățat concluzionându-se asupra a ceea ce s-a învățat sau ceea ce poate deveni subiect de investigare. Verificarea acestor lucruri se poate face apelând la ciorchine pe care sunt marcate lucrurile deja cunoscute din „științe”, deci știute, cele aflate abia atunci sau din lectura unui text, deci „învățate” și cele care pun probleme de veridicitate sau cele care contrazic informațiile pe care le știu, deci cele pe care „vor să le știe”

Sistemul SINELG (Vaughan, Estes, 1986)

(Sistemul interactiv de notare pentru eficientizarea lecturii și a gândirii)

Sistemul SINELG cere ca după brainstorming-ul axat pe cunoștințele elevilor asupra textului, aceștia să marcheze textul însemnând pasajele care confirmă ceea ce deja știau sau contrazic ceea ce deja ei credeau că știu, pe cele care oferă idei noi, neașteptate și pe cele asupra cărora au întrebări utilizând o simbolistică unanim acceptată:

• V: ceea ce știau deja;

• +: informații noi;

• -: informații care contrazic ceea ce știau deja;

• ?: informații asupra cărora au întrebări.

Inventarierea ideilor emise poate fi făcută pe tablă, pe o folie pentru retroproiector, pe o coală de hârtie Flip-chart. Dacă au format din star un ciorchine cu ideile emise, atunci marcarea cu simboluri se face direct pe el. Realizarea unui tabel cu patru coloane în care se vor trece în conformitate cu cele patru simboluri stabilite (+, -, ?, v, ?,) ideile emise, va ușura atât înțelegerea mai rapidă a textului cât și monitorizarea ideilor desprinse din textul dat spre studiu.

Exemplu:

-Principiul de prelucrare cu jet de fluid cu presiune ridicată are la bază transformarea energiei potențiale a fluidului în energie cinetică a jetului.

-Jetul de lichid sub presiune trece printr-o duză cu un orificiu mic (Ø0.18 ÷ 0.4 mm).

-La ieșirea din duză, viteza jetului este foarte mare datorită micșorării secțiunii de trecere variind în domeniul supersonic, având valori de 2 ÷ 3 Mach sau aproximativ 1000 m/s, motiv pentru care aceste jeturi se încadrează în categoria jeturilor de mare viteză

-Fluidul purtător cel mai utilizat este apa, în primul rând din considerente economice, dar și datorită compresibilității sale foarte reduse.

Procedeul întrebărilor reciproce

Este cel care menține ridicat nivelul comunicării deoarece elevii pun rând pe rând întrebări asupra pasajelor pe măsură ce le citesc și le înțeleg. Ca participant efectiv la activitățile „ partenerilor săi”, profesorul poate dirija și extinde aria de cunoștințe și gândire a acestora dând tonul pentru adresarea unor întrebări :

Exemplu:

• care sunt avantajele prelucrării materialelor cu jet de fluid, față de procedeele de prelucrare clasice ?

• Câte asemănări poți găsi între debitarea materialelor prin metode tradiționale și tăierea cu jet de apă?

• Câte deosebiri puteți semnala între cele două procedee?

• Îți reamintești și altceva în legătură cu definirea și clasificarea lubrifianților?

• Cum ai face să afli despre materialele ce se pot hidroforma?

• Ce crezi că s-ar putea întâmpla dacă presiunea n-ar fi suficient de mare și nu ar respecta condițiile impuse?

Jigsaw – O metodă de învățare cooperantă

Jigsaw este una dintre numeroasele metodele de învățare cooperantă cu rezultate impresionante.

1.Se împarte o temă în 4-5 subteme.

Exemplu : Tema „ Prelucrări cu jet de apă cu abraziv” poate fi împărțită în: domeniu de utilizare a acestui tip de prelucrare, avantajele-dezavantajele acestei tehnologii de prelucrare, părțile principale ale unei instalații de tăiere cu jet de apă cu abraziv, analiza comparativă a acestei tehnologii de prelucrare față de alte tipuri de prelucrare (prin așchiere neconvenționale„ sau tehnologii de prelucrare cu laser). Elevii primesc alternativ 4 întrebări-cheie, care să îi determine să analizeze aceleași materiale din perspective diferite. De exemplu, tuturor li se dau aceleași informații despre operația de tăiere cu jet de apă cu abraziv. Grupuri diferite privesc problema din punctul de vedere al celor patru subteme aminitite.

2. Se împart elevii în patru grupuri. Profesorul alege grupurile și ele vor fi echilibrate din punct de vedere al abilităților, experienîei, etniei etc. Nu se formează grupuri bazate pe prietenii/simpatii. La început poate se vor plînge, dar dacă se va insista vor fi de acord în final. Fiecare grup studiază sau o întrebare, folosind una din subtemele propuse de textele sau fișele distribuite etc. Această activitate se desfășoară în special în timpul orei. Se poate totuși adapta această metodă și pentru timpul de învățare al elevilor în afara clasei.

3. Elevii vor forma acum grupuri noi. Fiecare grup nou este un ‘’jigsaw’’ care are câte un elev din cele 4 grupuri inițiale. În cazul în care rămân elevi pe dinafară, aceștia vor fi considerați perechi în cadrul grupului. Acum fiecare grup are un ‘’expert’’ în cele patru subteme alese. (Pot fi chiar doi experți într-o operație)

4. Noul grup desfășoară acum o activitate care necesită asumarea de către elevi a rolului de profesor (predare în perechi). Ei își vor explica unii altora operația știută. Aceasta implică de asemenea o atitudine de cooperare cu ceilalți membri ai grupului, într-o activitate combinată care le cere să integreze cele 4 teme. Li se poate cere de exemplu :

Să explice tema ‘’lor’’ colegilor de grup ;

Să lucreze împreună pentru a găsi trei lucruri comune celor patru subteme ale lecției ;

Să lucreze împreună la găsirea a patru caracteristici distincte pentru fiecare din cele patru subteme ;

Să realizeze un pliant cu operația de tăiere cu jet de apă cu abraziv;

Învățarea cooperantă este foarte răspândită în Statele Unite ; pe internet se găsesc o mulțime de materiale legate de această metodă. Unii o folosesc de mult timp, iar alții vor începe s-o folosească ăn curând. Învățarea cooperantă este legată de o bună dobândire de aptitudini de raționare, de gândire creatoare și un excelent transfer de învățare a unor teme fără legătură între ele. Este bine pentru grupurile ’’de legătură’’, pentru dezvoltarea de aptitudini sociale, munca de echipă și promovarea de oportunități egale.

PROIECTUL UNITĂȚII DE ÎNVĂȚARE

Tema unității: Procese de prelucrare în sistemele de fabricație

Număr de ore alocate: 6 ore

3.6.3 Proiectarea unei lecții corespunzătoare temei:”Prelucrarea cu jet de apă cu abraziv”

În cadrul acestui subcapitol prezint un exemplu de proiect de lecție cu tema Prelucrarea cu jet de apă cu abraziv” și care face parte din unitatea de învățare: Procese de prelucrare în sistemele de fabricație.

PROIECT DIDACTIC Nr. 1

Unitatea școlară: Liceul tehnologic “ Elena Caragiani“ Tecuci

Disciplina/Modulul:Sisteme și tehnologii de fabricație

Profesor: Diaconu Paul

Clasa: a-XII-a A

Nr ore/săpt: 2 ore

Anul școlar: 2013-2014

Unitate de învățare: Procese de prelucrare în sistemele de fabricație

Lecția: Prelucrarea cu jet de apă cu abraziv

Tipul lecției: Comunicare/însușire de noi cunoștințe

Durata lecției: 50 min

Unitatea de competență: Sisteme si tehnologii de fabricatie

Competența specifică: Alege sistemul si tehnologia de fabricatie

Competențe derivate:

C1- Caracterizează operația de prelucrare cu jet de apă;

C2- Identifică principiul de lucru;

C3- Clasifică parametrii ce caracterizează procesul de prelucrare cu jet de apă;

C4- Prezintă principalelel aplicații ale acestui procedeu tehnologic;

Resurse de învățare

Metode și procedee didactice: conversația, explicația, observația dirijată și independentă, demonstrația, experiența

Forme de organizare: activitate individuală și frontală

Mijloace de învățământ:

Diferite piese prelucrate cu tehnologia jetului de apă

Fișe de lucru

Fișe de ( auto) evaluare

Videoproiector

Planșă de flip-chart

Locul de desfășurare: Laborator tehnologic

Bibliografie

Petrovici B., Referat Nr.1 Stadiul actual al prelucrării materialelor cu jet de fluid cu abraziv, Mai 2005.

Petrovici B., Water jet cutting in the Food Industry, Proceedings of the International Conference, S.I.P.A 2005, Timsoara, ISBN: 973-638-225-7

STRUCTURA ORGANIZATORICĂ ȘI METODICĂ A LECȚIEI

Nume și prenume…………………

Clasa ………………… Fișă de lucru

„ Prelucrarea cu jet de apă cu abraziv”

1.Completați enunțul:

Principiul de prelucrare cu jet de fluid cu presiune ridicată are la bază transformarea energiei potențiale a fluidului în energie cinetică a jetului, prin trecerea printr-o duză cu un orificiu mic (Ø0.18 ÷ 0.4 mm). La ieșire din duză, viteza jetului este foarte mare datorita acestei micșorări a sectiunii de trecere.

2. Realizați corespondența dintre semifabricatele din coloana A și procedeul de deformare din coloana B :

A B

zonei influențată termic (ZIT)

pierderile reduse de material a. procedee convenționale

cost mai scăzut al prelucrării

tăiere după contur tridimensional

modificări structurale b.prelucrare cu jet de apă

radiația termică

metale prețioase

materiale greu prelucrabile

Enumerați parametrii procesului de prelucrare cu jet de apă

În schema de mai jos precizați: tipul de prelucrare, cifra care indică camera de amestec respectiv duza.

5. Dați exemple de materialele ce se pot prelucra cu jet de apă.

Barem de corectare Fișa de lucru

Sub. 1: 2 pct. ( 4×0,5 )

presiune ridicată; energie cinetică; duză; micșorări.

Sub. 2 : 2 pct. ( 8×0,25 )

a) : 1,3,5,7; b): 2,4,6,8.

Sub. 3: 2 pct.( 4x 0,5 )

Parametri:

-forma și diametrul duzei de apă,

-distanța dintre tubul de focalizare și material,

-forma și diametrul tubului de focalizare

-natura și granulația materialului abraziv.

Sub. 4: 1 pct.

Prelucrarea cu jet de apă cu abraziv(0,5p).3-camera de amestec;10-duza (2×0.25)

Sub.5: 2 pct.

Materiale: oțel, oțel inoxidabil, diferite aliaje de nichel, materiale compozite,

aluminiu,cupru, titan, piatră, granit, sticlă, plastic etc.

Nume și prenume……………. Timp de lucru: 8 min.

Clasa……………………………… Punctaj: 9 pct. + 1 pct. oficiu

Fișă de (auto)evaluare

1.Din șirul de componente de mai jos , selectați prin subliniere pe acelea care fac parte dintr-o instalație de prelucrare cu jet de apă: ……………………………………………………1 punct

stația de tratare a apei, sursă de presiune înaltă a apei, stație de fărâmițare abraziv, conducte pentru distribuția gazului de lucru, unitate centrală de comandă, sistem de alimentare cu abraziv, injector.

2.Completați propoziția:……………………………………………………………………………….2 puncte

Se folosesc la ora actuală operații de polizare și……………….. cu jeturi de fluide a suprafețelor materialelor. Operația de ……………..a materialelor poate fi realizată și cu ajutorul jeturilor de apă cu abraziv care față de sablare realizează suprafețe calitativ superioare. Diametrul ………………format la impactul dintre particula dură și materialul de procesat este foarte mic, datorită dimensiunii foarte mici a particulei abrazive în comparație cu dimensiunea particulelor folosite în cazul……………..

3.Alegeți varianta corectă. ………………………………………………………………………1 punct

La ce tip de producție se aplică tăierea cu jet de apă cu abraziv:

producția de serie mare;

producția de serie mică;

producția de serie masă;

producția de serie mijlocie.

4.Selectați prin subliniere din șirul de factori enumerați mai jos cei care caracterizează un proces de prelucrare cu jet de apă: ……………………………………………..2 puncte

condițiile de mediu, presiunea jetului de apă, lungimea jetului de apă, viteza de prelucrare, debitul de aer,debitul de abraziv, grosimea materialului procesat

5. Stabiliți valoarea de adevăr a următoarelor propoziții, punînd în dreptul ei litera A dacă apreciați că este adevărată și litera F dacă este falsă. În cazul propozițiilor false transformați-le în adevărate prin înlocuirea cuvântului fals. …………………….3 puncte

1. La tăierea cu jet de gaz se folosește apă la presiune ridicată;

2. Unul dintre parametrii caracteristici tăierii cu jet de apă este geometria duzei;

3. Tăierea cu jet de apă modifica structura materialului prelucrat în zona de acțiune.

Barem de corectare Fișa de (auto)evaluare

Sub. 1: 1 pct. ( 4×0,25 )

stația de tratare a apei, sursă de presiune înaltă a apei, unitate centrală de comandă, sistem de alimentare cu abraziv.

Sub. 2: 2 pct. ( 4×0,5 )

șlefuire fină, durificare, craterului, sablării.

Sub. 3: 1 pct.

Răspuns b) ( producția de serie mică )

Sub. 4: 2 pct. ( 4×0,5 )

presiunea jetului de apă, , viteza de prelucrare, debitul de abraziv, grosimea materialului procesat

Sub. 5: 3 pct. ( 3×1 )

A ; b) A; c) F

CAPITOLUL 4:METODE DE EVALUARE UTILIZATE ÎN ÎNVĂȚĂMÂNTUL PROFESIONAL ȘI TEHNIC

4.1 Scopul și obiectivele evaluării

Evaluarea școlară reprezintă o acțiune complexă, integrată în activitatea didactică (de predare – învățare – evaluare) prin corelarea operațiilor didactice de măsurare și apreciere, care asigură diagnoza, cu decizia, care implică prognoza, cu scop autoreglator la nivelul procesului și al sistemului de învățământ.

Evaluarea fiind o componentă de bază a procesului de învățământ, alături de predare și învățare, profesorul cât și directorul sunt datori să-și stabilească din timp când și cum vor verifica dacă obiectivele stabilite au fost atinse. În funcție de concluziile desprinse, elevul își va modifica strategia de învățare, profesorul pe cea de predare iar directorul strategia managerială. Putem spune că, obiectivele de evaluare sunt obiectivele având acel grad de specificitate care permite o măsurare educațională caracterizată printr-un grad suficient de obiectivitate pentru a fi validă și fidelă, deoarece acest lucru se face pe baza aprecierii, cu ajutorul unui instrument de evaluare a comportamentului observabil al celui evaluat, aflat în situația de evaluare sau de examinare.

În formularea obiectivului de evaluare trebuie să se parcurgă etapele următoare:

să se identifice, comportamentul vizat, pe care elevul trebuie să-l demonstreze;

să se identifice cu claritate condițiile importante în care comportamentul se poate produce, sau poate deveni vizibil, măsurabil;

să se precizeze un nivel al performanței acceptabile, prin enunțarea unui criteriu de reușită direct măsurabil.

Conceptul de strategie de evaluare desemnează orealitate care, din perspectiva procesului care se desfășoară în clasă, este o parte componentă integrantă, vitală prin funcția sa determinant reglatoare, a procesului de instruire. Prin dimensiunile sale „tehnice", specializate, orientate spre un scop de evaluare clar stabilit și făcut transparent, strategia de evaluare adoptată potențează procesul educațional în direcția dorită de cel care o proiectează și o aplică (Radu, I. T., (2000), Evaluarea în procesul didactic).

Analizând conceptul de evaluare, Genevieve Meyer (Meyer G., De ce evaluăm (2000), De ce și cum evaluăm) precizează că nici o evaluare nu este „pură" sau „perfectă" în sine sau în mod absolut. Perfecțiunea oricărei aprecieri se naște din concordanța modalităților de realizare cu țelurile propuse (obiectivele vizate). De aceea, prima întrebare care se impune în elaborarea unei strategii de evaluare este nu ce evaluăm, nici cum evaluăm, ci DE CE evaluăm. Iar de răspunsul la această întrebare, depind răspunsurile la întrebările: ce? când? cum? prin ce mijloace? pe ce bază? etc.

Între strategia didactică și celelalte componente ale procesului de învățământ (finalități, conținut, resurse materiale, umane, de timp școlar, principii și norme, strategii de evaluare etc.) este o strânsă legătură care sugerează faptul că strategia didactică este o structură integratoare în care fiecare din aceste componente își găsește locul și rolul său în relație cu acestea.

Etapele principale ale evaluării

Evaluarea, ca activitate în sine, cuprinde trei operații principale:

1. măsurarea, cuantificarea rezultatelor școlare prin procedee specifice, utilizând instrumente adecvate scopului urmărit (probe scrise/orale/practice, proiecte, portofolii etc), „stabilindu-se o relație funcțională între un ansamblu de simboluri (cifre, litere) și un ansamblu de fenomene și obiecte, conform unor caracteristici pe care acestea le posedă" (I. T. Radu, 2000, p. 26);

2. aprecierea acestor rezultate pe baza raportării lor la un sistem de valori, a unor criterii unitare (bareme de corectare i notare, descriptori de performanță etc), emițându-se o judecată de valoare;

3. formularea concluziilor prin raportarea la scala de notare și adoptarea deciziilor educaționale adecvate în urma interpretării rezultatelor obținute.

În Dicționarul de pedagogie, Schaub Horst definește evaluarea ca fiind „procesul care

începe cu planificarea și cu descrierea obiectivelor și a conținuturilor care vor fi controlate mai târziu''' (2000, p. 101).

Pentru cunoașterea rezultatelor școlare la sfârșitul unui segment de activitate, a evoluției elevilor pe parcursul procesului, ca și pentru stimularea activităților acestora este necesară evaluarea lor la inceputul activității, pe parcursul și la finalul acesteia. Acesti timpi definesc trei strategii de evaluare care se disting prin modul de integrare în procesul de învățământ.

Cele trei tipuri de strategii care trebuie să fie prezente în activitatea oricărui cadru didactic – evaluator sunt:,

evaluarea ințială,

evaluarea formativă

evaluarea smativă, cumulativă

Ultimile două se realizează, în moduri specifice, pe parcursul procesului didactic. (Radu, I. T., (2000), Evaluarea în procesul didactic).

Evaluarea inițială

Evaluarea inițială mai este numită și ”răul necesar”. Se realizează la începutul unui program de instruire și nu are rol de control ci este diagnostică și stimulantă indicând planul care trebuie urmat în procesul de instruire.

Este necesară pentru:

cunoașterea nivelului de realizare a învățării prealabile; determinarea liniei de pornire;

stabilirea dacă elevii dispun de pregătirea necesară creării unei premise favorabile noii învățări (cunoștințe, abilități, capacitați);

crearea punții de legătură între o stare precedentă și una viitoare;

remedierea unei stări de fapt (aplicarea unui program de recuperare) (Cerghit, I., (2002), Sisteme de instruire alternative și complementare).

Evaluarea formativă

Evaluarea formativă este acel tip de evaluare care se realizează pe tot parcursul unui demers pedagogic, este frecventa sub aspect temporal și are ca finalitate remedierea lacunelor sau erorilor săvârșite de elevi (Bloom). „Evaluarea formativă nu-l judecă și nu-l clasează pe elev. Ea compară performanța acestuia cu un prag de reușită stabilit dinainte” (Meyer G., De ce evaluăm (2000).

Evaluare formativă (sau continuă) prin oportunitatea de reglare a sistemului în mod frecvent și în pași mici are următoarele caracteristici: succesivi.

Alte caracteristici ale evaluării formative care trebuie reținute sunt:

asigură o periodicitate eficientă procesului în ansamblu.

face parte din procesul educațional; este bazată pe obiectivele învățării;

este internă procesului de învățare, este continuă, mai curând analitică i centrată mai mult pe cel ce învață decât pe produsul finit;

are potențialul de a identifica atât punctele tari, cât și punctele slabe ale procesului, intervenind în timpul fiecărei sarcini de învățare;

mizează pe valoarea „diagnostică" a judecății de valoare cu care se finalizează stimulând și o analiză a mecanismelor și cauzelor eșecului sau succesului, „nereușitele” elevului fiind considerate ca momente în rezolvarea unei probleme și nu ca slăbiciuni ale acestuia;

Evaluare sumativă (sau cumulativă)

Evaluare sumativă (sau cumulativă) se realizează la finalul unei etape de instruire (semestru, an, ciclu de învățământ) sau la finalul studierii unui capitol. Acest tip de evaluare furnizează informații despre nivelul de pregătire al elevilor la sfârsitul unei etape de instruire.

Evaluarea sumativă se concentrează mai ales asupra elementelor de permanență ale aplicării unor cunostințe de bază, ale demonstrării unor abilități importante dobândite de elevi într-o perioadă mai lungă de instruire. Caracterul ameliorativ al evaluării sumative este relativ redus, efectele resimțindu-se după o perioadă mai îndelungată, de regulă, pentru seriile viitoare de elevi.

Caracteristici ale evaluărilior sumative :

este o evaluare de bilanț;

este centrată pe rezultatele globale, de bilanț ale învățării;

această evaluare este uneori internă, dar de cele mai multe ori este externă (ex: capacitate, bacalaureat, diplomă etc.);

se încheie cu atribuirea unei note sau calificativ, a unui certificat sau diplomă;

intervine prea târziu ca să mai poată influența cu ceva ameliorarea rezultatelor și refacerea procesului deja parcurs, dar oferă învățăminte pentru desfă urarea unei viitoare activități didactice.

furnizează informații de bilanț în vederea:

a. diagnosticării într-o formă globală, a realizării obiectivelor generale ale unei programe sau părți a programei, a rezultatelor înregistrate de elev la sfârșitul unei perioade de învățare în raport cu așteptările sau obiectivele stabilite inițial;

b. certificării sau recunoașterii atingerii unui nivel de pregătire, dobândirii unor competențe.

c. clasificării/ ierarhizării sau diferențierii elevilor confirmării sau infirmării eficienței prestației cadrelor didactice etc. (Ioan Cerghit, „Sisteme de instruire alternative i complementare”,.I.T. Radu, Evaluarea în procesul didactic)

Prezentăm în continuare relația dintre evaluarea inițială – evaluarea formativă -evaluarea sumativă avantajele, dezavantajele celor trei tipuri de evaluare (C. L. Oprea, Strategii didactice interactive, 2008):

Avantantajele evaluării inițiale, formative și sumative Tabel 4.2

4.2.Metode de evaluare

Utilizarea metodelor de evaluare trebuie să se fundamenteze pe o serie de premise precum:

metodele de evaluare sunt complementare, fără a se putea afirma că metodele tradiționalesunt „depășite”, iar cele alternative reprezintă unicul reper metodologic;

trebuie utilizate în strânsă legătură cu obiectivele educaționale vizate și în acord cu tipul de rezultate ale învățării/ natura achizițiilor ce se doresc a fi surprinse (competențe și cunoștințe);

metodele de evaluare trebuie să ofere atât cadrului didactic, cât și elevilor informații relevante cu privire la nivelul de pregătire a elevilor, și, implicit la calitatea procesului de învățământ;

Metodele de evaluare pot fi clasificate în funcție de criteriul istoric în:

A. Metode tradiționale de evaluare:

Evaluarea prin probe orale

Evaluarea prin probe scrise

Evaluarea prin probe practice

B. Metode moderne, alternative și complementare de evaluare:

Metoda observării sistematice a comportamentului elevului față de activitatea școlară

Metoda Portofoliului

Metoda Investigației Metoda Proiectului

Metoda Autoevaluării .

Metoda de evaluare prin probe orale

Este una dintre cele mai răspândite și se poate aplica individual sau pe grupe de elevi. Principalul avantaj al acestei metode îl constituie posibilitatea dialogului profesor-elev, în cadrul căruia profesorul își poate da seama nu doar „ce știe” elevul, ci și cum gândește el, cum se exprimă, cum face față unor situații problematice diferite de cele întâlnite pe parcursul instruirii. Cu prilejul examinării orale, profesorul îi poate cere elevului să-și motiveze răspunsul la o anumită întrebare și să-l argumenteze, după cum tot el îl poate ajuta cu întrebări suplimentare atunci când se află în impas.

Metoda are însă și unele dezavantaje: ea este mare consumatoare de timp, timp care, adesea, le lipsește profesorilor ale căror discipline sunt prevăzute în planul de învățământ cu un număr mic de ore, deci care au mai mulți elevi cărora trebuie – potrivit reglementărilor în vigoare – să le atribuie cel puțin trei note „în oral” pentru a li se încheia media semestrială.

Un alt dezavantaj este și acela referitor la dificultatea de a selecționa, pentru toți elevii examinați, întrebări cu același grad de dificultate. Pentru a elimina aceste dezavantaje se pot stabili anumite restricții cu privire la durata acestor examinări orale, în funcție de vârstă; întrebările vor fi stabilite din vreme pentru a fi cât mai uniforme, ca grad de dificultate, pentru întregul grup de elevi supus verificării, formularea lor făcându-se clar și precis, fără ambiguități. Ca să-și fie mai ușor, profesorul poate avea în față, pe durata examinării, o fișă de evaluare orală.

Metoda de evaluare prin probe scrise

Este utilizată sub diferite forme: extemporal, teză, test, chestionar, eseu, referat, temă executată acasă, portofoliu, proiect etc.

Prin această metodă se asigură uniformitatea subiectelor (ca întindere și ca dificultate îndeosebi) pentru elevii supuși evaluării, ca și posibilitatea de a examina un număr mai mare de elevi în aceeași unitate de timp. Ea îi avantajează pe elevii emotivi și-i pune la adăpost pe profesorii tentați să evalueze preferențial prin metoda orală.

Ca și metoda de evaluare orală și cea scrisă are unele dezavantaje sau limite: la teste, de exemplu, elevii pot ghici răspunsurile la itemii cu alegere multiplă; la extemporale și teze se poate copia.Indiferent de forma utilizată, în cazul probelor scrise este dificil de apreciat anumite răspunsuri, când acestea sunt formulate ambiguu, deoarece profesorul care corectează lucrarea nu-i poate cere lămuriri autorului.

În general, metoda de evaluare scrisă nu oferă acelea și posibilități de investigare a pregătirii elevilor (cunoștințe, deprinderi, abilități, capacități, competențe etc.) ca evaluarea orală. În realitate, combinarea celor două metode amplifică avantajele și diminuează dezavantajele, așa încât e preferabilă folosirea unui sistem de metode pentru a realiza o evaluare cât mai apropiată de adevăr.

Ca și în cazul evaluării orale, pentru evaluarea scrisă, este necesar să se stabilească unele criterii de apreciere. La cerințele de conținut, ar trebui să se țină cont de volumul și corectitudinea cunoș tințelor, de rigoarea demonstrațiilor (acolo unde este cazul).

Important este întotdeauna să nu se omită cunoștințele esențiale din materia supusă verificării (examinării). Prezentarea conținutului să se facă sistematic și concis, într-un limbaj inteligibil (riguros din punct de vedere științific și corect din punct de vedere gramatical).

Forma lucrării presupune și o anumită organizare a conținutului (în funcție de specificul acestuia), unele sublinieri, realizarea unor scheme, tabele și grafice, pentru a pune în valoare unele idei principalele și a-i permite corectorului să urmărească, mai uș or, aceste idei. Când se recurge la citate, este necesar să se indice și sursa.

Metoda de evaluare prin probe practice

Le permite profesorilor să constate la ce nivel și-au format și dezvoltat elevii anumite deprinderi practice, capacitatea de „a face” (nu doar de „a ști”). Și această metodă se realizează printr-o mare varietate de forme, în funcție de specificul obiectului de studiu de la probele sus ținute de elevi la educația fizică, unde există baremuri precise, la lucrările din laboratoare și ateliere unde elevii pot face dovada capacității de a utiliza cunoștințe asimilate prin diverse tehnici de lucru: montări și demontări, executări de piese sau lucrări, efectuarea unor experiențe etc.

Și, la această categorie de probe, evaluatorii trebuie să stabilească unele criterii, norme și/sau cerințe pedagogice, pentru că, de fapt, evaluarea din învățământ, prin oricare dintre metode s-ar realiza are, prin excelență, o valoare, o semnificație pedagogică. Aceste cerințe nu trebuie să difere de cele formulate pe parcursul instruirii, în schimb, ele trebuie să fie cunoscute și de elevi, împreună cu baremurile (standardele) de notare.

Metode alternativa/ complementare de evaluare

În practica școlară sunt folosite și alte metode de evaluare a nivelului de pregătire al elevilor, atât pe parcursul instruirii cât și la sfârșitul ei.

Principalele metode alternative de evaluare, al căror potențial formativ susține individualizarea actului educațional prin sprijinul acordat elevului sunt:

Metoda observării sistematice a activității și a comportamentului elevului;

Metoda investigației;

Metoda portofoliului;

Metoda proiectului;

Metoda studiului de caz;

Metoda interviuilui;

Metoda fișei de evaluare;

Metoda chestionarului;

Metoda eseului;

Metoda referatului;

Metoda autoevaluării;

Metoda hărților conceptuale;

Multe dintre ele, cum este cazul metoda eseului, metoda referatului, metoda fișei de evaluare, metoda chestionarului, metoda proiectului, pot fi incluse în categoria metodelor de evaluare scrisă.

Metoda observării (înțeleasă aici ca metodă de cunoaștere a elevului sub diverse aspecte) poate fi folosită și ca metodă de evaluare, cu condiția să respecte aceleași cerințe psihopedagogice, ca și în cazul unei cercetări (investigații) pe o temă dată: să aibă obiective clare (exemplu: stimularea interesului elevilor pentru o anumită disciplină; ameliorarea rezultatelor școlare; creșterea caracterului aplicativ al predării și învățării); să se efectueze sistemic, pe o perioada mai îndelungată (semestru sau an școlar); să se înregistreze operativ, într-o fișă specială sau într-un caiet, rezultatele observării. Obiectul observării îl constituie: activitatea elevilor, comportamentul lor, produsele unor activități realizate în conformitate cu cerințele programelor școlare sau combinație a lor.

Rezultatele observării vor fi comparate cu rezultatele la învățătură, în urma unor analize calitative și cantitative (matematice și statistice).

Observarea va fi folosită, mai ales, pentru sesizarea cât mai exactă a cauzelor care determină obținerea unor rezultate slabe la învățătură la anumiți elevi și oscilațiile (variațiile) prea mari în pregătirea altora, dar și pentru a evita erorile de apreciere prin atribuirea unor note (fie prea mari, fie prea mici) sub impresia momentului, a unor evaluări conjuncturale.

În mod deosebit, prin observarea sistematică a comportamentului și activității elevilor, se evită, atât supraestimarea unor elevi ca urmare a impresiei bune create despre ei, cât și subestimarea celor despre care există o impresie proastă.

În toate cazurile însă, valoarea observării depinde de rigoarea cu care este făcută și de competența evaluatorului.

Metoda Referatului (folosit ca bază de discuție în legătură cu o temă dată fiind menit să contribuie la formarea sau dezvoltarea deprinderilor de muncă independentă ale elevilor din clasele mari sau ale studenților), este și o posibilă probă de evaluare a gradului în care elevii sau studenții și-au însu șit un anumit segment al programei, cum ar fi o temă sau o problemă mai complexă dintr-o temă.

El este întocmit fie pe baza unei bibliografii minimale, recomandate de profesor, fie pe baza unei investigații prealabile, în acest din urmă caz, referatul sintetizând rezultatele investigației, efectuate cu ajutorul unor metode specifice (observarea, convorbirea, ancheta etc.).

Când referatul se întocmește în urma studierii anumitor surse de informare, el trebuie să cuprindă atât opiniile autorilor studiați în problema analizată, cât și propriile opinii ale autorului.

Nu va fi considerat satisfăcător referatul care va rezuma sau va reproduce anumite lucrări studiate, cu speranța că profesorul, fie nu cunoa te sursele folosite de elev sau de student, fie nu sesizează plagiatul. Referatul are, de regulă trei-patru pagini și este folosit doar ca element de portofoliu sau pentru acordarea unei note parțiale în cadrul evaluării efectuate pe parcursul instruirii.

Deoarece el se elaborează în afara școlii, elevul putând beneficia de sprijinul altor persoane, se recomandă susținerea referatului în cadrul clasei/grupei, prilej cu care autorului i se pot pune diverse întrebări din partea profesorului și a colegilor. Răspunsurile la aceste întrebări sunt, de regulă, edificatoare în ceea ce privește contribuția autorului la elaborarea unui referat, mai ales când întrebările îl obligă la susținerea argumentată a unor idei și afirmații.

Metoda Eseului, preluat din literatură (unde este folosit pentru a exprima liber și cât mai incitant, anumite opinii, sentimente și atitudini, referitoare la diverse aspecte ale vieții oamenilor, într-un număr de pagini cât mai mic), poate fi folosit și ca metodă de evaluare.

Problematica eseului în învățământ este foarte diversă putând fi abordată atât cu mijloace literare, cât și cu mijloace tiințifice, într-un spațiu care, de regulă, nu depășete două-trei pagini.

Rostul eseului, ca metodă de evaluare, este acela de a-i da elevului sau studentului posibilitatea de a se exprima liber, de a-și formula nestingherit opiniile față de un anumit subiect, neîncorsetat de anumite scheme livrești sau de prejudecăți.

El este o alternativă la testul grilă, bazat pe itemi stereotipi, cu alegere duală sau multiplă, care tind să monopolizeze evaluările sumative în ultimii ani. Și eseul însă, ca și referatul, poate oferi informații limitate despre nivelul de pregătire al unui elev sau student, informațiile lui urmând a fi corelate cu informațiile obținute cu ajutorul altor metode de evaluare.

Oricum, eseul se bucură de o largă apreciere în rândul elevilor și studenților și, atunci când este bine folosit (ca moment și ca domeniu de aplicare), le oferă evaluatorilor informații foarte interesante, cel puțin în ceea ce privește capacitatea de gândire a elevilor (studenților), imaginația lor, spiritul critic, puterea de argumentare a unor idei personale și altele asemenea, ce nu pot fi „măsurate”, la fel de precis, cu alte metode de evaluare.

Metoda Fișei de evaluare este un formular de dimensiunea unei coli de hârtie A4 sau A5 (în funcție de numărul și complexitatea sarcinilor de îndeplinit), pe care sunt formulate diverse exerciții și probleme ce urmează a fi rezolvate de elevi în timpul lecției, de regulă după predarea de către profesor a unei secvențe de conținut și învățarea acesteia, în clasă, de către elevi.

În aceste condiții, fișa de evaluare se folosește, mai ales, pentru obținerea feedback-ului de către profesor, pe baza căruia el poate face precizări și completări, noi exemplificări etc., în legătură cu conținutul predat.

Nu este, deci, obligatoriu ca elevii să fie notați, fișa de evaluare având, în felul acesta, un pronunțat caracter de lucru, de optimizare a învățării, ceea ce o și deosebește de testul de evaluare care se folosește, prioritar, pentru aprecierea și notarea elevilor.

Fișa de evaluare mai poate fi folosită și pentru înregistrarea rezultatelor observării sistematice a comportamentului și activității elevilor, în această situație evaluarea având un rol sumativ.

Metoda Chestionarului. Folosit pe scară largă în anchetele de teren de către sociologi, precum și ca metodă de cercetare psihopedagogică, poate fi folosit și ca instrument de evaluare, mai ales atunci când profesorul dorște să obțină informații despre felul în care elevii percep disciplina predată sau stilul lui de predare și de evaluare.

Cu ajutorul chestionarului se pot obține informații despre opțiunile elevilorși atitudinea lor față de disciplină sau față de anumite probleme cuprinse în programă și manual, ceea ce înseamnă că, pe această cale, putem obține informații și despre nivelul lor de motivație la o anumită disciplină.

Nu este însă mai puțin adevărat că, prin intermediul chestionarului, se pot obține și informații referitoare la pregătirea elevilor (chestionarea putându-se face atât oral, cât și în scris), cu toate că, în practică, sunt preferate alte metode și instrumente ce permit obținerea unor informații mai relevante (testul, de exemplu, fiind bazate o mare varietate de itemi, asigură o apreciere mult mai riguroasă decât chestionarul). Când dorește însă o informare operativă cu privire la stăpânirea de către elevi a unor probleme esențiale, dintr-o lecție, dintr-o temă sau dintr-un capitol, profesorul poate recurge la chestionar.

Pe baza răspunsurilor primite de la elevi, el poate face nu doar aprecieri privind gradul de însușire a unor cunoștințe, ci și precizări, completări, dezvoltări etc., care să conducă la o mai bună cunoaștere a unei anumite părți din materia parcursă.

Metoda Investigației (în sensul de cercetare, descoperire) se folosește, de regulă, ca metodă de învățare, pentru a-i deprinde pe elevi să gândească și să acționeze independent, atât individual cât și în echipă.

La începutul semestrului, profesorul stabilește lista de teme pe care elevii urmează să le abordeze cu ajutorul investigației, perioada investigației, modul de lucru, de prezentare și de valorificare a rezultatelor. Investigația se poate realiza individual sau colectiv.

Este de preferat ca rezultatele să fie analizate cu clasa de elevi, pentru ca profesorul să poată formula observații, aprecieri și concluzii. Pe baza analizei activității elevilor și a rezultatelor obținute de ei în cadrul investigației, profesorul poate acorda note, valorificând, în felul acesta, funcția evaluativă a investigației.

Metoda Proiectului are, de asemenea, un dublu rol: el poate fi folosit cu elevii din clasele mari de liceu pentru învățarea unor teme mai complexe, care se pretează la abordări pluridisciplinare, interdisciplinare și transdisciplinare sau ca metodă de evaluare (pe parcursul instruirii sale) sumativă. Cu ajutorul lui elevii, pot face dovada că au capacitatea de a investiga un subiect dat, cu metode și instrumente diferite, folosind cunoștințe din diverse domenii. Uneori, proiectul este folosit ca probă de evaluare la absolvirea unei școli profesionale, a unui liceu industrial sau cu profil artistic, precum și la absolvirea unei facultăți din domeniile tehnicii, artei, arhitecturii etc.

Ca și în cazul investigației, profesorul stabilește lista temelor de proiect, perioada de realizare și-i inițiază pe elevi sau pe studenți asupra etapelor și a tehnicilor de lucru (individual sau colectiv). Elevii trebuie să fie orientați și îndrumați și (eventual) sprijiniți de profesor în colectarea datelor necesare (potrivit temei alese sau repartizate), iar pe parcursul realizării proiectului să beneficieze de consultații și de evaluări parțiale.

La aceste evaluări, ca și la evaluarea finală (când proiectul se prezintă sau se susține), profesorul operează cu anumite criterii, referitoare, atât la proces (documentarea, utilizarea datelor și a informațiilor în formularea concluziilor etc.),cât și la produs (structura proiectului, concordanța dintre conținut și temă, capacitatea de analiză și sinteză, relevanța concluziilor, caracterul inedit al rezultatelor etc.). Aceste criterii se recomandă să fie cunoscute și de elevi/studenți.

Metoda Portofoliului, este o metodă de evaluare mai veche, prin care se cere elevilor să realizeze o seamă de lucrări, pe parcursul instruirii, care constituiau un fel de carte de vizită a lor. Aceste lucrări, cuprinzând compuneri, rezolvări de probleme, diverse produse executate la lucrul manual, ierbare, insectare, colecții minerale și altele asemenea, erau apreciate și notate, iar cele mai reușite erau prezentate în cadrul unor expoziții organizate la sfârșitul anului școlar.

Fără a minimaliza valoarea portofoliului și a celorlalte metode „complementare”, oricare dintre metodele de evaluare (mai vechi sau mai noi, „tradiționale” sau „moderne”) trebuie utilizate de profesori și apreciate în raport cu „fidelitatea” lor, adică cu gradul în care ele reușesc să măsoare cât mai riguros ceea ce vrem să măsurăm, măsurarea fiind o caracteristică importantă a oricărei evaluări. Ideea pentru care se pledează este aceea de a nu absolutiza nici o metodă de evaluare ci de a utiliza un sistem de metode, amplificându-le astfel avantajele și diminuându-le dezavantajele

Să nu uităm că elementele portofoliului sunt lucrări executate de elev, de regulă, în cadrul activității independente din afara colii, el putând beneficia de îndrumarea altor persoane sau prelua de la acestea lucrări gata făcute.

Așadar, și portofoliul va putea fi folosit ca o alternativă, alături de alte metode, conținutul său fiind precizat de evaluator, în funcție de specificul disciplinei de studiu, la începutul semestrului sau al anului de învățământ.

Metoda Hărților conceptuale (conceptual maps) sau hărțile cognitive (cognitive maps) se definesc ca fiind o imagine a modului de gândire, simțire și înțelegere ale celui sau celor care le elaborează. În cazul nostru, școlarul din ciclul primar după multe experiențe în acest sens realizează o hartă conceptă – simpla la început, apoi din ce în mai completă -, devenind o modalitate, o procedură de lucru la diferitele discipline, dar și inter – și transdisciplinar.

Conceperea acestora se bazează pe temeiul: „învățarea temeinică a noilor concepte depinde de conceptele deja existente în mintea elevului și de relațiile care se stabilesc între acestea”. (Teoria lui Ausubel).

Esența cunoașterii constă în modul cum se structurează cunoștințele. Important este nu cât cunoști, ci relațiile care se stabilesc între cunoștințele asimilate.

Avantajele hărților conceptuale:

ușurează procesul de învățare;

organizează cunoștințele existente în mintea elevului; pregătește noile asimilări;

ajuta la organizarea planificării sau proiectării unei activități;

elimină memorizarea și simpla reproducere a unor definiții sau algoritmi de rezolvare a unei probleme;

învățarea devine activă și constantă;

se pretează foarte bine la teoria constructivista a învățării conform căreia noua cunoaștere trebuie integrată în structura existentă de cunoștințe;

permit vizualizarea relațiilor dintre cunoștințele elevului;

evaluarea pune în evidenta modul cum gândește elevul și cum folosește ceea ce a învățat;

stimulează explozia de idei;

creează soluții alternative ale aceleia și probleme date; ușurează înțelegerea;

fac accesibilă cunoașterea;

integrează noile cunoștințe în sistemul celor vechi; micșorează stresul;

atrag elevii în acțiuni de căutare, cunoaștere, învățare;

permit desfș urarea activităților de grup care plac mult elevilor mici.

Dezavantaje:

solicită mult timp, deci un alt mod de organizare a învățării;

nivelul standardelor este ridicat, deci evaluarea se face pe finalități ale curriculumului;

elevul trebuie să respecte o rigoare și o ordine deosebită.

Metoda Autoevaluării este într-o legătură directă cu noile orientări din didactica contemporană, când se pune tot mai mult accent pe implicarea tot mai evidentă a elevului în a reflecta asupra proceselor sale de învățare și, implicit, asupra obstacolelor care o obstrucționează.

Autoevaluarea poate fi definită ca „procesul prin care un subiect este determinat să realizeze o judecată asupra calității parcursului său, a activității și achizițiilor sale, vis-a-vis de obiective predefinite, acest demers făcându-se după criterii precise de apreciere”.

Analizându-se definiția anterioară, rezultă că autoevaluarea conține două caracteristici fundamentale care, în fond, condiționează și realizarea ei, și anume:

necesitatea ca elevul să cunoască în mod evident obiectul evaluării, care poate fi un obiectiv, o competență sau un element specific;

necesitatea ca aceste criterii distincte să-i fi fost comunicate anterior.

Aceste două cerințe specifice autoevaluării pot fi onorate dacă elevii beneficiază de grile de evaluare concepute în mod special pentru a facilita realizarea autoevaluării, în structura acestora delimitându-se și obiectul evaluării, dar și criteriile care trebuie respectate când se desfășoară acest proces (cf. Programul național de dezvoltare a competențelor de evaluare a cadrelor didactice, pag 60).

Autoevaluarea este un demers care îndeplinește o funcție de reglare/ autoreglare a oricărui sistem, iar experiența ne demonstrează faptul că atunci când demersurile evaluatoare și/ sau autoevaluatoare nu se produc, activitatea în cauză se dereglează până la starea în care ea încetează de a mai fi utilă.

Cultivarea capacității autoevaluative devine necesară din considerente care privesc organizarea activității colare.

4.3 Probe de evaluare

Probă este orice instrument de evaluare proiectat, administrat și corectat de către profesor. Pentru elaborarea probelor, profesorul va avea în vedere următoarele întrebări:

care sunt criteriile la care se va raporta evaluarea ?

ce tip de itemi trebuie construiți?

ce grad de dificultate trebuie să aibă?

cum trebuie să arate itemii din punct de vedere tehnic? cum se va face asamblarea itemilor?

cum vor fi formulate instrucțiunile testului?

va măsura testul astfel construit un eșantion semnificativ de rezultate ale învățării?

Instrumentul de evaluare este o probă, o grilă, un chestionar, un test de evaluare care „colectează” informații, „produce” dovezi semnificative despre aspectele sau rezultatele luate în considerare. Cu cât instrumentele de măsurare: probe orale, scrise, practice, extemporale, lucrări de sinteză, teste etc. sunt mai elaborate, cu atât informațiile sunt mai concludente.

Instrumentele de evaluare sunt create pe baza unor obiective cu un grad de specificitate mai ridicat (sunt obiective operaționalizate, răspunzând celor trei întrebări clasice: ce se evaluează?; cum se evaluează? și cât se evaluează?), facilitând „măsurarea"performanțelor.

Acestea se compun, de regulă, din mai mulți itemi.

Instrumentul de evaluare servește pentru:

a culege informații despre felul cum și ce au învățat elevii a analiza aceste informații

a le interpreta

a comunica judecățile formulate etc.

Relația metodă-instrument de evaluare poate fi analizată ca relație de strictă dependență, în sensul că abordarea metodologică pentru care se optează la un moment dat determină natura și conținutul instrumentului de evaluare, precum și contextul administrării acestuia.

Se apreciază că metoda de evaluare vizează întregul demers evaluativ, care debutează cu stabilirea obiectivelor de evaluare, fiind urmată de proiectarea instrumentelor de cercetare, administrarea acestora, scorarea și interpretarea rezultatelor (Lițoiu, N., (2001) Metode și instrumente de evaluare, în Stoica, A. (coord), Evaluarea curentă și examenele). Această perspectivă plasează instrumentul de evaluare în imediata subordine a metodei, constituindu-se în parte integrantă a acesteia, ce concretizează opțiunea pentru un anume tip de demers metodologic. În contextul în care metoda de evaluare este privită ca agent determinant al măsurării și aprecierii în actul evaluativ, instrumentul de evaluare poate fi privit ca parte operațională în care se traduc sarcinile de lucru pentru elevi și care asigură concordanța între obiectivele de evaluare și metodologia de realizare a acesteia.

4.4 Situații de evaluare: proiectare, caracteristici, obstacole posibile

Procesul evaluării presupune parcurgerea următoarelor etape: stabilirea scopului și a obiectivelor activității de evaluare răspunzând la întrebări de genul: de ce se realizează evaluarea?, ce se urmărește?, ce rezultate se așteaptă? în funcție de răspunsurile la aceste întrebări se alege strategia optimă de evaluare, se stabilesc momentul /etapa) când va fi realizată evaluarea, conținutul vizat și grupul țintă.

Strategia de evaluare are în vedere opțiunea pentru o anumită formă de organizare a activității, propunând metodele i tehnicile eficiente în concordață cu scopul și obiectivele evaluării.

Se evaluează ce a învățat elevul, optându-se pentru acele metode ca pun în valoare cel mai bine ceea ce el știe și poate să facă. În funcție de strategia de evaluare, de conținutul acesteia și de particularitățile clasei, se va stabili nivelul minim al performanței așteptate.

Pe această bază se construiesc itemii,apoi se aplică probele de evaluare stabilite și se culeg informațiile obținute în urma aplicării acestora.

Rezultatele se măsoară și se apreciază pe baza unei scale de notare, fie prin raportarea la normă, fie prin raportarea la grupul de elevi ori la obiectivele propuse inițial sau la performanțele individuale. Astfel, după ce a apreciat rezultatele obținute de elevi, profesorul poate lua o decizie în conformitate cu acestea, urmărind în același timp oferirea feedback-ului (cel care a fost evaluat să cunoască ce a știut și ce a greșit și cum poate să-și îndrepte greșelile) și îmbunătățirea operațiilor (specifice proceselor de predare-învățare-evaluare) pentru activitățile următoare.

În funcție de rezultate, cadrul didactic va elabora programe de compensare (dacă performanțele au fost sub a teptări) sau programe de progres pentru cei care au depășit cu rezultate optime stagiul propus de pregătire.

Punctul terminus al evaluării trebuie să aibă în vedere răspunsuri la întrebarea „Cum îmbună tățim pe mai departe activitatea ?". Nu este suficient să se constate; trebuie să se meargă mai departe și să se dezvolte demersurile întreprinse, să se îmbunătățească activitatea, să se informeze participanții asupra rezultatelor obținute și asupra a ceea ce este de făcut în viitor.(C. L. Oprea, Strategii didactice interactive, 2008).

Evaluarea este inseparabil legată de proiectare deoarece, pe de o parte, programul de instruire și educare trebuie să prevadă criteriile, indicatorii de performanță, instrumentele pentru control și, pe de altă parte, rezultatele evaluării constituie baza reluării procesului instructiv-educativ. Este importantă stabilirea încă din faza de proiectare a tipurilor de efecte urmărite la elevi

În proiectarea oricărui demers de evaluare sau de examinare există o serie de riscuri pe care le enumer succint:

riscul formulării unor scopuri i obiective neclare sau neprecizate în termeni concreți de la bun început — falsifică întregul proces, dezorientând a teptările celor direct implicați;

riscul nepotrivirii între scopuri i modurile evaluării (ratarea condiției de „adecvare la scop") conduce la neconcordanțe flagrante în fluxul, în succesiunea logică a etapelor evaluării sau examinării;

riscul neadecvării tehnicilor de evaluare la modurile enunțate — conduce la diminuarea drastică a eficienței întregului proces;

riscul neadecvării tehnicilor de evaluare alese la scopurile și obiectivele enunțate — conduce la imposibilitatea de a produce date cu adevărat relevante privind abilitățile sau elementele de competență ale celor investigați în situația de evaluare/examinare și, în consecință, la eronarea judecății evaluative;

riscul lipsei totale de comunicare sau al comunicării neadecvate a rezultatelor/datelor/concluziilor privind procesul de evaluare – conduce la imposibilitatea realizării feedback-ului și la diminuarea considerabilă a impactului procesului de evaluare atât asupra beneficiarilor, cât și asupra celorlați participanți sau implicați în proces.

4.5 Situații de culegere a informațiilor privind competența evaluată: identificare și planificare

Conceptul de competență este relativ nou care s-a dezvoltat cu precădere începând cu ultimele decenii ale secolului trecut. Analizele s-au axat pe clarificări privind natura și structura competenței, sursele de derivare și validare, tipologia și nivelurile competenței, modalități de formare și modalităților de evaluare.

Extinderea centrării învățării pe competențe a fost marcată de semnificative inițiative:

Raportul Delors (2000);

Programul DeSeCo Definition and Selection of Competencies: Theoretical and Conceptual Foundations(2002) lansat de OECD;

Cadru de Referință European pentru Limbile Străine; Recomandarea Comisiei Europene privind competențele cheie (2006) axat pe finalitățile sistemelor de învățământ din Europa, în perspectiva compatibilizării sistemelor de educție și formare;

Cadru European al Calificărilor EQF (2005), suport pentru armonizarea i corelarea sistemelor de educație i formare, din perspectiva rezultatelor învățării/calificărilor.

Centrarea educației pe formarea de competențe este în concordanță cu așteptările și solicitările crescânde și diversificate pe care societatea le are în raport cu școala având în vedere că ele vizează asigurarea transferabilității și, implicit, al unei mai bune și ușoare integrări socio-economice a absolvenților.

A intrat în terminologia curentă din educație și formare profesională competența, competențe transversale, competențe profesionale, competențe generale și specifice și, în încercarea de realizare a unor coordonate privind cadrul național al curricumului în contextul național, competențe generice. În strânsă legătură cu competențele este profillul de formare, care reprezintă un sistem unitar de referință pentru rezultatele învățării dobândite de-a lungul unei perioade de colaritate, fiind o sinteză a a țintelor învățării exprimate în termeni de competențe transdiciplinare.

În lucrarea „Studiul relațiilor dintre curriculum, competențe, motivație, învățare și rezultate

școlare”, EDPB, 2012, Sorin Cristea sintetizează în definiția competenței: funcția competențelor în valorificarea contextelor multiple, pe termen mediu și lung, a cunoștințelor, deprinderilor, strategiilor cognitive, atitudinilor – față de cunoaștere, educație / instruire / învățare, școală etc.

Structura competențelor este deschisă; integrează resursele pragmatice ale cunoștințelor, deprinderilor, atitudinilor valorificate în contexte cunoscute, dar și în situații noi.

Competențele sunt exprimate la nivel de competențe de bază (a asculta, a exprima, a citi, a scrie, a calcula) și de competențe noi, solicitate de societatea cunoașterii (a utiliza tehnologiile informaționale și de comunicare, limbi străine, cultură tehnologică, spirit de întreprindere, atitudini și aptitudini sociale).

Evoluțiile au determinat afirmarea unor competențe globale. Acestea au un caracter integrator în măsura în care concentrază la nivelul structurii lor de funcționare capacitatea de a ști (cunoștințe), a ști să faci (deprinderi, strategii cognitive), a ști să faci și să fii (atitudini afective, motivaționale, caracteriale – față de cunoaștere, instruire, învățare).

O valoroasă analiză a tuturor aspectelor privind competențele, trecute în revistă mai sus, se poate găsi în lucrarea, coordonată de Dan Potolea, Steliana Toma și Anca Borzea, “Coordonate ale unui nou cdru de referință al curricumului național”, EDPB, 2012.

Din perspectiva evaluării, învățarea focalizată pe competențe, rezultat așteptat al învățării:

focalizează procesul de formare pe output-uri, care atribuie evaluării o importanță crescută;

acceptarea traseelor diferite de formare care conduc la rezultatul intenționat, care cere evaluării desprinderea de contextele de învățare;

timpul de instruire variabil determinat de potențialul individual al celui care învață, care cere integrarea evaluării în procesul de învățare.

Mai jos sunt prezentate câteva competențe selectate din standardele de pregătire profesională aferente unor calificări de nivel 3.

1.Rezolvă probleme

2.Coordonează lucrări de montaj pentru organe de ma ini i mecanisme. 3.Coordonează activitățile în caz de accident.

4.Se instruiește continuu pentru dezvoltarea carierei profesionale

5.Își valorifică resursele personale pentru obținerea unui loc de muncă

6.Aplică conceptul de management al calității în industria constructoare de mașini

7.Contribuie la realizarea obiectivelor de marketing ale firmei

8.Economisește resursele implicate în industria constructoare de mașini

9.Aplică normele de etică

Devenind centrul de greutate al evaluării, competența necesită dezvoltări specifice generate de aspecte cum sunt următoarele:

competența nu este reductibilă nici la cunoștințe, nici la abilități și nici la atitudini sau alte achiziții, ci le integrează într-un tot funcțional. De aceea, instrumentele simple de măsurare și apreciere nu sunt convenabile, cel puțin pentru o parte a competențelor.

competența asigură transferabilitatea fapt care impune ca probarea competenței să se realizeze în contexte diferite, eșantioane ale unei familii de situații, sarcini „autentice” de rezolvat, legate de viața cotidiană sau profesională. Competența presupune evaluare bazată pe contexte.

evaluarea competenței se raportează la rezultate, dar și la proces deoarece ea implică disponibilitate care se traduce în performanțe, în rezultate efective, context în care strategia utilizată pentru atingerea performanței are o nouă semnificație.

varietatea tipurilor de competențe – generale, specifice, cheie, transversale etc. – solicită demersuri evaluative specifice.

Abordările evaluării de competențe sunt diferite, iar perfecționarea metodologiei specifice reprezintă o preocupare constantă. Dintre modalitățile practicate de evaluare a competențelor, promovate în țările europene, pot fi amintite: testele standardizate; evaluarea continuă realizată de cadrele didactice și utilizarea unor metode alternative.

4.6 Resurse (materiale, de timp și spațiu) necesare evaluării

Activitatea didactică, indiferent de tipul și gradul (nivelul) instituției de învățământ, se desfășoară în conformitate cu anumite finalități, cunoscute sub denumirea de obiective pedagogice sau didactice.

Pentru atingerea lor, atât la nivelul instituției de învățământ, cât și la nivelul clasei, intră în joc resursele materiale (spații de învățământ, mobilier, materiale didactice, mijloace tehnice etc.) dar și cele umane (profesori, elevi, personal auxiliar etc.). Au loc procese de planificare, organizare și dirijare, de control și evaluare, toate acestea, împreună, vizând atingerea obiectivelor pedagogice stabilite. De priceperea utilizării resurselor și de capacitatea de conducere a procesului de învățământ (deci, de strategia didactică) depind, în ultimă instanță, performanțele școlare obținute de elevi.

Problema se pune asemănător și în cazul evaluării, o componentă principală a procesului de învățământ, alături de predare și învățare, deoarece atât profesorul, la nivelul clasei, cât și

directorul, la nivelul școlii, sunt datori să-și stabilească din timp când și cum vor verifica dacă se află pe drumul cel bun, la capătul căruia obiectivele stabilite vor fi atinse și aceasta nu oricum, ci cu cheltuieli materiale, financiare, de timp și umane cât mai reduse.

Pentru a diminua costurile evaluării fără afectarea calității acesteia este necesară o apreciere atentă a tipurilor și a numărului de metode de evaluare utilizate. Acestea depind foarte mult de complexitatea calificării, de competențele care trebuie evaluate, de echipamentele necesare și a persoanelor pe durata evaluării.

De aceea, stabilirea costurilor evaluării implică o analiză atentă, de la caz la caz, și trebuie tratată cu multă responsabilitate de către evaluator. Eficientizarea costurilor evaluării presupune experiență atât în competențele evaluate cât și în evaluarea ca atare.

4.7 Exemplu de test de evaluare corespunzător temei: Prelucrarea cu jet de apă cu abraziv

În cele ce urmează voi prezenta un exemplu de test de evaluare, bazat pe competențe, alcătuit pe baza cunoștințelor asimilate de catre elevii clasei a XII-a în cadrul lecției privind prelucrarea cu jet de apă cu abraziv și în care am combinat diverse tipuri de itemi, obiectivi, semiobiectivi și care cuprinde și o problemă de calcul.Am ales la sfârșit această problemă de calcul și pentru a veni în ajutorul elevilor care au de susținut proba de matematică sau fizică a examenului de bacalaureat, fiind un exemplu deci de aplicare a principiului de interdisciplinaritate în conceperea acestui test de evaluare.

PROIECT DE LECȚIE

Unitatea școlară: Liceul tehnologic “ Elena Caragiani“ Tecuci

Disciplina/Modulul:Sisteme și tehnologii de fabricație

Profesor: Diaconu Paul

Clasa: a-XII-a A

Nr ore/săpt: 2 ore

Anul școlar: 2013-2014

Unitate de învățare: Procese de prelucrare în sistemele de fabricație

Lecția: Prelucrarea cu jet de apă cu abraziv. Test de evaluare

Tipul lecției: Recapitulare -sistematizare

Durata lecției: 50 min

Unitatea de competență: Sisteme si tehnologii de fabricatie

Competența specifică: Alege sistemul si tehnologia de fabricatie

Competențe derivate:

C1- Caracterizează operația de prelucrare cu jet de apă;

C2- Identifică principiul de lucru;

C3- Clasifică parametrii ce caracterizează procesul de prelucrare cu jet de apă;

C4- Prezintă principalelel aplicații ale acestui procedeu tehnologic

Nume…………………….. Data………………

Clasa………………………

TEST DE EVALUARE

1.Alegeți raspunsul corect încercuind varianta corectă:……………………20 pct

1) Procedeul tehnologic la care adaosul de prelucrare nu se elimina prin așchii este:

Decuparea

Frezarea

Pilirea

Prelucrarea cu jet de apă cu abraziv

2) Viteza supersonică a jetului de apă are valoarea:

280 m/s

1200 km/h

340 m/s

3200 km/h

3) La micșorarea secțiunii de trecere jetul de apă:

îsi mărește debitul

își micșorează debitul

își mărește presiunea dinamică

își mărește presiunea statică

4) Multiplicatorul de presiune realizează:

creșterea presiunii uleiului din circuitul de înaltă presiune

creșterea presiunii apei din circuitul de înaltă presiune

multiplică presiunea aerului necesar transportului particulelor abrazive

multiplică presiunea uleiului din instalația de ungere

2.Completați enunțul:…………………………………………………………10 pct.

O parte semnificativă din particulele abrazive sunt accelerate de aerul absorbit aflat în jurul jetului de apă iar restul granulelor sunt preluate și accelerate de către jetul de apă la ieșire din duză până ating viteze supersonice.

3.Stabiliți valoarea de adevăr a următoarelor propoziții punând A în dreptul propoziției pe care o considerați ca fiind adevărată și F în dreptul celei pe care o apreciați a fi falsă…………………………………………………………………………………….20 pct.

La tăierea cu jet de apă cu abraziv se formează pe suprafața piesei de prelucrat microcratere.

Capul de prelucrare la o instalație de tăiere cu jet de apă cu abraziv are o construcție monobloc.

Multiplicatorul de presiune de la o instalație de tăiere cu jet de apă are rolul de a mări foarte mult presiunea uleiului.

Jetul de apă cu particule de abraziv se poate utiliza pentru durificarea superficială a unei piese din oțel.

4. Pentru desenul de mai jos se cere:…………………………………………..15 pct

5.Să se rezolve următoarea problemă………………………………………..25 pct

La o instalație de prelucrare cu jet de apă cu abraziv se cere să se determine diametrul cilindrului cu ulei al multiplicatorului de presiune pentru ca viteza jetului de apă sa fie de 400m/s. Se cunosc: diametrul cilindrului cu apă al multiplicatorului Da=20 mm ,densitatea apei ρa=1000 kg/cm3,presiunea uleiului, pu=20 bar

Notă:Timp de lucru 50 minute

Se acordă 10 puncte din oficiu.

Barem de corectare

1.20 p.( 4×0,5) 1-a;2-c;3-c;4-b;

2.10 p (4×0.25) particulele abrazive; aerul; accelerate; supersonice.

3.20 p.(4×0,5) a-A; b-F; c-F; d-A;

4.15 p a) capul de prelucrare (3puncte) ,b) 7 pct. 1-conductă de înaltă presiune;2-duză; 3-tub de alimentare cu abraziv; 4-tub de ghidare; 5- tub de protecție; 6-jet de apă cu abraziv; 7-piesă prelucrată;(pentru fiecare răspuns corect se acordă cate un punct)

c) 5-pct. duza are rolul de a micșora grosimea jetului de apă necesar prelucrări (2,5pct.) poate fi confecționată din safir (2,5 pct).

5. Relații necesare: ρav02/2 = pa; pa = pu * Su / Sa ; Su= paSa /pu; πDu2/4= πDa2pa/4pu

Du=Da Pentru fiecare din relațiile de mai sus se acordă 4 puncte

pa=ρav02/2 =1000*4002/2=80000000 N/m2=80 MPa; Du=0,02*401/2=0,25 m=250 mm

Pentru înlocuirea corectă în relații și efectuarea calculelor se acordă 5 puncte.

În urma testului și după corectarea tuturor lucrărilor elevilor se va realiza analiza rezultatelor testului după următorul model:

LICEUL TEHNOLOGIC „ELENA CARAGIANI”

PROFESOR………………………………………………………….

ANUL ȘCOLAR…………………………………………………………

DISCIPLINA………………………………………………………………

ANALIZA REZULTATELOR TESTELOR INIȚIALE

Prin intermediul testului inițial aplicat clasei ….. ….au fost avute în vedere următoarele competențe specifice:

C1……………………………………………………………………………………………

C2……………………………………………………………………………………………….

C3………………………………………………………………………………………………

C4………………………………………………………………………………………………

Numărul total de elevi……………….., din care prezenți……………………………….

În urma aplicării testului inițial s-au evidențiat următoarele aspecte:

media generală a clasei:……………………..

ponderea(%) notelor sub 5(cinci) din numărul total al elevilor evaluați:……..

ponderea(%) notelor între 5 și 7 din numărul total al elevilor evaluați:……..

ponderea(%) notelor peste 7 din numărul total al elevilor evaluați:…….

REPREZENTARE GRAFICĂ

În raport de competențele vizate s-a constat existența unei ponderi reduse a răspunsurilor corecte în cazul competenței……..(particularizare…………și cu greșelile tipice).

Ponderile cele mai mari ale răspunsurilor corecte s-au obținut la competențele ce aveau în vedere……….

Greșelile tipice sesizate se referă la:

particularizare în raport de competențele și conținuturile avute în vedere prin intermediul testului – de exemplu…. cele mai multe răspunsuri corecte s-au obținut la itemii care corespund competenței….. și care s-au axat pe conținuturile referitoare la………

ex……s-a constat că elevii nu cunosc suficient terminologia specifică, ……………………..

Măsuri privind îmbunătățirea rezultatelor învățării:

ÎNTOCMIT,

CAPITOLUL 5: EXPERIMENTUL PEDAGOGIC

Experimentul este o metodă generală de cunoaștere, rezultatele la care conduce fiind creditate în știință cu cea mai bună valoare de obiectivitate.

Experimentul pedagogic presupune crearea unei situații noi prin introducerea unor modificări în desfășurarea acțiunii educative, cu scopul verificării ipotezei care a declanșat aceste inovații. El presupune intervenții și modificare în desfășurarea fenomenului, pentru ca pe baza rezultatelor înregistrate și a măsurărilor efectuate, să se aprecieze validitatea intervențiilor ce s-au aplicat (A. Barna, Curs de pedagogie (2004) p.205).

5.1 Etapele experimentului pedagogic

Experimentul se caracterizează printr-o accentuată artificialitate, obiectul cunoașterii suferind modificări în timpul desfășurării acestuia. Această caracteristică impune specificitatea experimentului pedagogic, datorită particularității“obiectului” cunoașterii, în esență sistemul psihic, sistem care cumulează experiențele, trăirile generate de ele fiind ireversibile, doar redefinibile ca semnificație individuală sau compensabile prin noi experiențe.

Efectuarea unor cercetări știinșifice în domeniul pedagogiei presupune parcurgerea unor etape care redau logica procesului de proiectare, desfășurare și evaluare a activității respective.( S.Alecu, Metodologia cercetării educaționale, 2005)

Etapele unui experiment pedagogic sunt:

Formularea și definirea problemei reprezintă definirea corectă a domeniului de cercetare. Ea apare din necesitatea perfecționării și modernizării procesului instructiv- educativ și poate fi sugerată de lectura studiilor publice sau poate apărea spontan în urma unor observații;

Formularea ipotezei de cercetare și prezentarea variabilei experimentale reprezintă exprimarea unui raționament plauzibil, adică a formei probabile în care se va manifesta o lege științifică.Cel care proiectează o tehnologie didactică experimentală presupune că prin aplicarea ei va obține rezultate superioare, însă de fapt rămâne o presupunere pe care practic o va confirma sau infirma.

Elaborarea planului experimental

Stabilirea eșantionului care va reprezenta în cercetare populația care va fi supusă influențării sistematice a tehnologiei didactice proiectate.Este o etapă de cea mai mare importanță deoarece experimentarea pe un eșantion nesemnificativ ar putea conduce spre concluzii în contradicție cu realitatea;

Stabilirea procedeelor prin care se controlează variabilele reprezintă opțiunea pentru unul din cele două procedee experimentale obișnuite și anume:

experimentul cu grup unic

experimentul cu grupuri paralele

În acest caz se constituie două eșantioane: eșantionul experimental și eșantionul

de control :

Eșantionul experimental este cel asupra căruia acționează invariabilele independente în vederea producerii unor modificări în desfășurarea acțiunii educaționale.

Eșantionul de control este folosit ca martor pentru ca la încheierea cercetării să putem compara rezultatele obținute de către ambele eșantioane și să conchidem pe această bază, ce diferențe s-ar putea datora intervenției factorului experimental.

Elaborarea instrumentelor de măsurare și prelucrare a datelor se materializează în:

instrumente de evaluare a rezultatelor școlare elaborate în funcție de

obiectivele pedagogice proiectate;

indicii de apreciere a calității pedagogice a procesului de învățământ;

modelul de prelucrare statistică pentru datele obținute.

Aplicarea planului experimental este etapa în care proiectul se transpune în acțiune și se colectează date.

Analiza datelor și interpretarea rezultatelor experimentale este ultima etapă a unei cercetări privind eficiența tehnologiei didactice și care trebuie să precizeze dacă ipoteza de cercetare este confirmată sau nu în practică.

Cercetările se pot finaliza cu trei tipuri de concluzii și anume:

a) confirmarea integrală a ipotezei fără a fi necesare intervenții esențiale asupra variabilei, caz în care tehnologia didactică se consideră validată;

b) confirmarea condiționată a ipotezei adică stabilirea prin cercetare a unui ansamblu de corective și condiționări fără de care nu se pot obține constant rezultate cu un nivel satisfăcător.În acest caz, , corectarea conduce la completarea variabilei și pentru a asigura validitatea științifică a rezultatelor ar trebui să fie urmată de o nouă verificare experimentală.

c) infirmarea ipotezei de cercetare în sensul că tehnologia propusă pentru experimentare nu prilejuiește obținerea unei eficiențe pedagogice semnificativ superioară în raport cu alte metodologii folosite în practica școlară. Un asemenea rezultat nu este întotdeauna o pierdere pentru investițiile făcute în cercetarea respectivă, deoarece permite clasificări care barează dezvoltarea unor tehnologii didactice complicate și poate fi costisitoare cu eforturi nejustificate.

5.2 Desfășurarea experimentului pedagogic ameliorativ

5.2.1 Formularea și definirea problemei

În experimentul efectuat mi-am propus să stabilesc dacă, prin folosirea în predarea modulului “ Sisteme și tehnologii de fabricație“, în locul metodelor clasice de predare-învățare s-ar aplica o strategie de predare adecvată stilurilor de învățare ale elevilor, se obțin performanțe superioare în procesul instructiv-educativ.

Pe lângă îmbunătățirea performanțelor de învățare ale elevilor prin folosirea strategiilor de predare adecvate stilurilor individuale de învățare se urmăresc și alte efecte ca:

elevii își petrec în mod plăcut și cu succes timpul în școală.

elevii găsesc cea mai bună cale de a învăța.

elevii capătă o mai bună înțelegere a modului în care învață, devin mai eficienți și mai compleți în învățare.

Experimentul s-a desfășurat în cadrul lecției “Prelucrarea cu jet de apa cu abraziv” care face parte din unitatea de învățare “Procese de prelucrare în sistemele de fabricație”.

5.2.2 Formularea ipotezei

Ipoteza de la care am pornit a fost că eficiența didactică crește atunci când profesorul ia în considerație particularitățile individuale ale elevilor, ține cont de stilurile diferite de învățare ale elevilor.

5.2.3 Elaborarea planului experimental

Stabilirea eșantionului: Au fost supuse investigației două clase a-XII-a A, nivel 2 de calificare profesională respectiv: clasa a- XII- a B din cadrul filierei tehnologice, ambele având specializarea tehnician mecatronist; și având fiecare , în anul școlar 2013 -2014 un efectiv de

24 de elevi clasa a- XII- a A, respectiv 26 de elevi, clasa a XII- B. Experimentul s-a desfășurat la sfârșitul semestrului II al fiecărui an școlar în laboratorul tehnologic de mecatronică din cadrul liceului.

Cele două clase se caracterizează prin niveluri apropiate ale situației la învățătură, aceasta observându-se prin compararea mediilor generale la sfârșitul ciclului gimnazial ale elevilor și orientarea lor către filiera tehnologică, precum și prin notele obținute la modulele de specialitate .

Stabilirea procedeelor prin care se controlează variabilele

Am ales metoda experimentării pe grupuri paralele:

Clasa a- XII-a A reprezintă eșantionul experimental

Clasa a- XII-a B a reprezintat eșantionul de control ( martor ).

Elaborarea instrumentelor de măsurare și prelucrare a datelor

Instrumentele de măsurare pe care le-am utilizat în cadrul cercetării au fost: măsurarea ( înregistrarea datelor ), clasificarea ( ordonarea ), compararea, prelucrarea statistico-matematică a datelor cercetării- întocmirea de tabele, reprezentări grafice, calcularea mediei aritmetice.

5.2.4 Aplicarea planului experimental

Am verificat nivelul inițial al elevilor în legătură cu operațiile tehnologice studiate la modulele de specialitate în anii anteriori.pentru acest scop am dat spre rezolvare elevilor din cele două clase următorul test :

Nume și prenume…………………

Clasa …………………

TEST INIȚIAL

C1- Caracterizează operația de prelucrare prin așchiere;

C2- Caracterizează operația de presare la rece;

C3- Identifică piese ce se pot obține prin presare la rece la rece;

C4- Identifică piese ce se pot obține prin operații de prelucrare prin așchiere.

1.Completați următoarele propoziții:………………………………………………………………1 p.

a) Prelucrarea prin așchiere presupune existența unei mișcări principale de așchiere și a unei (unor) mișcări de ……………….executate fie de către semifabricat fie de către…………

b) Prelucrările prin presare la rece se aplică semifabricatelor de tip……… sau profile și se execută pe niște scule numite ………….. și matrițe.

2. Realizați corespondența dintre piesele din coloana A și procedeul de prelucrare din coloana B :…………………………………………………………………………………………………….2 p.

A B

Piese Procedeu de prelucrare

1.arbori cotiți a. strunjire

2.canal de pană într-un butuc b.frezare

3.piesă cavă d.rabotare-mortezare

4.roată dințată conică e.decupare

5.disc din tablă f.ambutisare

3.Enumerați două procedee de prelucrare prin ștanțare:………………………………………1p.

a)…………………………………

b)…………………………………

4.Alegeți răspunsurile corecte prin încercuirea punctelor corespunzătoare:………..3p

Suprafețe ce se pot obține prin strunjire:

a) cilindrice exterioare; d) danturi;

c) caneluri; e) filete;

b) plane; f) canal de pană;

5.Specificați pentru fiecare piesă de mai jos operația tehnologică necesară de

obținere………………………………………………………………………………………………………………..2p

a) b) c) d)

Notă: Se acordă 1 pct. din oficiu. Timp de lucru 10 min.

Barem de corectare al testului inițial

Sub. 1 ……… 1pct. ( 2x 0,5 pct.): a) avans, piesă;

b) tablă, ștanță;

Sub. 2 ……… 1pct. ( 5x 0,4 pct.): 1-a; 2-d; 3-f; 4-b; 5-e

Sub. 3 ……… 3pct. ( 3x 1 pct.)

Se va lua în considerare răspunsurile:

– retezarea;

– perforarea;

– decupare;

Sub. 4 ……… 3pct. ( 3x 1 pct.): suprafețe cilindrice exterioare,suprafețe plane, filete.

Sub. 5 ……… 2pct. ( 4x 0,5 pct.): a-frezare; b-ștanțare; c-ambutisare; d-strunjire

În urma corectării testelor s-au obținut următoarele rezultate:

Tabel 7.1

Tabel 7.2

Se constată că nivelul inițial al elevilor celor două clase este foarte apropiat, diferența dintre medii fiind de 0,09.

În plus, clasei a-XII-a A care reprezintă eșantionul experimental i-am aplicat un chestionar destinat stabilirii stilurilor individuale de învățare.

Elevilor li s-a explicat că scopul completării chestionarului este de a stabili stilul individual de învățare, fapt ce va permite profesorilor aplicarea strategiilor diferențiate de predare și evaluare, adecvate diferitelor stiluri de învățare, în scopul creșterii performanțelor școlare. De asemenea, pentru elevi, cunoașterea stilului personal de învățare îi va ajuta să găsească modul în care vor putea învăța cel mai bine, cu eforturi mai mici.

Elevii au avut de răspuns la 32 de întrebări prin DA sau NU , precizînd că sunt necesare până la 30 minute , dar dacă se va depăși acest timp nu este nici o problemă. Important este să răspundă sincer la întrebări.

În urma prelucrării datelor obținute prin completarea chestionarului au rezultat următoarele stiluri de învățare la clasa a-XII-a A experimentală:

Tabel 7.3

Se constată că aproape jumătate din elevi prezintă caracteristici specifice fiecărui stil de învățare, la ceilalți intervenind în mod egal două sau trei stiluri de învățare.

Elevilor li s-au comunicat rezultatele și s-a discutat cum pot să învețe mai eficient în funcție de stilul de învățare preferat, pentru fiecare stil de învățare prezentându-se “punctele tari” , strategiile preferate, precum și sugestii de dezvoltare personală.

După cum am precizat anterior, am folosit strategii diferite de predare pentru aceeași temă la cele două clase și anume:

La clasa a-XII-a A experimentală am proiectat lecția de comunicare de noi cunoștințe “Prelucrarea cu jet de apă cu abraziv” utilizând o stategie care să includă toate stilurile de învățare, acordând atenție deosebită acelor stiluri de învățare care să nu prezinte puncte tari pentru strategia aleasă.

Lecția proiectată pentru clasa a-XII a A experimentală este prezentată în proiectul didactic următor:

PROIECT DIDACTIC

Unitatea școlară: Liceul tehnologic “Elena Caragiani” Tecuci

Disciplina/Modulul:Sisteme și tehnologii de fabricație.

Profesor: Diaconu Paul

Clasa: a-XII-a A

Nr ore/săpt: 2 ore ( o oră de laborator tehnologic)

Anul școlar: 2013-2014

Unitate de învățare: Procese de prelucrare în sistemele de fabricație

Lecția: Prelucrarea cu jet de apă cu abraziv.

Tipul lecției: Comunicare/însușire de noi cunoștințe

Durata lecției: 50 min

Unitatea de competență: Sisteme și tehnologii de fabricație.

Competența specifică: Alege sistemul si tehnologia de fabricatie.

Competențe derivate:

C1- Caracterizează operația de prelucrare cu jet de apă;

C2- Identifică principiul de lucru;

C3- Clasifică parametrii ce caracterizează procesul de prelucrare cu jet de apă;

C4- Prezintă principalele aplicații ale acestui procedeu tehnologic;

Strategie didactică

Metode și procedee didactice: expunerea, conversația, explicația, conversația euristică, metoda dezbaterii, analiza, sinteza,observația dirijată, exercițiul,instruirea asistată de calculator ( IAC )

Forme de organizare: frontală, individuală

Mijloace de învățământ:

calculatoare;

soft didactic.

Locul de desfășurare: laborator informatică .

Bibliografie

Petrovici B., Referat Nr.1 Stadiul actual al prelucrării materialelor cu jet de fluid cu abraziv, Mai 2005.

Petrovici B., Water jet cutting in the Food Industry, Proceedings of the International Conference, S.I.P.A 2005, Timsoara, ISBN: 973-638-225-7

STRUCTURA ORGANIZATORICĂ ȘI METODICĂ A LECȚIEI

Momentele lecției:

M1 – Captarea atenției

Moment de stimulare a interesului și a curiozității elevilor pentru lecție:

M2 – Tansmiterea / asimilarea cunostințelor

M3 – Fixarea cunoștințelor

M4 – Asigurarea conexiunii inverse

Stilul vizual: Elevii vor alcătui diverse scheme prin care să ilustreze procesul de prelucrare cu jet de apă.

Exemplu de schemă

Stilul auditiv: Elevii vor alcătui un set de întrebări și de răspunsuri din conținuturile predate.

………………………………………………………………………………………………….

Întrebare: Care din presiunea apei, statică sau dinamică, crește la ieșirea din capul de prelucrare și care este legea fizică care ilustrează acest fapt?

Răspuns: Apa care iese din capul de prelucrare prin orificiul mic al duzei are presiunea static mica iar presiunea dinamică crește datorită micșorșrii secțiunii de trecere a apei ; legea care ilustrează acest faft este legea lui Bernoulli.

…………………………………………………………………………………………………

Stilul practic: Elevii vor rezolva o problemă de calcul numeric cu mărimi fizice care intervin în procesul de prelucrare cu jet de apă cu abraziv.

Aplicație de calcul

La o instalație de tăiere cu jet de apă se cunosc:presiunea uleiului din multiplicatorul de presiune pu= 20 bar, diametrul pistonului de apă, Da=20mm, diametrul pistonului de ulei, Du=6mm și ρa=1 g/cm3 și relațiile:

(1) pa = pu * Su / Sa în care: pa – presiunea apei [MPa],

pu – presiunea uleiului [MPa],

Sa – suprafața pistonului de apă [mm2],

Su –suprafața pistonului de ulei [mm2].

) = p – presiunea apei [MPa],aceeași cu pa din relația (1)

ρa -densitatea apei [g/cm3],

și se cere să se determine viteza de prag a jetului de apă pentru realizarea tăierii.

Rezolvare

Determinarea suprafețelor pistoanelor Sa=πDa2/4=3,14*202/4=314mm2 și

Su=πDu2/4=3,14*62/4=28,26mm2; pentru scrierea corectă a relațiilor se acordă câte 3 puncte; pentru înlocuirea în relații și efectuarea corectă a calculelor se acordă câte 2 puncte.

Determinarea presiunii apei pa = pu * Su / Sa =20*314/28,26=222,2 MPa

Determinarea vitezei de prag

= = 666,7 m/s

Pentru clasa a –XII-a B (de control ) s-a realizat , în anul școlar 2013-2014, o lecție de comunicare de noi cunoștințe care îmbină metodele moderne cu cele tradiționale :

PROIECT DIDACTIC

Unitatea școlară: Liceul tehnologic “ Elena Caragiani“ Tecuci

Disciplina/Modulul:Sisteme și tehnologii de fabricație

Profesor: Diaconu Paul

Clasa: a-XII-a B

Nr ore/săpt: 2 ore

Anul școlar: 2013-2014

Unitate de învățare: Prelucrari mecanice în sistemele de fabricație .

Lecția: Prelucrarea cu jet de apă cu abraziv

Tipul lecției: Comunicare/însușire de noi cunoștințe

Unitatea de competență: Sisteme și tehnologii de fabricație.

Competența specifică: Alege sistemul si tehnologia de fabricatie.

Durata lecției: 50 min

Competențe derivate:

C1- Caracterizează operația de prelucrare cu jet de apă;

C2- Identifică principiul de lucru;

C3- Clasifică parametrii ce caracterizează procesul de prelucrare cu jet de apă;

C4- Prezintă principalele aplicații ale acestui procedeu tehnologic;

Resurse de învățare

Metode și procedee didactice: expunerea, conversația, conversația euristică, explicația, observația dirijată, exercițiul

Forme de organizare: activitate individuală și frontală

Mijloace de învățământ:

Diferite piese realizate prin prelucrare cu jet de apă.

Fișe de lucru

Fișe de ( auto) evaluare

Videoproiector

Planșă de flip-chart

Locul de desfășurare: laboratorul de mecatronică

Bibliografie

Petrovici B., Referat Nr.1 Stadiul actual al prelucrării materialelor cu jet de fluid cu abraziv, Mai 2005.

Petrovici B., Water jet cutting in the Food Industry, Proceedings of the International Conference, S.I.P.A 2005, Timsoara, ISBN: 973-638-225-7

STRUCTURA ORGANIZATORICĂ ȘI METODICĂ A LECȚIEI

Nume și prenume…………………

Clasa …………………

Fișă de lucru

„ Prelucrarea cu jet de apă cu abraziv”

1.Specificați prin ce procedee tehnologice de prelucrare se obțin piesele din figurile următoare:……………………………………………………………………………2 pct

a) b) c)

d) e) f) g)

2.Completați propoziția: …………………………………………………………………………………2 pct.

Fluidul purtător de particule abrazive cel mai utilizat este apa, în primul rând din considerente economice, dar și datorită compresibilității sale foarte reduse.

3.Identificați 2 parametri care caracterizează operația de prelucrare cu jet de apă cu abraziv:……………………………………………………………………………………………………………..1pct

a)

b)

4. Enumerați câte 2 avantaje și un dezavantaj pentru operația de prelucrare cu jet de apă cu abraziv:………………………………………………………………………………………………….2,5 pct

Avantaje……………………………………………………….

Dezavantaj………………………………………………….

5. Pentru figura de mai jos precizați :…………………………………………………………………1,5 pct

Ce componentă a instalației de prelucrare reprezintă

Descrieți pe scurt funcționarea acestui dispozitiv

Barem de corectare Fișa de lucru

Sub. 1: 1,75 pct. ( 7×0,25pct. )

a)ambutisare; b) hidroformare; c) prelucrare cu jet de apă; d) hidroformare; e) prelucrare cu jet de apă; f) strunjire; g) rabotare.

Sub. 2 : 2 pct. ( 4×0,5pct. )

Fluidul, particule abrazive, economice, compresibilității.

Sub. 3: 1 pct.( 2x 0,5pct. ) presiunea, viteza

Sub. 4: 2,5 pct.

Avantaje:

Posibilitatea prelucrării a unei game foarte diversificate de materiale.
Duritatea materialului de prelucrat este practic nelimitat.

Dezavantaj: Costul ridicat al instalației de prelucrare.

Sub. 5:1,5pct.

multiplicator de presiune cu două camere paralele (0,5 pct.)

apa este introdusă alternativ in cei doi cilindri (camere) și i se mărește presiunea prin acționarea pistonului mare al fiecărui cilindru de ulei introdus sub presiune, supapele de sens nu permit întoarcerea apei spre circuitul de alimentare din amonte ci ghidarea acesteia spre capul de prelucrare.

În urma realizării celor două lecții cu elevii celor două clase am realizat un test final, același pentru ambele clase:

TEST FINAL

“Prelucrarea cu jet de apă cu abraziv”

1.Completați enunțul:……………………………………………………………….……1pct.

O parte semnificativă din particulele abrazive sunt accelerate de aerul absorbit aflat în jurul jetului de apă iar restul granulelor sunt preluate și accelerate de către jetul de apă la ieșire din duză până ating viteze supersonice.

2. Selectați prin încercuire varianta corectă:……………………………………………………….0,5pct

a) alimentare cu apă, supape de sens, amortizor de șocuri, cap de prelucrare, multiplicator de presiune.

b) alimentare cu apă, supape de sens, multiplicator de presiune, amortizor de șocuri, cap de prelucrare.

c) alimentare cu apă, multiplicator de presiune, supape de sens, amortizor de șocuri, cap de prelucrare.

d) alimentare cu apă, multiplicator de presiune, amortizor de șocuri, supape de sens, cap de prelucrare.

3. Stabiliți valoarea de adevăr a următoarelor propoziții punând A în dreptul propoziției pe care o considerați ca fiind adevărată și F în dreptul celei pe care o apreciați a fi falsă…………………………………………………………………………………………………2pct.

La tăierea cu jet de apă cu abraziv viteza jetului de apă depășește 340 m/s.

Capul de prelucrare la o instalație de tăiere cu jet de apă cu abraziv are o construcție monobloc.

Multiplicatorul de presiune de la o instalație de tăiere cu jet de apă are rolul de a mări foarte mult presiunea uleiului.

Jetul de apă cu particule de abraziv se poate utiliza pentru durificarea superficială a unei piese din oțel.

4.Stabiliți care din enunțurile de mai jos constituie avantaje ale tăierii cu jet de apă cu abraziv:

Materialele abrazive au cost relativ mic.

Posibilitatea prelucrării a unei game foarte diversificate de materiale..

Cost relativ mic al instalației.

Duritatea materialului de prelucrat este practic nelimitată.

Se pot debita concomitent materiale diferite metalurgic fără contaminare reciprocă.

Durata de utilizare a unor componente este îndelungată..

Productivitate ridicată.

Posibilitatea tăierii cu mare precizie după contur tridimensional.

5. Explicați de ce calitatea suprafețelor pieselor durificate cu jet de apă cu particule abrazive este superioară celei obținute prin sablare.………………………………3,5 pct

Barem de corectare Test final

1……..1 pct (3×0,35pct.)

particulele abrazive, aerul, supersonice

2……..1pct. (1×0,5pct.)

Varianta c) alimentare cu apă, multiplicator de presiune, supape de sens, amortizor de șocuri, cap de prelucrare.

3…….2pct. (4×0,5pct)

a) A; b) F; c) F; d) A.

4…….2,5pct. (5×0,5pct) Variantele corecte:b, d, e, g, h.

5…….2,5pct.

Diametrul craterului format la impactul dintre particula dură și materialul de procesat este

foarte mic, datorită dimensiunii foarte mici a particulei abrazive în comparație cu dimensiunea particulelor folosite în cazul sablării.

Rezultatele obținute de cele două clase la testul final sunt prezentate în tabelele de mai jos:

Tabel 7.3

Tabel 7.4

Analizând datele din cele două tabele se constată că media clasei experimentale este cu 0,25 mai mare decât cea a clasei de control. De asemenea se remarcă numărul mai mic de note sub 7 ( 8 elevi la clasa experimentală față de 11 elevi la clasa de control )

Pentru a verifica dacă noțiunile însușite de elevi au remanență și eficiență, după două săptămâni am aplicat același test elevilor celor două clase.

Rezultatele acestui test sunt prezentate în tabelul următor.

Tabel 7.5

Tabel 7.6

Se observă că și de această dată clasa experimentală a obținut o medie mai mare decît clasa de control, diferența fiind de 0,42.

5.2.5 Analiza datelor și interpretarea rezultatelor experimentale

Comparând rezultatele obținute la testul final de evaluare a cunoștințelor am constatat că media clasei experimentale a crescut față de media clasei de control.

Deși cele două clase au plecat de la un nivel inițial foarte apropiat, după predarea lecției în cele două variante, se observă că asimilarea cunoștințelor s-a făcut diferențiat. Pentru o mai bună comparare a rezultatelor am trasat graficele de frecvență a notelor obținute de elevii celor două clase precum și histogramele de frecvență .

De asemenea se poate vedea și o reprezentare procentuală a notelor elevilor din cele două clase care oferă informații despre eficiența utilizării unor strategii de predare-învățare adecvate stilurilor individuale ale elevilor.

Reprezentarea grafică și procentuală comparativă a rezultatelor obținute la testul inițial:

Reprezentarea grafică și procentuală comparativă a rezultatelor obținute la testul final:

Reprezentarea grafică și procentuală comparativă a rezultatelor obținute la testul de remanență:

5.2.6 Concluziile cercetării experimentale

Învățarea activă (participarea la dialog, la conversație în cadrul lecțiilor) înseamnă mult mai mult decât învățarea pur receptivă (profesorul predă, elevii ascultă sau ascultă și notează).

S-a constatat că elevii sunt mai interesați și mai activi, cu cât lecția are un conținut informațional mai apropiat de posibilitatea transpunerii și utilizării lui în practică.

Elevii preferă ca metode de lucru : descoperirea dirijată cu ajutorul fișelor de documentare, conversația, problematizarea, asaltul de idei.

În procesul de evaluare s-a constatat că elevii și-au însușit repede și cu ușurință modul de lucru cu testele de evaluare, cu fișele de lucru, autoevaluarea, preferându-le ca instrumente de verificare și apreciere, celor convenționale (lucrări scrise, extemporale).

Verificarea ipotezei s-a realizat comparând datele obținute și măsurate de la colectivul experimental – clasa a-XII-a A – la care am folosit strategii de predare-învățare adecvate stilurilor de învățare (soft-ul didactic) cu date obținute de la colectivul de control – clasa a-XII-a B, la care am folosit metode tradiționale îmbinate cu cele activ – participative.

Din cele constatate se poate trage concluzia că lecția în care s-a folosit soft-ul didactic este mai eficientă decât cea în care s-au folosit metodele tradiționale îmbinate cu cele activ – participative, deci ipoteza formulată la începutul cercetării fiind confirmată.

Astfel, metodele de predare care situează elevul în postura de receptor pot deveni mai eficiente, mai atractive prin folosirea soft-ului didactic. Utilizarea unui material informativ cu imagini colorate, animație, stimulează însușirea cunoștințelor de către elevii cu stil de învățare vizual. La lecțiile în care se folosește metoda demonstrației se recomandă ca profesorul să-și aleagă elevi asistenți care să-l ajute în realizarea experimentului sau demonstrației cu stil de învățare practic.

Familiarizându-l cu “nivelul minim acceptabil de cunoștințe“ sub care elevul nu primește o notă minimă de promovare și nu în ultimul rând, motivând întotdeauna nota obținută, cazurile în care unii elevi se simt frustrați s-au diminuat progresiv, pe măsura însușirii normelor și valorilor procesului de evaluare.

CONCLUZII FINALE

În finalul acestei lucrări vreau să menționez, pe scurt, unele concluzii pe care, de altfel, în lucrare și pe care de altfel am susținut-o și la Colocviul de admitere la gradul I a pornit de la o nemulțumire a mea, ca profesor ce predă discipline tehnice, față de modul destul de arid în care sunt prezentate unele conținuturi ale modulelor/discipline tehnice de specialitate de către manualele existente la dispoziția profesorului, silindu-l pe acesta permanent să găsească un limbaj accesibil pentru elevi pentru înțelegerea conținuturilor acestor module, limbaj prin care noțiunile urmărite să poată fi asimilate.Este adevărat, acest fapt n-ar trebui să nemulțumească un profesor care, oricum are această sarcină de a adapta cunoștințele de transmis elevilor la specificul colectivului de elevi sau individual.Totuși, acest lucru îngreunează foarte mult munca profesorului de discipline tehnice care trebuie completată cu instruirea practică și cu activități de laborator dar care, din păcate, nu acoperă întregul spectru specific specializării. Fenomenele și procesele tehnologice care sunt prezentate în manualele de specialitate nu pot fi înțelese pe deplin numai printr-o învățare bazată pe metodele clasice care de altfel au în continuare succes la alte discipline ci recurgându-se la diverse metode moderne.Așadar unul din aspectele abordate în această lucrare a fost de ilustrare a modului cum se pot aplica metodele moderne pentru predarea unor lecții la modulele tehnice de specialitate.

Celălalt aspect al lucrării legat de experimentul pedagogic a demonstrat, ceeace este cvasievident, că rezultate mai bune în cazul înțelegerii și însușirii de catre elevi a noțiunilor modulelor de specialitate se obțin prin adaptarea demersului pedagogic al profesorului de discipline tehnice la stilul de învățare al elevilor.

În finalul acestor concluzii, țin să mulțumesc domnului profesor doctor inginer Viorel Păunoiu, îndrumătorul și coordonatorul meu la întocmirea prezentei lucrări care m-a ajutat foarte mult la realizarea capitolului de specialitate, în special, dar și în organizarea și structurarea întregii lucrări.

BIBLIOGRAFIE

[1] Alecu S., Metodologia cercetării educaționale, Editura Fundației Universitare “Dunărea de Jos”, Galați, 2005

[2].Barna A. Curs de pedagogie, Teoria instruirii,curricum-ului și evaluării,Ed.Logos,Galați, 2001;

[3] Barna.A.,ș.a.,Îndrumar metodic pentru practică pedagogică, Editura Fundației Universitare “Dunărea de Jos”, Galați, 2004

[4] Bârsănescu P.,Ciobanu O., Rezistența Materialelor, Vol.1; Editura"Gh. Asachi";

Iași, 2001

[5] Cabac, V. Strategii de evaluare a rezultatelor școlare.(www.linkedin.com/pub/valeriu-cabac)

[6] Cerghit Ioan, Metode de învățământ, ediția a III-a, Editura Didactică și Pedagogică R.A., București 1997.

[7] Cerghit Ioan, Neacșu Ioan, Negreț-Dobridor Ion, Pânișoară Ion Ovidiu, Prelegeri pedagogice, Editura Polirom, Iași, 2001.

[8] Cerghit, I. Sisteme de instruire alternative i complementare. Bucure ti:Editura Aramis, 2002.

[9] Cerghit I.,Metode de învățământ, Ed.Polirom, București,2006.

[10] Chen F.L.,Siores E..: The effect of cutting jet variation on striation formation in abrasive water jet cutting, IRIS, Swinburne University of Technology, Melbourne, Australia, 2001.

[11] Chen F.L., Siores E , Patel K.: Improving the cut surface qualities using different

controlled nozzle oscillation techniques, Industrial Research Institute Swinburne, Swinburne University of Technology, PO Box 218, Melbourne, VIC 3122, Australia, 2001.

[12] Cojocariu V.,Teoria și metodologia instruirii, Ed. Didactică și Pedagogică, București 282008

[13] *** Consiliul pentru Standarde Ocupaționale și Atestare, Sandard ocupațional, Ocupația: Evaluator de competențe profesionale.București, 2002.

[14] *** Curriculum Național. Cadru de referință. București: MEN, CNC, Ed. Corint, 1998.

[15] Cucoș Constantin (coord.), Psihopedagogie pentru examenele de definitivare și grade didactice, Editura Polirom, Iași, 1998.Ionescu Miron, Radu Ion, Didactica modernă, Editura Dacia, Cluj-Napoca, 1995.

[16] Galecki G, Summers D.: Steel shot entrained ultra high pressure waterjet for

cutting and drilling in hard rocks, rockmech.mst.edu University of Missouri-Rolla, High

Pressure Waterjet Laboratory, Rolla, Missouri 6540, 1992.

[17] ***Ghid practic al evaluatorului de competențe profesionale. Bucure ti: CNFPA 2005.

[18] *** Ghidul de aplicare a M4, Metodologia de certificare a calificǎrilor icompetențelor. București: ANC

.[19] *** Ghidul profesorului examinator. București (SNEE): Prognosis București, 2001.

[20] Jinga, I.,Istrate, E. Manual de Pedagogie. Bucure ti:Editura ALL, 2001.

[21] Lințoiu, N.Metode și instrumente de evaluare. București, 2001.

[22] Moldoveanu M., Oproiu G., Repere didactice și metodice în predarea disciplinelor tehnice, Editura Printech, București, 2003.

[23] Manolescu, M. Evaluarea colară. Metode, tehnici, instrumente.Bucure ti: Editura Meteor Press, 2005.

[24] Meyer, G.De ce și cum evaluăm,Editura Polirom,Iași, 2000.

[25] Momber A. W., Kovacevic R ,, Principles of Abrasive Water Jet Machining”, Springer, 1998

[26] Nichici A.: Formarea profesională în inginerie ieri , azi, mâine, Editura Politehnica, Timișoara, 2004, ISBN: 973-625-198-5

[27] Nistoran-Botiș M., Petrovici B. ș.a.: Water quality in processing by abrasive water jet, Revista de tehnologii neconvenționale, 3/ 2007, p. 78+80. ISSN-1454-3087

[28] Oprea, C. L.Strategii didactice interactive.Bucure ti: EDP, 2008.

[29] Petrovici B.,: Referat Nr.1 Stadiul actual al prelucrării materialelor cu jet de fluid cu abraziv, Mai 2005.

[30] Petrovici B.: Water jet cutting in the Food Industry, Proceedings of the International Conference, S.I.P.A 2005, Timsoara, ISBN: 973-638-225-7

[31] Petrovici B., Fleșer T: The quality of the surface obtained by cutting with the abrasive water jet of the semi-manufactured from TiAl6V4, Accepted paper

[32] Potolea, D.Teoria și metodologia obiectivelor educaționale.Curs de Pedagogie, 1988.

[33] *** Program PHARE:Evaluarea competențelor prin practică la locul de muncă,Proiect PHARE: RO 2002/000-586.05.01.02.01.01, Învățământ profesional și tehnic inițial.

[34].Purțuc D.-Modele de instruire specifice disciplinelor tehnice, Ed. Spiru Haret, Iași, 1996

[35] Radu, I.T. Evaluarea în procesul didactic.Bucure ti: EDP, 2000.

[36] Raju S.P., Ramulu M.: Predicting hydro-abrasive erosive wear during abrasive water jet cutting, PED-Vol. 68-1, Manuf. Sci. Eng., ASME 1(1994) 339–351.

[37] Resiga R.: Teza de doctorat ,, Studiul jeturilor de lichide de mare viteză ” Universitatea ,,Politehnica‘’ din Timișoara, Facultatea de Mecanică, 1996

[38] Romiță I., Instruirea școlară Editura Polirom, Iași, 2001.

[39] Stoica, A. Evaluarea progresului colar. De la teorie la practică. Bucure ti:Humanitas Educațional, 2003.

[40] Stoica, A. (coord).Evaluarea curentă și examenele,Ghid pentru profesori. București: Ed. ProGnosis, 2011.

[41] Țonea A., Arieș A.,Rădulescu. C.- Manual pentru cultura de specialitate, M.Ed.C., Ed. Aramis, 2004;

[42] Vikram G., Ramesh Babu N.: Modelling and analysis of abrasive water jet cut surface topography, Manufacturing Engineering Section, Department of Mechanical Engineering, Indian Institute of Technology Madras, Chennai, 600 036, India, 2002

[43] Vlădulescu L., Cârstea M., Chitic M., Ghid metodic pentru proiectarea și desfășurarea activităților de calificare în învățământul profesional tehnic, Editura Cerma, București, 1997.

[44]. Standarde de pregătire profesională- Liceu tehnologic, Profil tehnic, Nivel 1.

[45] x x x About waterjets http://www.waterjets.org/

[46] x x x About Abrasivejets http://www.omax.com/

[47] x x x Accessories bulk abrasive. http://www.omax.com/.php

[48] x x x Despre jeturi de apă http://www.flowcorp.com/about-flow.cfm/

[49] x x x DSP products detail&product. http://www.jetedge.com/ content.cfm fuseaction

[50] x x x Filtre apa prin osmoza inversa. http://www.osmozainversa.ro/ 1900.php

[51] x x x How Waterjet Cutting Works http://www.flowcorp.com/waterjet-applications.

[52] x x x Legea protecției mediului http://www.cdep.ro/pls/legis/legis_pck.htp_act ida=6749

[53] x x x NLB Literature http://www.nlbcorp.com/accessories.asp

[54] ***: Official Journal of the European Union http://eurlex.europa.eu/LexUriServ/ LexUriServ.douri= DD:05:02:31990L0269

[55] x x x Procesul de osmoza inversă. http://www.osmoza-inversa.ro/.php

[56] x x x Utilaj de prelucrare. http://www.aero-mag.com/issues/ april09/ PDF/ AM_ Apr 09 Composites.pdf

[57] x x x Water Jet Cutting & Water Jet Cleaning Applications http://www. jetedge.com/content.cfm?fuseaction=dsp_applications

[58] x x x Wterjet technology http://www.tecnocut.it/

BIBLIOGRAFIE

[1] Alecu S., Metodologia cercetării educaționale, Editura Fundației Universitare “Dunărea de Jos”, Galați, 2005

[2].Barna A. Curs de pedagogie, Teoria instruirii,curricum-ului și evaluării,Ed.Logos,Galați, 2001;

[3] Barna.A.,ș.a.,Îndrumar metodic pentru practică pedagogică, Editura Fundației Universitare “Dunărea de Jos”, Galați, 2004

[4] Bârsănescu P.,Ciobanu O., Rezistența Materialelor, Vol.1; Editura"Gh. Asachi";

Iași, 2001

[5] Cabac, V. Strategii de evaluare a rezultatelor școlare.(www.linkedin.com/pub/valeriu-cabac)

[6] Cerghit Ioan, Metode de învățământ, ediția a III-a, Editura Didactică și Pedagogică R.A., București 1997.

[7] Cerghit Ioan, Neacșu Ioan, Negreț-Dobridor Ion, Pânișoară Ion Ovidiu, Prelegeri pedagogice, Editura Polirom, Iași, 2001.

[8] Cerghit, I. Sisteme de instruire alternative i complementare. Bucure ti:Editura Aramis, 2002.

[9] Cerghit I.,Metode de învățământ, Ed.Polirom, București,2006.

[10] Chen F.L.,Siores E..: The effect of cutting jet variation on striation formation in abrasive water jet cutting, IRIS, Swinburne University of Technology, Melbourne, Australia, 2001.

[11] Chen F.L., Siores E , Patel K.: Improving the cut surface qualities using different

controlled nozzle oscillation techniques, Industrial Research Institute Swinburne, Swinburne University of Technology, PO Box 218, Melbourne, VIC 3122, Australia, 2001.

[12] Cojocariu V.,Teoria și metodologia instruirii, Ed. Didactică și Pedagogică, București 282008

[13] *** Consiliul pentru Standarde Ocupaționale și Atestare, Sandard ocupațional, Ocupația: Evaluator de competențe profesionale.București, 2002.

[14] *** Curriculum Național. Cadru de referință. București: MEN, CNC, Ed. Corint, 1998.

[15] Cucoș Constantin (coord.), Psihopedagogie pentru examenele de definitivare și grade didactice, Editura Polirom, Iași, 1998.Ionescu Miron, Radu Ion, Didactica modernă, Editura Dacia, Cluj-Napoca, 1995.

[16] Galecki G, Summers D.: Steel shot entrained ultra high pressure waterjet for

cutting and drilling in hard rocks, rockmech.mst.edu University of Missouri-Rolla, High

Pressure Waterjet Laboratory, Rolla, Missouri 6540, 1992.

[17] ***Ghid practic al evaluatorului de competențe profesionale. Bucure ti: CNFPA 2005.

[18] *** Ghidul de aplicare a M4, Metodologia de certificare a calificǎrilor icompetențelor. București: ANC

.[19] *** Ghidul profesorului examinator. București (SNEE): Prognosis București, 2001.

[20] Jinga, I.,Istrate, E. Manual de Pedagogie. Bucure ti:Editura ALL, 2001.

[21] Lințoiu, N.Metode și instrumente de evaluare. București, 2001.

[22] Moldoveanu M., Oproiu G., Repere didactice și metodice în predarea disciplinelor tehnice, Editura Printech, București, 2003.

[23] Manolescu, M. Evaluarea colară. Metode, tehnici, instrumente.Bucure ti: Editura Meteor Press, 2005.

[24] Meyer, G.De ce și cum evaluăm,Editura Polirom,Iași, 2000.

[25] Momber A. W., Kovacevic R ,, Principles of Abrasive Water Jet Machining”, Springer, 1998

[26] Nichici A.: Formarea profesională în inginerie ieri , azi, mâine, Editura Politehnica, Timișoara, 2004, ISBN: 973-625-198-5

[27] Nistoran-Botiș M., Petrovici B. ș.a.: Water quality in processing by abrasive water jet, Revista de tehnologii neconvenționale, 3/ 2007, p. 78+80. ISSN-1454-3087

[28] Oprea, C. L.Strategii didactice interactive.Bucure ti: EDP, 2008.

[29] Petrovici B.,: Referat Nr.1 Stadiul actual al prelucrării materialelor cu jet de fluid cu abraziv, Mai 2005.

[30] Petrovici B.: Water jet cutting in the Food Industry, Proceedings of the International Conference, S.I.P.A 2005, Timsoara, ISBN: 973-638-225-7

[31] Petrovici B., Fleșer T: The quality of the surface obtained by cutting with the abrasive water jet of the semi-manufactured from TiAl6V4, Accepted paper

[32] Potolea, D.Teoria și metodologia obiectivelor educaționale.Curs de Pedagogie, 1988.

[33] *** Program PHARE:Evaluarea competențelor prin practică la locul de muncă,Proiect PHARE: RO 2002/000-586.05.01.02.01.01, Învățământ profesional și tehnic inițial.

[34].Purțuc D.-Modele de instruire specifice disciplinelor tehnice, Ed. Spiru Haret, Iași, 1996

[35] Radu, I.T. Evaluarea în procesul didactic.Bucure ti: EDP, 2000.

[36] Raju S.P., Ramulu M.: Predicting hydro-abrasive erosive wear during abrasive water jet cutting, PED-Vol. 68-1, Manuf. Sci. Eng., ASME 1(1994) 339–351.

[37] Resiga R.: Teza de doctorat ,, Studiul jeturilor de lichide de mare viteză ” Universitatea ,,Politehnica‘’ din Timișoara, Facultatea de Mecanică, 1996

[38] Romiță I., Instruirea școlară Editura Polirom, Iași, 2001.

[39] Stoica, A. Evaluarea progresului colar. De la teorie la practică. Bucure ti:Humanitas Educațional, 2003.

[40] Stoica, A. (coord).Evaluarea curentă și examenele,Ghid pentru profesori. București: Ed. ProGnosis, 2011.

[41] Țonea A., Arieș A.,Rădulescu. C.- Manual pentru cultura de specialitate, M.Ed.C., Ed. Aramis, 2004;

[42] Vikram G., Ramesh Babu N.: Modelling and analysis of abrasive water jet cut surface topography, Manufacturing Engineering Section, Department of Mechanical Engineering, Indian Institute of Technology Madras, Chennai, 600 036, India, 2002

[43] Vlădulescu L., Cârstea M., Chitic M., Ghid metodic pentru proiectarea și desfășurarea activităților de calificare în învățământul profesional tehnic, Editura Cerma, București, 1997.

[44]. Standarde de pregătire profesională- Liceu tehnologic, Profil tehnic, Nivel 1.

[45] x x x About waterjets http://www.waterjets.org/

[46] x x x About Abrasivejets http://www.omax.com/

[47] x x x Accessories bulk abrasive. http://www.omax.com/.php

[48] x x x Despre jeturi de apă http://www.flowcorp.com/about-flow.cfm/

[49] x x x DSP products detail&product. http://www.jetedge.com/ content.cfm fuseaction

[50] x x x Filtre apa prin osmoza inversa. http://www.osmozainversa.ro/ 1900.php

[51] x x x How Waterjet Cutting Works http://www.flowcorp.com/waterjet-applications.

[52] x x x Legea protecției mediului http://www.cdep.ro/pls/legis/legis_pck.htp_act ida=6749

[53] x x x NLB Literature http://www.nlbcorp.com/accessories.asp

[54] ***: Official Journal of the European Union http://eurlex.europa.eu/LexUriServ/ LexUriServ.douri= DD:05:02:31990L0269

[55] x x x Procesul de osmoza inversă. http://www.osmoza-inversa.ro/.php

[56] x x x Utilaj de prelucrare. http://www.aero-mag.com/issues/ april09/ PDF/ AM_ Apr 09 Composites.pdf

[57] x x x Water Jet Cutting & Water Jet Cleaning Applications http://www. jetedge.com/content.cfm?fuseaction=dsp_applications

[58] x x x Wterjet technology http://www.tecnocut.it/