ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE «GIOVANNI CAPELLINI» - LA SPEZIA PIANO DI LAVORO INDIVIDUALE a.s. 2001-2002 Proff.: BERTELLA Aurelio e ZECCHINI Giampaolo Materia: SISTEMI ED AUTOMAZIONE INDUSTRIALE Classe: III MECCANICI Libri di testo in adozione: G.Natali N. Aguzzi Sistemi ed automazione industriale Vol. 1 CALDERINI Data di presentazione: 15/10/ 01
Analisi della situazione iniziale 1. Prerequisiti 1. Elementi di matematica del biennio. 2. Tipologia delle prove di ingresso effettuate Non si è ritenuto opportuno fare formalmente un test di ingresso per la materia. Come deliberato in sede della riunione per materie,è stato sottoposto agli allievi un questionario conoscitivo delle abitudini di studio, degli interessi extrascolastici e scolastici e dei problemi per la puntualità negli orari e per la diligenza nel portare il materiale didattico. 3. Risultati La classe presenta alcuni allievi che hanno bisogno di un ritmo di lavoro lento ed altri che vanno controllati per una maggiore concentrazione nello studio. L atteggiamento degli allievi verso la scuola e la predisposizione ad imparare è comunque discreta. 4. Interventi didattici Sin dai primi giorni si è cercato di impostare le lezioni in modo interattivo per capire le difficoltà incontrate nell acquisizione dei concetti e per far emergere le lacune comuni. Nello svolgimento di applicativi dei concetti appresi, si è insistito sulla comprensione del testo, sulla schematizzazione del problema,sulla individuazione dei dati e di quanto richiesto, sull applicazione delle leggi e sulla determinazione delle incognite intermedie necessarie alla risoluzione del problema.
Obiettivi trasversali (educativi e comportamentali) 1. Comportarsi correttamente con i compagni ed il personale della scuola. 2. Rispettare gli impegni, i regolamenti, il patrimonio della classe e dell Istituto. 3. Partecipare in modo educato e responsabile alle attività scolastiche. 4. Acquisire una coscienza civica anche attraverso l esame delle norme fondamentali del Codice della strada. Obiettivi trasversali (in termini di capacità) 1. Capacità di organizzare autonomamente il proprio lavoro e di seguire un metodo di studio efficace e programmativo. 2. Capacità di collaborare in un gruppo di lavoro. 3. Capacità di risolvere problemi tecnici specifici collegando le conoscenze acquisite nelle diverse discipline. 4. Saper utilizzare un linguaggio appropriato per le diverse aree disciplinari. 5. Acquisire attitudini critiche e attive nei confronti delle discipline e saper assumere decisioni in situazioni diversificate ed in contesti non abituali. Obiettivi formativi della disciplina 1. Saper determinare i valori di tensioni, correnti elettriche e resistenze utili per comprendere il funzionamento di componenti dei sistemi automatici. 2. Conoscere i fenomeni elettromagnetici per capire il funzionamento di componenti per l automazione. 3. Saper costruire un circuito che amplifichi un segnale binario. 4. Saper operare con numeri rappresentati con basi diverse. 5. Saper progettare un circuito logico che risponda ad una determinata tabella delle combinazioni. Obiettivi in termini di conoscenze e competenze Conoscenze : conoscenza degli argomenti programmati nelle singole discipline. Competenze : 1) acquisizione degli elementi fondamentali di un problema dopo averlo analizzato 2) saper consultare e capire testi diversi 3) saper documentare il proprio lavoro 4) saper usare strumenti di tipo tecnologico ovvero saper decodificare e seguire le pratiche di accesso ai nuovi saperi.
Corrispondenza tra livelli e voti in decimi VOTO DA 1 A 4 : -CONOSCENZA SCARSA : NON RIFERISCE SU ALCUN ARGOMENTO RICHIESTO. -COMPRENSIONE MARGINALE : NON COMPRENDE CONCETTI ELEMENTARI O FACILI TESTI -APPLICAZIONE ERRATA : NON APPLICA I CONCETTI APPRESI. -IMPEGNO E PARTECIPAZIONE SCARSI: NON RISPETTA QUASI MAI LE SCADENZE, NON PORTA QUASI MAI IL MATERIALE DI STUDIO, NON INTERVIENE, A VOLTE DISTURBA. -ABILITA LINGUISTICHE ESPRESSIVE: SI ESPRIME IN MODO CONFUSO ED ERRATO. VOTO 5 : -CONOSCENZA LIMITATA : RIFERISCE SOLO SU QUALCHE ARGOMENTO RICHIESTO. -COMPRENSIONE APPROSSIMATIVA : COMPRENDE SOLO QUALCHE ARGOMENTO PROPOSTO -APPLICAZIONE INCERTA : APPLICA I CONCETTI APPRESI SOLO IN ALCUNI CASI E NON IN MODO AUTONOMO -IMPEGNO E PARTECIPAZIONE : NON RISPETTA SEMPRE GLI IMPEGNI, DISCONTINUA LA PARTECIPAZIONE,TALVOLTA DIMENTICA IL MATERIALE SCOLASTICO - ABILITA LINGUISTICHE ESPRESSIVE: SI ESPRIME IN MODO FRAMMENTARIO SENZA TUTTAVIA OSCURARE IL SIGNIFICATO DEL MESSAGGI COMUNICATIVO, USA POCO FREQUENTEMENTE IL LINGUAGGIO APPROPRIATO. VOTO 6 : -CONOSCENZE SUFFUCIENTI: POSSIEDE LE INDISPENSABILI CONOSCENZE PER ORIENTARSI NELLA MATERIA -COMPRENSIONE ADEGUATA : HA COMPRESO BUONA PARTE DEGLI ARGOMENTI RICHIESTI. -APPLICAZIONE SUFFICIENTE: SA APPLICARE SE GUIDATO I CONCETTI DI BASE -IMPEGNO E PARTECIPAZIONE DILIGENTE: SOLO OCCASIONALMENTE NON RISPETTA LE SCADENZE E NON PORTA IL MATERIALE. - ABILITA LINGUISTICHE ESPRESSIVE: SI ESPRIME IN MODO SUFFICIENTEMENTE CORRETTO MA ANCORA POCO FLUIDO.
VOTO 7 : -CONOSCENZE ADEGUATE : RIFERISCE SU GRAN PARTE DEGLI ARGOMENTI RICHIESTI -COMPRENSIONE ADERENTE: COMPRENDE TUTTI GLI ARGOMENTI ESPOSTI APPLICAZIONE SICURA: APPLICA I CONCETTI APPRESI QUASI SEMPRE IN MODO AUTONOMO. -IMPEGNO E PARTECIPAZIONE CONTINUI: GENERALMENTE RISPETTA LE SCADENZE, PORTA IL MATERIALE E, ATTENTO, PARTECIPA CON DOMANDE ALL APPROFONDIMENTO - ABILITA LINGUISTICHE ESPRESSIVE: GENERALMENTE SI ESPRIME IN MODO CORRETTO ED USA UNA TERMINOLOGIA APPROPRIATA. VOTO 7/8 : -CONOSCENZA: RIFERISCE SU TUTTI GLI ARGOMENTI RICHIESTI -COMPRENSIONE: COMPRENDE TUTTI GLI ARGOMENTI PROPOSTI E DIMOSTRA DI SAPER UTILIZZARE LE CONOSCENZE A LIVELLO INTERDISCIPLINARE. -APPLICAZIONE: APPLICA I CONCETTI APPRESI IN MODO AUTONOMO -IMPEGNO E PARTECIPAZIONE:RISPETTA TUTTE LE SCADENZE, PORTA IL MATERIALE, PARTECIPA CON FREQUENTI DOMANDE DI APPROFONDIMENTO. - ABILITA LINGUISTICHE ESPRESSIVE: SI ESPRIME IN MODO CORRETTO ED USA UNA TERMINOLOGIA APPROPRIATA. VOTO 10 : -CONOSCENZA RIGOROSA: RIFERISCE SU TUTTI GLI ARGOMENTI RICHIESTI CON ULTERIORI NOTIZIE APPRESE CON APPROFONDIMENTI PERSONALI. -COMPRENSIONE PUNTUALE: COMPRENDE TUTTI GLI ARGOMENTI RICHIESTI ED OPERA COLLEGAMENTI -APPLICAZIONE AUTONOMA: APPLICA TUTTI I CONCETTI APPRESI IN MODO AUTONOMO E PROPONE QUALCHE SOLUZIONE ORIGINALE. SA UTILIZZARE LE CONOSCENZE ED IL METODO DI LAVORO RELATIVI AD UNA DISCIPLINA IN AMBITO DI DISCIPLINE DIVERSE. -IMPEGNO E PARTECIPAZIONE RIGOROSI E CONTINUI : RISPETTA TUTTE LE SCADENZE, COSTITUISCE UNA PRESENZA DI STIMOLO PER I COMPAGNI. - ABILITA LINGUISTICHE ESPRESSIVE BRILLANTI: SI ESPRIME CON UN BUON USO DEI VARI LINGUAGGI CON ELOQUENZA SICURA E FLUENTE.
Obiettivi didattici disciplinari Al termine della classe terza l alunno deve: 1. Risolvere circuiti in corrente continua e corrente alternata. 2. Comprendere le leggi dell elettromagnetismo. 3. Comprendere il funzionamento dei principali componenti elettronici ed applicare gli stessi in semplici circuiti. 4. Saper operare con numeri in base 2, 10, 16 e con sistemi di codifica BCD ed ASCII. 5. Saper operare con le funzioni logiche combinatorie e sequenziali. Competenze minime Al termine della classe IV l alunno dovrà : 1. Saper ricavare tensione e corrente tra due punti di un semplice circuito elettrico. 2. Saper misurare una tensione, una corrente ed una resistenza. 3. Saper calcolare una impedenza in un semplice circuito in c.a. 4. Saper calcolare la potenza attiva e reattiva in semplici circuiti in c.a. 5. Saper descrivere i fenomeni dell induzione elettromagnetica. 6. Saper convertire un numero da base 2 a base 10 e viceversa. 7. Saper convertire un numero da base 2 a base 16 e viceversa. 8. Saper ricavare una funzione logica dalla tabella delle combinazioni. 9. Saper semplificare una funzione logica con la mappa di Karnaugh. 10. Conoscere il funzionamento delle principali memorie 11. Saper progettare un semplice circuito per realizzare una sequenza.
MODULO N. 1 COD. 3MECSIS1.0 TITOLO: ELETTROTECNICA (TEMPO ASSEGNATO 66 h-periodo: SETT. - DICEMBRE) Nessuno PREREQUISITI OBIETTIVI Conoscere le leggi fondamentali dell elettrotecnica. Mettere in grado gli allievi di realizzare semplici circuiti elettrici con l impiego di componenti elettrici utili nell automazione. Rendere gli allievi abili a misurare le grandezze elettriche fondamentali. ARTICOLAZIONE DEL MODULO Unità Didattica 1 : Nozioni generali di elettrotecnica e circuiti in corr. continua Unità Didattica 2 : Elettromagnetismo Unità Didattica 3 : Circuiti in corr, alternata e misure elettriche DESCRITTORI Gli allievi devono essere in grado di : - conoscere le principali leggi dell elettrotecnica e dell elettromagnetismo. - saper realizzare semplici circuiti elettrici su breadboard o su banchi Festo utili per dispositivi impiegati nell automazione saper misurare le grandezze elettriche fondamentali DESCRITTORI PER OBIETTIVI MINIMI - Saper riconoscere le resistenze in serie e parallelo. - Saper applicare la legge di Ohm per ricavare tensione e/o corrente elettrica ai capi di una resistenza. - Saper calcolare una impedenza per un semplice circuito con reattanze in serie e/o parallelo, per un circuito in c.a., al fine di determinare la tensione o l intensità di corrente. - Saper calcolare la potenza attiva e reattiva per un semplice circuito in c.a. - Saper descrivere i fenomeni dell induzione elettromagnetica.
U.D. 1 NOZIONI GENERALI E CIRCUITI IN C.C. 3MECSIS1.1 Contenuti Modalità Materiale didattico Verifiche Tempo (h) Circuiti elettrici in c.c. : potenziale elettrico, intensità di corrente, resistenza, legge di Ohm generalizzata e non. Resistenze in serie e parallelo Norme di sicurezza riguardo agli impianti elettrici ed uso del laboratorio Legge di Joule, condensatori e collegamenti in serie e parallelo Principi di Kirchhoff e risoluzioni di reti elettriche recupero Totali ore Lezioni frontali (interattive) Esercizi ed esercitazione di laboratorio Lezione frontale Libro di testo ed attrezzature di laboratorio Normativa specifica ed attrezzature di laboratorio Scritte sotto forma di questionario test 12t+12p libro di testo test 1t libro di testo test 4t 1p 1t+2p 33(18t+15p)
U.D. 2 ELETTROMAGNETISMO 3MECSIS1.2 Elettromagnetismo : grandezze e leggi fondamentali; circuiti magnetici e legge di Hopkinson Induzione elettromagnetica: legge di Neumann-Faraday. Toptale ore libro di testo test 4t 4t
U.D. 3 CIRCUITI IN C.A. E MISURE 3MECSIS1.3 Contenuti Modalità Materiale didattico Verifiche Tempo (h) Circuiti elettrici in corrente alternata : grandezze caratteristiche, rappresentazione vettoriale delle grandezze alternate, la potenza Circuiti R-L, R-C ed R-L-C in serie Circuiti R-L, R-C ed R-L-C in parallelo Sistema trifase : generalità, collegamento a stella e triangolo; potenza Filtri Strumenti di misura recupero Totale ore VERIFICA DI FINE MODULO libro di testo test 3t e prova di laboratorio Lezione frontale e dimostrazione in laboratorio Lezioni frontali ed esame strumenti in laboratorio libro di testo ed attrezzature di laboratorio Test e prova di laboratorio 3t+4p libro di testo test 4t libro di testo test 2t Libro di testo ed 2t+1p attrezzature di laboratorio Libro di testo e laborat. Test 1t+3p 2t+2p 27(17t+10p) 1t+1p TOTALE ORE 66(40T+26P)
MODULO N. 2 COD. 3MECSIS2.0 TITOLO: ELEMENTI DI ELETTRONICA (TEMPO ASSEGNATO 20 h-periodo: GENNAIO) PREREQUISITI Nozioni fondamentali di elettrotecnica. Nozioni di base di chimica sulla struttura della materia. OBIETTIVI Mettere in grado gli allievi di realizzare circuiti elettrici con l impiego di componenti elettronici utili per l automazione. ARTICOLAZIONE DEL MODULO Il modulo consiste in un unica unità didattica di lezioni frontali e di esercitazioni di laboratorio. DESCRITTORI Gli allievi devono essere in grado di : Conoscere il principio di funzionamento dei semiconduttori. Conoscere i principali tipi di diodi e transistor ed i loro impieghi nell automazione. Conoscere gli amplificatori operazionali ed i loro principali campi di impiego Realizzare su breadboard semplici circuiti utili per l automazione con la componentistica elettronica di base. DESCRITTORI PER OBIETTIVI MINIMI - Saper descrivere il funzionamento di un diodo attraverso la sua curva caratteristica. - Saper descrivere il funzionamento,in interdizione e saturazione, di un transistor BJT collegato ad emettitore comune. - Saper calcolare la resistenza da installare sul circuito di ingresso per far funzionare un transistor BJT, collegato ad emettitore comune, come un interruttore elettronico. - Saper descrivere il funzionamento di un amplificatore operazionale come amplificatore invertente.
U.D. 0 ELETTRONICA 3MECSIS2.0 Contenuti Modalità Materiale didattico Verifiche Tempo (h) Semiconduttori e drogaggio, giunzione p-n Lezione frontale Libro di testo Orale 1t Diodi : tipologie ed impieghi Lezione frontale libro di testo Orale 2t+1p Transistor : principio di Lezione frontale e prove di libro di testo ed attrezzature Orale e pratica 4t+3p funzionamento e tipologie laboratorio di laboratorio Amplificatori operazionali Lezione frontale e Libro di testo ed attrezzature Orale 3t+2p dimostrazione in laboratorio di laboratorio recupero 1t+1p Verifica di fine modulo TOTALE ORE 1t+1p 20 (12T+8P)
MODULO N. 3 COD. 3MECSIS3.0 TITOLO: SISTEMI DI NUMERAZIONE E CODIFICA (TEMPO ASSEGNATO 10 h-periodo: FEBBRAIO) PREREQUISITI Conoscenza del sistema di numerazione posizionale in base 10 Conoscenze di base di matematica (esponenziali) Conoscenze di base della struttura di un computer. OBIETTIVI Rendere gli allievi capaci di operare con i sistemi di numerazione a base 2 e base 16 con relative conversioni anche con i numeri in base 10. Far conoscere agli allievi i principali sistemi di codifica delle informazioni usate dagli elaboratori elettronici. ARTICOLAZIONE DEL MODULO Il modulo consiste in un unica unità didattica di lezioni frontali e di esercitazioni DESCRITTORI L allievo deve essere in grado di : convertire un numero da un sistema ad un altro di base 2,16 e 10. Eseguire operazioni nel sistema di numerazione a base 2 Conoscere i principali sistemi di codifica delle informazioni per eleboratori elettronici Saper convertire un carattere alfanumerico e segni di interpunzione o di operatori in codice ASCII. DESCRITTORI PER OBIETTVI MINIMI - Saper trasformare un numero da base 10 a base 2 e viceversa - Saper trasformare un numero da base 2 a base 16 e viceversa. - Conoscere i codici BCD e ASCII.
U.D. 0 SISTEMI DI NUMERAZIONE E CODIFICA 3MECSIS3.0 Contenuti Modalità Materiale didattico Verifiche Tempo (h) Sistema di numerazione binario e regole di conversione con il sistema decimale. Operazioni nel sistema binario Sistema di numerazione esadecimale e conversione con il sistema binario e decimale Sistemi di codifica Lezioni frontali(interattive) Lezioni frontali interattive Lezioni frontali (interattive) Libro di testo test 2t Libro di testo test 2t Libro di testo test 3t Lezioni frontali (interattive) Libro di testo test 1t Verifica di fine modulo questionario fotocopie scritta 2t Totale ore 10t
MODULO N. 4 COD. 3MECSIS4.0 TITOLO: LOGICA COMBINATORIA E SEQUENZIALE (TEMPO ASSEGNATO 100 h-periodo:marzo.-giugno) PREREQUISITI Nozioni di base di elettrotecnica OBIETTIVI Conoscenza dei principi dell algebra di Boole come linguaggio di base dell automazione moderna. Capacità di costruire, mediante varie tecnologie, circuiti che realizzino funzioni logiche combinatorie e sequenziali. Far conoscere agli allievi i principali dispositivi,a logica combinatoria e sequenziale, caratteristici dell automazione. ARTICOLAZIONE DEL MODULO Unità Didattica 1 : L algebra di Boole e le funzioni logiche combinatorie Unità Didattica 2 : Memorie e logica sequenziale. Unità Didattica 3 : Funzioni complesse combinatorie Unità Didattica 4 : Funzioni complesse sequenziali DESCRITTORI L allievo deve essere in grado di : -ricavare la funzione logica minima data una tabella delle combinazioni -realizzare con tecnologia elettrica e/o elettronica una funzione logica data -conoscere i tipi di memorie, il loro funzionamento ed i componenti relativi della serie TTL dei circuiti integrati. -Saper progettare un semplice codificatore e decodificatore. -Conoscere il multiplexer ed il demultiplexer,gli adder,i comparatori e l A.L.U. -Saper progettare e realizzare semplici contatori e sequenziatori,questi ultimi con varie tecnologie. - Conoscere il funzionamento dei registri a scorrimento 16
DESCRITTORI PER OBIETTIVI MINIMI - Conoscere le regole fondamentali dell algebra booleana ed il teorema di De Morgan. - Saper ricavare la funzione logica minima da una tabella delle combinazioni. - Conoscere il FFJK, il FFT sincroni ed asincroni. - Saper determinare una funzione sequenziale semplice e progettare un contatore fino a 16 (in binario). - Saper progettare un sequenziatore per tre fasi. - Conoscere il funzionamento di un MUX e di un DEMUX. 17
U.D. 1 L ALGEBRA DI BOOLE E LE FUNZIONI LOGICHE COMBINATORIE 3MECSIS4.1 Contenuti Modalità Materiale didattico Verifiche Tempo (h) Definizioni di base dell algebra booleana Teoremi fondamentali dell algebra booleana Funzioni logiche e loro rappresentazione grafica Realizzazione elettrica ed elettronica delle funzioni logiche Semplificazione delle funzioni logiche recupero Totale ore Lezioni frontali (interattive) Libro di testo test 3t uso del laboratorio di automazione libro di testo test 3t libro di testo test 6t libro di testo e fotocopie da esercitazioni 12p altre pubblicazioni pratiche libro di testo test 6t 1t+2p 33(19t+14p) 18
U.D. 2 MEMORIE E LOGICA SEQUENZIALE 3MECSIS4.2 Contenuti Modalità Materiale didattico Verifiche Tempo (h) La funzione memoria e diagrammi di commutazione Tipi di memorie Risoluzione di problemi logici sequenziali Totale ore Lezioni frontali(interattive) Libro di testo test 4t Lezioni frontali ed uso del laboratorio Lezioni frontali (interattive) Libro di testo ed uso delle attrezzature del laboratorio di automazione. Uso di libri di elettronica digitale Libro di testo ed uso delle attrezzature di laboratorio test esercitazioni pratiche test esercitazioni pratiche 5t+7p 8t+8p 32 (17t+15p) 19
U.D. 3 FUNZIONI COMPLESSE COMBINATORIE 3MECSIS4.3 Contenuti Modalità Materiale didattico Verifiche Tempo (h) Codificatori e decodificatori Multiplexer e demultiplexer Half adder, full adder ed adder Comparatoe ed A.L.U. Totale ore Lezioni frontali (interattive) e dimostrazione di laboratorio Libro di testo test 2t libro di testo e attrezzature di laboratorio Test 2t+4p libro di testo test 3t 11(7t+4p) 20
U.D. 4 FUNZIONI COMPLESSE SEQUENZIALI 3MECSIS4.4 Contenuti Modalità Materiale didattico Verifiche Tempo (h) Contatori sincroni e circuito antirimbalzo Registri a scorrimento Sequenziatore Totale ore Lezioni frontali (interattive) Esercizi, uso del laboratorio, uso del laboratorio Libro di testo, breadboard,circuiti integrati TTL e materiale elettronico ed elettrico Test e relazione di laboratorio 5t+6p libro di testo test 1t Libro di testo, breadboard,circuiti integrati TTL e materiale elettronico, elettrico e pneumatico Test e relazioni di laboratorio 4t+6p 22(10t+12p) VERIFICA FINE MOD. 1T+1P TOTALE MODULO ORE 100(54T+46P) TOTALE CORSO 196(125T+67P) ORE 21
22