In einer kürzlich durchgeführten YouScience-Umfrage gaben Branchenführer an, dass ihre größte Herausforderung ein schrumpfender Talentpool ist. Trends bei der MINT-Einstellung zeigen, dass SICH die Fähigkeiten und Attribute, die Arbeitgeber bei potenziellen Kandidaten suchen, aufgrund des rasanten technologischen Fortschritts zu einer höheren Nachfrage nach Fachkräften mit technischer Erfahrung und wertvollen zwischenmenschlichen Fähigkeiten oder Soft Skills entwickeln. Eine Trennung zwischen diesen Soft Skills und technischem Wissen hat viele Arbeitgeber mit dem aktuellen Talentpool in der industriellen Fertigungsindustrie frustriert.

Das CTE Workcell wurde entwickelt, um diese Lücke zu schließen, indem es den Studierenden die Möglichkeit bietet, sich mit realen Anwendungen von Arbeitszellen im Kontext der industriellen Automatisierung vertraut zu machen. Durch authentische STEM-Aktivitäten lernen die Studierenden die Grundlagen der Industrierobotik und des Fertigungsbetriebs, einschließlich Objekttransport, Sortierung und Palettierung, und bauen gleichzeitig wertvolle Soft Skills wie kritisches Denken, Anpassungsfähigkeit, kreative Problemlösung, Kommunikation und Zusammenarbeit auf. Werfen wir einen genaueren Blick darauf, wie sich die verschiedenen Funktionen des CTE Workcell mit Branchenanwendungen verbinden und die Studierenden ausstatten, um sowohl persönlich als auch beruflich erfolgreich zu sein.

Führungskräfte von morgen entwickeln

Die Schüler entwickeln sowohl Hard Skills als auch Soft Skills, indem sie die verschiedenen Komponenten des CTE-Workcell erkunden, MINT-Laboreinheiten absolvieren und am Engineering-Design-Prozess teilnehmen. Das Design des CTE-Workcells und die Aktivitäten im STEM-Labs-Lehrplan entsprechen DEN aktuellen Industriestandards und ermöglichen es den Schülern, reale Anwendungen von Workcells zu erkunden. 

6-Achsen-Arm und das kartesische Koordinatensystem 

Durch die Manipulation des 6-Achsen-Arms erwerben die Schüler wertvolle mathematische Fähigkeiten, während sie die industrielle Fertigung erkunden. Wie viele Roboterarme in der Fertigungsindustrie arbeitet der 6-Achsen-Arm mit dem kartesischen Koordinatensystem, einem mathematischen Raster von Werten, das x-, y- und z-Achsen für einen dreidimensionalen (3D-) Raum umfasst. Viele Industrieroboter verwenden eine kartesische Konfiguration, einschließlich 3D-Drucker sowie Roboterarme, die für Pick-and-Place-Operationen, Materialtransport, Produktmontage, Schweißen, Lackieren, Bohren und Palettieren verwendet werden.

Durch das Erlernen des kartesischen Koordinatensystems beherrschen die Schüler mathematische Konzepte wie das Verständnis von Koordinatenebenen, die Identifizierung von Koordinatenorten sowie die Berechnung und Codierung präziser Bewegungen des 6-Achsen-Arms. Die Schüler können auch das Teach Pendant in VEXcode EXP verwenden, das entwickelt wurde, um reale Handgeräte zu emulieren, die zur Steuerung von Robotermaschinen verwendet werden. Schüler, die Mathematik normalerweise einschüchternd finden, werden das Lernen spannend finden, indem sie relevante Aktivitäten basierend auf realen Anwendungsfällen absolvieren.

Förderbänder und der Signalturm

Zusätzlich zum 6-Achsen-Arm umfasst die CTE Workcell sowohl Serpentin- als auch Linearförderer, die beiden am häufigsten verwendeten Förderer in der industriellen Fertigung. Während die Schüler diese Förderer erkunden, lernen sie die Bedeutung des Timings während des Materialtransports und die realen Anwendungen der Verwendung von Sensoren zur Erkennung und Sortierung von Objekten kennen. Mit den CTE-Förderern und -Sensoren können die Schüler Scheiben und Würfel basierend auf ihren jeweiligen Merkmalen wie Farbe und April-Tag transportieren, sortieren und palettieren.

Darüber hinaus ist der Signalturm, eine Struktur zur Kommunikation des Betriebsstatus mit farbigen Lichtern, auch dazu gedacht, den Schülern authentische Industrieanwendungen beizubringen. Die Schüler lernen, wie man den Signalturm codiert, um Fehler, die Notwendigkeit menschlichen Eingreifens, sichere Bedingungen und mehr anzuzeigen. Während die Schüler diese Anwendungen erkunden, werden sie ihre Programmierkenntnisse verbessern. Die Schüler verbessern auch ihre Fähigkeit, Daten zu sammeln und zu analysieren, und stärken ihre wissenschaftlichen Forschungskompetenzen, wenn sie Projektergebnisse beobachten, vorhersagen, aufzeichnen und kommunizieren.

Selbsteinschätzung der Schüler

Die Studierenden verwenden technische Notizbücher, um ihr Lernen im Laufe der STEM-Laboreinheiten durch Aufforderungen, Selbstreflexionsfragen und Bewertungsaktivitäten zu demonstrieren. Die Schüler werden Schlüsselbegriffe, Fragen, Designs und neue Ideen aufzeichnen, um ihr Lernen zu katalogisieren. Durch das Abschließen von Selbsteinschätzungen am Mittelpunkt und am Ende der Einheiten werden die Schüler ihr Lernen messen, Bereiche für Verbesserungen identifizieren und Wachstum demonstrieren.

Engineering-Design-Prozess

Durch CTE Workcell-Aktivitäten lernen die Studenten die Kernkomponenten des Engineering-Design-Prozesses kennen, einschließlich der Definition eines Problems, der Entwicklung von Lösungen und der iterativen Optimierung von Lösungen. Dabei lernen die Schüler, dass Scheitern der Weg zum Wachstum ist und Risikobereitschaft der Schlüssel zur Innovation ist. Diese Qualitäten sind es, nach denen Arbeitgeber aktiv suchen - Kandidaten, die in der Lage sind, effektiv Probleme zu lösen, sich an neue Herausforderungen anzupassen und über Verbesserungs- und Verfeinerungsprozesse nachzudenken.

Wenn die Schüler ihre technischen Notizbücher und MINT-LABOREINHEITEN ausfüllen, lernen sie, effektiv mit ihren Kollegen zusammenzuarbeiten, um Feedback zu geben und innovative Lösungen für Herausforderungen zu entwickeln. Soft Skills wie kritisches Denken, Kommunikation und Teamarbeit kommen den Schülern nicht nur im Unterricht, sondern auch am Arbeitsplatz zugute, sowohl im MINT-Bereich als auch darüber hinaus.

Ausrichtung an Industriestandards

Die CTE Workcell-Komponenten und die CTE STEM Lab Units wurden entwickelt, um Industriestandards in der industriellen Automatisierung zu erfüllen. Der Unterricht richtet sich nach der Checkliste für Roboterfähigkeiten der Society for Manufacturing Engineering (SME) und umfasst Themen wie Fertigungsgrundlagen, Roboteranwendungen, Sicherheit, Roboterhardware und -software sowie Roboterprogrammierung und -betrieb. Die Studierenden erlernen die gleichen Kernkompetenzen, die von Ingenieuren und Maschinisten verlangt werden, einschließlich der Fähigkeit, Koordinatensysteme zu beschreiben, Endeffektoren zu verstehen und Online-Codierung durchzuführen.

CTE-Kurse sind eine solide Ressource für alle Studenten, die die Zertifizierung Robotics in Manufacturing Fundamentals (RMF) erwerben möchten. Weitere Informationen zu bestimmten Industriestandardverbindungen finden Sie in der folgenden Ressource: vex CTE Workcell Industry Standards.

Die CTE Workcell hat die Kraft, die nächste Generation von Maschinisten, Ingenieuren, Programmierern und Designern zu inspirieren. Laut einer YouScience-Umfrage glauben 62 % der Gymnasiasten, dass College- und Karrierebereitschaft eine der Aufgaben ihrer Schule ist, aber nur 41 % fühlen sich bereit, nach dem Abschluss eine Berufswahl zu treffen. Für Studenten, die sich über ihre Zukunft unsicher fühlen, kann die Entwicklung von Karriereinteressen innerhalb der industriellen Automatisierung durch das CTE Workcell transformativ sein, wenn sie neue Fähigkeiten erwerben und ihre natürlichen Fähigkeiten entdecken. Durch die Förderung von praktischer Erfahrung und der Entfachung von Leidenschaft schließt die CTE Workcell nicht nur diese Lücke, sondern ebnet auch den Weg für eine selbstbewusste und fähige Belegschaft, die bereit ist, sich den Herausforderungen der Branchen von morgen zu stellen.