مقدمة إلى الهندسة - الهندسة - ثاني ثانوي

8 1 أساسيات الهندسة سيتعرف الطالب في هذه الوحدة على علم الهندسة. ويشمل ذلك أساسيات الهندسة وتاريخها ومجالاتها وأغراضها المختلفة. وفي الختام سيتعرّف الطالب على أهمية علم الهندسة وكيفية توظيفه لتحسين جودة الحياة، وكذلك على أوجه الاختلاف بين مهندس الحاسب ومهندس البرمجيات. 0 أهداف التعلم بنهاية هذه الوحدة سيكون الطالب قادرًا على أن : > يُعرف مصطلح الهندسة. > يصف أساسيات الهندسة. > يتعرف على تاريخ الهندسة. يدرك مجالات العمل المختلفة للمهندسين. > يُحدد المجالات المهنية للهندسة. > يتعرف على التحديات المستقبلية التي تواجه المهندسين يذكر أهداف الهندسة. > يتعرَّف على مساهمة الهندسة في تحسين جودة الحياة. > يتعرف على أهمية المهن المتعلقة بالحوسبة. > يُميز أوجه الإختلاف بين مهام مهندس الحاسب ومهام مهندس البرمجيات. متطلب البرمجة بلغة البايثون يتطلب منهجا علم البيانات والهندسة في نظام المسارات معرفة أساسيات البرمجة بلغة البايثون. يرجى مسح رمز الاستجابة السريع أدناه للوصول لمحتوى تعريفي بالبايثون. ولمعرفة الموضوعات المتوفرة والوصول السريع لكل وحدة ، يمكنك الاطلاع على الصفحات 229-230 Ministry of Education 2024-1446

الدرس الأول مقدمة إلى الهندسة رابط الدرس الرقمي www.ien.edu.sa 10 أساسيات الهندسة The Fundamentals of Engineering يعتمد المبدأ الأساسي للهندسة على توظيف علم الرياضيات والعلوم الأخرى والتفكير الإبداعي من قبل خبراء ومختصين في إيجاد حلول للمشكلات المعقدة متعددة التخصصات لخدمة المجتمعات. الهندسة (Engineering) هي تطبيق مجالات العلوم والرياضيات يجب أن تتوافر لدى المهندسين معرفة جيدة بالرياضيات والفيزياء، وكذلك يحتاج المهندسون إلى في حل المشكلات. مزيد من المعرفة المتخصصة في علوم مثل الكيمياء والأحياء والطب والكهرباء والمغناطيسية، أو معرفة بعلم الحاسب وتقنية المعلومات، وذلك بالطبع حسب المجال الهندسي المطلوب. وإلى جانب المعرفة التقنية، يحتاج المهندسون إلى مهارات متقدمة في الكتابة والتواصل، فالمهندسون يقضون قدرًا كبيرًا من الوقت في كتابة أفكارهم وعرضها على زملائهم ورؤسائهم. ويذكر التاريخ بعض أعظم المهندسين ممن برعوا في قدراتهم على التواصل وتميزوا في علاقاتهم الاجتماعية. تاريخ الهندسة The History of Engineering تُعرَّف الهندسة بأنها عملية استخدام الذكاء البشري في حل المشكلات في البيئة المحيطة. لقد كانت الهندسة جزءًا من حياة الإنسان منذ اختراع الزراعة، حيث كان البشر حينها مجرد قبائل بدائية تعيش على الصيد، ولكن حياتهم تطلبت ابتكار طرائق جديدة للصيد وللحصول على الملبس ولحماية أنفسهم من الأخطار المحدقة بهم ومن الحياة البرية الموحشة. انتقل البشر إلى زراعة المحاصيل وجمعها ، ولكن بطبيعة الحال واجهتهم العديد من المشكلات، حيث أصبح هناك حاجة لتجهيز التربة، وتوفير مياه الري، واستخدام الحيوانات للقيام ببعض الأعمال المتعلقة بالزراعة بكفاءة أكبر، وبرزت أيضًا الحاجة إلى وسائل فعّالة لحصاد المحاصيل الزراعية وتخزينها في أماكن مجهزة لحمايتها من الطقس واللصوص. ونتج عن هذه التحديات طرائق وأبعاد جديدة في تفكير البشر وفي كيفية تعاملهم مع البيئة المحيطة بهم. يستعرض الشكل 1.1 تاريخ وعصور الهندسة. دولة مضخة المياه الساعة الميكانيكية أرخميدس (Archimedes) إسماعيل الجزري 300 ق.م 700 500 العصر القديم العصور الوسطى العصر الإسلامي الذهبي 1450م آلة الطيران ليوناردو دافينشي المحرك البخاري جيمس واط خط التجميع هنري فورد (Henry Ford) (James Watt) (Leonardo da Vinci) عصر النهضة 1800م شكل 1.1: تاريخ الهندسة 1900م الثورة الصناعية العصر الحديث إلى اليوم 9 وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

العصر القديم The Ancient Era و الله يُعدُّ استخدام اللغة المكتوبة والحساب من أهم نقاط التحول الكبرى في تاريخ الإنسانية. عُثر على بعض الكتابات البشرية على صورة سجلات، ودفاتر لتسجيل المؤونة واحتياجات البلدات والمدن. بعد ذلك، شرع المهتمون بتطوير علم الرياضيات لوصف الكم الجديد من المعلومات الموجودة بشكل أفضل ومعالجته. وأراد المهتمون بعد ذلك تمثيل المشكلات التي واجهوها والحلول التي قاموا بتصميمها، ومن هنا ظهرت المبادئ الأولى للهندسة ، ليبدأ معها عصر ذهبي جديد من الابتكار، وذلك في منطقة البحر الأبيض المتوسط والشرق الأوسط. لقد وضع إقليدس (Euclid) كتابه العناصر (Elements) عام 300 قبل الميلاد في المنطقة التي تُعرف حديثًا باسم اليونان، ويُعدُّ هذا الكتاب مرجعًا علميًا مؤثرًا في مجال الحساب والهندسة على مر العصور. شكل 1.2 مضخة أو شادوف الماء أرخميدس 10 العصور الوسطى والعصر الذهبي الإسلامي T でも العمل The Middle Ages - Islamic Golden Age رسخت الهندسة كمنهجية علمية في أوروبا حتى سقوط الإمبراطورية الرومانية، حيث وظفت في جميع مجالات الحياة بدءًا من تخطيط المدن ، وحتى في الحروب والمعارك. وبينما كانت معظم قارة أوروبا تغرق فيما أطلق عليه اسم عصور الظلام في بداية القرون الوسطى، كانت منطقة الشرق الأوسط مختلفة تمامًا ، فقد كانت تشهد ثورة علمية وكان العلماء والمهندسون العرب والمسلمون يحققون إنجازات كبيرة في مجالات عدة شملت الرياضيات والفيزياء، والكيمياء، والأحياء. ونتيجة لتلك الريادة العلمية التي حققها العلماء والمهندسون المسلمون العرب، فقد تمكنوا من اختراع عدد لا يُحصى من الآلات وابتكروا حلولا لأبرز مشكلات العصر في ذلك الوقت. وأطلق على الفترة بين القرنين الثامن والرابع عشر الميلاديين اسم العصر الإسلامي الذهبي، حيث شهدت تلك الحقبة إنجازات عظيمة في الهندسة المعمارية والتخطيط المدني على يد المهندسين المسلمين والعرب، والتي لا يزال أثرها شكل 1.3 ساعة الفيل الشهيرة للجزري موجودًا حتى يومنا هذا. يُعد العالم إسماعيل الجزري (12061136م) من رواد الهندسة والرياضيات، وقد اشتهر بأجهزته الميكانيكية حتى أطلق عليه حديثًا أبو الروبوتات. قام الجزري بتصميم الآلات وبنائها ، والساعات الميكانيكية، وآلات رفع المياه، كما استخدم ما يُسمى بعمود الحدبات أو عمود الكامات Camshaft) لأول مرة في التاريخ. عصر النهضة - عصر التنوير The Renaissance - Enlightment Era بينما كانت المناطق الأوروبية والأسيوية تغرق في عصور الظلام ، وكان الشرق يشهد التطورات المتسارعة في مجالات العلم والهندسة والفلك، كان المهندسون في بلاد الشرق الأقصى والصين يعملون على اختراعات مختلفة أخرى، بما فيها الاختراعات الأربعة الكبرى وهي: البوصلة، وصناعة الورق، والطباعة، واختراع البارود. وصلت هذه الاختراعات إلى الغرب تدريجيًا عبر طريق الحرير وساهمت في تغيير التاريخ إلى الأبد. أدى اختراع البارود إلى تغيير معايير الحروب بشكل كامل، وزاد اختراع البوصلة والطباعة من قدرة البشر على السفر والحركة وكذلك على الكتابة والنشر للفكر والمؤلفات. كانت هذه التطورات إيذانًا ببدء ما يُسمى النهضة، حيث تصدرت الهندسة والفن اهتمامات البشرية . ودفعت احتياجات التجارة والاحتياجات الحربية المهندسين في تلك الآونة إلى ابتكار أسلحة جديدة وتصميم وسائل حماية أفضل للمدن، مما أدى بعصر شكل :1.4 آلة دافينشي الطائرة وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

إلى ظهور تقدم كبير في العمارة والبناء. يُعد ليوناردو دافينشي من أبرز الشخصيات التي ظهرت في ذلك الوقت، ورغم شهرته كفنان؛ إلا أنه كان مهندسا لامعًا صمم العديد من الاختراعات والآلات المعقدة. ولقد صنع دافينشي نموذجًا أوليًا للطائرة المروحية، وقد أظهرت الدراسات أنه بالإمكان لهذه الطائرة أن تحلق بالفعل، إذا صُنعت من مواد متطورة. خلال هذه الحقبة أدى غزو كل من الإمبراطورية المغولية والتميورية إلى إغلاق طريق الحرير، ولم يعد بالإمكان جلب السلع والمواد التجارية من الهند والصين. العصر الصناعي The Industrial Era تعين على المهندسين الأوروبيين تطوير الملاحة والنقل البحري للعثور على طرق بديلة للوصول إلى الهند والصين، وذلك لحل مشكلة إغلاق طريق الحرير. ولذلك صنع المهندسون الأوروبيون سفنا ضخمة قادرة على السفر لمسافات وفترات طويلة، وأرسلت فرق استطلاعية للبحث عن طرق تجارية جديدة. نجح المستكشفون في اكتشاف قارة أمريكا على يد كريستوفر كولمبس (Christopher Columbus) في عام 1492م ، ولكن ذلك مهد الطريق أمام بدء عصر جديد من الاستعمار والإمبريالية. وساهم الذهب والفضة المستخرجان من القارة الأمريكية إلى مزيد من تقدم الإنجازات الهندسية في أوروبا، والتي مكنت مهندسيها من صنع أسلحة أكثر كفاءة، مما منح الدول الأوروبية في ذلك الحين ميزة تقنية على بقية العالم، واستطاعت من خلالها استعمار معظم دول العالم، ولكن ذلك مهد لبدء ثورة من نوع آخر. اخترع جيمس واط عام 1776م المحرك البخاري، وتميز ذلك المحرك بقدرة كبيرة على توليد الحركة من خلال الطاقة الحرارية. وكان هذا الاختراع بداية ما يسمى الآن بالثورة الصناعية، والتي تميزت ببناء المصانع على نطاق واسع، مما أوجد الكثير من المشكلات التي تطلبت حلولًا هندسية مختلفة. واستمرت الابتكارات في مجالات الهندسة الميكانيكية والهندسة الكيميائية والهندسة الطبية الحيوية. واقتصر الحصول على البضائع المختلفة والأدوية قبل هذه الثورة على الطبقات الحاكمة والأغنياء، ولكنها أصبحت في متناول أيدي عامة الناس بعد ظهور الثورة الصناعية، وهكذا أحدث هذا التصنيع سلسلة متسارعة من التغيرات التقنية والاجتماعية أسرع من أي وقت مضى. العصر الحديث The Modern Era شكل 1.5 مخطط المحرك البخاري بواسطة بولتون وواط (Boulton and Watt) لقد شهد القرن العشرين الكثير من الحروب والصراعات العالمية منذ بدايته، ورغم ذلك فقد توالت الاختراعات والتطورات في مجالات التصنيع والكيمياء والكهرباء، وكذلك التطورات الأبرز في الحوسبة والهندسة النووية. وعلى الرغم من أن هنري فورد لم يخترع السيارة، إلا أنه قد غيّر عملية التصنيع إلى الأبد من خلال إدخال مبدأ خط التجميع المتحرك في عام 1913م . وقد دفع السباق إلى الفضاء بعد انتهاء الحرب العالمية الثانية العلماء والمهندسين لاختراع الأسلحة النووية وصواريخ الفضاء. ووضع المهندسون خلال تلك السنوات الأسس لكثير من التقنيات الحديثة المستخدمة في هذه الأيام تقريبًا. في التسعينات، بدأ عصر العولمة والذي تميز بحقبة جديدة من التعاون العالمي بين المهندسين في إعادة تشكيل جميع جوانب الحياة تقريبًا . فكل عقد ينقضي نرى فيه تطورًا - سريعًا - في جودة الحياة في معظم أنحاء العالم. إنك في عصر المعلومات، العصر الذي يشهد معالجة الذكاء الاصطناعي للبيانات الضخمة لتسخيرها في خدمة المهندسين في مجالاتهم المتنوعة، ولكن سيحتاج المهندسون إلى المزيد من الدعم لتدارك التحديات التي تواجهها الأجيال القادمة وعلى رأسها تغير المناخ والاحتباس الحراري وأزمة الطاقة الناجمة عن استنفاد الموارد الطبيعية. وكما هو الحال في كل زمان تبرز هذه التحديات التي تستدعي حلولا مبتكرة عبر المراحل المتكررة من التجارب التي يقودها العلماء والمهندسون مباشرة لمساعدة البشرية على المضي قدمًا. الشكل :16 خط تجميع شركة فورد موتور 11 وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

Ministry of Education 2024-1446 Bang 01010 مجالات الهندسة Engineering Fields الهندسة الكيميائية Chemical Engineering 1. هندسة الكيمياء الحيوية Biochemical Engineering يعمل مهندسو الكيمياء الحيوية في صناعات الأدوية والطاقة والأغذية والمشروبات، حيث يعملون على تطوير عقاقير وعلاجات جديدة لصالح شركات الأدوية، كما يبتكرون طرائقًا جديدة لإنتاج الأطعمة والمشروبات وحفظها ، ويصممون طر ائقًا جديدة لتكرير الوقود الأحفوري واستخراج وقود أنظف وأكثر كفاءة للمساعدة في تقليل انبعاث الملوثات في الجو. 2. الهندسة البيئية Environmental Engineering .3 الهندسة النووية Nuclear Engineering في الوقت الحاضر ، يُعد هذا المجال ذو أهمية خاصة بسبب التقلبات يُكلّف مهندسو الطاقة النووية بتطوير وسائل آمنة وفعّالة لتوليد الكهرباء المناخية التي بدأ تأثيرها يظهر على سكان الأرض، وكذلك لتدارك مشكلة من خلال الطاقة النووية وذلك لارتفاع تكلفة الوقود الأحفوري ولكن نفاد الموارد الطبيعية في جميع أنحاء الكرة الأرضية. هذه الطاقة قد تتحول إلى أسلحة دمار كارثية في حال استخدامها يعمل مهندسو البيئة في إيجاد حلول مثالية للمشكلات البيئية المختلفة لأغراض عسكرية والعمل -قائم- في الوقت الحاضر - على بناء جيل وخفض تأثيرها السلبي على البيئة. حيث بدأت العديد من الشركات جديد من محطات الطاقة النووية الآمنة، والتي تُنتج نفايات أقل خطرًا. والحكومات مشاريع جديدة، مع وضع التنمية المستدامة في الاعتبار، وكذلك العمل قائم على ضمان عدم تحويل الطاقة النووية إلى أسلحة. وهنا يبرز بشكل كبير دور مهندسي البيئة. 4. هندسة العمليات Process Engineering يعمل مهندسو العمليات على تصميم وتحسين عمليات تحويل المواد الأولية للطاقة (الخام) إلى مواد مختلفه وأنواع أخرى من الطاقة. يُعد تحويل المواد ومصادر الطاقة إلى مواد أخرى قابلة للاستهلاك أحد المراحل الأساسية لكل حل هندسي. شكل :1.7 مصنع البتروكيماويات في المملكة العربية السعودية وزارة التعليم 12 2000

الهندسة المدنية Civil Engineering .1 هندسة التشييد والإنشاءات Construction Engineering يدير مهندسو التشييد عملية إنشاء المباني والمنشآت بأنواعها المختلفة، سواء كانت إنشاء مستودع صغير أو مطار دولي. كما يدير مهندسو التشييد فرقا كبيرة من مهندسي الإنشاءات الآخرين ومهندسي الكهرباء ومهندسي المواد. يمتلك مهندسو التشييد مهارات متطورة في إدارة المشاريع، مما يمكنهم من إدارة عمليات التواصل ونقل المعلومات مع رؤسائهم ومرؤسيهم للقيام بالعمل على أفضل وجه. و الله 2. الهندسة الجيوتقنية Geotechnical Engineering .3 هندسة البلديات Municipal Engineering يُعد المهندسون الجيوتقنيون أو الجيولوجيون مسؤولين عن القيام بعمليات مهندسو البلدية مسؤولون عن التخطيط الحضري والمدني، ويحللون التحليل المختلفة والتأكد من تطوير مشروعات البناء بأمان. وذلك من المواقع الجغرافية واحتياجات المواطنين والشركات والمؤسسات ويحددون خلال رصد وتحليل وتجهيز أسطح التربة والصخور حيث يتم إنشاء مواقع وجود الموارد والخدمات الضرورية للمدينة. فمثلا، يحتاج مهندسو الهياكل الرئيسة للأبنية والمنشآت أحد الأمثلة على ذلك تحديد موقع البلدية إلى الاطلاع على إمدادات الطاقة والمياه، والتخلص من النفايات، وضع ا الأعمدة لأحد الجسور ليكون مستقرًا في حال حدوث زلزال يعمل والتمييز بين المناطق السكنية والتجارية والصناعية وفق الضوابط هؤلاء المهندسون عن قرب مع مهندسي التشييد للتأكد من أن جميع والسياسات والمعايير الموجودة. العمليات تتماشي مع الخطة المعدة. 4 هندسة النقل Transportation Engineering يحرص مهندسو النقل على التأكد من قدرة جميع مواطني المدينة أو المناطق السكنية من التنقل إلى وجهاتهم بسرعة وأمان. ويصمم هؤلاء المهندسون شبكات الطرق وخطوط الحافلات وأنظمة قطارات الأنفاق ( المترو) تحت الأرض، كما يحللون بيانات حركة المرور في الشوارع باستمرار بهدف تحسينها وخفض الانبعاثات الحرارية والتلوث وبالطبع خفض تكلفة الوقود. ويعمل مهندسو النقل بشكل مباشر مع مهندسي البلدية والمهندسين الجيوتقنيين لتنسيق وملاءمة الحلول الخاصة بالنقل التي يطورونها مع التخطيط العام للمدن والطرق والبنية التحتية والإنشاءات المختلفة. 5. الهندسة المعمارية Architectural Engineering يطبق المهندسون المعماريون مبادئ الهندسة والتفكير الإبداعي في تصميم مبانٍ تتسم بالجمال ، والمرونة، والاستدامة، والأمان. يعمل هؤلاء المهندسون إلى جانب المهندسين الآخرين المنخرطين في عملية تصميم المباني وإنشائها كمهندسي الإنشاءات والكهرباء. AAA ปลอบไว้ด่วน SAFETY FIRST شكل 1.8 إنشاء قطار الأنفاق ( المترو) في الرياض وزارة التعليم 13. Ministry of Education 2024-1446 noniulinou SAFETY FIRST

هندسة الكهرباء والحاسب Electrical and Computer Engineering 1. هندسة الطاقة Power Engineering هندسة الطاقة مجال متخصص للغاية ومهمته تحسين طرائق نقل الطاقة من مصادرها وتوزيعها. ويحتاج مهندسو الطاقة إلى إيجاد طرائق لتحويل جميع أنواع الطاقة التي يتم توليدها سواء من مصادر متجددة أو من الوقود الأحفوري إلى كهرباء جاهزة للاستخدام من خلال شبكات توزيع الطاقة. وفي الوقت الراهن تُستخدم الشبكات الذكية للتوزيع، وهي تقنية واعدة توفر الكثير من الطاقة والمال للمستهلكين في المنازل وفي مجالات الصناعة المختلفة. 2 هندسة الإلكترونيات Electronics Engineering يهتم مهندسو الإلكترونيات ببحث مكونات الأنظمة الإلكترونية للتطبيقات .3 هندسة الآلات الدقيقة والتحكم Instrumentation Engineering التجارية أو العلمية وتصميمها وتطويرها واختبارها. فهم ينشئون الدوائر لدى مهندسي الآلات الدقيقة والتحكم واحدة من أهم الوظائف في عمليات والمكونات الإلكترونية الخاصة بالاتصالات السلكية واللاسلكية والالتقاط التصنيع، فهم يقومون بتخطيط أنظمة الأتمتة وتصميمها ومراقبتها في بيئة التصنيع. وتتضمن مهنة هندسة الآلات الدقيقة والتحكم التعامل مع الفضائي والصوتيات والأدوات والمتحكمات. 4. هندسة الاتصالات Telecommunications Engineering أجهزة القياس وأنظمة التحكم وكذلك برمجيات إدارة العمليات. .5 هندسة الحاسب Computer Engineering مع التطبيق المتزايد لتقنيات إنترنت الأشياء، أضحى مهندسو الاتصالات تجمع هندسة الحاسب بين الهندسة الكهربائية وهندسة الإلكترونيات في طليعة رواد التقنية، وتركز مهنتهم على تصميم الحلول التي تسمح وعلوم الحاسب. يساهم مهندسو الحاسب في تطوير مجموعة واسعة من للأجهزة والأنظمة بالتواصل والعمل معًا. في الوقت الحاضر ومع ظهور تقنيات الحاسب ودعمها مثل الرقائق الدقيقة والخوادم أو حتى الأجهزة شبكات الجيل الخامس وتقنيات إيدج للذكاء الاصطناعي Edge l الخاصة ببعض التقنيات الحاسوبية الحديثة مثل أجهزة الحوسبة الكمية والرقائق العصبية والتقنيات المتقدمة الأخرى، يواجه مهندسو الاتصالات (Quantum Computers). ويعمل مهندسو الحاسب مع قطاعات واسعة فرصًا وتحديات كبيرة لتغيير حياة البشر للأفضل في السنوات القادمة. من الأعمال تشمل قطاع التصنيع، وقطاع الرعاية الصحية، وقطاع النقل. .6 هندسة البرمجيات Software Engineering يوفر مهندسو البرمجيات حلولًا برمجية للتحديات العصرية المستمرة من خلال تطوير البرمجيات، ويكفي أن تعلم أن كل جهاز رقمي أو شبكي، توجد فيه برامج داخلية هامة تعمل بشكل مستمر لحماية الجهاز وتمكين المستخدم من أداء المهام المطلوبة مما يجعل تطوير البرمجيات مجالا مهما للغاية. شكل 1.9 مهندس الاتصالات وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446 14

الهندسة الميكانيكية Mechanical Engineering 1. الهندسة الميكانيكية Mechanical Engineering 2. هندسة التصنيع Manufacturing Engineering يطبق المهندسون الميكانيكيون المبادئ الهندسية وتقنيات حل المشكلات يركز مهندسو التصنيع على العمليات الخاصة بالإنتاج في المصانع، حيث من مرحلة التصميم إلى مرحلة التصنيع على المواد والآلات المختلفة يهدف عملهم إلى خفض التكلفة وتحسين جودة الإنتاج والقدرة الإنتاجية حيث يستخدمون مبادئ الحركة والطاقة والقوة لإيجاد الحلول التقنية للمصانع على تصنيع منتجات مستدامة بيئيا ومنافسة تجاريًا. بتكلفة معقولة، مع ضمان فعالية وموثوقية التصاميم التي يستحدثونها في نطاق أعمالهم المختلفة. 3. الهندسة الصناعية Industrial Engineering .4. هندسة المواد Materials Engineering تُعدُّ هندسة المواد واحدةً من أهم المهن في المجال الهندسي. يختص مهندسو المواد بتصميم مواد جديدة وإنتاجها بخصائص غير موجودة يكلف المهندسون الصناعيون بتصميم وتحسين البيئات الصناعية المعقدة عادة في الطبيعة، واكتشاف مواد جديدة يولد بيئة محفزة لعمل التجارب مع مراعاة ضوابط بيئة العمل والقدرة التصنيعية. يجب أن يوازن التي قد ينتج عنها منتجات لم تكن ممكنة في ظل ظروف التجارب العادية. المهندسون الصناعيون بين مجموعة واسعة من المتغيرات الاجتماعية وتتعلق أبحاثهم بالمواد والمكونات المختلفة مثل: المعادن والبلاستيك والاقتصادية والتصنيعية المترابطة لتحقيق أفضل النتائج. والسيراميك، والمواد النانوية. .5 هندسة المركبات Automotive Engineering هندسة المركبات مجال متخصص في تصميم المركبات وإنتاجها. يطور مهندسو المركبات مركبات أكثر أمانًا وكفاءة وذلك من خلال الأبحاث المبتكرة حول الطرق الذكية وتقنيات القيادة الذاتية ومع ازدياد استخدام الطاقة المتجددة وظهور المدن الذكية، أضحت وسائل النقل جزءًا لا يتجزأ من البنية التحتية للمدن. ويعمل مهندسو المركبات في الوقت الحالي على تصميم وسائل النقل المستقبلية التي تتوافق مع حاجات الاستدامة والبيئة. 6. الهندسة الصوتية Acoustical Engineering 7. هندسة الطيران Aerospace Engineering يعمل مهندسو الصوت بشكل عام في الصناعة المتعلقة يشارك مهندسو الطيران في تصميم وصناعة الطائرات بأنواعها المختلفة وكذلك بالفنون، وهم مسؤولون عن التعامل مع المعدات الصوتية المركبات الفضائية. ويزداد الطلب على هذه المهنة في الوقت الحاضر بسبب اهتمام وهندسة المسارح وضبط أنظمة الصوت ووسائل التحكم به شركات الطيران بتقنية الطائرات التي تفوق سرعة الصوت والطائرات ذات الاستهلاك المنخفض للوقود، وقد طرأ ازدياد ملحوظ في الآونة الأخيرة على تمويل في الأماكن المفتوحة والمغلقة. مهمات الفضاء ونشر الأقمار الصناعية من قبل القطاع الخاص. الشكل 1.10 مهندس الطائرات المسيرة بدون طيار وزارة التعليم 15. Ministry of Education 2024-1446

101 و الفرص الوظيفية في الهندسة Engineering Career Opportunities توفر الهندسة مجموعة كبيرة من الفرص الوظيفية، حيث يمكن للمهندسين في نفس المجال والتخصص العمل في وظائف ومجالات مختلفة. كما يُشار هنا إلى أهم الفرص الوظيفية المتاحة للمهندسين. البحث والتطوير Research and Development العمل في قسم البحث والتطوير يمكنك من تحويل الأفكار إلى منتجات ملموسة. ولتحقيق ذلك ؛ يتعين عليك البحث عن مواد جديدة محتملة يُمكن استخدامها، ودراسة إمكانيات تحسين العمليات الحالية، وابتكار عمليات جديدة، والتأكد من أن المنتج يُصنع ويُباع بأسعار تنافسية، ويجب أن يكون منتجك النهائي عمليا ومناسبا لغرضه. التصميم Design بصفتك مهندسا ، تكون مكلفا بأخذ المعلومات المستمدة من قسم البحث والتطوير والعمل على تصميم منتج يخدم الغرض المحدد له، ويجب أن يكون المنتج المحدد مجديًا ماليًا ومنافسًا تجاريًا . ستنتج في مرحلة التصميم مخططات ونماذج أولية مصنوعة باستخدام أدوات التصميم بمساعدة الحاسب (Computer Aided Design - CAD وطرائق المحاكاة الأخرى. التخطيط Planning يُعدُّ التخطيط الخطوة الأخيرة قبل البدء بتصنيع المنتج. وستكون مسؤولاً عن مواد التصنيع المطلوبة ومعداتها، وستضع الخطط اللازمة لتنفيذ جميع الخطوات اللازمة لإنشاء منتج ذي موثوقية وتكلفة معقولة. الإنتاج Production بصفتك مهندس إنتاج، ستستفيد من أعمال زملائك في أقسام البحث والتطوير والتصميم والتخطيط، وستكون مسؤوليتك مباشرة في مرحلة الإنتاج الفعلي بحيث تحتاج إلى التأكد من توافر المواد الصحيحة، وصحة الخطط ، ووجود المعدات والأدوات المناسبة، وإمكانية تصنيع المنتج ضمن القيود المالية والزمنية المحددة. التركيب Installation في حالة وجود أنظمة أو أجهزة معقدة ، يرتكز عمل مهندس التركيبات على عمليات التركيب والتثبيت والإعداد، بصفتك مهندس تركيبات سيكون عليك القيام بعملية تركيب المنتج والتأكد من عمله بالطريقة الصحيحة بالإضافة إلى عمليات الصيانة. مراقبة الجودة Quality Control تُعد مراقبة الجودة أو ضمانها جزءًا مهما من دورة حياة المنتج أو النظام، ويتم في كل مرحلة من مراحل تطوير المنتج إجراء العديد من التجارب. بصفتك مهندس مراقبة الجودة، ستفحص المواد، وتتحقق من دقة الأبعاد والقياسات، وتجري التجارب المختلفة على المنتج في ظروف مختلفة وأحيانًا قاسية، وذلك لاختبار قدرته على التحمل مثلا. ستساعدك المراقبة أيضًا على تحليل بيانات الاستخدام والتنبؤ بالأخطاء حتى بعد بيع المنتج. وتعد مراقبة الجودة عملية مكلفة للغاية، كما وقد تستغرق وقتًا طويلًا ، ولكن من ناحية أخرى فهي مفيدة ماليا حيث أن المؤسسة التي تولي اهتمامًا خاصًا بمراقبة الجودة توفر المال والوقت اللازم لإجراء التعديلات أو التصحيحات بعد بيع المنتج. و الشكل :111 منضدة البحث والتطوير الخاصة بالإلكترونيات .. وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446 16

التسويق والمبيعات Marketing and Sales سواء كان في المؤسسة قسم للتسويق الداخلي، أو تمت الاستعانة بمصادر خارجية للتسويق، فإن التواصل مع الأقسام الهندسية يُعدُّ أمرًا بالغ الأهمية للقيام بحملات تسويق ومبيعات ناجحة. ستكلف بشرح صفات المنتج والمزايا التنافسية لمختصي التسويق والمبيعات الذين عليهم شرح ذلك للمستهلكين. Я الدعم الفني وخدمة العملاء Customer Service and Support قد يحدث خلل معين وأعطال أثناء استخدام منتج أو نظام ما، كذلك توجد آلات معقدة تحتاج إلى عمليات صيانة في فترات زمنية محددة في الكثير من الحالات. سيحتاج العملاء إلى توافر الدعم لتشخيص المشكلة وحلها . بصفتك مهندسًا لديه معرفة عميقة بالمنتج أو بالنظام نفسه، ستحتاج إلى وضع خطط لإجراء الصيانة المناسبة والعمل مع الفنيين المشتركين في هذه العملية. التحديات المستقبلية Future Challenges شكل 1.12 مهندس كهربائي يعمل في مجال الطاقة المتجددة من التحديات الرئيسة التي سيتعرض لها المهندسون في السنوات القادمة وجود مشكلات تتعلق بعدة مجالات، مما يتطلب المزيد من التفكير الإبداعي والتعاون مع الآخرين كما هو موضّح في الجدول 1.1 أدناه. جدول :1.1 التحديات المستقبلية التأثير الملحوظ لتغيرات يهدد ارتفاع درجات الحرارة وتصاعد مستويات سطح البحر في المدن الساحلية بإعاقة شبكات النقل. سيحتاج المهندسون المناخ على الكرة الأرضية إلى العمل على إيجاد الحلول التي تحد من ارتفاع درجات الحرارة وتقدم للمجتمع الأدوات اللازمة للتكيف مع في العقود الأخيرة. الظروف المتغيرة. لقد أثبت استخدام موارد الطاقة المتجددة ،فعاليته، وحققت بعض البلدان إنجازات كبيرة في تحويل استهلاك الطاقة الموارد الطبيعية ليست إلى مصادر الطاقة المتجددة. يحتاج المهندسون إلى ابتكار أنظمة موفرة للطاقة وتوسيع البنى التحتية للطاقة المتجددة. دائمة. تؤدي هذه الحلول إلى تقليل الانبعاثات، وتساهم في الحد من آثار تغير المناخ. أصبح المجتمع الحديث يجب نشر وحدات الرعاية الطبية المجهزة للتعامل مع كافة الاحتمالات، كما يجب أن تساعد الأجهزة المختبرية في عرضة للأوبئة التي تؤثر تطوير لقاحات جديدة، ويتعين على المهندسين إيجاد حلول ناجحة لكلا الأمرين. على جميع جوانب الحياة. تأمين الفضاء السيبراني وحماية الخصوصية تترابط جميع التطبيقات الحديثة معًا وتُشكل أنظمة تبادل للبيانات الهامة والسرية ويحتاج مهندسو الحاسب والشبكات والبرمجيات إلى التأكد من أن هذه الأنظمة آمنة وليست عرضة لقراصنة الإنترنت. يتزايد عدد سكان العالم ،باطراد، مما يُبرز الحاجة إلى توفير كميات إضافية من المواد الغذائية بتكلفة معقولة. يجب نقص الغذاء بسبب أن يساهم المهندسون الكيميائيون في تحسين عمليات إنتاج الأغذية ومعالجتها وضمان توفير إمدادات غذائية كافية الزيادة السكانية. الرعاية الصحية وتوفرها للجميع. لجميع البلدان. بينما يرتفع متوسط عمر البشر تزداد تكلفة علاج العديد من الأمراض، مما يؤدي إلى إحداث خلل في الوصول إلى الرعاية الصحية اللازمة في الوقت المناسب، ولذلك يتولى المهندسون اختراع المعدات والعلاجات الطبية وتطويرها لتوفير رعاية صحية في متناول جميع الأشخاص بغض النظر عن أوضاعهم الاجتماعية، وقدراتهم المالية. 17. وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

أهمية الهندسة The Importance of Engineering إيجاد حلول للمشكلات من خلال الهندسة Problem Solving with Engineering تحيط بك التحديات من كل مكان، فالتغيرات البيئية والاجتماعية تحدث بشكل أسرع من أي وقت مضى. تغطي المهن المختلفة في مجال الهندسة مجموعة واسعة من التخصصات، ويحتاج المهندسون إلى العمل بصورة تعاونية للوصول إلى حلول مثلى للمشكلات المعقدة. وعلى مدار التاريخ، أدى ظهور المشكلات والتحديات الكبرى إلى حدوث تقدم في العلوم والتقنية ، فكانت الهندسة هي الركيزة التي وفرت الحلول لتلك المشكلات. تعد دراسة الهندسة والتخصص بها سببًا في إيجاد أشخاص قادرين على التأثير بشكل إيجابي على المجتمعات والدول والمجتمع العالمي. تحسين جودة الحياة من خلال الهندسة Improving Quality of Life with Engineering تحسنت جودة الحياة منذ بدء البشر في استخدام الهندسة لحل المشكلات البسيطة والمعقدة. ومع ذلك ، فقد تباين معدل التقدم على مر العصور. أدى ظهور الإنترنت في السنوات الثلاثين الماضية والتعاون العالمي بين العلماء والمهندسين وتبادل المعرفة الواسعة إلى زيادة وتيرة البحث والتطوير وبالتالي ظهرت المزيد من الاختراعات الجديدة. لا يمكن مثلًا لشخص عاش قبل 100 عام من الآن أن يتخيل نوعية حياة البشر الآن سمحت وسائل النقل الحديثة للناس بالحركة بحرية وسرعة في جميع أنحاء العالم، فالرحلة التي كانت تستغرق أسابيع أو أشهرًا تكتمل الآن في بضع ساعات، وكما أضحى بالإمكان أن يعيش الناس في الدول ذات الشتاء القارص أو الصيف الحار مع ظروف كانت غير مواتية في الماضي وأصبح ممكنا التغلب على هذه الظروف بواسطة أجهزة التدفئة والتكييف. يمكن للبشر التواصل مع بعضهم من أي مكان في العالم من خلال تطبيقات الدردشة أو مكالمات الفيديو، وأصبح من الممكن العمل عن بعد من خلال تطبيقات مؤتمرات الفيديو المتقدمة، مما أحدث تطورًا هائلا في بيئة العمل. يمكن القول أيضًا أن التقنيات الحيوية التي ساهمت في إنتاج المزيد من الحبوب والمنتجات الغذائية الأخرى ساهمت بشكل ملحوظ في القضاء بشكل شبه كامل على ظاهرة المجاعات حول العالم. وساهمت الأجهزة الطبية الحديثة وتقنية الطب الإلكتروني والطب عن بعد في إنقاذ المزيد من الأرواح. إن جودة الحياة تتحسن باستمرار مع أحدث التطورات التقنية الموجودة والمستقبلية. INTELLIGENT DRIVING XP ZERO شكل 1.13 حافلة كهربائية صغيرة وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446 AUTONOMOUS BUS 18

أهمية المهن المتعلقة بالحوسبة The Importance of Jobs Related to Computing أدت التطورات التقنية في الحوسبة إلى نشوء العديد من المهن المتعلقة بالهندسة والحواسيب وشبكاتها. وتنبع أهمية هذه المهن لكثرة استخدام أجهزة الحاسب في كل نواحي الحياة. بعض المهن الهندسية الأكثر شيوعًا والمتعلقة بالحاسب هي: > مهندس اتصالات > مهندس البرمجيات. > مهندس إنترنت الأشياء. > مهندس الأمن السيبراني. > مصمم النظم. > مسؤول قاعدة البيانات. > مهندس النظم. > مهندس الدعم الفني و تشير بعض هذه المهن إلى العمل مع أجزاء أجهزة الحاسب ، ويشير البعض الآخر إلى العمل مع البرمجيات، ولكن جميعها تتطلب توفر مهارات وعقلية المهندس. الفرق بين مهندس الحاسب ومهندس البرمجيات Computer Engineer versus Software Engineer هناك اعتقاد بأن مسمى مهندس الحاسب ومهندس البرمجيات مترادفان، وقد يكون هناك أساس مشترك في دراسة أحد هذين التخصصين من حيث المفاهيم الأساسية لعلم الحاسب، ولكن الدور الذي يقوم به كل منهما مختلف عند التطبيق. الشكل 1.14 مهندسة برمجيات مهندس الحاسب :(Computer Engineer) يركز بشكل أساسي على تصميم الأجهزة، وتخطيط البنية التحتية للحاسب وعمليات الاتصال. مهندس البرمجيات :(Software Engineer) يكلف بتطوير وتنفيذ منصات العمل والتطبيقات البرمجية. 19 وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

20 1 تمرينات حدد الجملة الصحيحة والجملة الخاطئة فيما يلي: 1. الهندسة هي تطبيق العلم في حل المشكلات. .2 تعتمد الهندسة على مبدأ استخدام الرياضيات والعلوم والتفكير الإبداعي في إيجاد حلول للمشكلات المعقدة متعددة التخصصات. .3 اعتبرت الهندسة جزءًا من حياة الإنسان منذ اختراع الزراعة. .4. تمثلت الاختراعات الأربعة الكبرى في اختراع البوصلة، وصناعة الورق، والطباعة، والحاسب. 5. تواجه الأجيال القادمة بعضًا من أهم التحديات مثل التغير المناخي وأزمة الطاقة والتعرض للأوبئة. 6. هندسة المواد هي أحد مجالات الهندسة الميكانيكية. .7 هندسة الطاقة هي أحد مجالات الهندسة الكهربائية. 8. يتعين على المهندس في قسم التصميم إنتاج مخططات ونماذج أولية مصنوعة باستخدام أدوات التصميم بمساعدة الحاسب والمحاكاة. .9 تعد مراقبة الجودة عملية مكلفة وتستغرق وقتًا طويلًا ، لكنها مفيدة من الناحية المالية لأنها توفر تُعدُّ المال والوقت المستغرق في إجراء التعديلات والإصلاحات بعد بيع المنتج. я 10. تعد وظيفة مسؤول قاعدة البيانات مهنة هندسية مرتبطة بالحاسب. صحيحة خاطئة وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446

21 وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446 وضح المقصود بمصطلح الهندسة. صف وقارن بين المجالات المتعددة للهندسة الكهربائية. 2 3

وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446 4 أنشئ جدولا بالتحديات الرئيسة التي سيواجهها المهندسون في السنوات القادمة. ما مدى تأثير العصر الإسلامي الذهبي على تطور علم الهندسة؟ ابحث في الإنترنت عن معلومات حول اختراع طواحين الهواء الأفقية في تلك الحقبة الزمنية. مما تعلمته سابقًا، اذكر ثلاث مهن معرضة للاختفاء في السنوات القليلة القادمة ، واذكر ثلاث مهن تعتقد بأنها أكثر أهمية منها. 5 6 22

23 7 ما التحديات المستقبلية الملحة التي سيواجهها العالم في اعتقادك ؟ وما المهن الهندسية التي تعتقد بأنها قادرة على التغلب عليها ؟ ابحث في الإنترنت عن الجامعات التي توفر هذا التخصص في مجال الهندسة، وكذلك في مجال الدراسات العليا. اشرح دور رؤية المملكة العربية السعودية 2030 في إيجاد حلول للتحديات العالمية، وكيف يمكن للمهندسين السعوديين تقديم رؤى أفضل للمجتمع؟ وزارة التعليم Ministry of Education 2024-1446 8