45

Projekt:

Vzdělávání pro efektivní transfer technologií a znalostí v přírodovědných a technických oborech reg. č. CZ.1.07/2.3.00/45.0011

Didaktický materiál

Kurz : Autor :

Robotika a mikroelektronika Ing. Jiří Jelínek, Ph.D.

TENTO PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY.

Ing. Jiří Jelínek, Ph.D.: Robotika a mikroelektronika

PÁJÍME JEŠTĚD Metodický list

strana 1

6. – 9. ročník ZŠ

A 180 min. I.-XII.

Prostředí Laboratoř fyziky (elektroniky) nebo učebna vybavená elektrickou zásuvkou na každém pracovišti. Hlavní myšlenka lekce Bez dobré přípravy se pájí hůř. Zásadní otázky lekce Jak se správně čte ve schematickém znázornění elektronického zařízení? Jaké nástroje a pomůcky potřebuji k pájení? Jak se správně a bezpečně používají nástroje a pomůcky při pájení? Příprava lekce Nástroje a pomůcky (pájky, kalafuna, odsávačky, pinzety, pracovní podložky, cín, plošné spoje, rezistory, LED, kondenzátory,

tranzistory, štípací kleště, houbičky/drátěnky, multimetry), počítač, dataprojektor, promítací plocha, volitelně prezentace v PowerPointu. Vstupní požadavky na žáky Manuální zručnost žáků. Specifické kritérium úspěchu lekce Žák prokáže manuální zručnost při práci. Žák zachází bezpečně s nástroji a pomůckami. Vazba na jiné lekce Na lekci navazuje lekce s názvem „Dvakrát měř, jednou řež“.

Vzdělávání pro efektivní transfer technologií a znalostí v přírodovědných a technických oborech, reg. číslo CZ.1.07/2.3.00/45.0011


strana 2

1) Schématické znázornění blikače

Cíl aktivity Žák popíše výhody zobrazování elektronických zařízení pomocí schémat. 10 min. Pomůcky tabule/flipchart, křídy/fixy, pomůcka k rozdělení žáků do skupin (např. karty, různobarevné kuličky / tyčinky atp.), pracovní list, dataprojektor, počítač, plocha na promítání, obrázek schématu blikače, blikač

Učitel předvede žákům funkční blikač a zeptá se jich, co je k předváděnému napadá (např. Co to je? Jak se to jmenuje? K čemu to slouží? atp.). Poté, co zazní nápady žáků, promítne učitel na promítací plochu schematický plánek blikače a při ukazování na blikač a na schéma se ptá žáků, co mají tyto dvě věci společného. Cílem je, aby žáci sami poznali, že schéma znázorňuje blikač, a vyvodili pro sebe, že se elektronická zařízení dají schematicky znázornit. Učitel se dále ptá žáků, jestli je napadá, proč je výhodné zobrazovat elektronická zařízení pomocí schématu, místo aby byla popsána slovy. Učitel žáky vede k závěru, že schematické znázornění je přehlednější než slovní polis a že najednou ukazuje všechny podstatné součásti a jejich propojení. Poté učitel náhodně (viz Pomůcky) rozdělí žáky do skupin (po 3-4) a předloží žákům pracovní list.



strana 3

2) Co nám sděluje schéma elektrického obvodu?

Cíl aktivity Žák pojmenuje schematické značky rezistoru, LED, kondenzátoru, tranzistoru a baterie ve schématu elektrického obvodu. Žák popíše funkci rezistoru, LED, kondenzátoru, tranzistoru a baterie. 30 min. Pomůcky pracovní list, psací náčiní, tabule/flipchart, křídy/fixy, dataprojektor, počítač, plocha na promítání, obrázek schématu blikače

Učitel instruuje žáky k prvnímu úkolu pracovního listu. Tento úkol obsahuje schéma blikače. Učitel zadá následující úkol: „Žáci, v prvním úkolu pracovního listu máte znázorněno schéma elektrického obvodu. Při pohledu na schéma vidíte různé schématické značky jednotlivých součástek elektrického obvodu. Pod schématem elektrického obvodu máte tabulku, ve které jsou vyjmenovány součástky, které tvoří elektrický obvod. Pomocí obyčejné tužky zaznamenejte do schématu elektrického obvodu názvy jednotlivých součástek.“ Učitel prochází mezi žáky a kontroluje jejich práci ve skupinách. Na práci by mělo žákům stačit cca 5 minut. Jakmile mají skupiny pojmenované jednotlivé součástky, začne učitel postupně ukazovat na promítaném schématu elektrického obvodu jednu součástku za druhou a nechá postupně jednotlivé skupiny součástky pojmenovat. Pokud se skupina splete, dá učitel šanci další skupině. Jakmile učitel projde všechny části elektrického obvodu a každá součástka je správně pojmenována, dostanou žáci další instrukce k práci: „Do tabulky u prvního úkolu si k názvu každé součástky doplňte schematickou značku. Dále se pokuste vymyslet, k čemu součástka slouží a své odpovědi si zapište.“ Na úkol mají žáci zhruba 15 minut. Učitel prochází mezi skupinami a kontroluje jejich práci. Následně nechá učitel skupiny popisovat jejich nápady a na tabuli nebo flipchart napíše ke každé součástce platný popis toho, k čemu slouží. Učitel vyzve žáky, aby si správnou funkci součástek zaznamenali do pracovních listů.



strana 4

3) Není rezistor jako rezistor

Cíl aktivity Žák určí hodnotu rezistoru podle jeho barevného značení. 20 min. Pomůcky pracovní list, psací náčiní, tabule/flipchart, křídy/fixy, dataprojektor, počítač, plocha na promítání, obrázek schématu blikače

Učitel sdělí žákům, že různí výrobci rezistorů své výrobky různě označují, a proto je třeba se naučit rozpoznat podle značení na rezistoru, o jaký rezistor se vlastně jedná. Učitel předloží žákům různé typy rezistorů a ptá se jich, jestli je napadá, co na rezistorech je to důležité, co nám říká, o jaký rezistor jde. Učitel vede žáky k poznání toho, že jsou rezistory označovány zápisem hodnoty, číselného kódu a pomocí barevných proužků. Na práci nechá učitel cca 5 minut. Poté učitel instruuje žáky k druhému úkolu pracovního listu. Tento úkol obsahuje tabulku barevných kódů rezistorů a tabulku s obrázky rezistorů. Učitel zadá následující instrukci: „Žáci, v druhém úkolu pracovního listu máte tabulku barevných kódů rezistorů, která vám pomůže určit hodnotu rezistorů zobrazených pod tabulkou. Vašim úkolem je na základě barevných kódů každému rezistoru přiřadit správnou hodnotu.“ Na úkol mají žáci cca 10 minut. Učitel mezi nimi prochází a kontroluje správnost práce. Poté učitel skupiny vyzve, aby postupně sdělily zjištěné hodnoty a popsaly, jak k výsledkům došly. Pokud se objeví chyba, nechá učitel prostor ostatním skupinám, aby hodnotu opravily. Na tabuli nebo flipchart učitel zapisuje správné hodnoty pro zobrazené rezistory.



strana 5

4) Co potřebuji k pájení a jak bezpečně pájet?

Cíl aktivity Žák pojmenuje nástroje a pomůcky potřebné k pájení. Žák rozumí použití nástrojů a pomůcek potřebných k pájení. Žák rozumí postupům bezpečné práce s nástroji a pomůckami a uvědomuje si rizika nesprávného použití nástrojů a pomůcek. 30 min. Pomůcky pracovní list, psací náčiní, tabule/flipchart, křídy/fixy, dataprojektor, počítač, plocha na promítání, pájka, kalafuna, odsávačka, pinzeta, pracovní podložka, cín, plošný spoj, rezistor, LED, kondenzátor, tranzistor, štípací kleště, houbička/drátěnka volitelně prezentace v PowerPointu

Učitel instruuje žáky k třetímu úkolu pracovního listu. V tomto úkolu jsou zobrazeny nástroje a pomůcky, které budou žáci k pájení potřebovat. Učitel vyzve skupiny: „Ve třetím úkolu v pracovním listu máte uvedeny nástroje a pomůcky, se kterými budeme dnes pracovat. Ve skupině se domluvte, jak se tyto nástroje a pomůcky nazývají a k čemu je budete potřebovat. Vše si zapište do pracovního listu. Pokud nevíte, jak se daný nástroj či pomůcka jmenuje, alespoň promyslete a zapište si, k čemu se používá. Máte na to zhruba 10 minut.“ Poté učitel prochází mezi skupinami a sleduje průběh práce. Po uplynutí času učitel postupně vyzve mluvčí jednotlivých skupin, aby pojmenovávali jednotlivé nástroje a pomůcky a uvedli, k čemu je budou používat. Jakmile mluvčí skupiny domluví, učitel prezentuje žákům pomůcku či nástroj v reálné podobě. U každé pomůcky učitel uvede možná rizika při práci s ní a názorně předvede, jak se s nástrojem správně zachází a jak lze předejít případnému poranění. Učitel prezentuje nejen nebezpečí, která hrozí žákovi při nesprávném používání nástroje či pomůcky, ale také jak může žák nesprávným používáním nástroje či pomůcky ohrozit své okolí. Ke shrnutí rizik při práci s nástrojem je vhodné použít prezentaci v PowerPointu. Postupně učitel nechá každého mluvčího uvést jeden název a použití, pak provede prezentaci a poté se přesune k dalšímu mluvčímu. Takto se postupuje, dokud nejsou všechny nástroje a pomůcky pojmenované a všechna rizika jasně popsaná. Pokud mluvčí skupiny pojmenování nezná, učitel se zeptá, k čemu nástroj/pomůcka podle mínění skupiny slouží. Protože se nejedná o soutěž, není třeba dát šanci jiné skupině nástroj/pomůcku pojmenovat, ale dotazem na použití si zmapovat myšlení žáků. Název pak může učitel sdělit sám. Po popsání každého nástroje či pomůcky učitel vyzve žáky, aby si zapsali do pracovního listu, jak se s nástrojem/pomůckou pracuje a jaká nebezpečí při nesprávném použití hrozí. Je vhodné k tomu využít prezentaci v PowerPointu.



strana 6

5) Osazování plošného spoje součástkami

Cíl aktivity Žák bezpečným a účelným způsobem používá nářadí a pomůcky potřebné pro pájení. Žák se učí pozorováním bezpečnému a účelnému používání nástrojů a pomůcek potřebných pro pájení. Žák osadí plošný spoj blikače správnými součástkami. 75 min. Pomůcky pracovní list, psací náčiní, tabule/flipchart, křídy/fixy, dataprojektor, počítač, plocha na promítání, pájky, kalafuna, odsávačky, pinzety, pracovní podložky, cín, plošné spoje, rezistory, LED, kondenzátory, tranzistory, štípací kleště, houbičky/drátěnky

Učitel rozdá skupinám plošné spoje a součástky, které budou třeba pro výrobu blikače. Učitel instruuje žáky ke čtvrtému úkolu: „Žáci, promyslete si, v jakém pořadí je podle vás vhodné plošný spoj osazovat součástkami. Součástky za sebe seřaďte tak, jak byste je postupně na plošný spoj pájeli.“ Na práci mají žáci cca 5 minut. Poté nechá učitel žáky uvést, podle jakého pravidla součástky řadili. Učitel následně předvede vybraná pořadí a nechá žáky vše sledovat. Poté se jich zeptá, jaký postup se jeví jako nejlepší a proč. Cílem je, aby si žáci uvědomili, že je výhodné osazovat plošný spoj součástkami od nejnižších po nejvyšší. Následně učitel vyzve žáky, aby si pravidlo zapsali do pracovního listu. Poté se učitel zeptá, zda si žáci všimli, jak má vypadat správně zapájený spoj. Nechá zaznít všechny nápady. Následně nakreslí na tabuli nebo flipchart tvar správně zapájeného spoje a špatně zapájeného spoje. Učitel uvede název dnešní lekce (Pájíme Ještěd), který je pomůckou – správně zapájený spoj vypadá jako Ještěd, špatně zapájený spoj vypadá jako cibulovitá věžička pravoslavného chrámu. Učitel vyzve žáky, aby si obrázek zakreslili do svého pracovního listu. Následně dá učitel žákům za úkol, aby si podle pravidla osazování plošného spoje správně seřadili součástky. Učitel zkontroluje správnost u všech žáků. Dále vyzve žáky, aby si vybrali schéma, podle kterého budou pájet, a svoji volbu zdůvodnili. Učitel hovoří s žáky o jejich nápadech. Poté následuje samotné osazování plošného spoje pájením. Učitel kontroluje bezpečné používání nástrojů a pomůcek a správný postup osazování plošného spoje. Pokud u žáka narazí na chybu v používání pomůcky či nástroje, případně v postupu osazování plošného spoje součástkami, společně si projdou správný postup.



strana 7

6) Blikač bliká Učitel instruuje žáky, aby si zkontrolovali, zda si zapsali všechny důležité informace do pracovních listů. Na tuto práci učitel poskytne zhruba 5 minut. Cíl aktivity Žák na svém součástkami osázeném plošném spoji prezentuje postup své práce.

Učitel postupně vyzve žáky, aby na svém plošném spoji popsali, jak pracovali, co jim šlo dobře, kde naopak narazili na nějaké obtíže atp. Cílem je, aby žáci společně sdíleli své zkušenosti z pájení a případně se pro příště poučili z chyb druhých a porozuměli jim.

15 min. Pomůcky pracovní list, psací náčiní, tabule/flipchart, křídy/fixy



strana 8

7) Tranzistor1 Tranzistorový jev byl objeven 16. prosince 1947 v Bellových laboratořích týmem ve složení William Shockley, John Bardeen a Walter Brattain. Za tento objev jim byla roku 1956 udělena Nobelova cena za fyziku. Jednalo se o významný objev, který vedl k faktickému vědeckotechnickému převratu v oblasti aplikované elektrotechniky tak, jak ji známe dnes. Tranzistory tehdy vyrobené jsou blízké dnešním bipolárním tranzistorům. V roce 1960 byly vyrobeny první unipolární tranzistory, které nahradily ty bipolární až v 90. letech 20. století. V případě samostatných součástek jsou stále používané bipolární tranzistory (např. na sepnutí motoru, super svítivé LED, relé). Uvnitř integrovaných obvodů jsou naopak používány unipolární tranzistory. V námi použitém obvodu mohou být zařazeny bipolární i unipolární tranzistory. Zkratka FET (Field effect tranzistors) Zkratka MOSFET (Metal oxid semiconductor field effect tranzistors)

1

Schéma uvedené v tomto materiálu pochází z archivu autora. Vzdělávání pro efektivní transfer technologií a znalostí v přírodovědných a technických oborech, reg. číslo CZ.1.07/2.3.00/45.0011


strana 9

8) Bezpečná práce s nástroji při pájení Při pájení je hrot páječky rozpálen na 330 až 350 stupňů Celsia, což může vést k poškození věcí (propálení) či úrazu (popálení). Při poškození plastových částí dochází k uvolňování některých látek, jejichž inhalace může být nebezpečná. Při propálení izolace elektrického kabelu může dojít k úrazu elektrickým proudem. V našem případě dáváme pozor především na prodlužovačky a na samotné přívodní vodiče ke hrotům páječek.



strana 10

PÁJÍME JEŠTĚD Pracovní list2 1) Na obrázku je znázorněno schéma elektrického obvodu. Při pohledu na schéma vidíš různé schematické značky jednotlivých součástek elektrického obvodu. Pod schématem elektrického obvodu máš tabulku, ve které jsou vyjmenovány součástky, které tvoří elektrický obvod. Pomocí obyčejné tužky zaznamenej do schématu elektrického obvodu názvy jednotlivých součástek. Pracuj ve skupině s ostatními a sdílejte společně svoje nápady.

2

Všechny schémata a obrázky uvedené v tomto materiálu pocházejí z archivu autora. Vzdělávání pro efektivní transfer technologií a znalostí v přírodovědných a technických oborech, reg. číslo CZ.1.07/2.3.00/45.0011


strana 11

Do tabulky si k názvu každé součástky doplň schematickou značku. Dále se pokus vymyslet, k čemu součástka slouží a své odpovědi si zapiš. Pracuj ve skupině s ostatními a sdílejte společně svoje nápady. a) REZISTOR K čemu je to dobré: schematická značka:

b) LED schematická značka:

K čemu je to dobré:

c) KONDENZÁTOR schematická značka:


d) TRANZISTOR schematická značka:


e) BATERIE schematická značka:




strana 12

2) S pomocí tabulky barevných kódů rezistorů urči hodnotu velikosti elektrického odporu rezistorů zobrazených níže. Pracuj ve skupině s ostatními a sdílejte společně svoje nápady.

Rezistor

Hodnota

3) V tabulce jsou uvedeny obrázky nástrojů a pomůcek, které budeš potřebovat při pájení. Ve skupině se domluv s ostatními, jak se tyto nástroje a pomůcky nazývají a k čemu je budeš potřebovat. K části „Nebezpečí při práci“ si zatím nic nepiš. a) Co to je: K čemu to budu potřebovat:

Nebezpečí při práci: Vzdělávání pro efektivní transfer technologií a znalostí v přírodovědných a technických oborech, reg. číslo CZ.1.07/2.3.00/45.0011


b)

strana 13

Co to je: K čemu to budu potřebovat:

Nebezpečí při práci:



c)

strana 14



d)



e)



f)





g)

strana 15



h)





i)

strana 16



Na výzvu učitele si ke každému nástroji či pomůcce zapiš možná nebezpečí, která při nesprávné práci s nimi hrozí. 4) Sem si zapiš pravidlo pro osazování plošného spoje součástkami.

5) Sem si zakresli správně zapájený spoj a špatně zapájený spoj. Správně zapájený spoj Špatně zapájený spoj

6) V tabulce máš zobrazena tři schémata, která představují výrobní dokumentaci blikače. Vyber to schéma, podle kterého budeš pájet, a promysli odpověď, proč budeš pájet zrovna podle tohoto schématu. Schéma K čemu ho potřebuji



strana 17

Na základě diskuze s ostatními si doplň ke všem schématům, k čemu se používají.



strana 18

7) Sem si můžeš zapsat postřehy svých spolužáků a vlastní postřehy k procesu osazování plošného spoje součástkami a k procesu pájení.



DVAKRÁT MĚŘ, JEDNOU ŘEŽ Metodický list 6. – 9. ročník ZŠ

Prostředí Laboratoř fyziky (elektroniky) nebo školní dílna (truhlárna). Hlavní myšlenka lekce Bez dobré přípravy se pracuje hůř. Zásadní otázky lekce Jak se správně čte ve výkresové dokumentaci? Jaké nástroje a pomůcky potřebuji k výrobě podvozku robotického autíčka? Jak se správně a bezpečně používají nástroje a pomůcky pro výrobu podvozku robotického autíčka? Příprava lekce Nástroje a pomůcky (truhlářský stůl, překližka, dýha, masiv, papíry A4

strana 19

A 180 min. I.-XII.

různé tloušťky, obyčejné tužky, pravítka, kladívka, kladiva, důlčíky, různé druhy pilek, lupínkové pilky, stolní/ruční vrtačka, sada vrtáků, různé druhy kleští), volitelně počítač, dataprojektor, promítací plocha, prezentace v PowerPointu. Vstupní požadavky na žáky Manuální zručnost žáků. Specifické kritérium úspěchu lekce Žák prokáže manuální zručnost při práci na výrobku. Vazba na jiné lekce Na lekci navazuje lekce s názvem „A přece se hýbe“.



strana 20

1) Příprava na výrobu podvozku robotického autíčka

Cíl aktivity Žák vyjmenuje nástroje a pomůcky, které jsou potřebné k výrobě podvozku robotického autíčka z překližky.

Učitel sdělí žákům cíl lekce: „Žáci, dnes nás čeká výroba podvozku robotického autíčka z překližky. Kromě samotné překližky budeme potřebovat i další důležité věci. Víte, které to jsou?“ Učitel zapisuje nápady žáků na tabuli/flipchart, neprovádí zatím selekci, zda je nápad žáka na místě nebo ne. Učitel zapíše všechny nápady.

5 min.

Poté učitel náhodně (viz pomůcky) rozdělí žáky do skupin (po 3-4) a předloží žákům pracovní list.

Pomůcky tabule/flipchart, křídy/fixy, pomůcka k rozdělení žáků do skupin (např. karty, různobarevné kuličky/tyčinky atp.), pracovní list



strana 21

2) Co nám výkresová dokumentace sděluje?

Cíl aktivity Žák čte základní údaje ve výkresové dokumentaci. 15 min. Pomůcky pracovní list, psací náčiní, tabule/flipchart, křídy/fixy

Učitel instruuje žáky k prvnímu úkolu pracovního listu. Tento úkol obsahuje technický výkres. Učitel zadá následující pokyn: „Žáci, v prvním úkolu pracovního listu máte technický výkres. Prohlédněte si jej a zapište si, co všechno z něj můžete vyčíst. Pracujte ve skupinách a zapisujte si nápady všech členů skupiny. Máte na to zhruba 5 minut.“ Poté učitel prochází mezi skupinami a sleduje produkované nápady. Po uplynutí času učitel zadá instrukci: „Vyberte v každé skupině jednoho, kdo nám představí vaše nápady.“ Poté učitel postupně vyzve mluvčí jednotlivých skupin, aby sdělili, na co ve skupině přišli. Je lépe nechat mluvčího říct jeden nápad a poté se přesunout k dalšímu mluvčímu a takto postupovat, dokud nějaké nápady jsou. Je dobré nápady zapsat na tabuli/flipchart tak, aby byl stále viditelný zápis nápadů toho, co budou žáci potřebovat k výrobě podvozku robotického autíčka. Zde již učitel zapisuje jen ty nápady, které jsou relevantní. U nápadů, které použitelné nejsou, se učitel zeptá mluvčího, jak na to skupina přišla, aby si ověřil způsob uvažování žáků o problému. Na to pak učitel zareaguje vysvětlením, proč tento nápad na tabuli/flipchart nepatří. Poté, co jsou zapsány platné nápady všech skupin, učitel na tabuli/flipchartu zvýrazní ty údaje, na které se budou žáci při výrobě podvozku robotického autíčka zaměřovat, a vyzve žáky, aby si tyto informace ve svých pracovních listech zvýraznili také.



strana 22

3) Co potřebuji k výrobě podvozku robotického autíčka?

Cíl aktivity Žák pojmenuje nástroje a pomůcky potřebné k výrobě podvozku robotického autíčka. Žák rozumí použití nástrojů a pomůcek potřebných k výrobě podvozku robotického autíčka. 10 min. Pomůcky pracovní list, psací náčiní, tabule/flipchart, křídy/fixy volitelně počítač, dataprojektor, plocha k promítání, prezentace v PowerPointu

Učitel instruuje žáky k druhému úkolu pracovního listu. V tomto úkolu jsou zobrazeny nástroje a pomůcky, které budou žáci k výrobě podvozku robotického autíčka potřebovat. Učitel vyzve skupiny: „Ve druhém úkolu v pracovním listu máte uvedeny nástroje a pomůcky, se kterými budete dnes pracovat. Ve skupině se domluvte, jak se tyto nástroje a pomůcky nazývají a k čemu je budete potřebovat. Vše si zapište do pracovního listu. Pokud nevíte, jak se daný nástroj či pomůcka jmenuje, alespoň promyslete a zapište si, k čemu se používá. Máte na to zhruba 5 minut.“ Poté učitel prochází mezi skupinami a sleduje průběh práce. Po uplynutí času učitel postupně vyzve mluvčí jednotlivých skupin, aby pojmenovávali jednotlivé nástroje a pomůcky a uvedli, k čemu je budou používat. Každého mluvčího nechá učitel říct jeden název a použití a poté se přesune k dalšímu mluvčímu. Takto postupuje, dokud nejsou všechny nástroje a pomůcky pojmenované. Pokud mluvčí skupiny pojmenování nezná, učitel se zeptá, k čemu nástroj/pomůcka podle mínění skupiny slouží. Protože se nejedná o soutěž, není třeba dát šanci jiné skupině nástroj/pomůcku pojmenovat, ale dotazem na použití si zmapovat myšlení žáků. Název pak může učitel sám sdělit. Je dobré názvy nástrojů/pomůcek zapsat na tabuli/flipchart, aby se předešlo chybě ve špatném používání názvů. Tyto údaje může učitel po skončení aktivity z tabule smazat (resp. odstranit list flipchartu). Je možné v tomto kroku využít i PowerPointovou prezentaci, v níž učitel postupně ukazuje obrázky jednotlivých nástrojů/pomůcek, a teprve poté, co mluvčí skupiny řekne název a účel použití, na kterých se skupina shodla, odhalí učitel správný název (jako další krok/klik prezentace). Učitel chvíli počká, než přejde na další nástroj/pomůcku, aby si žáci mohli zkontrolovat, jak se název správně píše (tam, kde se jedná o běžné pojmenování, učitel čekat nemusí). Nakonec učitel zvýrazní v nápadech zapsaných na tabuli/flipchart v úvodním úkolu ty, které se nyní ukázaly jako důležité a použitelné.



strana 23

4) Vím, jak pracovat s nástroji a pomůckami?

Cíl aktivity Žák bezpečným a účelným způsobem používá nářadí a pomůcky potřebné pro výrobu podvozku robotického autíčka. Žák se učí pozorováním svých spolužáků bezpečnému a účelnému používání nástrojů a pomůcek potřebných pro výrobu podvozku robotického autíčka. 30 min. Pomůcky pracovní list, psací náčiní, truhlářské stoly, důlčíky, kladívka, ruční pilky, lupínkové pilky, stojanová/ruční vrtačka, sada vrtáků, překližka (odřezky), tužky, pravítka, silnější papíry

Učitel instruuje žáky k třetímu úkolu v pracovním listu: „Žáci, přečtěte si ve skupině zadání třetího úkolu a řiďte se instrukcemi, které jsou v úkolu obsaženy. Pracujte ve skupině. Pokud budete mít dotaz, se kterým si skupina neporadí, obraťte se na mě.“ Třetí úkol po skupině nejdříve vyžaduje, aby si obstarala všechny potřebné nástroje a pomůcky. V tomto kroku je nutné, aby měl učitel dopředu připravené nástroje a pomůcky v takovém počtu, kolik je skupin. Učitel dále mezi nástroje a pomůcky zařadí i takové, které skupiny pro práci potřebovat nebudou (např. velké kladivo, různé druhy kleští, pilek, tenký i tlustý papír, kromě překližky i jiné druhy materiálů atp.), aby si ověřil, že žáci rozumí tomu, co k práci potřebují (ověřuje si osvojení cíle žáky z předchozí aktivity). To, že potřebných nástrojů je tolik, kolik je skupin, ukazuje žákům, že budou pracovat spolu a ne každý sám. Dále úkol vyžaduje, aby si žáci ve skupinách vyzkoušeli práci s jednotlivými nástroji a pomůckami – překreslení jednoduchého výkresu na silnější papír (práce s tužkou a pravítkem a porozumění použité délkové jednotce), vytvoření důlku (práce s důlčíkem a kladívkem), vyříznutí tvaru (práce s lupínkovou pilkou), vyvrtání otvoru (výběr a uchycení správného vrtáku, práce s vrtačkou). Protože největší riziko hrozí při práci s vrtačkou, je k dispozici všem skupinám jen jedna vrtačka, u které dohlíží učitel. Učitel hlídá, aby se u vrtačky postupně prostřídaly všechny skupiny a aby si v rámci skupiny každý žák vyvrtal otvor. Cílem je, aby si každý žák ve skupině vyzkoušel práci s jednotlivými nástroji, aby žáci sami vyvodili, jak nástroje účelně, efektivně a bezpečně používat a jak spolupracovat při tvorbě společného výrobku.



strana 24

5) Zvládnu vyrobit podvozek robotického autíčka z překližky

Cíl aktivity Žák rozumí tomu, jak bezpečně a správně pracovat s nástroji a pomůckami potřebnými k výrobě podvozku robotického autíčka. 15 min. Pomůcky pracovní list, psací náčiní, tabule/flipchart, křídy/fixy

Učitel instruuje skupiny, aby si zkontrolovaly, zda si zapsaly všechny důležité informace v úkolu číslo tři v pracovních listech. Na práci učitel poskytne zhruba 5 minut. Následně učitel postupně vyzve mluvčí skupin, aby mu předložili společný výrobek a sdělili všem ostatním, na co přišli při práci s jednotlivými nástroji. Jak se nástroje používají, co je při práci s nimi efektivní a co naopak k úspěchu nevede, jak se při práci s nástrojem bezpečně chovat atp. Vždy necháme mluvčího skupiny vyjádřit se k jednomu zvolenému nástroji a poté přecházíme k mluvčímu další skupiny, aby se mluvčí prostřídali. Nápady a postřehy zapisuje učitel na tabuli/flipchart. Jakmile jsou zaznamenané všechny nápady, vyzve učitel žáky, aby si v pracovních listech do poslední tabulky poznačili ke každému nástroji, který budou při další práci používat, důležité informace k jeho bezpečnému a efektivnímu používání. Učitel nakonec reflektuje důležitá zjištění k používání nástrojů žáky a svá zjištění prakticky demonstruje (pokud je to třeba) na výrobcích skupin, případně sám ukáže správné a bezpečné použití nástrojů a pomůcek (pokud je to třeba).



strana 25

6) Výroba podvozku robotického autíčka

Cíl aktivity Žák vyrobí podvozek robotického autíčka. Žák bezpečně a správně pracuje s nástroji a pomůckami při výrobě podvozku robotického autíčka. 90 min. Pomůcky pracovní list, psací náčiní, truhlářské stoly, důlčíky, kladívka, ruční pilky, lupínkové pilky, stojanová / ruční vrtačka, sada vrtáků, překližka (odřezky), tužky, pravítka, silnější papíry

Učitel instruuje žáky k pátému úkolu v pracovním listu: „Žáci, nyní je na každém z vás, abyste si vyrobili z překližky podvozek robotického autíčka. Vyjděte z toho, co jste si společně vyzkoušeli při výrobě společného podvozku robotického autíčka. Pracujte samostatně. Pokud budete mít dotaz, se kterým si neporadíte, obraťte se na mě.“ Úkol vyžaduje aplikaci toho, co si žáci ve skupinách vyzkoušeli při práci s jednotlivými nástroji a pomůckami. Z důvodu bezpečnosti je k dispozici všem žákům jen jedna vrtačka, u které dohlíží učitel. Cílem je, aby si každý žák vyrobil svůj podvozek robotického autíčka a aby nástroje účelně, efektivně a bezpečně používal při výrobě podvozku robotického autíčka.



strana 26

7) Podvozek robotického autíčka je hotový

Cíl aktivity Žák na svém podvozku robotického autíčka prezentuje postup své práce.

Učitel postupně vyzve jednotlivé žáky, aby předložili svůj podvozek robotického autíčka a sdělili všem ostatním, jak postupovali, co se jim dělalo snadno, co bylo obtížně. Učitel dává prostor ostatním žákům reagovat svými zkušenostmi, radami, postřehy. Učitel nakonec reflektuje důležitá zjištění žáků.

15 min.

8) Řezání lupínkovou pilkou Pomůcky pracovní list, psací náčiní, tabule/flipchart, křídy/fixy

Pilka se hodí zejména na tenké dřevěné díly, jako bude náš podvozek. Pilkou lze vyřezávat i díly z jiných materiálů než ze dřeva. Lze řezat třeba 2 mm silný ocelový plech. Listy pilky však musí být určeny pro řezání kovů. List se nasazuje zuby tak, aby řezal při tahu pilkou dolů. Řezání lupínkovou pilkou není pro začátečníka úplně snadnou záležitostí. Typickou chybou je snaha malým počtem tahů pilkou dosáhnout v řezu co nejdál. Začátečník na pilu tlačí a nedokáže ji pak vést přesně po čáře řezu. Pilový list se ohýbá a často praskne. Také křečovité držení pilky a řezaného předmětu způsobuje nepřesnost řezání. Při řezání je potřeba pohybovat i s řezaným dílem tak, aby se pilka nezakusovala do podložky. Pokud žák řeže přímo ve vyznačené čáře, špatně bude korigovat směr řezu a prořez směrem do vyřezávaného dílu již nelze spravit. Řez je lepší vést po vnější straně vyznačeného obrysu – vedle čáry. Když čára začne v řezu mizet, snadno lze směr řezu opravit. Přesný rozměr dílu a odstranění „hrbatosti“ žák docílí obroušením.



strana 27

DVAKRÁT MĚŘ, JEDNOU ŘEŽ Pracovní list3 1) Na obrázku je znázorněn technický výkres. Prohlédni si jej a zapiš do rámečku níže vše, co z tohoto technického výkresu můžeš vyčíst. Pracuj ve skupině s ostatními a sdílejte společně svoje nápady.

3



strana 28

2) Napiš k jednotlivým obrázkům název nástroje (pomůcky), které znázorňují, a popis toho, k čemu je budeš při výrobě podvozku robotického autíčka potřebovat. Pracuj ve skupině s ostatními a sdílejte společně svoje nápady. a) Co to je:

K čemu to budu potřebovat:

b)

Co to je:


c)

Co to je:




d)

strana 29

Co to je:


e)

Co to je:


f)

Co to je:




g)

strana 30

Co to je:


h)

Co to je:


i)

Co to je:




strana 31

3) V tomto úkolu budeš pracovat společně s ostatními členy skupiny. Vaším úkolem je vyrobit součástku z překližky, která je zobrazena na technickém výkresu níže.

Nejprve je třeba, abyste si jako skupina připravili všechny potřebné nástroje a pomůcky, které budete potřebovat k výrobě (k práci se stolní vrtačkou budete vyzvání učitelem).



strana 32

Pokud máte všechny nástroje a pomůcky nachystané, postupně se pusťte do společné výroby součástky z překližky. Každý z vás si postupně vyzkouší práci se všemi nástroji. Pokud zrovna nepracuješ, pozoruj toho, kdo pracuje, a všímej si, jakou volí strategii, zda se mu daří nebo nedaří, a přemýšlej nad tím, proč to tak asi je. Své postřehy a nápady si zde zapiš:

Když máte součástku hotovou, tak si společně sedněte a promyslete, jaká jste objevili pravidla bezpečné práce s nástroji a pomůckami, kterými je dobré se dále řídit. Nápady si zde zapiš:



strana 33

4) Do tabulky si po společné prezentaci zapiš poznatky o tom, jak správně a bezpečně pracovat s nástroji pro výrobu podvozku robotického autíčka: Název nástroje Jak s ním pracovat

5) Nyní je na tobě, aby ses pustil do výroby podvozku svého robotického autíčka. Postupuj podle toho, co ses dnes naučil a co ses dozvěděl užitečného od svých spolužáků. Níže si můžeš zapsat vlastní postřehy a nápady, které se mohou při práci ještě objevit: Vzdělávání pro efektivní transfer technologií a znalostí v přírodovědných a technických oborech, reg. číslo CZ.1.07/2.3.00/45.0011


strana 34



A PŘECE SE HÝBE Metodický list 6. – 9. ročník ZŠ

strana 35

180 min. I.-XII.

A Prostředí Laboratoř fyziky (elektroniky) nebo školní dílna.

volitelně počítač, dataprojektor, promítací plocha, prezentace v PowerPointu.

Hlavní myšlenka lekce Pohyb robotického autíčka zajišťuje elektřina.

Vstupní požadavky na žáky Manuální zručnost žáků. Funkční základní deska s unimodulem.

Zásadní otázky lekce Jak se elektřina promění v pohyb robotického autíčka? Co je základem pohonu robotického autíčka? Jak robotické autíčko mění směr jízdy? Příprava lekce Nástroje a pomůcky (pájky, kalafuna, odsávačky, pinzety, pracovní podložky, cín, plošné spoje, dvojité H_můstky, svorkovnice, piny, štípací kleště, houbičky/drátěnky, drátky),

Specifické kritérium úspěchu lekce Žák prokáže manuální zručnost při práci. Žák zachází bezpečně s nástroji a pomůckami. Žák rozpohybuje autíčko dopředu, dozadu, vpravo, vlevo. Vazba na jiné lekce Na lekci navazuje lekce s názvem „Budiž světlo“.



strana 36

1) Není pohon jako pohon

Cíl aktivity Žák vybere obrázek pohonu, který považuje za vhodný pro rozpohybování robotického autíčka. 10 min. Pomůcky tabule/flipchart, křídy/fixy, pomůcka k rozdělení žáků do skupin (např. karty, různobarevné kuličky / tyčinky atp.), pracovní list

Učitel předloží žákům pracovní list a instruuje je: „Žáci, dnes nás čeká výroba pohonu našeho robotického autíčka. V prvním úkolu pracovního listu máte obrázky různých pohonů. Prohlédněte si je a zkuste každý sám za sebe vybrat ten, který nakonec rozpohybuje naše robotické autíčko.“ Učitel dá žákům chvíli na rozmyšlenou, a pak na tabuli nebo flipchart zapisuje, jaké typy pohonů žáci volí. U každého typu eviduje i počet žáků, kteří daný druh pohonu vybrali. Je možné využít prezentaci v PowerPointu s obrázky pohonů. Poté učitel náhodně (viz pomůcky) rozdělí žáky do skupin (po 3-4 studentech).

volitelně dataprojektor, počítač, plocha na promítání, prezentace v PowerPointu



strana 37

2) Jaký pohon je ten správný?

Cíl aktivity Žák pojmenuje základní druhy pohonů. Žák k vybraným druhům pohonů přiřadí stroje, které tyto motory pohánějí. 30 min. Pomůcky pracovní list, psací náčiní, tabule/flipchart, křídy/fixy volitelně dataprojektor, počítač, plocha na promítání, PowerPointová prezentace

Učitel instruuje žáky k prvnímu úkolu pracovního listu. Tento úkol obsahuje obrázky různých motorů/pohonů. Učitel zadá následující instrukci: „Žáci, v prvním úkolu pracovního listu máte znázorněno několik typů motorů a pohonů. Prohlédněte si je a zapište ke každému z nich to, co vás k nim napadne. Pracujte ve skupinách a zapisujte si nápady všech členů skupiny. Máte na to zhruba 10 minut.“ Učitel prochází mezi žáky a kontroluje jejich práci ve skupinách. Jakmile mají žáci hotovo, požádá učitel každou ze skupin, aby si vybrala svého mluvčího, který její nápady představí. Učitel postupně vyzývá mluvčí skupin, aby sdělili k vybranému obrázku, na co ve skupině přišli. Poté nechá ostatní skupiny doplnit k obrázku jejich nápady. Pak učitel vyzve mluvčího další skupiny a pokračuje tímto způsobem, dokud nejsou popsány všechny obrázky. Učitel dbá na to, aby si žáci důležité informace zapisovali do pracovního listu. Následně učitel vyzve skupiny, aby na základě informací, které teď zazněly, promyslely, který motor/pohon tedy bude ten pravý pro rozpohybování robotického autíčka, a proč to tak je. Poté mluvčí skupin představí výsledek a zdůvodnění výběru. Při práci lze využít prezentaci v PowerPointu s obrázky pohonů/motorů.



strana 38

3) Jak na elektrický motorek?

Cíl aktivity Žák zjistí, jak lze ovládat elektrický motorek. Žák popíše, jak se elektrický motorek chová v různých zapojeních. Žák vysvětlí, zda je či není možné připojit elektrický motorek přímo k mikrořadiči robotického autíčka. 30 min. Pomůcky pracovní list, psací náčiní, tabule/flipchart, křídy/fixy, stabilizované zdroje napětí 0 až 5 V, elektrické motorky, funkční základní desky s unimodulem, drátky, počítače s připojením k internetu

Učitel rozdá žákům ve skupinách elektrický motorek a instruuje je k druhému úkolu pracovního listu: „Žáci, ve druhém úkolu máte zodpovědět několik otázek, které se týkají součástky, kterou jste právě dostali. K práci můžete využít internet a jiné dostupné zdroje. Pracujte společně a zapisujte si společné nápady. Na práci máte 15 minut.“ Učitel prochází mezi žáky a sleduje práci ve skupinách. Pokud si skupina neví rady, učitel upozorní na důležitý pojem či slovo, které jim může pomoci odpověď nalézt. Po uplynutí daného času učitel vyzve mluvčí skupin, aby sdělili odpověď, na kterou skupina přišla. Mluvčí skupin se střídají jeden po druhém. Učitel vždy potvrdí, zda je odpověď správná, případně uvede správnou odpověď a vysvětlí, proč to tak je. Protože je tato aktivita obtížná, byť nezbytná pro inženýra vyhledávajícího informace k neznámým elektrickým součástkám, měl by učitel očekávat spíše více nesprávných odpovědí a být připraven vysvětlit ty správné. Je důležité, aby si učitel všímal, na základě jaké úvahy skupina volila odpověď, aby věděl, jak žáci o problému přemýšlejí.



strana 39

4) Jak funguje H-můstek?

Cíl aktivity Žák popíše chování elektrického motorku při sepnutí různých kombinací spínačů H_můstku. 30 min. Pomůcky pracovní list, psací náčiní, tabule/flipchart, křídy/fixy, počítače s připojením k internetu volitelně dataprojektor, počítač, plocha na promítání, prezentace v PowerPointu

Učitel instruuje žáky k třetímu úkolu pracovního listu. V tomto úkolu jsou zobrazena schémata integrovaného obvodu k ovládání robotického autíčka (H_můstek). Učitel vyzve skupiny: „Ve třetím úkolu v pracovním listu máte uvedena schémata integrovaného obvodu zvaného Hmůstek, který ovládá robotické autíčko. Pomocí tužky si na schématech zkuste nasimulovat různé varianty průchodu elektrického proudu, při nichž mějte na paměti pravidlo, že vždy musejí být sepnuty právě dva spínače. Pomocí schémat pak zkuste odvodit, co asi dělá motor při různých kombinacích sepnutých spínačů. K práci můžete využít internet a jiné dostupné zdroje. Pracujte společně a zapisujte si společné nápady do připravené tabulky. Na práci máte 15 minut.“ Po uplynutí času učitel postupně vyzve mluvčí jednotlivých skupin, aby k jednotlivým kombinacím sepnutých spínačů uvedli, jak se bude elektrický motorek podle názoru skupiny chovat. Učitel zapisuje na tabuli nebo flipchart správné odpovědi. V případě, že žáci správnou odpověď nevědí, učitel správnou odpověď popíše a vysvětlí, jak k ní žáci mohli dojít. Učitel dbá na to, aby si žáci správnou odpověď zapsali do pracovního listu. Pro názornost kombinací sepnutých spínačů je vhodné využít prezentaci v PowerPointu.



strana 40

5) Zapájení ovládacího modulu robotického autíčka

Cíl aktivity Žák napájí potřebné součástky na desku plošných spojů. 30 min. Pomůcky pracovní list, psací náčiní, pájky, kalafuna, odsávačky, pinzety, pracovní podložky, cín, plošné spoje, dvojité Hmůstky, svorkovnice, piny, štípací kleště, houbičky/drátěnky

Učitel vyzve žáky, aby si připravili svoje pracovní místo na pájení. Procházením mezi pracovišti kontroluje připravenost pracovišť jednotlivých žáků a případně je instruuje k tomu, o co pracoviště doplnit. Následně učitel vyzve různé žáky, aby zopakovali, jak bezpečně pracovat s nástroji a pomůckami při pájení (viz lekci Pájíme Ještěd). Pokud nějaké pravidlo nezazní, učitel ho doplní. Učitel rozdá žákům plošné spoje a součástky a instruuje je ke čtvrtému úkolu v pracovním listu: „Žáci, nyní si projděte schémata u čtvrtého úkolu pracovního listu a promyslete, jak budete osazovat plošné spoje součástkami. Součástky se pájejí v pořadí H_můstek – piny – svorkovnice. Jakmile budete mít jasno v tom, co máte dělat, pusťte se do práce.“ Učitel prochází mezi žáky, kontroluje správnost práce. Pokud některý žák neví, jak začít, projde s ním první krok a ověří si, že žák ví, co bude následovat jako druhý krok. Učitel kontroluje i bezpečnost práce – ukládání pájky do stojanu, čištění pájky (namočenou houbičkou). U méně obratných žáků učitel dopomáhá při vkládání integrovaného obvodu do desky plošných spojů a následném zapájení (resp. odstraňování spojených plošek). Učitel kontroluje správnou orientaci některých typů součástek. Žáci, kteří budou mít práci hotovou dříve, pomohou těm, kteří ještě pracují. Učitel postupně zkontroluje kvalitu zapájení a případné nedostatky a opravy řeší s žákem. Po skončení práce učitel vyzve žáky, aby uklidili svá pracoviště (pájku až po jejím zchladnutí), kromě jednoho, kde budou řešeny případné nedostatky zjištěné během testování.



strana 41

6) Ověření funkčnosti ovládacího modulu robotického autíčka

Cíl aktivity Žák ověří funkčnost ovládacího modulu robotického autíčka. Žák vyvodí softwarový kód pro jízdu dozadu, doleva a doprava. 30 min. Pomůcky pracovní list, psací náčiní, tabule/flipchart, křídy/fixy volitelně dataprojektor, počítač, plocha na promítání, prezentace v PowerPointu

Učitel žákům předloží softwarový kód, pomocí něhož otestují funkčnost ovládacího modulu robotického autíčka jízdou vpřed a zastavením. Pokud některému žákovi autíčko nepojede, učitel s ním projde ovládací modul a případnou závadu společně odstraní. Následně učitel instruuje žáky k pátému úkolu pracovního listu: „Žáci, pokuste se podle softwarového kódu pro jízdu vpřed a zastavení odvodit kód pro jízdu dozadu, doleva a doprava. Využijte k tomu třetí úkol pracovního listu.“ Následně žáci prezentují své nápady. Lze pracovat s tabulí nebo flipchartem, případně promítat jednotlivé kroky softwarového kódu v rámci PowerPointové prezentace.



strana 42

7) Robotické autíčko je v pohybu

Cíl aktivity Žák na svém robotickém autíčku prezentuje postup své práce. 15 min. Pomůcky pracovní list, psací náčiní, tabule/flipchart, křídy/fixy

Učitel instruuje žáky, aby si zkontrolovali, zda si zapsali všechny důležité informace v pracovních listech. Na práci učitel poskytne zhruba 5 minut. Následně učitel vyzve žáky, aby mu postupně ukázali svá robotická autíčka a sdělili ostatním, na co přišli při pájení plošných spojů a psaní softwarového kódu. Důležité nápady zapisuje učitel na tabuli nebo flipchart. Učitel nakonec reflektuje důležitá zjištění a následně je prakticky demonstruje (pokud je to potřeba) na autíčkách.



strana 43

8) Je důležitá polarita připojených motorků? Učitel může dát žákům samostatný úkol, který přinese další způsob pochopení toho, jak funguje H_můstek: Pracuj samostatně s modulem H_můstek, pomocí samostatných vodičů zkus nahradit funkci mikropočítače (ten ještě neumíš programovat) tak, že připojíš místo pinu B2 a C5 neutrální potenciál a na B3 a C4 přiveď samostatně napájení na modul H_můstek. Autíčko se musí dát neřízeně do pohybu, může se otáčet libovolným směrem, může jet dopředu, dozadu, všechny varianty jsou příznakem správné funkce H_můstku. Odpoj napájení a u motorku, který se točil tak, že způsoboval jízdu dozadu, zaměň polaritu vodičů. Vše sestav a můžeš začít s prvními pokusy s programováním mikropočítače.



strana 44

A PŘECE SE HÝBE Pracovní list4 1) Na obrázcích vidíš různé druhy pohonů (motorů), které se používají k rozpohybování různých strojů. Prohlédni si je a ke každému obrázku si zapiš, v jakých strojích se daný druh pohonu (motoru) používá a co je pohonnou látkou. Pokud víš, o jaký typ motoru se jedná, zapiš si i tuto informaci. a) V jakých strojích se používá:

Co je pohonnou látkou: Typ motoru:

b)

V jakých strojích se používá:


4



c)

strana 45



d)



e)





f)

strana 46



g)



Zapiš si, který druh pohonu (motoru) se nejlépe hodí k rozpohybování robotického autíčka a svoji odpověď zdůvodni:

2) Vezmi si do ruky elektrický motorek a prohlédni si jej. Elektrický motorek je ovládán mikrořadičem. Při hledání odpovědí na níže položené otázky můžeš používat internet a další dostupné zdroje. Své nápady můžeš vyzkoušet i pomocí simulace – v tom případě použij stabilizovaný zdroj napětí do 5 V (jinak by mohlo dojít ke zničení elektrického motorku). Pracuj ve skupině s ostatními a sdílejte svoje nápady. Jak budou nastaveny porty mikrořadiče? V jakém režimu?

Pozoruj, jak se s měnícím se napětím v obvodu mění rychlost otáčení. K čemu vede zvyšování napětí a k čemu vede snižování napětí?

Připoj na svorky motoru napětí v opačné polaritě. Co se stalo? Vzdělávání pro efektivní transfer technologií a znalostí v přírodovědných a technických oborech, reg. číslo CZ.1.07/2.3.00/45.0011


strana 47

Kolik vstupních anebo výstupních pinů budeš potřebovat k ovládání jednoho motorku?

Půjde motorek ovládat do obou směrů?

Proč je/není vhodné napájet motorek přímo z portů mikrořadiče?



strana 48

Nakresli schéma motorku s piny mikrořadiče:

3) K ovládání elektrického motorku se používá H-můstek. Níže máš nakreslené jeho schéma, a to hned dvakrát. Pomocí tužky si zkus nasimulovat průchod elektrického proudu, kdy vždy musí být sepnuty právě dva spínače. Pomocí schémat pak zkus odvodit, co dělá motor při různých kombinacích sepnutých spínačů. K práci můžeš využít internet a jiné dostupné zdroje. Pracuj společně s ostatními ve skupině a zapisujte si společné nápady do připravené tabulky.



Spínač

Spínač

S1

S2

S1

S3

S1

S4

S2

S3

S2

S4

S3

S4

strana 49

Co dělá motorek

4) Projdi si schémata uvedená níže a promysli, jak budeš osazovat plošný spoj součástkami. Součástky se pájejí v pořadí H-můstek – piny – svorkovnice. Jakmile budeš mít jasno v tom, co máš dělat, pusť se do práce. Schéma modulu:

Osazovací plán:



strana 50

Strana spojů:

Osazená deska plošných spojů ze strany součástek:



strana 51

Osazená deska plošných spojů ze strany spojů:

5) Nyní je na tobě, aby ses pustil do osazování plošného spoje součástkami. Postupuj podle toho, co ses dnes naučil a co ses dozvěděl užitečného od svých spolužáků. Níže si můžeš zapsat vlastní postřehy a nápady, které se mohou při práci ještě objevit:

6) V programu autíčka jsou pro jízdu vpřed a zastavení použity následující softwarové kódy: dopredu: zastavit: low C.5 high C.4 low C.5 low C.4 low B.2 high B.3 low B.2 high B.3 Pokus se podle softwarového kódu pro jízdu vpřed a zastavení odvodit kód pro jízdu dozadu, doleva a doprava. Využij k tomu třetí úkol pracovního listu. dozadu:

doleva:

doprava:



BUDIŽ SVĚTLO Metodický list 6. – 9. ročník ZŠ

strana 52

180 min. I.-XII.

A Prostředí Laboratoř fyziky (elektroniky) nebo učebna vybavená elektrickou zásuvkou na každém pracovišti.

šroubky, podložky, konektory, drátky, páječky, houbičky/drátěnky, štípací kleště, cín, kalafuna, pinzety, odsávačky, pracovní podložky).

Hlavní myšlenka lekce Vylepšení robotického autíčka závisí na jeho možnostech.

Vstupní požadavky na žáky Manuální zručnost žáků.

Zásadní otázky lekce Jaká vylepšení robotického autíčka jsou proveditelná? Jak rozsvítím a zhasnu světla robotického autíčka? Příprava lekce Nástroje/pomůcky a materiál (plošné spoje, LED, rezistory, tranzistory,

Specifické kritérium úspěchu lekce Žák prokáže manuální zručnost při práci. Žák zachází bezpečně s nástroji a pomůckami. Žák rozsvítí přední a zadní světla na robotickém autíčku.



strana 53

1) Jak „vytunit“ robotické autíčko?

Cíl aktivity Žák popisuje možná vylepšení robotického autíčka o nové součástky a funkce. 20 min. Pomůcky tabule/flipchart, křídy/fixy, pomůcka k rozdělení žáků do skupin (např. karty, různobarevné kuličky / tyčinky atp.), pracovní list

Učitel instruuje žáky: „Žáci, dnes se podíváme na to, čím byste mohli vylepšit své robotické autíčko. Nejprve si každý prohlédne své robotické autíčko a k prvnímu úkolu v pracovním listu si napíše, čím je vybaveno. Na práci máte 5 minut.“ Učitel prochází mezi žáky a kontroluje, zda píší do pracovního listu. Poté provede krátkou kontrolu tím, že žáci nahlas popisují, čím je vybaveno jejich robotické autíčko. Poté učitel náhodně (viz pomůcky) rozdělí žáky do skupin (po 3-4). Učitel instruuje žáky: „Vaše robotické autíčko byste mohli vybavit i dalšími součástkami a funkcemi. Ve skupinách promyslete, jaká další vylepšení byste mohli na robotickém autíčku provést a své nápady si zapisujte společně k prvnímu úkolu pracovního listu. Na práci máte 10 minut.“ Učitel prochází mezi žáky a sleduje produkci nápadů. Pokud žáci nevědí, napoví učitel tím, aby si žáci představili různá auta, i ta vymyšlená, která viděli v televizi nebo na počítači. Poté učitel vyzývá mluvčí jednotlivých skupin, aby nahlas sdělili, na jaká vylepšení ve skupině přišli. Učitel zapisuje nápady na tabuli nebo flipchart. Jakmile jsou všechny nápady sděleny, učitel provede jejich revizi a tam, kde narazí na nerealizovatelný nápad, položku smaže nebo škrtne a žákům vysvětlí, proč je toto vylepšení pro robotické autíčko nerealizovatelné. Následně učitel žákům sdělí, že dnes budou vylepšovat své robotické autíčko o přední a zadní světla. Motivací pro šikovnější žáky může být, že pokud budou mít úkol hotový dřív, mohou se obrátit na učitele a začít s ním probírat, jak by šlo vylepšit jejich robotické autíčko dalšími součástkami a funkcemi. V takovém případě učitel dbá na to, aby si podstatné body žák zapisoval do pracovního listu, aby měl osnovu k případnému dodělání doma.



strana 54

2) Příprava na vybavení robotického autíčka světly

Cíl aktivity Žák vyjmenuje nástroje/pomůcky a materiál, které bude potřebovat pro vybavení robotického autíčka předními a zadními světly. Žák si připraví pracovní místo pro pájení LED. 25 min. Pomůcky pracovní list, psací náčiní, tabule/flipchart, křídy/fixy, plošné spoje, LED, rezistory, tranzistory, šroubky, podložky, konektory, drátky, páječky, houbičky/drátěnky, štípací kleště, cín, kalafuna, pinzety, odsávačky, pracovní podložky

Učitel instruuje žáky k druhému úkolu pracovního listu: „Žáci, promyslete, jaké nástroje, pomůcky a materiál budete potřebovat pro vybavení robotického autíčka předními a zadními světly. Pracujte ve skupinách a své nápady si zapisujte do pracovního listu společně. Máte na to 10 minut.“ Učitel prochází mezi žáky a kontroluje jejich nápady. Poté učitel vyvolává mluvčí skupin a zapisuje jejich nápady na tabuli do dvou sloupců (materiál a nástroje/pomůcky). Jakmile jsou všechny nápady zapsány, učitel provede jejich revizi. Nástroje/pomůcky a materiál, který žáci potřebovat nebudou, smaže nebo škrtne a ptá se žáků, proč to udělal. Učitel vybízí žáky k odpovědi, aby věděl, že jim je jasné, proč nebudou tuto pomůcku či materiál při práci potřebovat. Následně pokládá návodné otázky k tomu, aby žáci doplnili chybějící nástroje/pomůcky a materiál. Učitel dbá na to, aby si žáci do pracovního listu doplnili údaje, které jim tam chybí. Následně učitel vyzve žáky, aby si podle seznamu na tabuli připravili pracovní místo. Učitel prochází mezi žáky a kontroluje, že mají řádně připravené pracovní místo, případně upozorní, co žákům na pracovním místě chybí.



strana 55

3) Aby světla svítila

Cíl aktivity Žák navrhne schéma zapojení LED k mikroprocesoru. Žák navrhne postup práce při vybavení robotického autíčka předními a zadními světly. 25 min. Pomůcky pracovní list, psací náčiní, tabule/flipchart, křídy/fixy

Učitel instruuje žáky k třetímu úkolu pracovního listu: „Žáci, v tomto úkolu máte nakreslit schéma připojení LED k mikroprocesoru tak, abyste je mohli v programu rozsvěcovat a zhasínat. Můžete pracovat samostatně nebo ve skupině. Na práci máte 10 minut.“ Učitel prochází mezi žáky a kontroluje návrhy jejich schémat. Po uplynutí času vyzve učitel tři vybrané žáky nebo skupiny, aby na tabuli nebo flipchart nakreslili svá schémata. Následně učitel diskutuje s žáky, které schéma je to, se kterým budou pracovat. Cílem je, aby žáci porozuměli tomu, že vybrané schéma odpovídá plošnému spoji, na který se bude pájet (byť i ostatní schémata mohou být správná, ale za jiných podmínek). Učitel zkontroluje, že si žáci do svého pracovního listu zakreslili správné schéma. Poté učitel vyzve žáky, aby si zapsali postup pro vylepšení robotického autíčka předními a zadními světly. Mohou pracovat samostatně nebo ve skupinách. Na práci by mělo žákům stačit cca 5 minut. Žáci nebo skupiny poté prezentují své postupy. Učitel postupy reviduje a na tabuli nebo flipchart píše již jen postup, podle kterého budou žáci pracovat. Následně si učitel ověří, že si žáci postup zapsali do svého pracovního listu.



strana 56

4) Světla svítí

Cíl aktivity Žák napájí potřebné součástky na desku plošných spojů. 90 min. Pomůcky pracovní list, psací náčiní, karty s popisem problémů při pájení, plošné spoje, LED, rezistory, tranzistory, šroubky, podložky, konektory, drátky, páječky, houbičky/drátěnky, štípací kleště, cín, kalafuna, pinzety, odsávačky, pracovní podložky

Učitel s žáky zopakuje zásady bezpečné práce při pájení. Následně zdůrazní, že při samostatné práci je třeba vždy, když žáci zapájejí jednu součástku, zvednout ruku, čímž dají učiteli najevo, aby jim přišel zkontrolovat správné zapájení součástky. Ke každému kroku je vhodné mít připravené karty s popisem toho, co může být se součástkou za problém při pájení (počet karet ke každému kroku odpovídá počtu žáků). Pokud učitel zjistí, že žák součástku nesprávně zapájel, přidělí mu příslušnou kartu, vyzve žáka, aby si prošel, co je na ní napsáno, a zjistil, kde udělal chybu a jak ji může napravit. Je třeba se po chvíli k takovému žákovi vrátit a ujistit se, že pochopil, co a jak má opravit. Pokud ne, učitel s žákem projde postup opravy. Po provedení opravy učitel kartu žákovi odebere. V průběhu práce je možné, aby rychlejší žák pomohl pomalejšímu žákovi, případně může s učitelem konzultovat způsoby provedení dalších vylepšení robotického autíčka.



strana 57

5) Robotické autíčko chce další tunning

Cíl aktivity Žák na svém robotickém autíčku prezentuje postup své práce. 20 min. Pomůcky pracovní list, psací náčiní, tabule/flipchart, křídy/fixy

Učitel instruuje žáky, aby si zkontrolovali, zda si zapsali všechny důležité informace do pracovních listů. Na práci učitel poskytne zhruba 5 minut. Následně učitel vyzve žáky, aby mu postupně ukázali svá robotická autíčka a sdělili ostatním, na co přišli při osazování autíčka předními a zadními světly. Důležité nápady zapisuje učitel na tabuli nebo flipchart. Učitel reflektuje důležitá zjištění a následně je prakticky demonstruje (pokud je to potřeba) na autíčkách. Na závěr lekce učitel připomene, že dnes žáci realizovali jedno z mnoha vylepšení, o kterých se bavili na začátku lekce. Pokud učitel s nějakým žákem konzultoval v průběhu lekce další vylepšení, poukáže na ně, případně inspiruje ostatní žáky k domácí práci na robotickém autíčku.



strana 58

6) Proč LED nesvítí? V průběhu osazování robotického autíčka světly je neproblémovější fází pájení LED a drátků. U drátků je nutné provést správné odizolování pomocí štípacích kleští a následné pocínování. Žáci mohou štípacími kleštěmi poškodit drátek, ještě než ho pocínují. K pocínování drátku je třeba si nanést dostatek cínu přímo na hrot pájky, odizolovaný drátek si položit na kalafunu a hrotem pájky s cínem přejet po odizolované části drátku. Další problém může nastat, pokud má LED už z výroby obráceně připojené vývody (anoda, která má mít delší vývod, má vývod kratší). Proto ještě před použitím LED provedeme test vývodů a v případě chybného zapojení na tuto skutečnost žáky upozorníme. Polaritu LED často zamění sám žák; je proto třeba takového žáka vést k pochopení toho, co dělá špatně a jak se příště podobné chyby vyvarovat.



strana 59

BUDIŽ SVĚTLO Pracovní list 1) Prohlédni si své robotické autíčko a zapiš si, čím je vybaveno:

Robotické autíčko bys mohl vybavit i dalšími součástkami a funkcemi. Promysli s ostatními ve skupině, jaká další vylepšení byste mohli na robotickém autíčku provést, a své nápady si zapisujte společně:

2) Přemýšlej, jaké nástroje, pomůcky a materiál budeš potřebovat pro vybavení robotického autíčka předními a zadními světly. Pracuj ve skupině a vaše nápady si zapisuj: Materiál Nástroje/pomůcky



strana 60

3) Nakresli schéma připojení LED k mikroprocesoru tak, abys je mohl v programu rozsvěcovat a zhasínat. Můžeš pracovat samostatně nebo ve skupině.

Zde si nakresli schéma, na kterém jste se společně shodli s učitelem a podle kterého budeš dál pracovat:



strana 61

Do levého sloupce napiš postup, který budeš volit při vylepšování robotického autíčka předními a zadními světly. Pravý sloupec si nech volný na opravy a doplnění.

4) Do tohoto pole si můžeš dělat poznámky k tomu, jak jinak ještě chceš vylepšit své robotické autíčko:


45

Recommend Documents