MASARYKOVA UNIVERZITA PEDAGOGICKÁ FAKULTA Katedra didaktických technologií
Využití výpočetní techniky v odborném výcviku při výuce elektrooborů
Bakalářská práce
Blatnice pod Svatým Antonínkem 2012
1
Vedoucí práce:
Autor práce:
doc. Ing. Jiří Strach, CSc.
Štěpán Janás
Prohlášení Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci zpracoval samostatně a použil jen prameny uvedené v seznamu literatury.
V Brně
Podpis: ..…………………….
2
Poděkování Na tomto místě bych rád poděkoval doc. Ing. Jiřímu Strachovi, CSc., za ochotně poskytovanou odbornou pomoc při koncipování této bakalářské práce. 3
Obsah 1
Úvod..........................................................................................................................5
2
Pojem výpočetní technika .........................................................................................6
2.1 Počítač a výpočetní technika.............................................................................6 3 Co je to software .......................................................................................................9 3.1 Licence počítačových programů (obecně) ......................................................10 3.1.1 Využívání programu ...............................................................................11 3.1.2 Funkce programu ....................................................................................11 3.1.3 Přínos do výuky ......................................................................................12 3.2 Jazyková mutace .............................................................................................13 3.2.1 Využitelnost pro další povolání ..............................................................15 4 Vhodné vybavení na dílně nebo učebně..................................................................16 4.1 Vhodný Hardware pro praktické vyučování ...................................................16 4.2 Vhodné licence a programy pro školy ............................................................17 5 Odborný výcvik.......................................................................................................23 5.1 Každý žák by si ideálně ze školy měl odnášet ................................................24 5.2 Podmínky pro používání počítačů v praktickém vyučování ...........................26 5.3 Počítačové učebny v praktickém vyučování ...................................................26 5.4 Klady a zápory počítačové výuky ...................................................................28 6 Praktická část ..........................................................................................................29 6.1 Výzkum ...........................................................................................................29 6.1.1 Metodologie výzkumu a výzkumný cíl...................................................31 6.2 Výzkumná hypotéza........................................................................................32 6.2.1 Vyučování odborného výcviku je efektivnější, zajímavější, když se ve výuce využívají počítačové programy. ...................................................................32 6.3 Výsledky výzkumu- porovnání odpovědí .......................................................32 6.4 Ověření platnosti hypotézy .............................................................................42 6.5 Návrh využití počítače, při realizaci praktického úkolu .................................43 6.5.1 Ovládací program – zdrojový kód...........................................................43 6.5.2 Elektronická část – oddělovač.................................................................46 6.5.3 Zapojení a vyzkoušení v praxi ................................................................48 7 Závěr .......................................................................................................................49 8
Použité zdroje..........................................................................................................51
9
Přílohy .....................................................................................................................52
4
1 Úvod V poslední době se stává počítač každodenním pomocníkem člověka. Používá se v širokém odvětví průmyslu i obchodu, nahrazuje „papírové“ systémy, pamatuje si informace, které si do něj zapíšeme, a dokáže je dále automaticky zpracovat. Proto se stává výborným pomocníkem, který usnadňuje práci a šetří peníze. Protože se o výpočetní techniku zajímám několik let, pracoval jsem jako technik v mezinárodní firmě, která se zabývá výrobou počítačů, notebooků a jiné digitální techniky, zvolil jsem si jako téma bakalářské práce Využití výpočetní techniky v odborném výcviku při výuce elektrooborů. Bakalářská práce, kterou si rozdělíme na dvě části se bude zabývat právě výpočetní technikou v praktickém vyučování z pohledu využití počítače jako prostředku k dosažení lepších výsledků žáka. Cílem teoteritcké práce je stanovit, do jaké míry počítač ovlivňuje žáka, který se připravuje na toto budoucí povolání, určit, jak je možné využívat počítačové programy ve výuce praktického výcviku a jak často lze počítačem nahradit klasickou ruční tvorbu v elektrooborech. Vytvořit přehled o možnostech, jaké mají dnešní školy a taky jakým způsobem by se měl žák ubírat, aby se nestal počítači „otrokem“. Ukážeme si a popíšeme dnešní strukturu počítače, zmíníme některé duhy licencí a ukážeme si jak vypadají některé programy. V praktické části pomocí dotazníku zjistím možnosti používání počítačových programů ve výuce praktického výcviku a jaké softwarové a hardwarové vybavení mají dotazované školy. Dále budeme zjišťovat kolik žáci tráví času na počítači v praktickém vyučování, v jaké míře si myslí, že počítače patří do výuky a taky jak je pro ně počítač užitečný. V následující části zjistíme dojmy žáků s používání výpočetní techniky v praktickém vyučování. Budeme zjišťovat, jestli si žáci lépe zapamatují učivo na počítači a se kterým softwarem, se žáci setkávají v praktickém vyučování. Výzkumu se zúčastní žáci brněnských škol, kteří studují obor zaměřený na elektro. Všechny výsledky si graficky znázorníme, slovně popíšeme a porovnáme. Na konec si potvrdíme nebo vyvrátíme hypotézu a určíme si, které odpovědi hypotézu potvrzují.
5
V druhé polovině praktické části si ukážeme názorný příklad, jak je možné využít počítačový software pro nákres plošného spoje a propojit počítačový program s obyčejným elektronickým obvodem, který si žáci vyrobí při běžném vyučovacím dni. vhodná pro druhé až čtvrté ročníky středních škol nebo učilišť. Popíšeme a ukážeme si jak vypadá program pro řízení těchto obvodů a některé techniky pro ovládání portů ve Windows.
2 Pojem výpočetní technika Výpočetní technika je v oblasti elektroniky dnešní době širokým pojmem. Dříve zastupoval výpočetní techniku převážně počítač (PC), dnes už to jsou i tablety, mobilní telefony a jiná univerzální zařízení, která umí uchovávat a zpracovávat člověkem zadávané informace.
2.1 Počítač a výpočetní technika Počítač sám o sobě nelze považovat za výpočetní techniku. Aby se mohl počítač nebo jiné zařízení považovat za výpočetní techniku, to je techniku, která nějakým způsobem vypočítává data, musí obsahovat softwarové vybavení, které zajistí požadovaný chod počítače. Počítač typu PC se skládá z několika částí, a to z procesoru, operační paměti RAM, přídavných karet a všech komponent, které jsou připojeny k základní desce. Základní deska obsahuje hlavně následující komponenty:
6
Obrázek 1 - Blokové schéma základní desky dostupné na http://lqv77.com/download/143/
Thermal sensor – snímač tepla procesoru CLK GEN – generátor hodinového signálu pro základní desku CPU – procesor 2 sloty pro operační paměť Ram DDR3 Cantiga-GS SFF - Northbridge (Severní můstek) neboli systémový řadič + integrovaná grafická karta Southbridge - (jižní můstek) neboli vstupně-výstupní řadič. Tento řadič se dělí na: o usb – standardní usb port o Sata - rozhraní pro připojení pevného disku a optické mechaniky o PCI sloty – do těchto slotů se zapojují
LAN, WIF – síťová karta
Zvukový kodek
o Vstupní a výstupní porty
Klávesnice – ovládání počítače
Myš – ovládání počítače
7
Sériové rozhraní – pro komunikaci (dříve myš, modem, sériová komunikace mezi dvěma počítači a jiná externí zařízení)
Paralelní rozhraní – pro komunikaci s tiskárnou, dříve se scannerem nebo FDD mechanikou.
Po správném zapojení jednotlivých částí k sobě a nainstalování operačního systému se stává počítač plnohodnotným pomocníkem, např. i ve vyučování. K počítači můžeme zapojit další periferní zařízení. Těchto zařízení je celá řada a patří do ní jakákoliv vstupní nebo výstupní zařízení, která jsou připojena do komunikačního portu. Předchozí schéma je stejné pro notebook i osobní počítač. Struktura těchto zařízení je v podstatě úplně stejná. Jediný rozdíl je v mechanickém provedení. Výhodou je jejich univerzální použití. U notebooků pak lehká přenositelnost a rozměry. Stolní PC má zase výhodu možnosti rozšíření, tzn. umístění do počítačové bedny dalšího interního zařízení; v teplém počasí a při velkých výkonech se dobře odvádí teplo.
8
3 Co je to software Software je programové nehmotné vybavení počítače. Počítač, aby mohl fungovat jako univerzální zařízení, potřebuje paměť a nějaké informace, které má zpracovat. Na začátku to byly tkané paměti, o velikosti stovek bajtů, naprogramované tak, aby mohl počítač splnit svůj úkol. Dnes jsou to elektronicky zapsaná data na nějakém typu média (např. pevný disk, CD, DVD, flash disk), na němž je zapsaný program jako nehmotná věc, kterou si nemůžeme osahat, ale můžeme s ní pracovat, různě ji měnit nebo na ní pracovat. Program je na rozdíl od jiného zboží autorské dílo, takže si jej nekupujeme jako věc, ale kupujeme si právo k jeho používání licenci. Od mechanických částí počítače se program odlišuje tím, že jej můžeme kopírovat a přenášet, nezabírá fyzicky žádné místo a není potřeba vyrábět „na kusy“. Může se tedy zdát, že stačí napsat jeden program, který by se kopíroval, a všechno by fungovalo. Teoreticky to tak možné je, ale musíme si uvědomit, že i programátor, který píše program, má nárok na odměnu za svoji práci, proto je třeba toto rozšiřování nějak korigovat. V dnešní době internetu a počítačových pirátů je však velmi obtížné uhlídat nelegální používání programu. Často se totiž na internetu objevují klíče, které umožňují jejich používání. Toto užívání je však v rozporu s autorským zákonem a uživatel se vytavuje riziku sankcí. Samotný Program a jeho kopírování, jeho dohled nad šířením je velmi těžké uhlídat. V dnešní době internetu a počítačových pirátů je velmi pravděpodobné, že se na program, který je placený, se objeví na internetu nějaký klíč, přes který je možno jej nelegálně používat. Na druhou stranu tento způsob jako by nahrával velkým společnostem. Když se takový program dostane mladému člověku do ruky, naučí se na něm pracovat a vytvoří si návyk. Po studiu, když s tímto programem začne pracovat, už si koupí licenci, aby se nevystavil riziku nelegálního užívání. Existuje však i legálnější cesta, jak se s programem naučit. Pro školy, kde je více stanic s nějakým programem, např. pro technické kreslení, nabízí velké firmy tzv. školní licence, které jsou několikrát levnější než standardní, mají však taky svá omezení. Aby bylo možné ve škole s počítačem efektivně pracovat, je zapotřebí mít nejenom rychlý počítač, ale i kvalitní, funkční a pokud možno v české lokalizaci programové 9
vybavení. Jestliže něco z těchto tří podmínek schází, počítač může být ve vyučování spíše přítěží.
3.1 Licence počítačových programů (obecně) Obecně licence znamená "oprávnění dílo užít", Licencí míníme licenční smlouvu, která je písemná, což je "kus papíru", dohoda s uživatelem při instalaci nebo jiný souhlas na jehož základě je licence udělena. Licence není ani faktura, ani doklad o koupi, ani licenční smlouva. Všechny tyto dokumenty mohou pouze prokázat, že licence byla udělena. Každý počítačový program musí někdo vytvořit, většinou to bývá programátor, nějaký student nebo firma, která se zabývá vývojem softwaru. Takto vytvořený program je už sám o sobě funkční, ale než se dostane do prodeje, musí si autor zvolit, jakým způsobem a za jakých podmínek bude svůj program šířit. Podle těchto podmínek si pak zvolí typ licence. Licencí máme několik druhů, lze je dělit (například) podle využití, ceny, možností úpravy, doby používání atd. Druhy licencí dělíme na placené, neplacené. Další skupinou může vyt podle komerčního nebo nekomerčního užití a taky podle délky užívání. Více o licencích si budeme psát později. V následující části vybereme ty licence, které považujeme za vhodné pro školní prostředí. Dnes už všechny školy používají počítače k vyučování. U operačních systémů a kancelářských balíků se hojně využívá multilicence, což je jednotně zakoupená licence pro více stanic najednou. Většina škol je vybavena základním softwarem jako je MS Windows a MS Office, dále pak podle odborného zaměření. Proto za nejvhodnější licence považujeme Freeware, GNU General Public License, Artistic Licence, pro jednoúčelové krátkodobé projekty pak trial verze. Některé firmy nabízí školám výhodnější licence, aby si udělaly reklamu a student si navykl tyto programy používat. Tyto licence mají většinou omezení, že se můžou používat jen po dobu studia nebo se nesmí používat pro komerční účely.
10
Prodávají se jako multilicence. Za nevhodné licence považujeme denní používání demoverzí, trial verzí, sharwarwy. Pro občasné nebo jednoúčelové krátkodobé projekty je zase pokud to nevyžaduje povaha projektu, kupovat plnou licenci. – Pro tyto účely je možno využít například časově omezené verze. Peníze jsou až na prvním místě, ale při výběru softwarového vybavení by tomu tak být nemělo. Při výběru softwarového vybavení bychom měli zohlednit, jak budeme program používat, do jaké míry se bude software při výuce používat a které funkce budeme využívat. Dále bychom měli zvážit další vlastnosti – např. jazyk softwaru, využití v praxi nebo dostupnost vhodného hardwaru.
3.1.1 Využívání programu Před nákupem licence programu musíme uvážit, jak se bude s programem zacházet a jak se bude využívat. Je nutné vybrat správnou licenci, která povoluje různé zacházení s programem nebo povoluje určité funkce, které nebrání požadavkům uživatelů. Počítače i programy lze ve škole využívat k různým účelům. V první řadě se používají k výuce a předávání informací žákům, další možné využití je při školení pedagogických pracovníků, při různých seminářích nebo také v oblasti zakázek školy, které škola může využívat pro získávání finančních prostředků.
3.1.2 Funkce programu Velké množství programů se dnes produkuje pod různými licencemi. Po uvážení se musí zakoupit určitý produkt tak, aby neomezoval práci žáků nebo učitelů, a s ohledem na cenu. Programy se nabízí v nejrůznějších modifikacích, a tím i za nižší ceny. Nižší a pro školu výhodnější ceny jsou vždycky nějak opodstatnělé. Pokud koupíme např. program s příponou ‚student‘,v této verzi nemusí být možnost např. tisku, můžou chybět některé prvky ochrany souboru, automatického zálohování a jiné funkce, které využívají firmy ke komerčním účelům. Existují také omezení týkající se licence programu: pro nekomerční účely – tato verze programu se může používat doma i ve škole jen za předpokladu, že si s tímto programem nebude nikdo vydělávat peníze, může se v něm učit, ale nesmí se v něm výrobky nebo projekty prodávat.
11
pro požívání po dobu studia ke studijním účelům – verze programu pro využívání doma i ve škole, ale jen po dobu studia. I tato verze někdy bývá omezena na komerční účely. plná verze – tato verze se může používat většinou pro jednu stanici a nebývá nijak omezena právy na používání. Jediné omezení, které bývá, je modifikace samotného programu. Pokud se žáci učí modifikovat samotné programy, musí se volit licence typu ‚opensource‘ .
3.1.3 Přínos do výuky Výpočetní technika nám přináší nepřeberné množství informací, které můžeme využít ve výuce, a také možnost plánovat výuku, učební harmonogram a přípravu na vyučování na počítači. Každý program má nějakou didaktickou hodnotu, některý větší a některý menší. Lada Jandová píše: „Učiteli slouží počítač jako pracovní nástroj při přípravě a plánování pedagogického procesu (úvazky, evidence studentů, ap.) jako výukový prostředek ve všech didaktických funkcích. V žádném případě však nenahradí osobnost učitele. Počítač nemá možnost „vcítění“ (empatie), která je dána každému člověku. Jeho zásahy jsou determinované, předem naprogramované. Tento nedostatek lze částečně odstranit rozsáhlým větvením algoritmu výukového programu“. 1 Počítač slouží jako prostředek pro předávání informací, a to jak pro učitele, tak pro žáky. Samotný pracovní nástroj tvoří programy, které jsou na počítači nahrány . Každý počítač dává uživateli okamžitou zpětnou vazbu. Zobrazuje aktuální průběhy operací. Každý program komunikuje s člověkem tak jak jej napsal programátor. Každý program proto potřebuje od uživatele nějaký návyk. Tento návyk na počítač může u uživatele vyvolat pocit, že počítač je vhodný na všechno a pak nedokáže rozlišovat situace kdy počítač použít a kdy nikoliv. V některých případech se stáváme počítači „otrokem“. Tento trend je čím dál více častý. Přibývá lidí, kteří se řídí počítačem, dělají to, co chce počítač. Pokud počítač nefunguje, člověk se cítí jak bez „ruky“ nebo si nedokáže plánovat činnosti vlastní činnost a postupy.
1
Počítačová výuka : zásady tvorby výukových programů / Lada Jandová. -- Vyd. 1.. -- Plzeň : Západočeská univerzita, 1995. str8 JANDOVÁ, LADA. Počítačová výuka : zásady tvorby výukových programů. 1. vyd. Plzeň: Západočeská univerzita, 1995, s. 8.
12
Každý učitel musí dobře zvážit, kde počítač použít a kde už nikoliv. Pokud jej hojně využívají žáci, může se opomenout osvojení jejich motorických dovedností. Proto se musí pečlivě promyslet: -
Kolik a jaké práce dokáže žák vykonat bez počítače
-
Kolik se ušetří času
-
Jaké úkony nahradí počítač
Ve výuce by měl být počítač a jeho programy pomocníkem. Tempo a úkoly, které by měly být přiměřeně náročné k věku žáků, by měl řídit učitel, a tím zajistit hladký průběh vyučování. Pokud se zamyslíme nad tím, jaký toto všechno má smysl, odpověď je jednoduchá! Výpočetní technika nám přináší nepřeberné množství informací, rychlé zpracování požadavků a taky možnost připravit si učební harmonogram nebo přípravu pro vyučování. Předpokládáme, že i přes snahu zachovat veškeré motorické dovednosti žáků, bude obliba počítačů stále vyšší. Pokrok ve výpočetní technice může dojít až tak daleko, že nebudeme muset při vykonávání určité práce sedět u počítače, ale budeme pouze používat tablety s klávesnicí. Tím se opět stane člověk závislejším na počítači.
3.2 Jazyková mutace Každý program je napsán v nějakém jazyce. Pokud jej bude programovat čech, s největší pravděpodobností bude programové prostředí (nabídky, dialogy a okna) napsány v českém jazyce. Celkem často se stává, že program napíše někdo v zahraničí. V takovém případě už bude program buďto v angličtině a nebo rodném jazyce programátora. Pokud tento program bude chtít někdo využívat v jiném státě, přidává se do této aplikace cesta, kde je možno program přeměnit (zmutovat) do požadované řeči. Jazyková mutace má velký vliv na pohodlnost a pochopení pro uživatele počítače. (Myslím si, že) pokud uživatel nezná cizí jazyk, může být po něj např. anglická verze programu přímo bariérou. Ve vyučování se vždy najde alespoň jeden žák, který neovládá jazyk na potřebné úrovni, přestože se cizí jazyk vyučuje od základní školy a mnoho pojmů člověk zná, i když neví jeho doslovný překlad. Jazyková bariéra se může úplně ztratit jenom u známých a často používaných počítačových vět nebo slov, jako jsou třeba : Error, File, Open, Save As, Edit, atd. Některé programy kladou vyšší nároky na znalost cizího jazyka, což pak způsobuje komplikace ve výuce. Proto by ve
13
vyučování mělo být využíváno co nejvíce programů v české lokalizaci, aby všichni žáci měli stejné podmínky ke vzdělávání Jestliže nastanou problémy spojené s lokalizací programu, musí se nainstalovat vhodná jazyková mutace. Pokud je program pouze v angličtině, musí se mechanicky uvést a vysvětlit všechny důležité pojmy, aby jim žáci rozuměli. Při ověřování probírané látky je vhodné kontrolovat, jestli žák zná a umí používat vysvětlované pojmy. Zvláštní skupinou programů bez lokalizace jsou programovací jazyky – například Pascal, nebo Delphi. Oba programy mají programovací jazyk Pascal, což je v postatě angličtina, ovládací prvky v programu je taktéž v angličtině. Žáky je třeba pro práci v tomto programu teoreticky připravit a nejlépe ve vyučování spojit teorii s praxí, abychom se pak v praktickém vyučování nemuseli zabývat vysvětlováním neznámých pojmů. V tomto případě by bylo dobré naučit žáky pracovat v programu, který je anglicky, aby pak žák uměl pracovat i v této verzi a mohl svého zaměstnavatele lépe přesvědčit, že on je ten vhodný uchazeč o místo. Ale jak by to asi dopadlo, kdyby takový žák, už jako absolvent přišel do zaměstnání, kde by byl požadavek umět pracovat a s určitým programem ale on by s tím programem uměl pouze v češtině? Myslíme si, že by to pro něho mělo velké následky. Pokud by se přeorientoval rychle, mohl by zaměstnavatele ještě přesvědčit, že on je ten vhodný uchazeč o místo, v opačném případě by asi do skončení zkušební doby byl opět na úřadě práce. Pokud by se jeho kolega učil pracovat v anglické verzi hned od střední školy, měl by v takovém případě daleko vyšší šanci udržet se v zaměstnání. Proto je vždy nutné dobře si promyslet, jak se bude program vyučovat, a zvolit jeho vhodnou jazykovou verzi. Všechny lokalizace nejsou jenom o překladu z anglického jazyka do češtiny. V elektronice hrají důležitou roli i normy. Pokud máme na počítači anglický program, který má americké normy, musíme je nejprve přednastavit na české nebo evropské. Jestliže budeme projektovat např. elektrickou zásuvku v USA, zásuvka bude vypadat podle amerických norem, bude mít přívodní napětí 110V, a tím i jinou tloušťku přívodních kabelů. Pokud budeme projektovat zásuvku v ČR, zásuvka bude dle českých norem, přívodní napětí bude 230V a kabely už nebudou tak tlusté, jak tomu musí být u 110V.Na následujících obrázcích vidíme na první pohled rozdíly mezi americkými a českými normami
14
Obrázek 2 – Zásuvka na 110V, která se používá v USA Obrázek 3 – Zásuvka na 230V, která se používá v ČR
Když nenastavíme programové hodnoty do české normy, můžeme v plánech domu navrhnout úplně jiný produkt.
3.2.1 Využitelnost pro další povolání V předmětu, který se zaměřuje na práci s počítačem, se učíme nejenom počítač ovládat, ale taky ovládat nějaké programy, které učitel považuje za užitečné. Při výběru těchto programů by se mělo dívat na: -
praktičnost – jednoduché funkce dělají velké ulehčení práce
-
jednoduchost – lehký program na pochopení
-
kompatibilitu – po vytvoření výrobku se může lehce publikovat, návaznost na jiné projekty
-
užitečnost – vytvoří takový projekt, který by byl uplatnitelný v budoucích situacích
-
Odbornost – v programu by se měly vyskytovat reálné nástroje, pojmenování by mělo být stejné jak ov praxi
-
Směřování programu
– Bude vývoj programu pokračovat? Není tato
technologie zastaralá, nevystřídá nebo nevystřídala ji už nová technologie? -
Podíl programu na trhu – Je program používaný i jinde, např. ve firmách? Budou znalosti naučené v tomto programu uplatnitelné v budoucím povolání?
Tato kritéria by měl program splňovat, aby se mohl vyučovat. Pokud se některé kritérium opomene, může to mít neblahý vliv na budoucí povolání žáka, protože nebude umět v programech, které se využívají v běžné praxi neboli průmyslu.
15
4 Vhodné vybavení na dílně nebo učebně Počítačové učebny v odborném výcviku a teoretickém vyučování mají podobný základ, ale ve výsledku se nedají zaměnit. Nejprve zmíníme společné znaky a nástroje, které by měli být v obou učebnách. -
Připojení k internetu na každém PC – každý počítač by měl mít řízený přístup k internetu, vyučující by měl mít možnost blokovat stránky nebo úplně odpojit žáky od internetu (ne intranetu) v případě písemné práce.
-
Vytvořená síť intranet – možnost sdílet soubory, stahovat soubory z lokální sítě.
-
Odpovídající počet počítačů – pro každého žáka jeden.
-
Sítová tiskárna – možnost tisknout dokumenty z libovolného počítače v učebně.
-
Ozvučení – mělo by být připojeno k zařízení, které posílá obraz do projektoru.
-
Data projektor – měl by být připojen na učitelský počítač, zároveň by tu měla být možnost okamžitého přepnutí na jakýkoliv PC v učebně a to vč. zvuku.
V teoretické výuce se může uplatnit (třeba) webkamera nebo (třeba) digitální fotoaparát, zatímco v praktickém vyučování je velmi těžké přesně určit, jaké další komponenty by neměly chybět. Měly by to být programátory pamětí, různé laboratorní přístroje kooperující s počítačem a jiné diagnostické nástroje podporující rozhraní počítače.
4.1 Vhodný Hardware pro praktické vyučování Celá práce však jenom o programech nemůže být. Každý program (software) funguje na nějakém hardwaru a ten je stejně důležitý jako vhodný software. U hardwaru z pravidla platí, že čím novější, tím lepší a spolehlivější, ale není tomu vždycky tak. Důležitá je jeho konfigurace, komunikace jednotlivých komponent, a to z hlediska potřeby využití a stability. Počítač během několika let prošel (za několik let) postupnou proměnou – mění se výpočetní výkon, rozšiřují se kapacity pamětí. Tomu dochází díky novějším a lepším technologiím, např. technologie výrobního procesu čipů, použití vhodnějších materiálů a snižováním napětí, a tím i tepelných ztrát. Díky neustálému vylepšování se kladou vyšší požadavky na komunikační porty, které se opět podle času proměňují, přichází stále nové a ty pomalejší nebo méně používané mizí. Nové porty nabízí vyšší rychlosti, lepší zabezpečení dat nebo taky různé komprimace přenášených dat. Pro spojení PC do 16
PC nebo PC do certifikovaného zařízení jsou samozřejmostí daleko lepší vlastnosti přenosu než přes starší porty, ale pokud chceme vyrobit nějaké zařízení na dílnách, tak tady už ztrácejí nové kódované technologie smysl. Je čím dál častější, že ne každý nový počítač, má všechny komunikační porty, které potřebujeme k základním pokusům v praktickém vyučování na středních školách. Proto je třeba si před vybavením učeben v praktickém vyučování dobře rozmyslet, co budeme na počítači potřebovat dělat. Naše představa ideálního počítače do odborného výcviku: Dvou jádrový procesor Core Duo rok výroby 2007 – takt kolem 2GHz 3GB operační paměti Alespoň 160GB disk Porty: IDE, FDD, PCI, USB, FireWire, LPT, COM – RS232, VGA – D-Sub, DVI, HDMI nebo S-Video. Periférie : Monitor LCD, Tiskárna a scanner (po LAN síti), možnost připojit web kameru, programátor pamětí a mikroprocesorů, jakékoliv USB zařízení, periférie využívající sériový a paralelní port. Počítače by měly fungovat jako samostatné stanice spojené počítačovou sítí, ne jako terminály závislé na společném serveru. Každý žák by měl mít svůj profil.
4.2 Vhodné licence a programy pro školy Vybrat vhodné licence pro školu s ohledem na její cenu a použití je celkem obtížné. Martin Pokorný (Digitální technologie ve výuce 1. díl, 2009) Jako nejvhodnější vybral následující licence: Open
source
–„Jedná
se
o
volně
dostupný
zdrojový
kód.
Tato
licence
umožňujeuživatelům při dodržení popsaných podmínek využívat nejenom služeb programu ale také pracovat se zdrojovým kódem.. Mezi nejznámější open source software patří operační systém GNU/Linux, databázový systém MySQL nebo Firebird, webový server Apache, kancelářský software OpeIlOffice.org, internetový prohlížeč Mozilla Firefox, bitmapový editor GIMP a mnoho dalších.“ 2 Programů s licencí Open source pro praktické vyučování je velmi málo, jeden ze zástupců je např. program QCAD. 2
POKORNÝ, Martin. Digitální technologie ve výuce. 1. vyd. Kralice na Hané : Computer Media, 2009, s. 11.
17
Obrázek 4 – Nákres reprobedny dostupný http://win2linux.sourceforge.jp/goodapps/qcad/images/qcad.png
Je pod licencí GPL (Open Source) pro komunitu Ubuntu – Linux OS. Dále pod touto licencí je většina routerů, kde si můžeme v rámci instalací sítí LAN upravovat software (na) routeru dle potřeby. Freeware – „Opět se jedná o bezplatný software, který má však autorská práva oproti Open source mírně přísnější. Programy této kategorie není dovoleno upravovat a bezplatné použití je často podmíněno nekomerčním využitím.“ 3 S touto licencí je již daleko více programů. Pro kreslení elektronických schémat je zde program ProfiCad 4 .
3
POKORNÝ, Martin. Digitální technologie ve výuce. 1. vyd. Kralice na Hané : Computer Media, 2009, s 11. 4 Program je dostupný a volně stažitelný na http://www.proficad.cz/stazeni.htm
18
Obrázek 5 - elektronické schéma klopného obvodu pomocí tranzistorů Dostupný z http://www.flatulent.szm.com/tchv/obr/proficad-klopobvod.jpg
Je v dispozici ve dvou verzích, jedna verze je placená a pro nekomerční využití freeware. Tento program je vhodný pouze pro kreslení elektronických schémat. Nedají se zde tvořit návrhy plošných spojů ani simulovat funkčnost obvodu. Pouze pro kreslení elektronických schémat. Další program, ve kterém si rovněž ukážeme praktickou úlohu, je Delphi 7 Personal Edition 5
5
Program dostupný na http://www.slunecnice.cz/sw/delphi/
19
Obrázek 6 - vývojové prostředí Delphi Dostupné z http://computers.plib.ru/programming/Delphi%207/Intro/7.gif
Tato verze obsahuje všechny potřebné komponenty pro výuku a je dostupná zdarma pro nekomerční použití. Shareware – „Verze softwaru šířeného zdarma, kdy si každý uživatel může vyzkoušet kvality daného programu, a je-li spokojený a program chce dále využívat, musí zaplatit za licenci. V opačném případě je povinen po vypršení časové lhůty nebo počtu spuštění program odinstalovat“ 6 . Tyto programy se vyskytují jen zřídka, např: Interwrite Wokrspace, který je vhodný pro učitele na multimediální tabuli.
Obrázek 7 - Interwrite Workspace Dostupné z http://video.informer.com/frames/f189222302102210.frame.jpg 6
POKORNÝ, Martin. Digitální technologie ve výuce. Vyd. 1. Kralice na Hané : Computer Media, 2009, s. 11.
20
Další program Rezistor 1.01 je z dílny Eaglesoftware a slouží pro čtené barevného kódu rezistorů.
Obrázek 8 - Program Rezistor Dostupné z http://eaglesoftware.wz.cz/pict/rezistor2.jpg
Adware – „Programy, které jsou poskytovány zdarma, ale jako protislužba za volné používání programu se při provozu programu zobrazují reklamy, případně je automaticky přenastavena domovská stránka internetového prohlížeče apod“. 7 Pod touto licencí se vyrábějí programy, které jsou nějakým způsobem velmi rozšířené. Zástupcem takových programů je třeba komunikační ICQ. Nicméně takové programy sice na počítači najdeme, ale výuce neslouží.
Demoverze – „Hlavní využití vyplývá už z názvu kategorie. Demonstrační verze programu, zpravidla bezplatná, má řadu omezení. Často je zmenšen počet funkcí programu nebo je omezen čas pro bezplatné využívání této verze.“ 8 Takové licence se používají pro jednoduché úkoly. V tomto programu není většinou moc funkcí, ale za to se dá žákům ukázat, jak takový program pracuje. Každá demoverze, se vyrábí minimálně ve dvou verzích, a to plná a demo. Jeden ze zástupců je Multisim.
7
POKORNÝ, Martin. Digitální technologie ve výuce. Vyd. 1. Kralice na Hané : Computer Media, 2009., s. 11. 8 POKORNÝ, Martin. Digitální technologie ve výuce. 1. vyd. Kralice na Hané : Computer Media, 2009., s. 12.
21
Obrázek 9 - 3D simulace elektronického obvodu Dostupné z: http://www.stahuj.centrum.cz/direct/iR/multisim/Pln%FD%20n%E1hled--mm580x464.jpg
Slouží pro simulaci elektronických obvodů. Zde je možné si vyzkoušet, jak bude zapojení fungovat v praxi, virtuálně proměřit jednotlivé obvody. Komerční verze – „Software šířený za úplatu. V přiložené licenční listině jsou přesně vymezena pravidla použití. Zdrojové kódy nejsou prakticky nikdy uživatelům k dispozici“. 9 V odborném výcviku můžeme využít velké množství programů, které nám při výuce můžou pomoci. V bakalářské práci uvedeme pouze některé. Velmi oblíbený je program Eagle
9
POKORNÝ, Martin. Digitální technologie ve výuce. 1. vyd. Kralice na Hané : Computer Media, 2009, s. 12.
22
Obrázek 10 - Program Eagle, možnost kreslení el. schéma a vytvoření plošného spoje Dostupné z http://xtronic.org/wp-content/uploads/2010/03/Cadsoft-Eagle-5.7.png
Program pro vytváření elektronických schémat a tištěných spojů. K dispozici je velká databáze součástek v evropských a amerických normách.
5 Odborný výcvik Odborný výcvik je jeden z nejdůležitějších předmětů na střední škole nebo učilišti. V 3letých oborech představuje velkou část z celkové výuky žáků. (Z pravidla to bývá) U
3letých elektro oborů mechanik elektronických zařízení to bývá 50% výuky.
U 4letých oborů je odborný výcvik pouze poloviční oproti 3letým oborům, v průměru tedy 2,5 dne za 14 dnů. U oborů mechanik elektronik. V této části vzdělávacího procesu je žák na pracovišti jakoby v zaměstnání, kde se pod odborným dohledem učitele odborného výcviku učí nebo si zdokonaluje své motorické dovednosti. Pokud tuto situaci porovnáme s obecně známým případem, např. Autoškoly, kde je situace Žák se intenzivně připravuje na řízení motorového vozidla na pozemní komunikaci. Podobně je tomu i v odborném výcviku. V odborném výcviku často při chybě nejde ještě o život jak je tomu v autě ale i tak je Při odborném výcviku je nutné dbát na to, aby se tento předmět vyučoval, co s největší pečlivostí, ať už ze strany žáka nebo učitele Pokud po dokončení střední školy nebo učiliště žák nejde studovat další stupeň školy, jde do práce. Tam se jako absolvent může spoléhat pouze na znalosti získané ve škole.
23
Odborný výcvik je jeden z nejdůležitějších předmětů, který žák v praxi plně využije. Pokud se mu při studiu plně nevěnuje, není schopen vykonávat zvolené povolání, protože mu chybí potřebné znalosti. Žák může studium zanedbávat z několika důvodů: -
žák nastoupí na střední školu bez zájmu o obor.
-
žák při studiu zjistí, že studovaný obor není pro něj zajímavý, ale rodiče si přejí, aby jej přesto dostudoval.
-
vysoká absence ve škole
-
špatná motivovanost ze strany učitele, učitel neumí upoutat pozornost, neumí správně propojit učivo
Většina těchto důvodů vede k tomu, že ze strany žáka se nepodaří zůstat se živit vystudovaným oborem. Odradit od zvoleného oboru nemusí však zapříčinit jenom jedna stana. Problém může být i na straně druhé a to u učitele a nebo u školy. Tady opět z vlastní zkušenosti vím, že pokud nemá učitel schopnost upoutat pozornost, nebo neumí vysvětlit probíranou látku, může tím velmi ovlivnit život každého žáka. Ten týž problém nastává, pokud škola nedokáže dobře zajistit komunikaci teoretické a praktické výuky, pokud nepřiměřeně šetří na prostředcích pro výuku. Zde si myslíme, že může právě počítač být jeden z prostředků, které mohou upoutat žáky a přitáhnou je více do škol.
5.1 Každý žák by si ideálně ze školy měl odnášet Každý žák by si měl odnášet z praktického vyučování znalosti a dovednosti na určité úrovni.
Využívání počítače by nemělo tyto dovednosti nijak ovlivnit a v žádném
případě by nemělo negativně působit. Nyní si to co by si měl žák ze školy odnášet rozdělíme do několika skupin: -
Teoretické zkušenosti – zkušenosti, které se naučí v teoretické výuce, dokáže je použít v praxi. Důležité vědomosti by se neměly učit mechanicky nebo pouze memorováním. Měly by zůstávat pro náhodné použití.. Méně důležité vědomosti by si žák mohl zapamatovat, ale hlavně je musí umět hledat, protože to, co se naučí ve škole, je pouze učivo, které může být aktuální jen po dobu studia.
-
Praktické zkušenosti – Zkušenosti, které získá v odborném výcviku. Tyto zkušenosti se opět dělí na důležité a méně důležité. Praktické zkušenosti se 24
nejlépe učí v nižším věku. Pokud se naučí žák něco špatně, např. si navykne na špatný postup, velmi těžce se pak přeučuje. -
Morální hodnoty – morální hodnoty si často ze škol od učitelů žáci neodnáší, ale i tak by měl jít učitel žákům příkladem a podvědomě je vychovávat.
-
Umět se rozhodovat – umět se rozhodnout je v případě mechanika elektronika velmi důležité, protože ne všechny věci, které pak absolvent dostane pod ruku, fungují. Na tento problém je potřeba dávat důraz už na začátku. Používat pravděpodobnost a prioritu problému, pak se rozhodnout na základě předchozích zkušeností.
-
Poradit si v nestandardních situacích – v životě je mnoho situací, kdy se nemůžeme řídit příručkami. I na takové situace by škola měla žáky připravovat. Pokud se žák objeví v takové situaci, může lehce zpanikařit a způsobit nějaké škody sobě nebo svému okolí. (Samozřejmě že vše záleží i na zkušenostech.)
-
Umět si plánovat čas a úkony – pro každého pracovníka je důležité umět si plánovat čas dle vlastních sil, člověk by si měl dávat jen tolik práce, kolik zodpovědně zvládne, aby přišel k cíli co nejrychleji a bez nějakých větších komplikací.
-
Žák by měl být soutěživý – žák by neměl postrádat soutěživost. Je to prostředek, který nás vnitřně motivuje být lepší než ten druhý, (udělat něco lepšího za to, že), být dobrý v něčem, co nám zvedne sebevědomí. Všechna soutěživost má být s morálními zásadami, člověk by měl přijít k cíli „legální“ cestou bez podvodných praktik.
-
Držet si pořádek na pracovišti – udržet si pořádek je jeden ze základních předpokladů ve třídě, na dílně i na vlastním pracovišti. Žák by se měl umět orientovat na svém místě, jeho věci by neměly zabírat sousedovo pracoviště, měl by zachovávat bezpečností podmínky. (a při tom aby zachovával všechny bezpečnostní podmínky.)
Absolvent školy se nepřestane vzdělávat dnem opuštění školy, ale neustále své znalosti musí zdokonalovat. Škola by měla dát hlavně návod k tomu, jak pokračovat v životě, až v ní žák nebude.
25
5.2 Podmínky pro používání počítačů v praktickém vyučování Každá didaktická pomůcka v teoretickém i praktickém vyučování musí mít své místo a vhodné a efektivní využití, rovněž to platí pro počítat. Tato didaktická pomůcka se nachází u každého žáka, tudíž je nutné ji správně umístit na místo (dát na správné místo, na místo), kde je možné s ní efektivně pracovat, (předávat informace), ale také ji kontrolovat. Proto by vyučování odborného výcviku mělo probíhat ve speciálních učebnách, v nichž učitel i žáci na sebe vidí a můžou pozorovat počítačové obrazovky druhých. Pokud není k dispozici speciální učebna, může se pro počítače vyhradit část dílny. Tady obvykle nastává problém, že učitel vidí na žáka, ale žák se musí při výkladu otáčet, aby viděl, co učitel zadává za úkol. V oboru elektro se často používá počítač k simulaci elektronických zařízení, k technickému kreslení – návrhu plošného spoje a nebo k programování. Tyto činnosti vyžadují velkou námahu na oči a taky stálou polohu těla, což velmi namáhá lidský organizmus. Musí se tedy dodržovat mimo jiné i přestávky, správná poloha těla a taky světelné podmínky.
5.3 Počítačové učebny v praktickém vyučování Probírané učivo určuje typ učebny, ve které by mělo vyučování probíhat, nestačí pouze jeden typ učebny. V praktickém vyučování oborů zaměřených na elektroniku je to o to složitější, že se učí žáci propojovat nehmotný software s hardwarem, který si sami složí a uživí z jednoduchých součástek. S tím také narůstá potřeba mít jednodušší stanice, kde můžeme využívat jednoduché komunikační porty, jako je sériový a paralelní. (Tady nastává problém) Při modernizaci počítačové učebny nastává problém s tím, že (protože) s novými technologiemi starší porty zanikají a s nimi i jednoduchá, byť pomalá komunikace. V teoretické výuce se počítačová učebna skládá se serveru a terminálových stanic, kde celou učebnu řídí jeden server a ostatní stanice se k němu připojují jako samostatné monitory. Výhodou je jednoduchá správa, menší spotřeba energie, ale pro praktickou výuku elektro oborů to má jednu zásadní nevýhodu, a to, že žák nemá přístup ke své stanici v plném rozsahu, nemůže komunikovat a přistupovat k hardwarovým zařízením, což vede velmi často k problémům. Proto (většinou bývá zvykem, že) se staré, nemoderní učebny teoretické výuky modernizují a starší, do praktické výuky vhodné 26
stroje dávají právě na dílný pro praktické vyučování. Tím nemyslíme, že by se jenom přesunuly z místa na místo a několik roků stará učebna by se stala na dílnách moderní. K takovému přesunu je potřeba i doplnění novými technologiemi, jako jsou úsporné LCD monitory nebo vhodné židle, stoly a taky interaktivní tabule s projektorem. Dále se k počítačům dodává periferní zařízení, jako jsou programátory pamětí, mikroprocesorů, softwarové měřící přístroje, které využívají jak digitálních, tak analogových portů počítače. Všechny počítače jsou pod kontrolou připojeny k internetu a samozřejmě mezi sebou. Ideálně by měl být počítač přímo na pracovišti žáka, pokud to není finančně nebo technicky možné, tak alespoň jeden do dvojice.
Obrázek 11 – Oddělené místo pro počítače od pracoviště na dílně
Softwarové vybavení je v praktickém vyučování taky poněkud jiné, než jsme zvyklí v teoretické výuce. Kancelářské balíky se zde stávají nástrojem pro vyplňování protokolů a předávání informací. Hlavní roli hrají simulační programy pro čistě teoretické ověření, nebo programy pro technické kreslení plošných spojů nebo konstrukcí. Ve vyšších ročnících se začíná využívat praktického programování pamětí nebo mikročipů. Jak jsme před chvílí zmínili, počítačům přibývají nové porty a ty starší postupně mizí. Jestliže vývoj půjde tímto směrem dál a nebudou se vyrábět rozšiřující karty pro klasickou komunikaci, bude další generace zase o něco hůře chápat funkci výpočetní technologie. Podle našeho názoru na tom budeme podobně, jako když dnes máme 27
chápat základy programování instrukcí, což je automatická funkce programovacího překladače programovacího jazyka.
5.4 Klady a zápory počítačové výuky Každý typ výuky má své klady i zápory, totéž platí i pro počítačovou výuku. „Počítačová výuka umožňuje využívat výsledku učitelovy práce v libovolné době a na libovolných různých místech současně. V podmínkách velkých kolektivů poskytuje počítačová výuka doplněná konzultacemi učitele lepší možnosti i výsledky, než umožňovala kombinace osobního působení učitele s písemnými studijními návody.“ 10 Další výhody výuky pomocí počítačů: Aktivizace žáka – práce s programem na počítači vyžaduje nejenom znalosti, ale i vyžaduje i pozornost. Každý má na starosti vytvořit vlastní projekt, při kterém využije nástroje programu, se kterými se konkrétní hodinu pracuje. Při zadaném úkolu si žák může hned vyzkoušet, jak probíraná látka vypadá a funguje. Pokud se např. v předmětu základy elektroniky učíme usměrňovače, v teoretické výuce se budeme učit diodu a její charakteristiku, zatímco v praktické výuce se budeme učit tuto součástku zapojit do určitého zapojení tak, aby výsledně konala funkci usměrňovače. Tady už potřebujeme nějaké součástky, pájku nebo kontaktní pole, měřící přístroje a taky zdroje napětí. Všechna tato vybavení, pokud do tohoto procesu zapojíme počítač, mají už program v sobě. Stačí nám jediný program k tomu, abychom si další hodinu vyzkoušeli, jak se třeba chová tranzistor. V tomhle vidíme obrovskou výhodu počítače oproti standardním součástkám. Další výhodou je okamžitá zpětná vazba. Pokud nějakou součástku zapojíme na vyšší napětí, než je stavěná, spálí se bez varování. Tato funkce programu je standardní pro většinu elektronických simulátorů. Počítač nebo počítačový program nenahradí součástky, ale pomůže nám seznámit se s nimi. Na druhou stranu počítač může být v odborném výcviku i na škodu, pokud si uvědomíme, že škola nemá dostatek finančních prostředků na přístrojové a součástkové vybavení, nahradí tyhle věci virtuálními. Žáci se tak nenaučí tyto přístroje ovládat a
10
JANDOVÁ, Lada. Počítačová výuka : zásady tvorby výukových programů 1. vyd. Plzeň : Západočeská univerzita, 1995 . str5.
28
správně držet, nenaučí se používat pájku, nebudou rozvíjet motoriku, proto také nebudou zruční, což je základní cíl odborného výcviku. Počítač není vždy jenom virtuální náhrada za nějaké věci nebo přístroje a součástky, má i nezastupitelnou roli v oblasti programování pamětí, mikroprocesorů nebo třeba jenom desktopových aplikací a ovládání externích zařízení, které si žáci vyrobí. Proto by v žádné praktické výuce neměl chybět. Pokud by počítač chyběl, žák nezíská cenné informace, které bude potřebovat v budoucím povolání nebo pro svou osobní potřebu.
6 Praktická část 6.1 Výzkum V následující části si vše ověříme prakticky. Práce zkoumá, jaký vliv mají počítačové programy na výuku a na následné zapamatování látky. Pro výzkum jsme zvolili metodu dotazníku, který jsme rozeslali do škol: SPŠE Brno, Kounicova. Střední škola informačních technologií a sociální péče, Brno, Purkyňova SOU tradičních řemesel Brno, Vídeňská Na těchto školách se nachází cílová skupina žáků, kterou zkoumám. Stanovili jsme si následující hypotézu: „Vyučování odborného výcviku je efektivnější, zajímavější, když se ve výuce využívají počítačové programy.“ V dotazníku se budeme zabývat počítačovými programy a prací s nimi. První výzkumné šetření probíhalo v brněnské škole na Purkyňově ulici. Na této škole je několik dílen pro výuku praktického vyučování. Protože by se výpočetní technika ve všech dílnách plně nevyužila, nejsou všechny dílny vybaveny těmito přístroji. V následujících letech se však tato skutečnost má změnit. V následujících letech se má vybavit výpočetní technikou asi 30% tříd, které dosud počítače ve výbavě nemají. V dílnách mají rozpracovány úkoly na simulačních panely. Tam mají zapojit různé součástky podle předepsaného zapojení. Je to taková výuka z jednotlivých předpřipravených úkolů. Výhoda je tam ta, že se dají jednoduše měnit, vkládat vadné součástky (pro diagnostiku) žákům, aby byli schopni najít a rozpoznat závadu. 29
Dále jsem zjistil, že poslední dobou ubývá žáků, tím školy zmenšují nároky na přijímací řízení a dochází k poklesu úrovně žáků. I přes tento nepříznivý jev, stále roste zručnost pro ovládání počítače. Dotazníky vyplňovali žáci 2. a 3. ročníku oboru Mechanik elektronik.
Další výzkumné šetření probíhalo na Kounicově ulici v Brně. Zde je několik tříd v oboru elektro. Na této škole se učí jak praktická, tak teoretická výuka. Praktická výuka se dělí na dílny a laboratoře. Zde výpočetní techniku najdeme jak v laboratořích, tak i na dílnách. Počítače na dílnách jsou přímo na místě, kde probíhá praktické vyučování. Zde se učí pomocí počítače programovat v Asembleru, učí se pomocí počítačových programů ovládat hardware, který si sami vyrobí. Na této škole se i přes nedostatek žáků stále drží stejná úroveň požadavků na přijetí. Tento jev se zatím neprojevil ani na počtu žáků ani na úrovni učiva. Zde jsem poprosil o vyplnění dotazníku mechaniky elektronických zařízení 2. ročníku. Poslední výzkumné šetření probíhalo v brněnské škole na Vídeňské ulici. Na této škole je 5 dílen pro výuku elektro oborů. Protože by se výpočetní technika ve všech dílnách, zvlášť pro výuku silnoproudých oborů, plně nevyužila, nejsou všechny dílny vybaveny těmito přístroji. Dílny pro silnoproud jsou vybaveny pouze data projektorem a jedním PC pro pokrytí potřeb učitele. Žáci pracují s programem Eagle a simulačním programem Multisim pro simulování elektronických obvodů. Pro zápisy a výpočty využívají kancelářské balíky. Ve vyšších ročnících žáci programují paměti a vytváří logické obvody, které může řídit výpočetní technika. Počítače jsou umístněny v jedné části učebny tak, aby bylo možné buď pájet, nebo být u počítače. Počet počítačů je asi 0,7 na žáka. Počítá se prý s tím, že všichni žáci najednou nebudou potřebovat počítač nebo budou pracovat ve dvojicích. Žáci práci ve dvojicích mají rádi a dosahují pak větších úspěchů. Otázkou je, jak tomu bude když půjdou na počítač samostatně. Tento systém má své pozitivní i negativní dopady Myslím, že většina uspěje stejně dobře. Důvodů, proč si to myslet je několik:
30
1. Většina žáků se u počítačů střídá, každý dělá chvíli – oba žáci se zapojí do práce. 2. Při vytváření zadaných projektů přemýšlí ten, co projekt vypracovává, i ten druhý žák, co sedí vedle něj, má za úkol najít chyby a předělává projekt do dokonalosti – oba žáci se zapojí do práce Na druhou stranu se může stát, že se setká nadaný žák se slabším žákem, který bude pouze pasivně pozorovat a možná i nebude stíhat sledovat, co se na obrazovce děje. V tomto případě se jakoby s nadaným žákem „sveze“ a jak přijde řada na něj, nebude schopen samostatné práce. Učitel odborného výcviku takové žáky, jak jsem se dozvěděl, vyhledává. Snaží se o to, aby nikdo nemohl jen tak „přeplout“. Pokud by se tohle stalo, žáci obvykle opakují ročníky nebo na maturitní vysvědčení mají nedostatečnou. V této škole vyplňovali dotazníky 2. a 3. ročníky oboru mechanik elektronik.
6.1.1 Metodologie výzkumu a výzkumný cíl Pro ověření hypotézy jsme zvolili jako výzkumnou metodu dotazník. Dotazník pro žáky se skládal z 11 uzavřených otázek. Další dotazník jsme vypracovali pro učitele odborného výcviku, aby bylo možné zjistit, jaký na tuto problematiku mají pohled učitelé. Tenhle dotazník se skládal z 15 otázek, z toho 4 byly otevřené. V úvodu dotazníku každý žák nepovinně vyplní školu a obor, který studuje. Otázky 1 až 3 zjišťují, jak respondent souhlasí s používáním počítače při výuce. V dalších otázkách 4 až 9 se ptáme, jaký má dotázaný subjektivní pocit při využití výpočetní techniky. 10. otázce si žák označí, za jakým účelem používá počítač. Otázka č.11 je taková oddechová, kde zjišťujeme, jaký má žák zájem o obor. Jestli náhodou žáci nevyužívají více počítač pro mimoškolní zájmy. Na dotazník odpovědělo 100 respondentů, studentů středních škol ve věku 16 až 19 let. Byl anonymní, výsledky jsme sečetli a vyhodnotili do grafické podoby. Cílem výzkumu bylo zjistit, jestli počítač přispívá do praktické výuky pozitivně či naopak negativně.
31
6.2 Výzkumná hypotéza 6.2.1 Vyučování odborného výcviku je efektivnější, zajímavější, když se ve výuce využívají počítačové programy. Předpokládáme, že si žák na počítači dokáže při vyučování aktivně vyhledat konkrétní informace bez zbytečné ztráty času. Pokud se vedou do počítače zápisky, „sešit“ se stává přehlednějším a rychle jej lze publikovat. Dále vycházíme z předpokladu, že na počítači je možno vytvořit modely obvodů a ověřit si, jak bude obvod fungovat. Zde se může pozitivně rozšiřovat tvořivost jedince.
6.3 Výsledky výzkumu- porovnání odpovědí
Otázka č. 1 1. Jak často používám počítač při výuce praktického vyučování?
11%
0%
22%
17%
A) Každodenně
50%
B) Jedenkrát za týden C) jedenkrát za měsíc D) Pouze občas E) Počítač nepoužívám
Obrázek 12 - Graf č. 1 - vyhodnocení otázky č. 1
Výsledek je pozitivní u 100% žáků. 22% dotázaných požívá počítač každodenně, to znamená, že používá počítač jak v praktickém, tak i v teoretickém vyučování. 50% žáků používá počítač ve vyučování jedenkrát týdně. S počítačem se setkává jedenkrát 32
za měsíc pouze 17% žáků a 11% pouze občas. 0% dotázaných se v praktickém vyučování s počítačem nesetkalo. Otázka č. 2 2. Pokud počítač používám, kolik času na něm trávím
19%
21%
25%
35%
A) Téměř celou dobu vyučování – používám jej i místo vlastního sešitu. B) Téměř celou dobu vyučování – používám jej pouze jako nástroj ke splnění celého úkolu. C) Přibližně půl vyučování - používám jej jako nástroj ke splnění části úkolu D) Jen občas – když něco nevím, získávám skrz počítač informace
Téměř celou dobu vyučování používá počítač 19% dotázaných žáků, kteří si vedou do něj i sešit. Nejvíce – 35% žáků – využívá počítač opět po celou dobu vyučování, ale sešit si do něj už nevede. Počítač jako nástroj ke splnění části úkolu využívá čtvrtina dotázaných. Zbylých 21% žáků použije počítač ve vyučování, pouze pokud něco neví. Z 2. otázky vyplývá, že více jak tři čtvrtiny dotázaných zapne počítač každý vyučovací den.
33
Otázka č. 3 3. Počítač do výuky praktického vyučování podle mě 10%
6%
0%
54% 30%
A) Patří a je dobře že se tam využívá B) Patří jenom občas C) Nedokážu to posoudit D) Neměl by tam být E) Jsem zásadně proti počítačům v praktickém vyučování
54% dotázaných si myslí, že je dobře, že se využívají počítače v praktickém vyučování. 30% žáků odpovědělo, že počítače do vyučování patří jenom občas. 10% žáků nedokáže posoudit, jestli počítač v praktickém vyučování patří či nikoliv. 6% žáků vidí počítač jako nevhodný prostředek, ale nejsou proti tomu. Zásadně pro ti počítačům v praktickém vyučování není žádný dotázaný žák. Ve výsledku více jak čtyři pětiny žáků počítač ve výuce uvítá.
34
Otázka č. 4 4. Je pro mě počítač ve vyučování užitečný? 11% 13%
57% 19% A) Ano je B) Nevím C) Není D) Je ale snažím se jej nepoužívat
Na tuto otázku odpovědělo Ano 57% dotázaných žáků. 19% dotázaných neumí posoudit, jestli je počítač v praktickém vyučování užitečný. Pro 13% žáků počítač užitečný není. 11% respondentů odpovědělo, že se snaží počítač nepoužívat, i když je pro ně ve vyučování užitečným.
35
Otázka č. 5 5. Práce s PC mě ve výuce dělá soustředěnějším 14%
26%
12%
15% 33% A) Ano B) Spíše ano C) Nevím D) Spíše ne E) Ne
Při práci na počítači se lépe soustředí 26% dotázaných žáků. 33% odpovědělo „spíše ano“. 15% respondentů neví. 12% dotázaných počítač spíše dělá nesoustředěnějšími a 14% žáků se nedokáže u počítače ve škole soustředit na práci. Celkově má větší převahu pozitivní názor k soustředění. Avšak více jak jedna čtvrtina dotázaných počítač při vyučování přímo ruší od práce.
36
Otázka č. 6 6. Učivo na počítači si rychleji zapamatuji 9% 13%
31%
18% 29% A) Ano B) Spíše ano C) Nevím D) Spíše ne E) Ne
S tvrzením, že se na počítači učivo rozhodně rychleji zapamatuje, souhlasilo 31% dotázaných. 29% zvolilo odpověď „spíše ano“, 18% dotázaných neví, jestli si učivo pře počítač lépe zapamatuje. Spíše se na počítači nenaučí 13% žáků. A rozhodně se na počítači neučí 9% žáků. Výsledek je, že dvě třetiny dotázaných sáhne při učení na počítač, zbylá jedna třetina se buďto na počítači nenaučí, nebo nerozeznává rozdíly mezi učením z počítače a učením z učebnic/sešitu.
37
Otázka č. 7 7. Jsem spokojený s vybaveností učeben / počítačů
11% 29% 18%
19%
23% A) Ano B) Spíše ano C) Nevím D) Spíše ne E) Ne
Spokojenost žáků s vybavením učeben je z 29% pozitivní. „Spíše ano“ odpovědělo 23% dotázaných. Na tuto otázku nedokázalo přesně odpovědět 19% dotázaných. Spíše nespokojených s vybavením učeben je 18% a 11% žáků není vůbec spokojeno. I zde má počet spokojených respondentů nadpoloviční většinu, i když je téměř jedna pětina, která nedokáže posoudit vybavenost.
38
Otázka č. 8 8. Programy, se kterými jsem se setkal v praktickém vyučování ve škole 20% 33%
47%
A) Používal jsem již dříve B) Používám od doby co jsem se s nimi učil ve škole C) Nepoužívám od doby co jsem se učil s nimi ve škole
Programy, se kterými se žáci setkali ve škole, používalo dříve již 33% dotázaných. 47% dotázaných začalo používat software od doby, kdy se s ním učili ve škole, a využívají jeho funkcí i nadále. 20% žáků využije programy, se kterými se učí dělat ve škole, pouze pro potřeby školy.
39
Otázka č. 9 9. Nejvíce zkušeností s PC programem získám
18%
51% 31%
A) ve škole od učitele B) Ve škole z internetu nebo učebnic C) mino školu z učebnic (ve svém volném čase)
Na otázku , kde se získá nejvíce zkušeností s počítačovým programem, odpovědělo 51% respondentů, že ve škole přímo od učitele. Dále 31% odpovědělo, že zkušenosti získá sice ve škole, ale z internetu nebo učebnic. Zbylých 18% se s programy učí zacházet doma nebo mimo školu ve svém volném čase. Zde je vidět, jakou úlohu hraje dobré vysvětlení učitele.
40
Otázka č. 10 10. Využití počítače ve vyučování 67
70 60
56
43 39
I. Získávání informací z internetu
II. Získávání informací z offline databází (pdf a podobné elektronické texty) III. K programování aplikací (na internet, aplikace pro operační systém) IV. K programování integrovaných obvodů (PIC, EEPROM, atd.) V. K měření (softwarové měřící přístroje)
49 50
68
40
40 30 20
VI. K technickému kreslení (schémata, nákresy DPS)
10 VII. K simulaci elektronických obvodů
0 Možnosti využití PC
Na otázku, jak se počítač využívá ve vyučování, odpovědělo 56 respondentů, že počítač využívá na získávání informací z internetu. 43 žáků odpovědělo, že informace na počítači získává nejenom z internetu, ale taky z databází, různých katalogů a z off-line obsahu, který je stažen na počítači. Na programování aplikací využívá počítač 39 dotázaných a taky paměti a jiný externí hardware programuje 49 dotázaných žáků. Měřící přístroje připojené k počítači umí ovládat 40 respondentů. Skoro největší zatížení počítače je u technického kreslení, kreslení elektronických obvodů, k tomuto úkonu využije počítač 67 dotázaných. Simulaci elektronických obvodů žáci využívají nejvíce, a to 68 žáků ze 100 dotázaných. Simulace elektronických obvodů je taky nejsložitější úkon, jaký jde vytvořit i ručně, avšak propočítání jednotlivých proudů, napětí a signálů zabere neuvěřitelné množství času a výpočtů.
41
Otázka č. 11 11. Obor který studuji 4% 32%
64%
A. Bych chtěl vykonávat v budoucím povolání B. Budu hledat jinou práci ale když nebuje nic jiného, budu vykonávat i tuhle. C. Nemám v plánu v tomhle oboru po vystudování dále pracovat
Poslední otázka je taková „oddechová“. Zajímá nás, jestli má na oblíbenost oboru vliv rozdíl mezi užíváním a nevyužíváním počítače Na první pohled lze říci, že 64% žáků je spokojeno s volbou povolání, 32% už si není jisto, jestli si vybrali správné povolání, a 4% žáků by chtělo vykovávat jinou práci, než jakou se teď učí. Jak to souvisí s využitím počítače ve škole a co mají tito žáci společné? Tito žáci mají společnou většinou školu, nezávisí na tom, jak se počítač používá či nepoužívá pro jejich budoucí povolání. Jsou žáci z jedné zkoumané školy, kde je 100% spokojenost v oboru, avšak nepoužívají takové množství výpočetní techniky jako v jiné škole, kde je už spokojenost pouze v 50% odpověď A, 32% odpověď B a 28% odpověď C.
6.4 Ověření platnosti hypotézy „Vyučování odborného výcviku je efektivnější, zajímavější, když se ve výuce využívají počítačové programy.“
42
Tato hypotéza je potvrzena. Dále v otázkách č. 1, 2 a 5 většina žáků potvrdila, že počítač k vyučování používá. V otázce č. 3 a 4, kde téměř tři čtvrtiny dotázaných souhlasí s tím, že je počítač pro ně v praktickém vyučování přínosem, hlavně pak v oblasti technického kreslení a simulace obvodů.
6.5 Návrh využití počítače při realizaci praktického úkolu Nyní si ukážeme ,jak je možné využít počítač pro uživení jednoduchého obvodu. Celý návrh se skládá z několika částí. První část, počítačový program, je nejdůležitější, je to vlastně celé srdce návrhu. Z programu si ukážeme a popíšeme zdrojový kód a vysvětlíme si jednotlivé funkce.
Další část je přídavný modul pro LPT port -
oddělovač. Slouží ke galvanickému oddělení počítače od částí připojeného elektronického obvodu. Důvod je prostý, pokud někde uděláme chybu a způsobíme závadu na zdroji signálu (v našem případě LPT port počítače), tato závad a se neprojeví na základní desce počítače, která má několikrát vyšší cenu, ale „spálí“ se pouze součástka oddělovače.
Z oddělovače si ukážeme návrh plošného spoje, schéma
zapojení a plánek osazení součástkami tzv. „osazovák“. Poslední část je už samotný obvod, který si sami vytvoříme třeba právě ve vyučovací hodině.
6.5.1 Ovládací program – zdrojový kód Následující program slouží ke komunikaci operačního systému s paralelním portem. Samotnou komunikaci nám zprostředkuje dynamická knihovna s názvem Inpout32.dll, kterou jsme si zvolili pro její univerzálnost a použitelnost v jakémkoliv Windows. Tato knihovna funguje ve starším (Windows 98) i v novém (Windows XP, Windows 7) operačním systému. Podporuje taky komunikaci USB převodníku na LPT port. Program s názvem „LPTINOUT“ jsme si vytvořili ve vývojovém prostředí Delphi, které využívá programovací jazyk Pascal, někdy taky Object Pascal.
43
Obrázek 13 - Program na ovládání LPT portu, naprogramován v Delphi.
Program umí načíst data z paralelního portu, zobrazit a okamžitě poslat na dekodér funkce „Portdata“ a následně vrátit hodnotu na výstupu paralelního portu. Celý proces čtení a zápisu trvá podle nastavení programu od 1 ms. Spodní část programu umí zapisovat podle adresy výstupní hodnoty do souboru. Těmi se pak program řídí při čtení adres z paralelního portu. Nyní si ukážeme a popíšeme, jak takový program vypadá. Každý program napsaný v jazyce Pascal má stejnou hlavičku, kde je napsáno jméno programu, dále připojené knihovny, komponenty a nakonec globální proměnné. Zde si ukážeme pouze hlavní aktéry celého programu, celý zdrojový kód je v příloze. Začátek celého programu začíná připojením externí dynamické knihovny Inpout32.dll ve čtecím i zápisovém směru. function Inp32(PortAdr: word): byte; stdcall; external 'inpout32.dll'; function Out32(PortAdr: word; Data: byte): byte; stdcall; external 'inpout32.dll';
44
Další část programu jsme si nazvali „portdata“ – je to funkce, která při zadání adresy (vstupní nebo manuálně v počítači) načte soubor a přečte z něj řádek odpovídající číslu adresy. Odpověď řádku je rovna zvolené výstupní hodnotě, kterou si do souboru zapíšeme. private Function Portdata (oPort,oData:word):byte; { Private declarations } V následující části definujeme proměnné a třídy. public Datafile: TiniFile; { Public declarations } end; var Form1: TForm1; Port: word; Indata, Data: Byte; Zde vidíme, jak vypadá funkce „portdata“ ve zdrojovém kódu Function Tform1.Portdata (oPort,odata:word):byte; var kdata: word; - Interní proměnné begin DataFile:=TiniFile.Create
((ExtractFilePath(Application.exename))+'adresy.inf');
-
Zvolení cesty k ovládacímu souboru. If CheckBox2.checked then – Podmínka: pokud je zaškrtnuté políčko „chckbox2“, podmínka je splněna a provedou se následující příkazy. kData:= SpinEdit1.Value - Zápis hodnoty do proměnné. else begin – Pouze pokud není splněna podmínka výše, provedou se příkazy: kdata:=DataFile.ReadInteger('Adresa',floattostr(odata),0); - Přečte soubor. end; Out32(oPort, kData); - Zápis dat do portu LPT z proměnné „kData“. result:=kdata; - funkce vrátí hodnotu, kterou posíláme, do paralelního portu.
end; Konec programu. Program obsahuje další příkazy, které je možno vidět v příloze.
45
6.5.2 Elektronická část – oddělovač Počítačová základní deska nám slouží jako zdroj elektronického signálu. Občas se však nedaří a i zkušenějšímu člověku se čas od času podaří špatně zapojit externí zařízení. Většinou se nic nestane, pokud však uživatel nezamění vstupy zařízení za výstupy. V takovém případě nám tento oddělovač poslouží jako ochranná pojistka před zničením základní desky počítače. Stejně tak nám tato část poslouží k ochraně počítače před zkratem
elektrického
výboje
nebo
špatným
zacházením
a vstupním signálem. V programu Eagle jsme si navhrli následující elektronické schéma:
Obrázek 14 - Vlastní schéma oddělovače LPT
46
s výstupním
Celé srdce oddělovače je v optočlenech, což je součástka, která uvnitř dokáže proměnit signál na světlo, to přenést na krátkou vzdálenost a pak zpět detekovat a přenést v podobě „otevřených“ tranzistorů na výstup optočlenu. Zapojení obsahuje 8 výstupních bitů a 4 vstupní bity. Výstupní bity nám řídí dva integrované obvody PC847. Za nimi je inverzní signál, který nám zesílí, a opět invertují dva integrované obvody 4049. U vstupů nám nejprve invertuje signál obvod 4049 a pak tento signál zpracuje integrovaný optočlen PC847. O napájení tranzistorů se nám postará napětí na kondensátoru C1, který se v nejhorším případě nabije z pinu č. 1 na LPT portu. Celý obvod obsahuje na každé straně ochranu proti přepólování a na straně LPT portu i ochranu proti přepětí. Nyní si ukážeme, jak může vypadat plošný spoj takového zapojení:
Obrázek 15 - Nákres plošného spoje v programu Eagle (pohled ze spodní strany plošného spoje)
Na plošném spoji je jasně vidět oddělení obou stran. Na levé straně je připojen počítač. Na pravé straně je připojeno napájení pro integrované obvody a zařízení, které bude na počítač připojeno.
47
Zde je osazovací plán součástek. Pohled je shora na desku plošných spojů.
Obrázek 16 - Osazovací plánek DPS (z pohledu součástek)
Po zapojení oddělovače máme hotový přípravek pro laboratorní účely, který nahradí generátor kmitočtu, děličku kmitočtu, programovatelnou paměť. Po úpravě řídícího programu je možné využívat zařízení jako mikroprocesor např. k ovládání krokového motoru.
6.5.3 Zapojení a vyzkoušení v praxi Za oddělovač na výstup D0 až D6 jsme zapojili 7 segmentový display. Do programu jsme nastavili adresu 0 a přiřadili jsme jí hodnotu, která odpovídá výstupní hodnotě 63. Pokud si převedeme číslo 63 v desítkové soustavě do binárního kódu, získáme číslo 00111111, kdy nejnižší řád odpovídá výstupu D0 (Data č. 0) a nejvyšší řád odpovídá D7. Pokud bychom si chtěli zobrazit na displeji číslo 1, budeme k tomu potřebovat napětí na segmentu „a“ a „b“, resp. D0 a D1. Této hodnotě odpovídá výstupní číslo 3.
Obrázek 17- 7 segmentový display zapojený přímo na výstup z oddělovače
48
7 Závěr Počítač je dnes každodenním pomocníkem člověka. Používá se v praktickém vyučování a je jeho nedílnou součástí. Nahrazuje složité výpočetní operace, které by musel žák ručně zapisovat, provádět na papír. Proto se stává výborným pomocníkem, který usnadňuje práci a šetří čas i peníze. Počítač se skládá z několika částí, mezi nejdůležitější patří procesor, paměti, základní deska a periferní zařízení. Počítač nefunguje (jen tak) sám od sebe, pro správný a řízený chod potřebuje mít v sobě program, který bude udávat informace. Programy dělíme na operační systémy, aplikace a služby (aplikace na pozadí). Operační systémy členíme na dva základní: OS Windows a OS Linux Ostatní systémy pro PC jsou odvozeny od těchto základních. Každý software má právní stránku, která se nazývá licence. Licencí máme velké množství,
mezi
nejpoužívanější
patří
Demo,
GPL,
freeware,
Trial
a full neboli plná verze. Licence se mezi sebou liší v oblasti doby a způsobu používání a rozsahu funkcí. Další vlastnosti programu je jazyková mutace, která se musí volit tak, aby se žák naučil používat program i pro budoucí povolání (kancelářský balík = česká mutace, vývojové prostředí = anglická mutace). Pro všestrannost použití počítače je zapotřebí do dílen nebo laboratoře praktického vyučování zvolit správný hardware. Je nutné vybrat takové technologie, které je možno využít i v podmínkách bádání a u jednoduchých obvodů. Není vždy nejlepší mít nejnovější technologie z důvodu absence některých komunikačních portů. Počítače v praktické výuce musí mít i svá pravidla. Musí se využívat s mírou, a to tak, aby se žáci naučili zručnosti a rozvíjeli si motorické dovednosti. Tyhle oblasti právě u počítače strádají. Počítače mají žákům urychlit práci a využít jej k přesnosti. Na toto téma jsme provedli na třech brněnských školách zaměřených na elektro výzkum, výzkum na žácích 3 brněnských škol zaměřených na elektro oslovili jsme 100 žáků. Při výzkumném šetření jsme využili dotazník skládající se z 11 otázek. Cílem bylo zjistit, jak často a jakým způsobem se využívají počítače v praktickém vyučování v elektro oborech. Dále jsme zjišťovali, jaká je spokojenost s vybavením učeben a kolik času a jak žáci tráví čas na počítači při vyučování. Otázky jsme vyjádřili graficky. 100% žáků využívá ve škole počítač. Většina si myslí, že počítač patří do výuky. Většina žáků se z počítače lépe učí. Obecně mají žáci k počítačům blízký vztah. Nejvíce však využívají 49
žáci počítače na technické kreslení a na simulaci elektronických obvodů. Většina žáků si taky myslí, že je dobře, že se počítače v praktickém vyučování používají. Dále jsme si potvrdili platnost hypotézy – „Vyučování odborného výcviku je efektivnější, zajímavější, když se ve výuce využívají počítačové programy.“ Hypotéza se potvrdila a odůvodnili proč je tomu tak. Nakonec jsme si ukázali, jak je možné propojit počítač s externím zařízením. Ukázali a popsali jsme si část programu „LPTINOUT“ a jeho zdrojový kód. Popsali jsme si jeho nejdůležitější funkce a jak komunikuje s externím zařízením. Jeho nedílnou součástí, prostředníkem mezi výrobkem žáka a počítačem je oddělovač, který nám chrání počítač před špatnou manipulací s externím zařízení. Má ochranu proti zkratu a přepětí. Nakonec jsme popsali praktické zapojení našeho zařízení a spolupráci programu s externím hardwarem. Připojili jsme si na výstup oddělovače sedmi segmentový displej a zkusili jsme zadávat adresy do programu, podle adres se objevovala čísla na připojeném externím displeji. Výsledkem práce je závěr, že počítače do vyučování patří a časem se ještě rozšíří jejich působnost jak ve škole, tak v životě. Proto používejte počítač pro svůj prospěch, ale nenechte se počítačem pohltit. .
50
8 Použité zdroje
Počítačové programy
dostupné na adrese www.spskladno.cz/stahuj.php?id=2453
(dostupné 10.11.11) IT právo dostupné na adrese http://www.itpravo.cz/index.shtml?x=138962 (dostupné 20.1.2012) Softwarové licence dostupné na adrese http://www.slunecnice.cz/licence/ (dostupné 25.1.2012) JANDOVÁ, Lada. Počítačová výuka: zásady tvorby výukových programů 1. vyd. Plzeň: Západočeská univerzita, 1995. 35, 18 s. ISBN: 80-7043-147-4. POKORNÝ, Martin. Digitální technologie ve výuce. 1. vyd. Kralice na Hané: Computer Media, 2009. 72 s. ISBN 9788074020124
51
9 Přílohy Příloha č. 1 – Dotazník
Využívání PC softwaru v odborném výcviku Jméno, škola, obor ročník ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Odpovědi prosím vypište nebo zakroužkujte 1. Jak často používám počítač při výuce praktického vyučování? (přibližně) a. Každodenně b. Jedenkrát za týden c. Jedenkrát za měsíc d. Pouze občas e. Počítač nepoužívám -> pokračování na poslední straně, poslední řádek 2. Pokud počítač používám, kolik času na něm trávím a. Téměř celou dobu vyučování – používám jej i místo vlastního sešitu. b. Téměř celou dobu vyučování – používám jej pouze jako nástroj ke splnění celého úkolu. c. Přibližně půl vyučování - používám jej jako nástroj ke splnění části úkolu d. Jen občas – když něco nevím, získávám skrz počítač informace 3. Počítač do výuky praktického vyučování podle mě a. Patří a je dobře že se tam využívá b. Patří jenom občas c. Nedokážu to posoudit d. Neměl by tam být e. Jsem zásadně proti počítačům v praktickém vyučování 52
4. Je pro mě počítač ve vyučování užitečný? a. Ano je b. Nevím c. Není d. Je ale snažím se jej nepoužívat 5. Práce s PC mě ve výuce dělá soustředěnějším a. Ano b. Spíše ano c. Nevím d. Spíše ne e. Ne 6. Učivo na počítači si rychleji zapamatuji a. Ano b. Spíše ano c. Nevím d. Spíše ne e. Ne 7. Jsem spokojený s vybaveností učeben / počítačů a. Ano b. Spíše ano c. Nevím d. Spíše ne e. Ne 53
8. Programy, se kterými jsem se setkal v praktickém vyučování ve škole a. Používal jsem již dříve b. Používám od doby co jsem se s nimi učil ve škole c. Nepoužívám od doby co jsem se učil s nimi ve škole 9. Nejvíce zkušeností s PC programem získám: a. Ve škole od učitele b. Ve škole z internetu nebo učebnic c. Mimo školu z učebnic (ve svém volném čase) 10. Počítač využíváme k: (zaškrtni i více odpovědí) i. Získávání informací z internetu ii. Získávání informací z offline databází (pdf a podobné elektronické texty) iii. K programování aplikací (na internet, aplikace pro operační systém) iv. K programování integrovaných obvodů (PIC, EEPROM, atd.) v. K měření (softwarové měřící přístroje) vi. K technickému kreslení (schémata, nákresy DPS) vii. K simulaci elektronických obvodů 11. Obor, který studuji a. Bych chtěl vykonávat v budoucím povolání b. Budu hledat jinou práci, ale když nebude nic jiného, budu vykonávat i tuhle. c. Nemám v plánu v tomhle oboru po vystudování dále pracovat
54
Příloha č. 2 – zdrojový kód programu LPTINOUT unit Unit1; interface uses Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs, StdCtrls, Spin, ExtCtrls, Buttons, Inifiles; function Inp32(PortAdr: word): byte; stdcall; external 'inpout32.dll'; function Out32(PortAdr: word; Data: byte): byte; stdcall; external 'inpout32.dll'; type TForm1 = class(TForm) Label1: TLabel; BitBtn1: TBitBtn; GroupBox1: TGroupBox; Label2: TLabel; GroupBox2: TGroupBox; Label3: TLabel; Label4: TLabel; CheckBox1: TCheckBox; Timer1: TTimer; SpinEdit1: TSpinEdit; Label5: TLabel; Edit1: TEdit; SpinEdit2: TSpinEdit; BitBtn2: TBitBtn; Label6: TLabel; Edit2: TEdit; CheckBox2: TCheckBox; Label7: TLabel; GroupBox3: TGroupBox; BitBtn3: TBitBtn; BitBtn4: TBitBtn; SpinEdit3: TSpinEdit; SpinEdit4: TSpinEdit; Label8: TLabel; Label9: TLabel; Button1: TButton; procedure BitBtn1Click(Sender: TObject); procedure SpinEdit1Change(Sender: TObject); procedure BitBtn3Click(Sender: TObject); procedure FormCreate(Sender: TObject); procedure BitBtn4Click(Sender: TObject); procedure BitBtn2Click(Sender: TObject); procedure Timer1Timer(Sender: TObject); procedure SpinEdit2Change(Sender: TObject); procedure Button1Click(Sender: TObject); 55
private Function Portdata (oPort,oData:word):byte; { Private declarations } public Datafile: TiniFile; { Public declarations } end; var Form1: TForm1; Port: word; Indata, Data: Byte; implementation {$R *.dfm} Function Tform1.Portdata (oPort,odata:word):byte; var kdata: word; begin DataFile:=TiniFile.Create ((ExtractFilePath(Application.exename))+'adresy.inf'); If CheckBox2.checked then kData:= SpinEdit1.Value else begin kdata:=DataFile.ReadInteger('Adresa',floattostr(odata),0); end; Out32(oPort, kData); result:=kdata; end; procedure TForm1.BitBtn1Click(Sender: TObject); begin GroupBox1.Enabled :=true; GroupBox2.Enabled :=true; Data:= spinedit1.Value; Port:= StrToInt(Edit2.Text); Out32(Port, Data); Indata :=Inp32(Port+1); edit1.Text:= floattostr(indata); bitbtn1.Enabled :=false; end; procedure TForm1.SpinEdit1Change(Sender: TObject); begin label7.Caption := (floattostr(Portdata(port,spinedit1.Value))); 56
end; procedure TForm1.BitBtn3Click(Sender: TObject); begin DataFile.WriteInteger('Adresa',floattostr(spinedit3.value),spinedit4.Value); end; procedure TForm1.FormCreate(Sender: TObject); begin DataFile:=TiniFile.Create ((ExtractFilePath(Application.exename))+'adresy.inf'); end; procedure TForm1.BitBtn4Click(Sender: TObject); begin Datafile.DeleteKey('Adresa',floattostr(spinedit3.value)); end; procedure TForm1.BitBtn2Click(Sender: TObject); begin timer1.Interval := SpinEdit2.Value; timer1.Enabled :=true; button1.Enabled :=true; BitBtn2.Enabled :=false; end; procedure TForm1.Timer1Timer(Sender: TObject); begin Indata :=Inp32(Port+1); edit1.Text:= floattostr(indata); if CheckBox1.Checked then SpinEdit1.Value :=Indata; end; procedure TForm1.SpinEdit2Change(Sender: TObject); begin timer1.Interval := SpinEdit2.Value; end; procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject); begin timer1.Enabled:=false; Button1.Enabled :=false; BitBtn2.Enabled :=true; end; end. 57
BIBLIOGRAFICKÝ ZÁZNAM JANÁS, Štěpán. Využití výpočetní techniky v odborném výcviku při výuce elektrooborů. Brno: Masarykova univerzita, Pedagogická fakulta, Katedra didaktických technologií, 2012. 51 s. Vedoucí bakalářské práce doc. Ing. Jiří Strach, CSc. Anotace Bakalářská práce s názvem „Využití výpočetní techniky v odborném výcviku při výuce elektrooborů“ si vzala za cíl vymezení rozsahu a způsobu využití počítače v odborném výcviku. První část výzkumu se zabývá využitím počítače v praktickém výcviku v oboru elektro. Druhá část obsahuje návod, jak je možné tuto techniku využít pro praktické účely. Annotation The bachelor thesis “Use of computer technology in vocational training in teaching electronics specialisation” aims at defining the extent and way of use of computers in vocational training in the electronics specialisation. The first part of the research deals with the use of computers in practical training in the field of electronics. The second part contains a guide on how this technology can be used for practical purposes.
Klíčová slova Učitel, software, odborný výcvik, praktické vyučování, výpočetní technika, využití počítače, softwarové licence, komunikace s počítačem. Keywords Teacher,
software, training, practical
training,
computer
technology,
use
of
computers, software licenses, communication with the computer. Resumé Bakalářská práce se zabývá využíváním a užitečností počítače v praktickém vyučování. Popisuje hardwarové i softwarové vybavení počítače, licence programů a jejich efektivní využití ve vyučování s ohledem na zachování motorických návyků žáka. Těmito problémy se zabýval výzkum, který potvrdil, že k počítači v praktickém 58
vyučování mají dnešní žáci vztah a využívají jej pro přesnější a rychlejší práci.V poslední části je uveden příklad, jak je možné bezpečně použít počítač jako univerzálního pomocníka při řízení elektronických obvodů. Summary The bachelor thesis deals with the use and usefulness of computers in practical classes. It describes the hardware and software computer equipment, program licenses and their effective use in lessons with regard to the preservation of motor habits of the pupil. A research
dealt
with
these problems
which confirmed
that present pupils have
a positive relationship to computers in practical lessons and use them for more accurate and faster work. The last part shows an example of how to safely use a computer as a universal helper in managing electronic circuits.
59
