MASARYKOVA UNIVERZITA

MASARYKOVA UNIVERZITA PEDAGOGICKÁ FAKULTA Katedra didaktických technologií

Využití počítačové učebny ve výuce odborného výcviku oboru Mechanik elektronik Bakalářská práce

Brno 2009

Vedoucí práce:

Vypracoval:

ing. Josef Štulpa

Richard NĚMEC

Prohlašuji, že jsem diplomovou práci zpracoval samostatně a použil jen prameny uvedené v seznamu literatury. Souhlasím, aby práce byla uložena na Masarykově univerzitě v Brně a zpřístupněna ke studijním účelům.

…………………………………… Brně dne 3.dubna 2009

Richard NĚMEC

Poděkování Děkuji panu ing. Josefu ŠTULPOVI za vedení bakalářské práce, za podnětné rady k pochopení formy a struktury práce. Dále děkuji za čas strávený nad pracovními verzemi práce a následnými konzultacemi.

OBSAH Úvod ……………………………………………………………………. 6 Cíl bakalářské práce ……………………………………………………. 8 1.

Edukační proces v praktickém vyučování ……………………….. 9

1.1 Profil studenta – Mechanik elektronik se zaměřením – IT …………. 9 1.2 Vyučovací proces v praktickém vyučování ……………………….. 10 1.3. Osobnost a činnost učitele praktického vyučování ………...……… 11 1.4 Osobnost žáka ……………………………………………………….. 12 1.5 Působení učitele odborného výcviku………………………………… 13 1.6 Učení – jednotlivé fáze výuky ……………………………………… 14 1.6.1 Motivace ……………………………………………………….14 1.6.2 Expozice ……………………………………………………… 15 1.6.3 Fixace ………………………………………………………… 16 1.6.4 Diagnóza ……………………………………………………… 16 1.6.5 Aplikace ………………………………………………………. 17 1.7 Praktické vyučování a jeho cíle …………………………………… .. 17 1.7.1 Pedagogické cíle ……………………………………………… 18 1.8. Hlavní zásady v didaktice …………………………………………... 18 1.8.1 Zásada názornosti …………………………………………….. 19 1.8.2 Zásada uvědomělosti a aktivity ………………………………. 19 1.8.3 Zásada soustavnosti …………………………………………... 20 1.8.4 Zásada přiměřenosti …………………………………………... 20 1.8.5 Zásada trvalosti ………………………………………………. 21 1.8.6 Zásada vědeckosti ……………………………………………. 21 1.8.7 Zásada propojení teorie s praxí ………………………………. 21 1.8.8 Zásada zpětné vazby …………………………………………. 22 1.8.9 Zásada komplexního rozvoje osobnosti žáka ………………... 22 1.9 Didaktické prostředky ………………………………………………. 22 1.9.1 Didaktická technika ………………………………………….. 23 1.9.2 Učební pomůcky ……………………………………………... 23 1.10 Bezpečnost práce a ochrana zdraví v praktickém vyučování ……… .24

Odborný výcvik a jeho formy …………………………………….. 27

2.

2.1 Výuka v prvním ročníku ……………………………………………. 27 2.2 Výuka v druhém ročníku …………………………………………… 28 2.3 Výuka ve třetím ročníku ……………………………………………. 28 2.4 Závěrečný maturitní čtvrtý ročník …………………………………. 29

3. Počítačová učebna – dílna, pro výuku v oboru Mechanik Elektronik se zaměřením na informační technologie ……………. 30 3.1 Prostor učebny – rozmístění pracovišť/ nábytek, stoly tabule ………………………………………………………………. 31 3.2 Návrh na vybavení učebny / dataprojektor, interaktivní tabule, PC …………………………………………………………… 32 3.3 Další didaktická technika v počítačové učebně …………………… 38 3.3.1 Elektronické přístroje využitelné v počítačové učebně ……... 38 3.3.2 Řád počítačové učebny – LABORATOŘE …………………. 39

4. Práce pro žáky …………………………………………………….. 41 4.1

Souborné práce ……………………………………………………. 41

4.2

Program Tina ……………………………………………………… 52

4.3

Program EAGLE 4.13 …………………………………………….. 54

5. Závěr bakalářské práce ……………………………………………. 60 Použitá literatura Seznam příloh

Úvod Využití počítačové učebny ve výuce odborného výcviku oboru Mechanik elektronik Mistrem odborného výcviku jsem se stal v roce 1987 a poprvé v 27. letech jsem začal učit na Středním odborném učilišti, zřízeného u národního podniku Tesla Brno. V této době jsem měl za sebou praxi v Elitexu Třebíč, jako elektromechanik a další, asi tři roky v Okresním podniku místního hospodářství Třebíč – na pozici energetik. Na středním odborném učilišti v tomto období nebyla věnována velká pozornost problematice vyučovacího procesu, neboť „učiliště“ plnilo určitou

část výrobního

programu Tesly Brno. Také bylo zásobárnou kvalitních pracovníků, popřípadě odborných techniků. Nemalá část studentů naší školy po maturitě studovala na vysokých školách a po studiích se vraceli do svého mateřského podniku. Pro mě jako mladého začínajícího mistra odborného výcviku byla situace poměrně složitá, neboť vedle výroby jsem musel plnit i výchovné cíle a to vše bez větších pedagogických zkušeností a dovedností. Vyučovací proces je velmi složitý a obzvlášť začínající učitel odborného výcviku řeší velmi mnoho problémů, neumí pohotově využívat své odborné znalosti a zkušenosti, popřípadě dovednosti. Vše se dá získat pouze dalším studiem a dlouholetou praxí. Plněním hlavních cílů odborného výcviku, osvojování pracovních činností, jsem se z neznalosti didaktických zásad často dopouštěl chyb a složitého řešení dané problematiky. Samozřejmostí byla pomoc mých starších kolegů, kteří již dlouhodobě pracovali s mládeží a měli zkušenosti jak s výrobou, tak i s výchovou a vzděláváním žáků. Po dvou letech jsem naštěstí začal studovat Doplňkové studium pro mistry odborné výchovy, které pro mladého a začínaného pedagoga bylo největším přínosem a začal jsem chápat vhodný přístup k žákům ve výuce a především zásady vedení výuky a postupného osvojování pracovních dovedností. Na přelomu devadesátých let došlo částečně ke změně přístupu k pracovním činnostem dělnického charakteru a pro n.p.Tesla Brno se stalo učiliště nežádoucím přívažkem. Škola získala právní subjektivitu a výroba byla postupně ukončena. Prioritou se stalo plnění učebních osnov pro dané učební, popř. studijní obory. Škola po osamostatnění měla prvotně statut Středního odborného učiliště, později se změnou

6

oborů došlo k přejmenování na Integrovanou střední školu a v dnešní době název plně vyjadřuje nejvíce propagované odborné obory informačních technologií – Střední škola informačních technologií a sociální péče. Na základě svých dlouholetých zkušeností, jsem se pokusil stručně vystihnout nejzákladnější předpoklady pro kvalifikovanou a úspěšnou činnost učitele odborného výcviku, které jsem nabýval po dobu takřka dvaadvaceti roků. •

Za prvé je nutné, aby učitel odborného výcviku uměl předávat své odborné znalosti, pedagogické dovednosti a aby se neustále zdokonaloval samostudiem ve velmi vzdělaného odborníka příslušného oboru.

•

Za druhé, je nutné pro kvalitní pedagogický proces mít zpracovanou dokonale pedagogickou dokumentaci včetně příprav, prezentací, nových poznatků, nových organizačních metod, materiální i nemateriální základny.

•

Učitel odborného výcviku by měl být vždy autoritou, vzorem a mít lidský přístup ke svým žákům, nikdy by neměl zapomínat, jak sám začínal v učení a musel řešit celou řadu problémů, jak školních, tak i osobních.

7

Cíl bakalářské práce Cílem mé bakalářské práce je komplexní zařazení Odborné počítačové učebny do výuky praktického vyučování. S tímto zařazením by měl být spjat návrh učebny, popřípadě vybavení a dále uvedeny nové práce v elektronice ve spojitosti s výukou oboru Mechanik elektronik se zaměřením na informační technologie. Samozřejmostí musí být také využití výukového software. V současnosti v oboru elektro-slaboproud vzniká obrovský problém, stačit tempu rozvoje informačních technologií. Tato práce, by měla

přiblížit a pomáhat v budoucnu při řešení vypracování učebních textů a

souborných prací. Při zaměření oboru Mechanik elektronik na informační technologie je nutné, aby se žáci setkávali s elektronickými zapojeními, které dokáží využít počítače ke své činnosti. V dnešní době, sice na našem úseku je již počítačová učebna, bohužel z finančních důvodů, nebyla delší dobu modernizována a i když je pro výuku velmi vhodná, většina kolegů ji nevyužívá. Proto je mou snahou vytvořit kompletní pracoviště, kde by bylo možné provádět měření, návrhy tisků, využívat výukový software a popřípadě řešit elektronická zapojení ovládané přes PC. Při dokonale zpracované přípravě v prezentacích a za použití projektor - interaktivní tabule, vytvářet velmi zajímavé instruktáže s důrazem na obsahovou, estetickou a etickou stránku v praktickém vyučování. Především je nutné komplexní seznámení a zvládnutí propojení elektroniky a informačních technologií v edukačním procesu. Požadavkem moderní společnosti na absolventa naší školy je využití informačních technologií ve spojení s elektronikou, znalost řízení, ovládání, měření a automatizace v průmyslové oblasti. Vzhledem k tomu, že v současné době při tvorbě školních vzdělávacích programů, má každá škola

možnost si z větší části definovat profil

budoucího absolventa, měla by být tato práce ukázkou možností a pomůckou pro všechny učitele odborného výcviku, aby mohli dostatečně uplatnit, rozvinout své veškeré znalosti a dovednosti při výuce. Využitím odborné počítačové učebny ve výuce praktického vyučování, se zvýší informovanost žáků v oblasti informačních technologií a tvorbou určitého bloku, popř. pomocí připravených pracovních dokumentů,

je naučit pracovat s novou

technikou a celkově tak zvýšit jejich možnost uplatnění na trhu práce.

8

1. Edukační proces v praktickém vyučování 1.1 Profil studenta – Mechanik elektronik se zaměřením - IT Kmenový obor:

2643L Elektronika

Studijní obor:

26-43-L/001

Zaměření:

informační technologie

Délka studia:

4.roky, denní studium

Dosažený stupeň vzdělání:

úplné střední odborné vzdělání

Způsob ukončení a certifikace:

maturitní zkouška, maturitní vysvědčení

Určeno pro:

chlapce a dívky

Požadavky:

dobré studijní výsledky na základní škole z technických předmětů, pohybová motorika, zájem o obor

Student oboru Mechanik elektronik se zaměřením na informační technologie je veden především k tomu, aby po ukončení střední školy mohl samostatně vykonávat odborné činnosti např. návrh elektronických obvodů, opravy, oživování, měření, diagnostiku, seřízení a údržbu složitých el. obvodů. V jeho zaměření je rovněž i určitý díl pro řešení problematiky elektronika - informační technologie. Má ucelený přehled o účelu automatizace, řídící a regulační technice. Zná principy diagnostiky elektronických zařízení. Mezi jeho další znalosti patří čtení technické dokumentace, její vytváření pomocí programu EAGLE, simulace elektronických zapojení v programu TINA. Absolvent umí uplatnit základní zákony svého oboru v praxi v konkrétních podmínkách. Dobře se orientuje ve výkresové dokumentaci, normách ČSN. Zná principy běžných domácích spotřebičů a rozumí funkci jednotlivých bloků. Při servisní činnosti má přehled o firmách dodávající servisní materiál, není mu cizí práce s katalogem, popřípadě je schopen zpracovat objednávku pro daný náhradní díl. Při měření se umí orientovat v oblasti měřící techniky a zvolit správný způsob měření a diagnostiky. Využívá pro měření takovou techniku, která dokáže naměřené údaje zobrazit, archivovat, tisknout k porovnání a zapisovat grafy. Orientuje se v základních prvcích firemní ekonomiky, je seznámen se živnostenským zákonem, zná organizaci firem.

9

Cílem tohoto oboru je snaha vychovat odborníka, schopného samostatně řešit problematiku širokého spektra elektroniky a informačních technologií. V neposlední řadě žák oboru správně dbá na ochranu životního prostředí a dodržuje základní principy při likvidaci odpadů. Dodržuje zásady bezpečnosti a používá osobní ochranné pomůcky a dokáže vyhodnotit nebezpečí při práci. Po proškolení umí poskytovat první pomoc při úrazech elektřinou. U absolventa je rozvíjena tvořivost, schopnost logického myšlení, samostatného a pohotového rozhodování a řešení svěřených úkolů. Z hlediska volného pohybu pracovníků po EU, kdy je uznána kvalifikace k výkonu povolání, je tento obor nanejvýš vhodným a žák může bez problémů také studovat na technických vysokých školách či pracovat v zahraničí.

1.2 Vyučovací proces v praktickém vyučování Vyučovací proces můžeme přirovnat k činnosti, kdy dochází ke kontaktu mezi pedagogem a studentem, odehrávající se v prostoru školy v období docházky žáků do výuky praktického vyučování a popřípadě po škole při zadaných domácích pracích. Výuka je řízena určenou osobou (učitel, instruktor, metodik, mistr - dříve apod.) a učení můžeme zahrnout jako povinnost a zájem žáka. Řídící funkci má samozřejmě vyučující a student je vždy směřován k určitému učebnímu cíli a je řízen. Pro učitelovu činnost je vždy velmi důležité, aby měl určitou odezvu – zpětnou vazbu – jak dokáže žák učivo zvládnout. Pod pojmem vyučovací proces si můžeme představit složitou systematickou pedagogickou činnost, při které jsou žákům předávány určité pedagogické a vědecké poznatky, vědomosti a pracovní dovednosti. Tato činnost je vždy uskutečňována v nějaké vzdělávací instituci (škola, středisko volného času, různé vzdělávací ústavy) a za řízení pedagogických pracovníků. V tomto procesu je také nutné dbát rozvoje procesu výchovně vzdělávacího. Dále je třeba si uvědomit, že zde nejde jen o proces poznávací, ale o formování celé osobnosti žáka. To je důležité zejména u mladších žáků, u kterých se kromě rozvoje poznání musí formovat názory, postoje a přesvědčení. Důležitou a nezastupitelnou roli zde hraje osobnost učitele, jeho zaujetí, pedagogické mistrovství a takt, vztah k žákům, jeho odborné znalosti a zkušenosti a veškerá jeho výchovně vzdělávací práce 10

1.3 Osobnost a činnost učitele praktického vyučování Osobnost učitele v praktickém vyučování je nadmíru důležitá, neboť právě učitel musí navozovat a řídit učební aktivity svých posluchačů, které zjišťuje při přípravné, realizační, kontrolní a hodnotící fáze vyučovacího procesu a jeho činnost je nazývána vyučování. Učitel zjišťuje úroveň znalostí jednotlivých žáků a podle zjištěné úrovně, navrhuje

další pedagogické metody tak, aby dosáhl určeného vzdělávacího cíle.

Tvořivý učitel dokáže své žáky směrovat k efektivním cílům. Neustále se snaží hledat nové postupy a techniky ve výuce. Umí správně použít vlastní bohaté zkušenosti, ale zároveň dokáže i vhodně improvizovat. Musí se snažit odhalovat neznámé souvislosti ve známých teoriích. V přístupu k žákům je nutné mít autoritu a dodržovat základní hodnoty: •

mít dobrý a kladný vztah k žákům, množství učiva musí být podáno s ohledem na vyspělost žáků

•

musí mít snahu žáky nejen učit, ale také je něčemu naučit

•

musí uznat, že se také může mýlit, málokdo to ovšem umí

•

při klasifikaci hodnotit vždy všechny žáky podle stejného měřítka

•

nesmí mu chybět vlastnosti

jako jsou čestnost, otevřenost, zásadovost a

spravedlivost Mezi další vlastnosti – schopnosti - pedagoga praktického vyučování, můžeme zařadit následující: Schopnost komunikovat, znamená správně vyhodnotit svá slova, činy a chování ve vztahu k žákům a správně odhadnout situaci skupiny žáků a umět vyvodit odpovídající závěry. Ne žáky odradit odmítavým postojem, odpovědí, nebo dokonce žáky zesměšňovat či urážet. Schopnost umění se správně vyjádřit. Učitel při výuce oboru Mechanik elektronik se zaměřením na Informační technologie musí především používat odborné názvosloví a používat přesné názvy s označením. Je nutno věci opravdu pojmenovat správným názvem a znát správné anglické výrazy popřípadě znalost angličtiny. Organizační schopnosti, jsou jednou z nejdůležitějších složek při řízení jakéhokoliv kolektivu a v pedagogice obzvlášť. Učitel musí správně umět zařadit vhodné didaktické

11

metody, ale také řešit složité pracovní a osobní situace . Bez této schopnosti i sebevětší odborník nemůže být dobrým pedagogem. (Střelec et al. 1998)

K dalším důležitým rysům učitele patří – tvůrčí práce, morálka, pedagogický takt, pedagogický klid, pedagogický optimismus, pedagogická připravenost, pedagogické zaujetí a spravedlivý přístup k žákům. Pedagog si musí neustále uvědomovat, že je pod neustálým dohledem svých žáků, že je sledován takřka každý jeho krok, pohyb, ukázka a reakce. Jakákoliv, i drobná chyba, například při výkladu učiva je těžce kritizována a učitel se dostává do problémových situací, ze kterých, pokud si není úplně jist, se velmi těžce hledají východiska. Proto je nutné, aby v budoucnu, byl učitel odborného výcviku absolventem vysoké školy se znalostí pedagogiky, psychologie ekonomiky a odbornosti daného oboru. Kvalitní učitel, odborník v praktickém vyučování, s určitým charismatem je v podstatě výhrou pro jakoukoliv střední školu a neustále těchto lidí ubývá. Pokud nedojde v budoucnu ke zlepšení sociálního postavení učitele praktické výuky, pravděpodobně klesne úroveň celého praktického vyučování v České republice.

1.4 Osobnost žáka Na střední školu přichází žák ze základní školy a vůbec netuší co jej čeká v novém prostředí. Musí zvládnout přechod mezi nové žáky, pedagogy a zvládat daleko větší množství učiva než na základní škole. V procesu vyučování hraje žák velkou roli, v průběhu se spontánně, nebo uvědoměle zúčastňuje vyučování a jeho samostatnost zvyšuje tvořivou aktivitu. Student by měl být sám sebou, neměl by být lehce ovlivnitelný, měl by být schopen řešit problémy a situace, z nově získaných vědomostí a popřípadě praktických dovedností. V průběhu výuky dochází k osvojení a formování celé řady vlastností žáka a žáci se stávají aktivně či pasivně reagujícím článkem celého výchovného procesu. Výchova k pracovním činnostem v odborném výcviku většinou velmi zasáhne do charakterových vlastností každého jednotlivce.

12

1.5 Působení učitele odborného výcviku Činnost učitele v odborném výcviku je velmi složitou, neboť učitel musí především organizovat proces při výuce tak, aby byly dodržovány a dosaženy veškeré pedagogické cíle a byl splněn výchovně vzdělávací cíl za dodržení bezpečnostních a hygienických předpisů. Jak již bylo výše řečeno je nutné spojit odborné dovednosti, pedagogický takt, organizační schopnosti a autoritu tak, aby působení učitele mělo smysl a výuka dosahovala požadovaných cílů. Ze svých zkušeností a praxe vím, že pokud učitel z počátku neumí zvolit správné motivační prvky,

učivo není podáno dostatečně

zajímavě, popřípadě si učitel nevybuduje autoritu, pak v pozdějším období nedokáže špatně vybudované počáteční pozice změnit. Každé lpění na formálních znacích role napovídá kantorovu nevyrovnanost, nejistotu, obavy ze ztráty pozice atp. Pubescenti nevidí v učiteli již žádnou „tabuizovanou autoritu“. Jejich možnosti a východiska jeho hodnocení jsou však z počátku ještě omezená egoistickým přístupem a dosud „ černobílým viděním“(Čačka 2000, s.310). V našem oboru Mechanik elektronik to platí obzvláště, neboť v posledních letech klesla úroveň přijímaných žáků a již dnes, má velmi málo dětí o elektroniku zájem. Proto u nás, na škole, klademe velký důraz na správnou motivaci žáků, a na působení učitele na žáky tak, aby se pokusili již u nových žáků vzbudit zájem o elektro-obor, který by se měl stát jejich budoucím povoláním a popřípadě koníčkem.

1.6 Učení – fáze výuky Je proces, složitého vzájemného působení mezi učitelem a žákem.V každé chvíli se do procesu promítají osobní procesy poznávací, citové a volní. Při učení žák nabývá nových, dosud neznámých pracovních postupů, pomalu zvládá činnosti od nejjednodušších po nejsložitější a stává se zněj odborník v daném odvětví. Při výuce jde především o osvojení si určitých pracovních postupů, návyků a odborných dovedností. Každý učitel by se měl učit reagovat na odezvy žáků. Mezi ním a žákem vzniká tzv. interakce – vzájemné působení pomocí zpětné vazby.

13

Obr. 1: Vztah učitel a žáci

V pedagogice se výuka může rozdělit na určité fáze složitých a vzájemně se ovlivňujících pochodů. V odborné literatuře bývá pojednáno nejčastěji o těchto částech: •

Motivace

•

Expozice

•

Fixace

•

Diagnóza

•

Aplikace

Každá tato fáze je samostatným složitým útvarem, plná vzájemných souvislostí skládajících se z malých úkonů.

Obr. 2: Fáze procesu výuky

1.6.1 Motivace Ve své knize Psychologie vrstev osobnosti, Čačka (2002, s.98) výstižně uvádí: „Ze samotné empirie je dobře známo, že člověk si „ lépe pamatuje to, co ho baví“, vštěpuje si efektivněji, je-li motivován „zevnitř“ než pouze z „zvnějšku“, tedy svým způsobem nějak donucován.“

14

Pojem motivace v dnešní době znamená velmi mnoho. Bohužel každý člověk si pod pojmem motivace představuje něco jiného. Motivace v pedagogice je označována jako něco, co souvisí se správným působením ke zvýšení výkonu, v dílnách, při učení, zvýšení zájmu o daný předmět a především je cílem výchovně vzdělávacího procesu. Pojem motivace znamená hybný moment, správný impulz a něco co žáka vybízí ke zvýšení aktivity. Správná motivace udává správný směr ve výchovném procesu. Motivace může být také odhodlanost žáka se více učit a je nutné si uvědomit, že motivace není nikdy vrozená, ale je naučená. (Maňák 2003)

Dělení motivace

primární – žák má vnitřní potřebu o dosažení co nejlepších výsledků MOTIVACE sekundární – snaha žáka o dosažení co nelepšího hodnocení, získání co nejlepší známky, pochvaly

1.6.2 Expozice Expozici můžeme chápat jako osvojení učiva, získávání nových vědomostí, je to rozvoj poznávacích procesů, vytváření dovedností a návyků, získávání poznatků o lidské kultuře a začátek přípravy na určitou profesi. Osvojení učiva můžeme zařadit k nejsložitějším činnostem ve vyučovacím procesu. Spočívá ve vytváření představ, pojmů a úsudků, které jsou nejzákladnější částí ve vzdělání. K vytvoření představ je zapotřebí – předvedení názorných ukázek, činnost každého žáka a připravený kvalitní učitelův výklad. Jednotlivé prvky se navzájem doplňují, nahrazují a vše záleží na druhu a složitosti probíraného učiva. Kompletní doplnění a úpravy dosáhneme zvolením vhodné volby vyučovacích metod. (Maňák 2003)

15

1.6.3 Fixace V praxi jde o prohloubení postupně osvojených a získaných vědomostí a dovedností. Žáci postupně ve škole získávají nové poznatky a dovednosti, které si postupně osvojují a zapamatovávají tak, aby nabyly trvalého charakteru. Poznatky a dovednosti je nutné upevňovat postupně, aby žáci nebyli přetíženi a dokázali všemu porozumět a pochopit. Proto tento proces má několik fází. První fáze následuje ihned po probrání učiva a nazývá se prvotní proces, ihned po seznámení žáků s novým učivem. Dále je obvyklé souhrnné opakování, kdy dochází k opakování větší části učiva za předem stanovené období. Velmi výhodné je použití problémových metod. Na závěr probrané větší části učiva je vždy důležité opakovat a procvičovat předešlá témata, tak aby žáci znovu vše zažili a doplnili si zapomenuté. Je vhodné volit zajímavé formy opakování a vždy procvičovat po malých částech, vše objasnit a upozornit na problémové úseky. Správná organizace opakování je náročná. Je třeba se vyhnout stereotypnosti a formalismu, nezajímavosti a nesoustavnosti, naopak je nutno zajistit uvědomělý přístup žáků k učivu.(Maňák 2003,s.30)

1.6.4 Diagnóza Diagnostika nám slouží pro zjištění míry osvojení učiva žáky. Dobrý učitel se snaží při zkoušení a prověření znalostí žáků zjistit úroveň osvojení učiva jednotlivými žáky. Pro správnou diagnostiku slouží učiteli celá řada dostupných prostředků. Diagnostika určuje, jaké žáci nabývají znalosti a dovednosti. Občas je uváděn názor, že hodnocení nemusí vždy plně vystihovat dosažené výsledky u žáků a je ovlivňováno celou řadou faktorů, které často učitel nedokáže zohlednit. Hodnocení je ale nutné, i když nemusí vždy vypovídat o dosažené úrovni. Kvalitně provedené hodnocení může

žáky

inspirovat, motivovat a dát učiteli zpětnou vazbu pro jeho práci. V případě, že pedagog zjistí pomocí diagnostických metod, že žáci mají učivo zažité, může přistoupit ke zkoušení a známkování. Učitel, který nedokáže objektivně hodnotit, může způsobit velice nepříznivé pedagogické důsledky. (Maňák 2003)

16

1.6.5 Aplikace Tato fáze je při vyučování vrcholem a žáci musí použít získané vědomosti a dovednosti v praxi. Získané vědomosti a dovednosti žáci získávají při práci, při řešení praktických úloh, ale také běžných životních

situacích. Žáci musí být připraveni

k použití nabytých vědomostí a obzvláště být schopni samostatného uvažování a vše naučené správně aplikovat při práci. Samozřejmostí musí být uvádění nových učebních trendů a neizolovat žáky od moderních poznatků, neboť obzvláště u technických oborů by to byla velká chyba. (Maňák 2003)

1.7 Praktické vyučování a jeho cíle Ve výchově si učitel musí ujasnit, jakých vzdělávacích výsledků svým působení může a chce dosáhnout. Při vytváření vzdělávacího a výchovného cíle v praktickém vyučování je zpravidla důležitá prvotní znalost cílů školy a souvislosti s příslušným studijním oborem. Vodítkem se tak stává stanovený profil absolventů a perfektně vytvořené učební plány a učební osnovy pro každý daný obor popřípadě školní vzdělávací programy. Vzdělávací cíl v praktickém vyučování je nutno stanovit vždy a za každých okolností musíme žáky s cílem seznámit, neboť bez vzdělávacího cíle není možné provádět hodnocení, není možno opravovat práce žáků a v závěru dne se učitel nemá o co opřít. S výchovným cílem obvykle žáky neseznamujeme, ale vhodným působením je k tomuto cíly vedeme.

1.7.1 Pedagogický cíl Seznámení žáků s konkrétními cíly je vždy považováno za nejzákladnější postup učitele, který má motivační účinky a předchází vzniku problémů s nedostatečnou zpětnou vazbou učitele a jeho pedagogických

výsledků. Cíle jsou vždy potřebné

formulovat tak, aby žák jednoznačně věděl, co se má naučit. Cíle můžeme rozdělit dle míry obecnosti, na obecné a zvláštní. Základem je celková koncepce Českého školství a snaha vychovat kvalifikovaného odborníka v příslušném

17

oboru. Obecné cíle se většinou opírají o rozvoj mravních hodnot žáků, rozvíjení tvořivého myšlení, rozvíjení poznávacích a manuálních dovedností a přechod na sebevzdělávání. Cíle dále můžeme dělit dle stupně vzdělání, které se dosáhne po určité době a nebo po ukončení celého studia. Tady pak rozeznáváme etapové cíle a koncové cíle. Etapové cíle volíme z důvodu dělení množství učiva na přijatelné úseky a pro lepší kontrolu. Koncové cíle jsou důležité pro celkovou konečnou kontrolu. V praktickém vyučování nám jde především o požadavky zaměřené na zručnost a upevnění odborných vědomostí. Výsledky jsou předem stanovené a cílem je osvojit učivo, vědomosti, dovednosti a pracovní návyky. V praxi se stanovují cíle na každý vyučovací den, ale i na delší období. Obecně lze vycházet z předpokladu, že cíle musí být vždy přiměřené, sloužící pro rozvoj osobností jednotlivých žáků. Nikdy nesmí nastat situace, že stanovené cíle jsou zastrašující, nemotivující, odrazující a v podstatě jen formální a nesrozumitelné.

1.8 Hlavní zásady v didaktice Při vývoji didaktiky došlo k upřesnění pravidel a požadavků vzdělávacího procesu. Byly stanoveny tzv. didaktické zásady a principy. Vše bylo podloženo dlouhodobým vývojem a zkušenostmi pracovníků ve školství. Didaktické zásady platí pro celé spektrum procesu vzdělávací činnosti a byly definovány tyto zásady: •

zásada názornosti

•

zásada uvědomělosti a aktivity

•

zásada soustavnosti

•

přiměřenosti

•

zásada trvalosti

Po boku těchto tradičních didaktických zásad bývají dále uváděny např. zásady: •

zásada vědeckosti

•

zásada propojení teorie s praxí

•

zásada zpětné vazby

•

zásada komplexního rozvoje osobnosti žáka

18

1.8.1 Zásada názornosti Vytvoření názorných představ pro učitele je velmi důležité a kvalitní pedagog se neustále snaží předvádět určité činnosti a pracovní postupy tak, aby jej žáci mohli přesně napodobovat. Jak se odjakživa říká: „jedenkrát vidět je lepší, než stokrát o tom slyšet.“ Žáci jsou schopni na základě svých pozorování vytvořit si představy a tyto v pozdějším období použít v praxi. Názorné zobrazení nebo ukázka konkrétní práce určitě více zaujmou, než nějaké nepřiměřené povídání a popisování pracovních úkonů. Proto i z těchto důvodů většina studentů raději navštěvuje dílny, než teoretickou výuku. Při dílenské praxi si žáci dokáží ve svém podvědomí vytvářet technické představy a tím zvyšovat využití již osvojených poznatků, což vše velmi dobře podporuje navrhovaná počítačová učebna. Názornost je v praktickém vyučování jedna z nejdůležitějších pedagogických zásad, která zvyšuje kvalitu výuky. (Loveček, Čadílek 2003)

1.8.2 Zásada uvědomělosti a aktivity Snahou dílenského učitele by mělo být, aby si každý žák během studií, mimo získání vědomostí a dovedností, vytvořil kladný vztah ke svému zvolenému studijnímu oboru. Uvědomělý žák je během výuky aktivní, spolupracuje s učitelem, má zájem o praktické činnosti, dokáže samostatně řešit zadané úkoly, neustále neshání pomoc a dokáže použít technickou literaturu v případě potřeby. Snahou učitele je, aby žáka přiměl k používání i jiných technických pomůcek v daném oboru, a tak si neustále rozšiřoval svoje vědomosti a poznatky. Ideální je stav, kdy žák dokáže aplikovat již získané poznatky i z jiných odborných vyučovacích předmětů,

jako je v našem případě elektronika,

měření, rádio elektronika a fyzika. Bohužel ve své praxi jsem se často setkal i s předstíranou aktivitou. Při bližším zkoumání jsem zjistil, že žák svou předstíranou aktivitou se snaží zastřít své nedostatky v teorii či praxi. (Loveček, Čadílek 2003)

19

1.8.3 Zásada soustavnosti Soustavnost je jedním z požadavků na učitele, aby dokázali žáky postupně v daném a logickém sledu seznamovat s vědomostmi a dovednostmi. Postupně se žák musí seznamovat se základními vzorci, pojmy a zákonitostmi tak, aby výsledkem byla celá soustava poznatků. Nově nabyté poznatky se musí opírat o již dříve nabyté vědomosti získané v předchozích ročnících. V praktickém vyučování musí učitel vždy brát ohled na schopnosti a fyzickou vyspělost žáků a je rozlišováno učiva na základní, dané pro všechny žáky oboru a rozšiřující, jen pro nejlepší žáky k rozšíření a doplnění vědomostí. Vždy je ale třeba si uvědomit, že rozšiřující učivo předložené žákům nesmí být na úkor učiva probíraného v jiných předmětech. V praxi jsem něco podobného zažil, kdy velmi schopný žák v dílnách byl schopen „vstřebat“ obrovské množství rozšiřujícího učiva, ale vše bylo na úkor jiných předmětů, kde propadal. (Loveček, Čadílek 2003)

. 1.8.4 Zásada přiměřenosti U této zásady platí použití přiměřeného postupu, kde je nutné vždy začínat od lehkých témat k těžším, od jednoduchého ke složitějším. Také předávaný rozsah a obtížnost učiva musí odpovídat duševní i tělesné vyspělosti žáků a již získaným znalostem. (Velkou roli zásady přiměřenosti hrají také množství, obsah učiva a používané vyučovací metody). Vždy si musíme uvědomit jací žáci před námi stojí, zda jsou schopni pochopit odborné učivo, zda předávané informace dokáží zvládnout a vše dostatečně procvičili. (Loveček, Čadílek 2003) Každá věková skupina má své specifika, zvláštnosti a určitý rozumový vývoj, z tohoto je nutné vycházet a velká chyba nastává v případě, kdy učitel zvolí tzv. vysokoškolský přístup a vůbec si neuvědomuje, že množství učiva není přiměřené dané kategorii. „Žák není nádoba, která má být naplněna, ale pochodní, která má být zapálena.“(M.Zinnerová), in Pelikán, 1995, s.28.

20

1.8.5 Zásada trvalosti Jedna z dalších zásad, kterou se musí učitel řídit ve své praxi. Neustále musí mít na paměti, aby učivo které předává svým žákům si trvale udržely v paměti. Vědomosti uchované v paměti slouží k vytvoření nových poznatků. Učivo musí být neustále procvičováno, opakováno a teoretické znalosti musí být využívány při praktických činnostech v praktickém vyučování. Pochopí-li žáci učivo, je to prvotní

základ

úspěchu, a je zcela jisté, že v paměti zůstane daleko déle, než učivo tvrdě nabiflované. Pro zásadu trvalosti opět platí fakt, že žák musí mít především zájem a snahu se něčemu naučit. (Loveček, Čadílek 2003) Vzhledem k poměrně rychlému zapomínání je třeba plánovat také návraty k osvojení látce dříve, než dojde k úplnému vyhasnut.(Čačka 2002,s. 175).

1.8.6 Zásada vědeckosti V odborné výuce se často žáci setkávají s různými vědeckými poznatky, různými zákony, čerpají z odborných zdrojů. Tato činnost je pro učitele vždy velmi náročná, neboť musí neustále sledovat rychlý rozvoj technických oborů tak, aby mohl vždy poskytovat nové informace a jak se říká být v obraze. Není nic horšího, než když učitel nedokáže reagovat na novinky ve svém oboru. Také

musíme neustále žáky učit

využívat nové zdroje informací jako je odborná literatura, časopis a internet. (Loveček, Čadílek 2003)

1.8.7 Zásada propojení teorie s praxí Pro praxi je velmi důležité, aby žáci byli nejen manuálně zruční, ale aby dokázali vědomosti získané v odborných předmětech použít v dílnách či laboratořích. Zde je vždy velmi důležitá spolupráce předmětové komise teoretického vyučování a vedoucího učitele praktického vyučování tak, aby nedocházelo při tvorbě tématických plánů k velkým rozdílům teorie od praxe, a nebo, aby výuka v dílnách nesuplovala výuku ve škole. (Loveček, Čadílek 2003)

21

1.8.8 Zásada zpětné vazby Každý zkušený pedagog dokáže využívat zpětnou vazbu k prospěchu jednak pro sebe, ale také pro zlepšení výuky, kdy neustále vhodným způsobem zjišťuje, jak svěření žáci porozuměli výkladu, zda studenti látku správně pochopili a dokáží-li dle jeho výkladu správně řešit a vykonávat praktické činnosti. Zpětná vazba upozorňuje učitele na možné problémy, na nepochopené učivo, na potřebu změny rychlosti při výuce, na nutnost opakování učiva popřípadě na změnu vyučovací metody. Zásada zpětné vazby je především o výměně informací mezi učitelem a žákem, ale důležité pro pedagoga je také to, jak tyto informace umí vyhodnotit a zda jsou pro něj poučením. (Loveček, Čadílek 2003)

1.8.9 Zásada komplexního rozvoje osobnosti žáka Na závěr byla stanovena zásada komplexního rozvoje žáka. Absolvent školy by samozřejmě měl být ucelenou osobností. Jeho poznávací, postojové a psychomotorické vlastnosti jsou na úrovni začínajícího mladého odborníka, který se dokáže uplatnit ve svém oboru a má již ucelenou představu nejen o profesní dráze. Učitel proto při výuce musí zaměřit své výukové cíle na komplexní rozvoj osobnosti žáků a ne jen neustále tvrdě vyžadovat ověření získaných poznatků v dílnách. (Loveček, Čadilek 2003)

1.9 Didaktické prostředky

Didaktické prostředky vždy výuku v nějaké míře doprovázely a zajišťovaly, protože jsou její materiální podmínkou a základnou. Vyvíjeli se v závislosti na dosaženém stupni civilizace, kultury a techniky. Ve vývoji škol byly důležitým modernizačním faktorem, také dnes se s oblibou hovoří o moderních didaktických prostředcích, náročnou soudobou výuky bez nich ani nelze realizovat. (Maňák 2003, s.50) Pro kvalitní výchovně vzdělávací proces v praktickém vyučování je nutnost zajištění dostatečné materiálně technické základny, sloužící jako doplňkové části k zajištění výukových cílů. Do materiálně technické základny zařazujeme veškeré učební

22

pomůcky, školní prostory, speciální učebny, laboratoře a veškerou didaktickou techniku. Důležitost didaktické techniky a učebních pomůcek je zřetelná z údajů, kdy je zjištěno, že většinu informací cca 80 %, člověk získá zrakem a zbytek sluchem, hmatem a dalšími smysly. Vhodně aplikované názornosti v praktickém vyučování pomocí např. Počítačové učebny, se zvyšuje u posluchačů větší zájem, rozvíjí se

pozornost a

aktivita.

1.9.1 Didaktická technika Pod pojmem didaktická technika si můžeme představit všechny technické pomůcky a v současné době mezi ně například zařazujeme: tabuli ( ideální je magnetická s keramickým povrchem popř. oboustranná i pro popis křídou), interaktivní tabule, DVD přehrávače, datové projektory, kamery a další techniku.

1.9.2 Učební pomůcky Každý dobrý učitel využívá učební pomůcky pro rozvoj představivosti a doplnění výuky ve všech možných případech. Učební pomůcky představují nosiče informací, popisují probíhající děje, zákonitosti a bezprostředně oživují vyučovací proces. Vždy se tyto pomůcky vztahují k probíranému tématu a „ podbarvují“ výuku. Učební pomůckou může být program, film, schéma na interaktivní tabuli, či jen obrázek promítnutý na plátně. Učební pomůcky mají celou řadu pedagogických funkcí. Nejvíce se podílí na rozvoj funkce výchovné, poznávací, intelektuální, samo vzdělávací a

pozorovací. Vždyť

můžeme konstatovat, že rozvíjí u žáků paměť, úsudek, myšlení, zájem bádat, experimentovat, snahu využívat novou techniku a další. Učební pomůcky velmi ovlivňují vyučovací proces a jsou především prostředkem výuky, ale ne nikdy cílem výuky. (Loveček, Čadílek 2003)

23

1.10 Bezpečnost práce a ochrana zdraví v praktické výučování Bezpečnost a ochrana zdraví je dalším z velmi důležitých prvků, které úzce souvisí s výchovou na střední škole. Jedná se o soubor opatření pro žáky uvedené v tématickém plánu vycházející z platných předpisů, nařízení a norem ČSN, které musí za přispění organizace dodržovat. Žáci jsou na začátku roku proškolováni při

vstupním nebo

periodickém školení tak, aby dobře pochopili problematiku bezpečnostních zásad. Žák musí být systematicky veden a pod dohledem nebo dozorem učitele OV, musí pracovat tak, aby nebyl ohrožen na zdraví. Organizace je povinna vytvořit takové podmínky, které zajišťují bezpečnou práci a jsou z obou stran dodrženy bezpečnostní zásady, předpisy a pravidla. Při práci v dílnách, odborných učebnách a laboratořích, je nutné si především uvědomit, že nejvyšší podíl na úrazovosti mají tyto faktory: nedodržení bezpečnostních zásad, porušení bezpečnostních pravidel a nesprávné použití a nebo přímo nepoužití osobních ochranných pracovních prostředků. Tyto základní faktory musí především eliminovat učitel odborného výcviku a nejvhodněji formou je účinná cílená prevence, která má zabránit pracovním úrazům. Je-li vhodně zvolená prevence, počet pracovních úrazů je podstatně nižší. Nepoužití osobních ochranných prostředků prakticky hraničí s velmi závažným porušením školního řádu a do konce může přinést i velmi tvrdý postih pro pedagogického pracovníka. Cíle prevence vycházejí z analýzy úrazového děje a chybného jednání žáka, nebo pracovníka. Proto se nabízejí dvě možnosti řešení. Řešení a odstranění nebezpečného faktoru a současně eliminovat nevhodné jednání žáků. Bezpečnost práce musí být zařazena v tématickém plánu, je součástí výuky a každého nového tématu. Žáci musí být pravidelně proškolováni a prověřování ze znalostí bezpečnosti práce, jak na počátku roku, tak také při výuce, nové operace a přechodu na jiné pracovní místo a to vždy prokazatelně.

Především je nutné

systematicky působit v oblasti bezpečné práce a ochranně zdraví na nové žáky, kteří přicházejí na střední školu s malými zkušenostmi a zde je výchova k bezpečné činnosti velmi důležitá. Péče organizace o zajištění bezpečnosti a ochrany zdraví při práci je součástí výuky při osvojení si vědomostí a základních dovedností, zejména v praktickém vyučování.

24

Pracoviště praktického vyučování musí poskytovat bezpečné, zdravé a nezávadné zázemí pro výuku žáků a musí odpovídat požadavkům stanoveným bezpečnostními předpisy, vyhláškou č.108/2001 Sb., kterou se stanoví hygienické požadavky na prostory a provoz škol, předškolních zařízení a některých školských zařízení a nařízením vlády č. 178/2001 Sb., kterým se stanoví podmínky ochrany zdraví zaměstnanců při práci ve znění pozdějších předpisů. Učitelé při výuce musí umět ukázat bezpečné pracovní postupy a předpisy, ale především musí vyžadovat, aby jej samotní žáci dodržovali. Učitel musí jít žákům vždy ve všech činnostech a za všech okolností příkladem. Soustavnou činností učitele praktického vyučování v oblasti bezpečnosti práce, vytváří ve svých žácích postupně ve vědomí pocit zodpovědnosti a nutnost dodržení postupu bezpečné práce.

Nebezpečí úrazu žáků v technických oborech

Předpoklady pro vykonání bezpečné práce mohou být u každého pracovníka vytvářeny správnou výchovou již od nejrannějšího věku v dětství a mohou být přenášeny do budoucích pracovních činností. K úrazu žáků v technických oborech může dojít za různých okolností a za působení okolních příčin - faktorů. Faktory ovlivňující bezpečnost

u pracovníka jsou

anatomicko-fyziologické (udávají úroveň a reakce tělesných smyslů), psychické (schopnost soustředění se na určitou operaci), a odborné (vědomosti a dovednosti řešení a volba správného

bezpečného

postupu, dle získaných poznatků)

Dále

bezpečnost práce ovlivňuje okolní prostředí ( mechanický pohyb, různé chemikálie, elektrický proud, hluk, prach atd.)

Návrh školního pracoviště z pohledu dodržení bezpečnostních a hygienických předpisů

Při návrhu a vybavení odborné učebny v praktické výuce vedle technických, technologických a pracovních požadavků klademe důraz na estetiku pracovního prostředí, účelnost a pracovní pohodu. Vnější činitelé dokáží vytvořit v pracovním prostředí pocit pohody a bezpečí a jsou dány platnou normou.

25

Pro každé pracoviště v praktickém vyučování daného oboru jsou vypracovány tzv. normativy vybavení, které jsou dány učební osnovou a většinou mají doporučující funkci. Pracoviště praktického vyučování musí být neustále modernizováno doplňováno moderními přístroji, pracovními pomůckami, didaktickou technikou a další technikou. Na pracovištích se nesmí také zapomínat na pravidelné vybavení lékárniček, na prostředky požární ochrany a přístupné ochranné pomůcky. Mezi povinnosti organizace jsou pravidelné revize a kontroly používaných strojů a přístrojů revizním technikem. Každý učitel ve své učebně, dílně a nebo laboratoři vede své žáky k dodržování čistoty a pořádku na pracovišti po celou dobu výuky. Odbornou výuku je možné provádět jen na takových zařízeních, na nichž byli žáci proškoleni a jejichž konstrukce není v rozporu s bezpečností práce a je dokonale zamezeno vzniku pracovního úrazu. Kvalitní údržba techniky, dobré seřízení a dostatečně chráněné přístroje jsou maximálním předpokladem pro bezpečnou výuku a samozřejmě žáci musí pracovat pod dozorem a nebo minimálně s dohledem. Také platí zásada, že musí pracovat na zařízeních, které nejsou pod napětím.

26

2. ODBORNÝ VÝCVIK A JEHO FORMY V této části Bakalářské práce se budu zabývat formou OV oboru Mechanik elektronik se zaměřením na informační technologie a návrhem vybavení odborné počítačové učebny. Dále uvedu kompletní práce vhodné pro výuku tohoto oboru.

2.1 Výuka v prvním ročníku Při výuce v prvním ročníku jsme zvolili na naší škole způsob skupinové výuky, kdy je nejlepší využití příslušných učeben – dílen. Třídy jsou rozděleny do tří skupin (pokud to počet žáků ve skupině dovolí - viz. Vyhláška 354/91 Sb. Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy České republiky o počtu žáků ve skupinách) a mají stanoveny stejné úkoly. Učitel se svou skupinou prochází postupně celým prvním ročníkem a učí žáky základním pracovním dovednostem. S žáky se velmi dobře pozná, dokáže individuálně pomáhat a vést manuálně slabší. Všechny má pod přímou kontrolou a může ihned řešit vzniklé problémy. Princip skupinové výuky je u nás již delší dobu zaveden a plně se osvědčil. První pololetí: v prvním ročníku je jedno z nejdůležitějších z hlediska postoje k pracovním činnostem. Žáci se poprvé setkávají s řízenou pracovní činností, kterou vždy dokončují a dostávají za svou činnost hodnocení. V tomto údobí se formuje vztah ke svému budoucímu povolání. Učitel odborného výcviku má velmi těžkou roli, neboť se stává pro mnohé žáky vzorem a velmi záleží na jeho postoji, neboť musí provádět činnost pedagogickou, organizátorskou a vychovatelskou. Žák musí vstřebat velmi mnoho vnějších podmětů a dovedností, musí reagovat a řešit zadané úkoly. Na začátku

období prvního pololetí si žáci osvojují nejzákladnější pracovní

dovednosti při ručním obrábění kovů a později při elektromechanických pracích. V počáteční fázi je nutné žákům vysvětlit organizaci pracoviště, jeho řád a důkladně je seznámit s dodržováním bezpečnosti práce na pracovišti. Žáci začínají plnit nejjednodušší úkoly, vše musí důkladně procvičit a učivo se jim musí zažít. Jednotlivé tématy vždy na sebe navazují a jsou velmi dobře připravena. V praxi musí brát učitel zřetel také na psychickou a fyzickou úroveň jednotlivých žáků, neboť může dojít k tomu, že například při pilování, jinak nadaný žák může mít velké problémy. Vše musí

27

pedagog posoudit, tak aby při svém hodnocení neudělal hned z počátku chybu, kterou by mohl nové svěřence odradit a nově zvolený obor jim znechutit

2.2 Výuka ve druhém ročníku V průběhu druhého ročníku dochází k systematickému osvojení dovedností pod odborným vedením příslušného učitele odborného výcviku. Třída je opět rozdělena do tří skupin a výuka je prováděna dle tří základních modulů. Tyto moduly jsou určeny tak, aby žáci postupně zvládli základní učivo v elektrotechnice, poznali a porozuměli funkci jednotlivých obvodů, dokázali se orientovat ve schématech a uměli vhodně použít měřící techniku. Vše žáci procvičují na cvičných pracích. První modul se nazývá Napájecí

zdroje,

v této

části

se

žáci

postupně

naučí

značení

a

princip

elektrotechnických součástek, návrh „tišťáků“, výpočet a návrh transformátorů a princip zdrojů. V dnešní době je výuka zaměřena především na pulzní zdroje, které jsou prakticky v každém elektrotechnické zařízení. Druhý modul je zaměřen na audio techniku je pojmenován Zesilovače. V této fázi výuky se žáci setkávají s principem zesilovačů od nejjednodušších tranzistorových až po integrované a operační zesilovače a s jejich měřením. Třetí modul je již zaměřen na základy informačních technologií a zaobírá se Číslicovou technikou. Zde je již možnost využití Počítačové učebny, kde se žáci seznamují s výukovým programem EDISON-TINA. Současně je velký důraz kladen na základy a úvod v číslové technice a také její aplikace. Opět je nutné, aby učitel odborného výcviku volil takové tempo výuky, aby jej vhodně přizpůsobil úrovni jednotlivých žáků a jejich schopnostem. Vzhledem k tomu, že učivo v elektronice je stále složitější musí mít pedagog jistotu, že všichni danému tématu porozuměli. V případě, že část žáků nedokáže správně reagovat na kontrolní otázky nebo zařazené didaktické testy, je nutné probranou látku znovu žákům pořádně vysvětlit.

2.3 Výuka ve třetím ročníku Ve třetím ročníku studijního oboru žáci upevňují a prohlubují své

získané

dovednosti a návyky. Opět jako v předešlých dvou letech je praktické vyučování na naší

28

škole rozděleno do třech skupin na jednotlivé moduly. Vzhledem k tomu, že já mám na starosti modul Aplikace výpočetní techniky, budu se zabývat pouze touto částí. Žáci se seznámí s výbavou PC a současně využívají při výuce výukový program TINA a při návrhu a zpracování technické dokumentace, kreslení schémat program EAGLE. Většinu prací, které žáci samostatně navrhují, nebo práce zadané, musí odzkoušet ve výukovém programu TINA a dále proměřit na PC pracovišti.

2.4 Závěrečný maturitní čtvrtý ročník Žáci v posledním ročníku jsou převážně zařazeni na externí pracoviště mimo školu na předem dohodnutá místa v podnikatelské sféře. Provozní pracoviště musí splňovat veškerá kritéria pro vzdělání mladých lidí. Ve smluvních firmách žáci čerpají nové vědomosti dosud ve škole nepoznané. Dále si upevňují nově získané praktické a teoretické poznatky . Dlouhodobá spolupráce s jednotlivými firmami dnes již dokáže plně nahradit školní výuku. Po dohodě se našim žákům věnují odborníci z praxe, kteří studenty sledují, radí jim, pomáhají, ale také je hodnotí. Nedílnou součástí je také proškolení žáků na novém pracovišti z bezpečnostních a hygienických předpisů. Samozřejmostí musí být, aby firemní pracoviště odpovídalo svou úrovní modernímu závodu, jak po stránce materiální tak technické a svým zaměřením navrženým tématickým plánům pro splnění daných osnov. Firemní prostředí má mnoho výhod pro začínající mladé pracovníky, kde si zvykají na celou řadu nových činností, setkávají se s novými spolupracovníky, zákazníky, musí řešit celou řadu pro ně zatím neznámých problémů. Musí zvýšit pracovní tempo a ukázat své schopnosti. Každý žák má možnost, sám si na vlastní pěst vyzkoušet, jaké získal za předchozí období znalosti, dovednosti a jak je umí využít. S umístěním žáků ve firmách mohou ovšem také nastat určité problémy. Především je nutná velmi častá kontrola ze strany učitele, tak aby bylo zajištěno plnění osnov pro daný ročník. V případě jakýchkoliv nedostatků je nutné okamžitě odstoupit od smlouvy a žáka přeřadit, buď zpět do školy a nebo na jiné pracoviště. Ve většině případů s naší školou dlouhodobě spolupracují firmy, se kterými je velmi dobrá spolupráce a většinou absolventi při hledání zaměstnání nastupují právě do těchto firem.

29

3 POČÍTAČOVÁ UČEBNA – DÍLNA - LABORATOŘ Počítačová učebna ve výuce OV je pojata jako didaktická učebna k zvládnutí a učení pracovních činností a dovedností. Na našem úseku již Počítačová učebna je částečně v provozu, bohužel byla vybavena velmi zastaralou technikou, která je již nepoužitelná v moderní výuce a ani prostor pro práci na stolech se žákům nedostává. Velmi rozměrné skříně PC nedovolují již další mechanické práce popřípadě použití měřící techniky.

Obr. 3. Původní učebna – vybavená zastaralou techniku

Nově navržená učebna, by měla splňovat veškeré požadavky, jak co do vybavení didaktickými pomůckami, tak

i pro

osvojování pracovních činností, rozvíjení

teoretických poznatků a ověření již získaných poznatků. Počítačová učebna pro výuku v odborném výcviku se řadí dnes již mezi klasické učebny – dílny, tak aby žáci mohli okamžitě po získání informací využít počítač, aby mohli ihned provést ověření činnosti zapojení a popřípadě mohli zpracovat technickou dokumentaci. Tato práce musí být přínosem jak pro zařízení a vybavení učebny, popřípadě rozmístění stolů, tak pro zavedení některých nových postupů ve výuce. Současně budou mít žáci možnost pochopit tvorbu odborných prezentací, budou pracovat s interaktivní tabulí, po připojení

30

měřícího systému UNIMA dokáží měřit elektrické veličiny a ukládat je v paměti počítače, vytvářet grafy a porovnávat zjištěné hodnoty. Velmi je nutné, aby učebna byla realizována tak, aby žáci např. po určitém softwarovém odzkoušení zapojení, jej mohli okamžitě zrealizovat přímo v praxi a nemuseli „odbíhat“ na jiné pracoviště.

3.1 Prostor učebny – rozmístění pracovišť/ nábytek, stoly, tabule Jak již jsem se výše zmínil, počítačová učebna na našem úseku byla již jednou vybudována, ale v současnosti patří svým technickým vybavením spíše do muzea, než pro výuku oboru Mechanik elektronik se zaměřením na informační technologie. Nově navrhovaná učebna je velmi specifická. Prostorné pracoviště musí svými požadavky vyhovovat jak pro práci na PC, tak pro práci třeba s pájkou, měřícími přístroji, či jiným mechanickým nářadím. Pro bakalářskou práci na mne velmi zapůsobila má loňská návštěva na naší partnerské škole v rakouském Hollabrunu, kde takovou učebnu mají a každý žák vykonává svěřené úkoly a pro svou kontrolu může ihned využít počítač např. pro měření, či ověření funkce zapojení, zjištění a výběr technických dat součástek, grafy apod. První otázka vyvstává již při návrhu rozložení pracovních stolů. Původní rozložení stolů na obr. 3. není z mého pohledu až tak ideální, neboť učitel „nevidí“ na monitory žáků. Ideální sestavení pracovních stolů, by bylo s uličkou uprostřed. Všichni žáci mohou celkem dobře sledovat výklad učitele a zároveň mají před sebou vlastní práci. Současně pedagog vidí ze své pozice na všechna pracoviště a může ihned reagovat na chyby při práci žáků.

31

Tabule katedra dataprojektor

Pracoviště žáků

Obr. 4 – rozmístění pracovních stolů

Celkový návrh rozmístění jednotlivých pracovišť musí být v souladu s Vyhláškou č. 410/2005Sb. ze dne 4. října 2005 o hygienických požadavcích na prostory a provoz zařízení a provozoven pro výchovu a vzdělávání dětí a mladistvých

3.2. Návrh na vybavení učebny / dataprojektor, interaktivní tabule, PC Důležitým znakem interaktivního vyučování je rovněž zjevná názornost a systematičnost ve výuce – součástí jednotlivých předmětů jsou audio i video nahrávky s materiály, které doplňují či upřesňují dané téma, a dále webové odkazy, na nichž mohou žáci získat rozšiřující nebo konkrétnější informace o probírané látce.

- Dataprojektor

Dnes již nechybí v žádné multimediální učebně. Ceny projektorů postupně klesli na velmi přijatelné položky a dokonale oživují průběh výuky. Veškeré ukázky, prezentace,

32

výukové filmy se dají pomocí projektoru zobrazit, buď na tabuli, bílé zdi a nebo na projekčním plátně. Pro novou učebnu, bych navrhl projektor zn. Panasonic PT-FW300NTE. Popis

Model PT-FW300NTE od Panasonic má rozlišení W-XGA, světelný výkon 3500 ANSI a bezdrátový přenos - Wireless LAN.

Technologie

LCD

Rozlišení

1280x800 (W-XGA) 16 : 10 nativ; ale na formát 4:3 a další formáty možné

Světelný výkon

3500 ANSI-Lumen v Normálním módu

Kontrast

600 : 1

Váha

6.2 kg

Životnost lampy

1500 hod. v Normálním módu; 5000 hod. v Ekomódu

Objektiv

manuální Zoom a Fokus

Rozsah zoomu

1.34-2.66 : 1 1.10 - 17.20

Projekční vzdálenost v metrech Video

PAL; SECAM; NTSC; HDTV-kompatibilní

Rozměry

432x128.5x323 mm

Příslušenství

Dálkové ovládání; Standard sada kabelů

Zvláštnosti

ochrana PIN kódem; Wireless LAN; ACF-Luftfilter-Einheit (Auto Cleaning Filter)s ca. 10000 Staen Lebensdauer; Daylight View 5; Direct-PowerOff-Schaltung; Dálkové ovládání s laserove ukazovatko-Pointer

Nejvíce mě zaujali tyto parametry: trend širokoúhlé prezentace, technologie Daylight – úprava projekce v závislosti na denním osvětlení, automatický čisticí jednotka, snadná obsluha a možnost přenosu dat bezdrátově.

- Interaktivní tabule

Klasickým příkladem hnaní se za moderními prostředky je módní vlna interaktivních tabulí. Dnes jsou to dokonce celé krajské projekty, které se snaží drahé technologie 33

založené na datovém projektoru a snímacím plátnu hromadně „ládovat" do škol. Interaktivní tabule tak spotřebovávají obrovské množství financí, přičemž v praxi je jejich kvalitní a efektivní využívání spíše výjimkou. Přitom při objektivním zvážení přínosů a rezerv těchto zařízení musí být jasné, že tato technologie ještě nedospěla do stádia, které by plně uspokojovalo svojí cenou, jednoduchostí a využitelností potřeby učitelů v praxi školy (to snad lze časem očekávat od multi-dotykových obrazovek). (http://ondrej.neumajer.cz/?item=sedm-mytu-o-informatice-a-ict-ve-vzdelavani) Výše citovaný článek jsem schválně uvedl, neboť jsem si sám na naší škole ověřil, že i když máme třídy vybavené interaktivními tabulemi, ne každý kantor je využívá. Proto sám navrhuji daleko levnější variantu, která plně nahradí interaktivní tabuli a pro dílenské použití je naprosto vyhovující. Jedná se přístroj ON FINITY, založený na principu snímání pohybu elektronického pera a pomocí elektronického pera psát a nebo kreslit do promítaného obrazu. Výhody jsou zcela jasné – kompletně můžeme ovládat svou prezentaci, pouhým dotykem na plochu, okamžitě zapsat poznámky, kreslit ve schématu a popřípadě archivovat zakreslené.

Obr. 4 ON Finity

34

0br.5 zabudovaný snímač - Počítače

V současnosti je velmi příznivá cena jednotlivých komponentů a pro dílenskou počítačovou učebnu jsem vybral následující kombinace. Konfigurace – návrh deseti žákovských pracovišť Procesor: dvou jádrový procesor Intel Atom 330 1,60GHz (2x512KB/533) Grafická karta: integrovaná na základní desce - Intel GMA 945G Základní deska: čipset Intel 945GC, VGA, paměti DDR2 , konektor SATA2, síťová karta , slot PCI, formát mini ITX Síťová karta: integrovaná na základní desce - 10/100Mbit/s Zvuková karta: integrovaná Operační paměť: DIMM DDR2 2048MB Pevný disk: 320GB SATAII/300 8MB 7200 RPM DVD mechanika: DVD RW podpora přepisu DVD/CD ±R/±RW/RAM/DL Klávesnice + myš: klávesnice a myš v černé barvě Kompaktní rozměry: Šířka 28,3cm; Výška 9,3cm; Hloubka 33cm

35

Obr. 6 Přední panel počítače

Obr. 7 Zadní panel počítače

Konfigurace - učitelská pracovní stanice: Procesor: INTEL Core 2 Quad Q8200 2,33GHz (4MB/1333) LGA775 + speciální tichý chladič procesoru s tzv. golfovým povrchem

Obr. 8 chlazení

Základní deska: mb čipset EP35, socket 775, podpora pamětí DDR2 až 8GB, SATA2 připojení hardisku pro maximální datovou propustnost, GLAN pro připojení i k Internetu, PCI sloty pro případné dokoupení TV karty , ATX formát Grafika: nVIDIA GEFORCE čip 9800GT, 512MB paměti, 256bit DDR3, výstup 2xDVI,HDTV+ nadstandardní pasivní chladič grafické karty Arctic-Cooling Accelero S1

36

Obr. 9 Pasívní chlazení

Zvuk. karta: Audio HD Audio (Realtek ALC888) 8 channel Síťová karta: LAN Realtek 8111B Gigabit LAN Controller Operační paměť: 2x DIMM DDR2 2048MB 800MHz (celkem tedy 4GB) DVD mechanika:DVD RW Black s podporou vypalování a přepisování ±R/±RW/RAM/DL, zapojena na SATA sběrnici Pevný disk: kapacita 640GB SATAII/300 16MB cache 7200 otáček Skříň: SHARKOON Rebel 9 SPECIAL Edition, ATX, (skříň má speciální tichý, modře svítící ventilátor pro co nejefektivnější chlazení)

Obr. 10 Efektivně svíticí ventilátor

Čtečka paměťových karet: Compact Flash, Secure Digital, Multimedia Card, XD, Memory Stick Zdroj: extra tichý a spolehlivý zdroj SEASONIC 400W Klávesnice: standartní černá,CZ verze, USB připojení, dobrá mechanická odolnost Myš: USB myš s citlivostí 800dpi (Broža, 2004) Počítače jsou navrženy tak, aby cena u žákovské stanice nepřesáhla 8.000,- Kč a u učitelského PC do 16.000,- Kč.

37

- Monitory Tak jako u počítačů lze v dnešní domě vybírat z celé škály monitorů. Pro moderní laboratoř didaktických technologií, je vhodné použití monitoru s rozměrem 19´´(větší bych nedoporučoval s ohledem na omezení velikosti pracovní plochy). Rozhodující pro výběr (mimo ceny) pak je kvalitní obraz. Dalším měřítkem je tzv. úhel pohledu a doba odezvy. Po posouzení jsem se rozhodl v návrhu vybrat monitor, který svými vlastnostmi bude nelépe vyhovovat pro každodenní práci žáků. I když jsem vůbec nechtěl do své práce uvádět ceny, v případě monitoru udělám výjimku. Z poměru kvalita/ cena navrhuji 19´´ monitor s označením FSC LCD AMILO L 3190T za 2.678 Kč s DPH.

. Obr. 11. Monitor - FSC LCD AMILO L 3190T

3.3 Další didaktická technika v počítačové učebně Učebna musí být vybavena příslušnou technikou, tak aby sloužila k plnění daných témat. Vedle klasických měřících přístrojů (generátory, osciloskopy, zdroje,

38

milivoltmetry) je vhodné také využití přístrojů – převodníků z analogového do digitálního signálu – UNIMA.

3.3.1 Elektronické přístroje využitelné v počítačové učebně UNIMA KS 3 – měřící systém, který ve spojení UNIMA - PC nahrazuje celou řadu klasických měřících přístrojů. Snad nejdůležitější přístroj pro obor Mechanik elektronik je osciloskop. Tento systém nabízí pro uživatele velmi výhodný digitální paměťový osciloskop pro zobrazení elektrických průběhů v závislosti na čase s možností měření kmitočtu a času. Druhý integrovaný přístroj využitelný ve spojení je multimetr. Snad žádné měření a žádná práce se neobejde bez získání těch nejzákladnějších dat (stejnosměrné a střídavé napětí, odpor, proud, indukčnost, kapacita, h21e tranzistoru a další) a tyto lze získat většinou jen klasickým multimetrem. U systému UNIMA je analogové měření převáděno v analogově-digitálním převodníku a zobrazováno na monitoru počítače. Logický analyzátor slouží k detailnímu rozboru měření v číslicové technice. Pomocí šestnácti kanálového analyzátoru je možné proměření vstupních i výstupních hodnot logických obvodů. Wobller –

rozmítač, slouží pro měření frekvenčních charakteristik (pomocí

rozmítaného generátoru). Unima KS 3 umožňuje ještě další měření jako např. Ampér – voltové charakteristiky, charakteristiky tranzistorů a převodní charakteristiky. Kombinaci UNIMA – PC je možností veškerého naměření dat a jejich archivace, tisku a porovnání s hodnotami naměřenými v jiném období, nebo srovnání s analogovým měřením.

3.3.2 Řád počítačové učebny - LABORATOŘE Jako každá jiná učebna, musí i počítačová učebna mít svůj provozní řád. Vzhledem k tomu, že učebny vybavené speciální technikou jsou dnes již na celkem vysoké úrovni, je nutné obzvlášť přísně dodržovat níže uvedená navržená pravidla, neboť ze zkušeností

39

je zřejmé, že žáci obzvláště u počítačů dokáží dokonale v nepřítomnosti učitele využít situaci a provádějí nepřípustné operace. Ze svých pedagogických zkušeností proto navrhuji na nově „vybudované“ učebně tento provozní řád: -

do učebny žáci vstupují jen v doprovodu učitele, kontrolují si své pracoviště a případné závady ihned hlásí

-

v učebně je zakázáno jíst a pít

-

žáci zapínají počítače a ostatní techniku na svých pracovištích jen na pokyn vyučujícího

-

žáci vstupují jen do programu určeného vyučujícím

-

je zakázáno používání externích medií bez souhlasu učitele

-

žákům je zakázána manipulace s daty

-

není dovoleno měnit softwarové i hardwarové vybavení bez svolení učitele praktického vyučování

-

data z internetu smí žáci stahovat je se souhlasem učitele

-

při práci na webových stránkách je zakázáno navštěvovat stránky se závadným a zakázaným obsahem

40

4 SOUBORNÉ A CVIČNÉ PRÁCE PRO ŽÁKY Všechny uvedené práce jsou kompletním návodem pro práce na počítačové učebně pro připojení vstupů a výstupů měřících přístrojů k počítači bude použit převodník sériový port – USB.

41

Střední škola informačních technologií a sociální péče, Brno, Purkyňova 97 Souborná práce Obor:

mechanik elektronik 24 – 43 L / 001

Šk.rok.:

2008 / 2009

Téma:

Impulsní generátor řízený počítačem Soub. práce 2009-01.doc

Zadání:

Zapojte do NKP dle daného schématu generátor obdélníkového průběhu napětí do 1 MHz. Generátor připojte na sériový port PC a pomocí ovládacího programu, ověřte jeho činnost (výstupní průběhy kontrolujte připojeným osciloskopem). Schéma viz. Příloha č.1

POPIS ZAPOJENÍ: Impulsní generátor pracuje v kmitočtovém pásmu 0,1 Hz až 1MHz, s nastavitelnou střídou 1:9, 2:8, 3:7, 4:6, 5:5, 6:4, 7:3, 8:2, 9:1. Generovaný kmitočet 10 MHz zajišťuje krystalový oscilátor s obvodem IO2/1,2 . Výstupy oscilátoru jsou připojeny na vstup dekadické děličky, tvořené dekadickými čítači IO3 – IO6. Vstupní registr IO 1 přijímá data po sériové lince TxD, vzorkované náběžnou hranou signálu DTR, sériového portu PC. Diody na vstupu společně s rezistory omezují výstupní napětí sériové linky na rozsah 0–5 V a tím brání poškození IO1 a IO2.!!! Kondenzátory a rezistory C1,C2, R1, R2 – zajistí vynulování výstupů IO1 po připojení Ucc. Výstupy IO1 - Qa,Qb,Qc směřují na adresové vstupy multiplexeru IO 7 a řídí výstup již uvedeného multiplexeru. Datové vstupy multiplexeru jsou připojeny na výstupy kaskádně propojených dekadických čítačů IO 3 – IO 6 a tak lze vybírat pracovní kmitočet 1 Hz až 10 MHz. K výstupu multiplexeru IO7 je připojen hodinový vstup čítač IO6/2 s velikostním komparátorem IO8, čímž je řízena střída výstupního signálu. 42

Velikost střídy je realizováno výstupy Qg až Qd (IO 1).Druhá část dekadického čítače IO6/2 zajišťuje 10x menší kmitočet na výstupu než je pracovní kmitočet. Hazardní stavy na výstupu generátoru jsou potlačeny integračním článkem R5,C5 a investor IO2/3 zajišťuje strmost výstupních hran. (Matoušek 2001) POSTUP PRÁCE: 1. Kontrola dodaných součástek 2. Zapojení obvodu a postupná kontrola činnosti (oscilátor – 10 Mhz, dekadická dělička atd.) Oscilátor a dekadické čítače nejsou závislé na připojení sériové linky PC a lze je odzkoušet již po zapojení samostatně. Doporučuje se blokovat napájení IO kapacitami 100nF. 3. Instalace programu na ovládání generátoru do PC 4. Připojení generátoru na sériový port / popř. na USB přes převodník / 5. Ověření činnosti – výstup generátoru připojit na osciloskop 6. Měření – výstup generátoru připojte na měřící přístroj Unima a vytiskněte průběh signálu 1KHz.

A) se střídou 1:9

B) se střídou 9:1

7. Proměřte přesnost generátoru na daných kmitočtech (viz.tab.č1) – pomocí Čítače BK 130, BM520, Unima, Adon a výsledek měření zapište do tabulky č.1. Určete toleranci generátoru 8. Vypracujte závěr souborné práce. Popište problémy s konstrukcí a jejich řešení. Seznam součástek R1,R6,R7,R8

5k6

R2,R5

470R

R3

1M

R4

330R

C1

22 mikro F/6,3 V

C2

100 nF

C3,C4

10Pf

C5

33pF

Diody

6 x 1N4148

LED

LQ

IO 1

74HCT595

IO 2

74HCT00

I0 3 – I0 6

74LS390

I0 7

74LS151

I0 8

74LS85

Krystal

10 MHz

43

Vypracování Zadání:

Impulzní generátor řízený počítačem

Příjmení: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Jméno : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Třída: . . . . Tab. č. 1 Nastavený f 100 Hz 1KHz 10 KHz 100KHz 1MHz Naměřený f tolerance

Závěr: …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………

Hodnocení a záznam o provedené práce: Funkčnost zapojení Úprava zapojení Postup při práci samostatnost: Dodržování OBP: Celkové hodnocení: Hodnotil:

44

Střední škola informačních technologií a sociální péče Brno, Purkyňova 97 Souborná práce Obor:

mechanik elektronik 24 – 43 L / 001

Šk.rok.:

2008 / 2009

Téma:

ČÍTAČ DO 16 MHz – měření kmitočtu pomocí PC

Soub. práce 2009-02.doc Cíl práce:

Ověřit možnost využití počítače ve spojení s PC

Zadání:

Zapojte do připraveného tisku dle daného schématu ČITAČ DO 16 MHz Schéma viz. Příloha č.2 , Osazovací plánek Příloha .č3

POPIS ZAPOJENÍ: Čítač slouží k měření kmitočtu a pracuje do 16 MHz. Obvod je složen z těchto částí: Vstupní registr, přijímá data po sériové lince TxD a je realizován obvodem (IO2) 74HCT595 a slouží pro výběr doby čítání a pro ovládání čítačů a posuvného registru PISO. Výstupy registru (IO 2) Qb a Qc slouží pro volbu doby odměru (0,25 s, 1 s, 8s) a jsou připojeny na vstupy A, B multiplexeru IO 12. Výstup Qd spouští monostabilní klopný obvod IO 13 a IO 14. Výstupy Qe a Q f slouží pro vynulování čítačů před novým měřením. Výstup Qg volí režim zápisu dat a Qh je hodinový impuls. Krystalový oscilátor vytváří impulz pro časování odměrné doby. Monostabilní klopný(IO 13 a IO 14) obvod slouží pro přesné a na PC nezávislé časování odměrných dob. Pro přivedení měřeného kmitočtu slouží vstupní tvarovač, obsahující ochranné diody, které společně se Sch. K.O. tvarují vstupní signál na úroveň TTL. Vstupní

45

signál je před měřením upraven diodovým omezovačem na úroveň TTL a po té je zvýšena strmost hran průchodem dvěma Schmittovými invertory IO 3. Je-li na výstupu MKO (IO13) log 1, prochází vstupní kmitočet přes hradlo čítače do 24 bitového binárního čítače(IO 4,6,8). Úloha hradla (IO 13 - 74HCT00) spočívá v určení časového úseku po který se čítají vstupní impulzy. 24 bitový čítač je sestaven ze tří obvodů 74LS393 v kaskádním zapojení a 24 bitový registr je zapojen ze tří kaskádně propojených obvodů 74LS165 a slouží pro načtení obsahu 24 bitového čítače po odměru prostřednictvím sériové linky. (Matoušek 2001)

POSTUP PRÁCE: 1. Kontrola dodaných součástek 2. Zapájejte propojky a patice integrovaných obvodů do desky plošného spoje. Dále zapájejte všechny ostatní součástky. Podle osazovacího plánku, vložte integrované obvody do patic (pozor na integrované obvody typu CMOS – tyto vložit do patice, až po kompletním zapájení všech součástek a konektorů)!!!. 3. Nainstalovat ovládací program do PC 4. Připojit čítač k PC přes sériový port. / popř. na USB přes převodník / 5. Připojit napájení čítače na externí zdroj napětí 5V a překontrolovat odběr. Odběr nesmí být větší jak …...mA 6. Na vstup připojte zdroj měřeného kmitočtu (BK 124) 7. Pokud je komunikace s počítačem bezchybná je provedeno první měření, měření lze přerušit příkazem STOP, pomocí GATE lze volit měřící rozsah. 8. Pro oživení používejte osciloskop a logickou sondu. 9. Měření – na generátoru BK 124 nastavte maximální výstupní napětí a proměřte kmitočty, dle zadané tabulky. Zjistěte přesnost čítače, oproti čítači paralelně připojenému ke vstupu a hodnoty zapište do tabulky č.1. 10. Vypracujte závěr souborné práce. Popište problémy s konstrukcí a jejich řešení

46

Obr. 12 Blokové schéma čítače

Seznam součástek: IO 1

MAX 232

IO 2

74HCT595

IO 3

74LS14

IO4,IO6,IO8 74LS393

IO5,IO7,IO9 74LS165

IO 10,IO 14

74LS74

IO 11

4060

IO 12

4541

IO 13

74HCT00

T

BC547

D1-D4

1N4148

R1

5k6

R2,R3

1k

R4

1M

C1 – C4

22mikroF/16 V

C5 – C8

220 pF

X Krystal

32768 Hz

47

Vypracování - protokol:

ČÍTAČ DO 16 MHz – měření kmitočtu pomocí PC

Příjmení: . . . . . . . . . . .. . . . Jméno : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Třída: . . . . . . . . . . . . . . .

Tab. č.1 10

50

100 500 1

Hz Hz Hz

Hz

5

10

50

100

500

1

Pozn.

KHz KHz KHz KHz Khz Khz MHz

Čítač PC Čítač BK Tolerance

Závěr: …………………………………………………………………………………………….

……………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………… Hodnocení a záznam o provedení práce:

Funkčnost zapojení Provedení práce Postup při práci – samostatnost: Plošný spoj - hodnocení: Dodržování OBP: Celkové hodnocení:

48

Střední škola informačních technologií a sociální péče Brno, Purkyňova 97 Souborná práce – Rozšíření výstupu grafické karty PC - VGA rozbočovač

Obor:

mechanik elektronik 24 – 43 L / 001

Šk.rok.:

2008 / 2009

Téma:

Elektronické zapojení k PC sestavení a zapojení videorozbočovače k PC s možností následného připojení čtyř monitorů Soub. práce 2009-03.doc

Zadání:

Zapojte do NKP dle daného schématu ROZBOČOVAČ VGA Schéma viz. Příloha č. 4

POPIS ZAPOJENÍ: Zapojení VGA rozbočovače slouží k rozšíření grafického výstupu počítače. Aktivní rozbočovač umožňuje připojit na jeden analogový výstup až čtyři monitory. Výstupní signály z grafické karty na pinech 1 až 3 určují sytost jednotlivých barev (úroveň 0 až 0,7 V). Signály na pinech 13 a 14 s logickou úrovní TTL umožňují horizontální a vertikální synchronizaci.Piny 12 a 15 slouží pro identifikaci monitoru, ale v našem případě jsou nevyužity. Princip činnosti – na jednotlivé vstupy R,G,B jsou přivedeny analogové složky barev červená, zelená a modrá. Emitorovým proudem prvních tranzistorů (PNP) řídíme čtveřici dalších tranzistorů typu NPN a zároveň tyto tranzistory zabraňují vzájemnému ovlivňování ostatních kanálů. Výstupní signály jsou vyvedeny na jednotlivé konektory VGA.Rezistory s hodnotou 75 R přizpůsobují výstupní impedanci kanálů. Pro synchronizaci jsou použity invertory IO1 (74LS04), které zvětšují logický zisk. Napájení obvodu je možné přes stabilizátor 7805 a nebo pomocí USB portu.

49

POSTUP PRÁCE: 1. Kontrola dodaných součástek 2. Zapojte dle daného schématu VGA Rozbočovač do NKP. Vzhledem k tomu, že v zapojení nejsou žádné nastavovací prvky, vše by mělo být funkční na první pokus(Důležité je uzemnit konektory VGA). Pro napájení využijeme externí zdroj napětí na kterém nastavíme proudovou pojistku na 250 mA a napětí 9 V. Po připojení napájecího napětí změřte odebíraný proud zařízení a velikost stabilizovaného napětí. Dále proměřte jednotlivá napětí na tranzistorech a vše zapište do tabulky č1. V případě, že bude zapojeno na výstupu více monitorů je nutné nastavit na výstupu PC hodnotu s nejmenší rozlišení pro monitor. 3. Pro oživení používejte osciloskop, kterým je možné sledovat obrazový a synchronizační signál. 4. Pro odzkoušení zapojení připojte na každý výstup monitor a posuďte kvalitu obrazu 5. Navrhněte pomocí programu EAGLE tisk bez VGA konektorů, kde výstupní signály budou vyvedeny na jednotlivé piny - v řadě vedle sebe. 6. Vypracujte závěr souborné práce. Popište problémy s konstrukcí a jejich řešení. Seznam součástek: R1,R2,R3

100 R

C1,C4

100mikro F/16V

R4,R9,R14

240 R

C2,C3

100 nF

IC 1

7805

R10,R11,R12

IC 2

74LS04

R13,R15,R16

T1,T2,T3

2N3906

R17,R18,R19

T4 – T15

12 x BC 548

R20,R21,R22

K2,K3,K4,K5 – konektor VGA 15ZR3

R5,R6,R7,R8,

75 R

R23,R24,R25

50

VYPRACOVÁNÍ: Zadání:

VGA Rozbočovač – Rozšíření výstupu grafické karty PC

Příjmení: . . . . . . . . . .. . . . . . Jméno : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Třída: . . . . . . . . . . . . . . . Tab. č1 T1

T2

T3

T4

T5

T6

T7

T8

T9

T10 T11 T12 T13 T14 T15

Uc Ub Ue

Uvýst = ……………………..

Irozb. = ……………………

Závěr: …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… Hodnocení a záznam o provedení práce:

Funkčnost zapojení Provedení práce Postup při práci – samostatnost: Plošný spoj - hodnocení: Dodržování OBP: Celkové hodnocení:

51

4.2 Program TINA Tento program slouží pro kreslení a ověřování elektronických zapojení. Žáci jej využívají od nejjednodušších zapojení v prvním ročníku po složité ověření činností zapojení v ročníku nejvyšším. Jednoduché menu, nabízí rychlé a pohodlné „vkládání“ jednotlivých součástek na pracovní plochu. Další operací lze obvod připojit na napájecí napětí, zadat vstupní úrovně signálu a nechat vše proměřit. Výstupem mohou být charakteristiky, které žák může později ověřit při klasickém měření na analogových měřících přístrojích. Jako ukázku jsem zvolil práci u které žáci přenesou zadané schéma do PC pomocí Editoru schémat. Žáci nejprve v programu ověří činnost zapojení Korekčního zesilovače. Dle zadání v Editoru schémat vytvoří zapojení, které dokáže „simulovat“ praktický obvod. Dalším úkolem při ověření činnosti zapojení je měření korekcí s výsledkem zobrazeným na nižších obrázcích.

52

Obr 6. Obrazovka PC – naměřená vyrovnaná kmitočtová charakteristika (potenciometry ve středu dráhy)

Obr.7 Obrazovka PC - další možnosti nastavení korekcí (potenciometrů)

53

Po kompletním proměření a ověření činnosti, žáci zapojení provedou prakticky, kdy jednotlivé součástky zapojí do kontaktního pole a opět po oživení provedou měření. Pro měření lze využít klasické metody, kdy se charakteristiky proměřují „zdlouhavě“ bod po bodu a nebo je možné opět využít PC pracoviště ve spojení s Unimou KS 3 a měření provést na nf Woblleru. Na této práci jsem si již loni ověřil, jak počítač pomáhá učiteli při výuce a celá praxe se náhle stává pro studenty velmi záživnou a zajímavou.

54

Program EAGLE 4.13

4.3

Program EAGLE využíváme pro tvorbu technické dokumentace, návrhy tisků a kreslení schémat. Tak jako předchozí

navržené práce je možná celá řada zadání

cvičných, nebo souborných prací. Z důvodu nedostatku prostoru, uvedu jen dvě kompletní navržené práce.

55

Střední škola informačních technologií a sociální péče, Brno, Purkyňova 97 Souborná práce – tvorba technické dokumentace Obor:

Mechanik elektronik 24 – 43 L / 001

Šk.rok.:

2008 / 2009

Téma:

Využití tvorbu

výpočetní

techniky

–

programu

EAGLE 4.13

pro

technické dokumentace elektronického obvodu.

Soub. práce 2009-04.doc

Navrhněte kompletní technickou dokumentaci pro následující zapojení:

56

Popis zapojení: Přepínač PR1 je osmistupňový typu DIP8, který bude nutno editovat podle vyžádaného vzorku. Stabilizátor ST1 je miniaturní 100mA typ– pouzdro TO92. Reproduktor i mikrofon lze použít editovaný do konektoru KON_2A. Schematická značka mikrofonu musí mít označenou polarizaci, stejně jako použitý konektor (elektretový mikrofon). Všechny odpory, kondenzátory keramické i elektrolytické jsou miniaturní, LED dioda libovolná. Integrovaný obvod IO1 je v pouzdru DIL28W (rozteč řad vývodů je 15,24mm), jeho schematickou značku je nutno nakreslit podle výše uvedeného schématu. Jednostranný plošný spoj. Všechny konektory (mikrofon, reproduktor, napájení) musí být umístěny na jedné straně desky plošného spoje, počet propojek by neměl překročit číslo 3.

Vypracování: Program EAGLE 4.13 – tvorba technické dokumentace elektrotechnického výrobku Žák : Příjmení: . . . . . . . . . . . . . . Jméno : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Třída: . . . . . . . . . . . . . . . Hodnocení a záznam o provedení práce:

Schéma - hodnocení : Plošný spoj - hodnocení: Postup při práci – samostatnost: Použitelnost výkresů: Dodržování OBP: Celkové hodnocení:

57

Střední škola informačních technologií a sociální péče Brno, Purkyňova 97

Souborná práce – tvorba technické dokumentace Obor:

mechanik elektronik 24 – 43 L / 001

Šk.rok.:

2008 / 2009

Téma:

Využití tvorbu

výpočetní

techniky

–

programu

EAGLE 4.13

pro

technické dokumentace elektronického obvodu.

Soub. práce 2009-05.doc

Navrhněte kompletní technickou dokumentaci pro následující zapojení: Zapojení představuje korekční zesilovač – šesti pásmový ekvalizér. Kmitočtové spektrum akustického signálu je rozděleno do šesti samostatně regulovatelných kanálů a opět sloučeno.

58

Požadavky: Jednostranný plošný spoj, počet propojek by neměl převýšit číslo 6. Potenciometry tahové, zeditovat podle vyžádaného vzorku. Umístěny těsně vedle sebe na desce plošného spoje. Všechny operační zesilovače jsou v pouzdrech DIL8 - zeditovat podle uvedeného schématu.

Technická dokumentace musí obsahovat tyto výkresy:

1. Schéma 2. Jednostranný plošný spoj ve dvou vyobrazeních Vypracování: Program EAGLE 4.13 – tvorba technické dokumentace elektrotechnického výrobku Žák : Příjmení: . . . . . . . . . . . . . . Jméno : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Třída: . . . . . . . . . . . . . . . Hodnocení a záznam o provedení práce:

Schéma - hodnocení : Plošný spoj - hodnocení: Postup při práci – samostatnost: Použitelnost výkresů: Dodržování OBP: Celkové hodnocení:

59

Závěr bakalářské práce: V úvodní, teoretické části bakalářské práce jsem řešil proces výuky v odborném výcviku, při uplatnění didaktických zásad, rozborem osobnosti pedagoga, použitím vyučovacích metod a s výchovnými aspekty. Praktickou část jsem zaměřil na návrh (modernizaci) nové počítačové učebny – laboratoře – dílny a její vybavení s ohledem na moderní informační technologie. Dále

jsem uvedl některé

souborné práce pro počítačovou učebnu. Výhodou PC

učebny – dílny je okamžitá možnost ověření získaných poznatků v programu TINA a provedení kontrolního měřením přes PC ve spojení s UNIMOU. Za velmi důležité také považuji tvorbu technické dokumentace v programu EAGLE. V budoucnu tato učebna musí nahradit samostatná pracoviště jednotlivých učitelů,

u kterých není

možné zapojení všech žáků do odborné činnosti. Některé uvedené práce jsem již odzkoušel v letošním školním roce, a po propojení klasické výuky s počítačovou učebnou, jsem zaznamenal celkově zlepšený zájem o výuku. Také díky použití interaktivní tabule s projektorem a vhodně zvolené prezentaci můžu konstatovat, že výuka byla velmi oživena a i žáky práce u tabule velmi bavila. Studenti po zvládnutí nových prací, postupů a technologií mají daleko větší šanci uplatnění na trhu práce, čímž dochází k dosažení stanoveného cíle v bakalářské práci.

60

LITERATURA BROŽA, P. Stavíme si počítač, Computer Press,a.s.,BRNO 2004, s.194, ISBN 80-7226-933-X, ČAČKA, O. Psychologie duševního vývoje dětí a dospělých s faktory optimalizace. Brno: 2000. 378 s. ISBN 80-7239-060-0. ČAČKA, O. Psychologie vrstev duševního dění osobnosti a jejich autodiagnostika. Brno:1997. 382 s. ISBN 80-7239-107-0. ČADÍLEK, M. STOJAN, M. Program bakalářského studia učitelů výcviku a praxe. BRNO:CERM, s.r.o. 2004. s. 112. ISBN 80-7204-333-1 MAŇÁK, J. Nárys didaktiky,Masarykova univerzita v Brně, r. 2003, s. 104, ISBN 80210-3123-9, MATOUŠEK, D. Udělej si z PC 1.díl, BEN – technická literatura, PRAHA 2001, s. 175 ISBN 80-7300-036-9, PELKÁN, J. Výchova jako teoretický problém. 1. vyd. Ostrava : Amosium servis, 1995. s. 234, ISBN 80-85498-27-8 STŘELEC,S. et al. Studie z teorie a metodiky výchovy.Katedra pedagogiky pedagogické fakulty MU, r. 2002, s.15, ISBN 80-86633-00-4 STŘELEC, S. et al. Kapitoly z teorie a metodiky výchovy, Brno 1998, Paido, s.189, ISBN 80-85931-61-3 STOJAN, M. ČADILEK,M. KONUPČÍK,P. PASEKA,P. STRUŽKA,A. – Informační technologie I.díl, vydala Masarykova univerzita v Brně pro pedagogickou fakultu, r. 1993, s.145, ISBN 80 – 210 – 0798 – 2 Sedm mýtů o informatice a ICT ve vzdělávání [online]. Ondřej Neumajer,[ cit. 12.2. 2009]. Dostupné na Blog:CMS: .

Resume: Bakalářská práce „ Využití počítačové učebny ve výuce odborného výcviku v oboru Mechanik elektronik“ pojednává o modernizaci výuky využitím nově navržené učebny s možností okamžitého ověřování elektrických zapojení ve virtuálním programu TINA a zpracování technické dokumentace. V práci jsou uvedeny také kompletní elektronické zapojení řízené počítačem, které budou sloužit pro výuku žáků oboru Mechanik elektronik se zaměřením na informační technologie.

Summari: The Bachelor thesis called „ How to exploit a computer clasrroom during the lessons specialized in Mechanics and electronics“ deals with the improvement of teaching methods with the improvement of teacing methods with the help of a newly designed classroom, where students have the inmediate opportunity to verify an electrical connection in a virval programme called TINA and the processing of technical dokumentation. The thesis also contains a full komputer driven connection that can be used in the lesson for prepating the student sof lessons for preparing the student sof field called „ Mechanic specialitezed in infprmation technology“.

Seznam příloh: Příloha č. 1 – Schéma generátoru č. 2 - Schéma Čítač č. 3 - Osazovací předpis DPS čítače č. 4 - Schéma rozbočovač

Přílohy Příloha č. 1 – Schéma generátoru (Matoušek. D, 2001, s.28)

Příloha č. 2 – Schéma Čítač (Matoušek. D, 2001, s.38)

Příloha č. 3 – Osazovací předpis DPS čítače (Matoušek. D, 2001, s.133)

Příloha č.4 Schéma rozbočovač