MASARYKOVA UNIVERZITA PEDAGOGICKÁ FAKULTA Katedra fyziky, chemie a odborného vzdělávání
Jednoduché elektrotechnické pokusy a jejich využití na ZŠ Bakalářská práce
Brno 2013
Vedoucí práce:
Autor práce:
Mgr. Renáta Bednárová
Lucie Kopřivová
Bibliografický záznam KOPŘIVOVÁ, L. Jednoduché elektrotechnické pokusy a jejich využití na ZŠ: Bakalářská práce. Brno: Masarykova univerzita, Fakulta pedagogická, Katedra fyziky, chemie a odborného vzdělávání, 2013. Vedoucí bakalářské práce Mgr. Renáta Bednárová
Anotace Bakalářská práce „Jednoduché elektrotechnické pokusy a jejich využití na ZŠ“ pojednává o souboru čtyř jednoduchých elektrotechnických pokusů, které lze snadno a bez potíží demonstrovat při výuce na ZŠ.
Annotation Thesis "Simple electrical experiments and their use at primary and secondary schools" deals with a set of four simple electrical experiments that can be quickly and easily demonstrate during teaching lessons at the elementary school.
Klíčová slova Rámcově vzdělávací program, Školní vzdělávací program, Člověk a svět práce, klasifikace pokusů, elektrotechnika, součástky, experimenty, karty k experimentům
Key words General education program, school educational program, World of Work, experiments classification, electrical technology, components, experiments, worksheets
Prohlášení „Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci zpracovala samostatně s využitím pouze citovaných literárních pramenů, dalších informací a zdrojů v souladu s Disciplinárním řádem pro studenty Pedagogické fakulty Masarykovy univerzity a se zákonem č. 121/2000 Sb., o právu autorském, o právech souvisejících s právem autorským a o změně některých zákonů (autorský zákon), ve znění pozdějších předpisů.“ „Souhlasím, aby práce byla uložena na Masarykově univerzitě v Brně v knihovně Pedagogické fakulty a zpřístupněna ke studijním účelům.“ V Brně dne ……….
……………………. Podpis
Poděkování Na tomto místě bych ráda poděkovala doc. Ing. Jiřímu Hrbáčkovi, Ph.D., a slečně Mgr. Renátě Bednárové za cenné rady a připomínky při zpracování této bakalářské práce.
Obsah Úvod .................................................................................................................................. 7 Cíle..................................................................................................................................... 8 1. Rámcově vzdělávací program ........................................................................................... 9
2.
3.
1.1.
Principy, cíle a kompetence RVP ........................................................................... 9
1.2.
Vzdělávací oblasti RVP....................................................................................... 14
1.3.
Člověk a svět práce ............................................................................................. 15
Teorie pokusnictví ...................................................................................................... 19 2.1.
Hygiena a bezpečnost žáků v technické laboratoři ................................................. 19
2.2.
Klasifikace pokusů.............................................................................................. 23
2.3.
Vyučovací metody .............................................................................................. 24
Elektrotechnické pokusy ............................................................................................. 26 3.1.
Základní požadavky na náročnost pokusů ............................................................. 26
3.2.
Elektrotechnické součástky využity v pokusech .................................................... 28
3.3.
Jednoduché elektrotechnické pokusy .................................................................... 34
3.3.1.
Ověřte, zda je látka dobrý vodič nebo izolant? ............................................... 34
3.3.2.
Urči, která dioda indikuje nabíjení a která vybíjení kondenzátoru? .................. 38
3.3.3.
Vytvořte si domácí „kelímkový telefon“. ....................................................... 42
3.3.4.
Jak je možné, že mobilní telefon nezazvonil. ................................................. 44
3.4.
Pracovní karty k pokusům ................................................................................... 45
3.4.1.
Ověřte, zda je látka dobrý vodič nebo izolant? ............................................... 46
3.4.2.
Vytvořte si domácí „kelímkový telefon“. ....................................................... 47
3.4.3.
Urči, která dioda indikuje nabíjení a která vybíjení kondenzátoru? .................. 48
3.4.4.
Jak je možné, že mobilní telefon nezazvonil. ................................................. 49
Závěr ................................................................................................................................ 50 Použitá literatura ............................................................................................................... 51
Úvod První kapitola a její podkapitoly jsou věno vány výuce technické výchovy na základních školách. Patří tam technická výchova v rámcově vzdělávacím programu. Z rámcově vzdělávacího programu jsou zde rozebrány jeho principy, klíčové kompetence a cíle. Ze vzdělávacích oblastí v rámci vzdělávacího programu je vypíchnuta oblast Člověk a svět práce, do které tato práce spadá. Druhá kapitola „teorie pokusnictví“ je věnována teoretické části pokusů, do které spadá hygiena. Hygienické zásady pro žáky i pro učitele. Podkapitola obsahuje i zásady bezpečnosti v laboratořích. Je zde rozebírána náročnost jednotlivých pokusů. Do náročnosti finanční je řazena cena pokusu, tedy na kolik jednotlivé pokusy vyjdou. Do vědomostní náročnosti jsou přiřazeny vědomosti a dovednosti žáků, a jaké mají předpoklady ke zvládnutí jednotlivých pokusů. Do náročnosti časové jsou vepsány časové nároky na pokusy a je zohledněno, kolik času na jednotlivé pokusy je možno vyhradit. V podkapitole klasifikace pokusů jsou rozebrány druhy pokusů, jako jsou demonstrační, žákovské a laboratorní. V poslední podkapitole části teorie pokusnictví jsou rozebírány vyučovací metody pro realizaci pokusů. Vyučovací metody jsou rozděleny podle pramene poznání, podle aktivity a samostatnosti studentů, podle myšlenkových operací, podle rozdělení dle fází výchovně vzdělávacího procesu. Poslední kapitola nazvaná elektrotechnické pokusy v sobě zahrnuje použité součástky při pokusech. U jednotlivých součástek je vysvětlena jejich funkce, a nakresleno schéma. Funkce je vysvětlena záživnou formou, přiřazením k nějaké věci, kterou žáci dennodenně potkávají ve svém životě. V kapitole se objevuje hlavní cíl práce, což je vytvoření karet k elementárním pokusům. Jednotlivé karty obsahují schéma zapojení, potřebné součástky, popis provedení pokusu a závěr, ke kterému bychom po dokončení pokusu měli dojít. Poslední kapitola se věnuje i dílčímu cíli, tudíž integraci s dalšími předměty vyučovanými na základní škole. V případech těchto pokusů je největší míra integrace samozřejmě s fyzikou. Všechny fotografie v této práci byly vytvořeny mnou, stejně tak schémata a obrázky jsou překresleny z data-sheetu daných součástek.
7
Cíle Hlavním cílem práce „Jednoduché elektrotechnické pokusy a jejich využití na ZŠ“ je navrhnout a vytvořit karty k jednoduchým elektrotechnickým pokusům, které jsou vhodné k zařazení do výuky fyziky a technické výchovy na základních školách. Pokusy jsou navrženy tak, aby žáky namotivovaly a usnadnily jim učení se elektrotechnickým jevům. Karty k pokusům jsou tvořeny tak, aby na nich byly základní informace jako: poutavý název, pomůcky potřebné k pokusu, postup provedení pokusu a prostor pro závěr. Závěr vždy shrnuje to, k čemu se při pokusu má dojít. Dílčím cílem je navrhnout pokusy s ohledem na zvýšení zájmu o techniku kolem nás. Dále pak poukázat na integraci s dalšími předměty vyučovanými na základní škole. Nejvíce jde o interakci technické výchovy a fyziky. A v neposlední řadě je cílem rozvíjet logické myšlení žáků.
8
Rámcově vzdělávací program
1.
1.1. Principy, cíle a kompetence RVP Rámcový vzdělávací program (RVP) stanovuje zejména konkrétní formy, cíle, délku a povinný obsah daného vzdělávání. RVP se týká jak vzdělávání všeobecného tak i odborného podle zaměření daného oboru vzdělání, jeho organizačního uspořádání, profesního profil, podmínek průběhu a ukončování vzdělávání, jakož i zásad pro tvorbu školních
vzdělávacích programů.
Současně
jsou jeho
součástí
i podmínky
pro vzdělávání žáků se speciálními vzdělávacími potřebami a nezbytné materiální, personální a organizační podmínky. Nedílnou součástí jsou i podmínky bezpečnosti a ochrany zdraví, které pro uskutečňování vzdělávání stanoví ministerstvo v dohodě s Ministerstvem zdravotnictví. [www.msmt.cz, 2006-2012]
Principy rámcově vzdělávacího programu, dále jen RVP:
návaznost na rámcový vzdělávací program pro předškolní vzdělávání (RVP PV) a je zároveň schopnost být východiskem pro koncepci rámcového vzdělávacího programu pro střední vzdělávání (RVP SV);
RVP vymezuje úplně všechno, co je společné a nezbytné pro povinné základní vzdělávání žáků, včetně vzdělávání v odpovídajících ročníc ích víceletých středních škol;
specifikace úrovně klíčových kompetencí, které by měli všichni žáci ovládnout ke konci základního vzdělávání;
vymezení vzdělávacího obsahu, do nějž spadají očekávané výstupy a učivo;
zařazení průřezových témat s výrazně formativními funkcemi jako závaznou součást základního vzdělávání;
podpora komplexního přístupu při realizaci vzdělávacího obsahu, (možnosti vhodného propojování); předpoklad volby různých vzdělávacích postupů jako např. odlišné metody, formy výuky a využití všech podpůrných opatření ve shodě s individuálními potřebami žáků;
možnost modifikovat vzdělávací obsah pro vzdělávání žáků se speciálními vzdělávacími potřebami;
RVP je závazný pro všechny střední školy (SŠ) při stanovování požadavků přijímacího řízení pro postup do středního vzdělávání, vstup na střední školu.[www.vuppraha.cz, 2007]. 9
Klíčové kompetence a Cíle Rámcově vzdělávacího programu Základní vzdělávání má utvářet a rozvíjet klíčové kompetence. Do klíčových kompetencí spadá souhrn dovedností, vědomostí, postojů, schopností, a hodnot důležitých pro osobní rozvoj. Klíčové kompetence jsou důležité k uplatnění každého člena společnosti. Výběr a pojetí klíčových kompetencí vychází z hodnot obecně přijímaných ve společnosti. [www.vuppraha.cz, 2007] Kompetence je soubor složitých vědomostí, dovedností a postojů. Dohromady je tento soubor vzájemně propojen, díky čemuž může člověk úspěšně zvládat dané úkoly a situace, do kterých se během života dostává, například ve škole, při studiu, v práci nebo v osobním životě. Pokud se člověk dokáže dobře orientovat, zvládat určitou situaci a zaujmout přínosný postoj, říkáme, že má pro tuto danou situaci určitou kompetenci.[ www.msmt.cz, 2006-2012] Cílem a smyslem vzdělávání je všem studentů předat klíčové kompetence na požadované úrovni. Úroveň klíčových kompetencí je volena tak, aby pro ně byla dosažitelná a připravila tak studenty na další vzdělávání a uplatnění se ve společnosti. Klíčové kompetence se osvojují dlouhodobým procesem, jehož začátek sahá do předškolního vzdělávání, dále
pokračuje vzděláváním základním a středním.
Středním vzděláním však proces nekončí, postupně se dotváří v průběhu života. Nás především zajímá úroveň klíčových kompetencí, které žáci dosáhnou na konci základního vzdělání. Tyto získané klíčové kompetence nelze sice po važovat za ukončené, ale tvoří důležitý základ pro celoživotní učení, vstup do života a do pracovního procesu. [www.vuppraha.cz, 2007] Klíčové kompetence se navzájem prolínají. To znamená, že vedle sebe nestojí izolovaně, ale různými způsoby se překrývají. Jedná se o výsledek celkového procesu vzdělávání, který zahrnuje veškerý vzdělávací obsah, aktivity a činnosti, které ve škole probíhají.[ www.vuppraha.cz, 2007] V etapě základního vzdělávání (ZV) jsou za klíčové kompetence považovány tyto: kompetence občanské; kompetence komunikativní,
kompetence sociální
a personální, kompetence k řešení problémů, kompetence k učení; kompetence pracovní. V etapě základního vzdělávání je tedy šest důležitých kompetencí, které by měl žák ovládat po skončení základního vzdělání.[www.vuppraha.cz, 2007] Nejdůležitější pro tuto práci je kompetence pracovní, proto bude uvedena jako první.
10
Kompetence pracovní Podle pracovní kompetence na konci základního vzdělávání žák bude umět bezpečně používat materiály. Bude schopen vzít bezpečně a účinně nástroje a vybavení Bude dodržovat vymezená pravidla, plnit povinnosti a závazky. Žák bude přistupovat k výsledku pracovní činnosti nejen z hlediska kvality a funkčnosti. Dokáže k výsledkům své práce přistupovat i podle společenského významu, ale i z hlediska ochrany svého zdraví i zdraví druhých. Dále tato klíčová kompetence žákům ukáže, jak se mají orientovat v základních aktivitách potřebných k uskutečnění podnikatelského záměru a k jeho realizaci. Žák pochopí podstatu, cíle a rizika podnikání, bude rozvíjet své podnikatelské myšlení.[www.msmt.cz, 2006-2012] Pracovní kompetenci žák využije u všech pokusů nastíněných v této práci. Podle pracovní kompetence bude žák schopen používat jednotlivé nástroje. U jednotlivých pokusů se žák setká s minimálně jedním pracovním nástrojem, a tím je pájka. Žák bude s pájkou umět zacházet, bude znát zásady správného použití i bezpečnosti.
Kompetence k učení Na konci základního školy bude žák podle klíčové kompetence k učení umět vybírat a využívat vhodné, efektivní způsoby učení. Bude umět využít takové metody učení, jaké mu vyhovují. Bude schopen si naplánovat a strategicky rozvrhnout učební látku, zorganizovat si věci tak, že bude mít k učení dostatek času. Díky této kompetenci žák získá vztah k dalšímu studiu a celoživotnímu vzdělávání. Nebude mít odpor k celoživotnímu vzdělávání, ale bude se mu věnovat s ochotou. Dále žák bude schopen vyhledávat, třídit a propojovat informace na základě pochopení daných faktů. Žák pozná smysl a cíl učení a vytváří si k němu pozitivní vztah. Žák sám dokáže navrhnout, jak se zlepšit, čemu se vyhnout. Dokáže též kriticky zhodnotit výsledky svého učení. [www.vuppraha.cz, 2007] Kompetence k učení se k pokusům vztahuje spíše teoreticky než přímo. Jde o to, že žák bude schopen se naučit a pochopit jevy potřebné k pokusům. Žák si rozvrhne učení dle svých možností a dovedností.
Kompetence k řešení problémů Na konci základního vzdělávání žák díky kompetenci k řešení problémů bude vnímat nejrůznější problémové situace ve škole i mimo ni. Bude rozpoznávat a chápat 11
problémy. Dokáže také přemýšlet o různých nesrovnalostech a jejich příčinách. Bude navrhovat způsoby řešení problému na základě vyhledávání informací vhodných k jeho řešení. Bude zvládat různá řešení. Bude schopen si ověřit prakticky správnost řešení, které nalezne. Žák bude myslet kriticky, své rozhodnutí si bude schopen obhájit. Zodpovědnost za svá rozhodnutí si bude plně uvědomovat. Dokáže zhodnotit výsledky toho, co on sám udělá. [www.msmt.cz, 2006-2012] Kompetenci k řešení problémů bude žák využívat při hodnocení daného pokusu. Podle této kompetence by žák měl být schopen zhodnotit to, co on sám vytvořil. Žák bude v jednotlivých pokusech schopen napsat závěr, tedy zhodnocení jednotlivého pokusu. Dokáže- li navrhnout řešení problému, tak nalezne i řešení pokusu.
Kompetence komunikativní Kompetence komunikativní budou vést žáka k formulaci a vyjadřování své myšlenky. Žák bude schopen formulovat názor v logickém sledu. Bude mít kultivovaný projev jak v písemné, tak i v ústní formě. Dokáže se zapojit do diskuze a obhájit si svůj názor. Žák bude rozumět různým typům textů, používaných gest. Bude schopen využít informační a komunikační prostředky. Bude využívat technologie pro kvalitní a účinnou komunikaci s okolním světem. Své komunikační dovednosti bude používat k vytváření potřebných vztahů a ke spolupráci s ostatními lidmi. [www.msmt.cz, 2006-2012] Komunikativní kompetence využijí žáci při komunikaci mezi sebou při provádění pokusu. Díky této kompetenci bude žák schopen svůj názor obhájit a diskutovat o daném pokusu. Žák se naučí klást otázky učiteli.
Kompetence sociální a personální Kompetence sociální a personální budou žáka učit, jak účinně spolupracovat ve skupině lidí. Zvládat pravidla práce v týmu na základě poznání nebo přijetí nové role v pracovní činnosti pozitivně ovlivňuje kvalitu společné práce. Student bude schopen se podílet na vytvoření příjemné atmosféry v týmu, a to na základě ohleduplnosti a úcty při jednání s druhými lidmi. V případě potřeby bude umět poskytnout pomoc nebo o ni požádat. Bude přispívat k plnohodnotné diskusi v malé skupině i k debatě celé třídy. Dokáže při řešení úkolu spolupracovat s druhými a bude čerpat poučení z toho, co si druzí lidé budou myslet, říkat a dělat. Žák by si měl vytvářet po zitivní představu o sobě samém. Touto kompetencí bude podporována žákova sebedůvěra a jeho samostatný 12
rozvoj. Sám bude zvládat a ovládat, současně i řídit svoje jednání a chování, ve snaze dosáhnout pocitu sebeuspokojení a občanské sebeúcty. [www.vuppraha.cz, 2007] Sociální a personální kompetence je důležitá zvláště při pokusech tvořených ve skupinách. Tato kompetence má naučit žáka pracovat ve skupině a brát ohledy na ostatní.
Kompetence občanská Kompetence občanská bude učit žáka respektovat a vážit si přesvědčení druhých lidí. Žák bude schopen vcítit se do situace ostatních lidí. Bude si uvědomovat povinnost postavit se proti fyzickému i psychickému násilí. Při správném přístupu a vedení bude schopen rozpoznat šikanu ve třídě a upozornit na ni. Bude si vědom svých práv a povinností. Bude schopen se rozhodnout zodpovědně, vážit si tradic a kulturního i historického dědictví, získávat postoj k uměleckým dílům, smysl pro kulturu a tvořivost. Bude se rozhodovat v zájmu podpory a ochrany zdraví a trvale udržitelného rozvoje společnosti. [www.vuppraha.cz, 2007] Občanská kompetence se u provádění pokusů bude rozvíjet asi nejméně. Ale okrajově i tuto kompetenci jednotlivé pokusy rozvíjí. Minimálně tu část kompetence ochrany zdraví, která je při provádění pokusů velmi důležitá.
Cíle Rámcově vzdělávacího programu Rámcově vzdělávacím programem (RVP) se usiluje o naplňování těchto cílů umožnit žákům celoživotní učení a vzdělávání. Osvojit si strategii učení. Naučit žáky logicky myslet a řešit problémy. Další cíle, které se RVP snaží naplnit, je vést žáky ke komunikaci, naučit žáky spolupracovat, respektovat druhé, umět ocenit úspěchy vlastní, ale i úspěchy druhých. Jedním z cílů RVP je i také naučit žáky být zodpovědnými osobnostmi, které mají vztah k lidem, přírodě. Osobnostmi, které jsou schopny uplatňovat svá práva a povinnosti. Mezi důležité cíle patři i vést žáky k toleranci a ohleduplnosti k jiným lidem, jejich kulturám a duchovním hodnotám. [www.vuppraha.cz, 2007]
13
1.2. Vzdělávací oblasti RVP Rámcově vzdělávací program je děleny do devíti vzdělávacích oblastí: Jazyk a jazyková komunikace, Matematika a její aplikace, Informační a komunikační technologie, Člověk a jeho svět, Člověk a společnost, Umění a kultura, Člověk a zdraví a Člověk a svět práce. [www.vuppraha.cz, 2007] Vzdělávací oblasti jsou tvořeny jedním vzdělávacím oborem, předmětem nebo je vzdělávací oblast složena z více vzdělávacích předmětů, které spolu úzce souvisejí. Do oblasti Jazyk a jazyková komunikace spadá český jazyk a literatura a všechny cizí jazyky vyučované na škole. V oblasti Člověk a společnost se ukrývají předměty jako dějepis, výchova k občanství. Oblast Člověk a příroda v sobě schovává předměty přírodovědecké, fyziku, chemii, přírodopis, zeměpis. Ve vzdělávací oblasti umění a kultura nalezneme hudební výchovu a výtvarnou výchovu. Poslední devátá vzdělávací oblast Člověk a zdraví v sobě ukrývá výchovu ke zdraví a tělesnou výchovu. [www.vuppraha.cz, 2007] Informace o rozsahu možností uplatnění v životě by měla být co nejhlubší. S těmito informacemi se musí žáci učit pracovat a vyhod notit samostatně svoje možnosti jak intelektuální, tak fyzické, a to s ohledem k uvažované profesi. Ke všem těmto informacím je nutno zjistit též manuální schopnosti každého jedince v kombinaci s jeho intelektem. Toto je nutné při volbě té správné linie s povědomím o vlastní budoucnosti, včetně dobrého začlenění do správné profese v dalším období života. A není podstatné k volbě jakého směru, zda humanitního, technického, uměleckého nebo manažerského nakonec dojde. Již při absolvování základního vzdělávání, prvního a druhého stupně základní školy, je nutno připravovat jednotlivé žáky, studenty na zapojení do možných pracovních procesů. Musí umět hodnotit a také sebereflektovat míru odpovědnosti za své eventuální rozhodování o změnách budoucích podmínek života. Měli by nabýt schopnost poznat všechny změny ke správným volbám při budoucím rozhodování o povolání a profesi. Tyto dovednosti je možno použít ve všech rozhodováních o životních cestách. Také je nutno neustále rozšiřovat vnímání informací skrze své zájmy a činnosti, které je dobré ve vhodných momentech zveřejňovat pro svoje zviditelnění.
14
1.3. Člověk a svět práce Jedná se o vzdělávací oblast RVP zaměřenou na pracovní činnosti. Jiří Brant oblast Člověk a svět práce popisuje jako vzdělávací oblast, která „…připravuje žáky pro život v technicky vyspělé informační společnosti. Vzdělávání a příprava směřují k tomu, aby žáci byli schopni orientace v dynamicky se vyvíjejícím světě práce. Důraz je přitom kladen na tvorbu a upevňování pozitivních postojů k rozmanitým pracovním činnostem, osvojování prakticky využitelných dovedností a rozvoj schopnosti jejich aplikace v běžných životních situacích.“ [Brant, clanky.rvp.cz/, 2004] Vzdělávací oblast Člověk a svět práce nalezneme jak na prvním, tak na druhém stupni základní školy. Na prvním stupni se v této vzdělávací oblasti práce žáků zaměřuje na konstrukční činnosti, práci s drobným materiálem, pěstitelské práce a přípravu pokrmů. Na druhém stupni základních škol je vzdělávací oblast rozdělena na osm tematických okruhů. Okruh svět práce je povinný a škola si další okruh, alespoň jeden vybírá dle svých záměrů a možností.
Práce s technickými materiály
Design a konstruování
Pěstitelské práce a chovatelství
Provoz a údržba domácnosti
Příprava pokrmů
Práce s laboratorní technikou
Využití digitálních technologií
Svět práce Okruhy design a konstruování a okruh Provoz a údržba domácnosti se skvěle
hodí k zařazení jednoduchých elektrotechnických pokusů do clanky.rvp.cz/, 2004]
15
výuky.
[Brant,
Školní vzdělávací program Školní vzdělávací program (ŠVP) je učební dokument, který musí být v souladu s rámcově vzdělávacím programem (RVP ). ŠVP je učební dokument, podle kterého se uskutečňuje výuka v dané škole, pro niž je ŠVP připraven. ŠVP si zpracovává každá škola sama podle příslušného RVP , který pro ni platí. Když je tvořen ŠVP, zohledňují se např. vzdělávací podmínky školy, to kdo je zřizovatelem školy, jaké uplatnění je na trhu práce, jaké možnosti jsou na získání zaměstnání, popřípadě se bere ohled na kompetence absolventů dané školy. ŠVP musí být k nahlédnutí, škola má povinnost umožnit nahlédnout komukoliv do ŠVP, aby se s ním mohl seznámit. Školní vzdělávací program schvaluje ředitel dané školy, které se ŠVP týká. To, že je ŠVP v souladu s příslušným RVP zjišťuje a hodnotí Česká školní inspekce. Název svého ŠVP si škola může určit sama. Spousta škol používá názvy shodné s příslušným RVP. [www.infoabsolvent.cz, 2005-2013] Každá základní škola v České republice musí vytvořit školní vzdělávací program (ŠVP) v závislosti na Rámcově vzdělávacím programu (RVP). Další text je psán po nastudování školního vzdělávacího programu Základní školy Tyršovy v Brně na ulici Kuldova. V 9. ročníku mají chlapci praktické činnosti-svět práce jednou za týden a jejich náplní je konstruování a design. Témata, která se na hodinách podle času probírají, jsou: bezpečnost a hygiena (řád učebny, první pomoc), technické kreslení (nárys, půdorys, technické výkresy), papírové modely (origami, modely letadel), dřevěné modely (výrobky ze špejlí, špachtlí a hlavolamy), kombinované modely (modely elektráren) a stavebnice (konstrukční, elektrotechnické a elektronické). V tématu stavebnice by měl žák podle ŠVP mimo jiné umět vytvořit jednoduchý elektrický obvod. Do tématu by se tedy daly zařadit pokusy rozebrané v této bakalářské práci. ŠVP fyziky je také brán podle Základní školy Tyršovy v Brně na ulici Kuldova. Ve fyzice mají žáci 6. -8. ročníku probrané základní vědomosti, které mohou v předmětu technická výchova-svět práce-konstruování a design využít k sestavení pokusů. V šesté třídě probírají žáci v předmětu fyzika kapitoly tělesa a látky (tělesa a látky, vlastnosti pevných, kapalných a plynných látek, vzájemné působení těles, měření síly, částicová stavba látek, difúze, Bro wnův pohyb, atomy a molekuly), elektrická síla, elektrické pole (elektrování při vzájemném dotyku, elektrické pole, stavba atomu), magnet a magnetické pole (magnety přírodní a umělé, stavba magnetu, magnetické pole, indukční čáry magnetického pole, 16
magnetické pole Země,
magnetizace látky) a fyzikální veličiny (měření fyzikálních veličin, měření délky, jednotky délky, délková měřidla, měření objemu tělesa, jednotky objemu, měření hmotnosti tělesa, jednotky hmotnosti tělesa, hustota, výpočet hustoty a hmotnosti látky, měření času, jednotky času, měření teploty těles, tepelná roztažnost pevných látek, tepelná roztažnost kapalných látek, teploměr, změna teploty vzduchu v průběhu času – grafické znázornění). [Bohuněk, Kolářová 1998] Ve třídě sedmé jsou probrány kapitoly klid a pohyb tělesa (klid a pohyb těles, popis pohybu, druhy pohybů, rovnoměrný a nerovnoměrný pohyb, rychlost a dráha při rovnoměrném pohybu, průměrná rychlost pohybu tělesa), síla (síla, znázornění síly, gravitační síla, skládání sil, rovnováha dvou sil, těžiště, účinky síly na těleso, pohybové účinky, Newtonovy zákony, zákon setrvačnosti, zákon síly, zákon akce a reakce, otáčivé účinky síly, jednoduché stroje, páka, rovnovážná poloha páky, kladky, deformační účinky síly, tlaková síly, tlak, tlak v praxi, tření, třecí síla, měření, význam v praxi), mechanika kapalin (vlastnosti kapalin, tlak v uzavřené nádobě, Pascalův zákon, hydraulické zařízení, hydrostatický tlak, vztlaková síla působící na těleso v kapalině, Archimédův zákon, chování těles v kapalině), mechanické vlastnosti plynů (vlastnosti plynů, atmosféra Země, atmosférický tlak, měření atmosférického tlaku, vztlaková síla působící na těleso v atmosféře Země, tlak plynu v uzavřené nádobě – podtlak, přetlak) a světelné jevy (světelné zdroje, šíření světla, Měsíční fáze, stín, rychlost světla, odraz světla, zákon odrazu světla, zobrazení rovinným zrcadlem, zrcadla v praxi, lom světla, čočky, zobrazení předmětu čočkami, optické vlastnosti oka, užití čoček v praxi, optické přístroje, rozklad světla optickým hranolem). [Bohuněk, Kolářová 1998] Ve třídě osmé práce, výkon, energie (práce, výkon, výpočet práce z výkonu a času, pohybová a polohová energie, vzájemná přeměna polohové a pohybové energie, vnitřní energie, teplo, tepelná výměna, výpočet tepla, měrná tepelná kapacita, tepelná výměna vedením, tepelná výměna prouděním, tepelná výměna zářením, změny skupenství, tání a tuhnutí, vypařování, var, kapalnění, pístové spalovací motory, motory zážehové, vznětové), elektřina (elektrický náboj, elektrické pole, siločáry elektrického pole, vodič a izolant v elektrickém poli, elektrický obvod, elektrický proud, měření elektrického proudu, elektrické napětí, měření elektrického napětí, elektrický odpor, Ohmův zákon, závislost elektrického odporu na vlastnostech vodiče, sériové zapojení rezistorů, paralelní zapojení rezistorů, proměnný rezistor, reostat, potenciometr, elektrická práce, výkon, účinnost, výpočet elektrické práce, výkonu, účinnosti) 17
a zvukové jevy (šíření zvuku, zdroje zvuku, tón, výška tónu, rychlost zvuku, Dopplerův jev, ucho jako přijímač zvuku, infrazvuk, ultrazvuk, nucené chvění, rezonance, odraz zvuku, ochrana před nadměrným hlukem).[Kolářová, Bohuněk, 1999] Ve třídě deváté elektromagnetismus (magnetické pole cívky s proudem, elektromagnet a jeho užití, působení magnetického pole na cívku s proudem, elektromotor, elektromagnetická indukce), elektrický proud (vznik střídavého proudu, měření střídavého proudu a střídavého napětí, transformátor, rozvodná elektrická sít, vedení elektrického proudu v kapalinách, vedení elektrického proudu v plynech, vedení elektrického proudu v polovodičích, změna odporu polovodičů, polovodič typu N a P, polovodičová dioda, dioda jako usměrňovač, další součástky s jedním přechodem PN, tranzistor, elektrické spotřebiče v domácnost, ochrana před úrazem elektrickým proudem, první pomoc při úrazu elektrickým proudem), elektromagnetické záření (elektromagnetické vlny a záření, zdroje záření), jaderná energie (atomová jádra, radioaktivita, využití jaderného záření, jaderné reakce, jaderný reaktor, jaderná energetika, ochrana před zářením), astronomie a astrofyzika (naše galaxie, hvězdy a souhvězdí,
měření
vzdáleností
ve
vesmíru).[Kolářová, 2000]
18
vesmíru,
kosmonautika,
výzkum
Teorie pokusnictví
2.
2.1. Hygiena a bezpečnost žáků v technické laboratoři Je nutné, aby žáci kromě mnohých provozních a bezpečnostních předpisů respektovali i zásady hygienické. Hygienické zásady chápeme jako soubor opatření, která vytvářejí vhodné pracovní podmínky pro vývin a růst žáků. Laboratorní práce mají své specifické zvláštnosti, protože se neuskutečňující ve třídách, ale v místnostech vybavených specifickým laboratorním zařízením. Laboratorní práce, cvičení, vyžadují vyšší pohybovou aktivitu žáků. Z tohoto důvodu je potřeba se věnovat pozorně mnohým otázkám hygieny jak duševní, tak i fyzické. Duševní a fyzická hygiena ovlivňuje pracovní schopnosti žáků, jejich zdravotní stav a výsledky jejich práce. Hygienu práce ovlivňují různé faktory zdravotní a technické a organizační opatření, která působí nejen na zdraví, což je velmi důležité, ale i na pocit pohody u žáků při práci. [Černá, 1995]
Obecné zásady bezpečnosti a hygieny práce pro žáky
Oblečme si vhodný oděv. Za vhodný oděv považujeme košili nebo nějaký plášť přes oblečení, v kterém jsme ve škole.
Dodržujeme pravidla domluvná s vyučujícím o pořádku, bezpečnosti a kázni.
Používáme jen nástroje potřebné k dané činnosti, kterou děláme. K nástrojům a nářadí se chováme, tak jako by byli naše vlastní.
Při práci se řídíme pokyny vyučujícího.
Pokud nevíme, jak se něco dělá, vyučujícího si přivoláme na pomoc.
Po práci pracovní místo uvedeme do stavu, v jakém jsme k němu přišli, tj. pracovní místo bude v pořádku a čistotě. Uklidíme nástroje, ošetříme je a uložíme na své místo. [Mošna František a kolektiv, 1997]; [Černá, 1995]
19
Obecné zásady bezpečnosti a zásady pro učitele Těmito obecnými zásadami jde učitel jako příklad pro žáky.
Vhodné oblečení je pracovní plášť.
Vytvořme si vhodné pracovní prostředí. Tímto bodem je myšlen správný počet žáků ve třídě, větrání, světlo atd. Tímto zajistíme žákům správné pracovní prostředí.
Zabezpečit dodržování pravidel (pořádek, kázeň a disciplínu).
Žákům se celou dobu provádění pokusu naplno věnujeme. Velmi vhodné je poučit žáky o bezpečnosti práce na začátku celého před mětu
a nechat žáky podepsat prohlášení, že byli seznámeni s pravidly, která by měli dodržovat. Není od věci každou vyučovací hodinu základní pravidla bezpečnosti v zjednodušené formě zopakovat. Důležitou věcí ohledně bezpečnosti žáků při provádění pokusů je rozvod elektřiny.„Hlavní
funkce
rozvodu
elektřiny
spočívá
v
zabezpečení
zdroje
stejnosměrného napětí pro elektrochemické děje, zdroje střídavého napětí pro napájen různých spotřebičů a pro některá vodivostní měření. Vhodné je nechat instalovat rozvaděč, který poskytuje regulovatelné napětí 0-250V a nízké napětí 0-24V(pouze s tímto napětím mohou přijít žáci do styku). Hlavní vypínač elektrického proudu musí být na místě žákům nepřístupném.“ [Černá, 1997]
Pokud dojde k úrazu elektrickým proudem: 1. Přerušit působení elektrického proudu na postiženého (např. dřevěnou násadou od smetáku, vlastním oděvem bez zipu vypnout vypínač na stole). 2. Pokud je postižený v bezvědomí, zavolat linku 155 a provádět resuscitaci. 3. Pokud je postižený při vědomí, zavolat na linku 155 a sledovat základní životní funkce. 4. Co nejdříve uvědomit dospělého. [Technické předměty na ZŠ, 1997] V dnešní době není problém koupit tzv. Bezpečnostní tabulky, na kterých jsou obrázky a text, jak se zachovat v případě úrazu elektrickým proudem a mnohé další situace. Velmi důležité je mít na paměti následující: „Úraz elektrickým proudem 20
způsobí v organismu řadu změn, které se nemusí projevit při prvním kontaktu s postiženým. I když je při vědomí a na první pohled v pořádku je nadále ohrožen selháním základních životních funkcí, a to i po delším časovém intervalu. Z tohoto důvodu je nutno
postiženého
sledovat a
dopravit jej vždy k odbornému
vyšetření.“[Humpl, www.uszsmsk.cz, 2008 ]
Vybavení lékárničky první pomoci Lékárničkou první pomoci rozumíme autolékárničku, cestovní lékárničku, zdravotnickou brašnu i nástěnnou lékárničku. V našem případě se budeme zabývat lékárničkou nástěnnou. Lékárnička by měla být pověšena v laboratoři na viditelném místě s dobrým přístupem k ní. Všichni by měli být informováni, kde lékárnička první pomoci je. Obsah lékárničky je povinen podle příslušného předpisu ministerstva zdravotnictví ČR. Pokud z lékárničky něco použiji, nahlásím to, aby byla možnost doplnění použitého materiálu. Je velmi důležité hlásit, co v lékárničce došlo. [Černá, 1995] Obsah nástěnné lékárničky je Acyplyrin používaný při horečce a bolesti hlavy, Carbosorb (černé uhlí) používané při akutních průjmech, dále dezinfekce do očí např. Opthalmo-septonex, dezinfekce na povrchová zranění jako je Septonex, analgetikum proti bolesti Ataralgim. Dále lékárnička obsahuje ob vazový materiál různého druhu a rozměrů např. gáza hydrofilní skládaná sterilní 7,5 x 7,5, Spofaplast 2,5cm x 2m a 5cm x 5m, Spofaplast rychloobvaz 6cm x 2cm, Spofaplast rychloobvaz 8cm x 4cm,Spofaplast rychloobvaz 6cm x 1m , Obinadlo pružné 6cm x 5m, Obinadlo hydrofilní sterilní: 6cm x 5m a 8cm x 5m, Obinadlo škrtící pryžové délka 70cm, Obvaz NERIT, Polštářek PORIN, Obinadlo hydrofilní sterilní 10cm x 5m, Šátek trojcípý, Vata obvazová lis. steril., Vata obvazová skládaná. Dalšími věcmi v lékárničce jsou zdravotnické pomůcky jako pinzeta, resuscitační rouška, zavírací špendlík, pryžové rukavice,
nůžky,
zásyp,
lopatky
dřevěné
na
jazyk.
[Neugebauer,
bozppo.vfn.cz/lekarnicky.pdf] Po rozhovoru se dvěma učiteli, kteří učí na základní škole technické předměty a mají přístup k lékárničce, jsem zjistila, že obvykle se z lékárničky nejvíce používají léky jako je černé uhlí, nějaké tlumivé léky na bolest hlavy. Sem tam dezinfekce a nějaká náplast. Jak sami přiznali, ne vždy je v lékárničce přesně to, co by v ní mělo být. Podle rozhovoru obvykle chybí právě to, co se nejvíce používá.
21
Záznam o úrazu Dojde- li k úrazu, jsme povinni se především postarat o první pomoc. Do první pomoci spadá ošetření zraněného a zajištění lékařského zásahu. Po provedení první pomoci hlásíme úraz vedení školy. Po nahlášení úrazu vedení školy úraz zaevidujeme do knihy úrazů. Velmi důležité je evidovat zcela všechny úrazy. I z velmi malých zranění mohou vzniknout kvůli infekci závažnější případy, které je potřeba podchytit hned zpočátku. Při vyšetřování závažnosti zranění je zjišťováno, zda vyučující seznámil žáky s předpisy o bezpečnosti a ochraně zdraví při práci. To, že jsou žáci seznámeni s předpisy, musí být zaznamenáno v třídní knize nebo deníku bezpečnosti. Mezi dokumentaci školy podle školského zákona patří mimo jiné kniha úrazů. Škola je povinna vést evidenci o úrazech studentů, ke kterým došlo při vzdělávání nebo činnostech přímo souvisejících se vzděláváním. [Černá, 1995]
Pět testových otázek: 1.
Co je považováno za vhodný oděv do laboratoře? a) Civilní oděv. b) Plášť, košile. c) Bunda.
2.
Co udělám, pokud nevím, jak mám pracovat dál? a) Stojím a nic nedělám. b) Zeptám se spolužáka. c) Přivolám si na pomoc učitele.
3.
Co udělám po ukončení práce? a) Odcházím. b) Uklízím. c) Povídám si se spolužáky.
4.
Co udělám jako první při úrazu elektrickým proudem? a) Utíkám. b) Volám 155. c) Přeruším působení proudu na postiženého.
22
5.
Pokud se mi stane úraz ve škole, co dělám jako první? a) Nechám si to pro sebe. b) Volám rodičům. c) Ihned to nahlásím učiteli.
2.2. Klasifikace pokusů Břetislava Černá ve své knize Školní pokusnictví rozděluje pokusy na tři základní druhy: demonstrační, pokusy žákovské a pokusy laboratorní.
Demonstrační pokusy Demonstrační pokusy jsou většinou těžší a složitější pokusy, jsou ovšem didakticky nutné. Tyto pokusy jsou většinou časově náročnější, proto je lepší, když pokus demonstračně předvádí sám učitel. U demonstračních pokusů se snažíme zaujmout žáky a zaměřit žákovu pozornost a soustředěnost na prováděný pokus. [Černá, 1995]
Žákovské pokusy Žákovské pokusy jsou prováděny každým žákem zvlášť nanejvýše ve dvojicích. Pokusy jsou prováděny pod dohledem učitele. Žáci se naučí a osvojí si pracovní dovednosti a návyky. Pokusy žákovské vedou k největšímu zapojení žáků do výuky. Žáci jsou nuceni spoléhat pouze sami na sebe. Jsou nuceni se plně zapojit do výuky, žákovské pokusy jsou nejvíce přínosné pro vysvětlení daného jevu. Nevýhodou žákovského pokusu je časová náročnost. Ve chvíli, kdy si pokus mají žáci sami nachystat, realizovat a poté vyvodit závěr a uklidit nachystané věci, zabere pokus spoustu času. Nebo alespoň o dost víc, než když se jedná o pokus demonstrační. [Černá, 1995]
Laboratorní pokusy „Laboratorní práce přispívají k prohloubení, upevnění a opakování vědomostí žáků, ke cvičení dovedností a k individuálnímu rozvíjení poznatků a zkušeností. Laboratorní pokusy bývají složitější než frontální pokus. Jednotlivci nebo skupiny žáků mohou pracovat na dílčích úkolech, výsledky si mohou vzájemně sdělovat, porovnávat a vyvozovat z nich kolektivně závěry, při kterých dochází ke vzájemné výměně 23
zkušeností. Cíl laboratorních prací nesmíme zužovat na pouhé nacvičování dovedností a vštěpování praktických návyků. Jejich úkolem je harmonické spojení přemýšlivé činnosti žáků s prováděnou manuální prací.“[Černá, 1995] V knize Školní chemické pokusy od autorů Trtílek, Hofmann a Borovička jsou pokusy rozřazeny do tří skupin: demonstrační, žákovské a kvantitativní. Každý autor má pokusy klasifikovány jinak.
2.3. Vyučovací metody „Metoda obecně je cesta, postup k určitému cíli. Metoda jako cesta k cíli je rozhodujícím prostředkem k dosahování cílů v každé uvědomělé činnosti. Vyučovací metoda určuje cestu k naplňování cílů vyučování. Jedná se o koordinovaný systém činností učitele (lektora) a studentů, který je zaměřen nedosažená výchovně vzdělávacích cílů za dodržení didaktických zásad. Existuje velmi široká škála vyučovacích metod.“ [www.iba.muni.cz, 2009] Jako první uvedeme rozdělení dle pramene poznání a typu poznatků, toto rozdělení se dělí na tři podskupiny: metody slovní, metody názorně demonstrační a metody praktické Pod metody slovní spadají monologické metody, což jsou vysvětlování, vyprávění, dále pak dialogické metody, což je dialog, rozhovor, diskuze, jako další do metody slovní patří metody písemných prací např. písemná cvičení a kompozice a jako poslední metoda sem spadá metoda práce s textem, což je práce s učebnicí, knihou, články a webovými stránkami. [www.iba.muni.cz, 2009] Druhá podskupina jsou metody názorně demonstrační, do nichž spadá pozorování předmětů, jevů, procesů, předvádění vlastností předmětů, činností, pokusů, modelů, demonstrace statických obrazů např. obrazy, schémata, grafy, nákresy, projekce statická, což je promítání slajdů, a dynamická, což je animace či video. [www.iba.muni.cz, 2009] Poslední třetí podskupina jsou metody praktické. Sem patří nácvik pohyblivých a praktických činností např. jednoduché manuální činnosti, dále pak laboratorní č innosti studentů, což jsou studentské pokusy a laboratorní úlohy, dále pracovní činnosti např. práce v dílnách, školní praxe a grafické a výtvarné činnosti do těchto činností spadá sestrojování grafů, rýsování schémat.
24
Dalším rozdělením je rozdělení dle aktivity a samostatnosti studentů. Sem patří metody sdělovací a metody samostatné práce studentů, což znamená, že veškerá aktivita je na studentovi, student pracuje zcela sám. Metody badatelské, výzkumné, problémové. [www.iba.muni.cz, 2009] Do rozdělení podle myšlenkových operací spadají metody induktivní, ty jdou k obecnému a deduktivní, ty směrují ke zvláštnímu, metody analytické jdou k jednotlivým částem a metody syntetické přistup ují k celku, metody abstrakce k podstatě a metody konkretizace jdou k určitosti, metody generalizace k obecnému problému a metody determinace k jedinečnému problému, metody synkritické srovnávají a hledají analogii, metody genetické pátrají po vývoji, metody dogmatické sdělují poznatky bez zdůvodňování. [www.iba.muni.cz, 2009] Do rozdělení dle fází výchovně vzdělávacího procesu spadají metody motivační, aktivizační se snaží usměrnit zájem a aktivitu studentů, metody expoziční - část výkladová, metody fixační – fáze opakování, procvičování, metody diagnostické a klasifikační – prověření a hodnocení studentských výkonů, metody aplikační – činnost navozující aplikaci již osvojeného [www.iba.muni.cz, 2009] Rozdělení dle charakteru aktivizace: diskusní metody řízená výměna názorů na určité téma, argumentace, situační metody rozbor a řešení problémových, konfliktních situací,
incidentů,
inscenační metody sociální učení; hraní rolí
v zinscenovaných situací, didaktické hry různé hry a soutěže; seberealizační aktivita skupin či jednotlivců, specifické metody kombinace metod mezi sebou s různými specifiky dle zaměření [www.iba.muni.cz, 2009] Rozdělení dle obsahu vzdělávání: metoda informačně receptivní metoda objasňující, ilustračně receptivní – pasivní, ale vnímavé přijímání informací, metoda reproduktivní, metoda organizace, opakování způsobů či činnosti učitele – pasivně přijaté se prohlubuje, opakuje, procvičuje, metoda problémového výkladu, metoda problémová – nastolený problém probouzí aktivní přemýšlení, metoda heuristická metoda objevitelská – hledání nových poznatků ne z hypotéz, ale z jevů, metoda výzkumná částečně badatelská – aktivní samostatná tvůrčí činnost. [www.iba.muni.cz, 2009]
25
3.
Elektrotechnické pokusy Jako motto praktické části by se dalo použít:„I nejzajímavější vysvětlování
časem nudí a navíc člověku nejlépe utkví v paměti to, co si sám vyzkoušel.“[Schommers, 1998] František Mošna ve své publikaci Úvod do studia základů techniky uvádí: „Elektrotechnika je technický předmět s výrazně abstraktní teorií.“[Mošna, F., 1989] Dostál v publikaci Elektrotechnické stavebnice: (teorie a výsledky výzkumu) zase definuje elektrotechniku jako obor, který hledá vztahy mezi elektrickým napětím na součástkách a elektrickým proudem.[Dostál, J., 2005]
3.1. Základní požadavky na náročnost pokusů Pokusy jsou voleny tak, aby žáky motivovaly a prohloubily v nich zájem o technické předměty a techniku jako takovou. Pokusy jsou spíše elementárního charakteru, aby je žáci mohli provádět v menších skupinkách nebo jako jednotlivci. Velkým přínosem provádění pokusů je nutnost zapojit myšlení ve větší míře, než je tomu u teoretického výkladu. Vlastní pokus má tři fáze: přípravu, provedení pokusu a vyhodnocení. Ve fázi přípravy je nutné, aby si žáci nachystali správné součástky dle schématu. Nastudovali teoreticky teorii daného pokusu, který se chystají provádět. Ve fázi číslo dvě, provedení pokusu, zapojíme jednotlivé součástky dle schématu. Ve fázi vyhodnocení pouze zhodnotíme, zda jsou teoretické výsledky totožné s naměřenými. Zhodnotíme přínos jednotlivých pokusů. Pokud se pokus zcela nepovedl (nevidíme, to co jsme měli), buď je chyba v přípravě, nebo ve vlastním provedení. Chybu odstraníme a pokus provedeme znovu. Do kapitoly náročnost pokusů zařaďme navíc tyto tři parametry: časovou náročnost, finanční náročnost a vědomostní náročnost.
Časová náročnost Časové požadavky vyplývají zejména z hodinové dotace technické výchovy, které většinou činí dvě vyučovací hodiny po 45 minutách. Žáci by neměli být obráni o svoji přestávku, aby měli čas se protáhnout, nasvačit se, odskočit si a nabrat síly na další vyučování. Dát žákům přestávku je dobré i pro učitele, má čas si vydechnout, odpočinout. Samotný pokus by tedy neměl přesahovat 60 minut, (ideálně ještě méně, 26
aby nemusel být půlen kvůli přestávce). Časový problém lze vyřešit tím, že pokus budou dělat žáci ve skupinách po dvou a více žácích, ne jako jednotlivci. Ve chvíli, kdy je ještě méně času a pokus je časově náročný, lze tento problém vyřešit tak, že učitel si daný pokus nachystá před hodinou a v hodině jej předvede pouze jako demonstrační pokus.
Finanční náročnost Finanční náročnost by se měla pohybovat v rozmezí desítek korun, aby škola neměla s pokusy moc velké výdaje. To, na kolik jednotlivé pokusy vyjdou, bude rozebráno u jednotlivých pokusů.
Vědomostní náročnost Vědomostní náročnost je velmi úzce spojena s mezipředmětovými vztahy. U pokusů jsou požadovány znalosti, které žáci nabyli v předmětech fyzika a teoretických hodinách technické výchovy. Vědomostní náročnost není příliš rozsáhlá, týká se základních fyzikálních zákonů a jevů, s kterými se žáci dennodenně setkávají. Pokusy byly vybrány na základě vědomostí žáků na základní škole. V šesté třídě základní školy je v hodinách fyziky jako jedna z větších probíraných kapitol elektrický obvod. Do této oblasti, by se dal zařadit pokus na ověření, zda je látka vodič nebo izolant. V osmé třídě jsou probírány zvukové jevy, do této oblasti by se dal zařadit pokus s domácím kelímkovým telefonem, na kterém jde pěkně a názorně vysvětlit přenos zvuku. Dále se v osmé třídě žáci setkají s jevy elektrickými, do nichž spadá Ohmův zákon. Ve třídě deváté mají žáci vědomosti na pokusy s elektromagnetem, diodami. Žáci se seznámí s propustným a nepropustným směrem u diod. K tomuto jevu je zde pokus nabíjení a vybíjení kondenzátoru, na kterém nám diody usměrňují proud, kudy poteče a kudy zrovna ne.
27
3.2. Elektrotechnické součástky využity v pokusech Zdroj stejnosměrného napětí -baterie V pokusech, ve kterých je potřeba zdroj stejnosměrného proudu jsou použity baterie. Jednotlivé baterie jako například 4,5V baterie je složena ze tří 1,5V sériově zapojených článků. Napětí ploché baterie je tak nízké, že prsty není cítit. Pokud ovšem přiložíme k pólům jazyk, ucítíme mírné šimrání. Je tomu tak proto, že chuťové buňky jsou mnohem citlivější na napětí než jakékoliv jiné buňky a navíc je jazyk vlhký, tím pádem vede lépe. Baterie se v dnešní době používají ve všech přenosných zařízeních. Příklad použití je třeba fotoaparát, kamera, svítilna, hodinky. Baterie nebo též galvanické články lze také rozdělit na primární a sekundární články. Primární články se dají použít jen jednou. Sekundární články se dají použít opakovaně, dají se nabíjet.
Schéma 1: Schematická značka-1,5V článek baterie
Vodič Vodič, elektrický vodič je látka, materiál, který vede elektrický proud. Na schématu č. 2 je znázorněn směr proudu v obvodu, tedy že proud prochází obvodem od kladného pólu k pólu zápornému tzv. technický směr proudu (konvenční). Mezi nejběžněji používané vodiče patří měď, stříbro a hliník. Samozřejmě se používá měď, protože stříbro je dost drahé. Měď má jako vodič samozřejmě jak výhodu, dobrou vodivost, tak i nevýhodu, což je fakt, že je dost měkká. Pokud je měděný drát tenký, má tendenci se lámat. Zlato se používá spíše na malé plošky – kontakty. Zatímco měď se použije na dráty. Vodiče nalezneme v dnešní době úplně ve všem.
Schéma 2:Vodič nebo izolant?
28
Žárovka Žárovka je zařízení, které přeměňuje elektrickou energii na světlo a teplo. Princip funkce žárovky je ten, že se zahřívá tenké wolframové vlákno elektrickým proudem. V dnešní době je výroba žárovek automatizována, což je výhoda, neboť není nijak složité žárovku vyrobit. Za nevýhodu žárovky by se dala považovat její poměrně krátká životnost a závislost na napájecím napětí. Pokud žárovku s nominálním napětím 1,3V připojíme k baterii s nominálním napětí 4,5V žárovka nám praskne (vlákno se přepálí kvůli vysokému proudu). Žárovku s nominálním napětím 1,3 V můžeme připojit trvale k baterii s nominálním napětím 1,5V. Žárovky se využívají úplně všude, např. v domácnostech, v automobilech. V dnešní době jsou žárovky více nahrazovány led diodami.
Schéma 3: Schematická značka-žárovka
Dioda Dioda je vodivá pouze v propustném směru, za propustný směr se považuje zapojení katody k zápornému a anody ke kladnému pólu zdroje. „Jedná se, tak říkají, o elektrický ventil. A tak jako se při huštění pneumatiky musí překonat určitý tlak, aby se ventil duše otevřel, musí se tady, aby se dioda stala vodivou, přemoci prahové napětí 0,7V.“[Schommers, 1998]
Schéma 4: Schematická značka-dioda
Diody lze využít jako sériovou ochranu, pokud je dioda zapojena v sérii, vytváří ochranu tak, umožňuje jeden směr proudu. Pokud je dioda zapojena paralelně může sloužit například k tomu, aby daný spotřebič nebyl přepólován, tedy k ochraně spotřebiče. Dalším využitím diody je například odfiltrování kladné, respektive záporné
29
půlvlny ze střídavého proudu. Diody najdeme ve všech spotřebičích. Máme několik druhů diod např. Zenerovy diody, led diody a mnohé další.
LED diody Led diody jsou stejně jako diody klasické používány v propustném směru. Tyto diody v propustném směru svítí. To jak velkou intenzitou světla bude led dioda svítit, bude záviset na proudu, který led diodou prochází. [Schommers, 1998] Led diody se v dnešní době používají mnohem vice než žárovky. Poměr energie přeměněné ve světlo je větší než u žárovek.
Schéma 5:Schematická značka LED diody
Schéma 6: Pouzdro LED diody
Kondenzátor Kondenzátor je elektrotechnická součástka. Jeho vlastností je kumulace náboje, to znamená, že se nabije nábojem, který si po nějakou dobu dokáže udržet a lze jej z něj následně odebrat. „Kondenzátor se v podstatě chová Jako vana na koupání. Množství vody (náboj) závisí na tom, nakolik je otevřený kohoutek (nabíjecí proud) a jak dlouho (doba nabíjení). Čím nateče víc vody, tím je vyšší stav vody, vždy za předpokladu, že nechybí zátka. Výška hladiny odpovídá napětí na kondenzátoru. Výška hladiny je také závislá na objemu (jímavosti) vany. Malá sedací vana je naplněna podstatně dříve než objemná luxusní vana. Jímavost kondenzátoru se nazývá kapacita. Kondenzátor s vysokou kapacitou pojme větší náboj než kondenzátor s kapacitou nízkou, i když oba budou nabíjeny na stejné napětí.“ [Schommers, 1998] Pokud se jedná o kondenzátor elektrolytický, musíme dávat pozor na polaritu, aby nebylo poškozeno dielektrikum.
30
Schéma 7: Schematická značka-Kondenzátor
Rezistor Rezistor je asi nejznámější elektrotechnická součástka. Základní vlastností je elektrický odpor dané velikosti, který je na součástce vyznačen kódem tvořeným skupinou číslic a písmenem nebo barevnými proužky. Rezistor do obvodu vkládáme většinou pro snížení velikosti elektrického proudu, nebo abychom získali určitý úbytek napětí. Ideální rezistor by měl mít jen svůj odpor a tento odpor by neměl být na ničem závislý. Rezistory se využívají např. jako bočník nebo pro tlumení kmitavých obvodů. [Maťátko, J., 2002] Základní vlastnost rezistoru, tedy odpor, by se dal krásně žákům vysvětlit na tom, že pokud pojedou auta ve třech pruzích a v jednom se něco stane, pruh bude částečně uzavřen, dojde k zúžení pruhu a vznikne odpor pro provoz. Čím bude uzávěrka větší (pruh se bude zužovat) a delší a čím se budou vlastnosti zbývajícího pruhu zhoršovat, tím pomaleji budou auta kolem překážky projíždět. [Schommers, 1998]
Schéma 8: Schematická značka-Rezistor
31
V pokusech, ve kterých se hodí využít voltmetr, jsem z diplomové práce slečny Mgr. Ivany Závodníkové sestavila měřicí přístroj. Schéma je z data-sheetu.
Schéma 9: Lineární bag-graf
32
Na následujících dvou fotografiích je měřicí přístroj zobrazen.
Fotografie 1: Měřicí přístroj; foto: autorka
Na fotografii č. 2 je vidět, že měřicí přístroj opravdu funguje.
Fotografie 2: Měřicí přístroj; foto:autorka
Bar-graf je elektrotechnická součástka skládající z displeje, který obsahuje 10 polí, která se v závislosti na vstupním signálu rozsvěcují. Ledky se rozsvěcují podle napětí na vstupu. Čím větší napětí, tím více svítících ledek. Ze schématu vidíme, že bargraf obsahuje deset led diod. Součástku bar-graf lze nahradit deseti samostatnými led diodami. Bar-graf je zde využíván jako voltmetr s velmi vysokým sériových odporem. Pomocí potenciometru jsme si nastavili rozsah tak, že jeden dílek odpovídá napětí 0,5V. Ověření správnosti je vidět na fotografii. Měřicí přístroj je zkoušen na nové 1,5V baterii a na displeji svítí tři políčka, odpovídající 1,5V.
33
3.3. Jednoduché elektrotechnické pokusy 3.3.1. Ověřte, zda je látka dobrý vodič nebo i zolant? Zadání k pokusu. Pomocí pokusu ověřte, jak dobrý je látka vodič nebo izolant. Po ověření seřaďte vodiče vzestupně podle schopností vodit.
Schéma 10: Vodič nebo izolant?
Schéma 11: Vodič nebo izolant?
Pomůcky k pokusu:
Příslušný počet vodičů;
zdroj elektrického napětí;
objímka;
měděný drát;
cínový drát;
hliníkový drát;
ocelový drát; 34
špejle;
měkká tuha;
brčko;
pryž;
papír;
měřicí přístroj (bar-graf);
očka.
Pracovní postup: 1. Do pracovní desky napájíme žárovku a očka na upevnění zkoušeného předmětu. (Měděný drát, cínový drát, hliníkový drát, ocelový drát, špejle, měkká tuha, brčko, pryž, papír). 2. Propojíme žárovku s plastovým držákem na baterii a očky na zkoušené předměty pomocí vodičů. 3. Mezi očka vkládáme zkoušené předměty a pomocí žárovky rozdělíme na vodiče a izolanty. 4. Paralelně ke zkoušenému předmětu připojíme měřicí přístroj- voltmetr. 5. Do oček vkládáme pouze vodiče. 6. Podle úbytku napětí můžeme určit, který vodič je vhodný a který méně vhodný.
Teorie úlohy: Na schématu č. 10pokusu vidíme baterii, vodiče, odpor, žárovku. Baterii volíme podle toho, na jak velké napětí máme žárovku. Pokud bychom zvolili příliš velké napětí, např. žárovku s napětím 1,3V připojili na baterii 4,5V, žárovku zničíme, přepálíme wolframové vlákno. Na schématech č. 10 a č. 11 se nachází červené šipky znázorňující (technický, konvenční) směr proudu. Rezistor nám znázorňuje místo, kam budeme zapojovat do obvodu zkoušené předměty a zkoumat, zda jsou to izolanty nebo vodiče.
35
Závěr: Závěrem k tomuto pokusu řekneme, že rozdělení na vodiče a izolanty provedeme podle toho, zda se nám rozsvítí žárovka. Mezi vodiče patří měděný drát, cínový drát, hliníkový drát, ocelový drát i tuha z tužky. U kovových materiálů budou žáci vodivost nejspíše předpokládat, u tuhy se domnívám, že ne. U kovů je vodivost způsobena kovovou vazbou, ve které jsou volné elektrony. Tuha je v podstatě grafit, přeměna uhlíku. Vede proud. To, zda je látka dobrý nebo horší vodič, rozdělíme pomocí měření voltmetrem. Voltmetr připojíme paralelně ke zkoušenému materiálu. Ohmův zákon: „Protéká-li odporem R proud I, dojde k úbytku napětí U, který je roven násobku proudu a odporu.“ [Schommers, 1998] Z Ohmova zákona R=U/I víme, že dobré vodiče budou klást malý odpor. A izolanty velký odpor pokud je R=U/I, tak když odpor R bude třeba 1000 a izolantem neteče téměř žádný proud tedy proud I bude třeba 1, tak napětí U =1000 čili napětí je velké. Dobré vodiče budou mít nižší úbytek napětí než vodiče horší, tj. čím horší vodič, tím vyšší úbytek napětí. Vodiče seřadíme sestupně od nejlepšího k nejhoršímu takto: Měděný drát, ocelový drát, cínový drát, hliníkový drát a měkká tuha.
Realizace Pokus je realizován tak, že je napájen na univerzální plošný vrtaný spoj. Zapojení jsou realizována tak, že ze strany epoxidového laminátu jsou těla součástky, vývody jsou připájeny z druhé strany. Na pracovní desku jsem přidělala plastový držák
Fotografie 3: Vodič nebo izolant? Foto: autorka
36
na baterii, do nějž žáci zasunou příslušnou baterii a vytvoří si zdroj stejnosměrného proudu. Jediné, co by učitel měl mít pro žáky připravené, je tedy pracovní deska
Fotografie 4: Vodič nebo izolant? Foto:autorka
a plastový držák na baterie, který může být už připevněn k pracovní ploše přípravku. Tím se zabezpečí, že zdroj budou mít žáci na stejném místě. Příprava jednotlivých pokusů je popsána v kapitole pracovní listy pro učitele. K realizaci v hodině budou potřeba reálné součástky. Pro tento pokus jsem použila univerzální spoj 160x100 RM s roztečí děr 2,54mm pásové spoje, z kterého jsem udělala menší pracovní plochu přípravku, na niž jsem připájela žárovku v objímce, pomocí vrtačky jsem rozšířila jeden otvor v pracovní ploše na otvor, do kterého jsem šroubkem připevnila plastový držák na baterii. Kolem vyvrtaného otvoru jsem vrtákem ruč ně odvrtala vodivé pásky. Z držáku jsem si vyvedla dva vodiče, které představují kladný a záporný pól zdroje. Ze silnějšího drátu jsem utvořila dvě očka, mezi která se bude zasouvat zkoušený předmět. Očka jsem též připevnila pájeným spojem na pracovní desku. Po přípravě všech věcí jsem jednotlivé součástky propojila vodiči. Žákům bych nachystala pouze pracovní desku vhodných rozměrů s připevněným plastovým držákem na baterii. Zbytek úlohy, jako připájení součástek a jejich propojení, bych nechala zcela na žácích. Tím, že žáci mají u realizace pevně daný pouze zdroj, mohou zbytek součástek umístit na pracovní plochu přípravku dle svého uvážení. U žáků se tím rozvíjí logické a přírodovědné myšlení. Vzhled a realizace je vidět na dvou fotografiích č. 3 a č. 4.
37
Fotografie 5:Vodič nebo izolant s voltmetrem; foto: autorka
Na pokusu je ukázáno, že pokud je obvod přerušen nebo je do svorek upnut izolant, žárovka se nerozsvítí. Finanční náročnost tohoto pokusu není nijak velká. Univerzální spoj 160x100 RM 2,54 a pásové spoje za 124 Kč, můžeme rozdělit na polovinu 62Kč, s šikovnějšími žáky i na třetinu 41,30Kč. Žárovka ZC3 1,3V/100 mA, závit E10 stála 3,63Kč. Iobjímka E10 DR 8,80Kč. Držák na baterii A306312 10,10Kč. Celková cena je tedy zaokrouhleně 64Kč. Všechny součástky byly koupeny v obchodě GM Electronic.
3.3.2. Urči, která dioda indikuje nabíjení a která vybíjení kondenzátoru? Zadání k pokusu: Urči, která led dioda indikuje nabíjení kondenzátoru a která indikuje vybíjení kondenzátoru. Popiš, co se děje se svitem led diod.
Schéma 12: Nabíjení a vybíjení kondenzátoru
38
Pomůcky k pokusu:
Rezistor
Kondenzátor
Baterie
Dvě led diody (nejlépe rozdílných barev)
Spínač
Pracovní postup: 1. Diody, rezistor a kondenzátor propojíme s plastovým držákem na baterii. 2. Všechny součástky propojíme vodiči a vše napájíme. 3. Do plastového držáku umístíme baterii. 4. Pozorujeme, co se děje s LED diodami.
Teorie úlohy: Po zapojení schématu č. 12 se nám rozsvítí LED2 (pokud je spínač v poloze A), LED dioda je v propustném směru, prochází jí proud, jak je naznačeno na obrázku. Signalizuje nám nabíjení kondenzátoru. LED dioda svítí. Ve chvíli, kdy přepru spínač do druhé polohy B se nám rozsvítí LED1, je v propustném směru pro proud. Dioda po chvilce začne zhasínat. To jak dlouho nám svítí, závisí na velikosti kondenzátoru, na jeho kapacitě. Dáváme pozor na správnou polaritu LED diod, zapojení pouzdra a připojení anody ke kladnému pólu zdroje a katody k zápornému pólu zdroje, abychom měli diodu v propustném směru. U kondenzátoru, který je elektrolytický dáváme pozor na správnou polaritu. Pracujeme podle pracovního postupu, který se skládá z následujících sedmi bodů.
Závěr: Zapojení nám pomocí LED diod signalizuje nabíjení a vybíjení kondenzátoru. Při nabíjení nám jedna ze dvou diod svítí. Ve chvíli kdy přepnu spínač, dioda svítí jen chvíli a po chvíli začne zhasínat. Jak dlouho dioda svítí, závisí na velikosti kondenzátoru.
39
Realizace: Tento pokus stejně jako první pokus realizovat na univerzální spoj 160x100 RM 2,54. Na daný rozměr jsme si napájeli potřebné součástky rezistor, sloužící jako předřadný rezistor, ochraňující diody. Dále jsme napájeli kondenzátor, dáváme pozor na jeho polaritu. Jelikož je kondenzátor elektrolytický. U LED diod dáváme pozor, aby byly správně zapojeny dle obrázku.
Fotografie 6: Zapojení diod a kondenzátoru; foto: autorka
Jedna LED dioda je zapojena v propustném směru při sepnutí spínače a jedna v chvíli, kdy je spínač rozepnut. Pomocí vrtačky jsem rozšířila jeden otvor v pracovní ploše na otvor, do kterého jsem šroubkem připevnila plastový držák na baterii. Kolem vyvrtaného otvoru jsem vrtákem ručně odvrtala vodivé pásky. Z držáku jsem si vyvedla dva vodiče, které představují kladný a záporný pól. Pokud je spínač v poloze A tak se nám rožne LED1 dioda, tato dioda nám signalizuje nabíjení kondenzátoru.
40
Fotografie 7: Nabíjení kondenzátoru; foto:autorka
Pokud přehodíme spínač do druhé polohy B, odpojíme zdroj, Rozsvítí se nám LED1 dioda a ta nám signalizuje vybíjení kondenzátoru. Dioda se rozsvítí, postupně ovšem začne zhasínat, až zhasne.
Fotografie 8: Vybíjení kondenzátoru; foto:autorka
Finanční náročnost tohoto pokusu Univerzální spoj 160x100 RM 2,54 pásové spoje za 124 Kč, můžeme rozdělit na polovinu 62Kč, s šikovnějšími žáky i na třetinu 41,30Kč. LED 3MM MA/R a LED 3MM MA/ Y po 1,50Kč,rezistor 620R za 2Kč, kondenzátor za 6Kč. Celková cena 52,30Kč. Všechny součástky byly koupeny v obchodě GM Electronic. 41
3.3.3. Vytvořte si domácí „kelímkový telefon“. Zadání pokusu: Ověřte, že jde přenášet zvuk pomocí provázku a dvou kelímků.
Schéma 13: Přenos zvuku
Pomůcky k pokusu:
dva stejné plastové kelímky
špejli
provázek
nůžky
pravítko
tužku
Pracovní postup: 1. Do dvou stejných plastových kelímků si pomocí pravítka udělám značku ve středu dna. 2. Pomocí nůžek vytvoříme otvor. 3. Špejli ustřihneme tak, abychom měli dvě menší špejle, které budou tak dlouhé, že budou přes celé dno kelímků.
42
4. Na špejli přivážeme provázek a protáhneme kelímke m, necháme nějakou délku špagátku (délkou toho provázku zajistíme vzdálenost, na kterou budeme moci „telefonovat“) protáhneme druhou krabičkou a zavážeme druhou špejli. 5. Tímto jsme si vytvořili velmi jednoduchý domácí telefon, u kterého kelímek slouží zároveň jako mikrofon i sluchátko. 6. Telefon nám funguje oběma směry.
Teorie pokus: Hlasivky vydávají zvuk, který se šíří vzduchem díky zřeďování a zhušťování částic. Vznikne tzv. podélné vlnění, které rozechvívá dno kelímku, což je v našem mikrofon. Tyto kmity se přenášejí po napnutém provázku do druhého kelímku, ten v našem případě slouží jako sluchátko.
Závěr: Přenos zvuku jde žákům demonstrovat pomocí kelímkového telefonu. Dá se realizovat i funkční telefon, použijí se dva mikrofony a dvě sluchátka a 4,5V baterie a propojí se to. V tomto případě se zvonění telefonu provádí tzv. zpětnou vazbou, což je přiložení sluchátka k mikrofonu.
Realizace: Finanční náročnost pro školu je při pokusu téměř nulová. Žákům dáme za domácí úkol si donést dva kelímky od jogurtu. Špejle i provázek jsou součástí vybavení pracovních dílen. Nebo žákům řekneme, ať si donesou jednu špejli a asi metr provázku. Nůžky žáci obvykle nosí v pouzdru
Fotografie 9: "Kelímkový telefon". Foto: autorka
43
Tento pokus je vhodné dělat ve dvojicích, aby žáci měli dva mobilní telefony.
3.3.4. Jak je možné, že mobilní telefon nezazvonil. Zadání pokusu: Ověř, že mobilní telefon opravdu nezazvonil.
Pomůcky k pokusu:
dva funkční mobilní telefony
kousek alobalu
Pracovní postup: 1. Tento pokus budeme provádět ve dvojicích, vzhledem k tomu, že je potřeba dva mobilní telefony. 2. Jako první si ověříme, že když jeden mobil položíme na stůl a druhým na něj zavoláme, mobil, na který voláme, zazvoní. 3. Nyní vezmeme mobil ležící na stole a celý ho zabalíme do alobalu. 4. Zavoláme na mobil zabalený v alobalu.
Teorie pokus: Proč mobil nezazvonil? Je vhodné žákům vysvětlit, že alobal odstínil rádiové záření. Rádiové záření spadá do skupiny elektromagnetických vln. Alobalem jsme vlastně vytvořili Faradayovu klec.(princip Faradayovy klece je o tom, že elektrický náboj je pouze na povrchu vodiče, není v celém objevu vodiče.)
Závěr: Mobilní telefon nezazvonil z důvodů odstínění elektromagnetických vln.
Realizace: Finanční náročnost tohoto pokusu je téměř nulová. Mobilní telefony vlastní v dnešní době každý žák. Když žáky dáme do skupinek po dvou, mají dva mobilní telefony. Jediné co je potřeba zajistit je alobal.
44
Fotografie 10: Zazvoní? Foto: autorka
Fotografie 11:Zazvoní nebo ne? Foto: autorka
3.4. Pracovní karty k pokusům Pracovní karty jsou karty formátu A5, kde na první straně máme název pokusu, schéma zapojení, seznam pomůcek. Z druhé strany je postup provedení a úkoly na závěr. V práci budou karty realizovány na A4 přičemž první půlka bude představovat jednu stranu a druhá půlka druhou stranu karty.
45
3.4.1. Ověřte, zda je látka dobrý vodič nebo i zolant?
Příslušný počet vodičů, zdroj elektrické napětí, objímka, měděný drát, cínový drát, hliníkový drát, ocelový drát, špejle, měkká tuha, brčko, pryž, papír, měřicí přístroj, očka.
Provedení pokusu: Do pracovní desky napájíme žárovku a očka na upevnění zkoušeného předmětu. Propojíme žárovku s plastovým držákem na baterii a očky na zkoušené předměty pomocí vodičů. Mezi očka vkládáme zkoušené předměty a pomocí žárovky rozdělíme na vodiče a izolanty. Paralelně ke zkoušenému předmětu připojíme měřicí přístrojvoltmetr. Do oček vkládáme pouze vodiče. Podle úbytku napětí můžeme určit, který vodič je nejlepší a který nejhorší.
46
3.4.2. Vytvořte si domácí „kelímkový telefon“.
dva stejné plastové kelímky, špejli, provázek, Nůžky, pravítko, tužku
Provedení pokusu: Do dvou stejných plastových kelímků si pomocí pravítka udělám značku ve středu dna. Pomocí nůžek vytvoříme otvor. Špejli ustřihneme tak, abychom měli dvě menší špejle, které budou tak dlouhé, že budou přes celé dno kelímků. Na špejli přivážeme provázek a protáhneme kelímkem, necháme nějakou délku špagátku (délkou toho provázku zajistíme vzdálenost, na kterou budeme moci „telefonovat“) protáhneme druhou krabičkou a zavážeme druhou špejli. Tímto jsme si vytvořili velmi jednoduchý domácí telefon, u kterého kelímek slouží zároveň jako mikrofon i sluchátko. Telefon nám funguje oběma směry.
47
3.4.3. Urči, která dioda indikuje nabíjení a která vybíjení kondenzátoru?
Kondenzátor, rezistor, baterie, dvě led diody (nejlépe rozdílných barev), spínač.
Provedení pokusu: Diody, rezistor a kondenzátor propojíme s plastovým držákem na baterii. Všechny součástky propojíme vodiči a vše napájíme. Do plastového držáku umístíme baterii. Pozorujeme, co se děje s LED diodami.
48
3.4.4. Jak je možné, že mobilní telefon nezazvonil. Dva funkční mobilní telefony, kousek alobalu.
Provedení: Tento pokus budeme provádět ve dvojicích, vzhledem k tomu, že je potřeba dva mobilní telefony. Jako první si ověříme, že když jeden mobil položíme na stůl a druhým na něj zavoláme, mobil, na který voláme, zazvoní. Nyní vezmeme mobil ležící na stole a celý ho zabalíme do alobalu. Zavoláme na mobil zabalený v alobalu
49
Závěr Cíle bakalářské práce vytyčené v úvodu práce se podařilo splnit. Vypracovala jsem 4 jednoduché elektrotechnické pokusy, které jsou vhodné pro zařazení do výuky na základních školách. V poslední podkapitole jsou vytvořeny karty k pokusům. Pokusy jsou voleny tak, aby je s žáky zvládl i učitel s minimálním technickým vybavením. Snaží se zvednout zájem o fyziku a přírodní vědy, což je v době, v které je největší zájem o předměty s počítači a výpočetní technikou, velmi důležité. Pokusy usnadňují pochopení učiva a dělají výuku zajímavější, záživnější a zábavnější. Finanční náklady jednotlivých pokusů nepřekračují 70Kč. Materiál a součástky jsou běžně dostupné a není nijak těžké si je opatřit. Pokusy pomá hají rozvíjet logické myšlení u žáků.
50
Použitá literatura 1. BEZDĚK, Miroslav. Elektronika 1. 1. České Budějovice: Kopp, 2005a. 271 s. ISBN 80-7232-171-4. 2. BEZDĚK, Miroslav. Elektronika 2. 1. České Budějovice: Kopp, 2005b. 271 s. ISBN 80-7232-212-5. 3. BOHUNĚK, Jiří a Růžena KOLÁŘOVÁ. Fyzika pro 6. ročník základní školy. 1. vyd. Praha: Prometheus, c1998, 191 s. Učebnice pro základní školy (Prometheus). ISBN 80-719-6121-3 4. BOHUNĚK, Jiří a Růžena KOLÁŘOVÁ. Fyzika pro 7. ročník základní školy. 1. vyd. Praha: Prometheus, c1998, 271 s. Učebnice pro základní školy (Prometheus). ISBN 80-719-6119-1 5. ČERNÁ, Břetislava. Školní pokusnictví. 1. vyd. Brno: Masarykova univerzita, 1995, 76 s. ISBN 8021011289. 6. ČERNÁ, Břetislava. Školní laboratoř: vybavení, technika, bezpečnost a hygiena práce. 1. vyd. Brno: Masarykova univerzita v Brně, 1997, 93 s. ISBN 8021016574. 7. DOLEČEK, Jaroslav. Moderní učebnice elektroniky: optoelektronické prvky a optická vlákna. Praha: BEN - technická literatura, 2005, 158 s. ISBN 8073001845. 8. DOSTÁL, Jiří. Elektrotechnické stavebnice: (teorie a výsledky výzkumu). 1. vyd. Zábřeh: Vlastním nákladem, 2005. 73 s. 9. DRAHOVZAL, Jan, Oldřich KILIÁN a Rudolf KOHOUTEK. Didaktika odborných předmětů. Brno: Paido, 1997, 156 s. ISBN 8085931354. 10. FRIEDMANN, Zdeněk. Didaktika technické výchovy. 1. vyd. Brno: Masarykova univerzita v Brně, 2001, 92 s. ISBN 8021026413. 11. FRIEDMANN, Zdeněk, Zdeněk DOSEDLA, Josef PECINA, Karel STIBOR, Ivan ŠKÁRA a Gabriela ŠTĚPÁNOVÁ. Technické předměty na základní škole: příručka pro učitele. 1. vyd. Brno: Masarykova univerzita v Brně, 1997, 152 s. ISBN 8021016639. 12. KOLÁŘOVÁ, Růžena. Fyzika pro 9. ročník základní školy. 1. vyd. Praha: Prometheus, c2000, 232 s. ISBN 80-719-6193-0
51
13. KOLÁŘOVÁ, Růžena a Jiří BOHUNĚK. Fyzika pro 8. ročník základní školy. 1. vyd. Praha: Prometheus, c1999, 223 s. Učebnice pro základní školy (Prometheus). ISBN 80-719-6149-3. 14. MAŤÁTKO, Jan. Elektronika. 5. vyd. Praha: Idea servis, 2002. 327 s. ISBN 80859-7042-2. 15. MOŠNA, František. Úvod do studia základů techniky. 1. vyd. Praha: SPN, 1989. 255 s. ISBN 80-7066-037-6. 16. MOŠNA, František. Praktické činnosti pro 6. -9. ročník základních škol: práce s technickými materiály. 1. vyd. Praha: Fortuna, 1997, 103 s. ISBN 8071684686. 17. NELEŠOVSKÁ, Alena. Didaktika. Vyd. 1. Olomouc: Vydavatelství Univerzity Palackého v Olomouci, 1995, 48 s. ISBN 8070674636. 18. ROJKO, Milan. Příručka k žákovské soupravě pro pokusy z elektřiny. 1. vyd. Praha: Komenium, 1983. 19. RÜTER,
Martina. 111 Napínavých experimentů pro děti: Fascinující,
ohromující, zcela bezpečné. 1. vyd. Brno: Computer Press, 2011, 140s. ISBN 978-80-251-2807-7. 20. SCHOMMERS. Elektronika tajemství zbavená: Pokusy se stejnosměrným proudem. 1. vyd. Ostrava: HEL, 1998. ISBN 80-902059-9-2. 21. SCHROMMERS, Adrian. Elektronika tajemství zbavená: Pokusy se střídavým proudem. 1. vyd. Ostrava: HELL, 1998. ISBN 80-86167-01-1. 22. TRTÍLEK, Josef, Viktor HOFMANN a Jiří BOROVIČKA. Školní chemické pokusy. Vyd. 1. Praha: Státní pedagogické nakladatelství, 1973, 304 s. 23. ZÁVODNÍKOVÁ, Ivana. Realizace vlastního návrhu elektrotechnické stavebnice na základě kvalitativního výzkumu žáků ZŠ. Brno, 2012. Diplomová práce. Masarykova univerzita.
Elektronické dokumenty: 1.
BRANT, J. Vzdělávací oblast Člověk a svět práce v rámci RVP ZV [online]. 2004. [cit. 2013-01-23]. Dostupné z: URL: http://clanky.rvp.cz/clanek/s/Z/46/VZDELAVACI-OBLAST-CLOVEK-ASVET-PRACE-V-RAMCI-RVP-ZV.html/.
2.
HUMPL, Lukáš. Zdravotnická záchranná služba Moravskoslezského kraje. Zdravotnická záchranná služba Moravskoslezského kraje [online]. 2008 [cit. 2013-04-12]. Dostupné z: http://www.uszsmsk.cz/Default.aspx?clanek=2862
52
3.
Informační systém o uplatnění absolventů škol na trhu práce: O RVP a ŠVP [online]. 2005-2013 [cit. 2013-02-12]. Dostupné z: http://www.infoabsolvent.cz/Rady/Clanek/7-0-13
4.
Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy: Úplné znění školského zákona [online]. 2006-2012 [cit. 2013-02-12]. Dostupné z: http://www.msmt.cz/dokumenty/uplne- zneni- zakona-c-561-2004-sb
5.
Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy: Úplné znění školského zákona [online]. 2006-2012 [cit. 2013-02-12]. Dostupné z: http://www.msmt.cz/vzdelavani/skolskareforma/klicove-kompetence
6.
NEUGEBAUER, Tomáš. Vybavení lékárniček. Vybavení lékárniček [online]. [cit. 2013-04-18]. Dostupné z: http://bozppo.vfn.cz/lekarnicky.pdf
7.
PETR HLAĎO. Svět práce a volba povolání: Studijní text pro učitele [online]. 2008. vyd. 2008 [cit. 2013-02-12]. Dostupné z: http://www.ped.muni.cz/wtech/elearning/Uvod_do_problematiky_volby_povola ni.pdf
8.
Portál pro podporu informační gramotnosti: Vyučovací metody [online]. 2009 [cit. 2013-02-12]. Dostupné z: http://www.iba.muni.cz/esf/res/file/bimat2009/vyucovaci- metody.pdf
9.
Rámcový vzdělávací program pro základní vzdělávání [online]. 2007 [cit. 2013 -0212]. Dostupné z:
http://www.vuppraha.cz/wpcontent/uploads/2009/12/RVPZV_2007-07.pdf 10. REICHL, Jaroslav a Martin VŠETIČKA. Fyzika::MEF. Fyzika::MEF [online]. 2006-2013 [cit. 2013-02-12]. Dostupné z: http://fyzika.jreichl.com/main.article/print/377- mikrofony 11. TOKAR, J. Světloemitující diody (LED) jako indikátory průchodu elektrického proudu [online]. 2012 [cit. 2013-03-12]. Dostupné z: http://vnuf.cz/sbornik/prispevky/03-17-Tokar.html
53
