Mendelova univerzita v Brně

Mendelova univerzita v Brně Lesnická a dřevařská fakulta Ústav nábytku, designu a bydlení

Dřevěná didaktická hračka Bakalářská práce

Brno 2014

Pařenica Robert

Prohlašuji, že jsem Bakalářskou práci na téma: „Dřevěná didaktická hračka“ zpracoval sám a uvedl jsem všechny použité prameny. Souhlasím, aby moje diplomová práce byla zveřejněna v souladu s § 47b Zákona č. 111/1998 Sb., o vysokých školách a uložena v knihovně Mendelovy univerzity v Brně, zpřístupněna ke studijním účelům ve shodě s Vyhláškou rektora MU o archivaci elektronické podoby závěrečných prací. Autor kvalifikační práce se dále zavazuje, že před sepsáním licenční smlouvy o využití autorských práv díla s jinou osobou (subjektem) si vyžádá písemné stanovisko univerzity o tom, že předmětná licenční smlouva není v rozporu s oprávněnými zájmy univerzity a zavazuje se uhradit případný příspěvek na úhradu nákladů spojených se vznikem díla dle řádné kalkulace. V Brně, dne:........................................

Tímto bych rád poděkoval svému vedoucímu práce Ing. Milanu Šimkovi, Ph.D., za trpělivost a vstřícnost při vedení této práce a Ing. Vítu Novákovi, Ph.D. za odborné konzultace a pomoc při výrobě. Zvláštní poděkování patří kolegovi Lukáši Novotnému, který se podílel na výrobě modelu i prototypu, a také Pavlu Štreitovi za výrobu součástí prototypu. Také bych rád poděkoval mé rodině a mým blízkým za podporu v průběhu celého studia a při tvorbě této práce.

Jméno: Pařenica Robert Název: Dřevěná didaktická hračka Abstrakt Hlavním cílem a náplní této práce je návrh didaktické hračky pro Technické muzeum v Brně. Práce se snaží zachytit kompletní proces návrhu produktu, jehož výsledkem je následné vytvoření funkčního prototypu. První část se zabývá obecným rozborem dané problematiky, přehledu historie a ujasnění dalších faktů potřebných k tvorbě kvalitního návrhu. V další části, se práce snaží přiblížit prvotní myšlenky návrhu a na základě získaných znalostí vytvořit koncept a následně i model, díky kterému bylo možné ověřit funkčnost a proveditelnost. Závěr práce je věnován výrobě prototypu, od přípravy výroby až po konečné dokončení a prezentaci výrobku na výstavě. Klíčová slova: Didaktická hračka, Didaktika, Výuka, Design, CNC

Title: Wooden didactic toy Abstract The aim of this thesis is to design a educational toy for Technical museum in Brno. Thesis tries capture the entire proces of product design, which results in subsequent formation of a functional prototype. The first part deals with the general analysis of the issue, history overview and clarification of other facts necessary to create high-quality design. In the next section, the work seeks to bring design and initial thoughts on the knowledge gained to create a concept and consequently the model that makes it possible to verify the functionality and feasibility. The final part dedicated to the manufacturing of the prototype, from production planning through to final completion and presentation of the product at the exhibition. Keywords: Educational toy, Didactics, Education, Design, CNC

Obsah 1. Úvod.............................................................................................................................. 7 2. Cíl práce ........................................................................................................................ 8 3. Metodika ....................................................................................................................... 8 4. Didaktika ....................................................................................................................... 9 4.1. Historie didaktiky ................................................................................................... 9 4.2. Diferenciace a systematizace didaktik ................................................................. 10 4.3. Didaktické zákonitosti, zásady a pravidla ............................................................ 11 4.3.1. Zásada komplexního rozvoje osobnosti žáka ................................................ 12 4.3.2. Zásada vědeckosti .......................................................................................... 12 4.3.3. Zásada individuálního přístupu ..................................................................... 12 4.3.4. Zásada spojení teorie s praxí ......................................................................... 13 4.3.5. Zásada uvědomělosti a aktivnosti .................................................................. 13 4.3.6. Zásada názornosti .......................................................................................... 14 4.3.7. Zásada přiměřenosti....................................................................................... 15 4.3.8. Zásada soustavnosti ....................................................................................... 15 4.3.9. Zásada trvalosti a operativnosti ..................................................................... 16 4.4. Systém výuky ....................................................................................................... 17 4.4.1 Cíl výuky ........................................................................................................ 18 4.4.2 Obsah výuky ................................................................................................... 18 4.4.3 Typy výuky ..................................................................................................... 19 4.4.4. Fáze výuky..................................................................................................... 20 4.4.5. Metody výuky ................................................................................................ 21 4.4.6. Organizační formy výuky .............................................................................. 23 4.4.7. Didaktické prostředky ................................................................................... 23 4.4.8 Výsledky výuky .............................................................................................. 24 4.4.9 Výukové pomůcky.......................................................................................... 24 5. Tvarová, konstrukční a materiálová studie ................................................................. 27 5.1. Didaktická hračka................................................................................................. 27 5.1.1. Základní kategorie a používané materiály ..................................................... 30 5.1.2. Normy ............................................................................................................ 30 5.2. Návrh .................................................................................................................... 31 5.2.1. Prvotní idea .................................................................................................... 32 5.3. Popis a výroba modelu ......................................................................................... 35

5.4. Zhodnocení modelu .............................................................................................. 37 6. Výroba prototypu ........................................................................................................ 38 6.1. Využití poznatků při výrobě modelu.................................................................... 38 6.2. Použité materiály a konstrukce ............................................................................ 39 6.2.1. Jednotlivé části a materiály ........................................................................... 39 6.3. Návrh programu pro CNC .................................................................................... 44 6.3.1. CAD-CAM .................................................................................................... 44 6.3.2. Tvorba nářezového plánu .............................................................................. 45 6.4 Popis výroby.......................................................................................................... 47 6.4.1 Plán výroby ..................................................................................................... 47 6.4.2 Výroba kotoučů .............................................................................................. 47 6.4.4 Kompletace dílců a montáž ............................................................................ 51 6.5 Návrh návodu a posteru ........................................................................................ 53 6.5.1 Návod pro používání ...................................................................................... 53 6.5.2 Poster .............................................................................................................. 54 7. Prezentace na výstavě ................................................................................................. 55 8. Diskuze ....................................................................................................................... 57 9. Závěr ........................................................................................................................... 58 10. Seznam použité literatury ......................................................................................... 59 11. Seznam obrázků ........................................................................................................ 61 12. Seznam tabulek ......................................................................................................... 62 13. Seznam příloh ........................................................................................................... 63

1. Úvod Schopnost učení se vyvinula velice dávno a spolu s rostoucí složitostí organismů, se stále více projevovala při jejich vývoji. Tato dovednost známá i u některých primitivních forem života je vrozená, a je jedním z rozhodujících faktorů evoluční adaptace. I když se učení napříč všemi organismy může lišit, má určité základní znaky, které jsou u všech stejné. U lidí je proces učení brán jako získávání a předávání zkušeností, návyků, dovedností, znalostí a hodnot rozvíjející vrozené schopnosti a vzorce chování, které následně utváří samotnou osobnost člověka. Základním faktorem ovlivňujícím schopnost učit se je inteligence. Je to rozumová schopnost řešit nově vzniklé nebo obtížné situace, učit se ze zkušeností či se přizpůsobit novým okolnostem. Inteligence je sice důležitým faktorem ovlivňujícím schopnost učit se, není však jediným. V menší, nebo větší míře ji může ovlivnit také paměť, způsob získávání znalostí, kvalita smyslových vjemů, typ prostředí a jiné. K úplnému porozumění schopnosti učit se máme ještě hodně daleko, proto je nutné čím dál více zkoumat tyto procesy a snažit se je efektivně využívat v praxi. Potřeba usnadnit získávání zkušeností je patrná již z dávné minulosti. Od jeskyních maleb, jakožto prvotních záznamů, přes různé předměty symbolizující určitou skutečnost, se lidstvo dostalo až k dnešním sofistikovaným pomůckám, majících za úkol co nejefektivněji předat požadované informace. Jako primární zdroj informací jsou v současnosti považovány písemné záznamy. Jejich vliv na rozvoj celého lidstva je nezpochybnitelný a je pravděpodobné, že budou ještě dlouhou dobu využívány. Ve světle nejnovějších poznatků se ale tyto zdroje jeví jako nedostačující, v některých oblastech dokonce zcela nevyhovující. Je proto nutné hledat jiné alternativy, jak co nejlépe napomoci získávání zkušeností. Tento problém mohou částečně vyřešit různé didaktické pomůcky. Jejich použití je ovšem omezené. Do budoucna se jako nejslibnější technologie jeví výpočetní technika (počítače, tablety, mobilní telefony), jelikož jsou schopny pracovat s velkým množstvím dat, a dokáží relativně pružně reagovat a přizpůsobovat se nastalým situacím. Učení je velice komplexní a složitý systém. Proto tato práce nemá za cíl obsáhnout veškeré znalosti z této oblasti, ale snaží se využít konkrétní fakta, tak aby bylo možné na jejich základě navrhnout co nejlepší řešení a správnou funkčnost didaktické hračky. 7

2. Cíl práce Cílem práce je návrh a realizace didaktické hračky (pomůcky), která má procvičit logické uvažování, a formou hry posílit znalosti získané výukou. Dalším cílem práce je uplatnění dané realizace ve spolupráci s Technickým muzeem v Brně.

3. Metodika Práce je tvořena ze tří částí, které na sebe navazují. K lepšímu pochopení ovšem dojde, pokud bude práce brána jako celek. Při studiu jen jedné části samostatně se může stát, že některé důležité informace nebudou správně pochopeny, což může vést k nesprávné interpretaci. První část je věnována literárnímu přehledu, který má za cíl shromáždit informace z oblasti didaktiky a vytvořit ucelený náhled k lepšímu pochopení této problematiky. Tato část obsahuje základní pojmy, didaktické zákonitosti, zásady a pravidla, nástin historie výuky, a specifikuje didaktické prostředky v oblasti výuky. Ve druhé části jsou využity získané poznatky, a na jejich základě je zformulována první vize, která je následně upravována. Z této vize je pak pomocí skic a počítačového modelování vytvořen reálný model pro ověření funkčnosti a proveditelnosti. Třetí část detailně popisuje výrobu prototypu s využitím všech zkušeností získaných z částí předešlých. Konkrétně je zde popsána příprava výroby, jednotlivé pracovní postupy, použitý materiál a konstrukce. V závěru je představení finálního produktu na výstavě.

8

4. Didaktika Tato pedagogická disciplína je zakořeněná v dávných dějinách lidské společnosti (Sokrates, Platón, Aristoteles, Quintilian atd.). Slovo didaktika má svůj původ v řeckém „didaskein“ což v překladu znamená učit se, vyučovat. Jako tvůrce prvního didaktického systému je označován J. A. Komenský, v jehož pojetí didaktika zahrnuje veškerou pedagogickou problematiku. V průběhu let se didaktika různě měnila a vyvíjela, proto byla i různě chápána a vymezována. V posledních letech lze didaktiku nejadekvátněji definovat jako teorii vzdělávání (Maňák 2003). Tento pojem zahrnuje nejen vyučování na jednotlivých věkových stupních, obsah vzdělávání a soustavu vyučovacích předmětů, metody a zásady vyučování, ale také problémy výchovné, zvláště pak mravní výchovu (Průcha a kol. 2013).

4.1. Historie didaktiky Výchova jako cílevědomá pomoc a záměrný rozvoj osobnosti se v lidské společnosti objevuje od nepaměti. V závislosti na podmínkách doby, ve které se uskutečňovala, se měnila a přizpůsobovala. Tato snaha zprvu probíhala zcela nesystematicky, postupem času se však institucionalizovala, vznikaly školy a další výchovná zařízení, kde působili profesionální učitelé a vychovatelé. První základy didaktiky byly položeny v antickém Řecku (např. Sokrates). Další podněty přišly následující století z antického Říma (Quintilianus). S příchodem středověku začalo vzdělávání podléhat vlivu křesťanství. Změna přišla až v renesanci, kde se objevila snaha o návrat k filozofickým ideálům a životnímu způsobu antiky (Jůva a Jůva 2007). Následovala řada reformačních a protireformačních hnutí. Zásadním způsobem promluvil do didaktiky Jan Amos Komenský, jehož díla jsou dodnes velice oceňována. Velké změny a revoluce v 18. století zapříčinily rozsáhlé úpravy v systému vzdělávání. Ve 20. století se začala objevovat řada směrů založených na různých filozofiích. V současnosti se česká didaktika vyskytuje v transformačním procesu, při kterém se snaží využívat již získané podněty (Komenský, Lindner, Masaryk), na které se v budoucnosti budou aplikovat nové poznatky výzkumu (Jůva a Jůva 2007).

9

4.2. Diferenciace a systematizace didaktik Podle Průchy (2009) lze didaktiky primárně rozdělit na obecnou didaktiku a speciální didaktiky. Speciální didaktiky se poté dělí na předmětové didaktiky, oborové didaktiky a didaktiky druhů a stupňů škol.

Obr. 1- Rozdělení didaktik Pojem obecná didaktika je chápán rozdílně. V české (a také německé a skandinávské) pedagogické vědě se uplatňuje pojetí, podle něhož je obecná didaktika teorií edukačních procesů v prostředí školy, a to s dominantním zřetelem na vyučování, učivo a organizační formy školní edukace. V USA a anglosaských zemích nemá obecná didaktika v uvedeném evropském pojetí tradici a příslušná oblast vědy je pokrývána jinými disciplínami, zejména teorií kurikula, teorií vyučování aj. (Průcha a kol. 2013). Předmětové didaktiky jsou teorie o vzdělávání v jednotlivých vyučovacích předmětech nebo složkách předmětů, např. didaktika fyziky, didaktika vyučování gramatice, didaktika anatomie ve studiu lékařství, didaktika hry na klavír atd. (Průcha 2009). Oborové didaktiky jsou teorie o vzdělávání týkající se skupin předmětů (např. didaktika přírodovědných předmětů). Je to interdisciplinární teorie, zabývající se celkovou kurikulární koncepcí určité skupiny předmětů, především jejich cíli a obsahem příslušného vzdělávání, organizačními formami, vyučovacími metodami a prostředky. V některých pojetích se do oborové didaktiky začleňují i psychodidaktické faktory spojené s interakcí subjektů edukačních procesů, s procesy učení, s problémy převodu poznatků vědy do obsahů vyučovacích předmětů aj. (Průcha a kol. 2013). Didaktiky druhů a stupňů škol jsou teorie o vzdělávání v jednotlivých úrovních vzdělávacího systému, např. didaktika předškolní výchovy, didaktika základní školy, didaktika středoškolského odborného vzdělání a další (Průcha 2009). 10

4.3. Didaktické zákonitosti, zásady a pravidla Všude na světě, např. v přírodě nebo společnosti, se objevují různé zákonitosti, které jsou nezávislé na vůli a vědomí lidí. Ve filozofickém smyslu se zákon vymezuje jako nutný, podstatný, stabilní a opakující se vztah mezi jevy. Zákony mohou být různých druhů a forem (principy, zákony teoretické, zákony empirické). Mnohé vědecké zákony vyjadřují jen tendenci průběhu nějakého jevu. To platí zejména pro zákony pedagogické, neboť pedagogické jevy se vyznačují mimořádnou složitostí, variabilitou a individuální rozrůzněností (Maňák 2003). Zásady v didaktice jsou převážně formulovány na základě empirie a poté postupně dotvářeny a vylepšovány díky poznatkům vědeckého bádání v této oblasti. Tyto zásady by měly sloužit jako účinný prostředek k zajištění kvalitní výuky, nikoli jako její cíl. V procesu výuky se mezi jednotlivými zásadami vyskytují spojitosti, a proto nelze některou z nich vyloučit nebo preferovat na úkor jiných (Kalhous, Obst 1998). Do vyučovacího procesu vstupují zásady jako soustava. Také tato soustava se historicky vyvíjela, a to na základě prohlubujících se znalostí o podstatě vyučovacího procesu a měnících se cílů společnosti. Na základě didaktických zásad se stanoví didaktická pravidla, která zahrnují pokyny pro správné a účinné vedení vyučovacího procesu a specifikují a konkretizují vyučovací zásady (Maňák 2003). V současné době není stanoven přesný počet ani pořadí, to ale není rozhodující. Hlavní je uvědomění si vzájemných souvislostí mezi nimi a způsoby, jak je lze pozitivně a prakticky ve výuce využít. Obecně přijímaný soubor didaktických zásad je následující (Kalhous, Obst 1998): 1) zásada komplexního rozvoje osobnosti žáka 2) zásada vědeckosti 3) zásada individuálního přístupu 4) zásada spojení teorie s praxí 5) zásada uvědomělosti a aktivity 6) zásada názornosti 7) zásada přiměřenosti 8) zásada soustavnosti 9) zásada trvalosti a operativnosti 11

4.3.1. Zásada komplexního rozvoje osobnosti žáka Každý jedinec má tři základní struktury osobnosti (oblast kognitivní, afektivní, psychomotorická), které je možno rozvíjet v jakémkoli předmětu a v každém tematickém celku. Po učiteli je vyžadováno, aby zvolil výukové cíle takovým způsobem, který by dané učivo správně analyzoval ve vztahu k této zásadě. Proporcionální rozdělení těchto základních oblastí není v jednotlivých tematických celcích stejné, a opět je na učiteli zvolit správný poměr vzhledem k obsahu probírané látky (Kalhous, Obst 1998).

4.3.2. Zásada vědeckosti Tato zásada je pro učitele velice náročná, jelikož vyžaduje edukátora filozoficky i vědecky fundovaného, s pravidelným a celoživotním kontaktem se svým vědním oborem a pedagogickými i psychologickými disciplínami. Pouze taková učitelská osobnost je schopná se při vyučování vyvarovat chyb při používání vědecké terminologie, nebo prezentaci zastaralých teorií. Pomocí této zásady si žáci osvojují poznatky nejen na úrovni odpovídající jejich momentální kognitivní úrovni, ale také na úrovni, která koresponduje se současnými ověřenými vědeckými poznatky a s postupným osobním vnímáním procesu vývoje každé vědní disciplíny. Vzhledem k této zásadě by měl učitel zvolit také správné výukové metody, formy a materiální prostředky, které budou žáky vhodně stimulovat a nabádat k samostatnému myšlení a hledání nových poznatků (Kalhous, Obst 1998).

4.3.3. Zásada individuálního přístupu Tato zásada pouze rozvíjí všeobecně přijímaný požadavek brát v úvahu individualitu jednotlivých žáků, a rozdíly mezi nimi, které bývají mnohdy velice znatelné (Kalhous, Obst 1998). Předpoklady jedinců i skupin bývají odlišné hlavně vlivem rozdílných schopností a různé úrovně výchovy v rodině i v předchozích pedagogických a společenských podmínkách, které mohou způsobit neodpovídající předpokládané možnosti daného věku. Ke zjišťování údajů slouží pedagogická diagnostika, která by měla probíhat jak na počátku, tak v průběhu výchovné činnosti (Jůva, Jůva 1997). Na 12

základě shromážděných informací je následně nutné přizpůsobit výuku. Tato zásada slouží jako základní prostředek pro optimální rozvoj osobnosti každého žáka. Kalhous a Obst (1998) doporučuje zaměřit se na tyto rozdíly: 1) Celkový tělesný a zdravotní stav 2) Úroveň vývoje poznávacích procesů a jejich vlastnosti 3) Vlastní citové procesy 4) Vlastní volní procesy 5) Úroveň a zvláštnosti rozvoje obecných a specifických schopností 6) Zájmy a sklony 7) Charakterové vlastnosti žáků 8) Potřeby žáků 9) Zvláštnosti motivace učení 10) Úroveň osobních zkušeností, stav osvojených vědomostí, dovedností, návyků 11) zvláštnosti domácího prostředí

4.3.4. Zásada spojení teorie s praxí Hlavním cílem této zásady je rozvíjet schopnost žáků jak propojit své teoretické vědomosti s praktickou činností, jak na úrovni teoretických řešení problémů nebo nových situací, tak i při uplatňování vědomostí v praktických činnostech, při osvojování motorických dovedností. Tato zásada platí také naopak, tedy že žáci mají získávat vědomosti nejen prostřednictvím živého slova učitele, či z literatury, ale i ze své osobní zkušenosti, praktické činnosti (Kalhous, Obst 1998).

4.3.5. Zásada uvědomělosti a aktivnosti Podle Jůvy a Jůvy (1997) je princip uvědomělosti požadavek na jedince, aby probírané látce a kladeným nárokům plně porozuměl. Hlavním smyslem tohoto principu je zamezit mechanickému osvojování skutečnosti a pouhému memorování bez hlubšího porozumění. Jůva a Jůva (1997) upozorňují na princip aktivnosti, jež opětovně vyzvedá moderní pedagogika, jako prostředek k rozvoji tvůrčího přístupu jedince ke skutečnosti. 13

4.3.6. Zásada názornosti Tato zásada se rozvíjela společně se samotným vznikem výchovy až do období antiky. V historii ale nebyla vždy náležitě doceňována, mnohdy byla dokonce zcela potlačena. Její významnou roli ji vrátili teprve renesanční myslitelé, a v současnosti se zásada názornosti považuje za zcela zásadní a uplatňuje se v nejrozmanitějších formách na všech úrovních vzdělávání (Dostál 2008). Velkou zásluhu na současném pochopení této zásady má mnoho myslitelů, například Komenský (1958) uvádí: „Lidé se mají učit moudrosti pokud možno ne z knih, nýbrž z nebe, země, dubův a buků, tj. znáti a zkoumati věci samy a ne pouze cizí pozorování a svědectví o věcech.“ Podle Ondráčka (1971) zásada názornosti vyjadřuje požadavek, aby učitel při vyučování vedl žáky k vytváření i zobecňování představ bezprostředním vnímáním nebo zobrazováním předmětů a jevů skutečnosti, k osvojování zákonitostí přírodních a společenských jevů manipulacemi s věcmi i smyslovým poznávání objektivní reality distančními analyzátory. S postupem času bylo ale zjištěno, že tato definice se jeví příliš jednostranně, byly proto vytvořeny další, které by tuto zásadu popsaly lépe. Jako nejvhodnější se v současnosti jeví definice, kterou uvádí Dostál (2008): „Zásada názornosti vyjadřuje takový požadavek na edukátora, aby vedl edukanty k vytváření a zobecňování představ bezprostředním vnímáním skutečnosti či jejího zobrazení, nebo při edukaci uplatňoval takový výklad, který vyvolá v edukantech již dříve vytvořené představy popisované skutečnosti. Skutečností lze rozumět veškeré přírodní i uměle vytvořené předměty a přírodní a společenské jevy.“ Podle Skalkové (2007) můžeme rozlišovat názornost předmětnou (vnější) a názornost slovně obraznou (vnitřní). Předmětnou názorností vytváříme systém představ a pojmů na základě bezprostředního vnímání reálných předmětů nebo kreseb, fotografií, map, schémat atd. Slovně obrazná názornost je založena na slovním popisu jevů, příkladů, na líčení situací, událostí a lze ji nejlépe uplatnit, pokud bude navazovat na již získané zkušenosti žáků. Potřeba principu názornosti vyplývá i z dat, která uvádí Kalhous a Obst (1998). Tato data jsou uvedena v následující tabulce, která porovnává přirozený příjem informací a příjem informací při vyučování jednotlivými smysly.

14

Tab. 1- Využívání smyslů při zpracování informací Přirozený příjem

Příjem při vyučování

Zrak

80 %

12 %

Sluch

12 %

80 %

Hmat

5%

5%

Ostatní smysly

3%

3%

4.3.7. Zásada přiměřenosti Princip přiměřenosti navazuje na zásadu individuálního přístupu, na jehož základě lze zvolit obsah, formy, a metody výchovy v souladu s věkovou vyspělostí a s dosavadní úrovní znalostí a schopností vychovávaného jedince. Tato zásada má vyloučit dva možné

extrémy,

tedy

předimenzování

požadavků

na

jedince

nebo

naopak

poddimenzování nároků. Oba extrémy jsou nežádoucí, předimenzování může vést ke ztroskotání a frustraci jedince, v případě poddimenzování pak nevyužívá všech jeho možností a brzdí jeho rozvoj (Jůva a Jůva 1997). 4.3.8. Zásada soustavnosti Klasická zásada, která po žácích vyžaduje při osvojování vědomostí a dovedností systematický postup (Kalhous, Obst 1998). Podle Jůvy a Jůvy (1997) psychologie myšlení a paměti ukazuje, že kvalita pochopení a zapamatování je přímo úměrná logickému uspořádání podnětů. Z principu soustavnosti vyplývají podle Jůvy a Jůvy (1997) tyto požadavky: •

Vytvořit zdůvodněný systém vyučovacích předmětů, vzájemně na sebe navazujících a mezi sebou koordinovaných, zakotvený v učebním plánu.

•

Vybrat a systematizovat potřebné učivo, stanovit jeho normy v učebních osnovách a rozpracovat je v učebnicích a dalších pomůckách.

•

Zajistit systematický pracovní režim pedagogické instituce, pravidelnou návštěvu výuky, soustavu ročníků a vyučovacích hodin, harmonický rozvrh hodin atd.

•

Dosáhnout systematického pracovního postupu ve výuce každého předmětu a jeho návaznosti a koordinaci s jinými předměty. 15

4.3.9. Zásada trvalosti a operativnosti Podle Kalhouse a Obsta (1998) tato zásada předpokládá trvalé osvojení vědomostí a dovedností tak, aby pro každého jedince byly použitelné při dalším procesu sebevzdělávání i v praktických činnostech. Za trvalé operativní vědomosti a dovednosti, lze považovat ty které (Kalhous, Obst 1998): a) se uchovávají dlouhodobě v paměti b) v aktuálních situacích se vybavují ve slovech nebo činnostech bez větší námahy c) podle potřeby umožňují řešit praktické nebo intelektuální úlohy K lepší aplikaci této zásady dojde, pokud budeme respektovat veškeré poznané zákonitosti paměti a faktory zapamatování. Nejvíce informací zapomeneme v době krátce po osvojení. Na zapomínání a osvojování vědomostí má vliv řada činitelů, například druh učiva, metody a formy výuky a učení, motivace a její vnější podmínky, žákův zdravotní stav, opakování atd. (Kalhous, Obst 1998). Trvalosti a operativnosti lze dosáhnout především (Turek 1987): 1) motivací žáků 2) uspořádáním učiva do systému, který má logickou strukturu 3) chápáním osvojovaného učiva, samostatnou, aktivní, tvořivou prací 4) zabezpečením vnitřní zpětné vazby a sebekontrolou 5) zapojením více smyslů do procesu poznání 6) aktivním opakováním (aplikací, spojením, ale nikdy ne „biflováním“)

16

4.4. Systém výuky Na následujícím obrázku je zobrazeno schéma základní struktury systému výuky. Toto schéma znázorňuje hierarchii jednotlivých prvků, jejich vzájemné vazby a propojení zpětnou vazbou (Kalhous, Obst 1998).

Obr. 2 - Schéma výuky

17

4.4.1 Cíl výuky Cíl výuky je jedna z klíčových didaktických kategorií, která vymezuje jednak účel a záměr výuky, ale také výstup a výsledek výuky. Progresivním trendem je charakterizovat cíle v podobě dosahovaných kompetencí žáků. Zahrnují hodnoty a postoje, produktivní činnosti a praktické dovednosti, poznatky a porozumění. Jsou formulovány ve vzdělávacích programech, předmětových kurikulech a učebních osnovách. Rozlišují se cíle vyučovacího předmětu jako celku, cíle ročníkové a cíle pro určitá témata nebo výukové situace (Průcha a kol. 2013). Cíl výuky se tradičně odvozuje z hodnotové soustavy naší demokratické společnosti, z cílů, které jsou v dané etapě její výstavby závazné pro všechny oblasti společenského života. Úkolem každého pedagoga je sledování vývoje společenských potřeb a jejich průběžná aktualizace ve výuce. Cíle nepůsobí ve výuce přímo, ale prostřednictvím dialektických vazeb mezi cíli, podmínkami a prostředky (Maňák 2003). Kalhous a Obst (1998) uvádějí jako základní vlastnosti funkčního výukového cíle komplexnost, konzistentnost, kontrolovatelnost a přiměřenost.

4.4.2 Obsah výuky Obsah výuky vyplývá z obsahu školního vzdělávání, může se ale lišit, z důvodu individuálních modifikací provedených pedagogem. Obsah školního vzdělávání je pak definován jako strukturovaný a funkčně uspořádaný výběr obsahu vzdělávání, odpovídající cílům příslušného stupně nebo typu školy, respektující prostředí, věk, předpoklady a zkušenosti žáků (Průcha a kol. 2013). Obsah výuky je určen učebními plány a osnovami, které dříve byly pro učitele závazné, avšak z důvodu rychlého rozvoje lidského poznání bylo nutno direktivní směrnice změnit na rámcové, které jsou schopny pružněji reagovat na vědeckotechnický pokrok. Pečlivě zvolená struktura obsahu výuky, zahrnující vzdělávací cíle, výukové metody a prostředky, organizační formy, má zásadní vliv na kvalitu a podmínky výukového procesu (Maňák 2003).

18

4.4.3 Typy výuky V minulosti se objevoval pouze jediný (univerzální) typ výuky, který dnes označujeme jako informativní. Teprve postupem času se začaly diferenciovat a rozvíjet další druhy, jež využívají jiných principů při osvojování vědomostí. Dnes známe čtyři základní typy výuky (Maňák 2003): 1) výuka informativní- informace jsou předávány učitelem 2) výuka heuristická- učitel pouze vede žáky v procesu heurézy (objevování) 3) výuka produkční- praktická výuka založená na teoretických poznatcích 4) výuka regulativní- detailně rozpracovaný projekt řídí celý proces výuky

Obr. 3 – Schéma typů výuky

19

4.4.4. Fáze výuky Fáze výuky jsou prvky, které postihují její procesuální stránku a člení proces výuky na vzájemně se prostupující sekvence. Tyto fáze obsahuje každý typ výuky, avšak jejich pořadí se může měnit podle cílů a podmínek výuky. Jejich optimální modelový sled je motivace, expozice, fixace, diagnóza a aplikace (Maňák 2003). Motivace- Hrabal a kol. (1984) definují motivaci jako souhrn činitelů, které podněcují, orientují a udržují chování člověka. Žák může být motivován poznávacími potřebami, sociálními potřebami nebo výkonovými potřebami. Pokud je žák motivován na základě poznávacích potřeb, hovoříme o vnitřní motivaci, pokud v procesu figurují jiné potřeby, nazýváme ji motivací vnější. Expozice- Expoziční fáze vyučovacího procesu zprostředkovává žákům nové poznatky. Tato fáze zahrnuje všechny způsoby a postupy, jimž si žáci pod vedením učitele učivo osvojují. Ústředním problémem expoziční fáze je vytváření pojmů, ale spadá zde také vytváření základů a východisek dovedností a návyků (Maňák 2003). Fixace- Naprosto nezbytná fáze, ve které dochází k upevňování osvojených vědomostí a dovedností. Tato fáze se nejčastěji realizuje formou opakování a cvičení, které zajistí, že nabyté vědomosti nebudou vytlačeny vědomostmi novými, a žák bude moci vytvářet širší souvislosti a komplikovanější struktury. Důležitá je zde také zpětná vazba a diagnostika výkonů, která ukáže problematická místa, na které je vhodné se při opakování zaměřit (Maňák 2003). Diagnóza-Tento termín označuje všechny druhy diagnostikování, jako je například zkoušení, prověřování, hodnocení, známkování atd. Zpětná vazba slouží hlavně ke zjištění nedostatků nebo neúspěchů, které je potřeba vhodně napravit. Průběžná diagnostika zaručuje včasné zjištění chyb jak ze strany žáka tak i učitele. Diagnostiku lze provádět ústně, písemně, graficky, pohybově nebo kombinovaně (Maňák 2003). Aplikace-Aplikační fáze je vyvrcholením výuky, při které dochází k uplatňování získaných vědomostí a dovedností. Schopnost aplikace vyžaduje základní myšlenkové operace analýzu, syntézu, generalizaci, abstrakci a konkretizaci. Aplikace v praxi v podmínkách výuky, slouží především jako příprava na život, na použití vědomostí a dovedností v společenské a výrobní praxi (Maňák 2003).

20

4.4.5. Metody výuky Podle Průchy a kol. (2013) charakterizuje metoda výuky činnost učitele vedoucího žáka k dosažení stanovených vzdělávacích cílů (řec. methodos – postup, cesta, způsob). Výběr vhodných metod a jejich dokonalé ovládání je rozhodujícím prostředkem k dosahování cílů v každé uvědomělé činnosti (Maňák 2003). Klasifikace výukových metod je na obrázku 4.

Obr. 4- Metody výuky

21

Maňák a Švec (2003) uvádí nejčastější kritéria pro výběr vhodné metody: 1) zákonitosti výukového procesu 2) cíle a úkoly výuky 3) obsah a metody daného oboru 4) úroveň fyzického a psychického rozvoje žáků 5) zvláštnosti třídy, skupiny žáků 6) vnější podmínky výchovně-vzdělávací práce 7) osobnost učitele Vzhledem k tématu se tato práce dále zaměří pouze na metodu didaktické hry. Průcha a kol. (2013) definují didaktickou hru jako analogii spontánní činnosti dětí, která sleduje didaktické cíle. Může se odehrávat v učebně, tělocvičně, na hřišti, v přírodě. Má svá pravidla, vyžaduje průběžné řízení, závěrečné vyhodnocení. Je určena jednotlivcům i skupinám žáků, přičemž role pedagogického vedoucího mívá široké rozpětí od hlavního organizátora až po pozorovatele. Její předností je stimulační náboj, neboť probouzí zájem, zvyšuje angažovanost žáků na prováděných činnostech, podněcuje jejich tvořivost, spontaneitu, spolupráci i soutěživost, nutí je využívat různých poznatků a dovedností, zapojovat životní zkušenosti. Obecně je hra jedna ze základních forem činnosti (vedle práce a učení), pro niž je charakteristické, že je to svobodně volená aktivita, která nesleduje žádný zvláštní účel, ale cíl a hodnotu má sama v sobě (Maňák, Švec 2003). V edukačním procesu by hra měla jednoznačně figurovat, ale není tomu tak, spousta škol preferuje spíše namáhavou, málokdy přitažlivou práci (Houška 1993). Jančařík (2007) uvádí, že dítě se při hře vzdělává jakoby mimochodem (bezbolestně), naučené si lépe zafixuje, než kdyby si je jen memorovalo. Metodická příprava hry je velice náročná, a to nejen po stránce organizace a zabezpečení všemi nezbytnými sounáležitostmi hry, ale také zejména z hlediska promýšlení pedagogického záměru (Maňák 2003). Pokud má didaktická hra správně fungovat je potřeba dbát na to, aby sledování učebních cílů nepřekrývalo vlastní podstatu hry, a naopak aby volnost a neúčelnost hry nezpůsobila úplné potlačení cílů výuky. (Maňák, Švec 2003).

22

Meyer (2000) uvádí rozdělení didaktických her z hlediska jejich obsahu a cílů na: 1) interakční hry – svobodné hry, sportovní a skupinové hry, hry s pravidly, společenské hry, myšlenkové a strategické hry, učební hry 2) simulační hry – hraní rolí, řešení případů, konfliktní hry, loutky, maňásci 3) scénické hry – rozlišení mezi hráči a diváky, jeviště, rekvizity, kostýmy

4.4.6. Organizační formy výuky Velikanič (1967) popisuje organizační formy výuky jako uspořádání podmínek k realizaci obsahu vyučování, v jejichž rámci se používají různé vyučovací metody a vyučovací prostředky. Tyto organizační formy mají dlouhou historii, postupně procházely mnoha úpravami, jež byly vyvolávány změnami ve funkci školy a novými úkoly vyučování, změnami v pojetí obsahu vzdělávání i charakteru činnosti učitele a žáků (Skalková 2007). Důležitým hlediskem je variabilita organizačních forem výuky a jejich flexibilita, jelikož vytvořením univerzální organizační formy nastolíme stereotyp, který je poté brzdou dalšího rozvoje (Maňák 2003). Základní proudy organizačních forem podle Skalkové (2007): •

frontální vyučování v systému vyučovacích hodin

•

skupinové a kooperativní vyučování

•

individualizované a diferenciované vyučování

•

systém různých organizačních forem uplatňovaný při realizaci projektů a integrovaných učebních celků

•

domácí učební práce žáků

4.4.7. Didaktické prostředky V širším smyslu můžeme definovat prostředky jako všechny prostředky, které má učitel k dispozici na dosahování vytyčených výukových cílů (Průcha a kol. 2003). V didaktice je kladen důraz na materiální prostředky, proto je definujeme jako všechny materiální předměty, které zajišťují, podmiňují a zefektivňují průběh vyučovacího procesu (Skalková 2007). Do kategorie materiálních didaktických prostředků patří učební pomůcky, které jsou popsány v bodě 4.4.9. 23

4.4.8 Výsledky výuky Výsledky jsou resultativním prvkem systému výuky, které působí na ostatní prvky prostřednictvím zpětné vazby (Maňák 2003). Výsledky výuky se podle Maňáka (2003) dělí na vědomosti, dovednosti, návyky. Průcha a kol. (2013) definují vědomost jako soustavu faktů a pojmů, teorií a komplexních poznatkových struktur, které si jednotlivec osvojil prostřednictvím školního vzdělání, vlastního učení a z jiných zdrojů. Je výsledkem

žákova

vnímání,

poznávání,

myšlení,

zapamatování,

praktického

experimentování i životních zkušeností. Odráží tedy jak společensko-historickou zkušenost generací, tak individuální zkušenost jedince. Dovednosti vznikají v úzké návaznosti na vědomosti, a jsou popisovány jako učením získané předpoklady pro úspěšné vykonávání určité činnosti, postupně přecházející v tuto činnost (Maňák 2003). Návyk je podle Průchy a kol. (2013) sklon člověka vykonávat v určité situaci nebo na určitý podnět sérii činností v ustálené podobě, v neměnném pořadí. Návyk je zautomatizovaný a těžko se mění. Maňák (2003) dodává k vědomostem, dovednostem a návykům ještě myšlenkové operace, které se projevují v úrovni zobecňování, v schopnosti usuzování a ve formulování přesných závěrů na základě výchozích premis.

4.4.9 Výukové pomůcky V tak složitém a komplexním procesu jako je vzdělávání, si v dnešní době jen těžko vystačíme pouze s verbální komunikací. Snad žádný edukátor není schopen poskytnout kvalitní výuku bez edukačních pomůcek. Učební pomůcky jsou schopny, při správném metodickém zakomponování do procesu výuky, pomoci zefektivnit dosahování vzdělávacích cílů (Dostál 2008). Učební pomůcky jsou materiální předměty, které se bezprostředně používají ve výchovně vzdělávacím procesu k hlubšímu osvojení vědomostí a dovedností a představují přímý materiál zprostředkující žákům poznání skutečnosti (Maňák 2003). Nejaktuálnější definice se jeví podle Průchy a kol. (2003), tedy že učební pomůcky jsou předměty zprostředkující nebo napodobující realitu, napomáhající větší názornosti nebo usnadňují výuku. Myšlenka využívání pomůcek ve výuce není nová, ale má kořeny

24

v dávné historii. Prvotní zárodky vznikaly v empirismu a sensualismu, což jsou směry, které při poznávání skutečnosti vychází z bezprostřední smyslové zkušenosti (Jůva, Jůva 2003). Zásadním způsobem promluvili do používání pomůcek například F. Bacon, J. A. Komenský, J. H. Pestallozi, F. Fröbel, G. A. Lindner, J. Dewey a další. Namístě je uvést větu „Nihil est in intelectu quot non prius fuerit in sensu“ (Nic není v rozumu, co před tím nebylo ve smyslech), kterou citoval Komenský (Cipro 2002). Je třeba také zmínit tzv. „Fröbelovy dárky“, které tvoří soubor šesti kolekcí jednoduchých hraček (Dostál 2008). Klasifikace učebních pomůcek značně stěžuje jejich rozmanitost. Přehledný je systém, který uvádí Dostál (2008): 1) původní předměty a reálné skutečnosti – výrobky a výtvory, vzorky materiálů, přírodniny, jevy a děje 2) modely – zobrazující předmět, zobrazující princip, statické modely, dynamické modely, symbolické modely 3) vizuální pomůcky – fotografie, nástěnný obraz, kresba na tabuli, mapa, fólie pro zpětný projektor, obrazy promítané dataprojektorem 4) auditivní pomůcky – hudební záznamy, zvukové záznamy přírodních jevů, mluvené nahrávky, rozhlasové vysílání 5) audio-vizuální pomůcky – televizní pořady, výukové filmy 6) literární pomůcky – učebnice, pracovní sešity a listy, odborná literatura, periodika 7) počítačové programy a internet 8) speciální pomůcky – soupravy pro experiment, trenažéry Při použití pomůcek ve výuce je potřeba zvážit řadu kritérií vzhledem ke konkrétním podmínkám. Edukátor je povinen ze souboru učebních pomůcek vybírat uvědoměle a odůvodněně, na základě určitých hledisek (Dostál 2008). Skalková (2007) doporučuje volit vhodnou učební pomůcku vzhledem: •

k cíli, který jeho vyučování sleduje

•

k věku a psychickému vývoji žáků, jejich dosavadním zkušenostem a vědomostem

•

k podmínkám realizace i zkušenostem a dovednostem učitele 25

Učební pomůcka se vyznačuje určitými atributy. Ty základní uvádí Dostál (2008): •

podstatu pomůcek tvoří signály, které jsou výsledkem látkové povahy pomůcek

•

do těchto signálů jsou vložené zprávy s učivem, určené na zpracování informací

•

pomůcky simulují objektivní skutečnost (s výjimkou skutečného předmětu)

•

vyžadují realizaci pomocí vyučovací techniky

•

rozumové zpracování zpráv s učivem ulehčují předcházejícím smyslovým kontaktem prostřednictvím všech smyslových orgánů

•

předpokládá se, že budou do výuky včleněny ve formě demonstrace, nebo budou objekty bezprostřední manipulace žáků

•

některé pomůcky nejsou účinné bez uvedení do souladu s metodami a dalšími pomůckami

•

vytvářejí společný jazyk mezi edukátorem a edukanty, což urychluje styk mezi nimi a dělá ho výkonnějším

•

silně motivují edukanta k učení

•

vysoce aktivizují, vytvářejí přechod od neúmyslné k úmyslné pozornosti

•

pomáhají překonávat útlum, který je často přirozenou obranou organizmu proti nadměrnému vyčerpání anebo reakcí na jednotvárnost a nudu

•

učební pomůcky lze využít ve všech fázích výuky

Velmi důležitým bodem při používání výukových pomůcek je uplatnění zásady názornosti. Viz bod 4.3.6. V dnešní době používání klasických výukových pomůcek upadá, to je dáno zvyšující se aplikací výpočetní techniky, která má daleko větší možnosti. V souvislosti s využíváním počítačů vystává pojem multimediální působení. Ani myšlenka multimediálního působení není nová (Dostál 2008). Jak pro klasické výukové pomůcky, tak pro počítače stále platí myšlenka J. A. Komenského (1958): „Proto budiž učitelům zlatým pravidlem, aby všecko bylo předváděno smyslům, kolika možno. Tudíž věci viditelné zraku, slyšitelné sluchu, vonné čichu, chutnatelné chuti a hmatatelné hmatu; a může-li něco býti vnímáno najednou více smysly, budiž to předváděno více smyslům,…“

26

5. Tvarová, konstrukční a materiálová studie 5.1. Didaktická hračka Didaktická hračka je druhem didaktické pomůcky, která pomáhá formou hry rozvíjet vědomosti a dovednosti. U didaktické hračky se na rozdíl od pomůcky neklade tak velký důraz na získání vědomostí, ale hlavně na samotnou herní činnost. Didaktické hračky využívají hlavně děti, jelikož hraní tvoří v útlém věku podstatný zdroj získávání zkušeností. U dospělých slouží didaktické hračky hlavně k procvičování již získaných zkušeností. Z důvodů rozdílných požadavků napříč věkovými kategoriemi, se u didaktických hraček uvádí doporučený věk. Doporučený věk se určuje podle požadované intelektuální zdatnosti a schopnosti manipulace s předměty. V současné době trh nabízí nepřeberné množství různých druhů didaktických hraček jak pro děti, tak pro dospělé. V mnoha případech je ale označení „didaktická hračka“ zcela nevyhovující. Jelikož neexistují žádné oficiální dokumenty, které by obsahovaly jednotlivé didaktické požadavky, je na samotných výrobcích jakou didaktickou hodnotu bude didaktická hračka mít. Bohužel z důvodu komerce a snahy některých výrobců přijít co nejrychleji k zisku, jsou didaktická hlediska často zanedbávána. Dodržení didaktických požadavků by přitom mělo mít stejnou důležitost jako například dodržení požadavků bezpečnostních. Při nedodržení bezpečnostních předpisů může dojít ke zranění, stejně tak při nedodržení didaktických aspektů může dojít k vytvoření nevhodných návyků a neblahému vlivu na vývoj dítěte. Klasickým příkladem je použití televizních postaviček jako motiv pro didaktickou hračku, které na jednu stranu zvyšují zájem dětí, ale na druhou stranu vytváří nežádoucí fixaci dítěte. U didaktických pomůcek byl v minulosti řešen tento problém vytvořením státního projektu Komenius, který vytvářel didaktické pomůcky pro školy a dbal na jejich vysokou didaktickou hodnotu. Podle konkrétního typu mohou didaktické hračky rozvíjet například čtení, psaní, počítání, jemnou motoriku, logické uvažování, představivost a jiné dovednosti.

27

Obr. 5- Stavebnice Geomag

Obr. 6- Vkládací kostka moře

Obr. 7- Logická nasouvací hračka 28

Obr. 8- Motorický labyrint

Obr. 9- Míč s násobilkou

Obr. 10- Třídící trojúhelník 29

5.1.1. Základní kategorie a používané materiály Většina didaktických hraček má specifickou funkci a jsou vymýšleny stále nové principy. Některé se ovšem velice osvědčily a vytvořily celou kategorii. Velice oblíbené jsou například stavebnice (LEGO, Merkur, Geomag), které rozvíjí jemnou motoriku a představivost, nebo také různé druhy skládaček (Puzzle, skládání tvarů a barev). Velice rozšířené i u dospělých jsou logické hry a hlavolamy. Zvláštní kategorii pak tvoří didaktické deskové hry, které ale většinou vyžadují určitou intelektuální zdatnost, jelikož mohou obsahovat více informací. Některé didaktické hračky jsou modely reálných situací a děti díky nim mohou získat danou dovednost mnohem jednodušeji. Didaktické hračky jsou vyráběny z mnoha druhů materiálů, nejčastěji je používáno dřevo, plast, kov, textilie, nebo papír. Dřevěné hračky jsou levné, lehce opravitelné a relativně trvanlivé, plastové hračky se v poslední době velice rozšířily, jelikož jsou velice levné a mají obrovskou variabilitu použití, bohužel jejich hlavní nevýhodou je malá odolnost a náročná likvidace. Kovové hračky jsou velice odolné a tomu taky odpovídá jejich cena. Méně používané jsou textilie a papír, které jsou poměrně levné a při správném zacházení i trvanlivé. Kvalitní didaktickou hračku lze vyrobit také vhodnou kombinací různých materiálů.

5.1.2. Normy Jak bylo psáno výše, norma konkrétně pro didaktické hračky neexistuje, nicméně pokud má být didaktická hračka uvedena na trh, musí splňovat řadu požadavků vztahující se obecně na všechny hračky. Všechny hračky uváděné na trh v Evropské unii musí splnit technické požadavky uvedené v evropské směrnici 2009/48/ES ze dne 18. června 2009 o bezpečnosti hraček (implementovaná do nařízení vlády č. 86/2011 Sb. z 9. 3. 2011). Hračky musí být opatřeny značením CE, informacemi pro spotřebitele, ES prohlášením o shodě a technickou dokumentací. V současnosti je možné získat řadu certifikací, jednou z nich je značka „Bezpečná hračka“, kterou provádí Institut pro testování a certifikaci. Značku získá pouze hračka, která úspěšně projde testováním v akreditované laboratoři podle normy ČSN EN 71 (všechny části). V laboratoři jsou zkoušeny chemické, hygienické, fyzikální, mechanické, elektrické vlastnosti a hořlavost hraček (Institut pro testování a certifikaci a. s.) 30

5.2. Návrh Zadáním Technického muzea bylo vytvořit didaktickou hračku (nebo model fyzikálního jevu) pro účely technické herny. Při navrhování takto specifického výrobku je nejdůležitější si uvědomit, kdo s ním přijde do kontaktu. Nesmíme zapomenout, že přístup do technické herny mají všichni návštěvníci Technického muzea. Prvním požadavkem bylo tedy navrhnout didaktickou hračku, kterou by zaujala co největší část populace od dětí předškolního věku až po jejich dospělý doprovod. Zásadní jsou také podmínky v technické herně, které musíme rovněž brát v úvahu. Je vhodné se například vyvarovat volných částí, protože hlavně mladší děti rády takovéto části přenáší po celé herně. Zvláštní ohled je třeba brát i na odolnost didaktické hračky, jelikož je pravděpodobné, že při větším počtu dětí v herně bude muset odolávat daleko většímu namáhání. Děti na rozdíl od dospělých reagují v herně spontánně, to znamená, že nejvhodnější je vytvořit takovou hračku, na kterou není potřeba návod a děti ji správně používají pouze na základě logické úvahy. Pokud je potřeba návod, je lepší vyžít různých symbolů a obrázků, které jsou lépe a rychleji pochopitelné než prostý text. Další důležitý bod je volba použitých materiálů, jež by měly být patřičně odolné a bezpečné, ale přitom cenově dostupné.

Obr. 11- Prostory technické herny 31

5.2.1. Prvotní idea Na základě předchozích úvah, byl vytvořen první návrh didaktické hračky. Tato didaktická hračka je založena na jednoduchém principu, kdy mechanickou manipulací s částmi hračky se snažíme docílit požadované situace. Požadovanou situací je myšleno správné postavení částí vůči sobě tak, aby grafické zobrazení na jednotlivých částích vytvořilo logickou posloupnost (Obr. 12). Správnost provedení je následně ověřena pomocí mechanického úkonu (Obr. 13).

Obr. 12- Skica 1

Obr. 13- Skica 2 32

Z počátku se tento návrh jevil poměrně vhodně, s postupem času se ale objevila řada nedokonalostí, které bylo potřeba vyřešit. Hlavním problémem bylo, že v určitých situacích zvolený princip nefungoval správně (ověření dopadlo pozitivně, i když logická posloupnost grafiky nebyla dodržena). Po mnoha pokusech byl tento problém vyřešen změnou tvaru základních součástí (Obr. 14). Vznikl nový návrh, který byl z teoretické stránky funkční a obsahoval řadu vylepšení, jež odstraňovala nedostatky prvního návrhu.

Obr. 14- Skica 3 Navrhnutá didaktická hračka je tvořena několika disky, které jsou umístěny nad sebou a každý disk je možno otáčet kolem své osy. Na hranách těchto disků se nachází políčka s grafikou a každé grafice je přiřazen konkrétní otvor v disku. Seřazením grafiky do logické posloupnosti, seřadíme i otvory jednotlivých disků. Prvek ověření správnosti mechanickým úkonem je zde nahrazen světelným signálem. Pokud je tedy grafika správně seřazena, světlo vycházející z horní části projde skrz seřazené otvory až na podložku, čímž dá jasný signál, že daná posloupnost je správná. V tomto návrhu jsou čtyři sady otvorů, každá sada je umístěna v jiné vzdálenosti od středu, čímž se zajistí správné prosvícení otvorů. Každý disk má navíc otvory umístěné odlišně, takže se nemůže stát, aby se při sestavení jedné posloupnosti rozsvítily dvě sady otvorů. Na obrázku 15 jsou zobrazeny kotouče a jejich otvory. Pro lepší náhled byla vytvořena i pracovní vizualizace (Obr. 16).

33

Obr. 15- Kotouče s otvory

Obr. 16- Vizualizace modelu

Velkou výhodou je možnost použití prakticky jakékoli logické posloupnosti, od čísel přes symboly, slova, obrázky atd. Volbou konkrétní grafiky můžeme didaktickou hračku přizpůsobit různým situacím a také různému věku dětí a dospělých. Díky tomu, že hračka může obsahovat čtyři různě obtížné posloupnosti, můžeme zaujmout děti nebo 34

dospělé s větším věkovým rozdílem. V tomto návrhu byly použity základní matematické posloupnosti, násobky dvou, násobky sedmi, násobky třinácti, a Fibonacciho posloupnost (každé číslo je tvořeno součtem dvou předchozích).

5.3. Popis a výroba modelu Pro ověření funkčnosti a pro lepší představu základních proporcí didaktické hračky bylo nutné vytvořit model. Základními částmi jsou disky vyrobené z překližky, přičemž nejspodnější disk funguje jako základna a z důvodu lepší stability má větší průměr. Naopak nejvrchnější disk je zesílen z důvodu vytvoření dostatečného prostoru pro instalaci světelného zdroje a jeho napájení. Jako světelný zdroj byly použity LED s úzkým světelným kuželem. Tyto LED jsou napájeny baterií (9V). Jelikož by diody ztrácely s vybíjením svůj světelný výkon, je součástí elektroinstalace i plošný spoj, který zajišťuje konstantní světelný výkon, až do úplného vyčerpání kapacity baterie. Všechny disky jsou nasazeny na závitovou tyč, podstavec je upevněn maticí a podložkou a zbylé disky jsou pouze odděleny podložkou, aby s nimi bylo možné otáčet. Horní zesílený disk lze demontovat a v případě potřeby vyměnit baterie, na vrchní straně tohoto disku je pak umístěn vypínač. Viz obrázky 17, 18, 19.

Obr. 17- Model foto 1 35

Obr. 18- Model foto 2

Obr. 19- Model foto 3

36

5.4. Zhodnocení modelu Kvůli kruhovému tvaru disků, by výroba klasickým způsobem byla značně náročná a neekonomická. Proto byla pro výrobu těchto součástí použita technologie CNC. Jak se ukázalo, použití této technologie bylo velice vhodné a díky tomu byla výroba modelu relativně snadná a levná. Vytvořený model splnil veškerá očekávání a potvrdil funkčnost teoretického návrhu. Jediným problémem se ukázalo nežádoucí otáčení kotoučů. Z důvodu přímého kontaktu jednotlivých kotoučů s podložkami mezi nimi, se při otáčení jedním kotoučem, mírně otáčely i kotouče sousední. I přesto se model dal bez problémů používat a bylo jej možné předvést na konzultaci se zástupci Technického muzea. Ze strany muzea sklidila didaktická hračka pozitivní ohlasy, ve světle nových zjištění však bylo vzneseno několik nových požadavků a úprav. Jako první byl požadavek na zvětšení celé didaktické hračky téměř trojnásobně. Dále bylo potřeba vymezit zvlášť každý kotouč, aby nedocházelo k jejich drhnutí o sebe. Kvůli markantnímu zvětšení didaktické hračky, bylo nutné vyřešit její hmotnost. Změny byly požadovány také v systému grafiky, který bylo potřeba jednodušeji a rychleji měnit, čímž se oblasti použití značně rozšířily.

37

6. Výroba prototypu 6.1. Využití poznatků při výrobě modelu Na základě nových požadavků Technického muzea, byla na didaktické hračce učiněna řada změn. Rozměry byly zvětšeny tak, aby kotouče, se kterými se otáčí, měly průměr 500 mm. Podstavec byl opatřen čtyřmi úchyty, jež mají za úkol usnadnit manipulaci při přenášení hračky. Drhnutí kotoučů o sebe, bylo vyřešeno vložením aretačního kroužku pod každý kotouč. Jednotlivé světelné zdroje jsou tvořeny třemi diodami, z důvodu zvýšení světelného výkonu. Největším problémem bylo snížení hmotnosti didaktické hračky, vše ale vyřešila konstrukční úprava jednotlivých kotoučů. Možnost snadné a rychlé výměny grafiky, byla zajištěna pomocí kapes z fólie. Použitá CNC technologie při výrobě modelu, byla zvolena i pro výrobu prototypu. Pro výrobu tvarově komplikovaných výrobků je tato technologie velice vhodná. Hlavním důvodem použití této technologie bylo lepší využití konstrukčního materiálu. Výroba kotoučů klasickou technologií by byla naprosto nevhodná, v procesu výroby by vznikalo značné množství odpadu, což by vedlo k zvýšení ceny didaktické hračky. Nezanedbatelný vliv na zvýšení ceny by při klasické technologii měl také zdlouhavý a komplikovaný výrobní proces klasické technologie, jelikož by bylo nutno využít řadu přípravků a speciálních výrobních postupů. Použitím technologie CNC byl celý výrobní proces zefektivněn, a bylo dosaženo i snížení množství odpadu. Obecné výhody a nevýhody CNC center uvádí Král a Šrajer (2008): Výhody: automatizace výrobního procesu, vysoká přesnost a rychlost opracování, odstranění technologických přestávek pro nové nastavení stroje, vysoká spolehlivost a univerzálnost stroje s poměrně malou údržbou, velká pružnost výroby s ohledem na rozsah sortimentů a možnost zapojení do výrobní linky Nevýhody: poměrně velké pořizovací a provozní náklady, větší nároky na odbornost obsluhy, nižší rychlost výroby v poměru s velkosériovou výrobou na jednotlivých specializovaných strojích

38

6.2. Použité materiály a konstrukce 6.2.1. Jednotlivé části a materiály Kotouče Celá didaktická hračka je tvořena dvěma velikostmi kotoučů, přičemž jednotlivé kotouče jsou smontovány z více částí. Úplně na spodu je podstavec, který je složen ze spodního plného kruhu a horního kruhu s vyfrézovanými úchyty, mezi nimiž jsou čtyři oblouky tvořící prostřední mezikruží. Ostatní kotouče mají kromě vrchního stejnou konstrukci, odlišnost konstrukce horního kotouče je dána instalací světelného zdroje. Horní kotouč je složen z horního plného kruhu s vypínačem, spodního kruhu s otvory a čtyř oblouků tvořící mezikruží. Ostatní kotouče jsou složeny z horního kruhu s otvory a osmi oblouků tvořících dvě mezikruží. Horní kruh těchto kotoučů se může lišit v poloze otvorů. Horní kotouč je spojen pomocí konfirmátů, ostatní kotouče jsou spojeny pomocí vrutů. Jako nejvhodnější materiál pro kotouče se jevila překližka. Rozhodujícím faktorem pro výběr tohoto materiálu byly její vlastnosti. Viz obrázek 20 níže a výkresová dokumentace a nářezový plán v příloze.

Obr. 20- Názorné zobrazení prototypu 39

Díky tomu že je překližka tvořena z více vrstev, do jisté míry odstraňuje anizotropii dřeva, s čímž souvisí vyšší tvarová stálost. Překližky lze opracovávat běžnými dřevoobráběcími stroji a nástroji, mohou se i povrchově upravovat. Možné je také spojování běžnými konstrukčními prostředky (Nutsch a kol. 2006). Aretační kroužky a sloupek Každý kotouč je nasazen na středový sloupek a jeho poloha je vymezena aretačním kroužkem. Podstavec je vymezen tak, aby se neotáčel, zbylé kotouče se mohou volně otáčet kolem sloupku. Viz obrázky 21 a 22 níže. Sloupek je tenkostěnná trubka o vnějším průměru 45 mm. Prodává se jako součást barových pultů, v mnoha povrchových úpravách. K těmto trubkám lze zakoupit i příslušné aretační kroužky, pro potřeby této didaktické hračky byly však kroužky vytvořeny na zakázku podle výkresové dokumentace v příloze. K přitažení kroužků ke sloupku byly použity imbusové stavěcí šrouby o průměru 6 mm.

Obr. 21- Aretační kroužek

Obr. 22- Sloupek 40

Elektroinstalace Veškerá elektroinstalace v prototypu byla vytvořena odborníkem na zakázku. Je tvořena napájením (čtyři baterie 9V), dráty, plošným spojem, a diodami. Zvětšení světelného výkonu je zajištěno přidáním dvou diod ke každé barvě, přičemž barvy jsou čtyři. Použity byly modrá, zelená, červená a žlutá. Viz obrázky níže, a soubor v příloze.

Obr. 23- Světelný zdroj

Obr. 24- Horní kotouč 41

Obr. 25- Elektroinstalace v horním kotouči

Obr. 26- Plošný spoj

Obr. 27- Napájení 42

Kapsy z folie Tyto kapsy je možné sehnat v jakémkoli papírnictví jako průkazové ochranné folie. Rozměr těchto folií je 85 × 60 mm a ke kotoučům jsou připevněny pomocí oboustranné lepicí pásky.

Obr. 28- Nalepování fólií

Obr. 29- Fólie na prototypu

43

6.3. Návrh programu pro CNC Anglická zkratka CNC znamená „computer numeric control“, což je v překladu numerické řízení pomocí počítače. Numerické řízení označuje jako ovládání stroje pomocí symbolů a čísel. Je to sofistikovaný systém, jehož struktura je mezinárodně normalizovaná. Každá operace je definována pomocí instrukce v programu. Tato instrukce se skládá ze slov, která jsou tvořena adresou a číselným kódem. Struktura této instrukce je: •

Číslo instrukce N

•

Druh pohybu G – rychloposuv, kruhová interpolace souřadnice, korekce apod.

•

Souřadnice cíle pohybu

•

Rychlost posuvu F

•

Otáčky vřetene S

•

Nástroj T – číslo nástroje

•

Doplňková funkce M (Marek a kol. 2010)

6.3.1. CAD-CAM Tvorba takovýchto programů je zvláště u tvarově složitějších dílců poměrně náročná. Je nutné si uvědomit, že takový program může obsahovat stovky i tisíce instrukcí. Zapisování kódu přímo pomocí písmen a číslic, je proto velice zdlouhavé. Z toho důvodu se začaly používat systémy CAD-CAM, které razantně rozšířily možnosti CNC technologie, a urychlily celý proces přípravy výroby. V CAD (Computer aided design) programu je možné vytvořit libovolný dílec jako 3D model, tento model je velice přesný, je to však pouze geometrický objekt. Pro návrh této didaktické hračky byl použit program TurboCAD Professional v.18. CAM (Computer aided manufacturing) program se používá k aplikaci dodatečných informací na 3D model, například přiřazení nástrojů k daným operacím, nastavení pořadí operací atd. Vytvořený soubor je poté převeden do ISO kódu. Tento kód je nahrán na přenosné médium, například disketu nebo flashdisk. Následně se 44

s přenosného média načte do řídicího systému stroje, kde je možné provést poslední nutné změny (nastavení otáček, rychlost posuvu) a spustit simulaci. Pro úpravu výstupu z CAD byl použit program Task 5.0, který je optimalizován pro konkrétní CNC zařízení.

6.3.2. Tvorba nářezového plánu Jelikož navržená didaktická hračka je tvořena dílci, které jsou získány dělením velkoplošného materiálu, není potřeba programovat složitý 3D objekt, ale postačí dvourozměrný nářezový plán. Třetí rozměr je řešen v CAM softwaru v podobě hloubky zajetí nástroje do materiálu. I dvourozměrnému nářezovému plánu je ale potřeba věnovat dostatečnou pozornost a vyvarovat se chyb. Je velice snadné přehlédnout špatné umístění nebo průměr otvoru. Pro tvorbu nářezového plánu potřebujeme znát rozměr použitého formátu, na který pak umisťujeme jednotlivé dílce. Dílce je nutné ukládat tak, aby vzniklý odpad byl co nejmenší, přičemž minimální vzdálenost dílců od okraje formátu musí být 20-30 mm podle konkrétního materiálu. Mezi jednotlivými dílci musíme rovněž dodržovat technologické mezery. Minimální velikost této technologické mezery je dána průměrem nástroje, ke kterému je vhodné přičíst alespoň 2 mm. Pokud nejsou dodrženy technologické mezery, simulace programu ohlásí chybu, v horším případě nástroj odebere materiál ze sousedního dílce. Výroba dílců neprobíhala v jednom bloku, a navíc se všechny dílce nevešly na jeden formát. Z toho důvodu byly vytvořeny celkem čtyři nářezové plány, viz obrázky níže a příloha.

Obr. 30- Nářezový plán 1 (horní kotouč) 45

Obr. 31- Nářezový plán 2

Obr. 32- Nářezový plán 3

Obr. 33- Nářezový plán 4 (podstavec) 46

6.4 Popis výroby 6.4.1 Plán výroby Základem každé efektivní a kvalitní výroby je vhodně zvolený plán výroby, který pomáhá urychlit výrobní operace a systematizuje výrobní proces. Plán výroby je potřeba stanovit tak, aby výroba byla co nejplynulejší, a aby jednotlivé operace neznehodnocovaly operace předešlé. Výroba didaktické hračky probíhala v těchto krocích: 1. Příprava výroby 2. Zadání výroby aretačních kroužků, nákup středového sloupku, spojovacích prostředků, oboustranné pásky a fólií 3. Výroba dílců pro horní kotouč 4. Kompletace dílců horního kotouče 5. Instalace diod a napájení do horního kotouče 6. Výroba dílců ostatních kotoučů a podstavce 7. Kompletace kotoučů (kompletace podstavce probíhá při montáži středového sloupku) 8. Úprava povrchu kotoučů (frézování, broušení, nanášení NH) 9. Montáž podstavce a kotoučů na středový sloupek 10. Lepení fólií na hrany kotoučů

6.4.2 Výroba kotoučů Výroba dílců kotoučů měla probíhat na CNC zařízení Homag Venture 13M, kde je upnutí materiálu řešeno pomocí celoplošného přisátí přes podkladovou dřevovláknitou desku, a na který se pohodlně vejde překližka formátu 2500×1250 mm. Z technických důvodů ale nebylo možné toto zařízení použít a výroba se musela přesunout na starší typ CNC SCM Tech99. Zde vyvstaly dva problémy. Za prvé rozměry pracovního stolu byly menší než formát překližky, a za druhé je na tomto typu CNC obráběný materiál upnut pomocí vakuových modulů, což znemožňuje projet nástrojem celou hloubku materiálu.

47

První problém se týkal pouze druhého nářezového plánu, první, třetí a čtvrtý nářezový plán mají formát menších rozměrů než je limitní rozměr pracovního stolu. Klasickým řešením by bylo rozmanipulovat formát 2500×1250 příčně na třetiny. Po důkladném přehodnocení bylo toto řešení ovšem zamítnuto. Z důvodu specifického tvaru dílců, nebylo možné žádným způsobem vytvořit takový nářezový plán, aby se razantně nezvýšila spotřeba materiálu. Bylo nutné navrhnout netradiční řešení. Jako nejvhodnější se ukázalo ponechat formát v celku a vyřešit problém úpravou nářezového plánu. Úprava spočívala ve zpracování celého formátu ve třech krocích. Na vakuové moduly byl upnut celý formát s vědomím, že přesahuje rozměry pracovního stolu. V první fázi byl spuštěn upravený program, který obsahoval pouze dílce nacházející se v oblasti dosahu nástroje (Obr. 34). V druhé fázi byl formát otočen o 90 stupňů proti směru hodinových ručiček a upnut. Stejně jako v první fázi byl použit program obsahující dílce pouze v dosahu nástroje, navíc bylo ale třeba změnit nulový bod obrobku (Obr. 35). Ve třetí fázi byl formát opět otočen o 90 stupňů proti směru hodinových ručiček. Opět byl použit stejný princip jako v předchozích fázích s tím rozdílem, že program byl zrcadlově obrácen, aby bylo možné formát umístit k dorazům na opačné straně stolu (Obr. 36).

Obr. 34- Nářezový plán 2a

48

Obr. 35- Nářezový plán 2b

Obr. 36- Nářezový plán 2c

49

Řešení druhého problému bylo poměrně jednoduché. Postup byl stejný jako u klasického obrábění, rozdíl byl v hloubce zajetí nástroje do materiálu. Dráha nástroje byla upravena tak, aby spodní vrstva překližky zůstala celistvá (Obr. 37). Kvůli této úpravě bylo nutné provést řadu operací navíc. Částečně profrézovaný formát byl opatrně vyjmut ze stroje a dílce bylo nutno vyřezat přímočarou pilou. Následně byly ruční frézkou odstraněny přesahy a začištěny hrany jednotlivých dílců (Obr. 38). Dále bylo nutné ještě převrtat veškeré otvory. Tímto způsobem byly vyrobeny všechny dílce a mohlo tedy následně dojít k jejich kompletaci.

Obr. 37- Obrábění na CNC

Obr. 38- Začišťování hran

50

6.4.4 Kompletace dílců a montáž Kompletace jednotlivých dílců a montáž byla provedena podle následujících schémat.

Obr. 39- Rozpad horního kotouče

Obr. 40- Rozpad ostatních kotoučů

Obr. 41- Rozpad podstavce 51

Při montáži kotoučů na sloupek je vhodné postupovat podle obrázku 41. Nejdříve připevnit na sloupek podstavec a poté postupovat směrem nahoru.

Obr. 42- Montáž

52

6.5 Návrh návodu a posteru 6.5.1 Návod pro používání Návod má za úkol vést k správnému řešení. V některých případech může zcela nahradit pracovníka pověřeného k vysvětlování principu didaktické hračky. Protože budou didaktickou hračku využívat převážně děti je potřeba omezit text na minimum a využít především symbolů a jiných grafických znázornění. Při návrhu návodu je vhodné zaměřit se pouze na informaci jak dojít k správnému výsledku. Každá informace v návodu, která je navíc, má tendenci mást a odvádět pozornost. Návod zobrazuje tři fáze, při jejich dodržení by měl být schopen dobrat se výsledků téměř kdokoli.

Obr. 43- Návod

53

6.5.2 Poster Tvorba posteru schopného kvalitně prezentovat daný produkt, by se měla také řídit určitými pravidly. Dodržením těchto pravidel zaručíme přehlednost, estetičnost a správné pochopení zobrazených informací. Na vědomí je brát například plošnou kompozici, typ a množství textu, grafické zpracování a další. Pro poster didaktické hračky byla zvolena centrální kompozice, poster je tvořen vizualizací didaktické hračky, v horní části je umístěn nadpis s malým odstavcem popisující základní princip. V dolní části jsou umístěna jména autorů a vedoucího práce. Celý poster je řešen tak, aby byl co nejvíce přehledný a aby upoutal na první pohled.

Obr. 44- Poster 54

7. Prezentace na výstavě Vyvrcholením celé práce bylo použití didaktické hračky jako prezentačního prostředku, který měl zaujmout a přilákat návštěvníky výstavní expozice Technického muzea na výstavě Regiontour. Pro tyto účely byly z hračky odstraněny fólie a na hrany kotoučů byly nalepeny rozstříhané obrázky vojáků v dobových uniformách. Hračka byla umístěna na podstavci v místech, kudy návštěvníci expozice často procházeli. Hlavní motivací k bližšímu kontaktu s hračkou byla zvědavost samotných návštěvníků, kteří chtěli zjistit účel tohoto netradičního exponátu.

Obr. 45 – Prezentace na výstavě 1

Obr. 46 – Prezentace na výstavě 2 55

Obr. 47 – Prezentace na výstavě 3

Obr. 48 – Prezentace na výstavě 4

56

8. Diskuze Po prostudování informací z oblasti didaktiky je zřejmé, že didaktická stránka hračky je přinejmenším stejně důležitá jako například stránka konstrukční. Velice znepokojující je fakt, že i přes dlouhou historii didaktiky a snahu mnoha myslitelů a filozofů o zlepšení vyučovacího systému, lidstvo není schopné poučit se z chyb a vědomě se tak brzdí v rozvoji. Je ale třeba podotknout, že i přes těžké podmínky se lidstvu podařilo vytvořit fungující systém vzdělávání pro většinu světové populace. Tento systém je nutné dále zdokonalovat, například právě používáním různých didaktických pomůcek a hraček. Tyto didaktické pomůcky a hračky je potřeba držet co možná nejdál od pouhého komerčního využití, neboť v záplavě dnešních didaktických hraček a pomůcek se objevují výrobky s nulovou didaktickou hodnotou, které slouží pouze k obohacení výrobců a zvyšování množství odpadu na naší planetě. Při tvorbě didaktické hračky bylo využito poznatků získaných studiem didaktiky, které napomohly vytvořit produkt splňující stanovené požadavky. Díky spolupráci s Technickým muzeem v Brně a následným úpravám, bylo použití didaktické hračky ještě rozšířeno nad rámec prvotního zadání. I přes velkou snahu autorů navržená didaktická hračka není dokonalá a je potřeba vyřešit ještě celou řadu aspektů. Vyrobený prototyp by měl posloužit jako testovací výrobek a na základě zpětné vazby poskytnout cenné informace o jeho nedokonalostech. V závislosti na daných podmínkách byla zvolená metoda výroby prototypu poměrně rychlá a levná. Při samotné výrobě se objevila řada komplikací, které byly překonány a umožnily hlubší porozumění jednotlivým výrobním operacím. Tato metoda byla zvolena pro výrobu tohoto konkrétního prototypu, je tedy jasné, že pro výrobu více kusů bude potřeba znovu přehodnotit veškeré klady a zápory použité technologie. V práci popsané různé obtíže a jejich řešení, jistě poslouží ke zkvalitnění výroby v případě výroby dalších kusů. Didaktická hračka navržená v této práci není schopna změnit postoj lidstva k vzdělávání, pokud však dokáže hravou formou přenést vloženou informaci alespoň na návštěvníky muzea, pak svůj účel splnila.

57

9. Závěr Tato práce pojednává o řešení požadavku Technického muzea v Brně, jehož zadáním bylo vytvořit didaktickou hračku pro účely technické herny. Toto zadání bylo s pomocí Technického muzea splněno nad rámec prvotních požadavků. Při návrhu bylo využito informací získaných studiem, ale také při konzultacích s odborníky, bez kterých by nebylo možné vytvořit výsledný prototyp. Práce je rozdělená na tři části. První část je zaměřena na literární přehled, kde byly získány znalosti potřebné pro kvalitní návrh. Druhá část pojednává o fázích návrhu, kde byly na prvotní myšlenky aplikovány získané zkušenosti. Vyvrcholením druhé části je výroba modelu, který posloužil jako vzor při výrobě prototypu. Hlavně výroba prototypu je ústředním bodem třetí části. V této části byla podrobně rozebrána veškerá úskalí výrobního procesu a použitých technologií. Výsledkem této práce je funkční prototyp didaktické hračky, která může sloužit i jako prezentační nástroj pro potřeby výstavních expozic.

Summary The objective this thesis was to design and subsequently produce educational toy for technical playroom in cooperation with the Technical Museum in Brno. This objective was fulfilled beyond the initial assignment. After studying information regarding didactics in the first part, the basic idea was suggested. On the basis of this idea was made in the second part of the model of educational toy to verify the functionality of the design. In the third part of the study focuses on the prototype. In the production of the model and prototype was used CNC technology. The paper dealt with all aspects of production using this technology. The result this thesis is a functional prototype of of educational toy that can be used as a presentation tool.

58

10. Seznam použité literatury •

CIPRO, Miroslav. Galerie světových pedagogů: encyklopedie Prameny výchovy. Praha: M. Cipro, 2002, 637 s. ISBN 80-238-8003-9.

•

DOSTÁL, Jiří. Učební pomůcky a zásada názornosti. Vyd. 1. Olomouc: Votobia, 2008, 40 s. ISBN 978-80-7220-310-9.

•

HOUŠKA, Tomáš. Škola je hra. 2. přeprac. arozš. vyd. pův. Titulu Škola hrou. Praha: T. Houška, 1993, 259 s., příl. ISBN 80-900704-9-3.

•

HRABAL, Vladimír, František MAN a Isabella PAVELKOVÁ. Psychologické otázky motivace veškole. 1. vyd. Praha: Státní pedagogické nakladatelství, 1984, 254 s.

•

JANČAŘÍK, Antonín. Hry v matematice. Praha: Univerzita Karlova v Praze, Pedagogická fakulta, 2007, 103 s. ISBN 978-80-7290-339-9.

•

JŮVA, Vladimír a Vladimír JŮVA. Úvod do pedagogiky. 3. dopl. vyd. Brno: Paido, 1997, 108 s. ISBN 80-85931-39-7.

•

JŮVA, Vladimír a Vladimír JŮVA. Stručné dějiny pedagogiky. 5. rozš. vyd. Brno: Paido, 2003, 91 s. ISBN 80-7315-062-x.

•

KALHOUS, Zdeněk a Otto OBST. Školní didaktika. 1. vyd. Olomouc: Vydavatelství Univerzity Palackého, 1998, 178 s. ISBN 80-7067-920-4.

•

KOMENSKÝ, Jan Amos. Analytická didaktika. První vydání. V Praze: Státní nakladatelství, 1947, 110-[I] s.

•

KOMENSKÝ, Jan Amos a Jan PATOČKA. Vybrané spisy Jana Amose Komenského. 1. vyd. Praha: SPN, 1958, 450 s.

•

KRÁL, Pavel a Jan ŠRAJER. CNC obráběcí centra. Vyd. 1. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita, 2008, 79 s. ISBN 978-80-7375-163-0.

•

MAŇÁK, Josef a Vlastimil ŠVEC. Výukové metody. Brno: Paido, 2003, 219 s. ISBN 80-7315-039-5.

•

MAŇÁK, Josef. Nárys didaktiky. 3. vyd. Brno: Masarykova univerzita, 2003, 104 s. ISBN 80-210-3123-9.

•

MAREK J. a kol. 2010: Konstrukce CNC obráběcích strojů. Praha: MM Publishing, 420s., ISBN 978-80-254-7980-3

•

MEYER, H. Unterrichtsmethoden, I, II. 11. Vyd. Franfurkt am main: CornelsenVerlagScriptor, 2000. 59

•

NUTSCH, Wolfgang. Příručka pro truhláře. 2. přeprac. vyd. Praha: EuropaSobotáles, 2006, 615 s. ISBN 80-86706-14-1.

•

ONDRÁČEK, Josef. Názorné vyučování na základní devítileté škole. Vyd. 2. Praha: Státní pedagogické nakladatelství, 1971, 183 s., [22] s. příl.

•

PRŮCHA, Jan, Jiří MAREŠ a Eliška WALTEROVÁ. Pedagogický slovník. 4. aktualiz. vyd. Praha: Portál, 2003, 322 s. ISBN 80-7178-772-8.

•

PRŮCHA, Jan. Přehled pedagogiky: úvod do studia oboru. 3.aktualiz. vyd. Praha: Portál, 2009, 271 s. ISBN 978-80-7367-567-7.

•

PRŮCHA, Jan, Eliška WALTEROVÁ a Jiří MAREŠ. Pedagogický slovník. 7.aktualiz. a rozš. vyd. Praha: Portál, 2013, 395 s. ISBN 978-80-262-0403-9.

•

SKALKOVÁ, Jarmila. Obecná didaktika: vyučovací proces, učivo a jeho výběr, metody, organizační formy vyučování. 2.rozš. a aktualiz. vyd., [V nakl. Grada] vyd. 1. Praha: Grada, 2007, 322 s. ISBN 978-80-247-1821-7.

•

TUREK, Ivan. Didaktika technických predmetov. 1. vyd. Bratislava: Slovenské pedagogické nakladateľstvo, 1987, 178 s.

•

VELIKANIČ, Ján. Organizačné formy vyučovani anaškolách 1. a 2. cyklu. 1. vyd. Bratislava: Slovenské pedagogické nakladateľstvo, 1967, 370 s.

•

ČSN EN 71-1. Bezpečnost hraček - Část 1: Mechanické a fyzikální vlastnosti. 2012

•

ČSN EN 71-2. Bezpečnost hraček – Část 2: Hořlavost. 2011

•

ČSN EN 71-3. Bezpečnost hraček – Část 3: Migrace určitých prvků. 2013

•

ČSN EN 71-4. Bezpečnost hraček – Část 4: Soupravy pro chemické pokusy a podobné činnosti. 2013

•

ČSN EN 71-5. Bezpečnost hraček – Část 5: Chemické hračky (soupravy) jiné ne soupravy pro pokusy. 2013

•

ČSN EN 71-8. Bezpečnost hraček – Část 8: Houpačky, skluzavky a obdobné hračky pro pohybovou aktivitu, určené pro domácí pouití uvnitř i venku. 2011

•

ČSN EN 71-12. Bezpečnost hraček Část 12: N-nitrosaminy a N-nitrosovatelné látky. 2013

•

Institut pro testování a certifikaci a.s. (online), citováno 2014-5-1, dostupné z: http://www.itczlin.cz/

60

11. Seznam obrázků Obr. 1- Rozdělení didaktik, zdroj: PRŮCHA, Jan. Přehled pedagogiky: úvod do studia oboru. 3.aktualiz. vyd. Praha: Portál, 2009, 271 s. ISBN 978-80-7367-567-7. Obr. 2- Schéma výuky, zdroj: MAŇÁK, Josef. Nárys didaktiky. 3. vyd. Brno: Masarykova univerzita, 2003, 104 s. ISBN 80-210-3123-9. Obr. 3- Schéma typů výuky, zdroj: MAŇÁK, Josef. Nárys didaktiky. 3. vyd. Brno: Masarykova univerzita, 2003, 104 s. ISBN 80-210-3123-9. Obr. 4- Metody výuky, zdroj: MAŇÁK, Josef a Vlastimil ŠVEC. Výukové metody. Brno: Paido, 2003, 219 s. ISBN 80-7315-039-5. Obr. 5- Stavebnice geomag, dostupné z: http://www.geomagstavebnice.cz/images/geomag-ruzne.jpg Obr. 6- Vkládací kostka more, dostupné z: http://cdn.bambinot.cz/img/big/1383.jpg Obr. 7- Logická nasouvací hračka, dostupné z: http://cdn.bambinot.cz/img/big/2266.jpg Obr. 8- Motorický labyrinth, dostupné z: http://cdn.bambinot.cz/img/big/1055.jpg Obr. 9- Míč s násobilkou, dostupné z: http://www.amosek.cz/fotky9716/fotos/_vyr_544micnasobilka.png Obr. 10- Třídící trojúhelník, dostupné z: http://cdn.bambinot.cz/img/big/2285.jpg Obr. 11- Prostory technické herny, dostupné z: http://www.ctyripe.cz/wpcontent/uploads/P1011302.jpg Obr. 12- Skica 1, zdroj: autor Obr. 13- Skica 2, zdroj: autor Obr. 14- Skica 3, zdroj: autor Obr. 15- Kotouče s otvory, zdroj: autor Obr. 16- Vizualizace modelu, zdroj: autor Obr. 17- Model foto 1, zdroj: autor Obr. 18- Model foto 2, zdroj: autor Obr. 19- Model foto 3, zdroj: autor Obr. 20- Názorné zobrazení prototypu, zdroj: autor Obr. 21- Aretační kroužek, dostupné z: http://www.wenzel-sro.cz/img_zbozi/001339000054.jpg Obr. 22- Sloupek, dostupné z: http://www.wenzel-sro.cz/img_zbozi/001333-000051.jpg Obr. 23- Světelný zdroj, zdroj: autor Obr. 24- Horní kotouč, zdroj: autor Obr. 25- Elektroinstalace v horním kotouči, zdroj: autor 61

Obr. 26- Plošný spoj, zdroj: autor Obr. 27- Napájení, zdroj: autor Obr. 28- Nalepování fólií, zdroj: autor Obr. 29- Fólie na prototypu, zdroj: autor Obr. 30- Nářezový plán 1 (horní kotouč), zdroj: autor Obr. 31- Nářezový plán 2, zdroj: autor Obr. 32- Nářezový plán 3, zdroj: autor Obr. 33- Nářezový plán 4 (podstavec), zdroj: autor Obr. 34- Nářezový plán 2a, zdroj: autor Obr. 35- Nářezový plán 2b, zdroj: autor Obr. 36- Nářezový plán 2c, zdroj: autor Obr. 37- Obrábění na CNC, zdroj: autor Obr. 38- Začišťování hran, zdroj: autor Obr. 39- Rozpad horního kotouče, zdroj: autor Obr. 40- Rozpad ostatních kotoučů, zdroj: autor Obr. 41- Rozpad podstavce, zdroj: autor Obr. 42- Montáž, zdroj: autor Obr. 43- Návod, zdroj: autor Obr. 44- Poster, zdroj: autor Obr. 45- Prezentace na výstavě 1, zdroj: autor Obr. 46- Prezentace na výstavě 2, zdroj: autor Obr. 47- Prezentace na výstavě 3, zdroj: autor Obr. 48- Prezentace na výstavě 4, zdroj: autor

12. Seznam tabulek Tab. 1- Využívání smyslů při zpracování informací, zdroj: KALHOUS, Zdeněk a Otto OBST. Školní didaktika. 1. vyd. Olomouc: Vydavatelství Univerzity Palackého, 1998, 178 s. ISBN 80-7067-920-4.

62

13. Seznam příloh Přílohy vložené do vazby Příloha 1.

Základní rozměry didaktické hračky

Příloha 2.

Výkres aretačního kroužku

Přílohy na CD Příloha 3.

Výkres 1

Příloha 4.

Výkres 2

Příloha 5.

Názorné zobrazení

Příloha 6.

Vizualizace modelu

Příloha 7.

Nářezové plány

Příloha 8.

3D model prototypu

Příloha 9.

Návod

Příloha 10.

Poster

Příloha 11.

Soubor fotografií

Příloha 12.

Dokumentace k elektroinstalaci

63