MASARYKOVA UNIVERZITA PEDAGOGICKÁ FAKULTA KATEDRA DIDAKTICKÝCH TECHNOLOGIÍ
Počítačová učebna a její zařazení do tematického plánu oboru Mechanik elektronik Bakalářská práce
Brno 2010
Vedoucí bakalářské práce:
Vypracoval:
Ing. Josef Štulpa
Jaroslav Zika
Prohlašuji, že jsem závěrečnou bakalářskou práci zpracoval 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 knihovně Pedagogické fakulty a zpřístupněna ke studijním účelům.
……………………… Podpis
Děkuji panu Ing. Josefu Štulpovi za jeho pomoc, odborné rady a metodické vedení při vypracování této bakalářské práce.
Obsah
1 2 3 4
Úvod ..................................................................................................................... 5 Cíl bakalářské práce ............................................................................................. 6 Význam informačních technologií ve školství..................................................... 7 Vyučovací proces a didaktické zásady ................................................................. 9 4.1 Pojem a podstata vyučovacího procesu ......................................................... 9 4.2 Didaktické funkce a etapy vyučovacího procesu ........................................ 10 4.2.1 Didaktické funkce vyučovacího procesu ............................................. 10 4.2.2 Etapy vyučovacího procesu.................................................................. 10 4.3 Didaktické zásady........................................................................................ 10 5 Počítače ve vyučovacím procesu ....................................................................... 12 5.1 Vztah subjektů k počítačům ........................................................................ 12 5.1.1 Počítač a škola ...................................................................................... 12 5.1.2 Počítač a ţák......................................................................................... 12 5.1.3 Počítač a učitelé ................................................................................... 12 5.2 Průzkum č. 1 – ţáci a počítač ..................................................................... 13 5.3 Průzkum č. 2 – ŠVP a simulační programy ................................................. 18 6 Simulační programy pro elektroniku ................................................................. 20 6.1 Vymezení pojmů: ........................................................................................ 20 6.2 Programy pro simulaci - přehled ................................................................. 21 6.2.1 Seznam dostupných programů ............................................................. 21 6.2.2 Ukázky programů pro simulaci ............................................................ 22 7 Digital Works – Popis a příklady ....................................................................... 26 7.1 Instalace programu ...................................................................................... 26 7.2 Činnosti v prostředí programu ..................................................................... 27 7.2.1 Výběr a vloţení prvku obvodu ............................................................. 27 7.2.2 Připojení vstupů a výstupů ................................................................... 28 7.2.3 Spojování jednotlivých prvků .............................................................. 29 7.2.4 Spuštění simulace ................................................................................. 29 7.2.5 Popis prvků v programu ....................................................................... 30 8 Ukázky úloh pro simulační program Digital Works .......................................... 41 8.1 Zapojení a ověření funkce hradel ................................................................ 41 8.2 Vytvoření hradla XOR z hradel HAND ...................................................... 42 8.3 Vytvoření více vstupového hradla ............................................................... 43 8.4 Zapojení s obvodem R-S ............................................................................. 44 9 Závěr .................................................................................................................. 45 Literární zdroje ........................................................................................................... 46 Resumé ....................................................................................................................... 47
1 Úvod Ţijeme v době, kde nás na kaţdém kroku provází výpočetní technika v různých podobách. Současný styl ţivota studující mládeţe se opírá především o vyuţívání informací, získávaných prostřednictvím počítačů. Ve školství jsem začal pracovat v roce 1976 a stál u nástupu výpočetní techniky do ţivota školy, učitelů i samotných ţáků. Za celou dobu působení ve funkci mistra a později učitele odborné praxe na střední škole, aţ do dnešní doby, jsem se přesvědčil o nevyhnutelnosti vyuţívání informačních technologií v práci učitele. V dobách, kdy odborná učiliště spadala pod jednotlivá ministerstva a byla součástí podniků, nebyl problém s materiálovým zajištěním odborné výuky a odborných praxí. V důsledku reorganizací středního školství v posledních dvaceti letech, se řízení středních technických škol přemístilo pod krajské úřady a je finančně zcela závislé na hospodaření jednotlivých krajů. Nebudu rozebírat ekonomické aspekty situace ve školství. Zastavím se pouze u stávajícího stavu většiny středních technických škol. Rozpočty škol jsou krajskými úřady oklešťovány právě v oblasti materiálního zajištění odborné výuky. Jsou sniţovány objemy hodin praxe a zvyšovány limity počtu ţáků na jednoho učitele v odborném vyučování. Značná část škol v odborném vyučování pracuje na starých technologiích a materiálu pracně získaném z demontáţí. Učitel při zajištění elektromateriálu vychází ze zkušeností stále niţší technické připravenosti ţáků ze základních škol a z toho vyplývajícího rizika likvidace součástek. Snaha o získání součástek ze starých zařízení se sice jeví jako výhodná, ale musíme vzít v úvahu dvě skutečnosti. První, ţe ţáci se nenaučí pracovat s pájkou, jak se mylně někdy uvádí. Druhá, ţe učitel ztrácí čas, který by mohl věnovat vzdělávání. V současné době je pro vedení školy daleko snadnější zajistit do odborného vyučování počítače, interaktivní tabule, projektory a investiční technologie z prostředků různých evropských projektů a fondů, neţ novou součástkovou a materiálovou základnu.
-5-
2 Cíl bakalářské práce Cílem mé bakalářské práce je zjištění současného stavu přístupu ţáků a učitelů k informačním technologiím na vybraných středních školách a vypracování návrhu vyuţívání počítačů k podpoře odborného vyučování a simulačních programů jako nástroje zpřístupnění informací z oblasti elektroniky formou, přijatelnou pro současnou generaci středoškolské mládeţe. Po zkušenostech z vlastní pedagogické praxe chci svoji bakalářskou práci zaměřit na pomoc učitelům odborné praxe v oborech Elektromechanik prostřednictví vyuţití simulačních prostředí pro tvorbu návrhů a realizace elektronických obvodů. Simulační programy na počítači dávají moţnost tvorby návrhu zapojení, ale i přímého odzkoušení funkčnosti. Je zde moţnost opakovaného vytváření zapojení, hledání chyb i rozšiřování jiţ vytvořeného návrhu. Většina programů upozorňuje na chyby v zapojeních a mají vlastní knihovny připravených aplikací. Z celého obsahu Rámcově vzdělávacích programů jsem se zaměřil na obor 26-52-H/01 Elektromechanik pro zařízení a přístroje. Z rámcově rozvrţeného učiva jsem vybral oblast Elektronika, kde v části 3 Elektronická zařízení a přístroje v digitálních technologiích by mělo být výsledkem: - zná základní logické obvody, jejich pravdivostní tabulky a dokáţe popsat princip realizace logických operací v elektronice; - zapojuje elektronické logické obvody, včetně sekvenčních, realizuje samostatně jednoduché funkce pomocí hradel; - zná princip přenosu digitálních signálů, dokáţe vysvětlit způsoby přenosu signálů po sběrnicích a způsoby adresace zařízení. - umí popsat princip činnosti A/D a D/A převodníků Cílem mé bakalářské práce je vytvoření metodické pomůcky pro potřeby učitelů praktického
vyučování
v elektrotechnických
oborech.
Vytvořením
popisu
simulačního programu s ukázkami námětů, jak lze pracovat s logickými obvody formou simulačního programu na PC a vytvořením vzorových úlohy pro ţáky, dát pedagogům pomůcku, která bude slouţit nejen výuce, ale umoţní ţákům samostatnou přípravu. Součástí bakalářské práce bude CD-ROM s uvedeným programem, knihovnami součástek a příklady úloh.
-6-
3 Význam informačních technologií ve školství Současná informační společnost deklarovala počítač jako samozřejmou součást našeho kaţdodenního ţivota. Škola je nedílnou součástí společnosti a měla by tedy plně odpovídat jejímu informačnímu charakteru. Vyuţití moderních informačních technologií ve školách by mělo být samozřejmostí a vyuţití ve výuce by mělo vést ke zkvalitnění vzdělávacího procesu, k posunu směrem k inovativním změnám, k vytvoření předpokladů pro širší uplatnění kaţdého občana společnosti (Uhlířová, 2004) Pouţívání informačních technologií zefektivní nepochybně výuku. Je atraktivním přístupem k poznatkům i dovednostem. Rozvoj informačních technologií umoţňuje, spojovat informační kapacity s osobním přístupem k informacím. Vyuţívání moderních technologií přispívá k utváření nových rysů vzdělávání. Mohou to být: vyučování bez ohledu na čas a místo, modulové studium, individualizace studia atd. Podle Slavíka a Nováka (1997) poţadavek na dovednost učitele účinně zacházet s informacemi a vést k tomu ţáky odpovídá soudobým trendům vývoje vzdělávání a výchovy. Složka výchovy
Tradiční pojetí výchovy
Nové trendy ve výchově Průvodce informačním Zdroj informací Role učitele prostředím Mít zájem o poznávání. Samostatně zacházet Přijímat informace s informacemi. Získávat Úloha studenta informace o sobě a sám sebe hodnotit Učebnice Škála informací z různých Učitelem vybrané zdrojů, které si ţák za Zdroje informací materiály pomoci učitele sám vybírá Důraz na ţákovy kompetence, na dovednost Důraz na obsah poznání Kurikulum (osnovy) zacházet s informacemi a rozumět jim Důraz na sebehodnocení Jednostranně od učitele k ţáka, škála různých forem Hodnocení ţákovi hodnocení a sebehodnocení Převaţující monolog Dialog, výměna informací Komunikace učitele mezi učitelem, ţáky, rodiči.. Tabulka 1: Poţadavky na dovednosti učitele se zacházením s informacemi
-7-
„Poţadavek na změny ve výchově se samozřejmě neobjevil bez příčiny. Je důsledkem proměn, kterými na konci 20. století procházejí všechny průmyslově vyspělé země a které bývají nazývány „informační revolucí“. V souvislosti s masovým rozšířením osobních počítačů, a informačních sítí. Nová technika podněcuje k analytickému stylu myšlení a podporuje i proměny v hodnotové sféře. Jiţ v sedmdesátých letech tohoto století si jich povšiml sociolog Daniel Bell a charakterizoval je jako posun od „výroby zboţí k produkci informací“. Zvyšuje se společenská váha jednotlivce, ale zároveň rostou nároky na jeho schopnost získávat informace a dobře s nimi zacházet.“ (Slavík, Novák, 1997, s. 14,15) Jak uvádí Uhlířová (2004) významným a často bohuţel opomíjeným faktorem úspěšnosti zavádění ICT do výuky, je právě osobnost učitele, jeho vnitřní postoj a přesvědčení. Pro realizaci změn je rozhodující, zda jsou učitelé odborně připraveni, zda jsou v daných podmínkách schopni je realizovat a především, zda vůbec učitelé pozitivně přijímají poţadavky na ně kladené a jsou ochotni je realizovat. Je tedy velmi důleţité porozumět tomu, jak se k inovativním změnám stavějí sami učitelé. „Počítač je nástroj, který můţe nemalou měrou zvýšit profesionalitu práce učitele. Při vhodném uţití doslova otevře okno do světa a zpřístupní učiteli i jeho ţákům nekonečnou řadu nových poznatků, podpoří dialog mezi učitelem, ţáky, rodiči, usnadní školní hodnocení i diagnostiku ţákovských nesnází s učením a přispěje také k lepšímu profesnímu sebepoznávání učitelů. Nemalou měrou můţe ulehčit řízení a rozhodování ve škole a zlepšit spolupráci mezi učiteli navzájem i mezi nimi a vedením školy, zejména při práci s učebními standarty. Počítače s vhodnými programy dobře poslouţí při zavádění tzv. reflektivní praxe ve škole, která je zejména v západní Evropě velmi populární a je povaţována za jednu z nejlepších cest ke zkvalitnění výuky“. (Slavík, Novák, 1997, s. 9) Podle Brdičky (2003) můţe kaţdý učitel vyhledávat nové zajímavé informace, jimiţ můţe obohacovat svou práci. Můţe udrţovat kontakt s kolegy nebo se rovnou přihlásit do nějakých konferencí a číst denně třeba i desítky příspěvků.
-8-
4 Vyučovací proces a didaktické zásady
4.1 Pojem a podstata vyučovacího procesu Vyučovací proces lze charakterizovat jako záměrné, cílevědomé, soustavné a racionální řízení učebních aktivit ţáků, směřující k dosaţení stanovených výchovně vzdělávacích cílů, tj. k osvojení soustavy vědomostí a dovedností, k rozvoji duševních a tělesných schopností a utváření osobnosti ţáka (Nelešovská, Spáčilová, Didaktika II., 1995,s.34). Nejedná se jen o prosté předávání vědomostí a dovedností, ale jde o sloţitý sociální proces podmíněný mnoha faktory. Vyučovací proces je procesem vzájemného působení mezi učitelem a ţákem. Tyto vztahy jsou závislé na osobnosti kaţdého jednotlivce a mohou průběh poznávacího procesu značně ovlivňovat. Činnost učitele odborných předmětů, zejména jeho řídící činnost spočívá především v navozování a usměrňování učebních aktivit ţáků, které realizuje v průběhu přípravné, realizační, kontrolní a hodnotící fáze vyučovacího procesu. Učitel vychází ze zjištěné vědomostní úrovně ţáků, provádí tzv. činnost diagnostickou a na základě tohoto zjištění volí vhodné metody, organizační formy a prostředky výuky, kterými dosáhne stanoveného vzdělávacího cíle. Činnost žáků spočívá v aktivním osvojování vědomostí a dovedností a formování jejich schopností, vlastností, zájmů, citů, motivů, vůle, chování, jednání apod. Ţáci ve vyučovacím procesu nepřijímají jen pasivně předkládané učivo, ale stávají se subjektem, který aktivně reaguje ne předkládané poznatky a činnosti, postupně si je osvojuje a rozvíjí. Z tohoto aspektu je činnost ţáků ve vyučovacím procesu chápána jako systém jejich aktivních a cílevědomých úkonů, během nichţ prostřednictvím učiva tvůrčím způsobem poznávají předměty a jevy objektivní skutečnosti (Nelešovská, Spáčilová, Didaktika II.,1995,s.35).
-9-
4.2 Didaktické funkce a etapy vyučovacího procesu
4.2.1
Didaktické funkce vyučovacího procesu informativní funkce – zprostředkovává informace ţákům formativní funkce – formuje osobnost ţáka instrumentální funkce – osvojené vědomosti a dovednosti se stávají nástroji (instrumenty) dalších učebních činností integrující funkce – organicky spojuje všechny uvedené funkce
4.2.2 Etapy vyučovacího procesu motivační etapa – zabývá se přípravou ţáků k osvojení učiva expoziční etapa – je zaměřena k vytváření a osvojování vědomostí a dovedností fixační etapa – k upevňování a prohlubování osvojeného učiva verifikační etapa – k ověřování vědomostí a dovedností ţáků (Nelešovská, Spáčilová, Didaktika II., 1995, s.43)
4.3 Didaktické zásady Pro vyjádření těchto obecných poţadavků (pravidla a normy ovlivňující úspěšnost výchovně vzdělávacího procesu) se v didaktické teorii ustálil pojem didaktické zásady (principy). Specifikou didaktických zásad je, ţe se týkají všech etap vyučovacího procesu, metod a forem výchovně vzdělávací činnosti. Nejčastěji uváděná soustava didaktických zásad zásada názornosti Vede ţáky k vytváření technické představy na základě smyslového poznání skutečných předmětů, procesů a jevů bezprostředně, přímo nebo v názorném zobrazení.
- 10 -
zásada uvědomělosti a aktivity Je nezbytná pro osvojování vědomostí nebo dovedností a předpokládá vytvoření aktivního a kladného vztahu k učení. Uplatnění uvědomělosti je zaloţené na předpokladu aktivity ţákovy osobnosti. zásada soustavnosti vyjadřuje poţadavek podávat základy věd v pevném a logickém uspořádání a postupně řídit učení ţáků ták, aby si osvojovali vědomosti a dovednosti v ucelené soustavě (Pešek Z.a kol.,Didaktika, 1964,s.16). přiměřenosti vyjadřuje poţadavek, aby způsob vyučování, obtíţnost, obsah a rozsah učiva odpovídaly duševní a tělesné vyspělosti a předběţným znalostem ţáka. Při uplatňování zásady přiměřenosti je nutné postupovat od lehčího k těţšímu, od jednoduchého ke sloţitějšímu a od blízkého ke vzdálenému. zásada trvalosti předpokládá názorné předkládání učiva ţákům, jeho aktivní vnímání a důsledné opakování a procvičování. zásada vědeckosti znamená pouţití vědy jako zdroje faktů, pojmů a zákonitostí, předkládaných ţákům ve vyučování.. Rozvoj technických věd klade na učitele značné poţadavky zejména na sledování vývoje techniky i na jeho soustavné vzdělávání. zásada spojení teorie s praxí především vyţaduje, aby ţáci získané nové vědomosti a dovednosti v odborných
předmětech mohli včas a na
odpovídající úrovni uplatnit v praxi. zásada zpětné vazby informuje o tom, zda ţáci rozumí jeho výkladu, zda konají poţadované činnosti a jakých výsledků dosahují. Jedná se o neustálou výměnu informací mezi učitelem a ţákem. zásada komplexního rozvoje osobnosti žáka sleduje rozvoj tří základních sloţek osobnosti ţáka: - poznávací -
postojové
-
psychomotorické
Učitel při didaktické analýze učiva musí dokázat vystihnout jeho hodnotu a stanovit si odpovídající výukové cíle vzhledem ke komplexnímu rozvoji osobnosti ţáka
- 11 -
5 Počítače ve vyučovacím procesu 5.1 Vztah subjektů k počítačům 5.1.1 Počítač a škola •
Ve školách přibývá informačních vybavení pro účely výuky a vzdělávání.
•
Samotné vyuţití počítačů ve školství je niţší. Na vině jsou sami učitelé, kteří je do výuky zahrnují velice sporadicky.
•
Počítače jsou studentům ve škole dostupné i mimo učebny (knihovny, internetové kluby atd.).
5.1.2 Počítač a žák •
Počítač můţe u ţáka rozvíjet logické myšlení a představivost. Naopak má negativní vliv na psychické a biologické zdraví ţáků.
•
Ţáci pouţívají počítač především ke komunikaci a zábavě, k samostudiu mimo školu velmi sporadicky.
•
Počítač umoţňuje tzv. otevřený styl učení. Ţák má moţnost pochopit a osvojit si učivo lépe, v závislosti na vlastním tempu a vlastních prioritách.
•
Díky počítačům vzniká tak zvaná „digitální generace“, ţivot dětí je od raného dětství úzce spjat s informační a komunikační technikou, především s počítačovými hrami, mobily a Internetem.
5.1.3 Počítač a učitelé •
Na učitele je vyvíjen tlak ze strany společnosti, aby počítače pouţívali a začlenili je více do výuky.
•
Počítač můţe být pro učitele přínosný, pokud jsou schopni jej efektivně vyuţívat
•
Učitelé v současné době pouţívají počítač a Internet především k vyhledávání informací a didaktickému zpracování učiva.
•
Učitel si uvědomuje, ţe řada studentů ovládá počítač lépe a vytváří si představu, ţe tento handicap má vliv na jejich autoritu.
•
Moţnost vyuţívat v zaměstnání počítače nezvyšuje příliš nároky na učitele a na jeho pracovní tempo, mnoţství práce není o to vyšší (na rozdíl např. od komerčního sektoru).
- 12 -
5.2 Průzkum č. 1 – žáci a počítač V prosinci roku 2009 byla na Střední škole informatiky a spojů realizována anketa, která ve vyhodnocení dala odpovědi na vztah studentů k informačním technologiím, jejich vyuţívání, přístup k informacím ve volném čase a poţadavků na e-learningové materiály. Z ankety byly do bakalářské práce pouţity vybrané odpovědi a zpracovány do grafů.
Máte doma počítač? 0%
29% Stolní počítač Notebook Nemám 71%
Graf č. 1 – Vlastnictví PC
Máte doma připojení k internetu? 0%
Ano Ne
100%
Graf č. 2 – Připojení k internetu
- 13 -
Kde se připojujete nejčastěji? 2% 5% Z Domu
21%
Ze školy Z knihovny Z internetové kavárny 72%
Graf č. 3 – Místo připojení
Jak často používáte PC všeobecně? 0% 4% 18%
Denně Obden Jednou týdně Jednou měsíčně 78%
Graf č. 4 – Vyuţití PC všeobecně
Jak často využíváte PC pro školu? 6% 30% Denně 34%
Obden Jednou týdně Jednou měsíčně 30%
Graf č. 5 – Vyuţití PC pro práci do školy
- 14 -
Jak často využíváte PC pro volný čas? 3%
2% Denně
18%
Obden Jednou týdně Jednou měsíčně
77%
Graf č. 6 – Vyuţití PC pro volný čas
Jaké formy E-learningové výuky by jste preferoval(a)? Prezentace 5% Video
20%
34% Elektronické knihy, učebnice WWW stránky
16%
Videokonference
25%
Graf č. 7 – Preference E-learningových forem
Jakou činností nejčastěji trávíte Hraním her čas? 0%
14%
Brouzdáním po internetu
12%
Chatováním
7% 25%
7%
Posloucháním hudby Učením se
23%
Tvůrčí aktivitou (jako tvorba webu,programování, apod.) Seznamkou
12%
Graf č. 8 – Realizované činnosti
- 15 -
Jakou dobu z celkového času trávíte na serverech vedených v cizích Žádný nebo téměř žádný jazycích? čas 8%
2%
Asi 10%
5%
26%
Asi 10 až 30%
10%
Asi 31 až 50% Asi 51 až 75%
18% 31%
Více než 75%
Graf č. 9 – Čas na cizojazyčných serverech
Jaký časový úsek je pro Vás vhodný na činnosti spojené se školou? 15%
11% 15:00 - 17:00 17:00 - 19:00 32%
19:00 - 21:00 21:00 - 23:00
42%
Graf č. 10 – Vhodné období činnosti
Pro komunikaci s vyučujícím by jste preferoval(a)? E-mail 1% 1%
14%
6%
ICQ 42%
8%
Skype Chat Fórum
28%
Windows Messenger (MSN)
Graf č. 11 – Preference komunikace s vyučujícím
- 16 -
Pro komunikaci se spolužáky nejčastěji využíváte? E-mail 9%
ICQ
33%
Skype Chat 46%
0% 3%
2%
Fórum Windows Messenger (MSN) Facebook
7%
Graf č. 12 – Vyuţívaná komunikace
Při sledování grafů a vyjádření v procentech, musíme vzít v úvahu skutečnost, ţe se jedná o ţáky školy s výukou informatiky. Proto nemůţe překvapit 100% vlastnictví počítače a 100% připojení k internetu. Z ostatních statistik můţeme konstatovat několik zajímavých poznatků: 1. Denní vyuţívání počítače 2. Nejvíce vyuţívaného času věnovaného volným aktivitám 3. Čas pro aktivity spojené s přípravou do školy Pro potřeby učitele z hlediska e-learningových aktivit a přípravy na vyučování můţeme určit dobu mezi 17 aţ 21 hodinou. V uvedené době jsou ţáci ochotni přijímat informace převáţně formou prezentace nebo videa. Do kategorie prezentace lze zahrnou i simulační programy jako moţnost prezentace funkčnosti elektronických obvodů. Nespornou výhodou je zde moţnost okamţité zpětné vazby zasláním vytvořeného zapojení učiteli mailem nebo odevzdání jiným způsobem. Pro komunikaci s pedagogem ţáci uvedli jednoznačně E-mail téměř ve stejném protikladu k ICQ a Facebooku. Pro komunikaci mezi sebou ţáci E-mail jednoznačně zavrhují. Průzkum ukázal potřebu sebevzdělání učitelů v oblasti informačních technologií. Nejen ve tvorbě e-learningových aplikací, ale i v cestě ke komunikaci a zpětné vazbě.
- 17 -
5.3 Průzkum č. 2 – ŠVP a simulační programy Dotazník k oboru 26-41-L/01, oblast 13/10
Škola / odpověď
Otázka 1 Je zařazeno v ŠVP, Odborná praxe téma klopné a sekvenční obvody ANO Je již téma rozpracováno do tematických plánů všech jednotlivých ročníků NE Je tématu přiřazena časová dotace více než jeden den ANO Je tématu přiřazena časová dotace více než tři dny NE Budou praktické činnosti prováděny na kontaktních polích ANO Budou praktické činnosti prováděny na účelových zařízeních (Stavebnice, Dominoputer apod.) ANO Je v časové dotaci plánována simulační činnost na PC ANO - Pokud NE, je důvodem technické vybavení - Pokud NE, je důvodem SW vybavení
2
3
ANO NE
4
ANO ANO
- Pokud NE, je důvodem předpokládaný nezájem
ANO
NE
NE
ANO NE
NE
ANO
NE
NE
NE
NE
NE
NE
ANO ANO ANO ANO
ANO ANO
NE
ANO ANO
NE
NE
ANO
NE
NE
NE
NE
ANO
NE
NE
NE
NE
NE
ANO
NE
NE
ANO NE
NE
ANO ANO
ANO
ANO
ANO ANO
ANO
ANO
ANO
- Pokud ANO, je multimediální podobě
ANO ANO NE
Je nebo připravuje se E-learningová podpora pro téma ANO - Pokud ANO, je ve formátu textu
7
ANO ANO NE
ANO NE
- Pokud NE, je důvodem materielní zabezpečení
6
NE
ANO ANO
Je v tématu počítáno aktivitou studentů mimo vyučování
5
NE
ANO ANO
ANO ANO
ANO ANO
ANO ANO
ANO ANO
ANO ANO
ANO
- Pokud ANO, připravuje je vyučující sám
ANO
Budete hodnotit plnění ŠVP na konci každého školního roku a hned provádět korekce Budete hodnotit plnění ŠVP až po odchodu prvních koncových ročníků a pak provádět korekce
ANO
NE
NE
ANO ANO ANO NE
Tab. č. 1 – Výsledky průzkumu
- 18 -
NE
NE
ANO ANO NE
NE
ANO
Pro údaje do předcházející tabulky byly vzaty informace z osobních besed s vedoucími učiteli středních škol technického směru, kde je realizován obor 26-41-L/01 Mechanik elektronik. Otázky byly směřovány především k oblasti 13/10 Elektronické logické obvody, včetně sekvenčních a k moţnosti vyuţití simulačních programů na podporu výuky. Většina vedoucích učitelů praktického vyučování potvrdila, ţe podpora praktického vyučování formou podpůrných simulačních programů by byla velmi vhodná. Na většině dotazovaných škol chybí konkrétní představa o moţnostech simulačních programů a obsahu náročnosti přípravy pro odborné vyučování. V současné době vyuţití simulačních programů brání dva základní faktory: 1. Velká časová náročnost pro učitele z hlediska samotné přípravy učitele na pouţití programu, včetně přípravy mnoţství příkladů pro realizaci ve školním roce 2. Nedocenění úsilí učitele při uskutečnění realizace vyuţití programu ze strany zaměstnavatele. Z průzkumu vyplynulo, ţe dostupnost podpůrného materiálů, který by zahrnoval přesný popis a postup práce v programu a jehoţ přílohou by byly i návrhy úloh pro ţáky, by přispěla velkou měrou k usnadnění a sníţení časové náročnosti přípravy učitele na odborné vyučování. Učitel je schopen uvést velmi rychle do vyučovacího procesu jakoukoliv aplikaci nebo program, pokud nevyţaduje nadměrné časové zatíţení z hlediska zjišťování základní činností programu formou pokus – omyl a umoţní mu reprodukci jiţ vytvořených úloh. Výsledky obou dotazníků o přístupu ţáků k informačním technologiím a zájmu pedagogů, podpořily moji snahu o poskytnutí uceleného materiálu pro práci se simulačním programem Digital Works včetně podpůrných materiálů a úloh v digitální podobě.
- 19 -
6 Simulační programy pro elektroniku
6.1 Vymezení pojmů:
Freeware - software, který je volně šiřitelný i volně pouţitelný. V podstatě to znamená, ţe člověk ho můţe vyuţívat bez jakýchkoliv sankcí. Někdy autor umoţňuje, ale nevyţaduje, v případě spokojenosti, zaslání finančního daru či poslání pohlednice atd. Shareware - software, který je chráněn autorským právem. Má omezené funkce. Po zaplacení licence se aktivuje pro plnohodnotné uţívání. Trial verze – software, který je plně funkční po určitou dobu. Po uplynutí doby se zařadí do kategorie shareware. Demo verze
–
software, který umoţní vyzkoušet pouze některé části programu,
a to ještě v omezené podobě. Open source – počítačový program s přístupným zdrojovým kódem. Díky tomu můţe kaţdý studovat, jak program pracuje. Svobodný software (angl. Free software) – úzce souvisí s Open source. Software, který zaručuje uţivatelům neomezené spouštění, kopírování, distribuci, studium a úpravy. Malware – software, který je pro počítač škodlivý
- 20 -
6.2 Programy pro simulaci - přehled
6.2.1 Seznam dostupných programů Tabulka přehledu nejpouţívanějších simulačních programů freeware i shareware. Některé programy nabízí drţitel licence v obou variantách, kdy freeware je sice plně funkční, ale je částečně ochuzený (např. knihovny, exporty, tisky atd.) Řazení v tabulce je pouze podle abecedy.
Název
Dostupnost
Drţitel licence
Circuit simulátor Applet
Freeware
Paul Falstad
Deeds
Freeware
DIBE (Università di Genova)
Digital Works 3
Shareware
D. J. Barker - University of Teesside
Digital Works 95
Freeware
D. J. Barker - University of Teesside
ElectroMimic Simulator
Freeware
SourceForge.net
Logisim
Freeware
Kevin Walsh of Cornell University National
Instruments
Electronics
Multisim
Freeware
Workbench Group
Qucs
Freeware
Stefan Jahn-Vedoucí vývoje
Spice
Freeware
Electronics Research Laboratory- Berkeley
Tina
Shareware
DesignSoft
Tab. č. 2 – Přehled simulačních programů
Programy jsou uloţeny na přiloţeném CD-ROM v adresáři SW.
- 21 -
6.2.2 Ukázky programů pro simulaci
6.2.2.1 Digital Works Program má dvě finální verze. Verzi 2.0, někdy nazývanou verzí 95, která je dostupná jako Freeware, a dále jeho mladší následovník verze 3.0, která byla vyvinuta roku 1999 a na provoz potřebujeme placenou licenci. Mezi verzí 95 a verzí 3.0 není velký rozdíl. Přibyly další funkce, ale na obsluhu programu nemají téměř ţádná vliv, jsou to funkce které nám zpřehledňují práci. Např. Pomocí změny barvy vývodů zjistíme, jestli nám z hradla či do hradla vede signál. Viz. příloha č. 1. Verze 3.0 má knihovnu součástek. Slouţí pro realizaci logických obvodů pomocí hradel, kombinačních a sekvenčních obvodů. Není ţádný problém vytvořený obvod zapouzdřit Lokalizace je pouze anglická, do češtiny ji nikdo nepřeloţil. Slouţí převáţně pro principielní simulace. Nebere zřetel na zpoţdění hradel. Součástky se fyzicky nenapájí a nepřipojují k protipólu.
Obr. 1 - Ukázka pracovního prostředí programu s obvodem
Ke staţení: http://dce.felk.cvut.cz/lor/mirrors/bbrown/DW20_95.exe
- 22 -
6.2.2.2 Deeds - Digital Electronics Education and Design Suite Program je jiţ velmi profesionální, je v něm zahrnuto simulování jak logických obvodů, tak kombinačních i sekvenčních. K programování mikroprocesorů nabízí program Assembler. Nachází se v něm spousta příkladů, mohou pomoci zejména začátečníkům ale i zkušený uţivatel vyuţije této moţnosti. Nedoporučuje se tento program pro začátečníky. I kdyţ je zde hodně příkladů, laik se můţe lehce ztratit v mnoţství funkcí. Ani v tomto programu nechybí funkce jako zapouzdřování obvodů do schránky a opětovné vyuţití v jiţ minimalizované podobě.
Obr. 2 - Ukázka pracovního prostředí programu s obvodem
Ke staţení: http://esng.dibe.unige.it/deeds/download.htm
- 23 -
6.2.2.3 Circuit simulátor Applet Program zaujme tím, ţe je moţno jej bez větších obtíţí spustit pomocí Javy přímo z internetu. Velmi to jednoduchý program, tvořený v uţivatelském rozhraní, vše je znázorněno velmi triviálně. Nabízí ukládání a opětovné otvírání přes textový editor. Má velkou knihovnu příkladů. I přes jeho jednoduchost je velmi variabilní, můţeme nastavovat: rychlost zobrazení simulace, počáteční čas, koncový čas i časový krok. Můţeme měnit napěťové a proudové veličiny, frekvence. Lze průběţně zobrazovat veškeré veličiny obvodu a převádět do osciloskopických zobrazení . Na obr. 3 je ukázka paralelního zapojení rezistorů. Z obrázku bohuţel není patrný průtok proudu rezistory na základě jejich odporu. Ve skutečnosti je velmi dobře znázorněn rozdíl průtoku.
Obr. 3 - Ukázka pracovního prostředí programu s obvodem
Ke spuštění: http://www.falstad.com/circuit/index.html
- 24 -
6.2.2.4 ElectroMimic Simulator Další z mnoha freeware programů, je tento elektronický simulátor opět napsaný v Javě. Pro spuštění a vyuţívání je nutná instalace. Prostředí je podobné jako v jiţ výše zmíněném programu Digital Works. Tento program jiţ umí více součástek. Pro snazší orientaci jsou řazeny do skupin. Jako nové oproti simulátoru Applet přibyly např. tranzistory a zapojení země. V programu je moţné konfigurování časových prvků simulace (počáteční čas, koncový čas a časový krok). Pokud máme zájem, program nám bez obtíţí vyvede na výstup graf a průběhy veličin.
Obr. 4 - Ukázka pracovního prostředí programu s obvodem
Ke staţení: http://sourceforge.net/projects/electromimic
- 25 -
7 Digital Works – Popis a příklady
7.1 Instalace programu - Program můţeme stáhnout ze spousty serverů na internetu, jako příklad je vybrán tento odkaz: http://dce.felk.cvut.cz/lor/mirrors/bbrown/DW20_95.exe -
Instalace je velmi rychlá, protoţe program není prostorově náročný. Jediná nabídnutá volba je volba adresáře, kam se program nainstaluje, zbytek uţ zařídí instalátor.
-
Pokud nemáme nainstalovanou tiskárnu, můţe se objevit systémové upozornění. Lze jej bez problémů přeskočit a pak uţ se otevře prostředí samotného programu
Obr. 5 - Prostředí programu DW
- 26 -
7.2 Činnosti v prostředí programu
7.2.1 Výběr a vložení prvku obvodu a) Kliknutím na příslušnou ikonu vybereme prvek, ze kterého se bude výsledný obvod skládat b) Následným kliknutím do prostoru pracovní plochy prvek umístíme
Obr. 6 - Vloţení prvku
Kaţdý vloţený prvek má automaticky připojeno napájení, přestoţe jej program neukazuje. Některé prvky můţeme v prostoru otáčet kolem vlastní osy a při kliknutí pravým tlačítkem myši lze měnit jeho vlastnosti (např. počet vstupů, barvu, popis atd.) Vkládání více stejných prvků si můţeme usnadnit přidrţením klávesy Ctrl. Při samotné práci v programu musíme mít na zřeteli, ţe program neumí krok zpět. Je nutné chybné kroky vymazat a nakreslit znovu.
- 27 -
7.2.2 Připojení vstupů a výstupů Program je vlastně návrhovým systémem se simulací činnosti, proto je nutné veškeré prvky neumisťovat přímo na sebe, ale vţdy provedením spojení přesně stanovit propojení součástek. Vstupy, na kterých potřebujeme měnit logickou hodnotu, se nejčastěji zapojují pomocí tlačítka „interactive input“. Další variantou je připojit na vstup například hodinový signál nebo výstup jiného prvku dle potřebné funkce.
Obr. 7 - Vloţení prvku a vstupních i výstupních periferií
Na obr. 7 bylo do programu vloţeno hradlo typu AND. Ke vstupům umístěny tlačítka „interactive input“, která při log 1 se zbarví červeně. Za výstupem je přidána LED. Je zřetelné, ţe tlačítka a LED mají připojený pouze jeden vodič. Automaticky se předpokládá, ţe tlačítka jsou připojena ke zdroji napětí 5V a LED je připojena k protipólu. U LED je automaticky počítáno s předřadným rezistorem.
- 28 -
7.2.3 Spojování jednotlivých prvků Spojování se provádí funkcí „Wiring tools“ – ikona na konci lišty
Jednotlivé vývody prvků se spojí kliknutím na jeden z jeho vstupů/výstupů (musí se objevit bublina s nápisem “Wire“). Posléze ukazatel myši přemístíme k vstupu nebo výstupu druhého prvku. Ve chvíli, kdy se opět objeví „Wire“ opět klikneme levým tlačítkem myši. V případě chyby, nebo pokud se nechce objevit „wire“, je nutné stisknou pravé tlačítko myši a v roletě potvrdit poloţku „Delete“. Spojnice zmizí a můţeme spojení zkusit vytvořit znovu.
Obr. 8 - Propojování prvků
7.2.4 Spuštění simulace Simulace programu se spouští na této liště. -
Tlačítko vlevo spouští simulaci Druhé tlačítko simulaci zastaví Třetí tlačítko je pauza simulace Čtvrté tlačítko provádí krokování simulace. Tlačítko se šipkou zapne editaci prvků v programu Pravé tlačítko s rukou slouţí pro ovládání prvků při simulaci
Obr. 9 - Ovládání prvků při simulaci
- 29 -
7.2.5 Popis prvků v programu
7.2.5.1 Hradla Hradlo je elektronická součástka, je sloţena z pasivních a aktivních součástek, které vytvářejí určitou logickou funkci.
OR Funkce:
- obvod, jehoţ výstup je logickým součtem jeho vstupů.
- slovní definice: Výrok Y (A OR B) je pravdivý právě tehdy, kdyţ je alespoň jeden z výroků A, B pravdivý. Pravdivostní tabulka: Vstupy
Schematická značka:
Výstupy
A
B
Y
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
1
NOR Funkce:
- obvod logického součtu => logicky se sečtou vstupy
a pak znegují. Výsledný signál se přivede na výstup. - Slovní definice: Výrok Y (A NOR B) je pravdivý právě tehdy kdyţ je výrok Y´ (A OR B) nepravdivý ("NOR je negace logického součtu OR"). Pravdivostní tabulka: Vstupy
Schematická značka:
Výstupy
A
B
Y´
Y
0
0
0
1
0
1
1
0
1
0
1
0
1
1
1
0
- 30 -
AND Funkce: - obvod, jehoţ výstup je logickým součinem všech jeho vstupů. - slovní definice: Výrok Y (A AND B) je pravdivý právě tehdy, kdyţ je alespoň jeden z výroků A, B pravdivý. Pravdivostní tabulka: Vstupy
Výstupy
A
B
Y
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
1
Schematická značka:
NAND
Funkce: - obvod vyjadřuje negaci logického součinu => vstupy se vynásobí a pak znegují. - slovní definice: Výrok Y (A NAND B) je pravdivý právě tehdy, kdyţ je výrok Y´ (A AND B) nepravdivý ("NAND je negace logického součinu AND"). Pravdivostní tabulka: Vstupy
Schematická značka:
Výstupy
A
B
Y
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
0
- 31 -
XOR Funkce: - slovní definice: Výrok Y (A<=>B) je pravdivý právě tehdy, kdyţ jsou oba výroky A, B pravdivé nebo oba nepravdivé. Pravdivostní tabulka: Vstupy
Schematická značka:
Výstupy
A
B
Y
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
1
XNOR
Funkce:
-
slovní definice: Výrok A Y (EXCLUSIVE-OR B) je pravdivý právě tehdy, kdyţ
je právě jeden z výroků A, B pravdivý ("EXCLUSIVE-OR je negace ekvivalence"). Pravdivostní tabulka: Vstupy
Schematická značka:
Výstupy
A
B
Y
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
0
- 32 -
NOT:
Funkce: -
slovní definice: Negace výroku A je výrok, který je pravdivý právě tehdy, kdyţ je výrok A nepravdivý (a opačně). Pravdivostní tabulka:
Schematická značka:
Vstup Výstup A
Y
0
1
1
0
- 33 -
7.2.5.2 Klopné obvody Klopný obvod je sloţitější obvod sloţený nejčastěji z hradel. Klopný obvod je řazen do skupiny sekvenčních logických obvodů a reprezentují jinou logickou funkci a vyuţití.
R-S
Obvod RS je nejjednodušší z ostatních klopných obvodů. Lze jej realizovat pomocí dvou hradel NAND tak, ţe výstup prvního hradla NAND přivedeme na jeden ze vstupů hradla druhého, a výstup druhého hradla NAND přivedeme na jeden ze vstupů prvního hradla. Vstupy: R - se označuje jako Reset. Pokud přivedeme logickou 1 na tento vstup, pak se výstup Q vynuluje.
S - se označuje jako Set, přivedení hodnoty logická 1 na tento vstup nastaví hodnotu Q na logickou 1. Oba vstupy nesmí být nikdy nastaveny současně na hodnotu 1, pokud ano mluvíme o tzv. Zakázaném stavu. Výstupy: Q – výstup uváděný do stavu změnami na R a S vstupech
/Q – výstup, který má vţdy opačnou hodnotu neţ výstup Q
Schematická značka:
- 34 -
J-K
Funkčně je tento obvod stejný jako obvod RS,pouze neobsahuje zakázaný stav, a pomocí vstupu Clock (Hodinový) můţeme řídit pracovní frekvenci obvodu. Vstupy:
J- nastavuje log. 1 (pracuje jako vstup Set). K-Nuluje obvod (pracuje jako vstup Reset). Schematická značka:
D
-Obvod D funguje jako jednobitová paměť, hodnotu na vstupu si obvod „zapamatuje“ přivedením hodinového signálu na vstup Clock. -V angličtině se tento obvod nazývá delay (neboli zdrţ), proto také D.
Schematická značka:
- 35 -
Paměť (Memory device):
Tlačítko pro vloţení nastavitelné paměť ROM nebo RAM. Můţeme nastavit počty adresových i datových linek.
Schematická značka:
Obr. č. 10 – Nastavení paměťového modulu
Tlačítko (Interactive Switch):
Vloţení ovládacího tlačítka do obvodu. Tlačítko lze nastavit do třech variant pracovního reţimu:
- Spínač - Tlačítko - Vypínač
Schematická značka:
Obr. č. 11 – Změny funkcí vypínače
- 36 -
Vložení zapouzdřeného obvodu (Embed Macro):
Tlačítko slouţí k vloţení jiţ vypracovaných obvodů v pouzdrech. Pouzdra mohou být pouţita z knihovny nebo samostatně vytvořená.
Zapouzdření (Macro Tag):
Tlačítko umoţňuje vloţilo zapojení bod, který určuje vstup do pouzdra. Pouţívá při zapouzdření navrţeného obvodu, coţ nám ušetří místo ve sloţitějších obvodech.
Generátor impulzů (Bit generator):
Zdroj frekvence signálu. Aplikace nám umoţňuje ovládání
obvodu
v
nastavitelných binární
sekvencích. Nastavení můţeme určovat binárním nebo hexadecimálním číslem. Schematická značka:
Obr. č. 12 – Generátor impulzů
- 37 -
Hodinový impulz (Clock):
Pod tlačítkem se skrývá bod, který můţeme umístit kdekoliv v obvodu. Bod je zdrojem stabilního kmitočtu signálu.
Schematická značka:
Obr. č. 13 - Kmitočet signálu lze měnit v roletovém menu.
Vstup (Interactiv input):
Často vyuţívaný vypínač. Soustřeďuje v sobě současně vypínač s indikační diodou a zdroj napětí. Schematická značka:
- 38 -
„Zem“(Negative):
Přidává se k obvodům na ošetření - uzemnění nevyuţitých vstupů. Schematická značka:
Vstup (Positive):
Z tlačítka vkládáme bod, který je zdrojem stabilního napětí + 5 V. Schematická značka:
LED Dioda (LED):
Světelná indikace signálu. Prvkem zobrazujeme stavy v obvodech a vyuţívám pro zobrazení dalších aktivit. Schematická značka:
Obr. č. 14 - Moţnost barevné volby LED.
- 39 -
7 segment LED:
Vloţený prvek z uvedeného tlačítka je 7segmentová dioda umoţňující zobrazení čísel nebo omezené zobrazení textu. Kaţdý vstup je jeden segment zobrazovače. Je moţné měnit barvu zobrazení stejně jako u LED. Schematická značka:
Obr. č. 15 – Připojení signálů
Psaní (Annotacion):
Kliknutím do pole se objeví tabulka, do které vkládáme text. Můţeme jej editovat velikostí, fonty i barvou písma a pozadí
Obr. č. 16 – Vkládání a editace textu
- 40 -
8 Ukázky úloh pro simulační program Digital Works 8.1 Zapojení a ověření funkce hradel Zadání: Umístění všech 7 typů hradel do plochy. Ke každému hradlu na vstup připojit napájení přes vypínače. Na výstup každého hradla připojit LED.
Obr. č. 17 – Zapojení hradel v simulačním programu
Ţák si postupně ověří funkci jednotlivých hradel při změně stavu na vstupech. Pro rychlejší a šikovné ţáky je moţné přidat kombinace s invertorem na výstupu a porovnání podobných stavů s ostatními obvody. Pro procvičení úlohy v mimoškolním čase je moţné ţákům zadat úkol, aby ke kaţdému zapojení hradla přidali logickou tabulku. Při odevzdání učitel hodnotí funkčnost jednotlivých zapojení (spoje musí být dotaţené), kvalitu návrhu (rovné spoje), správné popisky a odpovídající logické tabulky.
- 41 -
8.2 Vytvoření hradla XOR z hradel NAND Zadání: Vytvoření náhradního zapojení hradla XOR ze čtyř hradel NAND. Ţák si nejdříve umístí do plochy hradlo XOR, připojí napětí ke vstupů a na výstup umístí LED a odzkouší si funkci hradla.
Obr. č. 18 – Vloţené hradlo XOR se zapojením vstupů a výstupu
Vedle uvedeného zapojení se ţák pokusí navrhnou vlastní řešení stejného principu, ale se čtyřmi hradly NAND.
Obr. č. 19 – Náhradní zapojení hradla XOR
Učitel hodnotí funkčnost jednotlivých zapojení, kvalitu návrhu, správné popisky a správnost řešení.
- 42 -
8.3 Vytvoření více vstupového hradla Zadání: Vytvořte šesti vstupové hradlo NAND tak, aby na výstupu byla logická nula v případě, že na vstupech A – F je logická jednička. Učitel můţe ţákovi poskytnou část zapojení k dalšímu řešení.
Obr. č. 20 – Přípravné zapojení pro úlohu více vstupové hradlo
Ţák bude vytvářet postupně kombinace hradel NAND aby splnil zadanou podmínku.
Obr. č. 21 – Řešení úlohy více vstupového hradla
Učitel hodnotí správnost řešení, funkčnost zapojení, kvalitu návrhu.
- 43 -
8.4 Zapojení s obvodem R-S Zadání: vytvořte zapojení s obvodem R-S navrhněte náhradní zapojení s hradly NAND. Ţák si vytvoří zapojení s modulem R-S z programu a vedle provede vlastní návrh náhradního zapojení.
Obr. č. 21 – Ověření funkce R-S a náhradní zapojení
Doplňující úloha pro samostatnou mimoškolní práci můţe řešit odstranění kolizního stavu při současné log. 1 na vstupech R a S.
Obr. č. 21 – Odstranění kolizního stavu na obvodu R-S
- 44 -
9 Závěr Při přípravě a realizaci mé bakalářské práce jsem si potvrdil, jak je důleţitá nejen příprava na vyučování samotným pedagogem, ale i snaha o zapojení ţáků do přípravy na vyučování formou, která bude pro ţáky přitaţlivá a dá jim moţnost vyšší seberealizace. Na základě zjišťování současného stavu přístupu ţáků a učitelů k informačním technologiím na vybraných středních školách a vlastních zkušeností z pedagogické jsem vytvořil metodický materiál, který mohou vyuţívat učitelé ve výuce i praktickém vyučování všech oborů elektro, kde v ŠVP a rozpracovaných tematických plánech se zabývají logickými obvody. V teoretické části seznamuji pedagogy se základními pedagogickými zásadami, které musí kaţdý pedagog dodrţovat, pokud chce naplnit podstatu vyučovacího procesu. Studiem literatury uvedené v závěru jsem zjistil, ţe bez správných metod nelze splnit cíle a úkoly výuky. Na průzkumu mezi ţáky střední školy ukazuji pedagogům, ţe vyuţívání informačních technologií u ţáků je a bude čím dál víc samozřejmostí. Pedagog se musí této skutečnosti přizpůsobit a ve své práci najít formy pro ţáky přijatelné. V praktické části jsem vytvořil popis programu Digital Works, který se ukázal jako nejvhodnější pro záměr bakalářské práce. Program je velmi nenáročný na parametry počítače a funguje na všech operačních systémech včetně 64bit architektur i Linuxu. Lze jej bez problémů spouštět i z flash disku. Popis programu bude pro většinu pedagogů potřebný, protoţe program je pouze v anglické verzi. Velkou devizou pro pedagogy jsou názorná zapojení a příklady úloh pro ţáky umístěné na přiloţeném CD-ROM. Pedagog můţe zapojení okamţitě pouţít pro demonstraci ve výuce. Můţe si zapojení upravovat a doplňovat podle vlastních potřeb a uváţení Svoji práci rád věnuji všem pedagogům začínající i zkušeným jako pomůcku, aby si usnadnili přípravu na vyučování a zaujali ţáky interaktivní výukou. V budoucnu bych rád práci doplnil o další témata z odborné výuky oborů elektromechanik. Rozšířil práci o větší mnoţství názorných úloh a příkladů.
- 45 -
Literární zdroje 1. ČADÍLEK, M. Didaktika praktického vyučování I. Brno : Akademické nakladatelství CERM,s.r.o., 2003. 104 s. 2. ČADÍLEK, M., STEJSKALOVÁ, P., Didaktika praktického vyučování II. Brno : Akademické nakladatelství CERM, s.r.o., 2003. 68 s. 3. KROPÁČ, J., KUBÍČEK, Z., CHRÁSKA, M., HAVELKA, M. Didaktika technických předmětů vybrané kapitoly. Olomouc: Univerzita Palackého v Olomouci, 2004. 223 s. ISBN 80-244-0848-1. 4. STOJAN, M., ČADÍLEK, M., KONUPČÍK, P., PASEKA, P., STRUŢKA, A., Informační technologie. Vyd. 1. Brno : Masarykova univerzita v Brně, 1993. 98 s. ISBN 80-210-0798-2. 5. SKALKOVÁ, J. Pedagogika a výzvy nové doby. Brno: PAIDO, 2004. 158 s. ISBN 80-7315-060-3. 6. RŮŢIČKA, O. Internet pro učitele. Praha: Computer Press, 2001. 92 s. ISBN 807226-531-8. 7. SLAVÍK, J., Novák, J. Počítač jako pomocník učitele. Praha: Portál, 1997. 119 s. ISBN 80-7178-149-5. 8. BRDIČKA, B. Role internetu ve vzdělávání :studijní materiál pro učitele snažící se uplatnit moderní technologie ve vzdělávání. Kladno : AISIS, občanské sdruţení, 2003. 122 s. ISBN 80-239-0106-0. 9.
STŘELEC, S. Teorie a metodika výchovy-pojetí předmětu. In Studie z teorie a metodiky výchovy. Brno : MSD, s.r.o., 2002. od s. 9-13, 150 s. ISBN 80-8663300-4.
10. NELEŠOVKÁ, A., SPÁČILOVÁ, H. Didaktika. Vyd. 1. Olomouc : Vydavatelství Univerzity Palackého, 1995. 63 s. ISBN 80-7067-554-3
- 46 -
11. Resumé Práce se zabývá současným stavem vyuţíváním počítačů ve školství a v odborném vyučování oboru Mechanik elektronik. Hodnotí přístup k informačním technologiím ţáky, učiteli a školou. V hlavní části přináší přehled nejvíce vyuţívaných programů pro simulaci elektrických obvodů. Jeden z programů je vybrán pro podrobný popis funkce a vyuţití v odborném vyučování. Popis programu s navrţenými úlohami by měl pomoci zájemcům z řad pedagogů o vyuţití simulačních programů ve výuce.
Summary The thesis deals with the contemporary status of computer usage in the educational practice and practical training in the field of electro-mechanical engineering. It evaluates the access of pupils, teachers and school to information technology. It brings the survey of the most applicable programmes for the simulation of electrical circuits in its main part. One of the programmes is chosen for the detailed description of the function and usage in practical training. The description of the programme with the suggested tasks should help the teachers who are interested to use it in simulation programmes in the teaching process.
- 47 -
