Obsah. 1. Úvod Teoretická část Příprava učitele na vyučování Struktura vyučovací hodiny..13

Obsah 1. Úvod………………......................................................................................................10 2. Teoretická část……………………………………………………………………………………….…….....11 2.1. Příprava učitele na vyučování…………………………………………………………………….11 2.2. Struktura vyučovací hodiny………………………………………………………………………..13 2.2.1. Pojetí vyučovacího předmětu……………………………………………………………..14 2.2.2. Výchovně vzdělávací cíle…………………………………………………………………….15 2.2.3. Obsah a charakteristika pojetí výuka………………………………………………..…15 2.2.4. Pojetí výuky………………………………………………………………………………………...16 2.2.5. Rámcový rozpis učiva………………………………………………………………………….16 2.2.6. Mezipředmětové vztahy……………………………………………………………………..22 2.2.7. Cíle v učitelově přípravě na výuku………………………………………………..…….29 2.2.8. Práce s cíli ve výuce……………………………………………………………………..…….30 3. Praktická část……………………………………………………………………………………………..…….31 3.1. Cíle práce……………………………………………………………………………………………….….31 3.2. Číslicové měřící přístroje ……………………………………………………………………..….31 3.3. Analogové měřící přístroje ………………………………………………………………………32 4. Výzkumný vzorek …………………………………………………………………….………………………34 4.1. Popis výzkumného vzorku………………………………………………………………….……..34 4.2. Měřené úlohy……………………………………………………………………………………………34 4.3. Použité metody…………………………………………………………..…………………………….36

6

4.4. Vlastní výzkumné šetření………………………………………………..…………………….47 5. Závěr………………………………………………………………………..…………………………………..49 6. Seznam použitých zdrojů………………………………………………………………….…………..50

7

1. Úvod Cílem této práce je seznámení s postupem výuky odborného předmětu z elektrotechniky. Nejdříve získávají žáci teoretické znalosti ze základního předmětu Základy elektrotechniky v prvních dvou ročnících studia, na které navazuje výuka většiny odborných předmětů, hlavně vyučovacího předmětu Elektrická měření s cílem výchovy žáků s širokým obecným základem znalostí z oboru elektrotechniky. Na teoretické znalosti navazuje praktické elektrické měření ve školních laboratořích.

Úlohy

byly

měřeny

pomocí

číslicových

měřících

přístrojů

a analogových měřících přístrojů. Cílem práce je porovnání výsledků měření zadaných úloh pomocí těchto přístrojů z hlediska rychlosti měření, přesnosti měření a časového hlediska. Výsledky měření jednotlivých úloh prováděli žáci v podskupinách po třech. Úkolem je porovnání výsledků měření zadaných úloh předpoklady (vlastnosti, výhody) obou typů měřících přístrojů.

8

2. Teoretická část 2.1 Příprava učitele na vyučování Plán konkrétní pedagogické činnosti, např. projekt určité vyučovací hodiny tzv. příprava na vyučování, je jedním z druhů pedagogických plánů. Stojí sice až na konci řady těchto plánů, ale svým vztahem k bezprostřední pedagogické realitě je plánem rozhodujícím. Na jeho koncepci, promyšlenosti a přiměřenosti dané pedagogické situaci záleží z velké části účinnost učitelovy práce. Druhým rozhodujícím faktorem je realizace tohoto plánu. Základním plánem učitelovy práce je celoroční plán. Tento plán má rámcový charakter. Vymezuje cílové opěrné body ve výchovné a vzdělávací oblasti a přehled témat s jejich obecnými a speciálními cíli ve vztahu ke konkrétním vyučovacím předmětům, jímž učitel vyučuje. Určuje také termíny jejich splnění a kontroly. V celoročním plánu vychází učitel z řídících pedagogických dokumentů, tj. ze směrnic ministerstva školství pro výchovnou a vzdělávací práci škol pro daný školní rok, z učebních plánů a z osnov. Z celoročního plánu pak vychází tematický plán. Obsahem tohoto plánu učitelovy práce je vymezení jednotlivých logických a didaktických celků učiva (témat), a to se zřetelem k jejich obecným i specifickým pedagogickým cílům. V tomto plánu projektuje učitel své pedagogické představy o realizaci učiva v anticipovaných podmínkách své práce, promýšlí a formuluje základní rysy její metodické stránky, hledá mezipředmětové vztahy a koncipuje obsah učiva se zřetelem k jeho šíři a hloubce. Z obou uvedených plánů vychází příprava na vyučování tj. plán na konkrétní vyučovací hodinu. Tento plán nejbezprostředněji akceptuje pracovní podmínky a situace učitelovy pedagogické činnosti. Pedagogické cíle jsou v tomto plánu promítány přímo do konkrétního učiva. V tomto plánu se nejvýrazněji uplatňuje, jak učitelova profesionální kvalifikovanost, tak jeho pracovní zkušenost a schopnost aplikovat teorii v praxi. V přípravě na vyučování se projevuje také význam plánování učitelovy práce. Do vyučovací hodiny nemůže učitel vstupovat jen se znalostí učiva,

9

metod a prostředků své didaktické činnosti. Účinná pedagogická práce vyžaduje analýzu pracovních podmínek a promyšlení vztahu těchto podmínek a cílů učitelovy práce. Příprava na vyučování vyžaduje tedy od učitele zřetel k celoročnímu i k tematickému plánu jeho práce. V tomto plánovacím celku má učitelova příprava na vyučování svou vlastní funkci. Je završením jeho plánovací činnosti, posledním jejím článkem současně i vstupním článkem k její přímé realizaci. Přípravu učitele na vyučování nemůžeme však vidět jen jako plán, projekt jeho pedagogické práce. Konfrontaci přípravy na vyučování s její realizací dostaneme informace také o tom, nakolik příprava odpovídala skutečným pracovním podmínkám. Konfrontace vlastní přípravy na vyučování s její realizací je pro učitele východiskem k další přípravě na vyučování. Tak plní příprava určitou funkci regulativu v učitelově plánování a vede ho ke kritičnosti k vlastní práci a k jejímu zdokonalování. Příprava učitele na vyučování je ve své písemné formě také určitým pedagogickým dokumentem. (Rys, 1979, s. 5, s. 6, s. 7). Tematický plán je vytvořen z platných učebních osnov a učebního plánu. V tematickém plánu je učivo rozděleno do tematických celků, pro každý je určen stanovený počet vyučovacích hodin. Tematický plán určuje časovou návaznost jednotlivých částí a vymezuje dílčí cíle, logické spojení, návaznost metodických postupů, obsahu vyučování. Učivo každého tématu učitel rozepíše do jednotlivých vyučovacích hodin, to zn. učitel vypracuje rámcový rozpis učiva. Podle něj musí skutečně učit a musí plánované učivo celé probrat. Při vyučování musí učitel respektovat schopnosti žáků, dobu, plánovanou na výuku s podmínkami pro výuku. (Mošna a kol. 2. díl, 1991). Pro vyučovací proces musí učitel vypracovat scénář přípravy na vyučování, ve kterém je zahrnut cíl, obsah, čas, podmínky, za kterých bude vyučovací proces probíhat. Má obsahovat i plánované činnosti učitele a žáků. Důležitá je zpětná vazba, která zajišťuje vyšší kvalitu vyučovacího procesu a umožňuje jeho modifikaci. Příprava na určitý tematický celek nebo vyučovací hodinu je myšlenkovým návrhem. 10

Má být prozatímní – na zkoušku, protože ve vyučovacím procesu někdy vznikají situace, které učitel nemůže předvídat. Pedagogické mistrovství učitele spočívá v tom, jak dokáže takové situace vyřešit a správně na ně reagovat. V učebních osnovách je zahrnuta učební látka jako vzdělávací obsah, ve kterém je obsažena též hodnota výchovné činnosti. Jestliže učitel vypracuje podrobný plán vyučovací hodiny, zachycující celý její průběh, jsou možné jen malé změny. (Mošna a kol. 2. díl, 1991, s. 216, s. 221). 2.2 Struktura vyučovací hodiny V každé vyučovací hodině sleduje učitel v návaznosti na předcházející i následující vyučovací hodiny předem stanovené výchovně vzdělávací cíle. Z rozdílnosti těchto cílů vyplývají i rozdíly ve vnitřní organizaci jednotlivých vyučovacích hodin a v jejich průběhu. Ve vyučovací hodině lze zpravidla rozlišit určité části, fáze. V tradiční vyučovací hodině k nim patří zejména: -

zahájení vyučovací hodiny, sdělení cíle hodiny, organizační pokyny;

-

kontrola domácího úkolu a přípravy žáků;

-

opakování učiva probraného v předcházejících vyučovacích hodinách (na které bude navazovat učivo hodiny);

-

motivace k novému učivu;

-

expozice nového učiva;

-

procvičování a upevňování nového učiva;

-

pokyny k domácí přípravě žáků (případně zadání domácího úkolu);

-

shrnutí, zhodnocení a zakončení hodiny.

Jednotlivé fáze, jejich posloupnost a vzájemné proporce tvoří tzv. strukturu vyučovací hodiny. Struktura hodiny závisí na mnoha činitelích: především na cíli a obsahu hodiny, na výkonnosti žáků a vyspělosti třídy, na materiálních podmínkách, na použitých metodách atd. Všechny uvedené fáze se pochopitelně

11

nemusí vyskytovat každé vyučovací hodině a také jejich výše uvedené pořadí není dogma. Podle toho, zda vyučovací hodina obsahuje všechny uvedené fáze nebo jen některé, lze rozlišovat různé typy vyučovacích hodin: podle dominantní fáze hodiny lze rozlišovat: -

hodiny základního typu, kombinované (obsahují všechny uvedené fáze a jsou v praxi nejběžnější)

-

hodiny osvojování nových vědomostí

-

hodiny osvojování nových dovedností

-

hodiny používání vědomostí a dovedností při řešení praktických úkolů

-

hodiny procvičování a opakování

-

hodiny kontroly a hodnocení (Šimoník, 2003, s. 68, s. 69)

1/ Vyučovací předmět: Základy elektrotechniky 1. ročník studia na SPŠ strojní a elektrotechnické studijního oboru: Elektrotechnika. Základy elektrotechniky 2. ročník studia na SPŠ strojní a elektrotechnické studijního oboru: Elektrotechnika Učební osnova předmětu Základy elektrotechniky studijního oboru Elektrotechnika

2.2.1 Pojetí vyučovacího předmětu Učivo vyučovacího předmětu základy elektrotechniky poskytuje žákům na přiměřené úrovni potřebné vědomosti o základních pojmech v elektrotechnice. V prvním ročníku se jedná o stejnosměrný proud, elektrostatické pole a magnetické pole. Ve druhém ročníku se probírá elektromagnetická indukce, střídavý proud a trojfázová soustava. Toto učivo vytváří základ odborného vzdělávání pro následující učivo v dalších ročnících studia. Předmět Základy elektrotechniky, vyučovaný v prvních dvou ročnících studia, vytváří odborný základ, na který navazuje výuka většiny odborných předmětů. Cílem

12

je

výchova

absolventa

s širokým

obecným

základem

znalostí

z oboru

elektrotechniky.

2.2.2 Výchovně vzdělávací cíle Cíle vyučovacího předmětu spočívají zejména ve výchově k tvorbě komplexního vědeckého světového názoru na přírodní děje a na možnost jejich využití v technických aplikacích. Kladením základů obecně technického myšlení se vytvářejí schopnosti praktické aplikace teoretických poznatků a rozvíjí se samostatné logické myšlení. Především: -

žák

ovládá

základní

pojmy,

vztahy

a

veličiny

běžně

používané

v elektrotechnice a umí je aktivně používat -

žák ovládá základní měrové jednotky soustavy SI

-

žák má jasné a správné fyzikální představy o základních zákonech a vztazích v elektrotechnice a umí je aktivně používat

-

žák ovládá základní zákonitosti elektrických a magnetických jevů, zejména v oblasti stejnosměrných a střídavých elektrických obvodů a umí je aktivně aplikovat, využívat při praktickém řešení

-

žák ovládá základní zákonitosti elektromagnetického pole a umí je aktivně aplikovat a používat při praktickém řešení

-

žák rozumí fyzikální podstatě jednotlivých druhů polí

-

žák umí samostatně řešit jednoduché problémy z elektrotechnické praxe

-

žák umí samostatně řešit základní obvody stejnosměrného a střídavého pole

2.2.3 Obsah a charakteristika pojetí výuky Předmět zahrnuje několik okruhů učiva. V prvním ročníku se nejdříve probírají základní pojmy, později v návaznosti na to stejnosměrný proud, řešení základních obvodů stejnosměrného proudu, elektrostatické pole a magnetické pole. Ve druhém ročníku se probírá elektromagnetické pole, střídavé proudy a trojfázová soustava. Předmět základy elektrotechniky především navazuje na základní znalosti

13

matematiky ze základní školy. Mezipředmětové vztahy jsou s matematikou, fyzikou a chemií. Velmi úzká mezipředmětová vazba je s předmětem praxe, kde dochází k aplikaci formou cvičení. 2.2.4 Postup výuky Organizace vyučování je určena převahou odborně technického charakteru učiva. Žáci získávají správné představy o základních pojmech a vztazích elektrotechniky, o vzniku jednotlivých polí, o jednotlivých členech elektrických obvodů a jejich chování. Aby jejich znalosti měly trvalý charakter, je nutné doplnit, rozvíjet a aplikovat teoretické poznatky na příkladech a úlohách, řešených během výuky a zadávaných jako domácí úkoly. Řešení číselných příkladů pomáhá upevňování základních elektrotechnických zákonů, vztahů a pravidel a vede k jejich dokonalému osvojení. Cvičení mají charakter osvojování učiva, řešení problémových úloh, referátů, diskuzí apod. Jelikož úzce navazují na ostatní použité metody a formy práce, není jejich obsah v rozpisu učiva zvlášť vymezen.

2.2.5 Rámcový rozpis učiva – 1. ročník Základní pojmy, úvod do předmětu:

-

jednotky a jejich rozměry;

-

stavba hmoty, rozdělení látek podle vodivosti;

-

elektrický náboj, vlastnosti elektrických nábojů;

-

elektrické (proudové) pole.

Stejnosměrný proud: -

elektrický proud;

-

ustálený stejnosměrný elektrický proud;

-

zdroj elektrické energie a jeho vlastnosti;

-

Ohmův zákon, elektrický odpor, elektrická vodivost, měrný odpor, měrná vodivost;

-

závislost elektrického odporu na teplotě;

-

práce a výkon elektrického proudu;

14

-

tepelné účinky elektrického proudu;

-

účinnost elektrického zařízení;

-

úbytek napětí na vedení, ztráty přenosem.

Řešení obvodů stejnosměrného proudu: -

členy elektrických obvodů;

-

vlastnosti zdrojů stejnosměrného proudu;

-

Kirchhoffovy zákony;

-

spojování odporů a zdrojů, transfigurace;

-

metody řešení obvodů stejnosměrného proudu s jedním zdrojem;

-

metody řešení obvodů stejnosměrného proudu s více zdroji.

Elektrostatické pole: -

vznik elektrostatického pole, základní pojmy a veličiny;

-

zobrazování elektrostatických polí;

-

pole homogenní a nehomogenní;

-

intenzita a elektrická indukce elektrostatického pole;

-

elektrické vlastnosti izolantů, polarizace;

-

kondenzátory, kapacita, spojování kondenzátorů;

-

silové působení elektrostatických polí;

-

nehomogenní elektrostatické pole, intenzita, potenciál, kapacita;

-

kombinovaná dielektrika, dielektrika vedle sebe, vrstvená dielektrika.

Magnetické pole: -

magnetické pole, vlastnosti, zobrazování polí;

-

magnetické napětí, intenzita magnetického pole, magnetická indukce;

-

magnetické pole elektrického proudu;

-

vztah magnetické indukce a intenzity;

-

závislost magnetického pole na prostředí, magnetické vlastnosti látek;

-

feromagnetické látky v magnetickém poli;

-

magnetizační křivka, hysterezní smyčka;

15

-

řešení magnetických obvodů se železem;

-

energie magnetického pole, hysterezní ztráty. Porovnání

základních

veličin

proudového,

elektrostatického

a magnetického pole Závěrečné opakování

Rámcový rozpis učiva - 2. ročník Úvod do předmětu, opakování učiva 1. ročníku Elektromagnetická indukce: -

vznik napětí ve vodiči pohybem vodiče v magnetickém poli nebo změnou magnetického pole v cívce;

-

indukční zákon, Lenzovo pravidlo, pravidlo pravé ruky;

-

vlastní a vzájemná indukčnost, činitel vazby cívek;

-

vířivé proudy, vznik, účinky a využití;

-

celkové ztráty v železe.

Střídavé proudy: -

základní pojmy;

-

časový průběh sinusových veličin;

-

efektivní hodnota střídavého sinusového proudu a napětí;

-

vznik střídavého sinusového napětí;

-

fázory.

Jednoduché obvody se sinusovým střídavým proudem: -

ideální rezistor v obvodu střídavého proudu;

-

ideální cívka v obvodu střídavého proudu;

-

ideální kondenzátor v obvodu střídavého proudu;

16

-

vzájemná indukčnost v obvodu střídavého proudu.

Složené obvody se sinusovým střídavým proudem: -

sériové spojení ideálního rezistoru a ideální cívky;

-

sériové spojení ideálního rezistoru a ideálního kondenzátoru;

-

sériové spojení ideální cívky a ideálního kondenzátoru;

-

sériové spojení ideálního rezistoru, ideální cívky a ideálního kondenzátoru;

-

paralelní spojení ideálního rezistoru a ideálního kondenzátoru;

-

paralelní spojení ideálního rezistoru a ideální cívky;

-

paralelní spojení ideálního rezistoru, ideálního kondenzátoru a ideální cívky;

-

paralelní spojení ideální cívky a ideálního kondenzátoru;

-

sériově paralelní obvody;

-

výkon střídavého proudu, účiník;

-

rezonanční obvody.

Symbolicko - komplexní metoda řešení obvodů se střídavým proudem: -

komplexní čísla, operace s komplexními čísly;

-

symboly pro prvky obvodů střídavého proudu;

-

řešení obvodů symbolickou metodou;

-

duální obvody;

-

transfigurace;

-

děliče napětí a proudu;

-

výkon střídavého proudu;

Trojfázová soustava: -

trojfázová proudová soustava;

-

časový průběh indukovaného napětí;

-

provedení trojfázového alternátoru;

-

vlastnosti trojfázové soustavy;

-

základní zapojení trojfázové soustavy;

-

zapojení vinutí trojfázového alternátoru do hvězdy; 17

-

zapojení vinutí trojfázového alternátoru do trojúhelníka;

-

zatížení trojfázové soustavy;

-

spojení trojfázových spotřebičů do hvězdy;

-

spojení trojfázových spotřebičů do trojúhelníka;

-

výkon a práce trojfázového proudu;

-

kompenzace účiníku;

-

točivé magnetické pole.

Rámcové vzdělávací programy Na státní úrovni se připravuje Státní program vzdělávání (SPV), který vymezí hlavní zásady vzdělávací politiky státu, obecné cíle vzdělávání, oblasti vzdělávání, zásady pro tvorbu rámcových a školních vzdělávacích programů a další legislativní a organizační podmínky a Rámcové vzdělávací programy (RVP) pro předškolní, základní, gymnaziální a střední odborné vzdělávání. Školní úroveň budou tvořit školní vzdělávací programy, které si sami vypracují školy podle rámcových vzdělávacích programů s přihlédnutím ke konkrétním potřebám žáků a podmínkám škol na základě pomocných dokumentů, tzv. manuálů pro tvorbu školních vzdělávacích programů (Šimoník, 2003, s. 16). Učební osnova vyučovacího předmětu: Základy elektrotechniky, 1. ročník a 2. ročník studia na SPŠ strojní a elektrotechnické, obor Elektrotechnika byla vytvořena podle rámcového vzdělávacího programu (RVP) pro SPŠ strojní a elektrotechnickou. Učební osnovy stanoví výchovně vzdělávací cíle vyučovacích předmětů, vymezují obsah a rozsah učiva a naznačují základní metody, organizační formy a postupy při probírání jednotlivých oddílů a témat (tematických celků) učiva. Obsahují rovněž základní poznatky o celkovém pojetí výchovné a vzdělávací práce ve škole. Spolu s učebním plánem jsou základní pedagogickou normou pro práci škol. Učební plány jsou základní školské dokumenty mající legislativní ráz, jsou spjaty s vydáním školského zákona, jímž je určen typ a charakter jistého druhu školy a cíle jejího působení. Učební plán určuje předměty, jímž se ve škole vyučuje, jejich pořadí 18

a posloupnost podle jednotlivých ročníků, týdenní počet hodin každého vyučovacího předmětu pro jednotlivé ročníky a celkový počet týdenních vyučovacích hodin ve třídě a ve vyučovacím předmětu. Učební plán je dnes spojen s učebními osnovami, tvoří s nimi nedílnou jednotu. Učební plány jsou dlouhodobě pečlivě sestavovány, experimentálně ověřovány a ke změnám se přistupuje jen ze zásadních koncepčních důvodů. Tyto dokumenty navozují zásadní styl práce školy, každý předmět má svou specifickou funkci v rozvoji osobnosti žáka. Při jeho výběru se respektuje systém vědy, didaktická, morální, psychická a fyzická zralost žáka. Při výběru předmětu se uvažuje o tzv. mezipředmětových vztazích (např. matematika, fyzika), a sleduje se zajištění spojení teorie a praxe, vyučování a výroby. Učební osnovy stanoví výchovně vzdělávací cíle vyučovacích předmětů, vymezují obsah a rozsah učiva a naznačují základní metody, organizační formy a postupy při probírání jednotlivých oddílů a témat (tematických celků) učiva. Obsahují rovněž základní poznatky o celkové pojetí výchovné a vzdělávací práce ve škole (Kurelová a kol., 1990, s. 84). Mezipředmětové vztahy jsou řešeny, jde o předměty, které se vyučují v 1. a 2. ročníku tzn. Základy elektrotechniky a předměty, které navazují ve 3. a 4. ročníku

Elektrická

měření.

Znalosti

získané

výukou

předmětu

Základy

elektrotechniky v prvních dvou ročnících jsou důležité a jsou základem pro pochopení učiva v následujících 2 ročnících a to se týká hlavně předmětu Elektrická měření, ale i dalších odborných předmětů. Z hlediska časového se jedná o nesoučasné mezipředmětové vztahy, protože vzájemné souvislosti se probírají v různých vyučovacích předmětech (Základy elektrotechniky a Elektrická měření) v různých ročnících. Z hlediska obsahového jsou znalosti z prvního vyučovacího předmětu Základy elektrotechniky potřebné pro pochopení látky druhého vyučovacího předmětu Elektrická měření. Znalost prvního vyučovacího předmětu přímo podmiňuje osvojení druhého vyučovacího předmětu. 2.2.6 Mezipředmětové vztahy

19

Mezi tématy vyučovacích předmětům se vytvářejí mezipředmětové vztahy, a to z několika důvodů: 1. Učební látka jednoho vyučovacího předmětu se opírá o znalosti z jiného vyučovacího předmětu. 2. Žáci mají mít ucelený obraz daného oboru nebo jevu, musí chápat, že poznatky získané v jednotlivých vyučovacích předmětech tvoří jednotu, v níž každý vyučovací předmět se váže na ostatní v mnoha souvislostech. 3. Z mezipředmětových vztahů musí být současně patrna odlišnost různých věd v předmětech i metodách bádání, aby žáci viděli jejich zvláštní hlediska. Mezipředmětové vztahy jsou důležitým činitelem ve výchovně vzdělávacím procesu, neboť jejich důsledná uplatňování přispívá ke zvýšení úrovně pedagogické

práce.

V technicky

zaměřených

oborech

je

řešení

mezipředmětových vztahů zvlášť naléhavé pro všestranné spojení školy se životem a materiální výrobou, spojení tělesné práce s duševní a pro spojení teorie s praxí. Mezi jednotlivými vyučovacími předměty se zpravidla koordinují vztahy učebními osnovami na úrovni témat nebo podtémat. Učební osnovy určují výchozí body a skutečná realizace je závislá na učitelích. Mezipředmětové vztahy se rozlišují z hlediska časového a obsahového. Z hlediska časového se realizují mezipředmětové vztahy jako současné i nesoučasné. Při současných vztazích se jednotlivá témata osnov, která jsou na sobě závislá, probírají ve stejnou dobu nebo při velmi krátkém časovém odstupu. Nesoučasné vztahy se vyznačují tím, že se témata, jež jsou ve vzájemné závislosti, probírají v různých vyučovacích předmětech v různých týdnech, pololetích i v různých ročnících. Z hlediska obsahového se rozlišují vztahy, kdy:

20

a/ znalosti z jednoho vyučovacího předmětu jsou potřebné pro pochopení a osvojení učiva druhého předmětu, přitom se rozlišuje, zda uvažované učivo podmiňuje nebo jenom usnadňuje osvojení učiva v druhém vyučovacím předmětu. b/ znalosti z jednotlivých učebních předmětů se vzájemně ovlivňují tak, že poznatky ve všech koordinujících předmětech vzájemně spojují a integrují, to umožňuje postižení jevů v širších souvislostech a do větší hloubky. Při uskutečňování mezipředmětových vztahů je nutno přihlížet jak k obsahu vzdělání a vyučování, tak k metodickým postupům a formám vyučování i ke způsobu spolupráce

kolektivu učitelů. Zásadní význam pro vytváření

mezipředmětových souvislostí na postavení styčných předmětů v učebním plánu má jejich obsah, stanovený v učebních osnovách i učebnicích (Mošna, I. díl, 1990, s. 108). 2) Vyučovací předmět: Elektrická měření 3. ročník studia na SPŠ strojní a elektrotechnické studijního oboru Elektrotechnika Elektrická měření 4. ročník studia na SPŠ strojní a elektrotechnická studijního oboru Elektrotechnika Pojetí vyučovacího předmětu Předmět elektrotechnická měření je zaměřen, jak na získávání teoretických poznatků o používaných měřících přístrojích, měřících metodách a způsobech zpracování naměřených výsledků s ohledem na eliminaci chyb, tak na praktická elektrická měření. Při laboratorních měřeních si žáci ověří teoretické znalosti a naučí se používat analogové a digitální (číslicové) měřící přístroje. Hlavním úkolem předmětu je příprava absolventa s dobrými schopnostmi na měření základních elektrických veličin.

21

Výchovně vzdělávací cíle Předmět Elektrická měření je profilujícím předmětem studijního oboru Elektrotechnika. Cílem výuky je, aby žáci získali nejen teoretické, ale i praktické znalosti o elektrických měřících přístrojích, měřících metodách a zpracování naměřených hodnot. Uvedené znalosti tvoří základ pro další formy studia na vysoké škole nebo pro potřeby praxe. Výuka tohoto předmětu směřuje k tomu, aby žák po jejím skončení: -

znal principy a vlastnosti základních analogových měřících přístrojů;

-

znal principy a vlastnosti základních číslicových měřících přístrojů;

-

uměl se rozhodnout, kdy je výhodné využít určitý elektronický měřící přístroj;

-

uměl si vybrat vhodnou měřící metodu pro měření úlohy;

-

uměl se orientovat v problematice moderních měřících přístrojů;

-

dbal o bezpečnost při elektrickém měření;

-

znal základní problematiku měřících systémů;

-

uměl prakticky měřit základní elektrické veličiny;

-

uměl využívat výsledky měření pro kontrolu a nastavení elektrických obvodů a zařízení;

-

měl přehled o všech zkouškách na daných elektrických strojích a přístrojích;

-

znal funkci elektrických měřících přístrojů a strojů;

-

uměl popsat provedení a postup zkoušek na elektrických strojích a přístrojích.

Obsah a charakteristika pojetí výuky Vyučovací předmět Elektrická měření je odborným předmětem. Prohlubuje a doplňuje znalosti získané v dalších teoretických odborných předmětech a to

22

hlavně předmětu Základy elektrotechniky, ale i dalších: Elektroniky, Elektrických strojů a přístrojů, Elektroenergetiky a dalších. Předmět má 2 části: v první části jsou žáci seznamováni teoreticky s principy měřících přístrojů, měřícími zařízeními a metodami měření, ve druhé části se provádějí praktická elektrická měření ve školních laboratořích. Postup výuky Hlavní funkcí předmětu je příprava žáků na měření základních elektrických veličin, seznámení s metodami měření základních elektrických veličin, s konstrukcí a parametry analogových měřících přístrojů, znalostí základních zapojení číslicových multimetrů, seznámení se se základními druhy číslicových měřících systémů, řízení přenosu dat v systému, s aplikací znalostí základních metod měření na elektrických zařízeních a měřením vlastností elektrických strojů a přístrojů. Rámcový rozpis učiva – 3. ročník Úvod do předmětu: -

význam předmětu;

-

základní pojmy.

Metrologie: -

mezinárodní soustava jednotek;

-

etalony elektrických jednotek.

Chyby měření: -

příčiny vzniku chyb;

-

chyby měřících přístrojů;

-

magnetoelektrické měřící přístroje;

-

třída přesnosti měřících přístrojů.

Analogové měřící přístroje:

23

-

složení analogových přístrojů;

-

feromagnetické měřící ústrojí;

-

elektrodynamické měřící ústrojí;

-

indukční měřící ústrojí;

-

rezonanční měřící ústrojí;

-

elektrostatické měřící ústrojí;

-

indukční měřící ústrojí;

-

rezonanční měřící ústrojí;

-

elektrostatické měřící ústrojí;

-

poměrové měřící ústrojí;

-

galvanometry.

Číslicové měřící přístroje: -

číslicové voltmetry;

-

číslicové ampérmetry;

-

porovnání analogových a číslicových měřících přístrojů.

Měření elektrických napětí: -

měření stejnosměrného napětí;

-

měření střídavého napětí;

-

změna rozsahu voltmetru;

-

kompenzační metoda.

Měření elektrického proudu: -

měření stejnosměrného proudu;

-

měření střídavého proudu;

-

změna rozsahu ampérmetru;

-

klešťové ampérmetry;

-

ampérmetry s Hallovou sondou.

Měření elektrických odporů:

24

-

Ohmova metoda měření odporů;

-

srovnávací metoda;

-

ohmmetry analogové, číslicové;

-

můstkové metody měření odporů;

-

měření velmi malých odporů;

-

měření velmi velkých odporů.

Měření impedancí: -

měření impedancí voltmetrem, ampérmetrem a wattmetrem;

-

měření impedancí třemi ampérmetry;

-

měření impedancí třemi voltmetry;

-

měření indukčnosti;

-

měření kapacit;

-

číslicové měřiče impedancí;

-

nulové metody měření impedancí.

Měření kmitočtu a fázového posunu: -

přímé metody měření kmitočtu;

-

nepřímé metody měření kmitočtu;

-

číslicové metody měření kmitočtu;

-

číslicové metody měření časových intervalů;

-

metody měření fázového posunu.

Měření výkonu elektrického proudu: -

měření výkonu stejnosměrného proudu;

-

elektronické wattmetry;

-

měření výkonu střídavého proudu;

-

měření jednofázového činného výkonu;

-

měření trojfázového činného výkonu;

-

měření jalového výkonu.

25

Osciloskopy: -

elektronický osciloskop;

-

analogový osciloskop;

-

číslicový osciloskop;

-

osciloskop a měřený obvod.

Magnetická měření: -

problémy při měření magnetických veličin;

-

magnetické převodníky;

-

měření magnetických veličin ve vzduchu;

-

měření magnetických veličin feromagnetických materiálů;

-

měření ztrát v železe.

Rámcový rozvrh učiva – 4. ročník Úvod do předmětu Měření na elektrických strojích všeobecně: -

rozdělení zkoušek, příprava strojů ke zkoušení;

-

ztráty, účinnost;

-

měření odporů vinutí;

-

zkoušky naprázdno a nakrátko;

-

rozběhová a doběhová zkouška;

-

oteplovací zkouška;

-

zkouška izolační pevnosti;

-

měření na transformátorech;

-

měření odporu vinutí a izolačního odporu;

-

kontrola spojení trojfázového transformátoru;

-

měření převodu napětí;

-

zkouška naprázdno a nakrátko;

-

výpočet účinnosti a úbytku napětí;

26

-

oteplovací zkouška. Zkouška elektrické pevnosti;

-

měření na synchronních strojích;

-

měření odporu vinutí, izolačního odporu, kontrola spojení vinutí;

-

měření naprázdno a nakrátko;

-

zatěžovací a oteplovací zkouška;

-

zkouška elektrické pevnosti;

-

měření na synchronních strojích;

-

měření naprázdno a nakrátko. Ztráty a účinnost;

-

zatěžovací charakteristiky;

-

oteplovací zkouška. Zkratová zkouška;

-

měření na stejnosměrných strojích;

-

měření odporu vinutí, izolačních odporů a kontrola spojení vinutí;

-

měření naprázdno a zatěžovacích charakteristik motorů a dynam;

-

ztráty a účinnost;

-

vyšetření komutace. Nastavení neutrální polohy kartáčů;

-

měření na střídavém komutátorovém motoru;

-

zkoušky ochranných relé;

-

rozdělení a druhy zkoušek;

-

zkoušky nadproudých, distančních a rozdílových relé;

-

osciloskopy;

-

analogové osciloskopy;

-

číslicové osciloskopy.

2.2.7 Cíle v učitelově přípravě na výuku Rámcový vzdělávací program pro základní vzdělávání vymezuje vše co je společné a nezbytné v povinném základním vzdělávání žáků, ale současně podporuje pedagogickou autonomii škol a profesní zodpovědnost učitelů za výsledky vzdělávání. Konstatuje se tak fakt, že konečná realizace cílů vzdělávání se odehrává ve škole a ve výuce, protože výslednou transformaci cílů zajišťuje učitel.

27

Realizace cílů vzdělávání je náročný, složitě strukturovaný proces, poněvadž cíle představují pyramidu různých úrovní obecnosti od cíle nejvyššího až k cílům situačním plnícím funkci orientace při zvládání pracovních úkonů (Janík, Maňák, Knecht, 2009, s. 56).

2.2.8 Práce s cíli ve výuce Pečlivá příprava učitele na výuku je předpokladem jejího úspěšného průběhu. Ovšem předpokladem, neboť reálná výuka závisí nejen na přípravě ze strany učitele, ale též na aktivitě, s níž se žáci do výuky zapojují. Jsou to spojité nádoby, přičemž do živé výuky vstupují nové faktory, a to hlavně ze strany žáka. Jde zejména o: -

Počet a složení žáků ve třídě, o třídní klima a školní atmosféru

-

Úroveň a rozvoj psychických stavů a myšlenkových operací žáků

-

Motivaci k učení a ochotu přizpůsobit se školnímu režimu

-

Rušivé prožitky ovlivňující postoje žáka aj.

Některé z těchto faktorů sice může učitel předvídat a počítat s nimi v přípravě na výuku, ale některé se projeví až v průběhu vzdělávacího procesu. Proto musí být učitel sto změnit připravenou strategii k dosažení vytýčených cílů a přijmout jinou variantu jejich naplňování. Práce s cíli vzdělávání ve vyučovací hodině plní několik důležitých funkcí. Za hlavní lze považovat jasnou orientaci v probíraném učivu, aby žáci získali vědomí, že je v jejich silách vzdělávacích cílů dosáhnout. Tím se zabrání nebo alespoň omezí jejich psychické zatížení. Učitel má při promýšlení cíle vyučovací jednotky (nebo celého tematického celku) a při její realizaci příležitost začlenit probírané učivo do širších poznatkových struktur a uvědomit si jeho souvislosti s vyššími cílovými rovinami i se společenskými výchovnými aspekty (Janík, Maňák, Knecht, 2009, s. 59, s. 61).

28

3. Praktická část 3.1 Cíl práce Cílem práce je porovnání analogových měřících přístrojů a číslicových (digitálních) měřících přístrojů v praktickém elektrickém měření úloh předmětu Elektrická měření- cvičení ve školní laboratoři z hlediska rychlosti měření, přesnosti měření a časového hlediska (2 vyučovacích hodin) při měření jednotlivých zadaných úloh ve školních laboratořích. Elektrické měření provádí žáci v jednotlivých podskupinách po 3 žácích.

3.2. Číslicové měřící přístroje Uvádějí hodnotu měření v číslicovém tvaru nebo kódu, měření se zrychluje a vliv chyb při elektrickém měření se neprojevuje. Odečítání je totiž rychlejší a jednoznačné. Vlastnosti a výhody číslicových měřících přístrojů: -

Velká přesnost měření oproti analogovým měřícím přístrojům (třída přesnosti 0,1; 0,2). Důvodem je, že velká většina těchto měřících přístrojů pracuje na principu srovnávání měřené veličiny s normálovou. Tím, že se vyloučí subjektivní chyby při odečítání hodnoty na měřícím přístroji, se také zvyšuje přesnost elektrického měření.

-

Další výhodou je rychlost vlastního měření, která je omezena pouze rychlostí odečtu hodnoty z displeje měřícího přístroje.

-

Další jejich výhodou je, že bez chyb a zkreslení je možné předat výsledek měření na jakoukoliv vzdálenost.

-

Výsledek měření může být přiveden v diskrétní formě do počítače, kde bude dále zpracován. Získané číselné informace mohou být zobrazeny na monitoru počítače, uchovány dlouhodobě tiskem. Číslicové měřící přístroje mohou sloužit k zaznamenávání, zpracování, zobrazování, případně i vytištění výsledků měření pomocí číslicového

29

počítače. Používáme je při přesných a rychlých měřeních pro měření různých elektrických veličin (Boltík, Český, Hojka, Vomela, 1985). Základním problémem číslicových měřících přístrojů, při měření spojité veličiny je kvantování (diskreditace) měřené veličiny v čase nebo úrovni tj. přeměna na diskrétní tvar. Problém spočívá v tom, že nahrazujeme spojitý průběh signálu diskrétním, to znamená, že spojitou funkci vyjadřujeme řadou bodů s předem známým odstupem zvaným kvantum. Tato náhrada přesného průběhu signální veličiny se nazývá kvantování podle úrovně. Přitom rozdíl mezi dvěma sousedními diskrétními hodnotami je právě kvantum. Kvantování podle času je další možnost. Číslicové měřící přístroje se dělí podle druhu měřené veličiny na voltmetry, kmitoměry, fázoměry apod. Podle způsobu přeměny spojité veličiny na číslicovou formu tj. podle způsobu kódování se dělí na přístroje: s plošným kódováním, s číselně impulsovým a kmitočtově impulsovým kódováním, přístroje s kódováním po řádech (Boltík, Český, Hojka, Vomela, 1985, s. 389, s. 391).

3.3. Analogové měřící přístroje Jejich výhodou je, že měřená veličina je vidět při pohledu na ručku měřícího přístroje. Nevýhodou těchto přístrojů je, že jedna stupnice je pro několik měřících rozsahů. Z toho plyne, že každou odečtenou hodnotu v dílkách je nutné vynásobit konstantou měřícího přístroje.

Elektrické měření- cvičení se provádí ve školních laboratořích. Výuka probíhá formou teoretické výuky a praktického měření. Teoretická část probíhá formou výkladu, praktická část probíhá formou cvičení v malých skupinách (podskupinách cca po 3 žácích). Žáci jsou hodnoceni výslednou známkou, která se skládá z hodnocení teoretické části a hodnocení praktické výuky (měření úloh ve školních laboratořích). Hodnocení praktické části

30

obsahuje hodnocení praktické dovednosti a hodnocení vypracovaných protokolů z elektrického měření.

Z hlediska klíčových kompetencí se klade důraz na: -

praktické dovednosti v oblasti elektrických měření;

-

týmovou spolupráci při řešení problémů;

-

volbu vhodných prostředků pro realizaci daného úkolu;

-

volbu vhodné měřící metody;

-

osobní kompetence v oblasti měřící techniky;

-

využívání moderní techniky při měření v elektrotechnice;

-

využití zásad technické normalizace a standardizace;

-

zpracování výsledků elektrického měření do písemné i elektronické formy.

Přínos předmětu k rozvoji klíčových kompetencí a průřezových témat Žáci budou seznámeni se základními úkoly bezpečnosti práce, ochrany zdraví při práci a první pomocí při úrazu elektrickým proudem. Mezi nejdůležitější kompetence, které budou rozvíjeny v předmětu Elektrická měření, patří kompetence komunikativní, schopnost uplatnit při řešení problémů základní poznatky, aplikovat matematické postupy při řešení praktických úkolů a hlavně využívat základní pojmy z elektrotechniky tak, aby žák: -

přistupoval aktivně k získávání nových znalostí a dovedností;

-

využíval k učení zkušenosti jiných studentů a učitelů;

-

byl připraven dále se vzdělávat;

-

byl schopen pracovat v týmu;

-

odpovědně plnil zadané úkoly;

-

byl ochoten akceptovat návrhy jiných;

-

zodpovídal za výsledky své práce;

-

uplatňoval při řešení problémů vhodné matematické postupy;

31

-

využíval různé formy grafického znázornění (tabulky naměřených hodnot, schémata, grafy) při řešení zadané úlohy;

-

sestavil na základě dílčích výsledků ucelené řešení praktické úlohy elektrického měření;

-

získával informace z ověřených zdrojů a využíval je při řešení a měření zadaných úloh v laboratoři.

4. Výzkumný vzorek 4.1 Popis výzkumného vzorku Výzkumným vzorkem jsou zpracované protokoly o provedeném měření. Tyto protokoly se zpracovávají na učivo, které bylo teoreticky probráno v odborných předmětech. Jako výzkumný vzorek slouží zadané úlohy pro elektrické měření ve školní laboratoři. Tato laboratorní měření ověřují získané vědomosti z vyučovacích předmětů Základy elektrotechniky, Elektrická měření.

4.2 Měřené úlohy: -

Úloha č. 1: Cejchování měřících přístrojů (kontrola)- voltmetrů

-

Úloha č. 2: Ověřování platnosti Kirchhoffových zákonů

-

Úloha č. 3: Měření výkonu stejnosměrného proudu

-

Úloha č. 4: Měření zatěžovacích charakteristik zdrojů Před vlastním měřením úlohy bylo provedeno školení v tomto rozsahu:

školení BOZP a PO, laboratorní řád a první pomoc při úrazu elektrickým proudem. Obecné požadavky BOZP a požární ochrany jsou pro každé odborné pracoviště, kde se realizuje i výuka odborných předmětů, rozpracovány konkrétními ustanoveními podle specifických podmínek dané učebny a to v provozním řádu.

32

Součástí poučení o bezpečnosti práce je úvodní instruktáž, která se provádí na začátku výukového období (školního roku), dále pak poučení o bezpečnosti pro elektrická zařízení. Pokud budou žáci během výuky používat elektrická zařízení, pak součástí úvodní instruktáže musí být poučení o bezpečnosti práce pro tato zařízení. Poučení vychází z předpisů pro práci na elektrických zařízeních, které jsou rozpracovány v příslušných ČSN, právních předpisech a výnosech min. školství. Toto poučení by mělo obsahovat základní informace o hlavních příčinách úrazů a požárů způsobených elektrickým proudem. Součástí poučení o bezpečnosti práce pro elektrická zařízení je i připomenutí zásad první pomoci v případě úrazu elektrickým proudem (Vintr a kol., 2002, s. 164, s. 165, s. 167, s. 169). Výuka probíhala ve třídě, trvala 2 vyučovací hodiny. Bylo provedeno vyhodnocení uvedených školení a žáci podepsali formuláře o provedených školeních. Toto je podmínkou, aby žáci mohli v elektrotechnické laboratoři provádět měření úloh. Po absolvování školení byla třída rozdělena na 3 skupiny, tzn., že v jedné skupině bylo 9 žáků. Každá úloha byla měřena v jednotlivých skupinách v podskupinách po 3 žácích pomocí analogových měřících přístrojů a číslicových měřících přístrojů. Nejdříve bylo provedeno zadání úlohy elektrického měření sledované skupiny ve školní laboratoři ve 2 vyučovacích hodinách. Žáci byli seznámeni se zadáním úlohy, kterou budou měřit a dostali písemné zadání úlohy. Nejdříve byla teoreticky procvičena látka, která se týkala měřené úlohy. Vyučující nakreslil schéma, které prakticky zapojil a vysvětlil, jak se mají obvody zapojovat. Žáci si mohli doma zadanou úlohu ještě prostudovat, aby byli schopni samostatné práce. V následujícím týdnu bylo provedeno zadané měření ve 2 spojených vyučovacích hodinách. Učitel s nimi aktivně spolupracoval. K měření byly nejdříve použity analogové měřící přístroje, pak byly použity číslicové měřící

33

přístroje. Cílem měření bylo zjištění přesnosti a rychlosti měření, časové hledisko. Tímto způsobem byly postupně naměřeny výše uvedené 4 úlohy ve školní laboratoři. Laboratoře- využívají se především ve cvičení odborných předmětů. Z hlediska vybavení je nutné sledovat to, aby žáci měli dostatek pomůcek a mohli pracovat většinou samostatně. Odborné učebny- se mohou zřizovat pro hlavní předměty. Jsou zařízeny vhodným nábytkem a vybaveny pomůckami pro vyučovaný předmět a příslušnou didaktickou technikou. Výhodou pro učitele příslušného odborného předmětu je to, že nemusí pomůcky přenášet a může si vytvořit větší komplexy materiálních prostředků potřebných pro výuku. (Slavík, Miller, s. 28). Žáci zapisovali naměřené hodnoty do předem připravených tabulek. Jednotlivé podskupiny si po naměření úlohy na příkladech výpočtu z naměřených hodnot ověřili, zda byl zadaný úkol splněn. V následujícím týdnu přinesli žáci vypracované protokoly o elektrickém měření zadané úlohy. Jejich práce učitel zkontroloval a provedl hodnocení uvedených protokolů. Z hlediska zpracovávané práce bylo u každé zadané úlohy provedeno vyhodnocení přesnosti měření, rychlosti měření a časového hlediska pomocí analogových a číslicových měřících přístrojů. 4.3 Použité metody Teoretický popis metody Bylo provedeno elektrické měření zadaných úloh, které měří žáci ve 3. ročníku předmětu Elektrická měření. V každé úloze bylo provedeno vyhodnocení pro zpracovávané potřeby práce. 1. skupina, rozdělená na 3 podskupiny: a) b) c):

34

Úloha č. 1: Kontrola měřících přístrojů – voltmetrů Zadání: Proveďte kontrolu provozního měřícího přístroje Avomet třídy přesnosti 1,5 zapojeného jako voltmetr pro měření stejnosměrného napětí pomocí číslicového voltmetru. Pro každou hodnotu kontrolovaného přístroje vypočítejte absolutní chybu, korekci a relativní chybu. Sestrojte závislost absolutní chyby a korekce na nastavených hodnotách. Podle největší hodnoty naměřené absolutní chyby určete, jestli kontrolovaný měřící přístroj vyhovuje uvedené třídě přesnosti. Význam měření: Kontrola měřícího přístroje určí, zda vyhovuje své třídě přesnosti, a tím jsou zajištěny podmínky přesného měření v provozu i ve výrobě. Postup měření: Na kontrolovaném přístroji budeme nastavovat celistvé počty dílků, údaje budeme porovnávat s kontrolním měřícím přístrojem. Schéma zapojení:

Použité přístroje: 1) číslicové měřící přístroje 2) analogové měřící přístroje Stabilizovaný napájecí zdroj NZ1 Kontrolní měřící přístroj digitální s třídou přesnosti 0,2 Kontrolovaný měřící přístroj Avomet s třídou přesnosti 1,5

35

Tabulka naměřených hodnot:

Příklad výpočtu:

36

Graf:

Vyhodnocení: Z měření vyplývá, že kontrolovaný přístroj Avomet /analogový/ nevyhovuje dané třídě přesnosti. Podskupina a) úloha nebyla doměřena ve 2 vyučovacích hodinách. Rychlost měření byla malá. Nebylo splněno časové hledisko. Podskupina b) úloha byla v termínu naměřena, ale nebyly vypočítány tyto hodnoty: absolutní chyba, korekce, relativní chyba a hlavně třída přesnosti. Rychlost měření malá, nebylo splněno časové hledisko. Podskupina c) úloha byla naměřena kompletně včetně výpočtu hodnot do tabulky naměřených hodnot. Rychlost měření byla v pořádku. Bylo splněno časové hledisko. Tato úloha byla měřena současně analogovými a číslicovými měřícími přístroji.

37

Úloha č. 2: Ověřování platnosti Kirchhoffových zákonů Zadání: Zapojení sériové, paralelní a sérioparalelní. Měření el. napětí a el. proudů a vypočtení jednotlivých odporů a výkonů v zadaných zapojeních. Význam měření: ověření platnosti Kirchhoffových zákonů Postup měření: Obvod zapojíme podle schématu, odměříme požadované hodnoty, zapíšeme do tabulky a provedeme požadované výpočty. Schéma zapojení:

38

Použité přístroje:1/ číslicové měřící přístroje, 2/ analogové měřící přístroje Tabulka naměřených hodnota: 1/

Příklad výpočtu:

Graf: se neprovádí Vyhodnocení: Byla ověřena platnost 1. a 2. Kirchhoffova zákona 39

Měření pomocí 1): Podskupina a) b) c): úloha byla naměřena v termínu. Rychlost měření a časové hledisko bylo splněno. Měření pomocí 2): Podskupina a) úloha byla naměřena, ale nebyly provedeny kontrolní výpočty. Rychlost měření a časové hledisko nebylo splněno. Podskupina b) úloha byla doměřena pouze u 2 zapojení. Rychlost měření a časové hledisko nebylo splněno. Podskupina c) úloha byla splněna, provedeny všechny příklady výpočtu. Rychlost měření a časové hledisko v pořádku.

Úloha č. 3: Měření výkonu stejnosměrného proudu Zadání: Určit stejnosměrný příkon spotřebiče v daném zapojení pro regulované hodnoty napětí a proudu Význam měření: Podle velikosti chyby určete, které zapojení dává přesnější výsledky při zanedbání spotřeby měřících přístrojů Postup měření: obvod zapojíme podle schématu, odměříme požadované hodnoty, zapíšeme do tabulky a provedeme požadované výpočty.

40

Schéma zapojení: a) b)

Použité přístroje: 1) číslicové měřící přístroje, 2) analogové měřící přístroje Tabulka naměřených hodnot:

41

Příklad výpočtu: Pro tabulku a) číslo měření 1

Pro tabulku b) číslo měření 1

Graf: se neprovádí Vyhodnocení: zapojení a) použijeme při měření zátěže, kterou protéká velký proud, to znamená, že toto zapojení se hodí pro měření výkonu zařízení

42

s malým odporem. Zapojení b)je vhodnější pro velké napětí na zátěži, tedy pro měření výkonu zařízení s velkým odporem. Měření pomocí 1): Podskupina a) b) c): úloha byla naměřena v termínu. Rychlost měření a časové hledisko bylo splněno. Měření pomocí 2): Podskupina a): úloha nebyla naměřena, pouze zapojení a/ provedeno. Rychlost měření a časové hledisko nebylo splněno. Podskupina b): úloha nebyla naměřena, pouze zapojení a/, částečně zapojení b/. Rychlost měření a časové hledisko nebylo splněno. Podskupina c): úloha byla naměřena v plném rozsahu i s příklady výpočtu. Rychlost měření a časové hledisko v pořádku. Úloha č. 4: Měření zatěžovacích charakteristik Zadání: Změřte a graficky znázorněte zatěžovací charakteristiky daného typu stejnosměrného nebo střídavého zdroje. Jde o tyto zdroje: BS 525, NZ 1, BK 125 Význam měření: Seznámit se s chováním zdroje a ověřit platnost Théveninovy poučky. Postup měření: Obvod zapojíme podle schématu, odměříme požadované hodnoty, zapíšeme do tabulky a provedeme požadované výpočty. Schéma zapojení:

Použité přístroje: 1) číslicové měřící přístroje, 2) analogové měřící přístroje, zdroje,potenciometry.

43

Tabulka naměřených hodnot: pro jednotlivé zdroje

Příklady výpočtu:

44

Grafy: pro jednotlivé zdroje

Vyhodnocení: Z grafů vyplývá, že se jedná o zdroje napěťově tvrdé, jelikož se svými vlastnostmi podobají ideálnímu zdroji napětí, ale při vyšších napětích (30 V) se zdroje BS 525 a BK 125 chovají jako zdroje napěťově měkké, protože se svorkové napětí se změnou zátěže značně mění.

Měření pomocí 1): Podskupina a) b) c): úloha byla naměřena v termínu 2 vyučovacích hodin. Rychlost měření a časové hledisko bylo splněno.

45

Měření pomocí 2): Podskupina a): celá úloha nebyla naměřena, pouze necelé 2 zdroje. Rychlost měření a časové hledisko nebylo splněno. Podskupina b): úloha nebyla naměřena, byly naměřeny 2 zdroje a necelý třetí zdroj. Rychlost měření a časové hledisko nebylo splněno. Podskupina c): úloha byla naměřena v plném rozsahu i s příklady výpočtu. Rychlost měření a časové hledisko bylo splněno.

4.4 Vlastní výzkumné šetření Zpracování výsledků jednotlivých zadaných úloh pro elektrická měření ve školní laboratoři z hlediska použitých měřících přístrojů: Číslicové měřící přístroje 1) Analogové měřící přístroje 2) Zpracování výsledků jednotlivých zadaných úloh /výzkumných vzorků/ je zobrazeno pro každou úlohu (1. Skupina): Úloha č. 1: Rychlost měření

Časové hledisko Úloha naměřena

Podskupina a)

malá, nesplněna

nesplněno

ne

Podskupina b)

malá, nesplněna

nesplněno

ne

Podskupina c)

splněna

splněno

ano

Úloha č. 2: Číslicové měřící přístroje 1) Podskupina a)

splněna

splněno

ano

Podskupina b)

splněna

splněno

ano

Podskupina c)

splněna

splněno

ano

Analogové měřící přístroje 2) Podskupina a)

nesplněna

nesplněno

ne

Podskupina b)

nesplněna

nesplněno

ne

Podskupina c)

splněna

splněno

ano

46

Úloha č. 3: Číslicové měřící přístroje 1) Podskupina a)

splněna

splněno

ano

Podskupina b)

splněna

splněno

ano

Podskupina c)

splněna

splněno

ano

Analogové měřící přístroje 2) Podskupina a)

nesplněna

nesplněno

ne

Podskupina b)

nesplněna

nesplněno

ne

Podskupina c)

splněna

splněno

ano

Úloha č. 4: Číslicové měřící přístroje 1) Podskupina a)

splněna

splněno

ano

Podskupina b)

splněna

splněno

ano

Podskupina c)

splněna

splněno

ano

Analogové měřící přístroje 2) Podskupina a)

nesplněna

nesplněno

ne

Podskupina b)

nesplněna

nesplněno

ne

Podskupina c)

splněna

splněno

ano

Z uvedených výsledků elektrického měření se potvrdilo, že rychlost vlastního měření pomocí číslicových měřících přístrojů je velká, časové hledisko to zn. doba měření úlohy se splní ve 2 vyučovacích hodinách. Přesnost měření je také vysoká, vyloučí se subjektivní chyby při odečítání hodnot oproti analogovým měřícím přístrojům, které mají navíc i horší třídu přesnosti. Ale přesto tyto měřící přístroje mají svůj význam při měření ve školních laboratořích. Jsem zastáncem toho, aby se tyto měřící přístroje ze školních laboratoří nevyřazovaly.

47

5. Závěr Tato práce se zabývá výukou odborného předmětu z elektrotechniky na SPŠ SE. V teoretické části řeší přípravu učitele na vyučování, celoroční plán, z něho vychází tematický plán. Ten formuluje základní rysy metodické práce, mezipředmětové vztahy a obsah učiva, jeho obsahem jsou učební osnovy a učební plán s rozpisem učiva v jednotlivých ročnících studia. Žáci v prvních 2 ročnících studia získávají potřebné vědomosti o základních pojmech v elektrotechnice, které tvoří základ odborného vzdělávání v dalších ročnících studia, kde získávají nejen teoretické , ale i praktické znalosti při laboratorních měřeních, v nichž se naučí používat číslicové měřící přístroje a analogové měřící přístroje. Úkolem práce bylo praktické elektrické měření úloh výše uvedenými měřícími přístroji a jejich porovnání z různých hledisek. Cíle práce byly naplněny, byly potvrzeny předpoklady o vlastnostech a výhodách číslicových měřících přístrojů a analogových měřících přístrojů. V jednotlivých úlohách byly použity oba druhy měřících přístrojů, rychlost měření byla u číslicových měřících přístrojů velká, žáci při jejich použití zvládli zadané úlohy naměřit ve 2 vyučovacích hodinách. Toto se nedá říci o analogových měřících přístrojích, kde měli problémy s časovým hlediskem (viz vyhodnocení jednotlivých úloh měření).

48

6. Seznam použitých zdrojů BOLTÍK, Jiří, ČESKÝ, Milan, HOJKA, Jiří, VOMELA, Ladislav. Elektronická zařízení. Praha: SNTL, 1985. JANÍK, Tomáš, MAŇÁK, Josef, KNECHT, Petr. Cíle a obsahy školního vzdělávání a metodologie jejich utváření. 1. vydání Brno: Paido, 2009. ISBN 978-80-7315-194-2. KURELOVÁ, Milena a kol. Kapitoly z obecné didaktiky z hlediska řízení vyučovacího procesu. 3. vydání. Ostrava: Pedagogická fakulta, 1990. ISBN 80-7042-019-7. MOŠNA, František a kol. Didaktika základů techniky- 1. díl. 1. vydání. Praha: Univerzita Karlova, 1990. MOŠNA, František a kol. Didaktika základů techniky – 2. díl. 1. vydání. Praha: Univerzita Karlova, 1991. RYS, Slavomír. Příprava učitele na vyučování. 1. vydání. Praha: Státní pedagogické nakladatelství, 1979. SLAVÍK, Milan, MILLER, Ivan. Materiální didaktické prostředky. 1. vydání. Praha: Česká zemědělská univerzita, 2002. ISBN 80-213-0890-7 ŠIMONÍK, Oldřich. Úvod do školní didaktiky. Brno: MSD, 2003. ISBN 8086633-04-7. VINTR, Jiří a kol. Základy didaktiky pro učitele odborných předmětů. 1. vydání. České Budějovice: Jihočeská univerzita, Pedagogická fakulta, 2002. ISBN 80-7040-544-9.

49