VYUŽITÍ CAD SYSTÉMŮ PŘI VÝUCE TECHNICKÉHO KRESLENÍ NA ZÁKLADNÍ ŠKOLE

MASARYKOVA UNIVERZITA V BRNĚ PEDAGOGICKÁ FAKULTA KATEDRA TECHNICKÉ A INFORMAČNÍ VÝCHOVY

VYUŽITÍ CAD SYSTÉMŮ PŘI VÝUCE TECHNICKÉHO KRESLENÍ NA ZÁKLADNÍ ŠKOLE

DIPLOMOVÁ PRÁCE

Havlíčkův Brod 2015

VEDOUCÍ PRÁCE: Ing. Zdeněk Hodis, Ph.D

AUTOR PRÁCE: Bc. Adam Dolejš

strana | ii

Abstrakt Práce se zabývá 2D CAD systémy a jejich zahrnutím do výuky technické grafiky na základní škole. Nutnou součástí před zařazením tématu do výuky je nahlédnutí do kurikulárních dokumentů, Poté proběhne obeznámení s těmito systémy a výběr vhodného softwaru. V hlavní části této diplomové práce bude popsána realizace výuky v CAD programu na základní škole, za účelem získání mnoha poznatků pro vyvození závěrů. Z nich bude možno vyvodit, zda lze technické kreslení vyučovat za pomocí zmíněného softwaru či nikoliv.

Klíčová slova CAD, ProgeCAD, 2D, technické kreslení, technický výkres, pedagog, Rámcový vzdělávací program, Školní vzdělávací program, výuka, pozorování, výzkum

strana | iii

Abstract This thesis focuses on 2D CAD systems and their implementation into the teaching technical graphics at primary schools. Theoretical classification of the programme into the curriculum as the main necessity of the possible future teaching is being introduced at the beginning of the work. The thesis will then introduce these systems and the readers will be familiarised with the selection of software convenient for teaching. The main part of the work aims at the realisation of teaching using CAD programmes at primary schools in order to acquire numerous findings for drawing conclusions. From them it will be possible to finally conclude if it is appropriate to use 2D CAD systems for teaching technical graphics or not.

Key words CAD, ProgeCAD, 2D, technical drawing, pedagogue, Framework educational program, School educational program, teaching, observation, research

strana | iv

Prohlášení Prohlašuji, že jsem diplomovou práci vypracoval samostatně, a to pouze za použití citovaných 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.

V Havlíčkově Brodě

Adam Dolejš

dne 29. 3. 2015

strana | v

Poděkování Tímto bych rád poděkoval vedoucímu mé diplomové práce Ing. Zdeňku Hodisovi, Ph.D. za cenné rady, poznámky a připomínky. Taktéž za čas, jenž mi věnoval hlavně v posledních dnech vzniku práce. Dále bych rád poděkoval základní škole za možnost realizování výuky.

strana | vi

Obsah Úvod ....................................................................................................................................................... 9

I.

TEORETICKÁ ČÁST ...................................................................................................... 11

1. Základní pojmy ............................................................................................................................ 11 1.1 Technické kreslení .................................................................................................................... 11 1.2 CAD systémy ............................................................................................................................ 11 2. Zařazení výuky CAD do vzdělávacího programu ................................................................. 14 2.1 Zařazení CAD systémů do vzdělávacích programů ........................................................... 14 2.2 Dokument RVP ZV .................................................................................................................. 15 2.3 Technické kreslení v RVP........................................................................................................ 17 2.3.1 Vzdělávací oblast INFORMAČNÍ A KOMUNIKAČNÍ TECHNOLOGIE

17

2.3.2 Vzdělávací oblast ČLOVĚK A SVĚT PRÁCE

19

2.3.3 Využití CAD v mezipředmětových vztazích

21

2.4 CAD jako pomůcka pro učitele .............................................................................................. 22 2.5 Časový harmonogram ............................................................................................................. 22 2.6 Výuka mimo plán ŠVP ............................................................................................................ 24 3. Výběr vhodného softwaru pro výuku ...................................................................................... 25 3.1 Kritéria pro výběr..................................................................................................................... 25 3.2 Přímý výběr softwaru.............................................................................................................. 28 3.2.1 AutoCAD

28

3.2.2 ProgeCAD

32

3.2.3 ZW CAD

34

3.2.4 Ostatní programy

37

3.3 Nejvhodnější CAD software ................................................................................................... 38

strana | 7

II. VÝZKUMNÁ ČÁST ........................................................................................................ 40 4. Zaměření výzkumu ...................................................................................................................... 40 4.1 Stanovení výzkumného problému ........................................................................................ 40 4.2 Výzkumné cíle .......................................................................................................................... 40 4.3 Metodologie výzkumu ............................................................................................................ 42 4.4 Předpoklad výzkumu .............................................................................................................. 44 4.5 Zkoumaný soubor .................................................................................................................... 44 4.6 Způsob realizace výzkumu .................................................................................................... 45 4.7 Interpretace výsledků výzkumu ............................................................................................ 45 5. Průběh výzkumu .......................................................................................................................... 46 5.1 Počítačová učebna a její příprava........................................................................................... 46 5.2 Plánování výuky ...................................................................................................................... 47  První vyučovací dvouhodina

48

 Druhá vyučovací dvouhodina

52

 Třetí vyučovací dvouhodina

54

5.3 Metodika výuky a edukační metody .................................................................................... 56 6. Výsledky výzkumu ...................................................................................................................... 58 [A] Prozkoumat nynější výuku technického kreslení. .......................................................... 58 [B] Zjistit možnost zařazení CAD do vzdělávacího plánu. .................................................. 59 [C] Seznámit se s vhodností školní učebny pro výuku CAD. .............................................. 60 [D] Ověřit připravenost a postoj žáků k výuce programu CAD. ........................................ 61 [E] Popsat reakce žáků na výuku. ............................................................................................ 62 [F] Osobní postoj k realizované výuce a názor učitele. ......................................................... 63 Závěr .................................................................................................................................................... 64 Použité zdroje .................................................................................................................................... 67 Přílohy ................................................................................................................................................. 70

strana | 8

Úvod Člověk je technikou obklopen a technické obory jsou velmi perspektivním odvětvím z hlediska uplatnění absolventů středních škol technického zaměření. Avšak žáci základních škol nemají představu o tom, co je na těchto školách čeká. Informovat žáky o možnostech technického kreslení a zařadit výuku CAD systémů (počítačem podporované kreslení) do školních vzdělávacích plánů je jedna z cest, jak je na střední školy připravit. Tento dokument, navazující na mou bakalářskou práci, pojednává o vhodnosti zařadit počítačem podporované technické kreslení do školních vzdělávacích plánů základních škol. Ty s přístupem poslední verze Rámcového vzdělávacího programu dosáhli jisté inovace, avšak na stále se zrychlující vývoj informačních technologií reagují pomalu. Základní škola, a jí odpovídající nižší ročníky víceletých gymnázií, by měla vybavit žáky mnoha informacemi, vědomostmi a dovednostmi, které by měly odpovídat aktuálnímu dění nejen ve společenském, ale i v technickém světe. Žáci by měli být obeznámeni s novinkami technického světa a ne se stále zaobírat dokola se opakujícím zastarávajícím učivem. Myšlena je inovace tříd nákupem interaktivních tabulí a zavedením počítačů do tříd. Výukou za pomocí tabletů a chytrých telefonů a vysvětlení na jakém principu předměty fungují a na co vše se dají využít. Z pohledu softwarového je jednou z hlavních novinek zavedení alternativních operačních systémů, kancelářských balíků a programů na vytváření a úpravu obrazů. Přínosem by mohlo být i sdělit žákům, jaké jsou další možnosti

strana | 9

práce s počítačem a v jakém odvětví ho lze využít. Zábavnou formou lze prezentovat práci s videi, 3D modelování i 2D kreslení. Technickým kreslením, jako jedním ze základů technického vzdělávání, se zaobírá tato diplomová práce. Řečeno bude několik úvodních slov o pravidlech a náležitostech technického výkresu, a jaké možnosti se při vytváření výkresů nabízí. Kreslení návrhů a modelů sestav v počítačem řízeném programu je oblast, bez které v stavebním, strojním, ale i nábytkářském průmyslu nelze plně působit. Zastoupena je 2D CAD systémy, o kterých pojednává zbylá část práce. Jejím cílem je informovat čtenáře o programech, které s tímto přístupem pracují a jaké lze mezi nimi nalézt rozdíly. Za pomocí studií a odkazů na bakalářskou práci bude vybrán nejvhodnější z programů pro výuku technického kreslení na druhém stupni základní školy. Hlavním požadavkem budou - uživatelsky přívětivé prostředí, česká lokalizace, hardwarová náročnost, nízké pořizovací náklady a kompatibilita výsledných souborů. Výběr vhodného softwaru pouze usnadňuje zařazení CADů do vzdělávacích programů. Proto na úvodní část navazuje vysvětlení důležitého dokumentu, kterým je Rámcový vzdělávací program, vymezující vzdělávaní, jako takové, a tím i jeho obsah. V tomto obsáhlém a však ne plně detailním materiálu jsou místa, do kterých se plánovaná výuka hodí umístit, a je zde vymezeno v kterém ročníku a v jakých předmětech je možno ji provádět. Stěžejním bodem diplomové práce je samotná realizace výuky vybraného programu na základní škole. Za pomoci výzkumu je popsáno, jak může konkrétní výuka probíhat, jaké jsou požadavky před zahájením výuky, jaké zásady je třeba dodržovat při výuce a jaká je zpětná vazba od žáků i pedagogických pracovníků. Závěrem

dochází k analyzování výsledků

výzkumu

a

předložení shrnutí,

potřebného pro rozhodnutí jednotlivého vyučujícího, zda chce výuku 2D CAD systémů provádět. Na konci práce je poskytnut prostor pro zasvěcení čtenáře do žákovských prací, které dávají představu o zvládnutí základních funkcí vybraného programu.

strana | 10

I.

TEORETICKÁ ČÁST

1. Základní pojmy 1.1 Technické kreslení Výkresy jsou zprvu tvořeny za pomocí rýsovacích prostředků a pravítek na tvrdý kreslící papír. Je to jednoduché a dostupné všem. Grafické vyjádření rukou je intuitivní, není třeba znát nástroje a ovládání grafického programu, rozvíjí psychomotorické dovednosti a vytváří větší citovost při vnímání výkresu. Pokročilejší metodou vytváření technické dokumentace, je využití počítačového softwaru. Vzniká tak daleko více možností při tvorbě výkresu, usnadněno je jeho šíření i kopírování. Avšak i při hotovém počítačově vytvořeném výkresu je třeba náhlých improvizačních úprav přímo na místě výroby, které by bez vhodného základu nebyly možné. Kreslení v ruce má své výhody, a je předpokladem pro práci v tzv. CAD systémech. Pro vytváření jednoznačných technických výkresů je nutné znát zásady, které se musí dodržovat. Od velikosti formátu výkresu, se odvíjí měřítko, ve kterém je výrobek zobrazen a také druh a tloušťka čar použitých na výkrese. Znalost je nutná taktéž v oblasti zobrazovaní dle pravidel ISO-E1, kotování, používání značek a popisků v dokumentaci. Při splnění těchto požadavků a znalosti problematiky technických dokumentů je možné přejít na projektování za pomocí počítače.

1.2 CAD systémy Zkratkou CAD značíme programové nástroje, vhodné k technickému kreslení prostřednictvím počítačové stanice. Vycházíme z anglického Computer Aided Design (počítačová podpora konstruování nebo též kreslení). Nástroje pracující

1

ISO-E = Metoda pravoúhlého promítání v 1. kvadrantu používaná v Evropských zemích

strana | 11

na tomto systému slouží v prvotní části výroby ke zhotovování technických výkresů, návrhů či další vývoj geometrických,

pozdější konstrukce. Jsou založeny

matematických

i

grafických

nástrojů.

Jejich

na používání kvalita

závisí

na technickém vybavení počítače, doplněném o práci a kreativnost konstruktéra či designéra. Oblast CAD je jen jednou ze složek takzvané CAx technologie (x značí písmeno či dvojici písmen zastupující konkrétní druh systému, například CAM, CAE, CAPE), jenž zahrnuje obsažení výpočetní techniky v průmyslu. Nad technologií CAD se nachází CAE – Computer Aided Engineering (počítačová podpora inženýrských prací), kde oproti tomu stojí CAM – Computer Aided manufacturing (počítačová podpora výroby), kam spadají například systémy na ovládání výrobních linek, soustruhů a další. Vše je však řazeno do počítačové podpory výrobního procesu, ať již se jedná o konstruktérské či výrobní práce. „Systémy CAx jsou vektorové programy pracující v oblasti 2D a 3D grafiky využívající se zejména při tvorbě nových součástí ve strojním, elektrotechnickém, energetickém, ale i například oděvním průmyslu. Dále se využívají na projekty ve stavebnictví, architektuře, projekční činnosti, v silničním průmyslu a v mnoho dalších odvětvích, kde je třeba přesně a přehledně navrhnout součást či celý celek“.2 Systémy CAD prošly dlouhým vývojem a dále se mohou rozdělovat do několika dalších technologií3. Pomocí těchto systémů je možno vytvářet 2D výkresovou dokumentaci i 3D objekty. Výhodou CAD oblasti je snadná spolupráce mezi více tvůrci výkresu, možnost tvořit na několika pracovních stanicích zároveň či možnost vytvářet několik variant výkresu. Dále barevná přehlednost, možnost výpočtů přímo v programu. Výkres odpovídá přednastaveným normám

2

DOLEJŠ, Adam. SYSTÉMY CAD A JEJICH SROVNÁNÍ S OHLEDEM NA VÝUKU TECHNICKÉ GRAFIKY

NA ZÁKLADNÍ ŠKOLE. Havlíčkův Brod, 2013. Bakalářská práce. Masarykova univerzita v Brně 3 CADD – Computer Aided Design and Drafting (kam spadají digitalizační zařízení), CAPD – Computer Aided Pipe Design, FEM – Finite Element Method (častěji používána zkratka CAE – Computer Aided Engineering), GIS – Geografical Information Systém.

strana | 12

a lze snadno vytvářet kusovník nakreslených součástí. Výhodou je taktéž možnost propojení s ostatními systémy. Žáci se seznámí s novým počítačovým programem, a naučí se v něm pracovat. To má za následek nejen vývoj ve znalosti výpočetní techniky, ale též rozšíření si obzorů při vytváření technického výkresu.

strana | 13

2. Zařazení výuky CAD do vzdělávacího programu Jedním z důvodů snahy o zařazení výuky technickému kreslení na základních školách je, že se jedná o látku, která je zde velmi málo zastoupena. Děti již nyní zvládnou více, než se od nich očekává a je zbytečné věnovat spoustu času výuce základního grafického programu typu Malování a postrádat tak místo v časovém rozvrhu na jiné grafické programy. Důvodem není pouze to, že se jedná o bitmapový editor s omezenými možnostmi s absencí vrstev, ale že pro žáky druhého stupně základní školy už lze připravit ukázku programů pokročilejších. Výhodu netvoří ani možnost nainstalování aplikace na dotykové obrazovky mobilních zařízení, to ocení pouze děti nižších ročníků v autě s rodiči při cestě na dovolenou. Podobného přístupu k učivu si lze všimnout i u programů pro vytváření vektorové grafiky.

2.1 Zařazení CAD systémů do vzdělávacích programů Oblast primárního vzdělávání v České republice vychází ze Školského zákona a dokumentů vymezujících vzdělávání a definování rámce pro jednotlivé etapy. Na státní úrovni ho tvoří Národní program vzdělávání, jenž rozvíjí vzdělávání a vymezuje ho jako celek. Doplněn je Rámcovanými vzdělávacími programy (dále RVP), které vymezují především koncepci, cíle a vzdělávací obsah daných etap. Zmínky o technickém kreslení za počítačové podpory lze tak hledat v Rámcovém vzdělávacím programu pro základní vzdělávání (dále RVP ZV). Rámcové vzdělávací programy jsou rozděleny dle oboru škol na RVP pro předškolní vzdělávání, základní vzdělávání, pro gymnázia, pro střední odborné vzdělávání, a další doplňující programy. „Tyto programové dokumenty konkretizují obecné cíle vzdělávání, specifikují klíčové kompetence důležité pro rozvoj osobnosti žáků, vymezují věcné oblasti vzdělávání a jejich obsahy, charakterizují očekávané výsledky vzdělávání a stanovují rámce a pravidla pro tvorbu školních vzdělávacích programů, včetně učebních plánů“.4 Tento

4 RÁMCOVÉ VZDĚLÁVACÍ PROGRAMY. Národní ústav pro vzdělávání: školské poradenské zařízení a zařízení pro další vzdělávání pedagogických pracovníků [online]. 2011, 2015 [cit. 2014-10-25]. Dostupné z:

strana | 14

dokument je státem vytvořen a školy dle pravidel v nich sepsaných na základě vytvořených programů skládají své vlastní Školní vzdělávací programy (dále ŠVP). Poslední verze RVP ZV vytvořená ministerstvem školství, mládeže a tělovýchovy je platná od 1. 9. 2013.

2.2 Dokument RVP ZV Jedná se o jeden z hlavních kurikulárních dokumentů, neboli dokument se smysluplně uspořádanými, na sebe navazujícími, výchovnými, vzdělávacími a výchovně vzdělávacími prvky, které by měly zdokonalit člověka. Tento dokument je rozdělen do několika úrovní podle věku dítěte, zaměřen je na děti ve věku od 3 do 19 let. Na státní úrovni je doplněn Národním programem vzdělávání a na něj navazují jednotlivé školní vzdělávací programy. RVP vymezují závazné rámce vzdělávání pro jeho jednotlivé etapy – předškolní, základní a střední vzdělávání. Školní úroveň představují Školní vzdělávací programy (dále jen ŠVP), podle nichž se uskutečňuje vzdělávání na jednotlivých školách.5 Pro nás je důležitý Rámcový vzdělávací program pro Základní vzdělávání, který svým pojetím navazuje na RVP pro předškolní vzdělávání a tvoří základ pro RVP pro střední vzdělávání. Zaměřuje se na vše týkající se povinného základního vzdělávání i vzdělávání žáků na nižších stupních gymnázií. Vymezuje vzdělávací obsah, učivo, očekávané výstupy, specifikuje klíčové kompetence, kterých by měli žáci dosáhnout. Podporuje průřezová témata a navrhuje možnosti vzdělávacích postupů a metod výuky. V neposlední řadě je podkladem pro přijímací řízení na střední školy. Chceme-li zařadit technické kreslení prostřednictvím systémů CAD do výuky na základní škole, je nutné vycházet z tohoto dokumentu a poté, až z možností školy a jejího ŠVP. První zmínku lze najít ve vytyčování cílů základního vzdělávání a klíčových kompetencí žáka.

http://www.nuv.cz/cinnosti/kurikulum-vseobecne-a-odborne-vzdelavani-a-evaluace/ramcove-vzdelavaciprogramy?lang=1%2025.10.2014 5 Rámcový vzdělávací program pro základní vzdělávání. Praha: MŠMT, 2013. s. 142

strana | 15

Základní vzdělávání definuje tyto cíle: 

„umožnit žákům osvojit si strategie učení a motivovat je pro celoživotní učení,



podněcovat žáky k tvořivému myšlení, logickému uvažování a k řešení problémů,



vést žáky k všestranné, účinné a otevřené komunikaci,



rozvíjet u žáků schopnost spolupracovat a respektovat práci a úspěchy vlastní i druhých,



připravovat žáky k tomu, aby se projevovali jako svébytné, svobodné a zodpovědné osobnosti, uplatňovali svá práva a naplňovali své povinnosti,



vytvářet u žáků potřebu projevovat pozitivní city v chování, jednání a v prožívání životních situací; rozvíjet vnímavost a citlivé vztahy k lidem, prostředí i k přírodě,



učit žáky aktivně rozvíjet a chránit fyzické, duševní a sociální zdraví a být za ně odpovědný,



vést žáky k toleranci a ohleduplnosti k jiným lidem, jejich kulturám a duchovním hodnotám, učit je žít společně s ostatními lidmi,



pomáhat žákům poznávat a rozvíjet vlastní schopnosti v souladu s reálnými možnosti a uplatňovat je spolu s osvojenými vědomostmi a dovednostmi při rozhodování o vlastní životní a profesní orientaci.“6

Uplatnění technické grafiky lze nalézt v kompetenci k řešení problémů. Obecně lze říci, že klíčové kompetence představují souhrn vědomostí, dovedností, schopností, postojů a hodnot důležitých pro osobní rozvoj a uplatnění každého člena společnosti. Nejsou přímo vyjádřeny, jelikož se všechny navzájem prolínají. Utvářeny jsou za pomocí učiva, proto bychom technické kreslení neměli v základním vzdělávání opomenout. Kompetence k řešení problémů spočívá v rozpoznání problémů, jeho analýze a k nalezení a naplánování řešení. Pomocí podobných znaků hledá vhodné řešení, používá k tomu logické, matematické a empirické postupy. Zdolávání problémů sleduje a učí se z vlastních chyb.

6

Rámcový vzdělávací program pro základní vzdělávání. Praha: MŠMT, 2013. s. 142

strana | 16

RVP ZV je rozdělen do devíti vzdělávacích oblastí, jež jsou rozvinuty do jednoho či více vzdělávacích oborů. Jazyk a jazyková komunikace (Český jazyk a literatura, Cizí jazyk, Další cizí jazyk) Matematika a její aplikace (Matematika a její aplikace) Informační a komunikační technologie (Informační a komunikační technologie) Člověk a jeho svět (Člověk a jeho svět) Člověk a společnost (Dějepis, Výchova k občanství) Člověk a příroda (Fyzika, Chemie, Přírodopis, Zeměpis) Umění a kultura (Hudební výchova, Výtvarná výchova) Člověk a zdraví (Výchova ke zdraví, Tělesná výchova) Člověk a svět práce (Člověk a svět práce) Každá oblast je popsána očekávanými výstupy, učivem a metodami výuky. Každá vzdělávací oblast odpovídá jednomu předmětu či více předmětům navzájem si podobných a propojených, je možná integrace i mezi vzdělávacími oblastmi. Zde ovšem velmi záleží na kvalifikaci učitele a úmyslu dosáhnout vhodných klíčových kompetencí.

2.3 Technické kreslení v RVP Přímou zmínku o technickém kreslení lze hledat v oblasti Informační a komunikační technologie a v oblasti Člověk a svět práce.

2.3.1 Vzdělávací oblast INFORMAČNÍ A KOMUNIKAČNÍ TECHNOLOGIE Tato vzdělávací oblast byla zařazena na druhý i první stupeň základního vzdělávání, a to s ohledem na stále se zvyšující požadavky na počítačovou gramotnost. Tato oblast by měla poskytnout základní informační gramotnost, měla by podat dostatek znalosti v práci s informačních technikou, naučit žáky pracovat s informacemi, správně je vyhledávat a třídit. Ke zpracování informací a následné

strana | 17

prezentaci by měli umět použít vhodný software, který sami vyberou a umí ovládat. Z mnoha cílových zaměření této vzdělávací oblasti je vhodné zdůraznit tyto: 

„využívání výpočetní techniky, aplikačního i výukového software ke zvýšení efektivnosti své učební činnosti a racionálnější organizaci práce,



tvořivému využívání softwarových a hardwarových prostředků při prezentaci výsledků své práce“.7

V popsaných

cílech

se

odráží

práce

s mnoha

textovými,

grafickými,

ale

i prezentačními programy. Mezi ně patří programy nejčastěji využívané sady Microsoft Office, základní grafické programy pro rastrovou i vektorovou grafiku a lze sem začlenit i software typu CAD. Použití vhodného programu lze zařadit i do cílů: 

„respektování práv k duševnímu vlastnictví při využívání SW,



šetrné práci s výpočetní technikou“.8

Při zaměření na obsah této oblasti pro první stupeň základních škol žádné zmínky o těchto programech nalézt nelze, a ani by najít nemělo. Jedná se o náročný software, který potřebuje stavět na pevných základech práce s počítačem. Na druhém stupni základního vzdělávání je často malá časová dotace výuky předmětu s informačním zaměřením, ale i tak zde mají tyto systémy své místo. V jedné ze dvou částí oblasti, a to části ZPRACOVÁNÍ A VYUŽITÍ INFORMACÍ (první část se týká VYHLEDÁVÁNÍ INFORMACÍ A KOMUNIKACE) se nachází tyto předpokládané výstupy žáků: 

„ovládá práci s textovými a grafickými editory i tabulkovými editory a využívá vhodných aplikací,



zpracuje a prezentuje na uživatelské úrovni informace v textové, grafické a multimediální formě“.9

7 Rámcový vzdělávací program pro základní vzdělávání. Praha: MŠMT, 2013. 8 Tamtéž. 9 Tamtéž.

strana | 18

K těmto výstupům spadá i seznam doporučeného učiva, jenž obsahuje téma počítačová grafika, rastrové a vektorové programy. Systémy CAD bezesporu do vektorové grafiky spadají, i když se jedná o jiný typ kreslení než s klasickým vektorovým editorem typu Adobe Illustrator či na školách často používaný Zoner Callisto. Nelze popírat, že těmto programům by měla být věnována většina času práce s programy vektorového typu, avšak lze jejich časovou dotaci zkrátit a do výuky zařídit i práci s programy CAD.

2.3.2 Vzdělávací oblast ČLOVĚK A SVĚT PRÁCE Tato oblast vychází z konkrétních pracovních situací a činností a činí náhled na možné pracovní technologie. Základ má v životních situacích, ať již na pracovišti nebo mimo něj. Zakládá se na praktičnosti a využitelnosti v reálném životě. Je rozdělen do tematických okruhů, které prochází učivem prvního stupně a jsou rozšířeny na stupni druhém. Na prvním stupni je to Práce s drobným materiálem, Konstrukční činnosti, Pěstitelské práce, Příprava pokrmů. Na druhém stupni je možno vybrat ze sedmi okruhů: Práce s technickými materiály, Design a konstruování, Pěstitelské práce a chovatelství, Provoz a údržba domácnosti, Příprava pokrmů, Práce s laboratorní technikou, Využití digitálních technologií a poslední Svět práce, jenž je povinný na všech školách. Z ostatních tematických okruhů si škola musí vybrat a v plném rozsahu realizovat jeden z nich. Nachází se zde tak jedinečná příležitost pro zahrnutí technického kreslení za pomocí počítače do vybraného okruhu. Z cílových okruhů, jež doprovází tuto oblast, jsou vyjmuty tyto: 

„osvojení základních pracovních dovedností a návyků z různých pracovních oblastí, k organizaci a plánování práce a k používání vhodných nástrojů, nářadí a pomůcek při práci i v běžném životě,



poznání, že technika jako významná součást lidské kultury je vždy úzce spojena s pracovní činností člověka,

strana | 19

a především 

orientaci v různých oborech lidské činnosti, formách fyzické a duševní práce a osvojení potřebných poznatků a dovedností významných pro možnost uplatnění, pro volbu vlastního profesního zaměření a pro další životní a profesní orientaci“.10

Podle pojetí základního vzdělávání v RVP, získávají žáci takové kvality osobnosti, které jim umožní pokračovat ve studiu, zdokonalovat se ve zvolené profesi a během celého života se vzdělávat11. Tudíž, čím více se člověku dostane informací na základní škole a v celkovém průběhu jeho mladí a rozvoje, tím lépe si bude moci vybrat budoucí střední školu a následné povolání.

Na prvním stupni lze nalézt zmínku o technickém výkrese v očekávaných výstupech okruhu KONSTRUKČNÍ ČINNOSTI). 

„pracuje podle slovního návodu, předlohy, jednoduchého náčrtu“.12

A jako učivo zde slouží práce s návodem, předlohou, jednoduchým náčrtem. Žáci v tuto chvíli technický výkres ani návod neumí sestavit, ale již se v něm dokáží orientovat, a měly by dokázat z něj vyčíst všechny pro ně potřebné informace. Na druhém stupni lze výuku technického kreslení zařadit do více oblastí. Otázkou zůstává, zda zvolit pouze technickou dokumentaci tvořenou ručně či za pomocí počítačové podpory. Jedním z názorů je, že je zapotřebí žáky nižších ročníků druhého stupně seznámit s technickým výkresem, zobrazováním na výkrese a jeho pravidly za pomocí klasických nástrojů. Na což lze ve vyšších ročnících navázat a propojit tyto znalosti s nabytými počítačovými zkušenostmi.

Hlavní spojitost technického kreslení a okruhů udaných v RVP se dá nalézt v okruhu PRÁCE S TECHNICKÝMI MATERIÁLY. Očekávaným výstupem zde je: 

„užívá technickou dokumentaci, připraví si vlastní jednoduchý náčrt výrobku“.13

10 Rámcový vzdělávací program pro základní vzdělávání. Praha: MŠMT, 2013. s. 142 11 Tamtéž 12 Tamtéž.

strana | 20

Tuto činnost nelze provádět jinak než za pomocí technické dokumentace vytvořené přímo žákem, dle předpokládaného učiva, které se zaobírá technickými náčrty a výkresy, technickými informacemi a návody.

V okruhu DESIGN A KONSTRUOVÁNÍ, lze nalézt spojitost ve výstupu 

„navrhne a sestaví jednoduché konstrukční prvky a ověří a porovná jejich funkčnost, nosnost, stabilitu aj.“14

doporučeným učivem k tomuto okruhu je návod, předloha, náčrt, plán, schéma a jednoduchý program.

A v poslední řadě lze uplatnit učivo programů typu CAD v okruhu SVĚT PRÁCE, jenž je pro každý 9. ročník závazné. Vycházet lze z předpokládaných a očekávaných výstupů: 

„orientuje se v pracovních činnostech vybraných profesí,



posoudí své možnosti při rozhodování o volbě vhodného povolání a profesní přípravy“.15

A to je možné jen s dostatečným množstvím informací. Aby si žák mohl vybrat, musí vědět, mezi čím se rozhoduje. Proto je vhodné systémy CAD do výuky zařadit, byť by se jen jednalo pouze o ukázku práce s programem. Avšak žák by se dozvěděl o nových technologiích a programech, jenž mu do té doby byli cizí a se kterými se na technicky zaměřené střední škole jistě setká.

2.3.3 Využití CAD v mezipředmětových vztazích Chceme-li začlenit téma CAD kreslení do výuky na základní škole, hraje důležitou roli i propojení s ostatními předměty. Průřez témat různých předmětu je nedílnou součástí výuky na základní škole. Není možno učivo striktně izolovat

13 Rámcový vzdělávací program pro základní vzdělávání. Praha: MŠMT, 2013. 14 Tamtéž. 15 Tamtéž.

strana | 21

dle jednotlivých oborů. Není vhodné odkazovat se pouze na oblasti, kde bychom CAD software čekali, ale zařazení se dá zvolit například i do hodin matematiky. Každý učitel s kombinací technická a informační výchova s učitelstvím matematiky by měl lehce vidět užití CAD programu při výuce. Převážně planimetrie či i stereometrie. Náčrt, rozbor i postup úlohy je vhodno psát na do sešitů, avšak samotnou konstrukci geometrické úlohy lze vytvořit na počítači. Docílí se tak přesnosti, kterou nedisponují všichni žáci, jedná se převážně o žáky s poruchou učení. Dítě může mít nápad a znalost jak úlohu vyřešit, pouze samotná rýsovací část úlohy mu je usnadněna. Není nutné ani správné nahrazovat takto výuku geometrie spojenou s tužkou, pravítkem a papírem, ale jako doplněk je to velmi vhodné.

2.4 CAD jako pomůcka pro učitele Není povinností nutit do této metody zpracovávání matematických úloh žáky, ale sám učitel si může pomocí těchto systémů tvořit výukové opory. Tvorba výrobních pomůcek a prezentací může být vhodně doplněna výkresy z kreslícího programu typu CAD, popřípadě i jiného vektorového programu. Požaduje-li učitel technické výchovy od žáků preciznost na výkrese, měl by jí sám disponovat. Pokud tomu tak není, nebo i z jiných důvodů, jsou vhodnou předlohou pro žáky vytvořené výkresy s počítačově maximální přesností. Ty lze promítat či jinak žákům distribuovat. Do škol se stále více dostávají interaktivní tabule. V každé moderní třídě je nyní projektor a plátno. Vvýkresy v elektronickém formátu působí lépe a odborněji než špatně naskenovaný rukou kreslený výkres. Ideální je kombinace těchto metod dohromady. Proto lze do škol doporučit minimálně několik verzí programu pro učitele, popřípadě nadané žáky a žáky zajímající se o tento druh činnosti.

2.5 Časový harmonogram Otázkou zůstává, do kterého ročníku a v jaké části roku výuku zařadit. Jedna z možností je zařadit výuku do druhého pololetí devátého ročníku, kdy již žáci mají

strana | 22

hotové přijímací zkoušky a je tak prostor pro doplňkové učivo. Tím by výuka CAD systémů zpočátku jistě byla. Další možností je zařadit jej již do osmého či devátého ročníku, do doby před lhůtou pro podávání přihlášek na střední školu, a to z důvodu nabídnutí další možnosti, jakou by se žák mohl při svém studiu ubírat. Nevýhodu těchto myšlenek je ovšem rámcový plán. Dle hodnot psaných v RVP, je minimální dotace pro oblast Informační a komunikační technologie, kam by bylo vhodno výuku zařadit, 1 hodina pro 6. - 9. ročník16. To je v dnešním moderní době velmi málo. Naopak proti tomu oblast Člověk a svět práce má pro stejný rozsah tříd minimální časovou dotaci 3 hodiny. I zde nelze ovšem počítat s tím, že první co se bude doplňovat do ŠVP v této oblasti, bude výuka vektorové grafiky prostřednictvím CAD programů. Vzdělávací obsah učiva vzdělávacího oboru Informační a komunikační technologie je vyučován na prvním i druhém stupni základních škol. Není však nutno a ani dle RUP17 možno, vyučovat ho v každém ročníku druhého stupně. Vzdělávací obsah učiva vzdělávacího oboru Člověk a svět práce je řazen na první stupeň, dále okruh Svět práce a jeden ze sedmi vybraných dalších oborů jsou povinné a doporučuje se je realizovat ve vyšších ročnících druhého stupně. Zpět se vrací myšlenka učit či aspoň ukázat předmět v jiné oblasti a to v Matematice a jejích aplikacích. I zde je spoustu témat, které se ani při minimální dotaci 15 hodin pro 6. - 9. ročník (či tomu dopovídají ročníky víceletých gymnázií) nestihnou zdaleka vyčerpat. Jedná se o oblast, kde je větší pravděpodobnost, že se hodiny školou přidávají a čas by zde bylo možno najít.

Všechny oblasti dohromady na druhém stupni tvoří výuku v počtu 104 hodin. Do minimální hodinové dotace, kterou musí žáci vy škole být a vzdělávat se (v 6. a 7. ročníku 28 hodin, v 8. a 9. ročníku 30 hodin týdně), lze započítat takzvanou disponibilní časovou dotaci. Ta v tomto případě tvoří 10 hodin. To jsou hodiny,

16 Celková maximální časová dotace pro druhý stupeň všech vzdělávacích oblastí činí 122 hodin 17 RUP = Rámcový učební plán

strana | 23

o které můžou být jednotlivé vzdělávací oblasti rozšířeny a záleží jen na škole, zda tyto hodiny využije na výuku Informatiky či dalšího cizího jazyka a jak rozvrhne výuku ostatních předmětů.

2.6 Výuka mimo plán ŠVP Výuka CAD softwaru není na základní škole vždy realizovatelná v některé z oblastí vypsaných ve školním vzdělávacím plánu. Jako další alternativa se nabízí některá z volnočasových aktivit. Tu lze nazvat kroužkem, seminářem, sdružením či jakkoliv jinak. O předmět musí být ovšem zájem. Záleželo by na typu školy, vyučujícím, propagaci předmětu i programu, který by byl pro výuku zvolen.

strana | 24

3. Výběr vhodného softwaru pro výuku Rozhodnout se provádět výuku práce se softwarem pro technické výkresy je velmi důležitá věc, je zde však plno úskalí, které práci ztěžují. Jednak je třeba zakomponovat výuku do ŠVP, dále je třeba vytvořit učební plán a v neposlední řadě vybrat vhodný software. Ten by měl být jednoduchý a intuitivní, bez přílišné nástavby a nástrojů, jenž pro základní techniky kreslení nejsou potřeba. Měl by mít českou lokalizaci či přinejmenším vhodný překlad. Dalším důležitým faktorem ‚je jeho hardwarová náročnost, které musí odpovídat počítače ve školní učebně. Náročnost je kladena na procesor a operační paměť počítače. Jelikož se jedná o vektorové programy, není třeba klást důraz tolik na grafickou kartu, spíše na části počítače, vytvářející matematické operace. Dalším důležitým faktorem je kvalitní monitor, kde platí pravidlo, čím větší tím lepší. CAD programy obsahují plno postranních lišt a oken s nabídkami a možnostmi pro jednotlivé úpravy, které výrazně zmenšují pracovní plochu. Na další části počítačové sestavy, ať již se jedná o vnitřní hardware či periferie počítače, není nutné dbát velký důraz, vystačíme si se standartním zařízením. Důležitostí je i softwarové vybavení počítače. Zde jsou nároky pouze na operační systém, avšak většina kvalitních programů funguje jak na Windows, Linux i Mac.

3.1 Kritéria pro výběr Po prozkoumání hardwarové náročnosti a softwarové použitelnosti programů je dalším nedílným faktorem rozhodujícím o pořízení programu pořizovací cena a celkové náklady vynaložené pro založení kurzu. Výběr softwaru je možný z několika druhů freewarových či komerčních verzí programů. Z mnoha zkušeností lze říci, že je lepší se soustředit na placený software a freewarové programy brát jako poslední možnost. Za CAD software se některé programy pouze vydávají, avšak postrádají většinu nástrojů pro práci s výkresem. „Výhoda placených verzí je nejen jejich lepší kompatibilita s ostatními programy, ale i plnohodnotnější zázemí. Společnosti mají své

strana | 25

internetové stránky, jež obsahují nápovědy, videomateriály a návody. U programů lze vybírat volbu jazyka i například vzhledu programu. Předpokládaná je i kompatibilita s více operačními systémy.“18 Pro účely základních škol se stačí ohlížet na programy disponující

2D tvorbou. Kreslením v prostoru 3D se není třeba zatím zabývat, i když někteří kolegové jsou jiného názoru. Práce s trojrozměrným prostorem je natolik náročnou kapitolou, že zařazení jeho výuky na základní školu by bylo ještě o poznání složitější. Jinou oblast ovšem tvoří 3D modelování či parametrickém modelování, kde by v ojedinělých případech mohla jistá návaznost fungovat. Kalifornský inženýr, Stephen Wolfe, vytvořil devět kritérií pro výběr 3D CAD systémů v oblasti průmyslu. S jistou modifikací na 2D systém a užitím ve vzdělávání se lze o jeho kritéria opřít. Vyjmout bychom měli především možnost tvořit schopné a efektivní návrhy, tedy s co možná nejmenším počtem kroků bychom měli dosáhnout kvalitních výsledků. Zajímat bychom se měli o kompatibilitu zaručující přenositelností souborů mezi mnoha uživateli a výrobci. Kvalitní nástroje a export do standardizovaných formátů souborů. Spolehlivost a stabilitu, kterou nelze nikdy zaručit, ale lze se dotázat a zjistit si, jak dané programy na vybraném operačním systému fungují a jaké jsou jejich zálohy. Zajímat se o obchodní vztahy, čímž by bylo myšleno, jak je složité získání školní licence pro vybraný software a dále možnosti nabídnutých podpor a nápověd. Dalším aspektem jsou nástavby, jež programy nabízejí, což ovšem nebude na základní škole plně využito. Naopak kritérium zvané krátká křivka učení je to, co je od programu při výuce žádáno. Jedná se o uživatelskou přívětivost, tedy vhodné prostředí s konzistentním uživatelským rozhraním, kterému lze porozumět a není nutno se každý krok učit znovu. Vhodná je existence on-line komunit a fór, kde lze získat cenné rady a informace. Důležitá pro učitele je možnost zúčastnit se vzdělávacích školení. Dalším bodem je získávání aktualizací a posledních vydání programů. S tím souvisí i dobrá spolupráce s obchodníky prodávající daný software, kteří by měli disponovat velkou znalostí

18 DOLEJŠ, Adam. SYSTÉMY CAD A JEJICH SROVNÁNÍ S OHLEDEM NA VÝUKU TECHNICKÉ GRAFIKY NA ZÁKLADNÍ ŠKOLE. Havlíčkův Brod, 2013. Bakalářská práce. Masarykova univerzita.

strana | 26

daného programu. Z výše uvedených kritérií je třeba si vždy vybrat většinu, která je pro danou instituci vhodná. Je třeba však volbu vhodně promyslet a nezanevřít na některé značky a jiné naopak preferovat. Vyzkoušením více programů a několika jejich verzí lze teprve dosáhnout potřebných znalostí k vybrání vhodného programu.

Dle všech uvedených kritérií a požadavků, jako je i pouhá nepřesnost systému, budou vybrány a v této práci představeny tři softwary od tří různých firem, které mají spousty společných znaků a vyhovují náročnosti základních škol. Ostatní programy buď nevyhovovaly kritériím na první pohled, nebo nastal problém až při jejich vyzkoušení. „Často měl uživatel pocit, že se jedná pouze o lepší program na malování, nikoliv na technické kreslení, což mu dokazuje i přítomná nepřesnost v měření. Úsečka zadána vstupem s klávesnice jako 150 mm, se ve výsledku při vynesení kóty jeví jako dlouhá 150,01 mm. Tyto odchylky jsou pro žáky nepodstatné, však při profesním technickém kreslení nepřípustné.“19 Vybrané tři programy požadavkům odpovídají na srovnatelné úrovni a často jsou mezi sebou srovnávané jak samotnými výrobci, tak i v mnoha odborných článcích. Liší se například svými nástavbami, doplňky a vzhledem. Prostředí je ovšem ve všech třech programech velmi uživatelsky přívětivé a hlavním parametrem jsou hardwarové nároky a cena. Ta je v tomto případě určujícím faktorem, jelikož, pokud je přání protlačit výuku CAD systému na základní školy, je třeba ohlížet se na to, že by mohl ředitel školy považovat pořízení drahého softwaru za tzv. vyhozené peníze. Všechny tři programy disponují českou lokalizací a každoročně jsou vydávané nové aktualizované verze. Řeč bude o programech AutoCAD, ProgeCAD a ZwCAD.

19 DOLEJŠ, Adam. SYSTÉMY CAD A JEJICH SROVNÁNÍ S OHLEDEM NA VÝUKU TECHNICKÉ GRAFIKY NA ZÁKLADNÍ ŠKOLE. Havlíčkův Brod, 2013. Bakalářská práce. Masarykova univerzita.

strana | 27

3.2 Přímý výběr softwaru Pokud chce uživatel upravovat fotografie na počítači, nabízí se nám mnoho možností, jaký software využít. Stejně tomu je i v případě technického kreslení. Existuje několik firem, jež se těmito systémy zabývají. Každá ze společností má svoji strategii, liší se i jednotlivé programy, jejich uživatelské prostředí, nástroje a funkce. Níže vybrané programy se svými vlastnosti navzájem velmi podobají a pro výuku jsou více než vhodné. Není tím řečeno, že jsou nejlepší, nebo že jiné programy neexistují, avšak po zkušenostech je lze doporučit. Programy pracují se soubory typu DWG, které tvoří základní a nejužívanější formát výkresových souborů. Takto je docíleno přenositelnosti výkresů mezi programy a ostatními uživateli. Všechny programy jsou odzkoušeny na operačních systémech Windows, ale pracují i na platformách Mac či Linux. Lze tak umožnit nainstalování kopie i na domácích počítačích žáků bez problémů s kompatibilitou s operačním systémem. Zřetel je brán na základní funkce programů, jelikož jeho nástavby a další nástroje a nastavení nejsou pro naše účely potřebné. Výběr programu ovlivnila taktéž jeho ovladatelnost a jazyková dostupnost.

3.2.1 AutoCAD Jedná se o software vyvinutý společností Autodesk. Firma specializující se na 2D i 3D grafiku, je na trhu již od roku 1982 a od roku 1992 vyvíjí a zlepšuje svůj nejznámější produkt AutoCAD. Ten je standardem v CAD oblasti. Dalšími známými produkty jsou Autodesk Inventor vhodný pro parametrické modelování či Autodesk Maya pro 3D modelování. Nechybí ani aplikace pro mobilní zařízení AutoCAD 360 na prohlížení a úpravu vytvořených výkresů. Nyní poslední z řady CAD systému je AutoCAD 2015. Díky jeho oblíbenosti a konkurenceschopnosti vychází nová verze každým rokem a nese označení roku následujícího. Jedná se o nejpopulárnější software v této oblasti. Je zakladatelem nativního formátu DWG pro své soubory. Všechny ostatní jim podobné programy daný typ souboru používají také. Tento typ ukládání souboru je pro distribuci nejvhodnější, provádí největší kompresi dat.

strana | 28

Nejedná se o veřejný formát souborů, pro bezproblémoví zobrazení společnost Autodesk doporučuje otevírat výkresy v programu DWG TrueView.

AutoCAD LT Pro školy vhodnou možností je odlehčenější verze AutoCADu. Z té je vyjmuto mnoho funkcí, například 3D kreslení a vytváření vnitřního programování a další druhy modelování. Jeho cena se proto snížila až na třetinu a je tak vhodná pro práci se základními prvky či ho lze používat na přístrojích s horším hardwarovým vybavením.

Novinkou společnosti Autodesk je nabízení svých produktů zdarma pro licencované učitele a žáky. Jak je psáno na oficiálních stránkách „Společnost Autodesk poskytuje studentům, lektorům a vzdělávacím institucím bezplatný přístup k profesionálnímu konstrukčnímu softwaru, kreativním aplikacím a projektům z reálného světa. Software Autodesk Education pomáhá inspirovat a připravovat budoucí generaci, která bude vymýšlet a navrhovat lepší svět.“20 Samozřejmě tyto podmínky platí pouze při sjednání licenčního ujednání na software za podmínek, že „smějí být používány výhradně pro účely přímo související se studiem, výukou, školením, výzkumem nebo vývojem a nelze je používat ke komerčním, odborným nebo jiným výdělečným účelům.“21 Prostřednictvím Akademické informační databáze Autodesk lze získat mnoho produktu z jejich řady. Stačí se zaregistrovat a přidat vzdělávací instituci ke správě. Zde zaměstnanec nebo jiná potvrzená osoba, jenž smí spravovat licence na software dané instituce, zadá kontakt na školu a požadavek o licenci. Oproti přechozím letům, kdy stačilo pouze zadat školu, na které působíme jako student nebo lektor, a nebylo nutné potvrzení, se systém bezplatného školního softwaru nepatrně změnil. Nově nabízí firma CADStudio i pronájem svých produktů ve verzi Lite. Za roční, měsíční, ale patrně i denní pronájem licence svých programů: Chce

20 AUTODESK [online]. 2015 [cit. 2015-01-11]. Dostupné z: http://www.autodesk.cz/ 21 AUTODESK [online]. 2015 [cit. 2015-01-11]. Dostupné z: http://www.autodesk.cz/

strana | 29

konkurovat jeho náhražkám a alternativám. Již od necelého jednoho Eura denně lze plně využít všechny možnosti AutoCADu LT. Roční nájem se tak vyšplhá na přibližnou částku 360 eur22. Na stránkách společnosti se lze též dostat až k výukovým materiálům k většině jejich produktů. Bohužel se jedná o anglickou verzi stránek, ale i tak disponuje plno návody, videi, radami v případě problémů, ale i doplňky jednotlivých produktů.

Obr. 1 Prostředí AutoCAD 2015

22 Kurz ČNB ke dni 2. 3. 2015 1 EUR = 27,49 CZK

strana | 30

Obr. 2 Prostředí AutoCAD LT 2015

Pracovní prostředí programu AutoCAD i jeho odlehčené verze AutoCAD LT jsou na první pohled velmi podobná, verze LT je dokonce intuitivnější. V obou programech lze nalézt všechny nástroje potřebné pro výuku, plus plno doplňujících. Nechybí karty souborů, panely nástrojů, funkční hladiny, práce s listy, zadávání příkazů do plovoucího příkazového řádku. Absence je pouze u extrahování dat do tabulek, vytváření promítnutých pohledů a s tím související 3D modelování včetně všech jeho náležitostí.

Hardwarové a softwarové požadavky 

Windows 8/8.1, Windows 7 32 bit/64 bit



CPU Pentium-4 nebo Athlon/Opteron 3.0 GHz se SSE2



2 GB RAM (doporučeny 4 GB)



6 GB diskového prostoru



grafická karta min. 1024x768 truecolor

strana | 31

3.2.2 ProgeCAD Software specializovaný především na 2D ale i 3D grafiku od italské společnosti ProgeSoft. Ta na trhu působí již mnoho let a vytváří software, jenž se své konkurenci blíží stále více a v některých odvětvích ji přímo převyšuje. Pyšní se produkty jako jsou ProgeCAD, iCADMac či CADprofi pro 2D grafiku, T-Flex, zabývající se tvorbou 3D CAD, dále CAM nástroje a další inženýrské a strojírenské aplikace. ProgeCAD slouží jako alternativa pro 2D konstrukční práce. Tento software je založen na podobném jádru IntelliCAD a disponuje kompatibilitou s nejnovějšími soubory typu DWG. Ukládá i čte soubory uložené v AutoCADu a podobných programech. Přechod výkresů mezi AutoCADem i ProgeCADem je plynulý. Obsahuje práci s hladinami, příkazový řádek i vkládání rastrových obrazů. ProgeCAD, lze spustit na všech verzích systémů Windows, pro jiné operační systém lze využít program typu iCADMac. Disponuje mnoha nástavbami, pro strojaře, instalatéry, elektrikáře, stavaře i architekty. Lze jím nahradit ArchiCAD a další specializované programy nejen ve stavebnictví. V něm vytvořené návrhy můžou být podpořeny mnoha předem vytvořenými symboly a předměty. Zvládá převádět PDF soubory do vektorového prostředí a samozřejmostí je lokalizace českého jazyka. Nechybí ani mnoho návodů a manuálů k programu a to také v českém jazyce. Verzi Professional lze získat jak v licenci single pro jednoho uživatele, tak jako verzi přenosnou na disku USB. Další možností je neomezená licence či pro školy potřebná sítová licence na více počítačových stanic. Buď by se jednalo o základní ceník, jedna licence vyjde na 11 900 Kč a je nainstalovaná na serverovém počítači. Nebo pro školy, a tím myšleno jak pro učebny, tak čistě pro učitele nebo studenty jsou licence programu nabízeny zdarma na všechny počítače. Software nesmí být použit ke komerčnímu využití. Na internetových stránkách společnosti SolidCAD lze vyplnit formulář, nechat ho zástupcem školy podepsat a zaslat na udanou adresu. Dále je zapotřebí umístit reklamní banner na internetové stránky školy, kde na výběr je z několika velikostí a barevných variant. Obratem je zaslán licenční klíč pro spuštění plné verze programu. Problém není ani s obnovením licence po skončení její roční platnosti.

strana | 32

„10 důvodu pro ProgeCAD 

Úspora peněz! Stojí zlomek ceny programu AutoCAD® L.



Žádné zdlouhavé učení! Žádné učení nových věcí, pokud používáte AutoCAD®.



Pracuje nativně s DW.! Plná kompatibilita s programem AutoCAD® bez nutnosti konverze.



PDF na DWG je jeho součástí.



Převádí Vaše staré papírové výkresy zpět do CADu.



Rychlá tvorba architektonických plánů s parametrickým doplňkem.



Export do Google Earth®.



Práce s velkým množstvím bloků v knihovnách a správa Vašich vlastních symbolů.



Udržení vždy aktuální verze CADu. Můžete se rozhodnout, kdy provedete upgrade.



Spolupráce se spolehlivými partnery s celosvětovou působností“.23

Grafické prostředí programu je od prostředí AutoCADu odlišné, ale není nesmyslné. Je třeba si zvyknout pouze na rozložení a umístění potřebných nástrojů. Další změnou jsou názvy, například nástroj Úsečka se zde jmenuje Čára. Avšak práce s ním je stejná. Obdobně se pracuje i s ostatními nástroji, hladinami a problém nečiní ani samotný pohyb po pracovní ploše. Je možno nastavovat pozadí v několika barevných variantách a celkově lze program přizpůsobit přesně svým požadavkům. Jediná věc, na kterou je třeba dát si pozor je kotování, které se v základním nastavení neřídí klasickými strojními pravidly, jeho přenastavení však není problém. K použití a práci v programu stačí levý panel Kreslení, pravý panel Modifikovat, horní nabídka s hladinami a spodní pomocné funkce jako Kolmo či Uchop. Příkazový řádek je v českém jazyce, proto se dá bez obav ovládat i žáky základní školy. „Na internetovém serveru, ze kterého jsme stahovali tento program, můžeme nalézt

23 ProgeCAD [online]. 2000, 2013 [cit. 2014-03-02]. Dostupné z: http://www.progesoft.com/en/

strana | 33

i přehled jednoduchých funkcí použitelných v programu. V prvním sloupci je český název, poté název anglický a ve třetím sloupci je hodnota, kterou bychom měli vepsat do příkazového řádku programu. Tato hodnota je většinou shodná s anglickým názvem. Příkazy lze též zadávat pomocí kliknutí na ikonu s daným nástrojem. Záleží pouze na osobnosti a na zkušenostech. Někteří uživatele raději vše vypisují do příkazové řádky, jiní raději kliknou na ikonu.“24

Obr. 3 Prostředí ProgeCAD 2014 Professional

Hardwarové požadavky 

procesor Intel Pentium® IV, Intel Core i5



min. 2 GB RAM



4 GB volného prostoru na pevném disku



grafická karta s podporou OpenGL, paměť min. 512 MB DDR3/DDR5

3.2.3 ZW CAD Další z řady CAD systémů je ZWCAD od firmy ZWSOFT distribuovaný zejména společností TechSoft, jenž se zabývá softwarem pro výpočetní a inženýrskou činnost. „Společnost díky vysoké kvalitě služeb získala řadu významných klientů, jako jsou

24 DOLEJŠ, Adam. SYSTÉMY CAD A JEJICH SROVNÁNÍ S OHLEDEM NA VÝUKU TECHNICKÉ GRAFIKY NA ZÁKLADNÍ ŠKOLE. Havlíčkův Brod, 2013. Bakalářská práce. Masarykova univerzita.

strana | 34

Škoda Auto, Howden ČKD kompresory, ABB a další.“25 Z námi užívaného typu softwarů lze

představit

ZWCAD

a

ZW3D,

jenž

jak

název

napovídá,

pracuje

v trojdimenzionálním prostředí. Sehnat lez nyní i aplikaci ZWCAD Touch, vhodnou pro tablety a chytrá mobilní zařízení se systémy Android a Apple. Pomocí této aplikace lez otevírat a upravovat výkresy ve formátu DWG kdekoliv při prezentacích i přímo na stavbách v terénu. Poslední verzí programu je ZWCAD+ 2015 Professional a ZWCAD+ 2015 Standard. Toto CAD řešení opět disponuje formátem souborů DWG a je plně kompatibilní s projekty vytvořenými v AutoCADu, opět nedochází ke ztrátě dat při čtení souborů vytvořených jiným CAD programem podporujícím tento formát soborů. Funkcemi a hlavně prostředím se velmi podobá AutoCADu, na rozdíl od ProgeCADu. Není tak třeba si zvykat na nové prostředí při přechodu z programu AutoCAD. Práce v něm je velmi podobná, s nástroji se pracuje stejně. Vše včetně příkazové řádky, pomocných funkcí i samotného kreslení je, víceméně totožné. Tento program se pyšní certifikátem "Nejlepší alternativa AutoCADu" s verzemi ZWCAD+ 2012.

Plnou verzi programu Standart lze pořídit za cenu kolem 16 000 - 19 000 Kč až 20 000 - 22 000 Kč za verzi Professional. Ta na rozdíl od Standart verze obsahuje objemové modelování, programovací jazyk a podporu ActiveX prvků. Multi licence mají cenu dle dohody s jejich prodejcem. Starší verze lze sehnat ještě levněji, někdy i za symbolickou cenu či dokonce zdarma. Program disponuje mnoha doplňky, jako jsou Architecture update či Mechanical update. Všechny dostupné verze programu, včetně updatů a manuálů lze stáhnout ze stránek výrobce. Stačí pouze vyplnit své iniciály před stažením zkušební verze veliké pouze několik set MB. Dalším bonusem je ovládání programu gesty myší. „Jedinečnost tohoto způsobu vyvolávání často používaných nástrojů jako je čára, kružnice či například nástroj smazat tkví v tom, že se myší nakreslí čára jistým směrem a tím se vybere daný nástroj či předem nadefinovaná funkce. Gesta myši i samotné

25 TECHSOFT: ...a počítač vás počúvá [online]. 1993, 2013 [cit. 2015-03-03]. Dostupné z: http://www.techsoft.sk/cz/

strana | 35

prostředí včetně panelů nástrojů si lze nadefinovat dle požadavků jednotlivého uživatele.“26 Novinkou je i technologie hlasové poznámky k objektům výkresu.

Po skončení instalace je možno vybrat ze dvou základních stylů rozhraní programu. Na výběr je tzv. Ribony vzhled podobný vzhledu AutoCAD nebo Klasický vzhled s roletovými nabídkami.

Obr. 4 Prostředí ZWCAD+ 2015

Hardwarové a softwarové požadavky 

Windows 8, Windows 7 SP1 - 32 bit/64 bit



Intel Pentium-4 1.5 GHz



1 GB RAM



2 GB diskového prostoru



grafická karta min. 1024x768 truecolor

26 DOLEJŠ, Adam. SYSTÉMY CAD A JEJICH SROVNÁNÍ S OHLEDEM NA VÝUKU TECHNICKÉ GRAFIKY NA ZÁKLADNÍ ŠKOLE. Havlíčkův Brod, 2013. Bakalářská práce. Masarykova univerzita.

strana | 36

Hardwarové nároky uvedených programů

procesor

AutoCAD Pentium-4 nebo Athlon/Opteron 3.0 GHz se SSE2

ProgeCAD

ZwCAD

Intel Pentium® IV procesor Intel Core i5

Intel Pentium-4 1.5 GHz

operační paměť

min 2 GB RAM

min. 2 GB RAM

min 1 GB RAM

grafická karta

1024x768 truecolor (128 MB VRAM, Pixel Shader 3.0)

s podporou OpenGL, paměť min. 512 MB

1024x768 truecolor

harddisk

6 GB disk. prostoru

4 GB disk. prostoru

2 GB disk. prostoru

Tab. 1 Hardwarové nároky

Výkon je závislý na rychlosti procesoru, pevného disku a výpočetního výkonu grafické karty. Výkon často snižují neaktuální ovladače grafické karty.

3.2.4 Ostatní programy Existuje mnoho dalších 2D i 3D programů ač online, volně ke stažení či zakoupení za symbolickou cenu. „Volně stažitelné programy lze rozdělit na dvě skupiny: špatné a nefunkční. Tyto programy jsou nepoužitelné pro domácí použití, tím více pro účely výuky. Nastavení a ovládání programů bývá nepřehledné a složité. Jednoduché kreslící nástroje nefungují na stejném principu u všech programů, jelikož se freeware programy chtějí od standartních rýsovacích nástrojů odlišit. Problém nastává i s odlišným pohledem na jednotky či pouhé tloušťky čar. Častá je i omezenost velikosti výkresu, jak do velikosti výsledného souboru, tak do velikosti výkresového pole. Většina těchto programů měla problém s instalací či s dlouhodobějším fungováním aplikace. Levné CAD systémy jsou již o poznání lepší, i když i zde se najdou problémy podobné zdarma dostupnému softwaru. Výhoda placených verzí je nejen jejich lepší kompatibilita s ostatními programy, ale i plnohodnotnější zázemí. Společnosti mají své internetové stránky, jež obsahují nápovědy, videomateriály a návody. U komerčních programů lze vybírat volbu jazyka i například vzhledu programu. Předpokládaná je i kompatibilita s více operačními systémy. Jejich cena

strana | 37

se pohybuje v nízké hladině, avšak nikoliv na úkor funkce. Na těchto programech lze již žákům ukázat správnou funkci CAD softwarů.“27 Řadu dalších zdarma dostupných CAD systémů lze celkem bez problémů najít na internetu. Bohužel většina z nich nepodporuje nabídky v českém jazyce. Navíc vzhledem k časovým dotacím pro informační a technické vyučování je ideální se rozhodnout pro jeden z programů a v něm popřípadě probírat i složitější návrhy. „Mnoho CAD systémů je specializováno na jistý typ kreslení a užití ve speciálních odvětvích. V názvech CAD programu lze většinou objevit, do jaké sféry ho lze využít. V architektuře to může být ArchiCAD, zato v obuvnictví třeba ShoeCAD. Dalšími jsou EAGLE v elektrotechnice, Inroad či Inrail v dopravě, či Map 3D a 2D program v kartografii. Na procvičení a ukázku základního kreslení lze využít i mnoho z nabídky programů na tvorbu 3D kreslení, zejména software na parametrické modelování. U tohoto softwaru lze použít na ukázku technického kreslení pouze jednu rovinu. Avšak všechny tyto programy většinou postrádají více pokročilejších funkcí, obsahují většinou jenom jednoduché kreslení čar, křivek a kružnic.“28

3.3 Nejvhodnější CAD software Dle všech výše zmíněných argumentů, včetně osobní zkušenosti, byl vybrán pro uskutečnění výuky na základní škole program ProgeCAD. Tento software je i v jeho poslední verzi ProgeCAD 2014 Professional považován za vhodnou náhradou mateřského programu AutoCAD. Jeho cena se pohybuje ve výrazně jiných relacích, které by si mohli uživatelé dovolit. Pro školy a podobné instituce je distribuován zdarma. Ovládání programu funguje na stejné bázi jako v nejznámějším programu AutoCAD, ve kterém se vyučuje například na fakultách vysokých škol v Brně. Grafické prostředí je oproti němu zjednodušeno., nároky

27 DOLEJŠ, Adam. SYSTÉMY CAD A JEJICH SROVNÁNÍ S OHLEDEM NA VÝUKU TECHNICKÉ GRAFIKY NA ZÁKLADNÍ ŠKOLE. Havlíčkův Brod, 2013. Bakalářská práce. Masarykova univerzita. 28 DOLEJŠ, Adam. SYSTÉMY CAD A JEJICH SROVNÁNÍ S OHLEDEM NA VÝUKU TECHNICKÉ GRAFIKY NA ZÁKLADNÍ ŠKOLE. Havlíčkův Brod, 2013. Bakalářská práce. Masarykova univerzita.

strana | 38

na hardware počítače jsou tím zmenšeny. Tento software ovládá práci se stejnými formáty výkresů. Dle všech kritérií lze říci, že pro kreslení pouze v mezích dvourozměrného prostoru lze brát ProgeCAD jako velmi vhodnou funkční alternativu AutoCADu.i

strana | 39

II.

VÝZKUMNÁ ČÁST

4. Zaměření výzkumu Jakým způsobem a z jakého důvodu zařadit výuku CAD systémů na základní školu je popsáno v předchozích kapitolách, jak taková výuka může být ve skutečnosti realizována, popisuje následující část práce.

4.1 Stanovení výzkumného problému Při předběžném zjišťování bylo shledáno, že na mnoha školách systémy CAD neznají, nebo s nimi nepracují. Obecně je technickému kreslení věnováno málo času, a je-li vyučováno, tak jsou technické výkresy prováděny klasickou papírovou formou, na základě které žáci pracují ve školních dílnách na vytváření výrobků. Tento postup je správný, avšak pokud by bylo třeba výkres vytvořit v elektronické podobě, dochází na programy, jež pro technické kreslení primárně neslouží. Další část diplomové práce je proto zaměřena na zjištění současné podoby technického kreslení, jak ji lze inovovat a lze-li zavést CAD program do školských zařízení. Text se bude zaobírat i ohlasy a pohledu žáků a učitelů. Dále využití CAD programů v hodinách i mimo ně. Aby se nehovořilo pouze v úrovni teoretické, bude provedeno výzkumné šetření, které by se mělo tímto tématem zaobírat prakticky.

4.2 Výzkumné cíle Před zahájením výzkumného šetření jsou definovány cíle, na které bude výzkum zaměřen. Tyto cíle by měly pokrýt probrané teoretické možné zařazení CAD do výuky na praktické úrovni. Při samotné realizaci výzkumu jsou zkoumány všechny stanovené cíle najednou. [A] Prozkoumat nynější výuku technického kreslení. [B] Zjistit možnost zařazení CAD do vzdělávacího plánu. strana | 40

[C] Seznámit se s vhodností školní učebny pro výuku CAD. [D] Ověřit připravenost a postoj žáků k výuce programu CAD. [E] Popsat reakce žáků na výuku. [F] Osobní postoj k realizované výuce a názor učitele. [G] Definovat možná zařazení CAD do výuky.

Podle výše uvedených výzkumných cílů a daného výzkumného problému Realizování výuky CAD systémů při výuce technické grafiky na základní škole je třeba si v rámci jednotlivých výzkumných cílů pokládat výzkumné otázky, jenž nám k dosažení daného cíle dopomůžou a tvoří oporu při výzkumném šetření.

Hlavní zastřešující výzkumná otázka Lze na základní škole realizovat výuku CAD programů při výuce technické grafiky?

Dílčí otázky související s výzkumnými cíli [A] Prozkoumat nynější výuku technického kreslení. 

Probíhá-li výuka technického kreslení, jakým způsobem?



Používají se vhodné počítačové programy pro technické kreslení?

[B] Zjistit možnost zařazení CAD do vzdělávacího plánu. 

Jaká je časová dotace oblasti Informační a komunikační technologie na základní škole?



Lze do školního vzdělávacího programu umístit technické kreslení?

[C] Seznámit se s vhodností školní učebny pro výuku CAD. 

Odpovídá stav počítačové učebny nárokům CAD programů?



Obsahuje učebna zpětný projektor či interaktivní tabuli?

strana | 41

[D] Ověřit připravenost a postoj žáků k výuce programu CAD. 

Jaké informace o technickém kreslení žáci mají?



Zvládají žáci základní operace v grafických programech?

[E] Popsat reakce žáků na výuku. 

Jaká je zpětná vazba od žáků při představení nového programu?



Jak žáci zvládají práci se základními nástroji softwaru CAD?

[F] Osobní postoj k realizované výuce a názor učitele. 

Jaké jsou momentální znalosti vyučujících učitelů o CAD programech?



Jak lze zhodnotit provedenou výuku z hlediska budoucího zavedení CAD do škol?

4.3 Metodologie výzkumu Pro zodpovězení položených otázek a dosažení výzkumných cílů, bude použit aplikovaný výzkum, zaměřený na praktickém řešení problému. Na výběr máme možnosti kvantitativního nebo kvalitativního výzkumu. Dle charakteristiky výzkumných cílů, výzkumných otázek a možností, jenž se nabízejí, bylo vybráno výzkumné šetření kvalitativní, pro lepší porozumění problému a nástin nových možností. Reliabilita výzkumu je nižší, avšak lze stavět na vyšší validitě. Oproti kvantitativní metodě, nemůžeme tvrdit, že poměry a vztahy které jsme objevili v tomto vzorku, jsou zobecnitelné například na celou populaci učitelů 29. Ale lze předpokládat, že bychom podobných výsledků dosáhli i při kvantitativní metodě, kde bychom navíc zjistili, rozložení v populaci.30 Jisté zobecnění zde tedy je, i když se zkoumá pouze menší množství objektů, v tomto případě žáků. Výzkum probíhá v jejich prostředí, ve škole.

29 ŠVAŘÍČEK, Roman a Klára ŠEĎOVÁ. Kvalitativní výzkum v pedagogických vědách. Vyd. 1. Praha: Portál, 2007, 377 s. ISBN 978-80-7367-313-0. 30 Tamtéž.

strana | 42

Vzhledem k časovým možnostem pro sběr specifických a bohatých dat bude zahrnuto několik forem výzkumu na jednotlivé výzkumné cíle. Převážně analýza dokumentů školy, pozorování a rozhovor. Pro naplnění cíle [A] a [B], je zapotřebí se ohlížet na dokumenty školy, převážně školní vzdělávací program a zde sledovat zařazení výuky do časového rámce. Dle zjištěných informací budou prováděny rozhovory s vyučujícími informační a technické výchovy. Bod [C] zahrnuje analýzu školní počítačové učebny z hlediska hardwarového vybavení a jeho softwarových možností. Další body zahrnují rozhovory s jednotlivými žáky a jejich stávajícím učitelem. Jednat se bude o kombinaci několika typů rozhovorů, především za účelem zjištění osobních názorů jednotlivých respondentů. Nechybět budou ani skupinové rozhovory se zkoumanou třídou. Jelikož půjde spíše o doplňující metodu, jak cílů dosáhnout, rozhovory budou mít spíše nestandardizovanou podobu. Hlavní metodou bude pozorovací forma výzkumu. Pozorovatel bude stát v roli účastníka i vedoucího skupiny žáků, tedy se bude jednat o zúčastněné pozorování a rozhovory. „Pozorování je systematická a reflexivní metoda aktivit probíhajících přímo ve zkoumaném terénu. Jedná se o nejčastější sběr dat při kvalitativním výzkumu. Zúčastněné pozorování je základním typem pozorování, kde pozorovatel se od ostatních lidí odlišuje mírou účasti na aktivitách, aktivity spíše sleduje, než aby je inicioval“31. V případě školní třídy se jedná o nezaujatého jedince sedícího v zadní lavici a pozorujícího chod třídy, chování žáků či vyučujícího učitele. Zde nastává kolize, jelikož při tomto účelu je nutné, aby pozorovatel stanul ve stejnou chvíli i v roli vyučujícího. Místo pozorování aktivit dějících se ve třídě je bude muset vytvářet a řídit. Což situaci lehce komplikuje a bude třeba na pozorování nahlížet až ve druhé řadě. To výzkum do jisté míry pozmění, zejména z hlediska zaznamenávání poznámek. Ty nemohou být psány přímo, ale až dodatečně

31 ŠVAŘÍČEK, Roman a Klára ŠEĎOVÁ. Kvalitativní výzkum v pedagogických vědách. Vyd. 1. Praha: Portál, 2007, 377 s. ISBN 978-80-7367-313-0.

strana | 43

po skončení vyučovacího procesu. Pozorovatel taktéž nahlíží na situaci z jiného hlediska i pozorovacího úhlu.

4.4 Předpoklad výzkumu Dle obecných informací které jsou k dispozici lze předpokládat, že výuka CAD na základní škole dosud neprobíhá. Možností je vytváření technických výkresů v nevhodných programech. Předpokládané začlenění vhodných programů do výuky nebude takový problém, bude-li se obracet vyučující na Rámcový vzdělávací program. Včlenit výuku do Školního vzdělávacího programu a samotné vytyčení vyučovacích hodin a včlenění do rozvrhu, jenž je stálý a léta se opakující, nebude příliš jednoduché, někdy nemožné. Strach v této oblasti nepanuje z vybavení učeben informačních technologií, které budou ve většině případů hardwarovým nárokům odpovídat. Pokud však výuka bude probíhat, lze se domnívat, že na ni žáci budou reagovat jako na další nadbytečnou věc, jenž je jim předkládána. Postoj dosavadních učitelů bude smíšený a pravděpodobně se nebudou chtít vzdělávat v dané oblasti a zabývat se zjišťováním informací o daných systémech.

4.5 Zkoumaný soubor Výuka bude probíhat v hodinách informatiky na základní škole v Havlíčkově Brodě. Výzkum bude prováděn formou výuky vybraného CAD softwaru v časové dotaci tří týdnů. Každý týden bude probíhat výuka dvou vyučovacích hodin spojených v jeden celek. Zkoumáni budou žáci devátých tříd ve výběrové hodině informatiky. Předmět již není v tomto ročníku vyučován, jedná se o povinně volitelný předmět, kde oproti němu stojí doplňující hodiny českého i cizího jazyka či matematiky. Skupina žáku činní počet přibližně 16 žáků a jednoho vyučujícího, který se bude v tomto oboru také vzdělávat. Výuka bude probíhat v období listopad až prosinec roku 2014 a nebude navazovat na předchozí látku probíranou s jejich učitelem. I tak má zkoumaná skupina již dobré znalosti práce s počítačem, jsou

strana | 44

seznámeni s vektorovými programy a s prací s nimi. Rozpoznají rozdíl mezi programem pro vektorovou a pro rastrovou grafiku.

4.6 Způsob realizace výzkumu Výzkum bude probíhat formou frontální výuky technického kreslení, kde učitel a zároveň pozorovatel přednáší a informuje žáky o nástrojích a možnostech probíraného programu a zadává praktické úkoly, které žáci řeší. Rozložení učebny však organizační formu výuky pozměňuje a učitel neobsazuje místo před žáky, ale za nimi, má tak přehled o aktivitě žáků na pracovních počítačích. Učitelský monitor je propojen s projekčním plátnem vpředu místnosti před žáky. Zobrazení jednotlivých nástrojů a funkcí probíhá pomocí laserového ukazovátka.

4.7 Interpretace výsledků výzkumu V závěru práce budou zodpovězeny jednotlivé otázky, jenž byly položeny vzhledem ke zkoumaným výzkumným cílům a předpokladům výzkumu. Formou odpovědi na otázky se bude možno dočíst, jakým způsobem výuka probíhala, jaký to mělo dopad na žáky a jaký z toho plyne závěrečný verdikt.

strana | 45

5. Průběh výzkumu Po úvodním rozhovoru s učitelem informační výchovy vybrané skupiny žáků i dalšími učiteli informatiky bylo zjištěno, že výuka grafických programů začíná u základního rastrového program operačního systému Windows Malování a končí u zdarma dodávaného vektorového editoru Zoner Callisto. V tomto programu jsou probírány základní nabídky a při kombinaci s textovým procesorem Word jsou v něm vytvářeny materiály pro výrobu jídelních lístků a podobných projektů. Slouží tedy pouze na vytváření pozadí či jednoduchých grafických obrazů. Je tak použit výhradně v hodinách informační technologie a do hodin pracovních činností zapojen zatím nebyl. Pouze zmíněný vyučující informatiky a pracovních činností si v něm sám tvoří výkresy, podle kterých poté v pracovních dílnách vytváří výrobky. Sám ovšem uznal, že by rád poznal program, který by byl pro technické kreslení přímo určen.

5.1 Počítačová učebna a její příprava Hlavní části výzkumu je samotná realizace výuky CAD softwaru, proto je nutné rozmyslet časové zařazení do výuky a hlavně učebnu, kde bude výuka probíhat. Na základní škole, kde bude výzkum prováděn, jsou dvě učebny rozdílného typu. Lišily se zasíťováním i hardwarovým vybavením. I když sítová topologie byla v obou případech ve vzoru hvězdy, rozdíl byl v typu připojených počítačových stanic. V novější učebně bylo vše řízeno hlavním počítačem, na kterém byly nainstalovány programy a jednotlivé stanice měli pouze vlastní zdroje a procesor, vše ostatní včetně grafické karty i karet paměťových bylo sdíleno s hlavním počítačem. Tento typ učebny je vhodný pouze pro výuku nenáročných programů a i přesto zde nastávaly časté problémy se zobrazením a uživatelským nastavením. Starší učebna byla tvořená z jednotlivých počítačových sestav, která se skládaly z počítačových stanic se vším vybavením, a propojení dohromady probíhalo pouze přes server. Zde bývá zapotřebí instalovat všechny programy na jednotlivé stanice zvlášť, zato se nemusí uživatelé dělit o jedny společné operační paměti a grafickou strana | 46

kartu. Počítače zde v nedávné době prošly kompletní revitalizací a těsně před provedením výzkumu byly namontovány poslední funkční počítačové skříně a monitory.

Hardwarové a softwarové vybavení školní učebny Po nedávném obnovení celé počítačové učebny bylo možno realizovat výzkum na nových počítačových stanicích. Všechny běžely na operačním systému Windows 7 v 64bitové verzi. Doplněny byly plochými monitory uhlopříčky 17“. Klávesnice i vše ostatní bylo nové. procesor

Intel Core i3-4160, Dual-Core, 3.60GHz

operační paměť

4 GB RAM

grafická karta

integrovaná Intel HD Graphics 4400, 1 150 MHz

harddisk

465 GB disk. prostoru Tab. 2 Vybavení školní učebny

Učitelský počítač je ze stejné sady jako žákovské, tudíž disponuje stejným vybavením, jedinou rozdílností je přítomnost ovladačů pro připojení tiskárny. Po srovnání této tabulky a tabulky Hardwarové nároky (Tab. 1) bylo možno říci, že je nutno programy vyzkoušet, ale jejich spuštění by nemělo činit problémem. Vybraný software parametrům vyhovoval. Na všechny počítače byl ProgeCAD 2014 Professional nainstalován ve 30denní zkušební verzi. Poté byl na většině stanic odzkoušen a prohlášen za plně funkční po zobrazení náročné sestavy. V učebně lze promítat obsah učitelského počítače na projekční plátno, to nedisponuje zpětnou vazbou, ani se zde nesetkáme s interaktivní tabulí.

5.2 Plánování výuky Samotná výuka byla naplánována na tři dvouhodinové bloky, kde byly žákům představeny všechny základní potřebné nástroje a práce s nimi. Jelikož výuka CAD programů ve vzdělávacím plánu školy není, nebylo možno výuce věnovat více času.

strana | 47

Výuka by tak probíhala na úkor plánované výuky. Nynější učitel již tímto vyhověl více než by musel. I tak bylo možno rozvrhnout výuku, tak aby si žáci program osahali a vyzkoušeli. Výuka byla stavěna především na fázi motivační a expoziční. Představení nového kroku bylo navázáno na krok předchozí s ukázkami, jak by šlo daný nástroj použít. Často bylo vysvětlováno, že se jedná o doplňkové učivo a jaký má význam a využití tento typ programů nejen v žákově budoucnosti, ale i v celé průmyslové sféře. Rozdělení výuky od učiva nejzákladnějších nástrojů typu čára a kružnice pokračovalo vytvářením zkosení, zaoblení a zakončeno kotováním a ukázko práce s hladinami. Na závěr výuky došlo k prezentaci procvičených nástrojů a postupů vytvořením jednoduchého výkresu. Ač bylo předem dáno, jaká témata budou s žáky probírána, nebylo možno vést hodiny dle daného rozvrhu. Každá hodina navazovala na hodinu předchozí a na to, jak žáci danou látku pochopili a dokázali s ukázanými nástroji pracovat. Až teprve po zvládnutí základních pohybů a kroků většinou žáků se přecházelo ke krokům následujícím.



První vyučovací dvouhodina

Název hodiny: CAD systémy, základní nástroje (čára, kružnice) Úvodní hodina výuky je vždy zásadní a odvíjí se v ní budoucí nadšení žáků pro vybrané téma. Zde ovšem bylo zapotřebí nejdříve před představením systému CAD provést opakování, připomenutí a pro někoho dokonce první vysvětlení základních prvků technického výkresu. Dle předchozího zjištění výukou v 6. ročníku předmětu Praktické činnosti, bylo zjištěno, že si žáci již technickým kreslením prošli. Vytvářeli několik výkresů výrobků ze dřeva, podle kterých je vyráběli. Výrobky i výkresy bývaly hodnoceny, proto zde nešlo o pouhé informování o výkresech, ale žáci jej přímo procvičovali. Dle těchto zkušeností byl vybrán i konečný projekt v tomto devátém ročníku.

strana | 48

Za pomocí prezentace Základy technického zobrazování byl vysvětlen rozdíl mezi náčrtem a výkresem. Připomenutí proběhlo především v oblasti typu čar a jejich užití na výkrese.

Obr. 5 Výřez z úvodní prezentace, druhy čar

Dále bylo hovořeno o kótování, s tím souvisejícím měřítkem a nakonec i o druzích promítání. Ve výuce bylo plánováno pouze kreslení plošných obrazců, popřípadě těles se standartní tloušťkou, tím pádem nebylo pohledům na těleso a pravoúhlému promítání věnováno tolik času, který by v důsledku toho byl při samotné výuce CAD programu chybějících faktorem. Po úvodní přednášce o základech nastalo představení CAD programů obecně a jejich využití v praxi, na ukázce strojní hřídele byl vysvětlen rozdíl mezi ostatními vektorovými programy a programy CAD, jaký je celkový rozdíl mezi vektorovou a rastrovou grafiku a kde se můžou s těmito programy setkat. I když motivace středních škol nebyla zcela to, co by žáci chtěli slyšet, našli se zde někteří, kteří zvedli oči od počítačových her a poslouchali, co nového je jim představováno.

Obr. 6 Výkres hřídele

strana | 49

Po spuštění programu a odkliknuti několika úvodních vyskakovacích oken, došlo na řadu prvotní nastavení programu. Na povel učitele si žáci upravili vzhled okna programu, aby zde bylo více místa na vytváření výkresů. „Nastavení programu je třeba před začátkem kreslení poupravit, práce v něm poté bude mnohem přehlednější a příjemnější.“ „V první řadě úchopem panelu s Vlastnostmi, za jeho pravý okraj, panel zmenšíme. Je třeba zachovat v panelu čitelné všechny důležité informace, avšak tak, aby se nám zvětšila pracovní plocha. V druhé řadě v nastavení funkce UCHOP, zapneme položku Průsečík. Do nastavení funkce se dostaneme kliknutím pravým tlačítkem myši na název Uchop.“32 Po těchto úvodních krocích probíhalo seznámení s konkrétním programem, ve které části se kreslí, kde je možno nastavit potřebné hodnoty a jak se to dá nastavit.33 Bylo ponecháno několik volných minut, aby si mohli žáci program, jak se patří osahat. Poté, co si každý z žáků vyzkoušel nakreslení čar napříč celou obrazovkou, bylo zapotřebí dát seznámení řád a vysvětlit dětem, jak se s nástrojem čára přesněji pracuje.

Obr. 7 Cvičení - Čára

„Tento nástroj zadáme příkazem _LINE nebo stiskem ikony Čáry. V příkazovém řádku se objeví „Začátek úsečky:“, proto kliknutím kamkoliv na nekonečné pracovní ploše či zadáním souřadnic, zadáme první krajní bod úsečky. Pro vybrání přesného místa

32

DOLEJŠ, Adam. ProgeCAD 2011 Professional. Havlíčkův Brod, 2013. Výukový materiál. Masarykova

Univerzita. 33

více informací v DOLEJŠ, Adam. ProgeCAD 2011 Professional. Havlíčkův Brod, 2013. Výukový materiál.

Masarykova Univerzita.

strana | 50

na obrazovce, například počátku, zadáme 0,0 – první číslo značí hodnotu na ose X, druhé na ose Y. Koncový bod úsečky zadáme stejně, buďto kliknutím kamkoliv kam úsečka směřuje nebo zadáním hodnoty, například 100,50. Další možností je udání směru, kterým bude úsečka pokračovat, a vepsáním délky úsečky či úhlu.“34 U tohoto kroku byl úmyslně nastaven problém, který spočíval v seznámení se soustavou souřadnic a hlavně s výkresovým prostorem, u kterého až do nakreslení první čáry není jisto, jak je velký, respektive, z jaké vzdálenosti na prostor nahlížíme. Výkresová plocha je „nekonečný“ prostor, je možno pracovat kdekoliv. Bylo tak nutno zvládnout přiblížení, oddálení a pohyb po výkrese. Teprve po zvládnutí základního pohybu po pracovní ploše bylo možno přejít k dalšímu nástroji, ke kružnici. Práci s nástrojem kružnice zkoušeli žáci opět metodou pokus – omyl. Krátce na to jim bylo vysvětleno, proč na začátku bylo v nastavení úchopových bodů vybrána

možnost

průsečík.

Zde

proběhlo

spojení

s učivem

matematiky

a zopakování, že kružnice bývá zadána bodem a poloměrem. Což je i první možnost rýsování kružnice v programu. Bod nelze na ploše jen tak zvolit, je vždy průsečíkem dvou čar. Což navázalo na úchopové body jako takové, a jaké možnosti se nabízí. Každá čára, každý objekt musí být uchopen k jinému anebo musí mít vzhledem k jinému objektu nějakou vlastnost, například vzdálenost. Pro přesné rýsování je to nezbytné. Žáci si poté práci s kružnicí vyzkoušeli. V programu je velmi intuitivně a dobře popsáno, jaké body je potřeba k vytvoření kružnic.

Obr. 8 Cvičení - Kružnice

34 DOLEJŠ, Adam. SYSTÉMY CAD A JEJICH SROVNÁNÍ S OHLEDEM NA VÝUKU TECHNICKÉ GRAFIKY NA ZÁKLADNÍ ŠKOLE. Havlíčkův Brod, 2013. Bakalářská práce. Masarykova univerzita.

strana | 51



Druhá vyučovací dvouhodina

Název hodiny: ProgeCAD, zkosení, zaoblení, Pracovat s nástrojem čára by již neměl činit problém, proto byl na úvodu hodiny opět vybrán tvar i s rozměry, který měli žáci zakreslit. Jednalo se o obdélník, který někteří žáci zvládli bez problémů, zhruba polovina dětí zapomněla, jak se s nástrojem čára pracuje, a pár všímavých jedinců dokonce upozornilo na existenci nástroje Obdélník. Po pochvale, že bezhlavě nekreslí to co spolužáci okolo, byli vyvedeni z použitelnosti nástroje. Obdélník tvořený jedním nástrojem je jednoduší na nákres a lépe kopírovatelný. Avšak obdélník pomocí jednotlivých čar lze dále upravovat, zvětšovat a zmenšovat jednotlivé strany, ale hlavně na něj nelze použít nástroje Zkosit a Zaoblit. Žáci, kteří již měli obdélník jedním tahem si ho pomocí nástroje Rozložit rozdělili na jednotlivé segmenty, se kterými se již pracovat dalo.

Obr. 9 Cvičení - Zaoblit, Zkosit

„Nyní vybereme nástroj Zkosení, zadáme V (zkratka pro funkci Vzdálenost) a potvrdíme tlačítkem Enter, dále zapíšeme jednu velikostní hodnotu a poté druhou (vše potvrzujeme Enterem). Nyní již klikneme na horní a poté boční hranu výrobku a potvrdíme

strana | 52

Enterem. Vznikne nám tak zkosení, které jsme požadovali.“35 Proběhla demonstrace, že u obdélníku program neví, který roh má zkosit. Obdobným způsobem je představen i nástroj Zaoblit, pouze s rozdílem, že stačí zadat dvě spojené úsečky a poloměr oblouku. Výuka byla doplněna představením dalších nástrojů z panelu Modifikace a tím i jiným pohledem na práci v programu. Funkce Posunout a Kopírovat fungují jinak než v běžných programech, kde se pracuje s všemožnými tvary. Zde je nutné, vybrat objekty, kterými chceme přesouvat, poté vybrat základní bod, neboli bod, který je tím, za který objekt uchopíme a přesuneme. Tento bod je následně přesunut, a s ním i celý objekt. Jak již bylo řečeno, pro přesnost výkresu je nutné, mít vždy body uchopené k jiným objektům, proto se i zde nepřesouvá po výkrese bez daných pravidel. Probrán byl i nástroj měřítko, který opět velmi závisí na základním bodu. Na závěr hodiny nastalo připomenutí kružnic z minulého bloku a vysvětlení, jak je nutné u soustředných útvarů kreslit osy. Po otázce a vysvětlení jakou čárou kreslíme osy je dána dětem volnost, aby si vyzkoušeli jiné druhy čar.

Na konci hodiny šlo rozpoznat již velké rozdíly mezi dětmi a jejich přístupu k programu. Základní rozdělení bylo na dvě skupiny, které se vzájemně prolínaly. Práce s programem buď žáky bavila a zkoumali nové nástroje, nebo hledali jinou činnost na počítači, než poslouchat nového neznámého učitele. Raději by měli volnou hodinu strávenou na sociálních sítích a online hrách. Druhé dělení lze uskutečnit opět na dvě skupiny. Na žáky, kterým práce v programu nedělala problémy a na ty, kteří zápasili i se základními nástroji. Toto rozložení by se dalo nezaujatě na první pohled genderově rozdělit na chlapce a dívky, ale to na práci s programem nemělo příliš vliv. Spíše by se dalo říci, že dívky práce s ProgeCADem bavila, i když jim dělala problémy, za to chlapcům nedělalo vytvořit jakýkoliv objekt velký problém, za to jim chyběla dostatečná píle a motivace.

35 DOLEJŠ, Adam. ProgeCAD 2011 Professional. Havlíčkův Brod, 2013. Výukový materiál. Masarykova Univerzita.

strana | 53



Třetí vyučovací dvouhodina

Název hodiny: kóty, hladiny, ProgeCAD ukončení Závěrečný blok dvou vyučovacích hodin byl zaměřen za zopakování probraných pojmů a přiblížení posledních nástrojů, potřebných pro plnou informovanost o 2D CAD rýsovacích softwarech. Z počátku probíhalo zkoušení jednotlivých žáků na probrané nástroje, k čemu se využívají a jak se používají. Do zbylé poloviny hodiny bylo třeba probrat či aspoň nastínit práci s hladinami a kotováním objektů. Opět se jednalo spíše o expozici a vyzkoušení nástroje žáky, než detailní rozbor jednotlivých funkcí a všech možností, jenž lze pomocí nich vytvářet. Výuka programu se prolínala se samotnou výukou technického kreslení Práce s vytvářením kót a kotováním obecně netvořila takový problém, jelikož probírány byly povětšinou pouze objekty s vodorovnými a svislými stranami. Bylo ovšem nutno připomenout, že každý prvek se na výkrese kótuje pouze jedenkrát a na žádnou z délek nelze zapomenout a vynechat ji. Kolize v ovládání programu nastala při určení počátku odkazových čar a s tím spojené určení samotné hodnoty kóty. Zde je nutno dodržovat přesnost a té lze dosáhnout posouváním výkresu a přibližováním. Tato část práce s programem stále činila problém, jelikož se zde žáci setkávají s jiným typem vektorového editoru, než na který jsou zvyklí. Výkres nemá povětšinou přímé ohraničení, a tak docházelo ke zmatenému hledání nakreslených objektů. Posledním úkazem v programu byla práce s hladinami, jejich nastavení a použití. Nastavení barevných vlastností, tloušťky a typu čar bylo prováděno dle instrukcí vyučujícího krok po kroku. Užití hladin ve výkrese byl úkol nový a jiného typu než dosavadní kreslení křivek a vytváření bodů. Žáci měli se správným využitím jednotlivých hladin na jistý typ čar problémy, ty lze připsat i slabé znalosti rýsovacích technik. Pohled na výkres a určení, jaké čáry označují který typ hrany, bylo sice zopakováno, ale patrně zde bylo stavěno na špatném základu. Děti nepřišly s technickým výkresem takřka do styku, poslední výkres reprezentovaly v šesté třídě. Problémy nastávaly v časování, kdy žáci nejprve zhotovili výkres a až poté

strana | 54

přepínali

mezi

hladinami

a

snažili

se

nastavit

barevnou

odlišnost

dle

přednastavených hladin.

Obr. 10 Použité hladiny při výuce

Závěrečná část byla vyplněna vytvářením vlastních výkresů. Žáci do předem předkreslených šablon výkresového listu s okraji i naznačeným popisovým polem kreslili Jmenovku do záhonu. Výrobek, který v šestém ročníku rýsovali na papír, a poté vyráběli ve školních dílnách, nyní tvořili za pomocí počítačového programu. Měli by tak již být s výrobkem a hlavně jeho výkresem obeznámeni. Na výkrese chybí některé údaje, například tloušťka materiálu, kusovník jednotlivých dílů a další. V krátkém čase ovšem nebylo cílem vytvořit celý technický výkres, ale nakreslit co největší část s použitím představených prostředků.

Obr. 11 Jmenovka - Předloha, Výkres v ProgeCADu

strana | 55

Na tomto závěrečném projektu mohli žáci ukázat své nabyté vědomosti a získané zkušenosti s programem a dle něj bylo možno vyhodnotit výsledek zkoumání. Každý z žáků ve stejném čase vytvořil výkres, nebo část výkresu, která odpovídala

jeho

znalostem.

Odevzdané

výkresy

měli

různou

podobu.

Od plnohodnotných výkresů se všemi náležitostmi, včetně kotování i různými druhy čar dle použitých hladin, přes výkresy správné, avšak jednobarevné s jedním druhem čar, po výkresy nedokončené či dokonce neodevzdané, v tomto případě byli odevzdány například náčrty z první části vyučovacího bloku. Ukázku Gaussovy křivky kvality žákovských prací lze nalézt v příloze práce. Zajímavostí je, že jeden z žáků, odevzdal sice velmi neúplný výkres, zato při hodině pracoval dokonce se šrafováním a ostatními nástroji. I další z žáků vyplňoval popisové pole na úkor práce na hlavním úkolu. To lze přikládat zajímavosti programu. Na úplný závěr byl žákům představen i software od konkurenčních společností. Formou ukázky se seznámili s uvedenými programy AutoCAD LT a ZwCAD. Pro plnou informovanost o CAD systémech byla za pomocí videí odhalena žákům i problematika 3D CAD a tvorba parametrických modelů.

5.3 Metodika výuky a edukační metody Metoda výuky byla závislá na velikosti a uspořádání učebny. Jelikož se jednalo o schodovité řazení lavic na každé straně po dvou počítačích, nebylo možno mezi žáky přímo procházet, ale pouze kontrolovat z prostřední uličky. Učitelský počítač umístěn za zády žáků dovoloval kontrolu nad prací, avšak nastala zde absence přímého kontaktu s žáky. Učivo bylo promítáno na projekční plátno před žáky. Vhodná zde byla kvalita připravených materiálů, práce s pozastavením promítacího projektoru a znalost programu, se kterým se pracovalo. Bylo-li to možné, dbáno bylo na konstruktivistický přístup výuky a to tím stylem, že žákům byl ukázán nástroj, jenž budou používat a sami měli přijít na jeho další možnosti a způsoby použití. Až po rozmyšlení použití nástroje žáky bylo učivo sjednoceno a vysvětleno několik základních pohybů a postupů. K upevňování a ucelování učiva docházelo neustálým používáním základních prvků. Avšak

strana | 56

fixování učiva nebylo náplní kurzu a samotného výzkumu. V popředí stála motivace a hlavně expozice a osvojování si probíraných nástrojů. K prověřování získaných dovedností a vědomostí došlo až v závěru vyučovacího bloku formou vytvoření jednoduchého výkresu.

strana | 57

6. Výsledky výzkumu Cílem přípravy učebny, pročítání vzdělávacích programů a samotné výuky bylo shrnout zjištěné poznatky. Níže bude zanalyzováno výzkumné počínání dle jednotlivých cílů a jim odpovídajících výzkumných otázek.

[A] Prozkoumat nynější výuku technického kreslení. 

Probíhá-li výuka technického kreslení, jakým způsobem?

Na základní škole, kde byl výzkum prováděn, se doposud začínalo věnovat technickému kreslení v šestém ročníku v hodinách praktických činností. Zde je představen technický výkres a všechny jeho náležitosti (technické písmo, typy čar, kótovaní, popisové pole), žáci jsou obeznámeni s prvky použitými na výkrese, které jim stačí pro vytvoření jednoduchého výkresu. Bohužel zde se některé výkresy podobají spíše nákresům a dané náležitosti postrádají, jelikož této problematice není věnována taková časová dotace a píle, jenž je potřeba. Ve výuce prováděné jedním dvouhodinovým vyučovacím blokem za čtrnáct dní, se spíše věnují práci s dětmi ve školních dílnách. Rozvíjí se jejich manuální zručnost a práce s nástroji. Ve vyšších ročnících bývá situace obdobná. Výkresy jsou vytvářeny ručně, pouze učitel je doprovází počítačem kreslenými výkresy, které ovšem vytváří v nevhodném programu či používá po generace stejná zadání. 

Používají se vhodné počítačové programy pro technické kreslení?

Jelikož se k této problematice děti na základní škole nedostanou, není možno zjistit, jaký program by používaly. Lze však říci, že učitelé si opory pro výuky na počítači tvoří. Jedná se ovšem o jednoduché výrobky, proto k jejich nákresům není nutný

propracovaný

software

a

lze

si vystačit

s vektorovými programy.

Na učitelských počítačích bylo možno nalézt programy Zoner Callisto a zkušební verzi Adobe Illustrator.

strana | 58

Avšak díky ukázce práce v programu ProgeCAD došlo ke změně a učitelské práce nyní budou podstatně propracovanější. Učitel informačních předmětů doposud pracoval v programu Zoneru Callisto a práci v něm si pochvaloval. Přesto neodmítal vyzkoušení klasického CAD programu. I když zpočátku mu dělalo potíže si na ovládání programu zvyknout, bylo vidět nadšení v možnostech, které CAD systémy oproti vektorovém grafickému editoru nabízejí.

[B] Zjistit možnost zařazení CAD do vzdělávacího plánu. 

Jaká je časová dotace oblasti Informační a komunikační technologie na základní škole?

Hodiny ve kterých by bylo možno provozovat výuku CAD systémů je málo. Zaměřit se primárně lze na hodiny Informačních a komunikačních technologií (dále ICT36) a výuce z oblasti Člověk a svět práce, do kterých spadají hodiny Praktických činností (dále PČ). Zde ovšem nastává temná stránka projektu. Časová dotace dle ŠVP dané školy je 1 hodina pro ICT, a to pouze v šestém ročníku, jedna hodina v každém ročníku pro PČ. „V 6. a 7. ročníku je jedno pololetí vyučováno pěstitelství, druhé pololetí práce s technickými materiály. V 8. ročníku je jedno pololetí vyučována příprava pokrmů, druhé pak práce s technickými materiály. V 9. ročníku se zaměřujeme na provoz domácnosti a péči o dítě, druhé pololetí na práci s technickými materiály.“37 V osmém a devátém ročníku je učivo ještě doplněno o témata z okruhu Svět práce. V této oblasti je již využita jedna disponibilní hodina. Poslední možností jak výuku zařadit do učebního plánu jsou 2 hodiny v sedmém až devátém ročníků, které jsou uvolněny pro volitelný předmět. V ŠVP je psáno: „Volitelné předměty budou zařazeny do 7. – 9. ročníku v rozsahu 2 vyučovacích hodin týdně. V každém školním roce bude nabídka vždy aktualizována podle zájmu žáků a možností školy. Využíváme zde 6 disponibilních hodin.“38

36 Zkratka odpovídající rozvrhu školy. 37 Školní vzdělávací program pro základní vzdělávání DUHA. 2013, 360 s. 38 Školní vzdělávací program pro základní vzdělávání DUHA. 2013, 360 s.

strana | 59



Lze do školního vzdělávacího programu umístit technické kreslení?

Při zaměření pouze na informatiku, nelze s výukou technického kreslení počítat. V předmětu Informační a komunikační technologie se v šestém ročníku vyučují pouze základy operačních systémů, správné psaní textu, editace textu, vytváření a úprava obrázků a vyhledávání a zpracovávání informací. Ve vyšších ročních již nalezneme ICT pouze jako volitelný předmět. V předmětu Pracovní činnosti lze nalézt učivo z oboru Práce s technickými materiály, a to v každém ročníku. Avšak výuka probíhá střídavou formou s dalšími obory, jako jsou Pěstitelství, Provoz a údržba domácnosti, Příprava pokrmů a Svět práce. Pro učivo Práce s technickými materiály je tvořen školní plán společně pro 6. a 7. ročník a pro 8. a 9. ročník. První dva ročníky druhého stupně lze učit technickému kreslení v ruce a to dle požadovaných cílů: „Zvládá základy systému technické dokumentace a chápe její význam pro práci i běžný život“. V druhé části studia žáka čekají cíle: „Rozumí významu technické dokumentace, zvládá přípravu techn. výkresu, náčrtku dle daných pravidel a zásad“39. Jedná se tedy již o komplexnější práce s technickým výkresem, kam jistě spadá i jeho vytváření nikoliv ve školní dílně, ale v počítačové učebně. Teoretické místo pro výuku v učebních osnovách je. Však časové zařazení je problém komplikovanější. Mimo výuky technické dokumentace musí žáci zvládnout práci s technickými materiály a jejich rozeznávání, musí umět jak s nimi zacházet a jak je opracovávat, znát konečnou úpravu dřeva i kovů a v neposlední řadě i základní zásady elektrotechnických systémů v domácnosti.

[C] Seznámit se s vhodností školní učebny pro výuku CAD. 

Odpovídá stav počítačové učebny nárokům CAD programů?

Po prozkoumání školy a jejích učeben, bylo navrženo následující řešení. Program byl nainstalován na nových počítačích ve starší učebně, které svým hardwarem i použitým operačním systémem CAD programům vyhovovaly.

39 Školní vzdělávací program pro základní vzdělávání DUHA. 2013, 360 s.

strana | 60

Spuštění programů by nebyl problém ani na původních počítačích. Práce v ProgeCADu tedy není natolik hardwarově náročná a lze ji realizovat ve většině školních učeben s počítači. 

Obsahuje učebna zpětný projektor či interaktivní tabuli?

Třída nedisponuje interaktivní tabulí, avšak velikým plátnem, na kterém bylo možno zobrazovat obraz učitelského počítače. Vše co bylo probíráno, bylo žákům představováno jasně a srozumitelně a díky plátnu před sebou mohli vidět krok po kroku, jak se s nástroji pracuje. Bez toho by výuka nebyla možná.

[D] Ověřit připravenost a postoj žáků k výuce programu CAD. 

Jaké informace o technickém kreslení žáci mají?

V úvodní hodině bylo zjištěno, že žáci poznatky o technických dokumentech a

jejich

náležitostech

mají,

nicméně

z důvodu

dlouhého

nepoužívání

a nepřipomenutí je zapomínají. Tento fakt je možno pozorovat i v jiných hodinách a nejen tohoto charakteru. Světlou stránkou je, že i když nedokáží správně technický výkres tvořit, umí v něm číst. Jelikož okolnosti umožnili porovnat výuku daného tématu v nižších ročních, bylo třeba konstatovat, že pokud bychom chtěli učit CAD systémům ve vyšších ročnících, bylo by třeba dát žákům lepší základy v ročnících nižších. Více propojovat výrobu s přípravou a čtením a upravováním výkresů. Výhoda toho, že by se žáci učili s programem pracujícím na bázi systémů CAD pracovat, by bylo komplexní pojetí k tvorbě technického výkresu a technickému kreslení jako takovém. 

Zvládají žáci základní operace v grafických programech?

Práce v grafických programech nebyla na takové úrovni, jaká byla očekávána. Žáci sice uměli v programu orientovat, avšak často to bylo doprovázeno problémy. Navzdory tomu, žákům, kterým dělalo problém se pohybovat v klasickém programu na

tvorbu

vektorových

obrazů,

nedělalo

takový

problém

pohybovat

se v neohraničeném výkresovém prostoru. Později všichni žáci přišli na to, na jakém

strana | 61

principu program funguje, potíž spočívala pouze v tréninku a v zaběhnutí práce v programu.

[E] Popsat reakce žáků na výuku. 

Jaká je zpětná vazba od žáků při představení nového programu?

Dalo by se říci, že žáci přijali nový program jako další věc co se musí naučit. V hodinách informačních technologií bývá pro žáky snazší nalézt způsob jak pracovat na jiných, pro ně důležitých, věcech, než se učit novému programu, který můžou v budoucnu potřebovat. Je samozřejmostí, že si žáci neuvědomují důležitost vzdělání, které je jim předkládáno. I přesto by se dal hodnotit jejich zájem o program ProgeCAD kladně, jelikož se zde našli jedinci, kteří na konci vyučovacího bloku nechtěli učebnu opustit. Je třeba si přiznat, že výuka probíhala v deváté třídě, kde se žáci věnují opravdu jen tomu, co musí. Výuka probíhající v listopadu sice ještě nezapadala do oblíbeného volna příjímacích zkoušek, nicméně byla vyučována novým vyučujícím, bez závěrečného hodnocení. Žáci tak cítili volnost, kterou se snažili využít. 

Jak žáci zvládají práci se základními nástroji softwaru CAD?

Drobné neúspěchy střídaly počáteční nadšení a aktivitu a naopak. Práce s CAD systémy vyžaduje komplexní a dlouhodobou výuku. Nelze za několik odpoledních hodin obeznámit žáky se všemi potřebnými nástroji a vyžadovat po nich jejich znalost a použitelnost. Z osobní zkušenosti lze říci, že až po vytváření objektů za pomocí obtížnějších nástrojů a funkcí, bývají pochopeny plně nástroje základní. Na konci výuky uměli všichni žáci pracovat s nástrojem Čára a dalšími prvky a pouze někteří se dostali až k práci s hladinami.

strana | 62

[F] Osobní postoj k realizované výuce a názor učitele. 

Jaké jsou momentální znalosti vyučujících učitelů o CAD programech?

Bohužel je třeba konstatovat, že na této i jiných školách je mnoho učitelů, kteří Informační a komunikační výchovu a odpovídající předměty vyučují, neodpovídají tomu ale jejich znalosti. Každý kdo učí informatiku, není odborník přes počítače. I na škole vyučující aprobovaný učitel se s žáky učil nebo přiučoval danému tématu. Dle těchto zjištění je zařazení CAD do školního vzdělávacího programu možné v případě, byl-li by učitelský sbor doplněn o učitele zběhlého v těchto systémech nebo by dosavadní učitelé prošli školením a vědomosti si doplnili samo vzděláváním. Pokud by však tato oblast nebyla vyučována jako hlavní učivo typu textový procesor či programy na úpravu fotografií a obrázků, dokázal by si učitelský sbor pomoci i navzájem nabytými zkušenostmi. 

Jak lze zhodnotit provedenou výuku z hlediska budoucího zavedení CAD do škol?

Z pohledu vedoucího výzkumu lze říci, že CAD systémy mají v základním vzdělávání své místo. Nejedná se o program, na kterém by byla vytvořena učební osnova devátého ročníku, avšak svůj prostor si v učebním plánu zaslouží. Tomuto přání nahrává i skutečnost, že se na základní škole, kde byl výzkum realizován, výuka líbila a přinesla do budoucna již jistou změnu. Nynější učitel byl programem zaujat a ihned po skončení druhého vyučovacího bloku si vyžádal formulář na objednávku licenčního kódu k nejnovější verzi softwaru. S kladným ohlasem se setkal i u vedení školy, kde mu byl formulář potvrzen. Díky tomu mohl požádat firmu ProgeSoft o školní licenci a zkušební verze nainstalované na počítačích kvůli výzkumu změnit na plnohodnotné programy pro výuku technického kreslení na této škole.

strana | 63

Závěr Vzhledem ke stále se rozrůstajícím službám v oblasti informačních technologií, využívání nejmodernějších prostředků a vzniku nových postupů výroby, je třeba připravovat žáky na střední školy tak, aby měli o nových trendech přehled a dokázali s nimi pracovat. Jelikož starost o budoucnost dítěte by měla být jedna z priorit základních škol, je třeba žáky informovat o všem, co jim lze nabídnout. Pro žáky neprozkoumanou oblastí mohou být i CAD systémy, a to nejen jako jedna ze součástí průmyslové výroby, ale jako jiný pohled na práci s počítačem v pracovním procesu. V současnosti se stále více klade důraz na technické obory a na snahu zvýšení zájmu o technické vzdělávání. Ne každý z žáků se chce stát vysokoškolským absolventem a tak je třeba žáky vhodně motivovat ke zvolení některého z oborů nabízených nespočtem středních škol. Jednou z možností jak žáky motivovat je představit jim nové technologie, aplikace a programy. CAD programy nejsou žádnou novinkou, avšak v povědomí žáků základních škol je nenalezneme. Jejich výuka by byla pro ně přínosem z pohledu informovanosti o získání další eventuální schopnosti a především pro udání budoucího směru, kterým by se mohli ubírat. Na teoretické úrovni proběhlo v práci zařazení počítačem podporovaného technického kreslení do obsahu Rámcového vzdělávacího programu pro základní vzdělávání, aby bylo možno vymezit výuku i na úrovni školských vzdělávacích programů.

Zde

bylo

možno

vybírat

ze

vzdělávacích

oblastí

Informační

a komunikační technologie a Člověk a svět práce. Jednou z dalších možností je využívat CAD systémy v mezipředmětových vztazích a také jako jeden z prostředků pro vytváření opor pro učitele. V časové dotaci předmětů z uvedených oblastí je bohužel obtížné nalézt prostor pro změnu či přidávání dalších témat. Řešením může být zakomponování CAD programů do oblasti vektorové grafiky. Pokud

by

bylo

možno

nalézt

čas,

prostor

a

iniciativu

vyučujících

pro realizování výuky, lze se v další části dočíst, jaké nabízí softwarový trh možnosti, nachází-li se mezi programy rozdíly a který z nich je pro výuku nejvhodnější.

strana | 64

Rozebrány jsou programy z hlediska hardwarové náročnosti, uživatelského prostředí i cenové dostupnosti. Počítačové nároky programů jsou podobné, i když často s rozdílným uživatelským zobrazením, které nemá vliv na funkce, přehlednost a práci s programy. Položkou rozdělující jednotlivý software je dostupnost pro školy i žáky. Avšak jelikož se i samotné firmy specializující na výrobu programů na technické kreslení, zajímají o mladý kolektiv, a tím se snaží předvést svůj software nastávajícím zaměstnancům ve všech oborech již v předstihu, nabízí své produkty pro výukové účely zcela zdarma či za mírný poplatek. Tím ovlivňují pohyb v ceně CAD programů a předchází si své budoucí klienty. Na základně předchozích sdělení a teoretického rozebrání stanoveného problému bylo možno započít hlavní část diplomové práce. Tou bylo výzkumné šetření, které se zaobíralo praktickou implementací CAD systémů do výuky. Byly stanoveny klíčové výzkumné otázky a uvedeny cíle, kterých se týkalo výzkumné šetření. V textu je uvedena metoda, která byla použita při sběru dat, o jaký výzkumný soubor žáků se jednalo i předpoklady, na které výzkum navazoval. Samotný výzkum probíhal formou výuky technického kreslení v období několika týdnů na druhém stupni základní školy. Vyučování probíhalo se skupinou žáků, kterým byl software typu CAD představován, ukázány byly jeho nástroje a práce s nimi. V textu této práce lze nalézt podrobný popis jednotlivých vyučovacích hodin, včetně poznámek o tom, jaká místa dělala žákům problém a co je na těchto systémech naopak zaujalo. Po provedené výuce nastalo zodpovězení položených otázek. Každý z uvedených cílů byl analyzován a popsán. Lze se dočíst, jak probíhala výuka technického kreslení doposud a byli-li k tomu použity osobní počítače. Také jestli je ve školním vzdělávacím plánu prostor pro inovace a začlenění výuky CAD. Jaké jsou podmínky pro výuku a zda školní učebny vyhovují požadavkům programů. Možné je i seznámit se s názory dětí, probraná je jejich technická znalost práce s počítačem i odpověď na otázku, zda disponují předpokládanými znalosti technického kreslení. Především je pospán celkový dojem z proběhlé výuky z pohledu vedoucího výuku i stávajícího učitele.

strana | 65

Lze říci, že výchozí situace výuky počítačem podporovaného technického kreslení dává velký prostor pro inovace a integrování nového obsahu do školních vzdělávacích plánů. Bude-li žákům představováno technické kreslení od nižších ročníků, bude možné jejich vědomostní a dovednostní rozvoj obohacovat i o CAD systémy. Hlavním z hledisek je i ujasnění žákovských postojů k technickému kreslení a získání nových hodnot, dle kterých můžou žáci jinak nahlížet na obory, ve kterých se tyto systémy využívají. Závěrem je třeba zmínit, že počítačem podporované projektování není pouze plošné kreslení v představeném programu. Mezi tyto systémy patří také zobrazování v režimu 3D. Ideální je kombinovat prostorové modely s jeho plošným vyobrazením. Žák my měl mít možnost sestrojovat výkresy podle předloh, které si může tzv. osahat, popřípadě na ně nahlížet ze všech stran v jiných programech. Samozřejmostí tomu je i naopak. Za zmínku stojí, že mezi tyto systémy patří taktéž software například pro seskupování nábytku v místnosti či jiné programy pro modelování či přestavbu pokojů a plno dalších známých programů. Systémy CAD mají v základním vzdělávání své místo a i přes omezenou časovou dotaci lze jejich výuku ve školních podmínkách realizovat. Text této práce lze použít jako inspiraci pedagogům, kteří by se chtěli k tomuto kroku odhodlat. Programy můžou využít nejen pro účely výuky, ale i pro tvoření učebních opor.

strana | 66

Použité zdroje Knižní publikace 

DOLEJŠ, Adam. ProgeCAD 2011 Professional. Havlíčkův Brod, 2013. Výukový materiál. Masarykova Univerzita.



DOLEJŠ, Adam. SYSTÉMY CAD A JEJICH SROVNÁNÍ S OHLEDEM NA VÝUKU TECHNICKÉ GRAFIKY NA ZÁKLADNÍ ŠKOLE. Havlíčkův Brod, 2013. Bakalářská práce. Masarykova univerzita v Brně.



FIDLER, Jan, Bronislav GABRYŠ a Petr MOTYČKA. SOLICAD.COM KONSTRUKČNÍ KANCELÁŘ. Manuál k programu progeCAD Professional. Benátky nad Jizerou, 2011, 59 s. Manuál progeCAD Professional 2010.



GAVORA, Peter. Úvod do pedagogického výzkumu. Překlad Vladimír Jůva. Brno: Paido, 2000, 207 s. Edice pedagogické literatury. ISBN 80-859-3179-6.



HENDL, Jan. Kvalitativní výzkum: základní metody a aplikace. Vyd. 1. Praha: Portál, 2005, 407 s. ISBN 80-7367-040-2.



CHRÁSKA, Miroslav. Metody pedagogického výzkumu: základy kvantitativního výzkumu. Vyd. 1. Praha: Grada, 2007, 265 s. ISBN 9788024713694.



KLETEČKA, Jaroslav a Petr FOŘT. Technické kreslení. 2. opr. vyd. Brno: Computer Press, 2007, 252 s. ISBN 978-80-251-1887-0.



Petr MOTYČKA. SOLICAD.COM KONSTRUKČNÍ KANCELÁŘ. Manuál k programu progeCAD Professional. Praha, 2015, 90 s. Manuál pro progeCAD Professional 2014.



Rámcový vzdělávací program pro základní vzdělávání. Praha: MŠMT, 2013. 142 s.



SVOBODA, Pavel. Základy konstruování. Vyd. 4. Brno: CERM, 2011, 234 s. ISBN 978-80-7204-750-5.



Školní vzdělávací program pro základní vzdělávání DUHA. 2013, 360 s.



ŠVAŘÍČEK,

Roman

a

Klára

ŠEĎOVÁ.

Kvalitativní

výzkum

v pedagogických vědách. Vyd. 1. Praha: Portál, 2007, 377 s. ISBN 978-807367-313-0.

strana | 67



VESELÍK, Pavel a Miroslava VESELÍKOVÁ. Technické kreslení pro 7.-9. ročník základní školy. 2., upr. vyd. Praha: Fortuna, 2003, 63 s. ISBN 80-716-8690-5.

Elektronické zdroje 

AUTODESK [online]. 2015 [cit. 2015-01-11]. Dostupné z: http://www.autodesk.cz/



AUTODESK. Knowledge network: AUTODESK AUTOCAD. AUTODESK. Knowledge network [online]. 2015 [cit. 2014-11-12]. Dostupné z: http://knowledge.autodesk.com/support/autocad#?p=AutoCAD&sort=score



CAD STUDIO A.S. Cadstudio [online]. 2015 [cit. 2015-02-24]. Dostupné z: http://www.cadstudio.cz/



CAD.cz [online]. 2009, 2015 [cit. 2014-10-25]. Dostupné z: http://www.cad.cz/



Česká ČNB národní banka [online]. 2003, 2015 [cit. 2015-03-02]. Dostupné z: http://www.cnb.cz/cs/index.html



FORUM.CADHELP.CZ [online]. 2015 [cit. 2015-02-02]. Dostupné z: http://forum.cadhelp.cz/



Gavora, Peter a kol. 2010. Elektronická učebnica pedagogického výskumu. [online]. Bratislava : Univerzita Komenského, 2010. Dostupné na: http://www.e-metodologia.fedu.uniba.sk/ ISBN 978–80–223–2951–4.



GRABOWSKI, R. H. Inside progeCAD: A Tutorial for New Users. 2009, 199 s. Dostupné z: http://www.progesoft.com/skins/progeSOFT/upl/InsideprogeCAD-2009.pdf



IntelliCAD Technology Consortium [online]. 2015 [cit. 2015-01-27]. Dostupné z: http://www.intellicad.org/



KRAHULCOVÁ, Beáta. Projekt výzkumu v graduační práci. Dostupné z: https://www.htf.cuni.cz/HTF-80-version1projektVyzkumuVDiplomovePraci.pdf



Krajské vzdělávací centrum: Metodické kabinety pro DVPP v Karlovarském kraji [online]. 2012, 2014 [cit. 2014-11-31]. Dostupné z: http://metodik.kvcso.cz/

strana | 68



Národní ústav pro vzdělávání: školské poradenské zařízení a zařízení pro další vzdělávání pedagogických pracovníků [online]. 2011, 2015 [cit. 2014-09-28]. Dostupné z: http://www.nuv.cz



MůjCAD.cz: Váš plný CAD za nízkou cenu [online]. 2008, 2015 [cit. 2015-02-24]. Dostupné z: http://www.mujcad.cz/



ProgeCAD [online]. 2000, 2013 [cit. 2014-02-24]. Dostupné z: http://www.progesoft.com/en/



Rámcový vzdělávací program pro základní vzdělávání. [online]. Praha: Výzkumný ústav pedagogický v Praze, 2007. 126 s. Citováno dne 10. 4. 2014. Dostupné z:



SoliCAD: CAD/CAM/Robot/konstrukční kancelář [online]. 2015 [cit. 2015-02-24]. Dostupné z: http://solicad.com/



TechSoft Engineering: ANSYS Chanel partner [online]. 2012, 2014 [cit. 2015-0103]. Dostupné z: http://www.techsoft-eng.cz/



TECHSOFT: ...a počítač vás počúvá [online]. 1993, 2013 [cit. 2015-02-12]. Dostupné z: http://www.techsoft.sk/cz/



WOLFE, Stephen, L. 9 CRITERIA FOR CHOOSING A 3D CAD SYSTEM. Dassault systemes: Solidworks [online]. 2010, s. 8 [cit. 2014-10-25]. Dostupné z: http://www.solidworks.com/sw/docs/Top9_WP_2010_ENG_FINAL.pdf



ZWSOFT: Navrhujte více. Plaťte méně. [online]. 2015 [cit. 2015-02-24]. Dostupné z: http://www.zwsoft.cz/

strana | 69

Přílohy Rozhraní ProgeCAD

strana | 70

Ukázka žákovských prací

strana | 71

strana | 72

strana | 73

strana | 74

strana | 75

strana | 76

Žádost o školní licenci ProgeCAD

strana | 77

Seznam obrázků a tabulek

Obr. 1 Prostředí AutoCAD 2015 ....................................................................................................................... 30 Obr. 2 Prostředí AutoCAD LT 2015 ................................................................................................................. 31 Obr. 3 Prostředí ProgeCAD 2014 Professional ............................................................................................... 34 Obr. 4 Prostředí ZWCAD+ 2015 ....................................................................................................................... 36 Obr. 5 Výřez z úvodní prezentace, druhy čar ................................................................................................. 49 Obr. 6 Výkres hřídele ......................................................................................................................................... 49 Obr. 7 Cvičení - Čára .......................................................................................................................................... 50 Obr. 8 Cvičení - Kružnice .................................................................................................................................. 51 Obr. 9 Cvičení - Zaoblit, Zkosit......................................................................................................................... 52 Obr. 10 Použité hladiny při výuce.................................................................................................................... 55 Obr. 11 Jmenovka - Předloha, Výkres v ProgeCADu .................................................................................... 55

Tab. 1 Hardwarové nároky .............................................................................................................................. 37 Tab. 2 Vybavení školní učebny ........................................................................................................................ 47

Bibliografický záznam DOLEJŠ, Adam. Využití CAD systémů při výuce technického kreslení na základní škole. Havlíčkův Brod, 2015. Diplomová práce. Masarykova univerzita. Vedoucí práce Ing. Zdeněk Hodis, Ph.D.

i Pokud jako čtenář této práce chcete dostat povědomí o dalších programech, které nabízí příslušné nástroje, je možno se obrátit na mou bakalářskou práci s názvem Systémy CAD a jejich srovnání s ohledem na výuku technické grafiky na základní škole vydanou v roce 2013 pod záštitou Pedagogické fakulty Masarykovy univerzity v Brně.

strana | 78