Tématické celky s předpokládanou využitelností počítačové simulace

U tématických celků uvedených ve vzdělávacím plánu pro předmět „Strojírenská technologie“, viz tab. 1, ale i ze vzdělávacích plánů jiných předmětů lze vybrat ty, při jejichž výuce by bylo možno s výhodou využít počítačových simulačních výpočtů. Tyto simulační výpočty by měly přispět k názornějšímu výkladu učiva a také pro přípravu na budoucí praktická cvičení, nebo praxi ve školních dílnách a laboratořích. Ze vzdělávacího plánu pro předmět „Strojírenská technologie“ lze vybrat tématické celky, které jsou vhodné pro aplikaci simulačních výpočtů:

1) Polotovary odlévané (viz kap. 3.1)

2) Polotovary vyráběné tvářením za studena - polotovary tažené Téma hodiny: Polotovary vyráběné tažením

Téma tažené polotovary seznamuje žáky se základními pojmy tváření plechů za studena, tvářecími stroji a nástroji, výpočty polotovarů pro tažení. Navazuje na poznatky žáků z mechaniky, počítačové podpory konstruování a technického kreslení, které rozšiřuje a prohlubuje.

Cíle hodiny:

Žáci znají základní pojmy z tváření plechů za studena a používané tvářecí stroje.

Žáci umí nasimulovat tažení výlisku jednoduchého tvaru a vyhodnotit je, tj. určit vlivy působící na tvářitelnost.

Navržené vyučovací a technické prostředky pro použití v hodině:

Simulační program s předmodelovaným výliskem jednoduchého tvaru.

Potřebné počítačové vybavení učebny, dataprojektor.

Průběh hodiny:

Pozdrav učitele s žáky Zápis do třídní knihy

Opakování látky z minulé hodiny

–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Seznámení žáků s tématem hodiny Výklad látky

Shrnutí nové látky

Ukončení hodiny a příprava na cvičení Praktické cvičení:

Navázání na teoretický základ

Instruktáž ovládání simulačního programu

Předvedení postupu simulačního výpočtu na příkladu výlisku jednoduchého tvaru Vlastní práce žáků na zadaném příkladě

Zakončení a zhodnocení celého tématu a ověření nově získaných znalostí

Obr. 8 Výsledek simulace tažení výlisku jednoduchého tvaru 3) Polotovary vyráběné svařováním

Téma hodiny: Svařované polotovary

Téma svařované polotovary seznamuje žáky se základními pojmy svařování, druhy a parametry svařování. Navazuje na poznatky žáků z fyziky, počítačové podpory konstruování a technického kreslení, které rozšiřuje a prohlubuje.

Cíle hodiny:

Žáci znají základní pojmy ze svařování a druhy svařování.

Žáci umí nasimulovat svařování jednoduchého tupého svaru tvaru „V“ metodou MAG (Metal active gas) a vyhodnotit je, tj. určit vlivy působící na tepelně ovlivněnou oblast.

Žáci umí nasimulovat tepelné procesy při svařování a vyhodnotit jejich důsledky.

Navržené vyučovací a technické prostředky pro použití v hodině:

Simulační program s předmodelovaným tupým svarem jednoduchého tvaru „V“.

Potřebné počítačové vybavení učebny, dataprojektor.

Průběh hodiny:

Pozdrav učitel s žáky Zápis do třídní knihy

Opakování látky z minulé hodiny Seznámení žáků s tématem hodiny Výklad látky

Shrnutí nové látky

Ukončení hodiny a příprava na cvičení Praktické cvičení:

Navázání na teoretický základ

Instruktáž ovládání simulačního programu

Předvedení postupu simulačního výpočtu na příkladu tupého svaru jednoduchého tvaru

„V“ metodou MAG

Vlastní práce žáků na zadaném příkladě

Zakončení a zhodnocení celého tématu a ověření nově získaných znalostí

–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Obr. 9 Výsledek simulačního výpočtu jednoduchého tupého V svaru

Aplikace počítačových simulací by byla možná i na témata z konstrukce technologických přípravků. Z tématických plánů jiných předmětů lze aplikovat simulační výpočty na:

1) Mechanika, např. namáhání jednoduché prutové soustavy silami, momenty nebo silami a momenty s vyhodnocením napětí a deformací

Obr. 10 Výsledek simulace zatížení prutové soustavy

2) Stavba a provoz strojů, např. namáhání hřídele ohybovým a krutovým napětím s vyhodnocením napětí a deformací.

Obr. 10 Výsledek simulačního výpočtu namáhání hřídele

Záv ě r

Efektivnost výchovně vzdělávacího procesu závisí na působení učitele, na vhodně zvolené a použité vyučovací metodě a použitých výukových prostředcích. K tomu, aby se daly zvolené metody a prostředky učitelem co nejlépe využít, je třeba také znát a umět používat technické výukové prostředky. Současně je třeba neopomenout, že správný a účinný vyučovací proces je založen na interakci vyučujícího s žáky. Při této interakci dochází ke vzájemnému ovlivňování obou činitelů. Učitel musí správně reagovat, aby při výkladu jednotlivých tématických celků bylo možno ověřit, zda žáci látce rozumí a chápou jí. Podle toho výuku přizpůsobit. Velmi výhodné je spojit výklad látky s praktickými ukázkami, což je ne vždy možné, a právě zde se nabízí využití počítačové simulace jako dostatečně názorného prvku výuky. Toto ovšem od žáků vyžaduje zvládnutí předchozích vědomostí a znalostí. Současně je vhodné, aby žáci měli dobrou představivost, jak rovinnou, tak převážně prostorovou a dále technické myšlení, které správně aplikovaná počítačová simulace pomáhá rozvíjet.

V této práci jsou uvedeny další metody, které lze využít při výuce odborných předmětů. Je zpracován výklad látky při použití již zmíněné počítačové simulace pro tématické celky z předmětu „Strojírenská technologie“ a pro možné tématické celky jiných vyučovaných odborných předmětů. Výše uvedené příklady počítačových simulací mohou být využity přímo při výuce daných tématických celků.

Dostupnost technických výukových prostředků na středních školách je z finančních a jiných důvodů omezená, proto není prakticky možné využití počítačových simulací při výuce aplikovat. Což může být na škodu, neboť počítačová simulace napomáhá názornosti, rozvíjí některé žákovy dovednosti, o kterých jsem se zmínil a připravuje ho tak pro jeho budoucí život a povolání.

–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Seznam použité literatury

[1] PRŮCHA, J., WALTEROVÁ, E., MAREŠ, J. Pedagogický slovník. 1. vyd. Praha.

Portál. 1995. 292 s. ISBN 80-7178-029-4.

[2] SYROVÁTKA, J., VACEK, J. Kapitoly z didaktiky technických vyučovacích prostředků. Liberec. 1991. 150 s. ISBN 80-7083-073-5.

[3] DRAHOVZAL, J., KILIÁN, O., KOHOUTEK, R. Didaktika odborných předmětů.

Brno. Paido. 1997. 156 s. ISBN 80-85931-35-4.

[4] BERTRAND, Y. Soudobé teorie vzdělávání. 1. vyd. Praha. Portál. 1998. 248 s. ISBN 80-7178-216-5.

[5] KRATOCHVÍL, M., SOLFRONK, J., URBÁNEK, P. Základy didaktiky. In Učivo.

Liberec. 2002. 85 s. ISBN 80-7083-567-2.

[6] Národní ústav odborného vzdělávání [online]. c2008 [cit. 2010-1-24]. Dostupné z:

<http://zpd.nuov.cz/RVP/ML/RVP%202341M01%20Strojirenstvi.pdf>.

[7] NIKL, J. Didaktické aspekty technických výukových prostředků. Liberec. 2002. 63 s.

ISBN 80-7083-635-0.

[8] DOLEČEK, J. Didaktika strojnictví. 1. vyd. Praha. SNTL. 1980. 176 s.

[9] NOVÁ, I. Tepelné procesy ve slévárenských formách. 1. vyd. Liberec. 2003. 134 s.

ISBN 80-7083-662-8

[10] MAŇÁK, J. Nárys didaktiky. Brno. 1990. 111 s. ISBN 80-210-0210-7.

[11] HORÁK, J., KRATOCHVÍL, M., PAŘÍZEK, V. Základy pedagogiky. Liberec. 2005.

84 s. ISBN 80-7083-534-6.

[12] PETTY, G. Moderní vyučování. 1. vyd. Praha. Portál. 1996. 384 s. ISBN 80-7178-070-7.

Prohlášení

Byl jsem seznámen s tím, že na mou bakalářskou práci se plně vztahuje zákon č.

121/2000 Sb. o právu autorském, zejména § 60– školní dílo.

Beru na vědomí, že Technická univerzita v Liberci (TUL) nijak nezasahuje do mých autorských práv užitím mé bakalářské práce pro vnitřní potřebu TUL.

Užiji– li bakalářskou práci nebo poskytnu– li licenci k jejímu využití, jsem si vědom povinnosti informovat o této skutečnosti TUL, v tomto případě má TUL právo po mě požadovat úhradu nákladů, které vynaložila na vytvoření díla, až do jejich skutečné výše.

Bakalářskou práci jsem vypracoval samostatně s použitím uvedené literatury a na základě konzultací s vedoucím bakalářské práce.

Datum: 3. 4. 2010

Podpis:………..

–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Declaration

I have been notified of the fact that Copyright Act No. 121/2000 Coll. applies to my bachelor thesis in full, in particular Section 60, School Work.

I am fully avare that the Technical University of Liberec (TUL) is not interfering in my copyright by using my bachelor thesis for the internal purposes of TUL.

If I use my thesis or grant a licence for its use, I am aware of the fact that I must inform TUL of this fact, in this case TUL has the right to seek that I pay the expenses invested in the creation of my bachelor thesis to the full amount.

I compiled my bachelor thesis on my own with the use of the acknoweledged sources and on the basis of consultation with the head of the bachelor thesis.

Date: 3. 4. 2010

Signature:………