ERGONOMIČNOST VÝZNAMNÉ KRITÉRIUM PRO HODNOCENÍ ELEKTROTECHNICKÝCH STAVEBNIC Z HLEDISKA JEJICH UŽITÍ VE VÝUCE DOSTÁL Jiří, ČR

Transkript

1 ERGONOMIČNOST VÝZNAMNÉ KRITÉRIUM PRO HODNOCENÍ ELEKTROTECHNICKÝCH STAVEBNIC Z HLEDISKA JEJICH UŽITÍ VE VÝUCE DOSTÁL Jiří, ČR Resumé Příspěvek se zabývá kritérii pro posuzování ergonomičnosti elektrotechnických stavebnic. Elektrotechnické stavebnice jsou významným materiálním edukačním médiem ve výuce technických předmětů a jejich ergonomická konstrukce přispívá k dosažení cílů výuky. Klíčová slova: Elektrotechnická stavebnice, ergonomie, technická výchova. ERGONOMICAL CHARACTERS SIGNIFICANT CRITERIA FOR SURVEY OF ELECTROTECHNICAL COMBINATION BOXES FROM THE POINT OF VIEW THEIR USING IN LESSONS Abstract This work deals with criteria which judge ergonomical characters of electrotechnical combination boxes. Electrotechnical combination boxes are significant, material and educational medium in lesons of technical subjects. Their ergonomical construction contributes to reach the aims in the lesson. Key words: Electrotechnical combination box, ergonomy, technical education. 1 Úvod Neustálý rozvoj vědy i elektrotechniky přináší nové technologie, stroje, přístroje, zařízení i metody práce. Rozvoj se zákonitě promítá i do školních kurikulí. Elektrotechnické stavebnice představují ve výuce technických předmětů jak na základních tak i odborných středních a vysokých školách jen s těží nahraditelný materiální didaktický prostředek. K tomu, aby ve výuce jednoznačně vedly k dosažení stanovených cílů výuky musí splňovat řadu kritérií, mj. ergonomičnost, zahrnující spoustu dalších aspektů. Ergonomie výrazně ovlivňuje konstrukci technických zařízení, kde dochází ke vzájemné interakci technického zařízení (stroj) a člověka. Snahou je úplně odstranit či maximálně omezit působení negativních vlivů na člověka. Cílem ergonomického řešení elektrotechnických stavebnic je vytvořit takové učební resp. pracovní podmínky, aby nedocházelo k nepřiměřené zátěži žáků a učitele. Je nutno dosáhnout stavu učební pohody žáků i učitele, při kterém bude zajištěna optimální psychofyzická zátěž a budou vytvořeny podmínky pro adekvátní rozvoj žákovy osobnosti. 2 Systém žák elektrotechnická stavebnice výukové prostředí Ergonomické řešení je nutno pojímat komplexně, nelze jej vztahovat pouze na jeden prvek ergonomického systému. Ergonomický systém pro oblast elektrostavebnic vytváříme zúžením obecného systému, který uvádí mj. [1] a [2]. Mezi jednotlivými prvky systému, kterými jsou žák, elektrotechnická stavebnice a výukové prostředí dochází ke vzájemné interakci. Graficky lze systém znázornit takto:

2 ŽÁK ELEKTROTECHNICKÁ STAVEBNICE VÝUKOVÉ PROSTŘEDÍ Obr. č. 1: Ergonomický systém žák elektrotechnická stavebnice výukové prostředí 3 Subsystém žák Prvek systému žák je v edukačním prostředí základním a určujícím, k němu jsou vztahovány ostatní navazující kategorie. Pro potřeby ergonomie je nutno na žáka pohlížet z biologického i psychologického hlediska. Roli sehrávají i sexové rozdíly. Pro biologické aspekty jsou stěžejní parametry: Rozměrové Zdroji somatických rozměrů žáků jsou periodické antropologické výzkumy. Na jejich základě lze určit průměrné hodnoty, i meze variability, jelikož vývoj u všech dětí neprobíhá stejně rychle. Za tímto účelem slouží percentily. Při návrhu a tvorbě elektrotechnických stavebnic je nutno přihlédnout k rozměrům žáků, kteří je budou ve výuce využívat a pracovat s nimi. Je třeba do budoucna též počítat s trendem sekulární akcelerace. Pohybové Při realizaci elektrických obvodů žák provádí řadu různorodých manipulačních úkonů. Při projektování a hodnocení elektrostavebnic je zapotřebí také respektovat pohyblivost částí těla žáka a jeho manipulační možnosti. Pohyby by neměly být nepřirozené, též po sobě jdoucí časté opakování jednoho pohybu je z fyziologického hlediska nevhodné. Hmotnostní Pro elektrostavebnice mají taktéž význam hmotnosti jednotlivých částí těla, zejména rukou. Jednotlivé konstrukční díly musí být dimenzovány tak, aby spolehlivě odolaly neúmyslnému poškození. Zvláště markantní je tento problém u papírových dílů elektrotechnických stavebnic. Svalová síla a práce Maximální svalová síla je asi N.cm 2 svalového průřezu [3]. Odtud vyplývají hmotnostní maxima pro samostatnou manipulaci se stavebnicí. Zejména zásuvné kontakty působí pro žáky prvního stupně základních škol problémy, jejich zapojování a rozpojování se vlivem tření stává obtížným. Senzorické a) Zrak Prostřednictvím zrakových receptorů je vnímáno cca 80 % přijímaných informací, proto je potřeba tomuto významnému informačnímu kanálu věnovat náležitou pozornost. Potisky konstrukčních prvků (jako jsou schematické značky a uvedení hodnot) elektrotechnických stavebnic musí mít patřičnou velikost, aby tak nepůsobily potíže při jejich čtení.

3 b) Sluch Sluchové receptory se na vnímání informací podílejí z cca 20 %, ve výuce představují navzdory všem doporučením a závěrům výzkumů hlavní informační kanál. Sluchem je možné diagnostikovat funkční stav elektrického obvodu (zapnuto/vypnuto), případně zjišťovat některé poruchy. c) Čich Prostřednictvím čichových receptorů je možno taktéž identifikovat některé poruchové stavy elektrotechnických stavebnic. Pro oblast psychologie jsou důležité temperamentové vlastnosti žáka. Budemeli vycházet ze čtyř základních temperamentových skupin žáků, bude nejvhodnější pro práci s elektrotechnickými stavebnicemi flegmatik, který se vyznačuje charakterovými vlastnostmi jako je obezřetnost, pasivnost, rozvážnost, smířlivost, spolehlivost a vyrovnanost. V případě druhého extrému, nejméně temperamentově vhodného typu žáka, se jedná o cholerika. V tomto případě je zapotřebí včasná pedagogickopsychologická diagnostika ze strany učitele, který tím může zabránit případnému zničení stavebnice např. zvýšeným dozorem. Je nutno zdůraznit, že každý typ temperamentu má své výhody a nevýhody, učitel jich může vhodně využít při skupinové výuce žáků. Negativně působí i vnější tělní výměšky jako je pot, který tak postupně narušuje papírové části stavebnic, případně jejich potisky. 4 Subsystém elektrotechnických stavebnice Elektrotechnickou stavebnici lze definovat jako materiální edukační médium, tvořené komplexem komponent sloužících k realizaci elektrických obvodů na různé úrovni variability a iterace s akcentem na technické aspekty. K tomu, aby plnila svou funkci musí být v souladu s ergonomickými zásadami. Předejde se tím pracovním úrazům a trvalým zdravotním následkům, výukový proces bude efektivnější. Současně užívané typy elektrostavebnic mnohdy ergonomické zásady splňují, ale jejich aplikace ve výuce nenese známky ergonomičnosti (např. se stavebnicí se pracuje na stole nevhodné výšky). Manuály ani jedné z vyráběných elektrostavebnic neupozorňují na možná rizika. Dále uvádíme ergonomická kritéria elektrostavebnic: Poloha Nejčastějšími polohami elektrotechnických stavebnic, při níž je montáž obvodů prováděna jsou horizontální a vertikální. Poloha je určuje od polohy montážní plochy. Horizontální poloha je příznačná pro žákovské stavebnice, vertikální pro demonstrační stavebnice. Jsou i výjimky. Od této polohy je odvislá poloha těla žáka, tj. stoj a sed. Dle [2] je ideální stoj takový, který je podmíněn konkávním zakřivením páteře v oblasti krční a bederní, je vlastně dynamickým vyvažováním těla ve svislé poloze. Ideální sed je z anatomického hlediska ten, kdy je drženo stejné zakřivení páteře jako v ideálním stoji a kdy stehna svírají s trupem úhel větší než 135. Uváděných ideálních poloh reálně lze jen z těží při montážních pracích dosáhnout, skutečné by se jim měly ovšem v maximální možné míře přibližovat. Z fyziologického hlediska je výhodnější sed, především proto, že je pro žáky energeticky méně náročný, dolní končetiny nejsou trvale zatíženy a umožňuje větší soustředění. Stoj je výhodný pro možnost střídání poloh a větší dosah končetin. Výška montážní plochy dosahové manipulační oblasti Žák pro něhož je elektrotechnická stavebnice určena musí bez problémů dosáhnout na libovolné místo této plochy, tzn. že manipulační prostor musí mýt shodný, nebo přesahovat montážní plochu stavebnice. Pro vertikálně umístěné montážní plochy

4 elektrotechnických stavebnic lze doporučit takové provedení, kdy lze plynule měnit výšku montážní plochy a tím ji přizpůsobovat žákovi. Pro případ demonstrační stavebnice je zapotřebí zohledňovat zorné pole žáků tak, aby nebyly kladeny žádné bariéry pro bezproblémovou percepci. U vertikálních žákovských stavebnic, které neumožňují měnit výšku montážní plochy je třeba využít stupňů pod chodidla, které přizpůsobí výšku žáka pozor na převrhnutí. Doporučujeme raději volit první variantu. Horizontální, častěji využívané elektrotechnické stavebnice rovněž nesou ergonomická rizika. Práce s nimi je prováděna zpravidla na stolech, které jsou uzpůsobeny pro psaní apod. práce. Montážní plocha elektrotechnické stavebnice je ale mnohdy nevědomě zvýšena, což je způsobeno zejm. kufříkovým provedením. Montáž v sedě se tak stává namáhavou, vyžadující často nepřirozených poloh těla, mohou vzniknout i návyky pro špatné držení těla. Problémy lze odstranit výškově stavitelnými sedáky, či plochou stolu. Je též možné montáž provádět v sedě, ovšem i v tomto případě je žádoucí vhodně upravit výšku plochy stolu. Hmotnost a rozměry elektrotechnické stavebnice Hmotnost elektrotechnické stavebnice včetně obalu by neměla převyšovat povolené limity pro manipulaci žáků s břemeny. V případě, že není splněno dané kritérium musí přemísťování provádět učitel. Tímto krokem je ale znemožňováno vytváření návyku úklidu pracoviště po skončení práce. Manipulace s elektrotechnickými stavebnicemi a jejich ukládání se řídí podle zásad uváděných v publikaci [5]. Vliv mají i úchopové prvky. Rozměry by měly zajišťovat funkční využitelnost elektrostavebnice, neměly by ovšem být překážkou v manipulaci, mají spojitost s estetikou stavebnice. Montážní nástroje Realizace elektrických obvodů téměř vždy vyžaduje využití nářadí a montážních pomůcek. Bývají součástí balení elektrostavebnice. Je nevyhnutelné respektovat rozměry, síly, anatomii, kinematiku a fyziologii té části těla, která s nástroji pracuje [2]. Snahou některých autorů elektrotechnických stavebnic je vyhnout se nutnosti při realizaci elektrických obvodů využívat nástrojů vhodně vytvořenými kontakty pro elektrické spoje, např. pružinovými a zásuvnými. Bezpečnost a hygiena Elektrotechnická stavebnice jako celek, ani její části nesmí být zdrojem úrazů či onemocnění. Je zapotřebí již při jejich konstruování odstranit veškeré nebezpečné faktory. Dle [4] je nebezpečný faktor dán určitou nebezpečnou stránkou příčinou nebezpeční, tzn. může být nebezpečný tvarem, pohybem nebo fyzikálními vlastnostmi atp. Výrazným nebezpečím je užívání ostrých nástrojů k odizolování vodičů, což je možné odstranit jejich nahrazením speciálními kleštěmi. Estetika V případě kvalitního estetického řešení elektrotechnické stavebnice je žák lépe a snáze motivován, podává lepší a trvalejší učební výkon. Jde o subjektivní vjem, velmi podléhající času. Při estetickém řešení lze vycházet ze dvou základních směrů. Buď je esteticky zpracována před její konstrukcí (jde o design), nebo je esteticky upravena až po technickém návrhu (jde o styling). Zaměřit se je třeba na velikost, tvar, členitost, dominanty, harmonii, kontrast, rovnováhu, symetrii, dynamičnost aj. viz. [2]. Do kategorie estetiky spadá též volba materiálů a kvalit povrchů. Musí být sledována užitná hodnota pro dosažení cílů výuky. Je žádoucí, aby se estetickým kvalitám věnovala systematicky větší pozornost [6].

5 5 Subsystém výukové prostředí Na subsystém výukové prostředí nejsou kladeny pro oblast užití elektrotechnických stavebnic zvláštní nároky. Důraz je třeba klást na kvalitní osvětlení a dostatečný prostor. 6 Závěr Podařilo se syntetizovat a zformulovat ergonomické aspekty elektrotechnických stavebnic pro potřeby efektivní výuky. Do ergonomického systému je zapotřebí zahrnovat všechny uváděné prvky systému, dochází k jejich vzájemné interakci. V případě, že současně užívané typy stavebnic nevyhovují, je zapotřebí provést úpravy, či jejich obměnu za modernější. Užíváním stavebnic nesmí docházet k poškozování zdraví žáka, takové stavebnice musí být okamžitě vyřazeny nebo závady neprodleně odstraněny. 7 Literatura [1] SLÁMA, O. Obecná a školská ergonomie. Olomouc : PdF UP, s. ISBN [2] CHUNDELA, L. Ergonomie. Praha : ČVUT, s. ISBN X. [3] GILBERTOVÁ, S. a MATOUŠEK, O. Ergonomie optimalizace lidské činnosti. Praha : Grada, s. ISBN [4] KROPÁČ, J. Pojetí výuky o bezpečnosti práce ve všeobecném technickém vzdělávání. Olomouc : PdF UP, s. ISBN [5] MATOUŠEK, O. a BAUMRUK, J. Ergonomické uspořádání a vybavení pracovního místa. Praha : SZÚ, s. ISBN [6] STOFFA, J., PROCHÁZKOVÁ, I., GAŠPARÍKOVÁ, J. a KONŠOVÁ, J. Estetický aspekt učebních pomůcek. XVII. MEZINÁRODNÍ KOLOKVIUM o řízení osvojovacího procesu. Vyškov : VVŠ PV, s ISBN Lektoroval: Čestmír Serafín, Ing. Dr. Ing-Paed Kontaktní adresa: Jiří Dostál, PhDr., Katedra technické a informační výchovy, Pedagogická fakulta UP, Žižkovo nám. 5, Olomouc, ČR, Telefon: dostalj@pdfnw.upol.cz Studie vznikla při řešení grantového úkolu FRVŠ Elektrotechnické stavebnice na ZŠ a SŠ.