MASARYKOVA UNIVERZITA V BRNĚ

MASARYKOVA UNIVERZITA V BRNĚ Pedagogická fakulta Katedra technické a informační výchovy Návrhy vyučovacích hodin technického kreslení na ZŠ s využitím učebních pomůcek Diplomová práce Brno 2016 Autor práce: Bc. Alice Pospíšilová Vedoucí práce: Ing. Zdeněk Hodis, Ph.D.

Anotace: Diplomová práce s názvem Návrhy vyučovacích hodin technického kreslení na ZŠ s využitím učebních pomůcek se zabývá výukou technického kreslení na základní škole. Cílem práce je vytvořit soubor návrhů vyučovacích za využití učebních pomůcek. Dalším cílem je vytvoření učebních pomůcek. V teoretické části je zpracována problematika výuky technického kreslení na ZŠ, zařazení v RVP ZV a odborná didaktika. V praktické části jsou popsány vytvořené učební pomůcky. Součástí této práce je výzkum, který zhodnocuje efektivitu návrhů vyučovacích hodin. Diplomová práce navazuje na bakalářskou práci Výuka technického kreslení na ZŠ. Annotation: The thesis titled The suggestions of lesson plans for teaching of technical drawing at elementary school with using teaching aids deals with teaching technical drawing at elementary schools. The aim is to create a set of the lesson plans with using special teaching aids. Another aim is to create teaching aids. In theoretically part there is described the topic of teaching technical drawing at school, inclusion in the RVP ZV and special didactics. In practical part there are described the created teaching aids. The part of this work also is the research that evaluates the effectiveness of the suggestions of the lesson plans. This thesis reffers to the author's bachelor thesis Teachning of technical drawing at elementary school. Klíčová slova: Technické kreslení, technická výchova, didaktika technického kreslení, technické zobrazování, učební pomůcky. Keywords: Technical drawing, technical education, didactics in technical graphics, technical imaging, teaching aids.

Prohlášení Prohlašuji, že jsem závěrečnou diplomovou práci vypracovala samostatně, s využitím pouze citovaných literárních pramenů, dalších informací a zdrojů v souladu s Disciplinárním řádem pro studenty Pedagogické fakulty Masarykovy univerzity a se zákonem č. 121/2000 Sb., o právu autorském, o právech souvisejících s právem autorským a o změně některých zákonů (autorský zákon), ve znění pozdějších předpisů. V Brně dne 25. 11. 2016 Bc. Alice Pospíšilová

Poděkování Tímto bych ráda poděkovala Ing. Zdeňku Hodisovi Ph.D., za vedení mé bakalářské práce, za jeho vstřícný přístup, cenné připomínky a rady při zpracování této práce. A také za čas, který mi věnoval. Dále bych ráda poděkovala své rodině za podporu během celého mého studia.

Obsah ÚVOD... 6 1. Technické kreslení na základní škole... 7 1.1 Rámcový vzdělávací program... 8 1.2 Vzdělávací oblast Člověk a svět práce... 8 1.3 Výuka technického kreslení na ZŠ... 9 1.4 Didaktika technického kreslení... 10 1.5 Vyučovací metody při výuce technického kreslení... 14 2. Technické kreslení... 16 2.1 Základy rýsování... 16 2.2 Normalizace v technickém kreslení... 17 2.3 Technické zobrazování... 20 2.4 Pravidla pro zobrazování na výkresech... 24 2.5 Kótování... 26 3. Učební pomůcky... 32 3.1 Problematika učebních pomůcek... 32 4. Soubor vytvořených učebních pomůcek a plán výuky... 35 4.1 Popis výroby promítacího koutu... 40 4.2 Metodika práce s učebními pomůckami... 45 4.3 Návrhy vyučovacích hodin technického kreslení na ZŠ... 50 5. Využití učebních pomůcek v hodině technického kreslení... 56 5.1 Představení výzkumu... 56 5.2 Metodologie výzkumného šetření... 57 5.3 Výsledky výzkumného šetření... 58 5.4 Shrnutí výzkumu... 61 ZÁVĚR... 63 SEZNAM OBRÁZKŮ... 64 SEZNAM TABULEK... 64 POUŽITÁ LITERATURA A ZDROJE... 65 SEZNAM PŘÍLOH... 68 PŘÍLOHY... 69

ÚVOD Cílem diplomové práce je vytvořit návrhy vyučovacích hodin pro výuku technického kreslení na základní škole. Návrhy vyučovacích hodin budou vytvořeny s ohledem na využití učebních pomůcek v podobě pracovních listů, pomůcky pro pravoúhlé zobrazování tzv. promítacího koutu, modelů těles a dalších doplňujících cvičení. Součástí diplomové práce je také vytvoření souboru učebních pomůcek. Diplomová práce je rozdělena na teoretickou a praktickou část. Teoretická část má tři hlavní kapitoly. V první kapitole Technické kreslení na základní škole je popsána výuka technického kreslení za základní škole, zařazení výuky technického kreslení v Rámcovém vzdělávacím programu pro základní vzdělávání. V další podkapitole je popsána didaktika technické grafiky. Ve druhé kapitole Technické kreslení je zpracováno základní učivo technického kreslení a konstruování na základní škole. Ve třetí kapitole je zpracována problematika učebních pomůcek. Praktická část obsahuje dvě hlavní kapitoly. Čtvrtá kapitola zahrnuje tvorbu učebních pomůcek a vypracovaný plán pro výuku technického kreslení. Je zde popsána didaktika práce s učebními pomůckami, a také pracovní postup výroby. V páté kapitole je zpracované výzkumné šetření. V příloze jsou obsaženy výkresy jednotlivých modelů těles a technická dokumentace vytvořené učební pomůcky promítací kout. Dále je zde obsažen celý soubor příprav na vyučovací hodiny dle vytvořeného plánu. 6

1. Technické kreslení na základní škole Základní znalosti z technického kreslení (nebo také technické grafiky a konstruování) jsou nezbytným předpokladem pro další studium technických oborů. Při technickém kreslení se u žáků rozvíjí nejen technické myšlení a pracovní návyky, ale také představivost, trpělivost a schopnost respektovat práci vlastní i ostatních. Škára píše o tzv. technické gramotnosti: Jde tedy o vzdělání, které sleduje budování technické gramotnosti, což konkrétně znamená, že: a) Přinese žákům poznání účelu a významu techniky, technických činností, jejich hlavních komponent a průběhu; b) Podněcuje a rozvíjí, resp. přispívá k podněcování a rozvíjení psychického potenciálu a manuální zručnosti žáků; c) Současně žáky vybaví systémem základních technických vědomostí a dovedností; d) Přiblíží žákům technické profese a pomůže jim tak při rozhodování o jejich vstupu do společenské praxe. Základní technické vědomosti ty, které umožňují jedinci správně se orientovat v situacích, kdy dochází k jeho kontaktu s technikou, s technickým objektem, stává-li se především jeho uživatelem, pomohou mu však i v situaci, kdy bude řešit problémy, plynoucí ze selhávání funkce TO 1, popř. sám chce vytvořit přiměřeně náročný TO nebo se má na jeho tvorbě podílet. (Škára, 1996, s. 32) Mezi takové technické vědomosti uvádí Škára vědomosti o technice jako složce lidské kultury a jejím významu pro lidstvo a vědomosti z klíčových technických disciplín. Především to jsou nauka o technických materiálech, technologie materiálu, technická grafika atd. Patří sem také vědomosti o technických oborech, povoláních a vlastních reálných možnostech uplatnění v nich. Kdo umí kreslit technické náčrty a číst technické výkresy, dovede graficky znázornit své představy o výrobku, který chce zhotovit. Dobrá znalost kreslení technických náčrtů je předpokladem pro správné grafické vyjádření technické myšlenky (Mošna, 1997, s. 10) Na středních odborných školách je praktická výuka nedílnou součástí odborných předmětů, protože přispívá k rozšíření teoretických znalostí žáka o praktické poznatky. 1 TO technický objekt 7

(Friedmann a Pecina, 2013, s. 22) Někteří z žáků využijí znalosti z technického kreslení v deskriptivní geometrii na gymnáziích. 1.1 Rámcový vzdělávací program Vzdělávání na základních školách se realizuje podle Rámcového vzdělávacího programu pro základní vzdělávání. V souladu s novými principy kurikulární politiky, zformulovanými v Národním programu rozvoje vzdělávání v ČR (tzv. Bílé knize) a zakotvenými v zákoně č. 561/2004 Sb. o předškolním, základním, středním, vyšším odborném a jiném vzdělávání (školský zákon), se do vzdělávací soustavy zavádí nový systém kurikulárních dokumentů pro vzdělávání žáků od 3 do 19 let. Kurikulární dokumenty jsou vytvářeny na dvou úrovních státní a školní. V RVP jsou vymezeny závazné rámce pro předškolní, základní a střední vzdělávání. RVP ZV je dokument státní úrovně. Na základě RVP ZV si každá škola vytváří sama vlastní Školní vzdělávací plán (ŠVP) školní úrovně. RVP ZV uvádí pojetí a cíle základního vzdělávání, klíčové kompetence, které by měly být na konci základního vzdělávání naplněny. Klíčové kompetence představují souhrn vědomostí, dovedností, schopností, postojů a hodnot, které jsou důležité pro osobní rozvoj a uplatnění každého člena společnosti. Klíčové kompetence: kompetence k učení; kompetence k řešení problémů; kompetence komunikativní; kompetence sociální a personální; kompetence občanské; kompetence pracovní. 1.2 Vzdělávací oblast Člověk a svět práce Vzdělávací oblast Člověk a svět práce obsahuje pouze jeden vzdělávací obor se stejnojmenným názvem Člověk a svět práce. Vzdělávací obsah tvoří celkem dvanáct níže uvedených tematických okruhů. 8

Vzdělávací oblast připravuje žáky pro život v technicky vyspělé informační společnosti. Vzdělávání a příprava směřují k tomu, aby žáci byli schopni orientace v dynamicky se vyvíjejícím světě práce. Důraz je přitom kladen na tvorbu a upevňování pozitivních postojů k rozmanitým pracovním činnostem, osvojování prakticky využitelných dovedností a rozvoj schopnosti jejich aplikace v běžných životních situacích. 2 1. stupeň Práce s drobným materiálem; konstrukční činnosti; pěstitelské práce; příprava pokrmů. 2. stupeň Práce s technickými materiály; design a konstruování; pěstitelské práce, chovatelství; provoz a údržba domácnosti; příprava pokrmů; svět práce; práce s laboratorní technikou; využití digitálních technologií. 1.3 Výuka technického kreslení na ZŠ I na 1. stupni základní školy je možné se setkat s výukou technického kreslení v určité podobě přípravy. V RVP je pro období výuky na 1. stupni v tematickém okruhu Konstrukční činnosti v očekávaných výstupech žáka uveden bod pracuje podle slovního návodu, předlohy, jednoduchého náčrtu. V učivu je uveden bod práce s návodem, předlohou, jednoduchým náčrtem. Žáci se tedy již ve výuce na 1. stupni seznámí s prací s návody či jednoduchými náčrty. 2 Dostupné na http://clanky.rvp.cz/clanek/s/z/46/vzdelavaci-oblast-clovek-a-svet- PRACE-V-RAMCI-RVP-ZV.html/ 9

Výuka technického kreslení na 2. stupni je zařazena do více tematických okruhů vzdělávacího oboru Člověk a svět práce. Prvním je Práce s technickými materiály. V RVP je u tohoto tematického okruhu uvedeno v očekávaných výstupech jako jeden z bodů Užívá technickou dokumentaci, připraví si vlastní jednoduchý náčrt výrobku.. Dále je zařazeno v tematickém okruhu Design a konstruování. Zde jsou uvedeny jako očekávané výstupy Sestaví podle návodu, náčrtu, plánu, jednoduchého programu daný model. Navrhne a sestaví jednoduché konstrukční prvky a ověří a porovná jejich funkčnost, nosnost, stabilitu aj.. Technické kreslení může být zařazeno i do tematického okruhu Svět práce, který připravuje žáky pro volbu povolání. Žáci jsou informování o různých profesích v technických oborech (například konstruktér, stavební inženýr) a v učňovských oborech s technickým zaměřením, kde technické kreslení využívá například stolař, truhlář. Žáci tak uvidí, jak je opravdu nutné se v různých oborech umět technicky vyjadřovat. Některé školy zařadí výuku technického kreslení samostatně jako předmět v rámci předmětu pracovní činnosti. Jiné školy mají technické kreslení jako součást výuky pracovních činností v dílnách. Na některých školách bývá výuka technického kreslení součásti výuky matematiky, a to konkrétně deskriptivní geometrie. Častěji tomu tak bývá na gymnáziích, kde je rozšířená výuka matematiky. Výuka technické grafiky na počítači může být zařazena do výuky jako volitelný předmět. V takovém předmětu se žáci mohou seznámit se základními příkazy v CAD programech. 1.4 Didaktika technického kreslení Oborová didaktika je koordinující a integrující disciplína zaměřená na transformaci odborných poznatků do vyučovacího předmětu. Cílem je získat schopnosti a dovednosti úspěšně organizovat a řídit vyučovací proces. (Friedmann a Pecina, 2013, s. 7) Žáci musí nejprve pochopit smysl technické dokumentace. Učitel použije zpravidla výklad doložený ukázkami výrobních výkresů z různých oborů výroby (nejen ze strojírenství). Na předložených výkresech se žáci seznamují s jednotlivými pojmy: kóta, kótování, tvar předmětu, viditelné a neviditelné hrany, osy, popisové pole, měřítko apod. 10

Zpočátku učíme žáky technické výkresy pouze číst, rozumět jim a umět je používat. Po osvojení základních pojmů přistoupíme k pravoúhlému promítání. (Friedmann, str. 69, 2003) Pravoúhlé promítání vyžaduje cvičení prostorové představivosti. Friedmann, 2003, s. 69) Nejdříve postačí žákům vysvětlení na základních geometrických tělesech, která již znají z hodin matematiky. Jsou to tělesa krychle, kvádr, hranol, kužel, koule. Poté se může přejít ke složitějším tvarům, které žáci znají například v podobě výrobků z hodin pracovních činností nebo předmětů běžného života. Je vhodné žákům vysvětlit důležitost správného výběru natočení pro hlavní pohled nárys můžeme žákům vysvětlit na příkladu, kde je jedno těleso zobrazeno v různých natočeních. Jedním z možných příkladů je použití šestibokého hranolu (obr. 1). Obrázek 1 Sdružené průměty šestibok. hranolu (Veselík, Veselíková, 2003) Vysvětlení problematiky s viditelnými a neviditelnými hranami je také vhodné vysvětlovat na základních geometrických tělesech, která jsou různě seříznuta. Takovým vhodným příkladem může být použití koule na obr. 2. Obrázek 2 Sdružené průměty necelé koule (Veselík, Veselíková, 2003) 11

Pracovní postup pro kreslení náčrtu Je vhodné, aby učitel tento postup nahlas komentoval a doprovázel prováděním náčrtu na tabuli. Žáci postupně v jednotlivých krocích pracují s učitelem. Nejdříve je nutné, aby si žáci osvojili správný pracovní postup pro kreslení náčrtu či rýsování. Poté, co si žáci osvojí pracovní postup pro náčrty od ruky, může se přejít k rýsování výkresů. Tento postup se dá rozdělit do několika jednoduchých bodů: Jako první si žák pečlivě prohlédne součást a určí počet pohledů potřebných ke znázornění tělesa. Určí se hlavní pohled. Určí se velikost obrázku a náčrty se umístí tak, aby se využila celá výkresová plocha. Žák dále nakreslí všechny osy souměrných a rotačních součástí tenkou čerchovanou čarou. Obrysy a hrany se znázorní plnými čarami, poté neviditelné hrany čárkovanými tenkými čarami. Doplnění kótovacích a vynášecích odkazovacích čar a šipek. Zapíší se kóty. V posledním kroku se doplní případné slovní údaje pro zhotovení součásti např. údaje o povrchu, materiálu. (Mošna, 1997) Pedagogické principy I při výuce technických předmětů je potřeba dodržovat obecné pedagogické principy. I tyto principy by se měly aplikovat na učivo v technických předmětech. Základní pedagogické principy (Jůva, 1999) jsou princip cílevědomosti, princip soustavnosti, princip aktivnosti, princip názornosti, princip uvědomělosti, princip trvalosti, princip přiměřenosti, princip emocionálnosti a princip jednotnosti výchovného působení. Princip cílevědomosti Princip cílevědomosti říká, že je potřeba stanovit konečné a dílčí cíle pro výuku. Tyto cíle by měly být dostatečně zdůvodněny a objasněny žákům. Pedagog by měl mít jasné cíle, čeho chce ve vyučování dosáhnout. 12

Princip soustavnosti a systematičnosti Veškeré učivo by mělo být uspořádáno do systému. Vyučovací celky by na sebe měly logicky navazovat. Princip aktivnosti Ve vyučovacím procesu by měla být preferována samotná činnost jedince. Žáci by měli být v hodině motivováni. Princip názornosti Princip názornosti je zlaté pravidlo vyučování. Mělo by se vycházet z přímého názoru jedince. Názor může být zrakový, sluchový, čichový, chuťový, hmatový či pohybový. Princip uvědomělosti Učivo se ve vědomí žáka má odrážet ve formě jasných představ, přesných pojmů, soudů a úsudků. Žák rozumí požadavkům, které jsou na něj kladeny, a uvědomuje si jejich důležitost. Princip trvalosti Vědomosti, dovednosti a zájmy, které si žák již jednou osvojí, se pro něj musí stát trvalým majetkem. Učivo je nutné nejen opakovat a procvičovat. Ale už během osvojování nového učiva by mělo být voleno vhodné tempo pro žáka, měl by být kladen důraz na emotivnost výchovné práce. Princip přiměřenosti Obsah, formy a metody by měly být voleny s ohledem na věkovou, ale také vzdělanostní úroveň žáka. S ohledem na daný ročník, ve kterém se žák setkává s výukou technického kreslení, by měla být volena náročnost a šíře učiva. Vzhledem k možnostem žáků ve třídě, a samozřejmě také s ohledem na každého žáka. Jsou zde základní pravidla pedagogického postupu. Postupovat by se mělo od známého k neznámému, od konkrétního k abstraktnímu, od snadného a jednoduchého k obtížnému a složitému. 13

Princip emocionálnosti (radosti) Žáci by měli během vyučovacího procesu mít radost z nového poznání. Učitel by měl u žáka probouzet adekvátní citové prožitky a o tyto prožitky se při výuce opírat. Radost z nového poznání zvyšuje u žáků výkon a zlepšuje výsledky. Je také dobrou motivací pro další učení. Princip jednotnosti výchovného působení Jedná se o jednotnost v požadavcích a přístupech všech vyučujících a vychovatelů. Učitelé, rodiče, vychovatelé by měli vzájemně spolupracovat. Učitel i žák by měli zachovat vzájemnou úctu, respekt a toleranci. 1.5 Vyučovací metody při výuce technického kreslení Pod pojmem vyučovací metoda bývá obvykle chápán způsob dosahování cíle výuky, určitý uspořádaný postup, cesta. Nebo také soubor všech způsobů uspořádání činností učitele i žáků, které směřují ke stanoveným cílům. (Friedmann a Pecina, 2013, s. 28) Dělení metod podle Maňáka (2003). Dělení z hlediska fází vyučovacího procesu: I. Motivační úvodní rozhovor, vyprávění, demonstrace, průběžné aktualizace, ilustrace, pochvala, povzbuzení. II. Expoziční monologické - přednáška, vyprávění, popis, vysvětlování, instruktáž, dialogické rozhovor, beseda, diskuze, řešení problémů, projekty, brainstorming (burza nápadů), demonstrace, laboratorní experiment, montáž, demontáž, pracovní činnost, hra, samostatná práce. III. Fixační opakování vědomostí, nácvik dovedností. 14

IV. Aplikační metody samostatné práce kolektivní pracovní činnost, řešení problémů, řešení technických úkolů. V. Diagnostické, klasifikační písemné, ústní zkoušky, didaktické testy, výkonové zkoušky. 15

2. Technické kreslení Technické kreslení je společný název pro všechny druhy kreslení (strojírenské, stavební, elektrotechnické, zeměměřičské aj.), používané v různých technických oborech. Umožňuje dát představám a nápadům lidí obrazovou podobu na technickém výkresu. Proto je úkolem předmětu nejen naučit kreslit, ale také naučit číst technické výkresy. Čtení výkresů vyžaduje znalost pravidel provádění výkresů a prostorovou představivost. (Švercl, 1996, s. 7) 2.1 Základy rýsování Před začátkem výuky samotného učiva je nutné s žáky zopakovat základní zásady pro správné rýsování a práci s rýsovacími pomůckami. Žáci mají základní znalosti a dovednosti z hodin geometrie. Rýsování navazuje na učivo geometrie a znalosti z tohoto předmětu zhodnocuje praktickým využitím. (Švercl, 1996, s. 5) Pro vytváření technických výkresů je důležité mít k dispozici vhodné rýsovací pomůcky a umět je také správně používat. Rýsovací pomůcky Tužka je základní rýsovací pomůckou. Důležitá je tvrdost tuhy, která určuje tloušťku kreslené čáry a také její snadné mazání. Nejvhodnější je tuha tvrdosti HB. Je také možné použít mikrotužky (0,5 mm) nebo také padací mechanické tužky. Kružítko se používá pro konstrukci kružnic a oblouků. Je důležité, aby se ramena kružidla dala snadno rozevírat. Tuha kružítka se brousí šikmo. U kružnic do průměru 10 mm je vhodnější používat šablony. Pravítka mohou být přímá nebo trojúhelníková. V dnešní době se vyrábějí z plastu. Pro kreslení úhlů se používá úhloměr. Šablony usnadňují a urychlují rýsování kružnic, oblouků, ale také psaní technického písma a různých značek. Plastická pryž neboli guma umožňuje mazat a provádět změny při kreslení výkresů. Pro rýsování je nejvhodnější pryž vyrobená z plastu, kterou lze používat nejen na tužku ale i tuš. Mezi další rýsovací pomůcky patří například křivítka, která se používají pro konstrukci vyhlazených křivek. Mohou být netvarovatelná nebo plastická tvarovatelná. (Kletečka, Fořt, 2007) 16

2.2 Normalizace v technickém kreslení Protože je technický výkres dorozumívacím prostředkem mezi konstruktérem, pracovníky ve výrobě, techniky, dělníky apod., je nutné, aby byl výkres pro všechny srozumitelný. Proto je při vytváření výkresů nutné dodržovat technické normy. Normy se dělí na: Státní normy (ČSN) platí na celém území státu. Celoevropské normy (EN) jsou platné především na území států EU. Mezinárodní normy (ISO) jejich platnost je celosvětová. (Kletečka, Fořt, 2007) Druhy technických výkresů: technický náčrt; originál; kopie. Technický náčrt se zhotovuje zpravidla od ruky, nemusí se kreslit v přesném měřítku, pouze se snažíme o zachování správného poměru velikosti jednotlivých rozměrů. Náčrty se kreslí prostorově nebo v pravoúhlém promítání. Prostorové náčrty se dobře čtou, jsou srozumitelné, ale jejich kreslení je pracné. (Mošna, 1997, s. 10) Při vytváření Originálu se používají rýsovací pomůcky pro přesné kreslení a jsou dodržována závazná pravidla (normy). Může být vytvořen také v programu CAD. V takovém případě je vykreslen pomocí tiskárny nebo plotteru. Podle originálu jsou pak dále zhotovovány kopie. Kopie se dále používají při výrobě, montáži a kontrole vyráběného výrobku. (Kletečka, 2007) Formáty technických výkresů Rozměry výkresů a výkresových listů ve všech oblastech průmyslu, elektrotechniky a stavebnictví stanovuje mezinárodní norma. Základní formáty se označují značkami A0, A1, A2, A3 a A4. Formáty této řady jsou odvozeny od formátu A0, který má plošný obsah 1 m. (Švercl, 1996, s. 10) 17

I úprava technického výkresu je stanovena normou. Rámec kreslící plochy se kreslí souvislou tlustou čarou. Okraje jsou 20 mm pro formáty A0 a A1. Pro formáty A2, A3 a A4 je to 10 mm. Ořezové značky se kreslí čarou tlustou 2 mm s délkami ramen nejméně 10 mm. Součástí výkresu je také popisové pole, umístěné zpravidla do pravého dolního rohu na rámeček kreslící plochy (obr. 3). Obrázek 3 Formáty a úprava technických výkresů (Veselík, Veselíková, 2003) Měřítka zobrazení Měřítko udává poměr mezi délkovým rozměrem objektu na originálním výkrese a délkovým rozměrem stejného objektu ve skutečnosti. Měřítko nám umožňuje upravovat velikost zobrazeného objektu na výkrese. Při tvorbě výkresové dokumentace lze použít tři typy měřítek. Velikosti měřítek jsou normalizovány. Jsou uvedeny v tabulce 1. (Kletečka. 2007) Tabulka 1 Měřítka zobrazení Typ měřítka Normalizovaná měřítka zobrazení Skutečná velikost 1:1 Měřítko pro zvětšení 2:1, 5:1 10:1, 20:1, 50:1 Měřítko pro zmenšení 1:2, 1:5, 1:10, 1:20, 1:50, 1:100, 1:200, 1:500, 1:1000, 1:2000, 1:5000, 1:100000 18

Druhy čar a jejich použití Čáry používané na výkresech jsou také normalizovány. Každá čára je charakteristická svým uspořádáním a tloušťkou. Tloušťky čar jsou rozděleny, dle vzájemného poměru 1 : 2 :4, na tenké, tlusté a velmi tlusté. Rozdělení jednotlivých druhů čar a jejich použití je na obr. 4. Obrázek 4 Druhy čar a jejich použití (Švercl, 1996) I při kreslení čar musí být dodrženy určité zásady. Pokud se přerušované čáry kříží, musí být nakresleny dlouhou čárkou. Přerušované čáry nemají být spojeny mezerou. U obrazu menšího než 12 mm je přípustné kreslit osu souvislou tenkou čarou. V případě, kdy jsou na výkrese umístěny přerušované čáry blízko sebe, mají se čárky a mezery vzájemně střídat. (Kletečka, 2007) Technické písmo Technické písmo na výkresech také podléhá pravidlům normy (ČSN 01 3115). Písmo na výkresu může být zhotoveno: volnou rukou, šablonami, pomocí obtisků (např. Propisotu), počítačem řízeným zařízením. V normě jsou uvedeny povolené velikosti písma v milimetrech, viz tabulka 2. 19

Tabulka 2 Řada výšek písma Řada výšek písma (mm) Výška odvozená od výšky velkých písmem 1,8 2,5 3,5 5 7 10 14 20 Obrázek 5 Normalizované písmo kolmé 2.3 Technické zobrazování Pro zobrazování prostorových útvarů v technické praxi je možné použít několik různých zobrazovacích metod. Každá z metod má svoje pravidla. V zásadě existují dva typy zobrazování plošné zobrazení 2D a prostorové zobrazení 3D (obr. 6). 3D zobrazování je sice názornější a jednodušší na představivost (z jednoho obrazu je možné vyčíst celkový tvar zobrazené součásti), ale naopak pro kreslení náčrtů a výkresu je tato metoda náročnější. V praxi je nejčastěji využíváno axonometrické promítání. U 2D zobrazení je na těleso nahlíženo v určitém směru a výsledný pohled promítnut na promítací rovinu (průmětnu). Tento způsob je náročnější na představivost. 20

Obrázek 6 2D a 3D zobrazování (Kletečka, Fořt, 2007) Jsou tři základní způsoby promítání, které se rozdělují podle směru promítacích přímek a středu promítání. Promítací přímky promítají objekt na tzv. promítací rovinu neboli průmětnu. Rovnoběžné promítání Myšlené promítací přímky jsou k sobě vzájemně rovnoběžné a zároveň rovnoběžné se směrem promítání, který nesmí být rovnoběžně s průmětnou. Vzhledem k rovnoběžnosti promítacích přímek nelze určit střed promítání. Pravoúhlé promítání je nejběžněji používání promítání tohoto typu. Kosoúhlé promítání Patří mezi rovnoběžné promítání. Promítací přímky svírají s průmětnou jiný než pravý úhel. Průmětna je rovnoběžná s jednou ze souřadných rovin a s čelní stěnou zobrazovaného předmětu. Střed promítání není možné určit, vzhledem k rovnoběžnosti promítacích přímek. Rozměry zobrazovaného předmětu jsou zachovány. 21

Středové promítání Promítací přímky vychází ze společného bodu promítání, který nesmí ležet v průmětně. Poloha středu promítání lze jednoduše určit. Při tomto zobrazování dochází ke změně rozměrů průmětu a skutečného předmětu. (Kletečka, Fořt, 2007) Pravoúhlé promítání Pravoúhlé promítání je rovnoběžné promítání, kde myšlené promítací rovnoběžné přímky svírají s příslušnou průmětnou (promítací rovinou) pravý úhel (90 ). Zobrazovaný předmět je umístěn mezi pozorovatelem a příslušnými průmětnami. Při praktických činnostech ve škole vystačíme i ve složitých případech s promítáním na tři navzájem kolmé průmětny. (Mošna 1997, str. 10) Obrázek 7 Pravoúhlé promítání (Mošna, 1997) Objekt může být zobrazen maximálně v šesti hlavních směrech. Pro hlavní pohled se volí takový pohled, ve kterém je obsaženo nejvíce informací. Zbylé pohledy jsou s hlavním pohledem sdružené. U pravoúhlého promítání jsou dvě metody promítání metoda promítání 3 (promítání ve 3. kvadrantu) a metoda promítání 1 (promítání v 1. kvadrantu). U obou metod je možné 22

promítnout objekt do šesti vzájemně kolmých průměten. Metody se od sebe liší umístěním objektu vůči pozorovateli a průmětnám. Na výkresu se označí použitá metoda příslušnou značkou. Metoda promítání v 1. kvadrantu se dříve nazývala evropské promítání a ISO-E. Při tomto promítání leží objekt mezi pozorovatelem a průmětnou. U nás se pro zobrazování na výkresech používá tato metoda zobrazování (obr. 8). U metody promítání ve 3. kvadrantu (dříve americké promítání a ISO-A) leží objekt pro pozorovatele za průmětnami. (Kletečka, Fořt, 2007) Obrázek 8 Metoda promítání 1 (Kletečka, Fořt, 2007) Zobrazování geometrických těles Zobrazování geometrických těles hranolu, jehlanu, válce, kuželu, koule, anuloidu jsou vhodné pro přípravu na zobrazování technických součásti. Všechna technická tělesa se skládají z geometrických těles. Pro zobrazení geometrického tělesa stačí v podstatě dva průměty. V případě, kdy se využije kótování, stačí pro zobrazení jeden průmět. Na obrázku níže (obr. 9) je uveden kvádr v 3D prostorovém zobrazení, v pravoúhlém zobrazení na dva sdružené průměty a na jeden sdružený průmět. Zobrazení ostatních těles je uvedeno v příloze 1. (Kletečka, 2007) 23

Obrázek 9 Zobrazení kvádru (Kletečka, Fořt, 2007) 2.4 Pravidla pro zobrazování na výkresech Pohled, který je na výkrese umístěný tak, že neodpovídá příslušné metodě pravoúhlého promítání, se nazývá nesdružený pohled (obr. 10). Pohledy, které dané promítací metodě odpovídají, jsou pohledy sdružené. Nesdružený pohled je třeba na výkrese označit. Ve výchozím obraze se označí šipkou a písmenem velké abecedy a nad odvozeným obrazem shodným písmenem (popřípadě lze doplnit značkou pootočení nebo rozvinutí a měřítkem). (Kletečka, Fořt, 2007) Obrázek 10 Nesdružený pohled (Kletečka, Fořt, 2007) Částečný pohled se použije v případech, kdy by bylo zobrazování celého pohledu na součást zbytečné. Místní pohled se využije při zobrazení tvaru určitého konstrukčního prvku. Kreslí se souvislou tlustou čarou a je spojen se základní tenkou čerchovanou čarou. (Veselík, Veselíková, 2003) Řezy se používají, pokud je zapotřebí zakótovat složitější součásti. Řez se vede pomyslnou rovinou kolmou k průmětně. V praxi se řezy často využívají pro zobrazování dutých součástí. 24

Platí následující zásady při kreslení řezů: Správná volba roviny řezu, která zajistí, že řez zobrazuje tvar součásti, který by při normálním pohledu nebyl zřejmý a nebylo možné jej zakótovat. Vyznačení roviny řezu tenkou čerchovanou čarou v celém průběhu. Označení roviny řezu a jeho obrazu. Pokud se na výkresech vyskytuje více řezů, tak je nutné řezy označit písmeny velké abecedy. Písmena se píší z obou stran vyznačené roviny řezu vně šipek označujících směr pohledu. Vyznačení materiálu součásti v řezu šrafováním. Použijí se souvislé tenké čáry skloněné pod úhlem 45 vpravo nebo vlevo. Zobrazení části za rovinou řezu (Veselík, Veselíková, 2003) Průřezy jsou hodně podobné řezům. Rozdíl je v tom, že při zobrazování průřezů se nezobrazují součásti ležící za rovinou řezu. Na obrázku 11 je zobrazena stejná součást v řezu i v průřezu. Pro jejich kreslení a používání platí v podstatě stejné zásady jako u řezů a to: vhodně zvolené místo průřezu; vyznačení materiálu šrafováním v místě řezu; vyznačení roviny průřezu; označení roviny průřezu a jeho obrazu. (Veselík, Veselíková, 2003) Obrázek 11 Součást zobrazená v řezu a průřezu (Kletečka, Fořt, 2007) Tvarová podrobnost (také se užívá termín detail) se použije v případě, pokud není možné zobrazit a zakótovat podrobnosti součásti v měřítku obrazu. Zobrazí se zvlášť v jiném měřítku jako zvláštní pohled. (Veselík, Veselíková, 2003) 25

Obrázek 12 Tvarová podrobnost (Veselík, Veselíková, 2003) V případě zobrazování dlouhých součástí, jejichž průřez je neměnný, je možné použít přerušení obrazu (obr. 13). Tímto se ušetří místo na výkresové ploše. Při kreslení se místo přerušení vyznačí pravidelnou čarou se zlomy nebo tenkou nepravidelnou čarou od ruky. (Veselík, Veselíková, 2003) Obrázek 13 Přerušení obrazu (Veselík, Veselíková, 2003) 2.5 Kótování Podle obrazu předmětu na výkresu můžeme určit jeho tvar, ale nikoliv velikost a polohu tvarových prvků. Proto se velikosti rozměrů potřebných pro výrobu udávají na výkresu kótami. Jejich zapisování na výkresech se nazývá kótování. (Švercl, 1996, s. 24) Kóta je číselná hodnota, která udává požadovanou velikost rozměrů. Udává se v milimetrech a jednotky se nezapisují. Kóty se podle funkce výrobku rozdělují na: Funkční kóta je rozměr důležitý z hlediska funkce výrobku. Nefunkční kóta je rozměr, který není důležitý pro funkci výrobku, ale je potřebný k jeho výrobě. Informativní kóta je přibližný rozměr výrobku sloužící jako informativní údaj (např. pro zabalení nebo přepravu). Tento údaj se uvádí v kulatých závorkách. (Veselík, Veselíková, 2003) 26

Zásady kótování (podle Veselík, Veselíková, 2003) Technický výkres musí obsahovat všechny informace o rozměrech znázorněné součásti, které jsou potřebné k jejímu úplnému a srozumitelnému popsání. Každý prvek má být na výkresu okótován jen jednou, tzn., že na výkresu se nikdy neuvádí více kót, než je nezbytně nutné. Kóty téhož prvku se umísťují přednostně do jednoho obrazu, řezu nebo pohledu. Na technickém výkresu se k vyjádření rozměrů zobrazené součásti bez označení smí použít jen stejné měřící jednotky. Je-li nutné na výkresu použít i jiné než délkové jednotky, pak se k hodnotě příslušné veličiny musí připojit i označení její jednotky. Rovinné úhly se udávají v úhlových stupních, minutách a popř. i vteřinách, přičemž značky těchto jednotek ( ), (ˈ ) a (ˈ ˈ ) se k rozměrům připisují vždy. Rozměry opakujících se stejných konstrukčních prvků se kótují jen na jednom z nich. Rozměry vyplývající ze zobrazení se nemusí kótovat, a to především pravé úhly zobrazených hran, úhly svírající boční stěny pravidelných mnohostěnů apod. Provedení kót Kótovací čáry jsou kresleny plnou pravidelnou tenkou čarou. Obvykle jsou stejně dlouhé jako kótovaný rozměr a rovnoběžné s ním. Neměly by se zbytečně křížit s jinými čarami na výkrese. Nesmí splývat s obrysovou čarou, s pomocnou čarou ani s osou a nesmí na ně ani navazovat. Pomocné čáry se používají u vnějších kótovacích čar a jsou kresleny plnou pravidelnou tenkou čarou kolmo na kótovací čáru a přetahují se přes ni o 1-4 mm. Pomocné čáry mohou být nahrazeny osami při kótování roztečí nebo obrysovými čarami u vnitřních kót. Hraničící značky jsou nejčastěji kresleny uvnitř vynášecích nebo obrysových čar. Pokud je nedostatek místa mezi vynášecími nebo obrysovými čarami, tak je možné kreslit hraničící šipky vně. Délka šipky je minimálně 2.5 mm s úhlem rozevření do 20. (Švercl, 1996) 27

Odkazové čáry jsou kresleny lomené tak, aby zapsání kóty bylo rovnoběžné s dolním okrajem výkresu. (Kletečka, Fořt, 2007) Obrázek 14 Provedení kót (Kletečka, Fořt, 2007) Soustavy kót Pokud se na výkresech kótuje dva nebo více délkových rozměrů téhož směru nebo úhly mající společný vrchol, je možné použít: řetězcové kótování; kótování od společné základny; smíšené kótování; souřadnicové kótování. Řetězcové kótování Řetězce bezprostředně za sebou následujících kót lze použít tehdy, jestliže součet mezních úchylek jednotlivých rozměrů nemůže ovlivnit funkci nebo vyměnitelnost výrobku. Větší počet stejných rozměrů lze kótovat součinem. Samostatnou kótou se kótuje rozměr v řetězci tehdy, není-li zobrazen plný počet prvků, např. přerušení obrazu. (Kletečka, 2007, s. 77) Kótování od základny U tohoto způsobu kótování kótovací čáry délkových rozměrů vycházejí od stejné pomocné (případně obrysové) čáry či osy. (Švercl, 1996) Smíšené kótování Je-li to účelné, mohou se jednoduché kótování, řetězcové kótování a kótování od společné základny na výkrese kombinovat. (Kletečka, 2007, s. 79) 28

Souřadnicové kótování Při výrobě je pro některé stroje výhodnější (nebo i nezbytné), aby vycházely souřadnicově z jednoho bodu. Při souřadnicovém kótování se jednotlivé prvky označí čísly a jejich poloha se udá v tabulce pravoúhlými souřadnicemi a rozměry. (Kletečka, Fořt, 2007) Kótování geometrických a konstrukčních prvků Téměř každá strojní součást se může zakótovat několika různými způsoby a všechny mohou být správně. Způsob okótování většinou závisí na tom, jakým technologickým postupem se příslušná strojní součást bude vyrábět. Konstruktér by proto měl znát i výrobní proces a stroje, které má výroba k dispozici. (Veselík, Veselíková, 2003, s. 54) Kótování oblouků Oblouky kružnic se zakótují poloměrem R a jedním z níže uvedených způsobů: středovým úhlem; délkou tětivy; délkou oblouku. (Veselík, Veselíková, 2003) Obrázek 15 Kótování oblouků (Veselík, Veselíková, 2003) Kótování poloměrů K zakótování poloměrů se používají kótovací čáry, které se vedou z vyznačeného středu oblouku nebo ve směru do středu oblouku, Ukončují se pouze jednou hraničící značkou umístěnou uvnitř nebo vně oblouku kružnice (umístění hraničící značky závisí na velikosti poloměru oblouku). Nedílnou součástí kóty je písmeno R (zkratka RADIUS), které se umisťuje před číselnou hodnotu. (Veselík, Veselíková, 2003, s. 56) 29

Obrázek 16 Kótování poloměrů (Kletečka, Fořt, 2007) Kótování průměrů Průměry kružnic kótujeme kótovacími čarami přímo v obraze nebo vně obrazu, případně na prodloužené kótovací čáře. Při kótování kružnic přímo v obraze se připouští křížení kótovacích čar. Průměry menší než 7 mm můžeme kótovat i zkrácenou kótovací čarou pouze s jednou šipkou. Před číselnou hodnotu průměru se musí zapsat značka Ø. (Švercl, 1996, s. 26) Obrázek 17 Kótování průměrů (Švercl, 1996) Kótování zkosených hran Zkosení hran je možné kótovat více způsoby: délkovým a úhlovým rozměrem; dvěma délkovými rozměry; rotační součásti lze kótovat malým průměrem a polovičním vrcholovým úhlem (použití tohoto způsobu je však není moc časté); součinem velikosti zkosení a úhlu, např. 1,5 x 45 (použití tohoto způsobu je povoleno pouze pro úhel 45 ). (Veselík, Veselíková, 2003) 30

Obrázek 18 Kótování zkosených hran (Veselík, Veselíková, 2003) Kótování děr Průchozí díry se kótují průměrem a polohou jejich osy vzhledem k jiným hranám, osám apod. Díry ležící na společné roztečné přímce kótujeme buď roztečemi sousedních děr na společné kótovací čáře, nebo souřadnicemi jejich středů od vhodně volených základen. Více děr stejného rozměru ležících na společné přímce se kótují součinem (např. šest děr stejného průměru 10 mm se zapíše 6 x Ø10). (Švercl, 1996) Kótování úhlů Kótovací čáry úhlů jsou kresleny jako oblouky kružnic se středy ve vrcholech úhlů, vynášecí čáry vycházejí z vrcholů úhlů. Jednotky se udávají v úhlových stupních, minutách a vteřinách a vždy se zapisují. (Kletečka, Fořt, 2007) 31

3. Učební pomůcky Učební pomůcky jsou tedy takové předměty a písemné nebo grafické záznamy, které jsou samy nositelem obsahu. Používají se proto, aby se vytvořily podmínky pro intenzivnější vnímání učební látky, aby do celého procesu bylo zapojeno co nejvíce receptorů. To má vždy příznivý vliv nejen na schopnosti vnímání, ale i trvalejšího zapamatování. (Friedmann, 2003, s. 51) Volba dané učební pomůcky by měla být zohledněna vyučovacími formami, metodami, obsahem a cílem každého vyučovacího procesu. Učební pomůcky můžeme rozdělit na (Friedmann, 2003): skutečné předměty rozepsat; napodobeniny (modely); obrazy, zobrazení; literární pomůcky; multimediální programy. Dobrá učební pomůcka má pravdivě odrážet skutečnost, měla by být zajímavá, poutavá a bezpečná. K dalším vlastnostem patří přiměřenost věku žáků, estetický vzhled a jednoduchost. Před použitím učební pomůcky zkontrolujeme její funkční využití. Je třeba mít na zřeteli, že přemíra názorných pomůcek se může stát brzdou rozvoje abstraktního myšlení žáků. Používání učebních pomůcek je pouze prostředkem a nikoliv cílem vyučovací hodiny! Metodika práce s jednotlivými učebními pomůckami je zpravidla popsána v didaktikách jednotlivých vyučovacích předmětů. (Šimoník 2003 str. 80) 3.1 Problematika učebních pomůcek Na trhu existuje několik pomůcek pro výuku technického kreslení. Jedná se především o učebnice pro výuku technického kreslení. Dále jsou to soubory pracovních listů pro procvičování učiva. Dají se pořídit i pomůcky pro výuku pravoúhlého promítání. I když je učebnic a různých materiálů pro výuku technického kreslení na trhu hodně, tak však pouze malá část je určena pro výuku na základních školách. Jsou to například učebnice: 32

Praktické činnosti: Práce s technickými materiály pro 6. - 9. ročník základních škol od Františka Mošny. Zde je kapitola s názvem Základy zobrazování pro práci s technickými materiály. V kapitole jsou zařazeny také otázky a úkoly pro procvičení. Technické kreslení pro 7. - 9. ročník základní školy od autorů Veselíka a Veselíkové je tenká učebnice se 64 stranami. V učebnici jsou rozebrány základy technického kreslení i zde jsou na konci každé kapitoly otázky a úkoly k procvičování. Technické kreslení - Kletečka a Fořt. Tato publikace je určená pro studenty středních škol. Učivo v ní je rozděleno do dvanácti kapitol. Student se seznámí se základy technického kreslení, ale také s odbornější problematikou. Autoři učebnici také doplnili řadou otázek a cvičení. Rýsování pro 8. ročník zvláštní školy a Rýsování pro 9. ročník zvláštní školy od J. Švercla jsou učebnice určené pro žáky zvláštních škol (dnes se již používá termín základní škola praktická). Využít se samozřejmě dají i při výuce na základních školách. V prvním díle se žáci seznámí se základy rýsování, normalizací v technickém kreslení, základy kótováním. V druhém díle se rozšiřují nabyté znalosti a dovednosti. Pracovní listy k učebnici Rýsování pro 8. r. zvláštní školy a Pracovní listy k učebnici Rýsování pro 9. r. zvláštní školy jsou doplňujícím výukovým materiálem k výše uvedeným učebnicím od stejného autora. Jejich obsah odpovídá učebnicím. Každá publikace obsahuje 36 pracovních listů. Základy rýsování pro ZŠ - Pracovní listy - Švercl Josef je publikace s více než padesáti pracovními listy. Listy jsou zaměřeny na základy z oblasti technického kreslení. Jsou zde i kapitoly zaměřené na kótování ve stavebnictví nebo kreslení v dřevozpracujícím průmyslu. Na trhu je k dostání také pomůcka pro pravoúhlé promítání od firmy GUNT. 3 Jedná se o promítací kout z plexiskla s modely těles (obr. 19). V sadě je deset modelů (oválné i hranoly), přičemž jeden je vyroben z plexiskla pro lepší názornost neviditelných hran. Další zbylé modely jsou vyrobeny z kovu. Firma nabízí také další sady těles, ať už hranoly s různým zkosením a vyříznutím, tak i oválné. 4 3 Dostupné na http://www.gunt.de/index.php?option=com_gunt&task=gunt.list.category&product_id=1423&lang=en. 4 Dostupné na http://www.gunt.de/index.php?option=com_gunt&task=gunt.list.category&lang=en&category_id=53 33

Obrázek 19 Učební pomůcka od firmy GUNT (www.gunt.de) Pomůcky pro pravoúhlé zobrazování je možné také vyrobit. Problematiku výroby takovéto učební pomůcky zpracoval Vojtěch Jašíček ve své bakalářské práci s názvem Učební pomůcky pro technickou grafiku a konstruování 5. Zde byla navržena pomůcka vyrobená ze dřeva. Na každou ze tří ploch byl umístěn kovový plát, který držel předtištěný průmět nárysu a bokorysu na magnetickém papíru. Papír s vytištěným půdorysem se nasouval na kolík. Další možností může být sestavit si pomůcku pro pravoúhlé promítání z nějaké konstrukční stavebnice. Vhodnou stavebnicí pro tento účel může být stavebnice Merkur s použitím velkých základních desek. 6 5 Dostupné na http://is.muni.cz/th/350490/pedf_b/bakalarska_prace.pdf?info=1;zpet=https:%2f%2f theses.cz%2fvyhledavani%2f%3fsearch%3dvojt%c4%9bch%20ja%c5%a1%c3%ad%c4%8dek%26start %3D1 6 Dostupné na http://merkurrobot.cz/?p=636 34

4. Soubor vytvořených učebních pomůcek a plán výuky Soubor učebních pomůcek je navržen tak, aby zahrnoval různé pomůcky vhodné pro motivaci k výuce, expozici učiva, ale také opakování probrané látky. Níže uvedené učební pomůcky jsou navrženy tak, aby byla zajištěna jejich provázanost. V souboru modelů těles jsou tělesa, která jsou také v pracovních listech. Ve hrách, určených pro procvičování látky, jsou tělesa totožná také s modely těles. Tím vzniká možnost, že kdykoliv žák potřebuje, může si konkrétní model vzít jako podporu pro splnění úkolu. Soubor učebních pomůcek obsahuje: model pro pravoúhlé promítání tzv. promítací kout; soubor modelů těles; soubor pracovních listů pro procvičení látky; soubor různých výkresů na ukázku; náměty na procvičování formou hry. Model pro pravoúhlé promítání tzv. promítací kout Promítací kout umožňuje názorně předvést pravoúhlé promítání. Model tělesa, který je umístěný na kovové kulatině, je promítán na 3 průmětny nárys, půdorys a bokorys. Tělesa se dají z promítacího koutu vyjmout a použít samostatně. Jednotlivé obrazy tělesa v daných průmětnách jsou vytištěny na papíru. Papíry pro každou průmětnu mají normalizovaný formát A5. Tento formát byl vybrán proto, že práce s normalizovaným formátem je výhodnější pro přípravu a případnou výrobu dalších. Tyto papíry jsou zasunuty v drážkách a dají se jednoduše obměňovat. Pro snadné vysouvání papíru z horních průměten jsou vytvořeny půlkruhové výřezy. Promítací kout je vytvořen tak, aby se jeho spodní část dala rozložit. V rozloženém stavu je možné názorně ukázat, jak se jednotlivé pohledy zakreslují na výkresu (obr. 20). Ke každému modelu je vytvořen také výkres daného tělesa. Po rozložení promítacího koutu je tak možné žákům ukázat, že uspořádání pohledu je shodné s výkresem. 35

Obrázek 20 Promítací kout v rozloženém stavu Soubor modelů těles Soubor modelů těles obsahuje celkem 16 modelů (obr. 21). Modely jsou očíslované od nejjednoduššího k nejsložitějšímu. Jednotlivé modely těles byly zvoleny tak, aby zahrnovaly nejjednodušší tělesa (například obyčejný hranolek), ale také tělesa složitější (modely s různými výřezy, neviditelnými hranami nebo dírami). Takto se během výuky může přecházet v procvičování od jednoduchých ke složitějším tělesům. Rozměry modelů jsou voleny tak, aby vždy byly zaokrouhleny. Také na výrobu modelů těles stačí běžně vybavená dílna a dostupný materiál. Výroba dalších modelů může být námětem pro žáky v rámci dílen v předmětu Pracovní činnosti. 36

Obrázek 21 Učební pomůcka - soubor modelů těles Prvních 8 modelů je určených pro práci s promítacím koutem (fotky modelů umístěných v promítacím koutě jsou zařazeny v příloze). Modely lze použít i samostatně bez promítacího koutu. Od jednotlivých těles mohou žáci vytvářet náčrty. Během práce si modely na lavici v ruce otáčejí o 90 podle potřeby, a mohou si je také přikládat na pracovní listy. K modelům jsou také vytvořeny pracovní listy, zadání na pracovním listě je ve stejném měřítku jako reálný model. Toto usnadňuje žákovi představivost. Některá tělesa mají v sobě vyvrtaných více děr, tím vzniká možnost použít těleso ve více polohách. Některé z modelů jsou multifunkční. Skládají se ze dvou menších modelů, které lze použít také samostatně. Konkrétně jsou to modely č. 11 a č. 12. Tělesa jsou spojena kovovou kulatinou, která zajišťuje, že s modely lze natáčet a tím vytvořit nový tvar pro procvičování. Při spojení modelu č. 6 a č. 16 lze vytvořit nový model pro práci. Model č. 13. 14, 15 a 16 jsou zaměřeny na procvičování kreslení válcových obrazů a kótování průměrů. Při spojení modelu č. 6 s modelem č. 16 vznikne nové těleso pro procvičování. Může být použito i při jednoduchém vysvětlování sestav na výkresech. 37

Obrázek 22 Model tělesa č. 1 umístěný v promítacím koutě Soubor různých výkresů na ukázku I při práci v předmětu Pracovní činnosti by žáci měli být v běžném kontaktu s technickou dokumentací, aby si co nejvíce při praktické práci osvojili její používání. Tímto se u žáků rozvíjí technické myšlení. Žák použije teoretické vědomosti v praxi. Zároveň je zde uplatněn pedagogický princip spojení teorie s praxí. Soubor výkresů by měl zahrnovat výkresy s jednotlivými probíranými tématy v technickém kreslení např. výkresy s různým měřítkem, výkresy na různých formátech apod. Dále to mohou být výkresy doplněné o konkrétní součásti po docílení větší názornosti. Tento soubor může zahrnovat i různé plánky s návodem, jak složit nábytek. Děti se tak seznámí s výkresy, se kterými se mohou setkat v běžném životě mimo školu. Žáci by měli být schopni číst jednoduché technické výkresy. 38

Pracovní listy Soubor pracovních listů byl součástí mé bakalářské práce s názvem Výuka technického kreslení na ZŠ. 7 Soubor obsahuje 10 pracovních listů. Ke každému pracovnímu listu je řešení žáci si tedy mohou vypracovaný pracovní list zkontrolovat samostatně. Výjimku tvoří listy č. 2 a 4, u kterých se pouze obkresluje nebo přepisuje. Pracovní listy umožňují žákům procvičit jejich získané znalosti z technického kreslení. Jsou doplňkovým výukovým materiálem. Zároveň dávají učiteli zpětnou vazbu o tom, jak žáci rozumí učivu a jak jej zvládli. Seznam pracovních listů Pracovní list 1 Pracovní list 2 Pracovní list 3 Pracovní list 4 Pracovní list 5 Pracovní list 6 Pracovní list 7 Pracovní list 8 Pracovní list 9 Pracovní list 10 Pracovní list 11 Pracovní list 12 Pracovní list 13 Pracovní list 14 Pracovní list 15 Pracovní list 16 Měřítka na technických výkresech Technické písmo Druhy čar na technických výkresech Druhy čar a jejich použití Osy souměrnosti Zobrazování základních geometrických těles Zobrazování základních geometrických těles Pravoúhlé zobrazování Pravoúhlé zobrazování Pravoúhlé zobrazování Pravoúhlé zobrazování Kótování Soustavy kót Kótování Kótování Řezy a průřezy 7 Dostupné na http://is.muni.cz/th/391531/pedf_b/ 39

4.1 Popis výroby promítacího koutu Celkové sestavení promítacího koutu je tvořeno čtyřmi dílčími celky (viz výkres sestavení PK-00). Jsou to tyto celky: nárysna (výkres PK-01); půdorysna (výkres PK-02); bokorysna (výkres PK-03); otočná lišta (výkres PK-04). Rozměry a provedení jednotlivých dílů jsou uvedeny ve výkresech. Před započetím vlastní práce je nutno obstarat materiál v rozsahu uvedeném na konci kapitoly. Zhotovení koutu probíhá následujícím postupem. 1. Zhotovené průměten: z překližky o tloušťce 5 mm se po pečlivém narýsování (zejména dodržení kolmosti) uříznou díly o rozměrech: o 170 x 220 mm 1 ks pro nárysnu, 1 ks pro bokorysnu; o 195 x 212 mm 1 ks pro půdorysnu. Do dvou shodných kusů se vyřeže vybrání R15, do třetího dílu se vyřežou rohová vybrání 12 x 12 mm, 12 x 18 mm, 17 x 30 mm. Uříznuté díly se po obvodě přebrousí smirkovým papírem a tak se zbaví otřepů a nerovností po řezání. Tím jsou plochy průměten připravené k lepení. Nejprve se přilepí lišty k rubové straně průměten. Lepení předchází příprava následujících dílů (rozměry v mm): o Pro nárysnu 12 x 12 170 2 ks 12 x 12 109 1 ks 15 x 15 135 1 ks 20 x 35 50 1 ks o Pro půdorysnu 12 x 12 200 1 ks 12 x 12 159 1 ks 12 x 12 150 1 ks 12 x 12 137 1 ks 40

12 x 12 65 1 ks 12 x 12 50 1 ks 12 x 50 25 1 ks 12 x 50 40 1 ks (s vybráním 17 x 30) o Pro bokorysnu 12 x 12 155 2 ks 12 x 12 136 1 ks 15 x 15 160 1 ks Řezané plochy lišt se přebrousí (odstraní se otřepy po řezání). Plochy určené k lepení se dle potřeby zlehka přebrousí (odstranění nečistot). V dílu 12 x 50 40 mm (půdorysna) se zhotoví vybrání 17 x 30 mm. Nařezané lišty se postupně nastaví a slepí s rubovou stranou průměten. K lepení se použije univerzální lepidlo Herkules, určené mimo jiné pro domácí dílnu. Lepidlo se nanese v rovnoměrné vrstvě na příslušnou plochu lišty a rozetře štětcem. Poloha ustanoveného dílu se v průběhu schnutí lepidla zajistí svěrkou. Je třeba se vyhnout přímého styku přitlačených části svěrky a lepeného dílu (možnost vzniku otisků) a použít vhodné prkénko. Po sevření lepených dílů se přebytečné lepidlo vyteklé ze spoje setře savým papírem nebo čistým hadříkem. Po úplném zaschnutí lepidla se obrousí případné zbytky lepidla nebo potřísněné okolí lepeného spoje. Příprava dílů určených k nalepení na lícní stranu průměten se provede následovně: o Z lišty 15 x 6 mm se uříznou délky: 220 mm 4 ks 140 mm 2 ks 168 mm 2 ks Délka 220 mm a 140 mm přísluší k nárysně a bokorysně. Délka 168 mm se použije pro půdorysnu. o Z balzového prkénka (nebo dýhy) o tloušťce 2 mm se uříznou ostrým nožem podle kovového pravítka pásky šířky 10 mm: Délka 220 mm 4 ks pro nárysnu a bokorysnu Délka 140 mm 2 ks pro nárysnu a bokorysnu 41

Délka 168 mm 2 ks pro půdorysnu o Z lišty 12 x 12 mm délka 36 mm (půdorysna) Zkontroluje se kvalita řezané plochy na boku pásků šíře 10 mm a případné nerovnosti se opraví brusným papírem. Pásky tvoří distanční mezeru a boční vedení pro vkládání papíru, jejich boky musí být hladké. 2. Vodící lišta vznikne slepením dřevěné lišty 15 x 6 mm s balzovým (dýhovým) páskem 2 x 10 mm. Lepidlo se nanese na pásek, který se přitlačí k dřevěné liště a po dobu schnutí lepidla se sevře pomocí svěrky přes vhodné prkénko. Po úplném zaschnutí se z vodící lišty obrousí nežádoucí zbytky lepidla. Pozornost je třeba věnovat zejména vnitřnímu rohu lišty, po kterém klouže papír. Před lepením vodících lišt na lícní strany průměten je nutno přebrousit jemným smirkovým papírem celou plochu průmětny (dosud je přístupná), po nalepení lišt tento úkon lze provést jen obtížně. Lícní plochy průměten musí být hladké, jinak se bude vkládaný papír zadrhovat. Připravené vodící lišty se nalepí na lícní stranu průměten. Lepidlo se nanese na lištu (šířku 10 mm) v tenké vrstvě a rovnoměrně rozetře. Při nastavení lišt je třeba dodržet rozměr pro vkládání papíru (150 mm) a rovnoběžnost lišt. Jako jednoduchá pomůcka pro nastavení se může použít ústřižek z tuhého papíru, jehož šířka činí 150 mm. Lepení se ukončí přilepením kostky 12 x 12 x 36 mm na lícní plochu půdorysny. 3. Zhotovení otočné lišty se závěsy Nejdříve se uřízne z hranolku 15 x 15 mm délka 158 mm. Pomocí rašple a smirkového papíru se zhotoví zaoblení hrany R6. Do čela hranolku se vyvrtají díry Ø 3,2 do hloubky 20 mm a vyřežou závity M4 (závitníkem č. 2 z úplné sady). Z plechu o tloušťce 1,5 mm se vystřihnou a upraví výchozí tvary závěsů, do nichž se podle narýsování vyvrtají díry Ø 2.5 mm a Ø 4,2 mm. Levý závěs se ohne na rozměry dle výkresu. Rozvinutá šířka závěsu činí 24 mm. 42

4. Povrchová úprava Povrchová úprava jednotlivých dílů promítacího koutu je provedena bezbarvým, vodou ředitelným lakem. Před závěrečným lakováním se provede konečné přebroušení povrchu jednotlivých dílů. Předbroušením se má dosáhnout zaoblení vnějších hran (R0,5-R1) a zvýraznění struktury dřeva. Lakování se provede 2-3 vrstvami podle pokynů na obalu nátěrové hmoty. 5. Provedení konečné montáže promítacího koutu Postup montáže je v podstatě jednoduchý. Spojení nárysny 1 s bokorysnou 3 Oba díly se položí na rovnou plochu lícní stranou nahoru, tak aby mezera mezi nimi byla asi 1-2 mm a na ně se položí horní a spodní závěs (na výkresu sestavení prvek č. 5). V této poloze se označí polohy děr v závěsech. V místech značek se předvrtají díry Ø 0,8 mm pro hřebíky závěsů (nebezpečí rozštípnutí lišty). Závěsy se připevní pomocí hřebíků (Ø 1-1,3 mm, délka 10 mm) a ověří se funkce zavírání a otvírání. Montáž nárysny 1 k otočné liště 4 K otočné liště se přišroubují šrouby M4 x 16 levý a pravý závěs. Nárysna a bokorysna se otevřou do úhlu 90 a položí se na půdorysnu. K nárysně se přiloží otočná lišta 4, tak aby její závěsy byly ve své budoucí poloze. Přes díry Ø 6 mm v nárysně se označí díry Ø 6,5 mm v otočné liště. Při vyvrtání je nutno dodržet nejenom rozteč, ale i kolmost os děr k povrchu lišty. Po vyvrtání děr Ø 6,5 mm v otočné liště se nárysna s otočnou lištou spojí kolíky Ø 6 mm délky 25 mm. Nárysna a bokorysna se rozevřou a ustaví do konečné polohy. V této poloze se pomocí vrutů Ø 2 x 15 mm připevní závěsy otočné lišty do vyztužených lišt půdorysny. - Posledním úkonem, který je nutno provést, je vyvrtání díry Ø 3 mm do hloubky 12 mm do středu půdorysny. Jestliže má díra správnou polohu, shoduje se s polohou naznačeného středu v obrázku půdorysového průmětu umisťovaného modelu tělesa. 43

- Na závěr se ověří funkčnost celku. Rozpůlením běžně dostupného listu kancelářského papíru formátu A4 se získá formát A5. Ten musí jít volně vložit (spustit) do prostoru mezi vodícími lištami všech tří průměten. Kolíky nárysny musí jít lehce zasouvat do děr v otočné liště. Kolíky v rámečku nárysny se zajistí proti vysouvání kápnutím vteřinového lepidla. Rovněž závěsy spojující nárysnu s bokorysnou musí umožnit lehké otáčení a ve vyjmutém stavu musí umožnit sklopení nárysny a bokorysny na sebe. To je nutné pro uložení do krabice. Soupis použitého materiálu: Hranol 12 x 12 mm (smrk) (Lc 8 = 1692 mm) L = 1000 mm 2 kusy Hranol 15 x 15 mm (smrk) (Lc = 453 mm) L = 1000 mm 1 kus Lišta 15 x 6 mm (smrk) (Lc = 1496 mm) L = 1000 mm 2 kusy Dřev. špalíček 20 x 35 mm L = 50 mm 1 kus Dřev. špalíček 12 x 50 mm L = 25 mm 1 kus L = 40 mm 1 kus Překližka tl. 5 mm 250 x 600 mm 1 kus Balzové prkénko 100 x 850 mm 1 kus Plech s. 1,5 32 x 24 mm (Fe, Ms, Al dle možností) 2 kusy Závěs miniaturní 2 kusy Šroub M4 x 16 mm (válcová hlava) 2 kusy Kolík (nebo nýt) Ø 6 x 25 mm 2 kusy Vrut 2 x 16 mm 4 kusy Hřebík 1,2 x 10 mm 4 kusy Lepidlo Herkules Lepidlo vteřinové Bezbarvý lak Balakryl nejmenší dostupné balení 8 Lc potřebná délka materiálu = součet 44

Pracovní pomůcky: kovové měřítko, úhelník, posuvné měřítko; lupénková pilka; brusný papír na dřevo (zrno 80, 100, 120); svěrka (malá velikost); vrtačka ruční, vrtáky: Ø 0,8; 2.5; 3; 3,2; 4,2; 6; 6,5 mm; závitník M4 (č. 2 z úplné sady); rašple, pilník; šroubovák; kladivo malé; štětec plochý (malá velikost). Technická dokumentace, která obsahuje výkresy jednotlivých částí a sestavu, je zařazena v příloze. Výrobní náklady na promítací kout jsou nízké. K výrobě stačí běžné vybavení dílny. Součástí výrobní dokumentace je také návrh pro rozmístění vyřezaných tvarů z překližky a z balzy potřebných pro výrobu (výkres PK-05) 4.2 Metodika práce s učebními pomůckami V této kapitole je zpracována metodika práce s připravenými učebními pomůckami, které jsou využity v návrzích vyučovacích hodin. Metodika práce je zohledněna zásadami didaktiky technického kreslení. Promítací kout Promítací kout je složený ze třech promítacích ploch, které jsou na sebe navzájem kolmé a odpovídají osám x, y, z. Každá plocha přestavuje jednu průmětnu, na kterou se bude dané těleso zobrazovat. Průmětny se označují římskými číslicemi. Hlavní pohled nárys se zobrazuje na I. průmětnu. II. průmětna je půdorys a zobrazuje pohled z vrchu a III. průmětna je bokorys, na které je zobrazen boční pohled. 45

Před samotným používáním promítacího koutu je potřeba žákům vysvětlit princip fungování pomůcky a přesvědčit se, že jej žáci chápou. Důležité je vždy správně umístit model tělesa. Model se umisťuje tak, aby jeho stěny či hrany byly kolmé nebo rovnoběžné na promítací plochy. Během vysvětlování žákům, jak správně model umístit, je vhodné ukázat i příklady špatného umístění (obr. 23). Obrázek 23 správné (vlevo) a chybné (vpravo) umístění tělesa Náměty na další cvičení s promítacím koutem: Žáci mohou dostat za úkol k zadanému tělesu v promítacím koutu doplnit jednotlivé papíry se správnými pohledy. Dalším úkolem pro práci s koutem může být doplnění vhodného tělesa do promítacího koutu, ve kterém už jsou vloženy papíry s průměty. Žákovým úkolem je najít špatný průmět v promítacím koutu. Svůj výběr opět zdůvodní a promítací kout doplní správným průmětem. Žáci mají za úkol správně pojmenovat jednotlivé průmětny, která je nárys, bokorys a půdorys. A poté popsat, jak se na každou průmětnu nahlíží (zepředu, z leva, z vrchu). Žáci mají za úkol nakreslit těleso umístěné v promítacím koutě ve třech pohledech. Svůj výkres si poté mohou zkontrolovat pomocí rozloženého promítacího koutu. 46

Soubor modelů těles Modely těles mají ve vyučování široké využití. Prvním příkladem využití je, že žák dostane jeden model, a jeho úkolem je nakreslit model v pravoúhlém promítání. Na lavici si model otáčí vždy o 90. Využije se také při kótování. Žák model nakreslí a zároveň okótuje. V tomto případě je tu možnost využit práce s posuvným měřítkem. Modely těles se dají také využít při hře skládačka. Příklady těles navržené v této hře jsou shodné s vytvořenými modely těles. Dalším námětem může být rozdání výkresů od modelů a k nim příslušné modely. Žákovým úkolem je přiřadit správné modely těles k výkresům. Pracovní listy Také při tvorbě pracovních listů byly dodrženy pedagogické principy, které jsou rozepsány výše v kapitole Didaktika techniky. Je to například princip posloupnosti pro zpracování témat v pracovních listech (přes základy technické normalizace, technického zobrazování, pravoúhlého promítání a poté kótování). Pracovní listy mohou být použity jako doplňkový materiál k procvičení látky nebo k opakování či pro ověření znalostí žáků. Mají jednotný grafický styl rámeček, zadání, číslo PL a hlavičku pro vyplnění jména žáka a data. Pracovní listy jsou vytvořeny v programy ProgeCAD 2013 Profesional a následně exportovány do formátu PDF. Formát PDF zajišťuje, že se pracovní listy mohou otevřít na každém počítači. Náměty na procvičování formou hry Prostřednictvím vhodné hry lze vyučovací látku naučit, zopakovat i upevnit. Hra jako vyučovací metoda obohacuje školní práci, má pro každé dítě osobní smysl a může být významným prostředkem k všestrannému rozvoji žáka. (Šimoník, str. 34, 2003) 47

I při výuce technických předmětů je vhodné doplnit výuku zábavnými prvky. Pro návrhy vyučovacích hodin technického kreslení byly vytvořeny tyto formy her: spojovačka; problémová úloha; skládačka; soutěž pro ověření pojmů. Spojovačka Při této hře si žáci zopakují druhy čar používaných na technických výkresech a jejich použití. Spojovačka obsahuje dvě skupiny lístečků. První skupina jsou názvy čar a druhá skupina jejich použití. Žáci přiřazují lístečky k sobě do dvojice, aby u každé čáry bylo doplněno správně její použití. V příloze je soubor obsahující připravenou spojovačku. Problémová úloha Jedná se o připravený příklad tělesa, kde je žákovým úkolem doplnit chybějící pohledy (obr. 24). U tohoto příkladu je možné vymyslet více jak jednu správnou možnost pro doplnění pohledu. Celý pracovní list spolu s řešením je obsažen v příloze. Obrázek 24 Problémová úloha 48

Skládačka Skládačka obsahuje čtyři obrázky (obr. 25). První obrázek je 3D těleso. Na zbylých třech jsou nárys, bokorys a půdorys. Úkolem je správně poskládat všechny 3 pohledy. Žáci pracují ve dvojicích. Každá dvojce dostane jednu skládačku. Učitel postupně obchází a kontroluje. Po správném složení předloží žákům technický výkres pro kontrolu a dané těleso. Postupně si žáci skládačky vyměňují, aby si každá dvojce složila minimálně tři skládačky. 3D obrázek ve skládačce byl nakreslen v programu Autodesk Inventor Professional 2017. Obrázky nárysu, bokorysu a půdorysu jsou vystřiženy z výkresu. Tělesa ve skládačce byla vybrána taková, ke kterým jsou vytvořeny dřevěné 3D modely. Takto je zde možnost použít při skládání i dřevěný model. V příloze jsou zařazeny vypracované skládačky. Obrázek 25 Didaktická hra skládačka Soutěž pro ověření pojmů Během soutěže žáci společně spolupracují. Jedná se o zábavnou formu procvičení učiva. Žáci si zopakují základní pojmy týkající se pravoúhlého promítání. Žáci vytvoří dvě skupiny. Každá skupina má na začátku 200 bodů. U každé z otázek je na výběr ze tří odpovědí, správnou je pouze jedna odpověď. Délka trvání soutěže se dá upravit počtem otázek. Vždy před zněním otázky vsadí své body. Pokud odpoví správně, body se jim přičtou. Za špatnou odpověď vsazené body ztratí. Na konci soutěže vyhrává skupina s větším počtem 49