1. MASARYKOVA UNIVERZITA
PEDAGOGICKÁ FAKULTA
Závěrečný úkol
Návrh elektrotechnické stavebnice
Pavel Drahovzal

2. Argumentace
Následující úryvek pochází z mé bakalářské práce, která se zabývá problematikou
elektrotechnických stavebnic a návrhem vlastní elektrotechnické stavebnice. Úryvek popisuje
návrh mnou vytvořené stavebnice, která má za úkol zefektivnit výuku na základní škole
a případně eliminovat nedostatky stávajících stavebnic používaných ve výuce. Rozbor
se zabývá odůvodněním, proč jsem se rozhodl vytvořit právě daný typ stavebnice, kde jsou
uvedeny klady a zápory stávajících elektrotechnických stavebnic.
Anotace
Následující text se nejdříve zabývá popisem navrhované stavebnice, která má za úkol
zefektivnit výuku na základní škole. Rozbor stavebnice pojednává o uskálích elektrotech-
nických stavebnic používaných ve výuce a návrhu případného řešení, které je použito
v realizované stavebnici. Text uzavírá postup práce, který určuje jak by žák měl při práci
s elektrotechnickou stavebnicí ve výuce postupovat.
Klíčová slova
elektrotechnická stavebnice, součástka, návrh, postup, výuka, spoje

3. Návrh elektrotechnické stavebnice
Popis stavebnice
Stavebnice se ubírá konstrukčním směrem „Součástky na zapojovacích jednotkách“.
Jako nosné prvky jsou použity 16-ti pinové patice v precizním provedení. Na každém nosném
prvku je přiletován vždy pouze jeden funkční prvek nebo funkční jednotka, čímž je získána
zapojovací jednotka. Nosné prvky se mezi sebou mohou vzájemně spojovat pomocí pinů,
přiletovaných po krajích patice, do větších celků. Vzniká tak napodobenina plošného spoje
s viditelnými součástkami na vrchní straně a dolní stranou uzpůsobenou k vytváření vodivých
cest, ve formě rozebíratelných spojů, pomocí drátků, kterými se propojují jednotlivé
součástky mezi sebou.
Rozbor stavebnice
Viditelnost jednotlivých součástek žákovi umožňuje spojit teorii s praxí (schematickou
značku součástky s její reálnou podobou) což u stavebnic, které mají součástky zapouzdřené
v zapojovacích jednotkách či skryté v plastovém obalu stavebnic, nelze. Žák je tedy nucen
u práce přemýšlet a ne jen kopírovat zapojení podle elektrotechnického schématu, díky
vyobrazeným schematickým značkám na zapojovacích jednotkách. Absence viditelnosti
reálné součástky může vést k tomu, že žák je sice schopen na stavebnici rychle zapojit podle
schématu sebesložitější zapojení, ale při práci bez stavebnice s reálnými součástkami
nedokáže zapojit jednoduchý obvod. Takovým nevhodným typem stavebnice může být např.
stavebnice Voltík apod.
Navržení stavebnice jako napodobeniny plošného spoje umožňuje seznámení žáka
s principem vytváření návrhu plošných spojů. Což udržuje mysl žáka aktivní, protože
u vytváření zapojení musí nejdříve vymyslet jak k sobě pospojovat jednotlivé zapojovací
jednotky s ohledem na to, aby mohl následně ze spodní strany součástky propojit drátky tak,
aby se vodiče nekřížily. Pokud by si žák chtěl ulehčit práci tím, že by si práci nejdříve
nerozmyslel a libovolně křížil vodiče, jeho práce by se za chvíli stala nepřehledná a velmi
těžko by se v zapojení nalézala případná chyba. Naopak vytvořené zapojení s nepřekříženými
vodiči je přehledné a lépe se kontroluje.
Pro vytvoření vodiče si žák musí naměřit a odizolovat kus drátku. Dále jej pak,
pomocí kleští s úzkými čelistmi, tvaruje a zasouvá do zásuvných kontaktů patice. Díky takové
činnosti a zároveň konstrukci stavebnice jako takové (malým rozměrům a nutnosti

4. přiměřeného zacházení) slouží k rozvíjení jemné motoriky, která je v elektrotechnice
potřebná.
Většina autorů publikací zabývajících se problematikou elektrotechnických stavebnic
uvádí jako negativní aspekt pracné sestavení obvodů a zrovna tak i nižší odolnost stavebnice.
Dle mého názoru tak žáci přicházejí o potřebný stimul k rozvíjení motoriky, kterou budou
potřebovat při práci s reálnými součástkami. Lze souhlasit s tím, že nízká odolnost stavebnice
je na škodu, pokud dojde k trvalému a nevratnému poškození. Nikoli pokud dojde
k znehodnocení, které může žák sám, případně s pomocí učitele, opravit. U navržené
stavebnice lze většinu znehodnocení eliminovat. Spojovací piny jsou měkké a zároveň pevné,
tudíž při nechtěném ohnutí je lze většinou opětovně kleštěmi narovnat. Pokud by ale přeci jen
došlo k ulomení spojovací části, s pomocí učitele může žák případný poškozený pin nahradit
pinem novým. Stejně tak pokud by došlo ke zničení letovaného spoje, který spojuje vývod
součástky s nosným prvkem, lze jej opětovně připájet.
Stavebnice je určená pro vytváření zapojení, podle elektrotechnických schémat,
věnujících se fotodetektorům. Fotodetektory jsou zvoleny proto, aby zaujaly žáky zajímavou
činností a motivovaly tak žáky k hlubšímu zájmu o elektrotechniku. Jednotlivá zapojení jsou
vybrána tak, aby na základních zapojeních, žáci získaly představu a seznámili se s činností
jednotlivých fotodetektorů. Po seznámení se s činností pak učitel vede žáky ke složitějším
zapojením, které ukazují různé varianty použití fotodetektorů. Žák tak získá představu o tom,
jak funguje spínání některých zařízení, s kterými se setkává v běžném životě (např. u nočního
osvětlení či vysoušeče rukou na toaletách pomocí fotobuňky viz. obrázek 1).
Obrázek 1: Elektrotechnické schéma fotobuňky

5. Stavebnice je určena pro pokročilé uživatele na druhém stupni základní školy, protože
výuka elektrotechniky na základní škole bývá mnohdy hrubě podceňována. Z toho důvodu je
stavebnice zaměřena právě na tyto žáky, aby je mohla oslovit zajímavou a zábavnou formou.
Případně motivovat k zájmu o elektrotechniku i mimo školní výuku.
Doporučený postup práce se stavebnicí
Žák nejdříve vybere ze všech zapojovacích jednotek právě ty, které obsahují
požadované součástky. Dále žák promyslí, jak fyzicky uspořádat zapojovací jednotky tak,
aby mohl následně co nejefektivnějším způsobem provést propojení jednotlivých součástek
drátky (bez křížení spojů). Ke správnému propojení je důležité, aby žák uměl číst
elektrotechnické schéma. Vhodné bude, pokud si žák nejdříve situaci rozmyslí na papíře, než
přejde k reálnému zapojování. Před samotným zapojováním je vhodné odměřit a odizolovat
jednotlivé drátky, které použije. Při práci s nimi by měl použít menší kleště, kterými
na drátcích nejdříve vytvoří ohyby vodivých cest a poté je zapojí do správných pinů. Při celé
práci žák musí dbát na to, aby příliš netlačil na vytvořenou „destičku“. V opačném případě
může dojít k znehodnocení stavebnice. Pro napájení stavebnice lze použít vodivých pinů,
určených k fyzickému propojení stavebnice, do kterých připojíme vývody napájení.

6. Zdroje:
1. Vybrané příklady elektrotechnických stavebnic. Vybrané příklady elektrotechnických
stavebnic [online]. [cit. 2012-12-29]. Dostupné z:
<http://www.kteiv.upol.cz/uploads/soubory/dostal/specialni_didakticke_praktikum_2/soubory
/disciplína1/kapitola7.htm>
2. SERAFÍN, Čestmír. Elektrotechnické stavebnice. 1. vyd. Olomouc: Univerzita Palackého v
Olomouci, 2011, 78 s. ISBN 978-80-244-2834-5.
3. PECINA, Josef. Elektrotechnické stavebnice ve výuce praktických činností na 2. stupni ZŠ.
Elektrotechnické stavebnice ve výuce praktických činností na 2. stupni ZŠ [online]. [cit. 2012-
12-29]. Dostupné z: < http://svp.muni.cz/ukazat.php?docId=512>
Zdroj 1:
 přehledný
 potřebné informace k tématu
 informativní obrázky
 názorný
 obsáhlý
Zdroj 2:
 erudovanost autora
 odborná publikace
 aktuální informace
 text vychází z dlouholetých výzkumů i ostatních erudovaných autorů
 přehledně uceleno
Zdroj 3:
 erudovanost autora
 přehlednost
 všestraně avšak stručně zpracováno
 aktuální informace
 informativní obrázky