Elektrotechnická stavebnice z 16pinových patic

Autorem článku a stavebnice je Bc. Pavel Drahovzal, student Masarykovy univerzity v Brně. Stavebnici navrhl a vytvořil v rámci své bakalářské práce jejíž náplní byla analýza elektrotechnických stavebnic a navržení nové stavebnice na základě zjištěných nedostatků. V diplomové práci se následně zabývá didaktickým materiálem ke stavebnici a kvalitativním výzkumem ověřující efektivnost a vhodnost použití stavebnice na základní škole.

Idea

Jakou elektrotechnickou stavebnici zvolit, aby efektivně rozvíjela vědomosti a dovednosti žáků? Tato otázka nemusí být pro každého pedagoga zrovna lehkým úkolem. Je třeba zvážit vhodné konstrukční provedení, odolnost stavebnice, možnost opravy, tematické zaměření, případně možnost rozšíření, cílovou skupinu uživatelů, cenu apod.

Vhodnou odpovědí na položenou otázku může být elektrotechnická stavebnice z 16pinových patic. Stavebnice však nemusí být využita pouze pro výukové účely, ale i jako náplň volného času.

Návrh a výroba stavebnice

Po nastudování literatury týkající se problematiky elektrotechnických stavebnic jsem zvolil konstrukční směr součástek na zapojovacích jednotkách, který se jeví jako nejvhodnější pro využití ve vzdělávání zejména díky možné rozšiřitelnosti a přehlednosti. Koupě či výroba takovéto stavebnice ale bývá poněkud dražší než u ostatních stavebnic, proto bylo potřeba nalézt nosný prvek, který je levný a přitom postačující. Takovým nosným prvkem se stala vhodně upravená 16pinová patice, která dala stavebnici jméno.

Patice se zkrácenými piny se mezi sebou vzájemně spojují pomocí vyštípaných pinů, přiletovaných po krajích patice.

Na každém nosném prvku je osm pinů určených k zapojení součástky. Vývody součástky se natvarují tak, aby na každé straně patice byl umístěn jeden vývod, a zapájením se součástka upevní k vybraným protilehlým pinům. Následuje propojení se zbývajícími piny na každé straně patice s pinem, ke kterému je připájen vývod součástky, vhodně zkráceným přiletovaným drátkem. Ve spodním prostoru patice je umístěn štítek s označením součástky.

Podrobný návod krok za krokem pro výrobu nosného prvku z 16ti pinové patice lze nalézt v mé bakalářské práci.

Rozbor stavebnice

Stavebnice z 16pinových patic umožňuje netradičním způsobem vytvářet modely plošných spojů. Cílí tak především na rozvoj technické tvořivosti a logického myšlení. Navržení stavebnice jako napodobeniny plošného spoje umožňuje seznámení žáka s principem vytváření návrhu plošných spojů. To 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 je dodrženo nekřížení vodičů, je výsledné zapojení přehledné a snadné pro kontrolu.

Dle zásady názornosti umožňuje uživateli přímý kontakt se součástkami, čímž odstraňuje jeden ze základních nedostatků některých stavebnic. 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, nelze.

Některé stavebnice nabízí rychlý a snadný způsob zapojení, což může být někdy na škodu. Uživatel takových stavebnic přichází o potřebný stimul k rozvíjení motoriky. Stavebnice z 16pinových patic díky malým rozměrům a způsobu realizace zapojení umožňuje velmi efektivní rozvíjení jemné motoriky, která je v elektrotechnice zajisté potřebná.

Nízká odolnost stavebnice může být na škodu, pokud dojde k trvalému a nevratnému poškození. Poškození vzniklá na stavebnici z 16pinových patic při nevhodném zacházení lze snadno opravit (ohnuté piny lze opětovně narovnat, ulomené části lze opětovně přiletovat). V takovém případě se může stát nižší odolnost stavebnice její předností. Uživatel se učí přiměřenému zacházení, zodpovědnosti a vážení si materiální hodnoty.

Stavebnice z 16pinových patic není omezena pevně danými součástkami, či počtem proveditelných zapojení, ale je možné ji rozšířit o nové součástky dle potřeby, čímž lze získat nesčetně nových zapojení. Snadné rozšíření stavebnice je také možné z hlediska nízké pořizovací ceny jednotlivých konstrukčních prvků.

Doporučení

Při práci se stavebnicí je vhodné používat kleště s plochými čelistmi pro tvarování a zasouvání odizolovaných vodičů.

Stavebnici si může vyrobit kdokoli, kdo umí pájet a má trpělivost, výrobu stavebnice lze pod vhodným vedením zařadit i do vzdělávacího kroužku či školní výuky.

Stavebnice byla otestována s žáky osmé třídy ZŠ, ale i dítě nižšího věku by práci se stavebnicí mohlo zvládnout.

Cena patic se nyní pohybuje v rozmezí 7 až 16 Kč, je proto velmi vhodné si nejdříve rozmyslet, kde patice nakoupíte.

Zajímavosti

Stavebnice získala dvakrát první místo na mezinárodní Olympiádě techniky v Plzni roku 2013 a 2015.

Při první vyučovací hodině žáky práce na stavebnici natolik bavila, že nechtěli hodinu ukončit, dokud nedokončí zapojení.

Příklady zapojení

V mé diplomové práci lze nalézt až sedm možných způsobů použití stavebnice jak ve výuce, tak i pro běžného uživatele. Didakticky zpracovaný materiál k jednotlivým součástkám stavebnice i pro jednotlivá zapojení. V práci lze dále nalézt 28 zapojení, která jsou rozdělena do čtyř kategorií dle obtížnosti, příklad pracovního listu pro práci se stavebnicí a seznámení s výsledky kvalitativního výzkumu se stavebnicí s žáky osmé třídy ZŠ.

Podívejte se i na prodávané univerzální elektronické stavebnice.