Aktuální vydání

celé číslo

11

2017

PLC, průmyslové počítače, operátorské panely, I/O moduly

celé číslo

Diskuse o výuce automatizace

Dne 22. června 2017 se uskutečnilo pracovní setkání s názvem EDUtec Workshop. Organizátorem byla kolínské firma Teco (www.tecomat.cz) spolu s firmou Ing. Luděk Kohout (www.edumat.cz ). Hostitelem byla kutnohorská průmyslovka (VOŠ a SPŠ Kutná Hora). Zúčastnilo se 35 zájemců o výuku automatizace z různých pracovišť – učitelů průmyslových škol, gymnázií a vysokých škol i odborníků z firem, které se zabývají vývojem a tvorbou učebních pomůcek (obr. 1). Cílem byla diskuse na téma, jak kvalitně vyučovat automatizaci a oživit zájem mládeže o studium technických oborů. Jednání moderoval Ing. Jaromír Klaban z firmy Teco. 

EDUtec – projekt a učební pomůcky

V úvodu byl představen výukový projekt EDUtec, který před dvaceti lety představilo a ze svých zdrojů financuje Teco. Výstavka ukázala současné varianty učební pomůcky EDUtec spolu s moduly EDU-mat pro simulaci řízených soustav (např. křižovatky se semafory, jednotky posuvů, automatické pračky, mísicí jednotky, nápojového automatu nebo energetické jednotky s regulátorem spotřeby) – obr. 2. Prezentována byla i nová robotická větev se svým prvním představitelem, mobilním robotem Foxee.  

PLC ve výuce

Učitelé středních škol (ze SPŠ v Kutné Hoře, České Lípě, Zlíně, Praze-Proseku, Liberci, Písku a z gymnázia a SOŠ v Podbořanech) referovali o svých zkušenostech s výukou automatizace ve svých školách. Shodli se na nutnosti vyučovat programování PLC podle normy IEC EN 61131-3. Vesměs při výuce používají programovatelný automat Tecomat Foxtrot s jeho vývojovým systémem Mosaic. Volbou programovacího jazyka se školy liší – nejčastěji používají některý z grafických jazyků LD nebo CFC, někde jazyk strukturovaného textu ST. Rozdílné názory panovaly na začlenění řídicího systému do prostředí laboratoře. Někomu se osvědčuje využití hotové učební pomůcky, např. výukového systému EDUtec (obr. 2), nebo výukového kufříku Teco. Někdo Foxtrot používá ukrytý v malé rozváděčové skříňce. Výhodou je snadné, rychlé a bezrizikové připojení řízeného modelu kabely se standardními konektory. S tímto přístupem polemizuje názor, že je naopak potřebné, aby se student seznamoval s postupy používanými v praxi, aby měl příležitost (nutnost) pracovat jako skutečný montér – i s určitým zdržením a s rizikem ztrát. Pro mnohé studenty je totiž problém správně připojit vodiče do svorek a dotáhnout šroubky. Je třeba, aby studenti samostatně řešili problémy praxe, jako třeba montáž lišt pro povrchovou kabeláž inteligentní elektroinstalace. Čím více je student nucen řešit praktické úkoly, tím více se naučí a bude připraven na požadavky profese podle Napoleonova hesla „těžko na cvičišti, lehko na bojišti“. 

Modely řízených soustav

Všeobecným problémem jsou modely řízených soustav. Jen málo škol je vybaveno profesionálními a bezchybně fungujícími modely technologických celků, např. výrobních linek, strojů, dopravních a manipulačních mechanismů. Z důvodu jejich ceny jsou pro většinu škol nedostupné. Problémem je i složitost takového modelu a jeho naprogramování pro požadovanou funkci, což komplikuje jeho začlenění do obvyklé laboratorní výuky. Naprogramování takového komplexu není úloha pro jedno laboratorní cvičení. Obvykle jsou uvedené modely využívány jen jako demonstrace nebo pro dlouhodobější studenské práce (semestrální a závěrečné práce nebo soutěžní úlohy). Cenově dostupnějším řešením jsou laboratorní modely sestrojené z mechanických stavebnic. Jejich sestavení sice může být dobrou školou zručnosti a trpělivosti studentů, ale časový prostor laboratorních cvičení to obvykle nedovoluje. Proto se k výuce používají již hotové modely. Sestavování modelů se využívá k řešení individuálních studentských prací nebo při různých soutěžích. Problémem modelů ze stavebnic (zejména plastových) bývá jejich nedostatečná robustnost a mechanická zranitelnost. Tyto nevýhody nemají elektronické modely, které simulují jednoduché technologické objekty (např. moduly EDU-mod na obr. 2). Virtuální modely lze rovněž vytvářet programem, třeba přímo v systému Foxtrot. Jejich chování je možné zviditelnit s využitím webových stránek stejného systému. Takovýto model může být bezplatně dostupný všem studentům a je nerozbitný. Je to ovšem jen virtuální realita – hmota je hmota. 

Několik postřehů

Více než systematický výklad motivují studenty úkoly a pobídky typu „popsané řešení pozměňte, přidejte k němu..., uberte, ...“. Účelné je zadávání úkolů, které podněcují k pozornosti a tvořivosti – např. najít doma nebo kdekoliv jinde něco zajímavého, popsat, jak to asi funguje a vymyslet postup, jak by to bylo možné řídit. Nebo zadat problém a a očekávat návrh konceptu, jak jej řešit. Nemusí to být „světoborné problémy“, stačí jen maličkosti, např. jak ovládat osvětlení schodiště čidly pohybu PIR nebo jak ovládat splachování pisoárů. Není důležité detailní fyzické provedení, ale možnost probudit ve studentech tvořivé myšlení, citlivost k hledání problémů a odvahu k netradičnímu řešení – může se z toho stát zábavná hra. Důležité je rovněž poskytovat studentům příležitost k prezentaci jejich výtvorů (v písemné i ústní formě), k diskusi a polemice.

Studenti se často projevují, jako by trpěli autistickou poruchou – při řešení problémů jsou uzavřeni do sebe, nekomunikují, nediskutují, nespolupracují. Je zapotřebí je provokovat ke komunikaci a spolupráci. Není doba pro osamělé tvořivce, neboť úspěšná řešení vznikají v týmu. A týmové práci je třeba studenty učit – třeba i proti jejich vůli.

Obvykle se ve třídě vyskytne několik výborných studentů (chytrých, aktivních a tvořivých) – pak je tu většina průměrných a podprůměrných (hloupých, líných, bez zájmu a motivace). Je otázka, komu se přednostně věnovat. Převládal názor, že je třeba „táhnout“ dobré studenty, poskytovat jim dostatek informací a příležitostí, zadávat jim individuál­ní úkoly, řešit s nimi zajímavé problémy, připravovat je na soutěže – a těm ostatním poskytnout alespoň minimum vědomostí, které jsou schopni a ochotni přijmout.  

Probouzení zájmu o technické obory

Aktuálním problémem většiny škol je nedostatečný zájem a nedostatečná kvalita studentů (úroveň znalostí, intelektu i motivace ke studiu). Účastníci se shodli v názoru, že problém je třeba řešit již na úrovni základních, dokonce i mateřských škol. Je nutné hledat způsoby, jak děti zaujmout a dát jim příležitost k poznání, že tvořivá technická práce může být zajímavá hra a že studium na technické škole může být „docela zajímavé“. Je ale ještě třeba přesvědčit rodiče, že technická kvalifikace je perspektivní a i finančně výnosná – o tom by je ale měli přesvědčit i šéfové firem, které je budou zaměstnávat.

Setkání se konalo v parném červnovém dni, navíc v pátek. Projevem zájmu a aktivity účastníků je skutečnost, že většinou vydrželi až do odpoledních hodin. Věřme, že na následujícím podobném setkání budou prezentovány další zajímavé učební pomůcky. 

Ladislav Šmejkal

Obr. 1. Pracovní atmosféra setkání EDUtec Workshop

Obr. 2. Současné varianty výukového systému EDUtec Foxtrot – provedení na panelu (vlevo) a v kufříku, šedobéžové boxy jsou modely pro simulaci řízených technologií