Informatika. Budoucnost začíná u nás.
vedoucí katedry
Kancelář: J501
Email: vanicek@pf.jcu.cz
Telefon: +420 387 773 079
Mobil: -
Konzultační hodiny
Zkouškové období zimního semestru 2024/25:
Oblast odborného zájmu:
Didaktika informatiky
Člen vědecké rady Pedagogické fakulty Jihočeské univerzity.
Studio iMYŠLENÍ https://scratch.mit.edu/studios/3440230/
iTester@bobrik.info 1ebr0x
Programovatelná stavebnice Lego WeDo má svůj originální software, ovšem Scratch poskytuje rozšíření pro ovládání právě této stavebnice. Může být proto výhodné, pokud žák Scratch ovládá, aby jej použil k programování Lego WeDo.
Student vyzkouší a otestuje rozšíření Scratch pro Lego WeDo. Zjistí, nakolik je toto rozšíření kompatibilní se stavebnicí, které příkazy jazyka fungují a nefungují nebo pracují s odchylkami a také jak pohodlné je jeho ovládání v porovnání s originálním programovacím prostředím. Student projde učebnici Lego WeDo a u jejích úloh zkontroluje, zda a do jaké míry jsou realizovatelné ve Scratch, případně po jakých úpravách. Student vytvoří k originálním obrázkům kódu v této učebnici alternativní obrázky v kódu Scratch.
Některé počítačové hry mohou rozvíjet hráče v jeho schopnostech nebo znalostech. Např. tato hra rozvíjí informatické myšlení hráče: https://uccser.github.io/dt-puzzle-journey/
Student naprogramuje originální počítačovou hru s příběhem, v níž bude hlavní hrdina řešit úkoly informatické povahy. Navrhne story, grafiku a ovládání hry, vybere vhodné úkoly. Náměty pro jednotlivé problémy k řešení může student čerpat např. z úloh soutěže Bobřík informatiky. Funkčnost hry student ověří na respondentech věku, pro něž je hra určena.
Student vyvine, zahoří a nasadí v praxi softwarový nástroj, který bude mít jako vstup rozvrh hodin všech tříd nějaké školy a bude zpracovávat např. rozmístění vyučovacích hodin během dne, návaznost hodin různých předmětů, naplněnost odborných učeben, rozložení hodin jednoho předmětu během týdne apod. Software takto bude schopen porovnávat rozvrhy více škol.
Ozobot je minirobot – jezdítko, používané pro výuku informatiky na ZŠ. Sleduje nakreslenou čáru a podle barevných kódů, zapsaných na papíře nebo na obrazovce monitoru/tabletu, mění své chování.
Pro použití Ozobota při ježdění po obrazovce je užitečný jednoduchý grafický editor, který by uměl kreslit čáry a vkládat na čáry tyto barevné kódy. Student vytvoří aplikaci pro Android – jednoduchý grafický editor s těmito vlastnostmi. K aplikaci vytvoří návod a vyzkouší jej prakticky s Ozobotem se skupinou dětí.
Čidlo Vernier Go Direct Force & Acceleration měří sílu, akceleraci a náklon. Je propojitelné s prostředím Scratch, čímž umožňuje vytvářet programovací projekty se vstupy z tohoto senzoru.
Student vytvoří sadu programovacích úloh, v nichž bude senzor Force & Acceleration použit jako vstup dat. Může jít o úlohy, které pomáhají učit programování, třeba i o jednoduché hry za použití tohoto senzoru, nebo o úlohy pro výuku fyziky. student úlohy sestaví do promyšleného kurikula a vyzkouší se skupinou žáků odpovídajícího věku.
Prostředí pro výuku programování Scratch obsahuje multimediální prvky pro práci se zvukem a hudbou. Student prozkoumá všechny možnosti tohoto software v dané oblasti včetně rozšíření Hudba a navrhne sady různých úloh od seznamovacích a objevovacích po větší projekty. Vytvoří sadu zadání programovacích úloh a pracovní projekty s připravenou grafikou a zvukem a metodickou příručku se správnými řešeními a radami. Student vytvořené materiály vyzkouší s věkem odpovídajícími žáky.
Výhodou pro studenta je znalost hudební nauky nebo hry na hudební nástroj.
Mobilní telefony obsahují geolokační senzory, které umožňují využívat aktivity v terénu, jako zánam trasy, Geocaching, WhereIGo a další. Tyto aktivit umožňují jednak porozumět tomu, jak se používají geolokační aplikace, tak tomu, jaká data sbírají a jak je vyhodnocují.
Student připraví a se skupinou dětí vhodného věku (např. v rámci výuky, dětského tábora nebo zájmového kroužku) ověří některé z aktivit využívajících mobilní zařízení a geolokaci. Některé z aktivit by měly vést k pochopení, jaká geolokační data zařízení poskytuje a jak je zpracovává.
Úlohy na kódování textu a obrázků jsou důležitou součástí výuky informatiky. Školám chybí výuková aplikace nebo web, v němž by žáci mohli takové úlohy procházet.
Student navrhne a naprogramuje aplikaci (ideálně webovou), v níž bude žák řešit vybrané úlohy z kódování. Počítač bude dávat zadání, žák bude interaktivně úlohy řešit a počítač zkontroluje, zda žák řešil správně. Student bude úlohy pro svoji aplikaci vybírat z učebnic nebo z archivu soutěže Bobřík informatiky. Jako inspirace pro samotnou aplikaci mohou posloužit např. JOP nebo Práce s daty. Student následně ověří aplikaci na věkem odpovídající skupině žáků.
Prostředí pro výuku programování Scratch má kromě základní sady nástrojů řadu rozšíření, vesměs pro spolupráci s různým hardwarem, především roboty. Mimoto má rozšíření nehardwarová, např. Vnímání videa, Text na hlas, Překlad.
Student prozkoumá možnosti tvorby programovacích projektů, založených na těchto rozšířeních, případně jejich kombinaci. Objeví nebo vytvoří sadu smysluplných úloh, využívajících tyto funkčnosti a vhodných pro výuku programování. Tuto sadu úloh ověří ve výuce s věkově přiměřenými žáky.
Téma digitální technologie (tedy co je a jak pracuje počítač, co je potřeba o něm vědět) je důležité téma nového pojetí informatiky na základní škole. Jeho náplň, metody i způsoby mohou být velmi pestré.
Student nejprve nastuduje tuto oblast, povinné výstupy, dostupné vzdělávací materiály. Dále osloví kolem 10 učitelů informatiky z různých škol, povede s nimi rozhovory a bude analyzovat jejich plány a výukové materiály k tomuto tématu. Následně zpracuje vícepřípadovou studii, v níž porovná různé přístupy k výuce, využití různých materiálů, zařazení do učebního plánu, způsoby hodnocení žáků, ale také učitelovo hodnocení tématu, jeho potřeby a pociťované nedostatky ve výuce tohoto tématu. Výsledkem by měla být zpráva, která poskytne odpověď na otázku, jak se v českých školách vyučuje téma o digitálních technologiích.
Je otázkou, jak žákům 2. stupně ukázat, navést je, jak vlastně počítač "počítá". Každý ví, že pracuje s jedničkami a nulami, ale jak pomocí těchto výpočtů dokáže např. měnit obrázky, ořezávat je, přebarvovat, když pracuje jen s těmi nulami a jedničkami a nepřemýšlí? To je výzva, který stojí před autorem této diplomové práce.
Pokud již umí trochu programovat, mohou si představit, jak program přepočítává jednotlivé pixely. Student připraví několik úloh - projektů ve Scratch, v nichž by se měl sestavit scénář tak, aby postava rastrový obrázek na scéně "přepočítala" do jiného, např. vytvořila negativ, udělala výřez, přebarvila, udělala světlejší nebo tmavší apod. Postava by měla kostýmy tvaru velkého pixelu a různých odstínů šedi a při pohybu po scéně je otiskávala. Úlohy budou objevovací (žáci budou zkoumat, co daný sestavený program dělá) nebo na řešení problémů (sestaví program, který nějak obrázek změní).
Programovatelná deska Micro:bit je blokově programovatelná v Makecode, ovšem Scratch poskytuje rozšíření pro jeho ovládání. Může být proto výhodné, pokud žák Scratch ovládá, aby jej použil k programování Micro:bitu.
Student vyzkouší a otestuje rozšíření Scratch pro Micro:bit. Zjistí, nakolik je toto rozšíření kompatibilní s deskou, které příkazy jazyka fungují a nefungují nebo pracují s odchylkami a také jak pohodlné a uživatelsky přítulné je jeho ovládání v porovnání s Makecode včetně uploadu na desku. Student projde učebnici Micro:bitu v Makecode a u jejích úloh zkontroluje, zda a do jaké míry jsou realizovatelné ve Scratch, případně po jakých úpravách. Student vytvoří k originálním obrázkům programového kódu v této učebnici (metodice) alternativní obrázky v kódu Scratch.
Adventní kalendář neexistuje pouze v podobě čokoládiček, může vypadat jako sada 24 úkolů, z nichž každý se plní po jeden prosincový den. Příklad takového matematického adventní kalendáře: hráč má každý den sestavit matematický výraz, který použije 4 čtyřky, aby jeho výsledek bylo dané číslo dne (např. 4/4 + 4 - 4 = 1). Informatický adventní kalendář by měl být zaměřený na informatiku by měl rozvíjet informatické myšlení člověka. Přitom jednotlivé úkoly by měly tvořit nějaký celek, vztahovat se k danému dni nebo k celému cíli "někam dojít". Tematicky se nabízí kódování obrázku, šifrování, algoritmizace.
Student navrhne hlavní myšlenku a všechny úlohy do takového kalendáře. Řešení úloh by mělo být snadno zkontrolovatelné. Je možné vytvořit kalendář fyzický nebo jako počítačovou / webovou aplikaci. Práce vyžaduje velkou míru tvořivosti u studenta.
Minirobot Ozobot kromě základního režimu sledování nakreslené čáry může být programován v blokovém prostředí podobné Scratchi. Může se tak chovat jako postavička z obrazovky počítače, jezdit a svítit mnoha barvami.
Student vytvoří sadu úloh k naprogramování Ozobota, které využijí příkazů sledování čáry. Vyzkouší se skupinou dětí.
Pro úlohy na práci s grafy chybí učebnice s interaktivními úlohami, v nichž by žáci mohli tvořit graf nebo jej upravovat. Student PF vytvořil takovou aplikaci pro OS Android, která umožňuje tvorbu takových úloh a jejich používání při výuce informatiky. V aplikaci chybí sady úloh k používání na školách. Aplikace je dostupná na https://play.google.com/store/apps/details?id=cz.vojacek.graphity&hl=cs
Student vybere sadu vhodných úloh pro práci s grafy a implementuje je to této aplikace. Bude moci čerpat z učebnic nebo bobřích úloh, některé úlohy nebo jejich variace navrhne sám. Úlohy by měly pokrýt všechny typy nabízených úloh, které aplikace umožňuje vytvořit, a také očekávané výstupy pro téma modelování. Vytvořené úlohy vyzkouší při výuce tématu modelování na žácích odpovídajícího věku a nabídne školám jako výukovou pomůcku.
Podpořit zájem dívek o informatiku má za cíl tato práce. V ní student vytvoří a ověří sadu úloh z informatiky pro základní školu, navržených tak, aby podněcovaly zájem dívek.
Je známo, že dívky mají jiné zájmy a zaměření v informatice než chlapci. Spíše než soutěživost je oslovuje pomoc jiným nebo dělat věci pro jiné lidi, témata ochrany životního prostředí apod. Genderová setrvačnost společnosti jim předkládá úlohy o domácnosti, vaření, péči o děti, ale je otázkou, jestli tato témata dnešní dívky motivují. Student zjistí ze zdrojů a vlastním průzkumem, které druhy úloh jsou pro dívky přijatelnější nebo které na ně cílí. Vytvoří sadu úloh a ty ověří ve výuce na škole.
Edbot (http://ed.bot/) je pokročilejší školní robot/android pro výuku programování a lze jej programovat ve Scratch. Má 14 servomotorů, které mohou simulovat pohyb postavy.
Student vyzkouší možnosti programování tohoto robota a vytvoří několik programů, které využijí jeho pohybové možnosti a způsob ovládání jednotlivých motorů. Dále vyzkouší možnosti použití tohoto robota ve výuce ve třídě, kdy stačí jeden robot pro celou třídu a postupně vykonává programy jednotlivých skupin žáků.
Vhodné pro studenty učitelství pro 1. st. ZŠ nebo MŠ
Výlety šaška Tomáše je výukový software pro mateřské školy a ZŠ, který rozvíjí algoritmizaci u předškoláků a v prvních ročnících ZŠ. (https://imysleni.cz/ucebnice/algoritmizace). Je spustitelný online.
Student vyzkouší možnosti jeho použití s různými typy hardware (např. interaktivní tabule, tablet, notebook) a sestaví vzdělávací plán včetně výzev (úloh), které budou děti při práci s tímto prostředím dostávat. Hlavní náplní bude realizovat výuku v mateřské škole v řízené i neřízené výuce s tímto software s cílem sledovat, jak děti se softwarem pracují, jejich pokrok, motivaci. Popíše, v jakém věku dítě zvládá jak obtížné úlohy. Součástí práce bude získání zpětné vazby od dětí i učitele MŠ formou rozhovoru. Součástí práce bude realizace ukázkové výuky pro studenty učitelství MŠ.
Vhodné pro studenty učitelství pro 1. st. ZŠ
Bee-bot je robotická hračka pro děti z mateřské školy nebo prvních let povinné školní docházky. Programuje se bez počítače a pohybuje se po šachovnicové podložce.
Student vytvoří sadu postupně obtížnějších úloh pro žáka daného věku, které budou kromě algoritmizace rozvíjet další žákovy schopnosti podle tématu, který student vybere (text, počítání, orientace v prostoru, vlastivědné nebo přírodovědné téma). Úlohy by měly propojit oblast algoritmizace s jinou oblastí vzdělávání, aby úlohy obě oblasti integrovaly. Student ideově i technicky připraví podložku pod bee-bota a sadu úloh vyzkouší ve výuce nebo při práci s dětmi.
Vhodné pro studenty učitelství pro 1. i 2. st. ZŠ
Na naší fakultě byly vytvořeny učebnice programování ve Scratch pro 1. i pro 2. stupeň ZŠ. Je žádoucí zjistit, jak učitelé tuto pomůcku ve výuce využívají a kde vidí její chyby.
Student by jednak formou návštěv na takové výuce v roli asistenta učitele, přičemž by sledoval styl jejich výuky programování a pokroky či chyby žáků, jednak rozhovory s učiteli, kteří takovou výuku realizovali, zjišťoval jejich postoje, zkušenosti, názory na takovou výuku. Výsledná sonda popíše výuku programování ve fázi, kdy se jako zcela nové téma na školy zavádí, a která může pomoci zkvalitnit vzdělávací materiály nebo kurzy pro učitele.
Vhodné pro studenty učitelství pro 1. st. ZŠ
VEX 123 je robotická učební pomůcka vzdáleně příbuzná "včelky" Blue-bot. Ovládá se tlačítky na zádech nebo skládáním bloků s příkazy na speciální destičce. Má některá omezení a některá vylepšení oproti původní včelce. Viz https://www.vexrobotics.com/123
Student prozkoumá rozdíly mezi roboty VEX 123 a Blue-bot co se týče obsluhy, ovládání, možností, pedagogických kritérií, dostupných metodických materiálů. Student vytvoří nebo modifikuje vhodnou sadu úloh pro výuku algoritmizace nebo sadu úloh pro využití VEX 123 v některém jiném předmětu na 1. stupni ZŠ. K úlohám připraví metodiku pro učitele, jak takové úlohy učit. Sadu úloh vyzkouší ve výuce na 1. stupni ZŠ a na základě tohoto ověření sadu úloh upraví.
Boson (https://www.dfrobot.com/product-1638.html) je sada senzorů, motorů a LED diod s konzolí pro vložení Micro:bitu. Ten pak může reagovat na okolní podněty
Student vytvoří sadu úloh, které simulují činnost inteligentních systémů, automatických zařízení běžného života ( např. závora na parkovišti, roztočení větráku na tlesknutí). Student nebude vytvářet reálné modely, pouze návrhy zapojení prvků sady Boson k Micro:bitu a programy k jejich ovládání. Tyto úlohy otestuje se skupinou dětí, příp. předvede studentům učitelství.