Témata diplomových prací

STEM programovatelná stavebnice Sam labs

Sam Labs je nová robotická stavebnice postavená na Micro:bit. Tato stavebnice může být zajímavým nástrojem pro STEM vzdělávání. Cílem diplomové práce je navrhnout výukové aktivity s touto stavebnicí. Vytvořené aktivity budou následně vyzkoušeny na ZŠ Kubatova. Díky STEM zaměření je tato práce ideální pro studenty, jejichž druhou aprobací je fyzika, technická výchova a nebo matematika. Odborným poradcem pro tuto práci bude Mgr. Hanzal.

Deskové strategické hry jako nástroj rozvoje informatického myšlení (IM)

Deskové strategické hry mohou rozvíjet informatické myšlení. Je možné se zkoumat jaké složky IM jsou rozvíjeny v jednotlivých hrách. Případně přístup studentů učitelství informatiky k tomuto tématu

Výuka umělé inteligence na ZŠ

Výuka umělé inteligence na ZŠ je potenciálně novým směrem výuky informatiky. Koukněte na: https://clanky.rvp.cz/clanek/22973/KONSTRUKCIONISMUS-A-UMELA-INTELIGENCE.html Na toto téma lze vypisovat různé závěrečné práce. Přičemž cílem práce je vyzkoušet metody výuky programování umělé inteligence na ZŠ.

Analýza dat z bobříka informatiky

Bobřík informatiky generuje velké množství dat. Máme především detailní data u programovacích úloh. Data většinou vypadají, jako jedna velká excelovská tabulka. Cílem práce je odpovědět na nějakou předem položenou výzkumnou otázku pomocí analýzi těchto dat. Výzkumnou otázku je třeba formulovat s vedoucím práce. Příkladem výzkumné otázky může být otázka: Existují genderové rozdíly v řešení ve způsobu řešení programovacích úloh?

Výuka informatiky bez počítače

Mnoho témat týkajících se informatiky jako vědy (computer science) lze učit bez počítače. Příkladem může být web https://www.csunplugged.org/. Případně lze rozvíjet informatické myšlení bez využití počítače. Úkolem studenta bude navrhnout unplaged aktivity rozvíjející informatické myšlení a nebo pochopení nějakých informatických principů. Tyto aktivity budou následně vyzkoušeny na dětech.

Proč byla Česká republika nejlepší ve výzkumu ICILS 2013?

V mezinárodním výzkumu ICILS 2013 dopadla Česká republika nejlépe ze všech zúčastněných zemí. Cílem práce je zjistit proč tomu tak bylo. Konkrétně student porovná výsledky České republiky a všech ostatních států v jednotlivých úlohách, identifikuje tak úlohy, ve kterých dopadla Česká republika nadprůměrně.

Abstrakce ve výuce informatiky

Abstrakce je jednou z nejdůležitějších částí informatického myšlení. Můžeme ji nalézt například v grafech, modelování,  v hledání opakujících se vzorů u cyklů, nebo třeba v edukační robotice. Cílem práce je navrhnout sérii úloh rozvíjejících abstrakci v rámci informatického myšlení.

Téma diplomové práce lze domluvit také individuálně

Před přihlášením se zájemce o téma s problematikou předem seznámí z odborných článků na internetu, cíle a obsah diplomové práce budou projednány osobně v konzultačních hodinách.

• Umělá inteligence (AI) ve výuce na 1. stupni ZŠ.
• Umělá inteligence (AI) ve výuce na 2. stupni ZŠ.
• Možnosti a formy on-line vyučování na 1. stupni ZŠ.
• Možnosti a formy on-line vyučování na 2. stupni ZŠ.
• Možnosti a formy on-line testování na 1. stupni ZŠ.
• Možnosti a formy on-line testování na 2. stupni ZŠ.
• Výukové aplikace pro interaktivní tabule na 1. st. ZŠ s využitím nativních a on-line technologií.
• Interaktivní aplikace ve výuce zvoleného předmětu na 2. stupni ZŠ s využitím nativních a on-line technologií.
• Mobilní zařízení ve výuce na 1. stupni ZŠ.
• Mobilní zařízení ve výuce zvoleného předmětu na 2. stupni ZŠ.
• Všechna témata DP si může zvolit i více studentů pro výuku různých předmětů.

Výuka paralelismu za použití jazyka Python

Student vytvoří sadu programovacích úloh v jazyce Python, které budou zaměřené na využití paralelismu (souběžně běžících procesů). Cílem této sady úloh je pokrýt očekávaný výstup "žák řídí a hodnotí souběh procesů", uvedený v RVP G. Student vytvoří metodické listy pro učitele, ve kterých uvede cíle jednotlivých úloh, kompetence jimi rozvíjené, předpokládaný způsob práce s úlohami, princip jejich plnění a také jejich možné (vzorové) řešení. Vytvořené úlohy student vyzkouší ve výuce a následně provede reflexi výuky.

Tvorba programovacích projektů pro Raspberry Pi

Student vytvoří sadu programovacích projektových úloh v Pythonu, které budou zaměřeny na využití vstupních (tlačítko, vybrané senzory,... ) a výstupních komponent (LED dioda, bzučák, ...) v kombinaci s Raspberry Pi. Student vytvoří metodické listy pro učitele, ve kterých uvede cíle jednotlivých úloh, kompetence jimi rozvíjené, předpokládaný způsob práce s úlohami, princip jejich plnění a také jejich možné (vzorové) řešení. Vytvořené úlohy student vyzkouší ve výuce a následně provede reflexi výuky. Pozn: V rámci projektů bohatě postačí používat stejné komponenty, jako byly využívány v rámci předmětu KIN/7JB resp. KIN/7JD.

Vliv rozvržení webové stránky na schopnost uživatele se v ní orientovat

Cílem práce je pomocí technologie eyetrackingu optimalizovat webové stránky soutěže Bobřík informatiky tak, aby byla pro uživatele co nejpřehlednější. Student předloží webovou stránku vybraným uživatelů z řad žáků a učitelů, nechá je vypracovat zadané úkoly (např. přejít do soutěžního testu, zobrazit si výsledky soutěže apod.) a na základě dat zjištěných pomocí technologie eyetrackingu webovou stránku optimalizuje tak, aby byla pro uživatele přehlednější.

Souvislost mezi socioekonomickým statusem žáka a jeho výsledky v soutěži Bobřík informatiky

Cílem práce je zjistit, zda žáci s nižším socioekonomickým statusem dosahují v soutěži Bobřík informatiky významně odlišných výsledků než žáci s vyšším socioekonomickým statusem. Student nejprve vytipuje sociálně vyloučené lokality v rámci ČR a školy v blízkosti těchto lokalit. Následně osloví učitele informatiky na těchto školách a s jejich pomocí nechá žáky vybraných ročníků těchto škol vyplnit krátký dotazník týkající se jejich socioekonomického statusu. Data vzešlá z dotazníkového šetření propojí s výsledky daných žáků v soutěži Bobřík informatiky a tato data vyhodnotí. Poznámka: Určení socioekonomického statusu žáka bude odpovídat metodice šetření ICILS, kterou student bude mít k dispozici (tj. otázky v dotazníku a způsob vyhodnocení odpovědí student nemusí navrhovat).  

Jak se děti učí o počítači

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.

Jak počítač pracuje

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).

Rozšíření Scratch pro Micro:bit

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.

Informatická únikovka

Únikové hry jsou efektní a motivační, kromě zábavy poskytují možnost ověřit své schopnosti řešit problémy, pracovat pod tlakem, spolupracovat. Únikovka zaměřená na informatiku by měla rozvíjet informatické myšlení člověka. Student v teoretické části práce provede rešerši stávajících informatických únikových nebo podobně laděných her a problémů, které řeší. V praktické části vytvoří kompletní návrh takové hra, která by byla realizovatelná v domácím prostředí (nebo v prostředí jedné místnosti) bez významných nároků na drahé vybavení a bez počítače. Jednotlivé plněné úkoly by měly mít informatickou povahu nebo s informatikou být propojené.

Ozobot – sada úloh na programování minirobota

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.

Informatické úlohy pro dívky

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.

Programování robota Edbot

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.

Micro:bit – tvorba úloh se svítivou LED páskou

K micro:bitu existují různé sady rozšíření o další snadno připojitelné součástky, senzory a výstupy, jako je např. Boson (https://www.dfrobot.com/product-1638.html) nebo Grove inventor kit (https://rpishop.cz/grove/1240-grove-inventor-kit-pro-bbc-microbit.html). Student se seznámí s oběma platformami a zaměří se LED pásku. Vytvoří sadu úloh pro žáky, kteří již zvládají základní programování v Micro:bitu, aby se postupně naučili programovat LED pásku. Úlohy budou seřazeny od nejjednodušších (objevovacích) po úlohy, které simulují reálné efekty na LED pásce (, blikání a barevné variace, ovládání senzory). Podle možností sadu úloh vyzkouší se skupinou žáků, příp. předvede studentům učitelství informatiky.

Jak děti algoritmizují se šaškem Tomášem

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.

Algoritmické úlohy pro Bee-bota

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.

Jak učitelé učí programování

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.

Robotická hračka VEX 123 a její využití ve výuce

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.

Sada úloh pro Micro:bit se sadou Boson

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.