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.
Informatický adventní kalendář
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.
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.
Grafové úlohy pro mobilní aplikaci
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.
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 (zadáno)
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.
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.
