Tato stránka vychází z podkladů pro tištěné studijní plány (tzv. Karolinku).
Učitelství informatiky pro střední školy
Garantující pracoviště: Katedra softwaru a výuky informatiky
Oborový garant: doc. RNDr. Pavel Töpfer, CSc.
Doporučený průběh studia
Předměty povinné jsou vytištěny tučně, povinně volitelné předměty normálním písmem, doporučené volitelné předměty kurzívou.
Hlavní studijní plán (maior)
1. rok studia
kód | Předmět | Kredity | ZS | LS | |
NPEP401 | Pedagogika I | 3 | 1/1 Z | — | |
NPGR003 | Základy počítačové grafiky | 5 | 2/2 Z+Zk | — | |
NUIN019 | Základy tvorby webu | 1 | 4 | 1/2 KZ | — |
NPEP402 | Pedagogika II | 3 | — | 1/1 Z | |
NPEP403 | Psychologie | 6 | — | 2/2 Z | |
NUIN014 | Informační technologie | 1 | 4 | — | 2/1 Z+Zk |
NDIN015 | Didaktika informatiky | 1 | 5 | — | 2/1 Z |
NDIN012 | Didaktika uživatelského software | 1 | 3 | — | 0/2 Z |
NDIN007 | Pedagogická praxe z informatiky 2 | 5 | 2 týdny Z |
1 Předmět není vyučován v každém akademickém roce, je vyučován zpravidla jednou za dva roky. Zapište si jej podle toho v 1. nebo ve 2. roce svého studia.
2. rok studia
kód | Předmět | Kredity | ZS | LS | |
NPEP501 | Diagnostika a autodiagnostika pro učitele | 2 | 0/1 Z | — | |
NTIN090 | Základy složitosti a vyčíslitelnosti | 4 | 2/1 Z+Zk | — | |
NUIN019 | Základy tvorby webu | 1 | 4 | 1/2 KZ | — |
NDIN008 | Pedagogická praxe z informatiky 3 | 5 | 2 týdny Z | ||
NSZZ501 | Diplomová práce I | 8 | 0/6 Z | — | |
NUIN014 | Informační technologie | 1 | 4 | — | 2/1 Z+Zk |
NDIN015 | Didaktika informatiky | 1 | 5 | — | 2/1 Z |
NDIN012 | Didaktika uživatelského software | 1 | 3 | — | 0/2 Z |
NUIN017 | Speciální oborový seminář | 3 | — | 0/2 Z | |
NSZZ502 | Diplomová práce II | 12 | — | 0/10 Z |
1 Předmět není vyučován v každém akademickém roce, je vyučován zpravidla jednou za dva roky. Zapište si jej podle toho v 1. nebo ve 2. roce svého studia.
Doporučené volitelné předměty
kód | Předmět | Kredity | ZS | LS | |
NPFL012 | Úvod do počítačové lingvistiky | 3 | 2/0 Zk | — | |
NAIL028 | Úvod do robotiky | 5 | 2/2 Z+Zk | — | |
NPED045 | Multimediální vzdělávání v pojetí psychologického výzkumu | 3 | 1/1 KZ | — | |
NPED015 | Pedagogický seminář I | 3 | 0/2 Z | — | |
NAIL120 | Úvod do umělé inteligence | 5 | — | 2/2 Z+Zk | |
NPRG036 | Datové formáty | 5 | — | 2/2 Z+Zk | |
NPRG003 | Metodika programování a filozofie programovacích jazyků | 3 | — | 2/0 Zk | |
NPED016 | Pedagogický seminář II | 3 | — | 0/2 Z | |
NAIL127 | AI v kontextu | 3 | 1/1 Z | 1/1 Z |
Přidružený studijní plán (minor)
1. rok studia
kód | Předmět | Kredity | ZS | LS | |
NPGR003 | Základy počítačové grafiky | 5 | 2/2 Z+Zk | — | |
NUIN019 | Základy tvorby webu | 1 | 4 | 1/2 KZ | — |
NUIN014 | Informační technologie | 1 | 4 | — | 2/1 Z+Zk |
NDIN015 | Didaktika informatiky | 1 | 5 | — | 2/1 Z |
NDIN012 | Didaktika uživatelského software | 1 | 3 | — | 0/2 Z |
NDIN007 | Pedagogická praxe z informatiky 2 | 5 | 2 týdny Z |
1 Předmět není vyučován v každém akademickém roce, je vyučován zpravidla jednou za dva roky. Zapište si jej podle toho v 1. nebo ve 2. roce svého studia.
2. rok studia
kód | Předmět | Kredity | ZS | LS | |
NTIN090 | Základy složitosti a vyčíslitelnosti | 4 | 2/1 Z+Zk | — | |
NUIN019 | Základy tvorby webu | 1 | 4 | 1/2 KZ | — |
NDIN008 | Pedagogická praxe z informatiky 3 | 5 | 2 týdny Z | ||
NUIN014 | Informační technologie | 1 | 4 | — | 2/1 Z+Zk |
NDIN015 | Didaktika informatiky | 1 | 5 | — | 2/1 Z |
NDIN012 | Didaktika uživatelského software | 1 | 3 | — | 0/2 Z |
NUIN017 | Speciální oborový seminář | 3 | — | 0/2 Z |
1 Předmět není vyučován v každém akademickém roce, je vyučován zpravidla jednou za dva roky. Zapište si jej podle toho v 1. nebo ve 2. roce svého studia.
Doporučené volitelné předměty
kód | Předmět | Kredity | ZS | LS | |
NPFL012 | Úvod do počítačové lingvistiky | 3 | 2/0 Zk | — | |
NAIL028 | Úvod do robotiky | 5 | 2/2 Z+Zk | — | |
NPED045 | Multimediální vzdělávání v pojetí psychologického výzkumu | 3 | 1/1 KZ | — | |
NPED015 | Pedagogický seminář I | 3 | 0/2 Z | — | |
NAIL120 | Úvod do umělé inteligence | 5 | — | 2/2 Z+Zk | |
NPRG036 | Datové formáty | 5 | — | 2/2 Z+Zk | |
NPRG003 | Metodika programování a filozofie programovacích jazyků | 3 | — | 2/0 Zk | |
NPED016 | Pedagogický seminář II | 3 | — | 0/2 Z | |
NAIL127 | AI v kontextu | 3 | 1/1 Z | 1/1 Z |
Požadavky znalostí ke státní závěrečné zkoušce z informatiky a didaktiky informatiky
Odborná témata
1. Zobrazení dat v počítači
Zobrazení celých a reálných čísel v počítači, algoritmy základních
početních operací. Reprezentace znaků a řetězců. Implementace datových
struktur (pole, záznamy, množiny).
2. Principy počítačů, operačních systémů a počítačových sítí
Architektury počítačů. Typické instrukce strojového kódu. Přerušovací
systémy. Paměťové systémy. Sběrnice, způsob připojení a programové
obsluhy typických periférií. Role a základní úkoly operačního systému,
příklady konkrétních operačních systémů (Windows, Unix). Správa
prostředků, algoritmy prevence uváznutí. Popis paralelismu
a synchronizace procesů. Počítačové sítě, standard ISO, TCP/IP,
Internet, elektronická pošta.
3. Datové a řídicí struktury programovacích jazyků
(programátorský a implementační pohled)
Jednoduché a strukturované datové typy. Podprogramy, komunikace
podprogramu s okolím (globální proměnné, parametry, typy předávání
parametrů, moduly a separátní kompilace). Porovnání vybraných
programovacích jazyků z hlediska jejich datových a řídicích struktur.
Principy překladu programovacích jazyků, překlad a interpretace,
podprogramy a makra. Formální popisy syntaxe programovacích jazyků.
4. Metodika programování
Vývoj metodiky programování. Strukturované programování, modulární
a objektové programování, abstraktní datové typy. Událostmi řízené
programy. Logické a funkcionální programování. Dětské programovací
jazyky.
5. Správnost a složitost algoritmů
Částečná správnost algoritmu, konečnost algoritmu, invarianty.
Časová, paměťová, asymptotická složitost algoritmu - nejhorší, nejlepší,
průměrný případ (definice jednotlivých pojmů). Odhad asymptotické
složitosti jednoduchých algoritmů. Časová a prostorová složitost - vztah
determinismu a nedeterminismu. Polynomiální převeditelnost,
P- a NP-problémy, NP-úplnost.
6. Základní programovací techniky a návrh datových struktur
Různé reprezentace abstraktních datových typů (množina, zásobník,
fronta, prioritní fronta). Složitost vyhledávání, vkládání
a vypouštění prvků, hledání minimálního a k-tého nejmenšího, průchod
všemi prvky. Reprezentace faktorové množiny. Hashování. Reprezentace
aritmetických výrazů a algoritmy pro výpočet jejich hodnoty. Obecnější
metody návrhu efektivních algoritmů (metoda rozděl a panuj, dynamické
programování atd.).
7. Algoritmy vnitřního a vnějšího třídění
Dolní odhady časové složitosti úlohy vnitřního třídění pro nejhorší
a průměrný případ. Jednoduché algoritmy kvadratické složitosti.
Třídění sléváním, heapsort, quicksort, přihrádkové třídění. Odlišnost
vnějšího třídění od vnitřního třídění, základní myšlenky, přirozené
slučování, polyfázové třídění.
8. Základní numerické algoritmy
Řešení soustav lineárních rovnic - metody přímé a iterační, metody
řešení nelineárních rovnic. Interpolace funkcí polynomy, jiné metody
aproximace funkcí. Numerická integrace.
9. Teorie automatů a jazyků
Chomského hierarchie, charakterizace jejich tříd pomocí gramatik
a automatů. Různé ekvivalentní definice regulárních jazyků. Nerodova
věta. Uzávěrové vlastnosti regulárních jazyků. Bezkontexové gramatiky,
derivační stromy, normální tvary gramatik, zásobníkové automaty,
uzávěrové vlastnosti, deterministické jazyky.
10. Kombinatorika a teorie grafů
Základní pojmy teorie grafů, různé možnosti datové reprezentace grafu.
Základní kombinatorické pojmy a metody. Základní kombinatorické
a grafové algoritmy (např. nejkratší cesta v grafu, minimální kostra,
prohledávání grafu, určování různých typů souvislosti, acykličnost
grafu, toky v sítích, maximální párování v grafech).
11. Vyčíslitelnost
Algoritmicky vyčíslitelné funkce, jejich vlastnosti, Churchova teze.
Rekursivní a rekursivně spočetné množiny a jejich vlastnosti.
Algoritmicky neřešitelné problémy. Gödelova věta o neúplnosti.
12. Informační systémy
Organizace souborů - sekvenční, indexsekvenční, indexované, hashovací
metody, B-stromy. Databázové systémy - problematika návrhu,
konceptuální, logické a fyzické schéma. Relační datový model. Pojem
dotazu, dotazovací jazyky (SQL).
13. Počítačová geometrie a grafika
Algoritmy 2D grafiky: kreslení čar, vyplňování, půltónování
a rozptylování barev. Barevné systémy, zobrazování barev na počítači.
Transformace a projekce. 3D grafika: metody reprezentace 3D scén,
zobrazovací algoritmy, výpočet viditelnosti.
14. Umělá inteligence
Heuristické metody řešení úloh. Neuronové sítě. Programování her -
algoritmus minimaxu, alfa-beta prořezávání.
15. Vybrané oblasti použití počítačů
Databázové systémy, programy pro přípravu textů, programy pro přípravu
prezentací, tabulkové kalkulátory, počítačová grafika a animace, formáty
multimediálních souborů (grafika, audio, video).
WWW - vyhledávání informací. Počítačové modelování a simulace.
Kryptografie s veřejným klíčem, elektronický podpis.
Didaktická témata
Metodicky zajímavý krátký výklad jednoho z předem známých témat. Hodnotí se především metodický přístup k výkladu a vystižení podstaty problematiky.
- – Vyhledávání v poli (sekvenční, binární, pomocí zarážky)
- – Výpočet hodnoty polynomu Hornerovým schématem
- – Generování všech permutací v lexikografickém uspořádání
- – Jednoduchý třídicí algoritmus
- – Quicksort
- – Heapsort
- – Vnější třídění
- – Rekurzivní podprogramy
- – Reflexívní, symetrický a tranzitivní uzávěr
- – Práce s lineárním spojovým seznamem, srovnání s polem
- – Průchod stromem do hloubky a do šířky (rekurze, zásobník, fronta)
- – Prohledávání s návratem (backtracking)
- – Vyhledávání, vkládání a vypouštění v binárním vyhledávacím stromu
- – Problém stabilních manželství
- – Algoritmus minimaxu
- – Algoritmy vyčíslení hodnoty aritmetického výrazu
- – Nalezení minimální kostry grafu
- – Dijkstrův algoritmus
- – Určení délky nejdelší rostoucí vybrané podposloupnosti
- – Způsoby předávání parametrů procedur a funkcí
- – Statické a virtuální metody a jejich srovnání
- – Výpočet hodnoty polynomu Hornerovým schématem