Učitelství informatiky pro střední školy

Tato stránka vychází z podkladů pro tištěné studijní plány (tzv. Karolinku).

Garantující pracoviště: Katedra softwaru a výuky informatiky
Oborový garant: doc. Mgr. Cyril Brom, Ph.D.

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	^*	4	1/2 KZ	—
`NPEP402`	Pedagogika II		3	—	1/1 Z
`NPEP403`	Psychologie		6	—	2/2 Z
`NUIN014`	Informační technologie	^*	4	—	2/1 Z+Zk
`NDIN020`	Metody a strategie výuky informatiky	^*	4	—	0/3 Z
`NDIN021`	Plánování a reflexe výuky informatiky	^*	4	—	0/3 Z
`NDIN007`	Pedagogická praxe z informatiky 2		5		2 týdny Z

^* 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	^*	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	^*	4	—	2/1 Z+Zk
`NDIN020`	Metody a strategie výuky informatiky	^*	4	—	0/3 Z
`NDIN021`	Plánování a reflexe výuky informatiky	^*	4	—	0/3 Z
`NUIN017`	Speciální oborový seminář		3	—	0/2 Z
`NSZZ502`	Diplomová práce II		12	—	0/10 Z

^* 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.

Předmět NDIN020 je vzájemně záměnný s dřívějším předmětem NDIN015 Didaktika informatiky, předmět NDIN021 je vzájemně záměnný s dřívějším předmětem NDIN012 Didaktika uživatelského software. Pokud jste absolvovali dřívější verzi předmětu, splnění odpovídajícího současného předmětu vám bude automaticky uznáno. Pokud naopak studujete podle staršího studijního plánu s povinnými předměty NDIN015 a NDIN012, splnění těchto předmětů si zajistíte absolvováním odpovídajícího nového předmětu NDIN020 resp. NDIN021.

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	—
`NPRG036`	Datové formáty	5	2/2 Z+Zk	—
`NPED045`	Multimediální vzdělávání v pojetí psychologického výzkumu	3	1/1 KZ	—
`NPED015`	Pedagogický seminář I	3	0/2 Z	—
`NDBI046`	Úvod do datového inženýrství	5	—	2/2 Z+Zk
`NPED016`	Pedagogický seminář II	3	—	0/2 Z
`NAIL127`	AI v kontextu	3	1/1 Z	1/1 Z
`NPED048`	Pokročilý seminář z didaktiky informatiky	1	0/1 Z	0/1 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	^*	4	1/2 KZ	—
`NUIN014`	Informační technologie	^*	4	—	2/1 Z+Zk
`NDIN020`	Metody a strategie výuky informatiky	^*	4	—	0/3 Z
`NDIN021`	Plánování a reflexe výuky informatiky	^*	4	—	0/3 Z
`NDIN007`	Pedagogická praxe z informatiky 2		5		2 týdny Z

^* 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	^*	4	1/2 KZ	—
`NDIN008`	Pedagogická praxe z informatiky 3		5	2 týdny Z
`NUIN014`	Informační technologie	^*	4	—	2/1 Z+Zk
`NDIN020`	Metody a strategie výuky informatiky	^*	4	—	0/3 Z
`NDIN021`	Plánování a reflexe výuky informatiky	^*	4	—	0/3 Z
`NUIN017`	Speciální oborový seminář		3	—	0/2 Z

^* 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

Doporučujeme stejné volitelné předměty jako u plánu maior.

Požadavky znalostí ke státní závěrečné zkoušce z informatiky a didaktiky informatiky (zahájení studia v roce 2022 nebo později)

Odborná témata

1. Počítačová geometrie a grafika
Barvy v počítačové grafice, barevné systémy, rastrová a vektorová grafika, průhlednost, kreslicí algoritmy a anti-aliasing. Matematika pro 3D grafiku (homogenní transformace, projekce), reprezentace a zobrazení 3D scén. Principy zobrazování 3D scén na GPU (jen základy). Základy realistického renderingu, základy stínování.

2. Základy tvorby webu
Umístění stránek na internetu, zobrazení v prohlížeči, webhosting, doména; cache, cookies. Přehled základních webových technologií a příklady jejich použití (HTML5, CSS3, JavaScript, AJAX, server-side jazyky, databáze, API), responsivní layout. Přístupnost webu, SEO optimalizace. Frameworky, systémy pro správu obsahu. Statické vs. dynamické stránky, průběh zpracování formuláře. Bezpečnost webových aplikací - certifikáty, HTTP/HTTPS, same-origin policy. Digitální stopa, cookies.

3. Základy složitosti a vyčíslitelnosti
Časová a prostorová složitost vztah determinismu a nedeterminismu. Polynomiální převeditelnost, P a NP problémy, NP úplnost. Algoritmicky vyčíslitelné funkce, Churchova-Turingova teze. Rozhodnutelné a částečně rozhodnutelné jazyky a jejich vlastnosti. Algoritmicky neřešitelné problémy.

4. Informační technologie
Ztrátová a bezztrátová komprese dat, metody a využití. Formáty multimediálních souborů (grafika, audio, video). Vyhledávání informací na webu, centralizované vyhledávače, PageRank, decentralizované vyhledávání, sítě typu P2P. Kryptografie s veřejným klíčem, elektronický podpis, kryptoměny. Neuronové sítě (základy).

Didaktická témata

Metodicky zajímavý krátký výklad některého z předem známých témat. Hodnotí se především metodický přístup k výkladu a vystižení podstaty problematiky. Student si téma připraví pro žáky druhého stupně základní školy nebo gymnázia.

Výklad pro 2. stupeň ZŠ

– Proměnná
– Podmínka
– Cyklus s pevným počtem opakování
– Cyklus s podmínkou
– Podprogram
– Dvojková soustava a její význam pro digitální svět
– O čem je umělá inteligence - stručný úvod pro dvanáctileté
– Princip ukládání dat na počítači; trvalé úložiště vs. operační paměť; alokační tabulka souborů, mazání dat z počítače
– Principy fungování internetu a struktura internetu; pojmy server, router, uživatelský počítač, IP adresa, útok DoS (Denial of service)
– Posílání dat po internetu; koncepty stahování (download), nahrávání na internet (upload) a streamování
– Koncept digitální stopy a identity na internetu pro dvanáctileté

Výklad pro gymnázium

– Základy objektově orientovaného programování, rozdíl mezi jednoduchou proměnnou a objektem, objekt a jeho vlastnosti, metody
– Vyhledávání v poli (sekvenční, binární, pomocí zarážky)
– Výpočet hodnoty polynomu Hornerovým schématem
– Generování všech permutací v lexikografickém uspořádání
– Jednoduchý třídicí (řadicí) algoritmus
– Quicksort
– Heapsort
– Rekurzivní podprogramy
– Průchod stromem do hloubky a do šířky (rekurze, zásobník, fronta)
– Prohledávání s návratem (backtracking)
– Vyhledávání, vkládání a vypouštění v binárním vyhledávacím stromu
– Algoritmus minimaxu
– Algoritmy vyčíslení hodnoty aritmetického výrazu
– Grafy a jejich reprezentace
– Nalezení minimální kostry grafu
– Dijkstrův algoritmus
– Určení délky nejdelší rostoucí vybrané podposloupnosti
– Gaussova eliminace
– Viditelnost proměnných, způsoby předávání parametrů procedur a funkcí
– Reprezentace 2D obrázků na počítači (vektor vs. rastr a důležité pojmy s tím související)
– Reprezentace barev v počítači (RGB, CMYK, HSV)
– Z čeho se skládá 3D scéna a jak se zobrazuje na GPU
– Základní formáty pro ukládání rastrových obrázků (JPEG, GIF, PNG, BMP, TIFF,...), jejich možnosti a výhody; vysvětlení principu ztrátové a bezztrátové komprese
– O čem je umělá inteligence - stručný úvod pro sedmnáctileté
– Co znamená šifrování dat - stručný úvod; princip šifry, podpisu, klíče, certifikátu
– Co je to operační systém; kernel, ovladače, plánovač, jádra procesoru
– Posílání emailů, vysvětlení cesty od odesílatele k příjemci, zabezpečení, spam a spamové filtry, útoky vedené pomocí emailů
– Koncept digitální stopy a identity na internetu pro sedmnáctileté
– Zadání skupinového úkolu na téma evidence dat do sdílené tabulky (úlohu vymyslí student)
– Vysvětlení pojmu informační systém na jednoduchém konkrétním příkladu
– Pojem dotazu v relační databázi, dotazovací jazyky typu SQL
– Návrh počítačové hry: sestavení návrhu nějaké (obecně známé) hry