1. Fyzika zaměřená na vzdělávání

Garantující pracoviště: Katedra didaktiky fyziky
Oborový garant: doc. RNDr. Leoš Dvořák, CSc. (KDF)
Garant za pedagogiku a psychologii: doc. PhDr. Isabella Pavelková, CSc. (KDF)

Studium je orientováno zejména na přípravu na navazující magisterské studium v oboru Učitelství fyziky. Absolventi tohoto bakalářského studia se také uplatní ve státních i nestátních institucích působících v oblasti vzdělávání.

Charakteristika studijního oboru:
Studijní obor Fyzika zaměřená na vzdělávání poskytuje absolventům základní odborné znalosti potřebné pro práci učitele matematiky a fyziky na střední škole a na druhém stupni základní školy. Studium je orientováno na důkladnější pochopení základních partií matematiky a fyziky, které jsou důležité pro vzdělávání v těchto disciplinách na školách i mimo ně. Získané znalosti a dovednosti mohou absolventi uplatnit i mimo oblast školství.

Cíle studia:
Cílem je vychovat absolventy bakalářského studia s kvalitní průpravou v základních partiích matematiky a klasické i moderní fyziky, kteří budou nejen schopni aplikovat znalosti z těchto oborů, ale budou též motivováni předávat znalosti a dovednosti jiným. Vedle získání konkrétních znalostí patří k cílům rozvoj exaktního myšlení, schopnost empirického přístupu k problémům a návyk ověřovat hypotézy a tvrzení pomocí důkazů včetně experimentů a to tak, aby tyto přístupy byli schopni aplikovat i mimo oblast matematiky a fyziky. K cílům patří též rozvoj dalších složek osobnosti studenta, které jsou důležité pro jejich perspektivní zaměření na práci s lidmi. Cílem je dát přitom studentům co nejkvalitnější základ pro navazující magisterské studium učitelství pro střední resp. základní školy v kombinaci matematika-fyzika, případně s možností uplatnit se i v jiných oborech magisterského studia.

Profil absolventa:
Absolvent získá všeobecné znalosti základů matematiky (matematické analýzy, algebry, geometrie) a obecné fyziky (mechaniky, molekulové fyziky, elektřiny a magnetismu, optiky a atomové fyziky) i základní znalosti teoretické fyziky (teoretické mechaniky, klasické elektrodynamiky, termodynamiky a statistické fyziky, základů kvantové mechaniky, speciální teorie relativity). Absolvent disponuje také dovednostmi potřebnými pro aplikace získaných znalostí (řešení problémů, provádění a vyhodnocování experimentů) a má základní průpravu, jak bez nepřípustného zkreslení zjednodušovat a zpřístupňovat fyzikální poznatky nespecialistům. Kromě tréninku v oblasti přírodních věd je orientován i na komunikaci a práci s lidmi. Samozřejmostí je počítačová gramotnost absolventů. Absolvent se uplatní ve státních i nestátních institucích v oblasti vzdělávání a všude tam, kde se matematika a fyzika uplatňuje v praxi.

Doporučený průběh studia

Předměty povinné ke státní závěrečné zkoušce jsou vytištěny tučně, povinně volitelné předměty normálním písmem, doporučené volitelné předměty kurzívou.

1. rok studia

kódPředmětKredityZSLS
NUFY080Fyzika I (mechanika) 84/2 Z+Zk
NUFY091Úvod do fyzikálních měření 10/1 Z
NMUM101Matematická analýza I 52/2 Z+Zk
NMUM103Lineární algebra I 52/2 Z+Zk
NMUM105Základy aritmetiky a algebry I 21/1 Kv
NPRF026Úvod do programování a práce s počítačem 42/2 Z+Zk
NTVY014Tělesná výchova I110/2 Z
NUFY101Fyzika II (elektřina a magnetismus) 84/2 Z+Zk
NUFY093Fyzikální praktikum I pro obor Fyzika zaměřená na vzdělávání 30/3 KZ
NUFY092Matematické metody ve fyzice 42/2 Z+Zk
NMUM102Matematická analýza II 52/2 Z+Zk
NMUM104Lineární algebra II 52/2 Z+Zk
NMUM106Základy rovinné geometrie 21/1 Kv
NTVY015Tělesná výchova II110/2 Z
 Kurz bezpečnosti práce I20  
NJAZ070Anglický jazyk pro středně pokročilé a pokročilé I310/2 Z
NUFY081Úvod do matematických metod fyziky 30/3 Z
NUFY114Seminář z mechaniky 10/1 Z
NOFY067Fyzika v experimentech I 21/0 Z
NUFY070Fyzika I prakticky 10/1 Z
NUFY122Řešení problémů 10/1 Z
NMUM161Matematický proseminář I 20/2 Z
NJAZ072Anglický jazyk pro středně pokročilé a pokročilé II310/2 Z
NUFY075Elektřina a magnetizmus krok za krokem 20/2 Z
NUFY054Elektřina kolem nás 20/2 Z
NOFY068Fyzika v experimentech II 21/0 Z
NMUM162Matematický proseminář II 20/2 Z

1Místo jednoho z předmětů NTVY014, NTVY015, NTVY016 a NTVY017 je možné si zapsat letní výcvikový kurz NTVY018 nebo zimní výcvikový kurz NTVY019. Tyto kurzy může student absolvovat kdykoli v průběhu bakalářského studia.

2 Kurz je organizován jednorázově zpravidla v letním semestru. Informace jsou vždy před začátkem semestru na http://physics.mff.cuni.cz/vyuka/zfp/ .

3 Výuka anglického jazyka NJAZ070, NJAZ072, NJAZ074, NJAZ090 v rozsahu 0/2 v každém semestru je určena pro středně pokročilé a pokročilé. Začátečníci a mírně pokročilí si místo ní zapíší předměty NJAZ071, NJAZ073, NJAZ075, NJAZ089 s rozsahem výuky 0/4 v každém semestru.

2. rok studia

kódPředmětKredityZSLS
NUFY102Fyzika III (optika) 73/2 Z+Zk
NUFY028Teoretická mechanika 32/0 Zk
NUFY098Fyzikální praktikum II pro obor Fyzika zaměřená na vzdělávání 40/3 KZ
NMUM201Matematická analýza III 52/2 Z+Zk
NMUM203Geometrie I 52/2 Z+Zk
NMUM205Základy prostorové geometrie 21/1 Kv
NTVY016Tělesná výchova III110/2 Z
NUFY119Molekulová fyzika 22/0 Zk
NUFY100Kvantová mechanika 84/2 Z+Zk
NUFY099Fyzikální praktikum III pro obor Fyzika zaměřená na vzdělávání 40/3 KZ
NMUM202Matematická analýza IV 52/2 Z+Zk
NMUM204Geometrie II 52/2 Z+Zk
NMUM208Kombinatorika 32/0 Zk
NMUM206Základy aritmetiky a algebry II 21/1 Kv
NTVY017Tělesná výchova IV110/2 Z
NJAZ091Anglický jazyk210/0 Zk
NJAZ074Anglický jazyk pro středně pokročilé a pokročilé III210/2 Z
NUFY113Optika krok za krokem 30/2 Z
NUFY029Teoretická mechanika 30/2 Z
NUFY085Matematické metody ve fyzice II 30/2 Z
NMIN203Mathematica pro začátečníky320/2 Z0/2 Z
NUMV058Řecké matematické texty I 30/2 Z
NJAZ090Anglický jazyk pro středně pokročilé a pokročilé IV210/2 Z
NUFY083Molekulová fyzika 30/2 Z
NUFY121Úvod do programu Wolfram Mathematica nejen pro učitele 30/2 Z

1Místo jednoho z předmětů NTVY014, NTVY015, NTVY016 a NTVY017 je možné si zapsat letní výcvikový kurz NTVY018 nebo zimní výcvikový kurz NTVY019. Tyto kurzy může student absolvovat kdykoli v průběhu bakalářského studia.

2 Výuka anglického jazyka NJAZ070, NJAZ072, NJAZ074, NJAZ090 v rozsahu 0/2 v každém semestru je určena pro středně pokročilé a pokročilé. Začátečníci a mírně pokročilí si místo ní zapíší předměty NJAZ071, NJAZ073, NJAZ075, NJAZ089 s rozsahem výuky 0/4 v každém semestru.

3 Volitelný předmět je jednosemestrální, je možno jej absolvovat v zimním nebo v letním semestru.

Seznam doporučených volitelných předmětů pro matematiku je uveden dále u oboru Matematika se zaměřením na vzdělávání.

3. rok studia

kódPředmětKredityZSLS
NUFY103Fyzika IV (atomová fyzika) 52/2 Z+Zk
NUFY094Termodynamika a statistická fyzika 73/2 Z+Zk
NUFY096Klasická elektrodynamika 32/0 Zk
NUFY082Praktický úvod do elektroniky 20/2 Z
NUFY115Pedagogicko-didaktická propedeutika fyziky I 30/2 Z
NMUM301Diferenciální geometrie 52/2 Z+Zk
NMUM303Základy zobrazovacích metod 21/1 Zk
NMUM307Metody řešení matematických úloh 20/2 Z
NMUM305Dějiny matematiky I 22/0 Z
NUFY097Teorie relativity 22/0 Zk
NMUM312Pedagogicko-didaktická propedeutika matematiky 31/2 Kv
NMUM306Dějiny matematiky II 32/0 Zk
NMUM310Pedagogická praxe z matematiky I 1 1 týden Z
NSZZ031Vypracování a konzultace bakalářské práce 60/4 Z
NDFY077Praktické cvičení ve výuce fyziky I 30/2 Z
NDFY078Praktické cvičení ve výuce fyziky II 40/3 Z
 Kurz bezpečnosti práce II10  
NUFY088Fyzikální panorama I 30/2 Z
NUMV009Geometrie a učitel I 20/2 Z
NUMV021Geometrie a architektura 20/2 Z
NMUM361Aplikace počítačů ve výuce geometrie I 20/2 Z
NMUM363Didakticko-historický seminář I 20/2 Z
NUFY095Fyzikální panorama II 30/2 Z
NUFY084Praktický úvod do elektroniky II 30/2 Z
NUFY125Tepelné jevy v experimentech 30/2 Z

1 Kurz je organizován jednorázově zpravidla v letním semestru. Informace jsou vždy před začátkem semestru na http://physics.mff.cuni.cz/vyuka/zfp/ .

Některé volitelné předměty nemusí být v tomto akademickém roce vyučovány.

Kurz bezpečnosti práce

Podmínkou pro samostatnou práci v laboratoři (zahájení praktik a experimentální bakalářské práce) je absolvování kurzu bezpečnosti práce, který je organizován pro všechny studenty fyziky kabinetem výuky obecné fyziky. Platnost kurzu je dva roky.

Povinně volitelné předměty – skupina 1 (2 kredity)

kódPředmětKredityZSLS
NUFY105Sociální dovednosti a práce s lidmi I 20/2 Z
NUFY106Sociální dovednosti a práce s lidmi II 20/2 Z
NPED022Rétorika a komunikace s lidmi I 20/2 Z
NPED042Rétorika a komunikace s lidmi II 20/2 Z

Povinně volitelné předměty – skupina 2 (2 kredity)

kódPředmětKredityZSLS
NUFY120Bakalářský seminář z fyziky 20/2 Z
NUFY116Pedagogicko-didaktická propedeutika fyziky II 30/2 Z
NMUM331Bakalářský seminář z matematiky I 20/2 Z
NMUM332Bakalářský seminář z matematiky II 20/2 Z
NMUM232Finanční matematika 20/2 Z

Státní závěrečná zkouška

Studium je zakončeno státní závěrečnou zkouškou, která se skládá ze tří částí:
z obhajoby bakalářské práce
z ústní zkoušky z fyziky
z ústní zkoušky z matematiky

Podmínky pro přihlášení ke státní závěrečné zkoušce z předmětu, z něhož posluchač píše bakalářskou práci

získání alespoň 180 kreditů
splnění všech povinných předmětů zvoleného oboru
získání alespoň 2 kreditů z povinně volitelných předmětů ze skupiny 1
získání alespoň 2 kreditů z povinně volitelných předmětů ze skupiny 2
odevzdání vypracované bakalářské práce ve stanoveném termínu

Podmínky pro přihlášení ke státní závěrečné zkoušce z předmětu, z něhož posluchač nepíše bakalářskou práci

získání alespoň 140 kreditů

Bakalářská práce

Bakalářská práce se zpravidla zadává v zimním semestru třetího roku studia. Téma bakalářské práce z fyziky nebo matematiky si student volí po dohodě s pracovištěm garantujícím výuku fyziky pro učitelské obory nebo s pracovištěm garantujícím výuku matematiky pro učitelské obory.

Požadavky znalostí ke státní závěrečné zkoušce z fyziky

Student musí prokázat znalost základních veličin, jejich souvislostí, metod měření, fyzikálních zákonů a jejich důsledků a vztahu experimentálních a teoretických výsledků. Musí též prokázat schopnost aplikovat tyto znalosti na řešení příkladů na úrovni soutěží pro nadané studenty (např. fyzikální olympiády) a na vysvětlení jevů z běžného života i technické praxe.

1. Mechanika
Kinematika hmotného bodu, soustav hmotných bodů a tuhého tělesa. Základní dynamické veličiny, impulzové věty, zákony zachování. Inerciální a neinerciální soustavy, setrvačné síly. Rovnováha soustav hmotných bodů a těles, princip virtuální práce. Pohybové rovnice: 2. Newtonův zákon, Lagrangeovy rovnice 2. druhu, Hamiltonovy rovnice. Variační formulace pohybových rovnic klasické mechaniky. Pohyby částic a těles: pohyb pod vlivem odporující síly, pohyb v poli centrální síly, částice v elektrickém a magnetickém poli, srážky (rozptyl); setrvačníky. Kmity: skládání kmitů, tlumené, vynucené a vázané kmity, rezonance; malé kmity soustav hmotných bodů. Příklady systémů, v nichž může vzniknout deterministický chaos. Postupné a stojaté vlnění, rovnice struny. Dopplerův jev. Základy mechaniky kontinua: deformace, napětí, reologické vlastnosti látek. Rovnováha a pohyb ideálních a vazkých tekutin.

2. Elektřina, magnetismus a klasická elektrodynamika
Elektrostatika: Coulombův zákon, intenzita a potenciál, kapacita, kondenzátor, polarizace dielektrika, okrajové podmínky. Elektrický proud: rovnice kontinuity, Ohmův zákon, Kirchhoffovy zákony, práce a výkon elektrického proudu; výboj v plynech. Magnetické pole vodiče, Ampérův zákon, síla působící na vodič v magnetickém poli, magnetický moment smyčky, Faradayův indukční zákon, vlastní a vzájemná indukčnost. Magnetické pole v látce, magnetická polarizace. Střídavý proud, transformátor, obvody RLC. Oscilační obvod, rezonance. Maxwellovy rovnice, jejich vlastnosti a  základní důsledky. Kvazistacionární děje. Elektromagnetické potenciály, kalibrační transformace. Vlnová rovnice, elektromagnetické vlny; generování elektromagnetických vln, retardace. Energie a hybnost elektromagnetického pole. Meze klasické elektrodynamiky.

3. Optika
Rovinná elektromagnetická vlna. Vlastnosti optického záření: spektrální složení, mohutnost, polarizace, koherence, šíření ve vakuu. Interference. Průchod izotropním, dvojlomým a absorbujícím prostředím. Odraz a lom, rozptyl. Zobrazení zrcadlem a čočkou. Jednoduché optické přístroje. Lidské oko. Zdroje optického záření. Monochromátor, interferometr. Polarizační soustavy. Detektory optického záření.

4. Termodynamika a statistická fyzika
Základní termodynamické veličiny (termodynamický i statistický přístup). Termodynamické věty a jejich důsledky (pro uzavřený i otevřený systém). Děje vratné, nevratné a kruhové. Termodynamické potenciály a jejich fyzikální význam. Entropie. Fázové přechody 1. a 2. druhu. Základní hypotézy statistické fyziky. Statistické soubory. Statistická rozdělení a jejich vzájemné vztahy. Ekvipartiční teorém. Zákony záření černého tělesa.

5. Atomová a kvantová fyzika
Vývoj názorů na mikročástice a na podstatu světla, experimentální důvody vzniku kvantové teorie. Atomová hypotéza. Optické spektrum atomu vodíku. Modely atomu (Rutherfordův, Bohrův, kvantově mechanický). Základní pojmy a postuláty kvantové mechaniky (vlnová funkce, operátory fyzikálních veličin a fyzikální význam jejich vlastních čísel a funkcí, princip neurčitosti). Schrödingerova rovnice (časová i bezčasová, jejich vzájemný vztah, ilustrace na jednoduchých jednorozměrných případech). Orbitální a spinový moment hybnosti, magnetický moment atomu, spin-orbitální vazba. Systémy mnoha částic (principy jejich popisu, bosony a fermiony, jednočásticové přiblížení, Pauliho princip). Kvantový pohled na atomy a  molekuly (atom vodíku, výstavbový princip a Mendělejevův periodický systém, chemická vazba, optické a rtg. přechody v atomech, vynucená emise, průchod záření látkou). Souvislost mezi klasickou a kvantovou mechanikou.

6. Teorie relativity
Pokusy vedoucí ke speciální teorii relativity (STR). Základní postuláty STR. Lorentzova transformace a její kinematické důsledky (kontrakce délek, dilatace času, relativita současnosti, skládání rychlostí a jeho aplikace). Kauzalita a STR. Hybnost a energie v STR, relativistická pohybová rovnice. Vztah klasické mechaniky a speciální teorie relativity.

Požadavky znalostí ke státní závěrečné zkoušce z matematiky

Požadavky k této části státní závěrečné zkoušky jsou stejné jako požadavky znalostí z matematiky uvedené u oboru Matematika se zaměřením na vzdělávání.

© 2013–2017 Univerzita Karlova, Matematicko-fyzikální fakulta. Design noBrother.
Za obsah odpovídá Studijní oddělení.