Témata diplomových prací oboru Učitelství fyziky

Luděk Bartoněk

• Využití AI kamery NEON-2000-JNX s modulem Xavier NX NVDIA Jetson na systému Ubuntu Linux pro aplikace digitálního zpracování obrazu.
  • Při řešení zadání práce se předpokládá využití open source projektů a knihoven s vhodnými ukázkami a návody pro zpracování obrazu a Artificial intelligence (AI) v Pythonu včetně vhodných tutoriálů.

Jana Slezáková

• Sebehodnocení žáka jako důležitý prvek vyučovacího procesu přírodovědných předmětů.
  • pojem hodnocení, sebehodnocení žáka, historický vývoj, funkce sebehodnocení, sebehodnocení a RVP.
  • klíčové kompetence a rozvoj žákova sebehodnocení, tvorba sebehodnotících nástrojů ve výuce přírodovědných předmětů ve vztahu ke klíčovým kompetencím, realizace výzkumu a následná analýza na vybrané ZŠ/SŠ.

Zdeněk Pucholt

• Mezioborové školní experimenty (fyzika – chemie/geografie).
  • Rešeršní a praktická práce zaměřená na experimentování na základních/středních školách s cílem aktivizace žáků prostřednictvím mezioborového vzdělávání (fyzika – chemie/geografie), a to s přihlédnutím k soudobým trendům (badatelsky orientovaná výuka, konstruktivismus, konektivismus atd.). Tvorba sady vlastních pracovních listů nebo jiných podpůrných materiálů a jejich následná aplikace při pedagogické praxi včetně reflexe a vyhodnocení. Závěrečná zpráva musí být zpracována v systému TeX/LaTeX.
• Vlnostroje ve výuce fyziky.
  • Rešeršní a praktická práce zaměřená na historický vývoj, pojetí a klasifikaci vlnostrojů jako učebních pomůcek ve výuce fyziky. Součástí práce je přehled tradičních školních experimentů realizovaných na školách s využitím vlnostrojů (Machův, Juliusův atd.) a návrh možných řešení na výrobu vlastního provedení (jednoduché pomůcky, 3D tisk aj.). Návrh vlastního modelu by měl být prakticky demonstrován na škole, například v rámci pedagogické praxe. Závěrečná zpráva musí být zpracována v systému TeX/LaTeX..
• Analýza zahraničních učebnic fyziky.
  • Rešeršní a komparativní práce zabývající se porovnáváním tuzemských soudobých učebnic a dalších obdobných zdrojů se zahraničními. Studium případných odlišných přístupů v rámci objasňování nového učiva, porovnávání tuzemských a zahraničních kurikul. Případná experimentální aplikace zjištěného odlišného zahraničního přístupu v rámci pedagogické praxe nebo učitelského působení. Vhodné pro studenty s dobrou znalostí cizích jazyků. Závěrečná zpráva musí být zpracována v systému TeX/LaTeX.
• LMS ve výuce fyziky.
  • LMS (Learning Management System) jako (pomocný) nástroj ve výuce fyziky na SŠ. Historie LMS, možnosti a porovnání současných LMS, studium vybraného LMS v detailní podobě. Aktivní aplikace LMS do výuky fyziky na SŠ/VŠ (podoba pilotního výzkumu) a porovnání dosažených výsledků s tradiční výukou včetně statistického vyhodnocení. Závěrečná zpráva musí být zpracována v systému TeX/LaTeX.
• Soudobé ICT prostředky pro vzdálenou výuku fyziky.
  • Studium a srovnání soudobých ICT prostředků využitelných ve výuce fyziky na ZŠ/SŠ (LMS, simulace, animace, vzdělávací portály, mobilní aplikace, sociální sítě,…). Rešerše tuzemské a zahraniční literatury. Dotazníkové šetření mezi učiteli týkající se využitelnosti diskutovaných prostředků. Vhodné pro kombinace s INF. Závěrečná zpráva musí být zpracována v systému TeX/LaTeX.
• Diplomová práce dle vlastního návrhu studenta.
  • Akceptovatelné zaměření práce (teoretická, praktická/laboratorní): molekulová fyzika a termodynamika, didaktika fyziky, informatika a výpočetní technika.

Renata Holubová

• Termografie.
  • Cílem je krátkodobé a dlouhodobé sledování vybraných fenoménů pomocí termokamery. Lze využít mezipředmětových vztahů (děje fyzikální, chemické, biologické). Budou analyzovány možnosti využití termokamery ve výuce přírodovědných předmětů.
• Fyzika s vysokorychlostní kamerou.
  • Záznam vybraných experimentů pomocí vysokorychlostní kamery. Budou vytvořeny ukázkové vyučovací hodiny s využitím těchto záznamů. Je možné využít mezipředmětových vztahů (experimenty přesahující rámec fyziky).
• Stavebnice ve výuce fyziky.
  • Příprava podkladů pro využití různých druhů stavebnic,  dostupných na našem trhu, ve výuce fyziky.

Jan Říha

• Experimentální realizace a teoretický popis Buquoyovy úlohy.
• Využití eye-trackingu ke studiu vizuální interpretace operátoru gradient u studentů fyzikálních oborů.
• Využití eye-trackingu ke studiu vizuální interpretace operátoru rotace u studentů fyzikálních oborů.

Roman Kubínek

• Elektronový mikroskop, jako prostředek integrované výuky fyziky.
  • Student se seznámí s konstrukcí standardního elektronového mikroskopu, popíše jeho základní části, zvládne popis interakce primárního elektronového svazku se vzorkem a na jejím základě tvorbu jednotlivých kontrastů (obrazových dat, …) pro charakterizaci vzorku.
    Hlavním úkolem bude, integrovat poznatky středoškolské fyziky, případně „mírně“ nad standard SŠ fyziky, které jsou spojené s elektronovým mikroskopem.
    Součástí diplomové práce budou výsledky s tématem související experimentální práce s využitím SEM Vega, který je v laboratoři nanotechnologií KEF PřF UP.
• Zobrazovací metody v medicíně, jako prostředek integrované výuky fyziky.
  • Student se seznámí s fyzikálními principy zobrazovacích metod, používaných v medicíně – sonografií, výpočetní tomografií (CT), zobrazením magnetickou rezonancí (MRI) a pozitronovou emisní tomografií (PET). Cílem práce bude, integrovat poznatky středoškolské fyziky, případně poznatky nad její rámec, které jsou spojené se základním fyzikálním principem těchto zobrazovacích metod.

Lukáš Richterek

• Modelování fyzikálních dějů v prostředí Easy Java Simulations nebo GeoGebra.
  • Cílem práce je soubor dynamických modelů pro výuku fyziky na SŠ popř. základní vysokoškolský kurz v prostředí Easy Java Simulations nebo GeoGebra.
  • Teoretická práce s počítačovým modelováním
• Modelování pohybu částic a světelných paprsků v okolí Hartleho červí díry.
  • Cílem práce je modelovat pohyb částic a fotonů v okolí Hartleho červí díry (Hartle, J. B., 2003. Gravity: An Introduction to Einstein’s General Relativity. Addison Wesley.) ve vhodném programu (GNU Octave, Python apod.)
  • Teoretická práce s počítačovým modelováním
• Využití eye-trackingu při sledování řešení úloh s odečítáním grafů.
  • Cílem práce je pomocí eye-trackingu sledovat strategie řešení úloh vyžadujících odečítání z grafů.
  • Práce s pedagogickým výzkumem s využitím technologie eye-trackingu
• Školní pokusy s Arduinem (Micro:bitem).
  • Cílem práce je návrh jednoduchých měření použitelných pro výuku fyziky s mikropočítačem Arduino/Micro:bit a dostupnými senzory. Výstupem by měla být sada úloh s návody a pracovními listy včetně zpracování naměřených dat. Navazuje na předchozí práci s podobným tématem.
  • Experimentální práce
• Školní pokusy s tabletem nebo chytrým telefonem.
  • Cílem práce je návrh jednoduchých měření použitelných pro výuku fyziky s tabletem popř. smartphonem se zaměřením na využití senzorů osvětlení, akcelerometr popř. senzor magnetického pole. Výstupem by měla být sada přibližně 10 úloh s návody včetně ukázky zpracování reálně naměřených dat. Navazuje na předchozí práci s podobným tématem.
  • Experimentální práce
• Výzkum znalostí z astronomie na ZŠ a víceletých gymnáziích
  • Cílem práce je zopakovat výzkum realizovaný na UP ve druhé polovině 70. let 20. století, statisticky zpracovat a porovnat výsledky tehdejších a dnešních žáků.
  • Teoretická práce s pedagogickým výzkumem