diplomka/kapitoly/1-uvod-do-problematiky.tex

\chapter{Analýza RVP} \label{kapitola:uvod-do-problematiky}

Cílem této kapitoly je analyzovat rámcový vzdělávací program pro gymnázia (RVP G), identifikovat jeho přístup k~výuce programování a~navrhnout možnosti integrace navrhovaného výukového nástroje. Kapitola se také zaměřuje na kompetence, které tento nástroj může pomoci rozvíjet.

RVP G existuje v~několika revizích. Mezi nejvýznamnější patří revize z~roku 2007 \parencite{rvp2007}, která byla dlouhodobě využívána, a~novější revize z~roku 2021 \parencite{rvp2021}, účinná od 1. září 2022. Tento dokument strukturuje vzdělávací proces vymezením obecných klíčových kompetencí, popisu jednotlivých vzdělávacích oblastí a~specifického vzdělávacího obsahu pro každou z~těchto oblastí.


\section{Zásadní změny v~nové revizi RVP G}

Revize RVP z~roku 2021 přinesla zásadní změny, zejména zrušení původní vzdělávací oblasti \emph{Informatika a~informační a~komunikační technologie}, která byla nahrazena novou vzdělávací oblastí \emph{Informatika}. Současně byla mezi klíčové kompetence zařazena kompetence \emph{digitální}.

Tyto změny odrážejí snahu o~modernizaci vzdělávacího kurikula s~cílem rozvíjet informatické myšlení žáků a~prohloubit jejich pochopení principů digitálních technologií. Nová vzdělávací oblast je navíc navržena tak, aby navazovala na obdobné úpravy v~RVP pro základní vzdělávání, což zajišťuje plynulost a~kontinuitu ve vzdělávacím procesu.

RVP je úzce propojeno s~\emph{rámcovým učebním plánem} \parencite{ucebni-plan-2021}, který stanovuje minimální počty hodin pro jednotlivé předměty a~jejich rozložení do ročníků. Pro oblast informatiky byl stanoven minimální počet hodin na 4. Tento rozsah je však poměrně omezený a~není vhodný pro systematické zařazení povinné výuky programování jednočipových počítačů. Rámcový učební plán nicméně umožňuje využít tzv. \uv{disponibilní časovou dotaci}, která je určena k~následujícím účelům:

\begin{itemize}
    \item realizace průřezových témat,
    \item zavedení dalších vyučovacích předmětů,
    \item vytváření profilace škol,
    \item posílení časové dotace jednotlivých vzdělávacích oblastí (oborů).
\end{itemize}

Disponibilní časovou dotaci může škola využít plně podle svého uvážení, přičemž o~jejím konkrétním využití rozhoduje ředitel školy. Tato časová dotace umožňuje integraci navrhovaného výukového nástroje přímo do povinné výuky.

Alternativním řešením je nahrazení dosavadní výuky s~jinými nástroji, jako jsou například BBC micro:bit nebo Arduino. Detailnímu srovnání a~popisu těchto nástrojů je věnována kapitola \ref{kapitola:nastroje}.


\section{Klíčové kompetence}

Obecné klíčové kompetence jsou vymezeny pro různé oblasti, jako například kompetence k~učení, komunikativní a~také digitální. Tyto digitální kompetence jsou popsány následovně [Žák]:

\begin{itemize}
    \item Ovládá potřebnou sadu digitálních zařízení, aplikací a~služeb, využívá je při školní práci i~při zapojení do veřejného života; digitální technologie a~způsob jejich použití nastavuje a~mění podle toho, jak se vyvíjejí dostupné možnosti a~jak se mění jeho vlastní potřeby.
    \item Získává, posuzuje, spravuje, sdílí a~sděluje data, informace a~digitální obsah v~různých formátech; k~tomu volí efektivní postupy, strategie a~způsoby, které odpovídají konkrétní situaci a~účelu.
    \item Vytváří, vylepšuje a~propojuje digitální obsah v~různých formátech; vyjadřuje se za pomoci digitálních prostředků;
    \item Navrhuje prostřednictvím digitálních technologií taková řešení, která mu pomohou vylepšit postupy či technologie; dokáže poradit s~technickými problémy;
    \item Vyrovnává se s~proměnlivostí digitálních technologií a~posuzuje, jak vývoj technologií ovlivňuje různé aspekty života jedince a~společnosti a~životní prostředí, zvažuje rizika a~přínosy;
    \item Předchází situacím ohrožujícím bezpečnost zařízení i~dat, situacím ohrožujícím jeho tělesné a~duševní zdraví; při spolupráci, komunikaci a~sdílení informací v~digitálním prostředí jedná eticky, s~ohleduplností a~respektem k~druhým.
\end{itemize}

Je patrné, že zařazením digitálních kompetencí mezi klíčové považuje RVP tuto oblast za důležitou pro každodenní život bez ohledu na zaměření. Není zde však explicitně zmíněno programování, avšak lze jej zařadit pod některou z~těchto obecně formulovaných kompetencí.


\section{Vzdělávací oblast Informatika}

Zaměříme-li se však přímo na vzdělávací oblast \emph{Informatika}, téma algoritmizace se začne objevovat více specificky, například v~popisu charakteristiky vzdělávací oblasti \parencite[62]{rvp2021}:

\begin{displayquote}
    \uv{Studium informatiky zpřístupňuje žákům pojmy, nástroje a~metody informatiky jako oboru, který se věnuje efektivnímu, tedy zejména automatizovanému zpracování informací. Tím, že žáci dokážou prostřednictvím informatických nástrojů zautomatizovat rutinní a~opakující se činnosti, získají čas pro jiné činnosti či úkoly.}
\end{displayquote}

Není zde sice uveden pojem \uv{programování}, ovšem z~kontextu jasně vyplývá, že výroky \uv{automatizované zpracování informací} a~\uv{zautomatizování rutinní a~opakující se činnosti} jasně naznačují tvorbu algoritmů, ne-li samotného programu.

Vzdělávací obsah oblasti Informatika přesněji definuje, jakým tématům se má výuka věnovat. je členěn na čtyři části, jimiž jsou:

\begin{itemize}
    \item Data, informace a~modelování
    \item \textbf{Algoritmizace a~programování}
    \item Informační systémy
    \item Digitální technologie
\end{itemize}

Zahrnuje tedy samostatnou část věnovanou Algoritmizaci a~programování, což jasně zdůrazňuje výz\-nam těchto dovedností.


\subsection{Výuka programování v~oblasti Informatiky}

Programování podle RVP nemá sloužit pouze k~osvojení teoretických znalostí, ale především k~jejich praktickému využití. Žáci mají prostřednictvím programování získat dovednosti, které jim umožní řešit problémy a~aplikovat své schopnosti na reálných příkladech. Tento přístup odpovídá moderním vzdělávacím trendům, jež kladou důraz na interaktivní učení a~řešení reálných úloh. Tyto metody zároveň posilují klíčové kompetence žáků a~připravují je na budoucí profesní výzvy \parencite{pollard2024}.

V~oblasti algoritmizace a~programování se očekává, že žáci budou schopni:

\begin{itemize}
    \item Vysvětlit algoritmy a~programy.
    \item Analyzovat problémy a~navrhovat algoritmy pro jejich řešení.
    \item Analyzovat a~porovnávat různé algoritmy podle jejich efektivity.
    \item Vytvářet přehledné programy, které zahrnují opakování, větvení, proměnné, seznamy, funkce atp.
    \item Testovat vytvořené programy a~odstraňovat chyby.
\end{itemize}

Tento přístup k~programování je zaměřen na systematické řešení problémů s~důrazem na efektivitu a~správnost algoritmu, i~samotného kódu programu. Žáci se učí nejen základní programovací koncepty, ale také si osvojují jejich aplikaci na konkrétní úlohy.


\subsection{Využití hardwarových nástrojů ve výuce}

Co se týče využívání nástrojů a~didaktických pomůcek, konkrétní zmínky o~robotických hračkách, jednočipových počítačích nebo jiných specifických technologiích nejsou v~nové revizi RVP uvedeny.

Je však pravděpodobné, že se tyto nástroje mohou objevit v~rámci praktických cvičení a~projektů zaměřených na informatiku a~programování. Robotické hračky či jednočipové počítače mohou být využity při realizaci konkrétních projektů, v~nichž žáci aplikují algoritmy, kódování a~testování v~reál\-ných podmínkách. Tento přístup je v~souladu s~jedním z~uvedených cílů vzdělávací oblasti \parencite{rvp2021}:

\begin{displayquote}
    \uv{Již od počátku formálního vzdělávání je v~informatice kladen důraz na aktivní přístup žáků k~řešení praktických problémů. Postupně roste jejich obtížnost, rozsah a~složitost. Žáci se setkávají s~čím dál větším množstvím úloh s~nejasným zadáním, více možnostmi postupů řešení a~otevřeným koncem.}
\end{displayquote}

Tento přístup dále posiluje zaměření na rozvoj schopností nacházet a~ověřovat různá řešení:

\begin{displayquote}
    \uv{Nacházení různých řešení, ověřování řešení na modelech či simulacích, porovnávání nalezených řešení z~různých, i~protichůdných hledisek a~k~výběru optimálního.}
\end{displayquote}

Z~uvedeného je zřejmé, že nová revize RVP se nesnaží výuku směřovat k~využití konkrétních nástrojů. Zdůrazňuje však řešení reálných problémů, které mohou být realizovány jako funkční výstupy:

\begin{displayquote}
    \uv{Alespoň některé z~jejich navržených a~realizovaných řešení je funkční a~řeší relevantní problém.}
\end{displayquote}

Lze tedy konstatovat, že nové RVP pro gymnázia klade důraz na programování v~širším, obecném kontextu. Explicitní zmínky o~specifických nástrojích, jako jsou robotické hračky nebo jednočipové počítače, zde chybí. Nicméně je zřejmé, že při výuce programování je možné využívat také jednočipové počítače a~další didaktické pomůcky, které umožňují propojení teoretických znalostí s~praktickými dovednostmi.

Tato metodika studentům poskytuje příležitost aplikovat algoritmické postupy v~reálných situacích a~zároveň porozumět principům fungování digitálních technologií prostřednictvím konkrétních zařízení. Tato zařízení mohou okamžitě reagovat světelnými signály, zvuky nebo pohybem, což významně obohacuje proces výuky a~zvyšuje motivaci k~učení \parencite{tochacek2015}.


\section{Shrnutí}

Nová revize RVP G klade důraz na rozvoj informatického myšlení žáků, což představuje významný krok směrem k~modernizaci vzdělávacího obsahu. Přestože je informatika jako vzdělávací oblast pevně zakotvena, časová dotace pro její výuku je omezena. Z~tohoto důvodu je navrhovaný výukový nástroj, viz kapitola \ref{kapitola:implementace}, primárně zaměřen na využití v~nepovinných aktivitách, například v~rámci kroužků.

Navrhovaný nástroj lze rovněž využít jako alternativu k~běžně používaným platformám, jako jsou BBC micro:bit nebo Arduino, a~tím obohatit nebo zcela nahradit současnou podobu výuky programování. Další možností je začlenění tohoto nástroje do povinné výuky pomocí disponibilní časové dotace, kterou mohou školy flexibilně využívat podle svých specifických potřeb.

Nástroj nabízí široké uplatnění zejména v~oblasti výuky algoritmizace a~programování, kde přispívá k~propojení teoretických znalostí s~praktickými dovednostmi. Díky svému zaměření na reálné projekty a~řešení praktických problémů podporuje komplexní rozvoj schopností žáků v~oblasti informatiky.