Physics education

Názov v sekundárnom jazyku práce: Nástroje umelej inteligencie v inovatívnom fyzikálnom vzdelávaní.

Anotácia v hlavnom jazyku práce: Artificial Intelligence (AI) tools, especially chatbots based on advanced large-scale neural language models such as ChatGPT, Bard, or Claud, earned significant attention in 2023 across various human activity sectors, including physics education and STEM subjects, due to their impressive capabilities. This dissertation will focus on an in-depth analysis of the current state, impact, dynamic development, and potential of these technologies within the context of innovative physics education. It will explore the possibilities of integrating AI into curricula and teaching methods, aiming to prepare exemplary educational activities supported by AI in a selected area of physics, along with methodological guidelines for their effective use. The empirical mixed methods research will be oriented towards analyzing the impact of these technologies on motivation and teaching efficiency at secondary and tertiary education levels. The work should also evaluate new perspectives on using AI, which could significantly enrich and transform current pedagogical practices in physics education.

Anotácia v sekundárnom jazyku práce: Nástroje umelej inteligencie (AI), najmä chatboty založené na pokročilých veľkých neurónových jazykových modeloch ako sú ChatGPT, Bard alebo Claud, si vďaka svojim impozantným schopnostiam v roku 2023 vyslúžili významnú pozornosť v mnohých oblastiach ľudskej činnosti, vrátane vzdelávania fyziky a STEM predmetov. Táto dizertačná práca sa zameria na hĺbkovú analýzu súčasného stavu, vplyvu, dynamického vývoja aj potenciálu týchto technológií v kontexte inovatívneho vzdelávania vo fyzike. Následne sa preskúmajú možnosti integrácie AI do učebných osnov a didaktických postupov, s cieľom pripraviť ukážkové vzdelávacie inovatívne aktivity podporené AI vo vybranej oblasti fyziky, spolu s metodickými usmerneniami pre ich efektívne využitie. Empirický zmiešaný výskum bude orientovaný na analýzu vplyvu týchto technológií na zvýšenie motivácie a efektívnosti výučby na stredných a vysokých školách. Práca by mala smerovať aj k zhodnotenie nových perspektív využitia AI, ktoré môže výrazne obohatiť a transformovať súčasnú pedagogickú prax vo fyzikálnom vzdelávaní.

Školiteľ: Hanč, Jozef, doc. RNDr. PhD.

Názov v sekundárnom jazyku práce: Interaktívne metódy a technológie vo vyučovaní fyziky mikrosveta

Anotácia v hlavnom jazyku práce: The thesis is focused on physic education research in the new curriculum (content and approaches) in teaching physics using the latest interactive teaching methods and digital technology. The new curriculum should more reflect the current scientific knowledge and technological progress as traditional. At the same time, it should provide the necessary foundation for future natural scientists and engineers, who will be working on such problems as the design of new conductive materials, data storage of high density and access speed, new communications technologies, nanoscience and nanotechnology, alternative energy sources, quantum computers, computer drug design, and modelling of complex systems involving extreme climatic and geophysical phenomena. The work of a Ph.D. student will be concentrated on a study, selection, and preparation of educational activities in physics of the microworld, supported by experiments. The main goal will be the research dealing with the implementation of the new content in the micro-world physics in the school curriculum with subsequent analysis of the impact and effectiveness of selected methods and technologies. The applicant must have some experience in Jupyter technology, Geogebra modelling, and fundamentals of modern physics, especially Feynman’s spacetime approach to quantum physics and Einstein’s theory of relativity.

Anotácia v sekundárnom jazyku práce: Práca je orientovaná na didaktický výskum v oblasti nového kurikula (obsahu a prístupov) do výučby fyziky s využitím najnovších interaktívnych vyučovacích metód a digitálnych technológií. Nové kurikulum by malo viac odzrkadľovať súčasné vedecké poznanie a technický pokrok ako tradičné. Súčasne by malo podať potrebné základy pre budúcich prírodovedcov a inžinierov, ktorých čaká riešenie takých problémov, akými sú dizajn nových vodivých materiálov, rýchle dátové úložiská s vysokou hustotou a prístupovou rýchlosťou, nové komunikačné technológie, nanoveda a nanotechnológie, alternatívne zdroje energií, kvantové počítače, počítačový dizajn liečiv, či modelovanie extrémne komplexných systémov zahrňujúcich klimatické a geofyzikálne javy. Ťažiskom práce doktoranda bude štúdium, výber a príprava vzdelávacích aktivít s podporou experimentov v oblasti fyziky mikrosveta. Z pohľadu výskumu bude hlavným cieľom výskum možností implementácie nového obsahu v oblasti fyziky mikrosveta do učebných osnov s následnou analýzou vplyvu a efektívnosti zvolených metód a technológií. Uchádzač by mal mať isté skúsenosti s technológiou Jupyter notebookov, modelovaním v Geogebre a základmi modernej fyziky, najmä Feynmanovým priestoročasovým prístupom ku kvantovej fyzike a Einsteinovou teóriou relativity.

Školiteľ: Hanč, Jozef, doc. RNDr. PhD.