Historické šifry jako motivace k výuce programování

Pavel Musílek

Diplomová práce

Using historical cyphers as a motivation to teach programming

Anotace:

Cílem teoretické části diplomové práce je mapovat historii šifrování od starověku po přelom 19. a 20. století. Důraz je kladen na ruční substituční šifry, které jsou žáky zpravidla rychleji pochopeny a jejichž vizualizace a prostřednictvím počítačových programů je snadněji realizovatelná, ale dostatečný prostor je věnován také jednoduchým transpozičním šifrám. Historii šifrování lze vnímat jako souboj mezi tvůrci šifrových systémů (kryptografy) a učenci, využívajícími znalosti z oblasti jazykovědy, matematiky a logiky k luštění šifrových textů bez znalosti použitého systému nebo hesla (kryptoanalytiky). Praktické část práce využívá historické šifry jako motivaci k výuce programování. Autor vytvořil ucelenou sadu programátorských úloh různé obtížnosti, a to jak zadání motivující žáky k řešení zajímavých algoritmických problému a komplexnímu procvičování programátorských dovedností, tak vzorová řešení, sloužící jako nástroj šifrování a dešifrování prostřednictvím daného systému a současně jako názorná vizualizace. Zadání úloh spolu s dalšími informacemi je zpracováno ve formě metodické příručky pro učitele. Úlohy byly následně předloženy zkušeným učitelům informatiky s různě dlouhou pedagogickou praxí a podrobeny dotazníkovému šetření prostřednictvím sady otevřených otázek s širokou odpovědí.

Abstract:

The aim of the theoretical part of the thesis is to map the history of encryption from antiquity to the turn of the 19th and 20th centuries. Emphasis is placed on manual substitution ciphers, which are usually understood more quickly by students and whose visualization through computer programs is easier to implement, but sufficient space is also devoted to simple transposition ciphers. The history of encryption can be seen as a duel between creators of cryptographic systems (cryptographs) and scholars, using knowledge from linguistics, mathematics and logic to decipher cipher texts without knowledge of the used system or password (cryptanalytics). The practical part of the thesis uses historical ciphers as a motivation to learn programming. The author created a comprehensive set of programming tasks of varying difficulty, both assignment motivating students to solve interesting algorithmic problems and comprehensive practice of programming skills, and sample solutions, serving as a tool for encryption and decryption through the system and as a visualization. Assignment of tasks together with other information is processed in the form of a methodological manual for teachers. Then the tasks were presented to experienced IT teachers with various lengths of teaching experience and subjected to a questionnaire survey through a set of open questions with a wide answer.

Klíčová slova

šifrování, kryptologie, substituce, transpozice, historie, metodika, programování, algoritmizace, vizualizace

Keywords

ciphering, cryptology, substitution, transposition, history, methodology, programming, algorithmization, visualization

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 8. 7. 2020

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 27. 8. 2020
• Vedoucí: doc. RNDr. Štěpán Hubálovský, Ph.D.
• Oponent: Ing. Petr Voborník, Ph.D.

Univerzita Hradec Králové

Pedagogická fakulta

Magisterský studijní program / obor:
Učitelství pro střední školy / Učitelství pro střední školy - dějepis, Učitelství pro střední školy - informatika