Názov vzdelávacieho programu: Úvod do počítačových sietí Zdôvodnenie vzdelávacieho programu: Znalosť základných konceptov ako aj získanie nevyhnutných technických zručností z oblasti problematiky počítačových sietí je v súčasnej dobe nevyhnutným predpokladom pri štúdiu a následnej uplatniteľnosti v obore informačných a komunikačných technológii (IKT). Aktuálne trendy vyžadujú nevyhnutnosť poznania programom ponúkaných základných znalostí a ich ďalšieho rozvoja a využívania tejto oblasti aj v sférach mimo IKT. Navrhnutý vzdelávací program predstavuje komplexný edukačný rámec zameraný na získanie fundamentálnych princípov, objasnenie prepínaných a smerovaných technológií a ich mechanizmov a služieb, ako aj prístup k najnovším poznatkom, nevyhnutným v odvetví počítačových sieti. Problematika je koncipovaná tak, aby umožnila pochopenie predkladaných princípov aj za predpokladu žiadnych alebo len základných znalostí práce so sieťovými zariadeniami a systémami. Program v sebe implementuje najnovšie metódy a prístupy k rozvoju kritického myslenia a samostatnosti. Poznatky a praktické zručnosti získane v rámci vzdelávacieho programu sú aplikovateľné aj v iných sférach edukačnotechnického zamerania a vedú k celkovému rozvoju znalostí jedinca, pričom sú bránou pre rozvoj v tejto oblasti. Vzdelávací program pre oblasť počítačových sietí vychádza z požiadaviek praxe, kde je zo strany zamestnávateľov (v SR združených napr. v ITAS, Košice IT Valley apod.) opakovane proklamovaný akútny nedostatok IT špecialistov. Výhodou pre absolventa vzdelávacieho programu je možnosť zapojiť sa do štandardizovanej formy vzdelávania, výsledkom ktorého môže byť získanie celosvetovo uznávaných priemyselných certifikátov (ICND1, CCNA). Cieľovou skupinou na ktorú je navrhované vzdelávanie zamerané, sú učitelia stredných škôl so zameraním na informatiku a počítačové siete a učitelia všeobecných stredných škôl. Vzdelávanie v oblasti počítačových sietí je však integrované aj do výučby na vybraných gymnáziách, preto je vhodné aj pre učiteľov tohto typu škôl. Druh a forma kontinuálneho vzdelávania: Inovačné vzdelávanie Forma kontinuálneho vzdelávania: Kombinovaná 96 hodín z toho 72 hodín prezenčne a 24 hodín dištančne Hlavný cieľ: Cieľom inovačného vzdelávania je získať úvodné vedomosti a prehľad o sieťových technológiách v kontexte aktuálnych vývojových trendov, požiadaviek praxe a podmienok pre následné získanie medzinárodne uznávanej priemyselnej certifikácie v oblasti počítačových sietí. Prínosom je taktiež osvojenie, prehĺbenie, či skvalitnenie odborných zručností absolventa a ich využívanie pri výkone odbornej či pedagogickej činnosti. Špecifické ciele: Pre dosiahnutie hlavného cieľa sú stanovené tieto špecifické ciele: 1. Prehĺbiť a rozšíriť poznatky učiteľov o základných princípoch činností počítačových sietí, pričom sa zreteľ kladie na samostatnú a tvorivú činnosť učiteľa. 2. Osvojiť si a prehĺbiť získané poznatky učiteľov v oblasti sieťových protokolov a služieb počítačových sietí, ktoré sú aktuálne využívané v praxi.
3. Verifikovať pochopenie problematiky rôznych reálnych sieťových scenárov na základe využívania prakticky orientovaných laboratórnych cvičení. 4. Rozvíjať a zdokonaľovať praktické zručnosti učiteľov spolu s aplikáciou získaných teoretických vedomostí v oblasti samostatného návrhu počítačových sietí riešením rôznych scenárov z praxe, IP adresovania, konfigurácie sieťových zariadení a konfigurácie vybraných sieťových protokolov s overovaním požadovaného správania a funkčnosti navrhovaného riešenia. 5. Zdokonaľovať profesijné kompetencie učiteľov v oblasti statického a dynamického smerovania, základných služieb siete Internet, virtuálnych LAN sietí a základných prvkov zabezpečenia prístupu na prvky siete. 6. Overiť u učiteľov teoretické poznatky prostredníctvom experimentálnych zadaní, verifikáciou funkčnosti konfigurácie prostredníctvom protokolovej analýzy a prezentáciou najnovších trendov vývoja v oblasti sieťových technológií Obsah a rozsah vzdelávacieho programu Tematický celok Téma Forma vzdelávania Objavujeme siete, úvod do problematiky počítačových sietí, sieťové modely, sieťové protokoly a sieťová komunikácia. Úvod do konfigurácie sieťových zariadení. Vývoj a úloha sietí. Čo je internet - štruktúra, prístup a jadro. Vrstvové modely komunikačných sietí ISO OSI a TCP/IP. Vrstvy a ich funkcie. Enkapsulácia. Zariadenia v sieti (koncové a medziľahlé). Adresové systémy. Základné nástroje na overenie činnosti. Štandardizácia v sieťach. Výstup vo forme správ/reportov: Štandardizácia a štandardizačné organizácie: získanie informácií o potrebe štandardizácie v IKT, existencií a štruktúre súčasných štandardizácií, dohľadávanie technických špecifikácií komunikačných protokolov. Skúmanie a získanie informácií o domácej sieti. Aplikovanie získaných teoretických poznatkov na každodenne používanú technológiu. Overovacie postupy. Predstavenie sieťových zariadení. Pripojenie sa na vybrané zariadenie. Oboznámenie sa a práca s Cisco IOS. Predstavenie režimov IOS. Základná konfigurácia sieťových zariadení. Hodinová dotácia prezenčne 3 prezenčne 3 2
Tematický celok Téma Forma vzdelávania Sieťový model TCP/IP - vrstva prístupu k médiu a Ethernet. Sieťová vrstva a jej základné funkcie. IPv4 a IPv6 protokoly, adresovanie (IPv4 & IPv6), podsieťovanie. Transportná vrstva a aplikačná vrstva. konfiguračných cvičení podľa pokynov realizovaných v simulačnom nástroji Packet Tracer (PT). Cvičenia sú zamerané na opakovanie a overenie problematiky preberanej prezenčne.. Vrstva prístupu k sieti (fyzická a linková vrstva RM OSI). Technológia Ethernet (štandardy, rámec, adresa, činnosť, zariadenia, CAM). cvičení v PT podľa pokynov zameraných na problematiku komunikácie a enkapsulácie. Úlohy sieťovej vrstvy. Zariadenia smerovač. Protokol IPv4 a IPv6. Štruktúra paketu. Adresovanie a jeho účel. Smerovanie. Činnosť nad L2. Výstup: Skúmanie a diagnostika domácej siete cez aplikácie ICMP a otvorený softvér Wireshark. Analýza smerovacia tabuľky na počítači a smerovači. Správa o bádaní. Protokol IPv4 a IPv6. Adresy a adresovanie v IPv4 a IPv6, základy podsieťovania v IPv4/IPv6. Podsieťovanie na báze beztriedneho adresovania (VLSM). Výstup: Individuálne cvičenia na prehĺbenie učiva z IPv4 podsieťovania. Simulačné cvičenia na podsieťovanie a nastavenie komplexnejšej topológie za použitia IPv4 a IPv6. Návrh siete na základe zadania z podsieťovania. Protokoly TCP a UDP. Segment/datagram. Port a multiplex. Aplikačné protokoly 3 Hodinová dotácia prezenčne 4 prezenčne 3 prezenčne 13 dištančne 3 prezenčne 3
Tematický celok Téma Forma vzdelávania a služby. Hodinová dotácia Koncept prepínaných sietí, LAN dizajn a konfigurácia prepínača (SVI, port-security). Virtuálne LAN, trunky, inter-vlan smerovanie. Úvod do smerovania (statické a dynamické smerovanie, smerovací protokol RIP). Dynamické smerovanie. Výstup: Správa Skúmam svoj počítač za účelom potvrdenia funkčnosti TCP/UDP, ich služieb a portov. Diagnostika cez Wireshark. Predstavenie prepínaných sietí, mechanizmus prepínania, konceptov bezpečnosti na rozhraniach a manažmentového rozhrania na prepínači. Diagnostika L1/L2. Protokoly na objavovanie susedov CDP/LLDP. simulačných cvičení v PT za účelom prehĺbenia praktických zručnosti z oblasti konfigurácie sieťovej topológie za použitia prepínača. Prezentácia obhájenie riešenia. Technológia VLAN, trunky a mechanizmus dot1q a inter-vlan komunikácia. Bezpečnosť. simulačných cvičení z oblasti konfigurácie VLAN a inter-vlan konceptov (router-on-stick, MLS). Smerovač a smerovací proces, koncepty, konfigurácia a overenie. Statické smerovanie v IPv4 a IPv6. simulačných cvičení zahrňujúcich komplexnejšie konfiguračné prvky, vrátane vyššie uvedených. Úvod do dynamického smerovania, koncepty, algoritmy, metriky. Dynamické smerovanie v IPv4 protokoly RIPv2, OSPFv2. Dynamické smerovanie v IPv6 protokoly RIPng, OSPFv3. Výstup: Simulačné cvičenia pre konfigurácie vybraných smerovacích dištančne 1 prezenčne 7 prezenčne 8 prezenčne 7 prezenčne 13 4
Tematický celok Téma Forma vzdelávania protokolov. Služby sietí - ACL, DHCP a NAT. Predstavenie teoretického konceptu ACL, DHCP a NAT a praktická konfigurácia na vybranej topológii pre IPv4 a IPv6. komplexného simulačného cvičenia komplexnej topológie počítačovej siete, s individuálnym výstupom, ktorý je možné spätne odkontrolovať. Hodinová dotácia prezenčne 8 dištančne 4 Spolu kombinovane: 96 Obsahovo sa vzdelávanie zameriava na nasledujúce témy: V kontexte odborných kompetencií: pochopenie fungovania počítačových sietí v kontexte uznávaných sieťových modelov ISO/OSI, resp. TCP/IP, fungovanie základných služieb internetu, a ich prínosov z pohľadu jeho fungovania a rozvoja, základnú konfiguráciu sieťových operačných systémov na zariadeniach typu smerovač a prepínač, pochopenie princípov fungovania jednotlivých aktívnych prvkov siete, detegovanie problémov v lokálnych sieťach, konfigurácia vybraných dynamických smerovacích protokolov, v kontexte ich využitia v edukačnom procese: spoznanie a zvládnutie nových nástrojov a aplikácií využiteľných v každodennej pedagogickej praxi v odbore, osvojenie si formy výučby na základe problémovo a bádateľsky riešiteľných a riešených úloh z rôznych oblastí spracovaných vo forme tzv. sieťových scenárov. Forma ako aj preberané scenáre, či ich tvorba sú priamo využiteľné v pedagogickej praxi a replikovateľné vo výučbovom procese na stredných školách, výučba na základe moderných inovatívnych metodík, ktoré vznikli na základe spolupráce s praxou a zamestnávateľmi za účelom skvalitnenia následnej výučby v pedagogickom procese absolventa. Profil absolventa: Absolvent programu inovačného vzdelávania získa na výkon pedagogickej činnosti nasledujúce profesijné kompetencie: vie využívať základný pojmový aparát v oblasti počítačových sietí, oboznámi sa princípmi prenosu informácie v počítačových sieťach v kontexte sieťových modelov ISO-OSI a TCP/IP, pozná sieťové architektúry a vie na ich základe popísať princípy činnosti siete ako aj činnosti jednotlivých protokolov a zariadení, 5
pozná základy problematiky prepínania a smerovania pri prenose informácií v sieťových infraštruktúrach, pozná základné mechanizmy zabezpečenia komunikácie v prepínaných (zabezpečenie prístupu) a smerovaných sieťach, vie vypracovať IPv4/IPv6 adresový plán, vie navrhnúť malú sieť, vie nakonfigurovať potrebné sieťové zariadenia a technológie a overiť ich činnosť, naučí sa prakticky riešiť problémy spojené s prevádzkou malých počítačových sietí, vie aplikovať základné diagnostické postupy, pozná aktuálne trendy v oblasti počítačových sieti a ich služieb, najmä vie aplikovať získané vedomosti do edukačného procesu, a tým rozvíjať informatické bádanie, uvedomuje si aj dôležitosť sieťových technológií pri podpore metód s cieľom realizovať aktívne informatické bádanie, dokáže aplikovať získané vedomosti a zručnosti do vyučovania informatických a technických predmetov s ohľadom na využívanie najnovších sieťových zariadení, vie overiť úroveň získaných vedomostí, vie kriticky zhodnotiť a realizovať učebné aktivity za použitia sieťových prvkov a technológií, pozná a vie používať aktuálne dostupné nástroje z oblasti. Následne ich vie vhodne použiť vo vzdelávacom procese vo forme podporných či nosných nástrojov praktického vzdelávania. Vie ich využiť na inováciu vzdelávania, tvorby rôznych cvičení rôznej náročnosti a komplexnosti. skvalitní svoje pedagogické a didaktické zručnosti vďaka rôznym prístupom k prezentácií obsahu, ktoré budú náplňou školení, rozšíri si chápanie obsahu v kontexte širšieho množstva dostupných technológií a uvidí moderné prístupy v prezentácií náročného technicky orientovaného obsahu. Rozsah vzdelávacieho programu: Inovačné vzdelávanie sa uskutočňuje v rozsahu 96 vyučovacích hodín a trvá najviac dvanásť mesiacov. Bližšie určená kategória, podkategória pedagogických zamestnancov alebo odborných zamestnancov; kariérový stupeň, kariérová pozícia: Kategória: učiteľ Podkategória: učiteľ pre nižšie stredné odborné vzdelávanie, stredné odborné vzdelávanie, úplné stredné všeobecné vzdelávanie, úplné stredné odborné vzdelávanie a učiteľ pre vyššie odborné vzdelávanie (učiteľ strednej školy). Kariérový stupeň: samostatný pedagogický zamestnanec pedagogický zamestnanec s prvou atestáciou pedagogický zamestnanec s druhou atestáciou Kariérová pozícia: ---- Vyučovací predmet: 6
Informatika alebo Odborné predmety so zameraním na informačno-komunikačné technológie Podmienky pre zaradenie uchádzačov: Na kontinuálne vzdelávanie je možné podľa 35 ods. 9 zákona č. 317/2009 Z. z. v znení neskorších predpisov prijať pedagogického alebo odborného zamestnanca až po absolvovaní šiestich mesiacov pedagogickej činnosti. Na kontinuálne vzdelávanie bude zaradený pedagogický zamestnanec v uvedenej kategórii a podkategórii, ktorý spĺňa kvalifikačný predpoklad vzdelania na vyučovanie predmetu Informatika alebo odborných predmetov so zameraním na informačno-komunikačné technológie v súlade s vyhláškou MŠ SR č. 437/2009 Z. z. Aktuálne pokyny ku kontinuálnemu vzdelávaniu budú pre pedagogických zamestnancov zverejňované na webovej stránke poskytovateľa alebo národného projektu IT Akadémia vzdelávanie pre 21. storočie. Od uchádzača sa vyžadujú nasledujúce zručnosti a kompetencie: znalosť práce s počítačom, znalosť modelu ISO/OSI, resp. TCP/IP, základná znalosť práce so sieťovými prvkami, skúsenosť s konfiguráciou sieťových prvkov prostredníctvom webového rozhrania alebo príkazového riadka (CLI). Prihlasovanie na kontinuálne vzdelávanie sa realizuje vyplnením on-line prihlášky na webovej stránke poskytovateľa alebo národného projektu IT Akadémia vzdelávanie pre 21. storočie, ktorú pedagogický zamestnanec doručí v písomnej podobe na adresu poskytovateľa podľa aktuálnych pokynov. Súčasťou prihlášky je potvrdenie riaditeľa školy, resp. zriaďovateľa o správnosti uvedených údajov v prihláške vrátane zaradenia zamestnanca do kategórie alebo podkategórie. Ak pedagogický zamestnanec nie je v pracovnom pomere alebo riaditeľ školy nepotvrdí zaradenie pedagogického zamestnanca, posúdi oprávnenie na zaradenie pedagogického zamestnanca na základe príslušných dokumentov, ktoré pedagogický zamestnanec predloží poskytovateľ. Oznámenie o zaradení alebo nezaradení na kontinuálne vzdelávanie bude uchádzačom oznámené písomne najneskôr 10 dní pred začatím kontinuálneho vzdelávania. Spôsob ukončovania a požiadavky na ukončovanie: Spôsob ukončovania kontinuálneho vzdelávania podľa 39 ods. 3 zákona č. 317/2009 Z. z. v znení zákona 312/2013 Z. z. bude formou záverečnej prezentácie pred trojčlennou skúšobnou komisiou, ktorej predsedu a ďalších členov vymenuje štatutárny orgán poskytovateľa. Požiadavky na ukončenie: absolvovanie najmenej 80% stanoveného počtu hodín vyučovaných prezenčnou formou, vypracovanie a odovzdanie všetkých výstupov dištančnej formy vzdelávania, záverečnú prezentácia ako potvrdenie získaných odborných kompetencií, ako aj pedagogických zručností, pohovor pred trojčlennou skúšobnou komisiou. 7
Záverečná prezentácia reprezentuje úroveň vo vzdelávacom programe získaných vedomostí a zručností účastníka. Záverečná prezentácia bude tematicky zameraná na nasledujúce oblasti obsahu vzdelávacieho programu: 1. Sieťové modely a architektúry TCP/IP a ISO-OSI. Vrstvy a ich funkcie. Popis činnosti siete, zariadenia v sieti. 2. Prepínané siete, Technológia Ethernet a súvisiace adresovanie. Zariadenia technológie Ethernet a ich činnosť. Metódy prístupu k médiu. Metalické a optické média v LAN. 3. Základy IP sietí. Princípy komunikácie v IP sieťach. Adresovanie a subsieťovanie (aj variabilné). Protokoly IPv4, IPv6, ICMP. Smerovač. Smerovanie smerovacie algoritmy, základy smerovacích protokolov a budovanie smerovacej tabuľky. Mapovanie adries L3 na L2 - ARP a ICMPv6 protokol, Prideľovanie adries. 4. Vyššie vrstvy TCP/IP. Transportná vrstva. Služby a protokoly (TCP/UDP). Multiplex, porty, spojovo a nespojovo orientované služby, riadenie toku a zahltenia. Aplikačná vrstva a jej kľúčové protokoly. 5. Operačný systém (OS) sieťových prvkov typu prepínač a smerovač (Cisco IOS). Štruktúra a práca s IOS, základná konfigurácia, zabezpečenie a riadenie prístupu k zariadeniu. 6. Technológie prepínaných sietí. Návrhový hierarchický model. Konfigurácia sieťových prvkov typu prepínač. Zabezpečenie prístupu do siete (port security). Virtuálne LAN siete a zabezpečenie komunikácie cez port (prístupový a trunkový port) a medzi VLAN (router-on-stick). 7. Statické a dynamické smerovanie v sieťach s protokolom IPv4 aj IPv6. Smerovacia tabuľka. Smerovacie protokoly RIPv2/RIPng, OSPF v jednej oblasti. Algoritmy, správy a popis činnosti. 8. Základne služby sietí. Preklad IPv4 adries v NAT a P(N)AT. Služba prideľovania adries DHCP v IPV4 a IPV6, riadiace zoznamy a filtrovanie prevádzky pre IPv4 a IPv6 ACL. 9. Základy prevádzky siete a jej udržovania. Diagnostika chýb a hľadanie problémov. Záverečná prezentácia musí byť originálna, vytvorená autorom pri dodržaní pravidiel práce s informačnými zdrojmi, nesmie mať charakter plagiátorstva, nesmie narúšať autorské práva iných autorov. V záverečnej prezentácií sa absolvent zameria na vytvorenie obsahu pre jednu vyučovaciu hodinu, ktorej predmetom bude simulovaná výučba vybranej kapitoly z obsahu, ktorá tvorila náplň inovačného vzdelávania. Prostredníctvom prezentácie absolvent demonštruje zvládnutie vedomosti napr. návrhu počítačovej siete, integrácie aktívnych sieťových prvkov a ich konfigurácie, príp. zvládnutie návrhu fyzickej a logickej topológie. Rozsah a forma: záverečná prezentácia môže mať formát napr. Powerpoint prezentácie, ktorú prezentuje pred trojčlennou komisiou, záverečná prezentácia má byť v rozsahu min. 20 snímok, vrátane titulnej snímky. Maximálny rozsah by nemal prekročiť 40 snímok. 8
Záverečná prezentácia má mať formát, ktorý čo najvernejšie prezentuje odborné a didaktické schopnosti získané v tomto inovačnom vzdelávaní. Môže napr. obsahovať topológiu, výber konkrétnych sieťových prvkov a konfiguráciu, ktorá bola navrhnutá. Návrh počtu kreditov 22 kreditov 19 kreditov za rozsah 96 hod. (1 kredit na 5 hod.) 3 kredity za záverečnú prezentáciu pred trojčlennou skúšobnou komisiou ( 12 a 13 vyhlášky MŠ SR č. 445/2009 Z. z. o kontinuálnom vzdelávaní, kreditoch a atestáciách pedagogických zamestnancov a odborných zamestnancov.) 9