Crocodile Training Material - Virtual Community Collaborating
Transkrypt
Crocodile Training Material - Virtual Community Collaborating
VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” Materiały do ćwiczeń Wprowadzenie do środowiska programistycznego “Crocodile Clips” Spis treści: A. Crocodile Clips – graficzne przyrządy wirtualne B. Dlaczego warto poznać “Crocodile Clips” C. Przegląd metod D. Pierwsze kroki E. Przykłady wykorzystania “Crocodile Clips” do projektowania symulowanych eksperymentów fizycznych i chemicznych F. Bibliografia A. “Crocodile Clips” – Graficzne przyrządy wirtualne A.1. Czym jest środowisko programistyczne “Crocodile Clips”? Crocodile Clips to zestaw programów służących do symulacji i modelowania różnych zagadnień w fizyce, chemii, technikach informatycznych, do tworzenia projektów technologicznych, a także w matematyce. Programy te w postaci wirtualnych narzędzi pozwalają na elastyczne eksperymentowanie w laboratoriach wirtualnych. Dzięki nim można w łatwy sposób tworzyć symulowane eksperymenty. Są one łatwo modyfikowalne, różnorodne i precyzyjne. Mogą być wykorzystywane przez uczniów w wieku od 10 do 18 lat. Tworzenie laboratorium przy użyciu oprogramowania Crocodile Clips Crocodile Clips został pomyślany głównie do nauki obsługi różnych pakietów edukacyjnych stosowanych przez uczniów i nauczycieli “Crocodile Clips” jest przydatny w zajęciach z cyfrową tablicą szkolną (Digital Whiteboard), jak również w czasie lekcji z wykorzystaniem komputera. Aby móc tworzyć stosowne moduły i je wykorzystywać, oprogramowanie musi być zainstalowane na każdym komputerze w klasie. Nowy pakiet “Crocodile Science Player 2007” można pobrać nieodpłatnie z Internetu [1]. Cyfrowa tablica szkolna oznacza, że nauczyciel może wykorzystać gotowe moduły i uzupełniać je w sposób interaktywny i multimedialny na lekcjach z nauk przyrodniczych. Możliwe są przy tym dwie opcje: dla początkujących i dla zaawansowanych użytkowników. W trybie dla początkujących użytkownicy postępują zgodnie z instrukcjami zawartymi w programie i w ten sposób uzupełniają gotowe moduły. Dwa lub trzy kliknięcia myszką wystarczają, aby uzyskać możliwość wizualnej interakcji. Ponieważ “Crocodile Clips” zawiera dziesiątki przykładów, to jest to najprostsza droga do zapoznania się z przyrządami wirtualnymi. W trybie zaawansowanym “Crocodile Clips” oferuje szereg “ bibliotek dodatkowych”, które także można włączyć w proces tworzenia aplikacji. Na przykład, “biblioteka elektryczności” zawiera oporniki, mierniki, żarówki, wyłączniki, przewody itp. “Biblioteka optyczna” udostępnia soczewki, latarki, ekrany, szczeliny, filtry barwne itp. “Biblioteka Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 1/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” mechaniczna” zawiera sprężyny, kule, pręty itp. Przedstawienie graficzne uzyskanych wyników znacznie ułatwia “biblioteka prezentacyjna”. “Crocodile Clips” to także doskonałe źródło propozycji zaplanowania lekcji w pracowniach komputerowych. Nauczyciele mogą korzystać z modułów umieszczonych w programie albo sami mogą je tworzyć krok po kroku. W każdym przypadku każdy uczeń musi posiadać kopię odpowiedniego modułu oraz arkusz pracy zawierający instrukcje i zadania do wykonania. Istnieje też możliwość prowadzenia zajęć grupowych metodą wideo. W połączeniu z krótkimi filmami (nie dłuższymi niż 5 minut) zajęcia takie pomagają w poznaniu pierwszych kroków w fizycznej (na przykład) wersji programu “Crocodile”. Szczegółowe przykłady takich zajęć można znaleźć na stronach: - Elektryczność: http://www.crocodile-clips.com/shared/videos/cp/Electricity.html - Prąd przemienny: http://www.crocodile-clips.com/shared/videos/cp/Alternating_Currents.html - Ruch: http://www.crocodile-clips.com/shared/videos/cp/Motion.html - Wahadła i sprężyny; ruch harmoniczny: http://www.crocodile-clips.com/shared/videos/cp/Oscillations.html - Tory promieni świetlnych: http://www.crocodile-clips.com/shared/videos/cp/Ray_Diagrams.html - Fale: http://www.crocodile-clips.com/shared/videos/cp/Waves.html - Optyka: http://www.crocodile-clips.com/shared/videos/cp/Optics.html “Crocodile Clips” ma czytelny interfejs, dzięki któremu można go stosować na każdym poziomie szkoły średniej. Bywa też używany w szkołach podstawowych. Poniżej podane są odnośniki do dwóch wybranych stron o różnym stopniu trudności. - “Crocodile Clips” jako narzędzie w nauczaniu podstaw nauk przyrodniczych: http://www.mape.org.uk/curriculum/science/science14.htm - Odkrywanie elektroniki z pomocą “Crocodile clips”: http://www.doctronics.co.uk/DEtitle.htm B. Dlaczego warto poznać “Crocodile Clips” Przyrządy wirtualne można stosować do opracowywania małych aplikacji, które symulują realne przyrządy i narzędzia, a także do modelowania i animacji procesów zachodzących w rzeczywistości. To nie tylko potężne narzędzie zastępujące niebezpieczne (czasami) i drogie eksperymenty, lecz także świetne uzupełnienie pracy ucznia w realnym laboratorium. Głównym celem tego rozdziału jest pokazanie jak pakiet “Crocodile Clips” może być wykorzystany do tworzenia prostych aplikacji opartych na materiale treningowym, wkomponowanym w sam program. Wykorzystanie poszczególnych komponentów programu (Crocodile Physics, Crocodile Chemistry, Crocodile Mathematics, Crocodile Technology, Crocodile ICT&Computing) odbywa się w ten sam sposób; będzie on opisany w kolejnych Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 2/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” rozdziałach. Dzięki temu podobieństwu wystarczy poznać przykłady zawarte w części fizycznej programu. Pozostałe komponenty można wykorzystywać w analogiczny sposób. Dodatkowo użytkownicy programu mogą zapoznać się z innymi materiałami treningowymi dostępnymi na stronie: http://www.crocodile-clips.com/s6_0.htm [2]. C. Przegląd metod Szkoły posiadające licencję lub używające darmową wersję powinny zainstalować program na każdym komputerze. Nie trzeba eksportować plików o formacie standardowym ani playera. Uczniowie mogą, więc tworzyć własne eksperymenty lub rozwijać te przygotowane przez nauczyciela. “Crocodile Physics” jest także istotnym narzędziem w czasie zajęć wspomaganych cyfrową tablicą szkolną. Część eksperymentów może pomóc nauczycielowi w nauczaniu podstaw fizyki. Można wyróżnić trzy grupy użytkowników “Crocodile Physics”: uczniowie, którzy korzystają interaktywnie z gotowych eksperymentów wirtualnych; uczniowie, którzy projektują własne eksperymenty oraz nauczyciele korzystający w klasie z cyfrowej tablicy szkolnej [3, 4]. W następnych rozdziałach omówione zostaną reprezentatywne tematy fizyczne: elektronika, siły i ruch, optyka i fale. Końcowa część opracowania poświęcona jest tworzeniu wykresów uzupełniających prezentację. D. Pierwsze kroki W tym rozdziale pokazujemy – krok po kroku – jak tworzyć proste eksperymenty symulowane. Użytkownik powinien ściśle przestrzegać instrukcji, a na końcu spróbować wykonać ćwiczenia dołączone do każdej części. Na kolejnych stronach zaprezentowano wiele zrzutów z ekranu, z których uzupełniono użytecznymi wskazówkami. Widok okna startowego: ogólny widok menu startowego (Introduction Menu) pokazano na rys.1a. Kliknięcie przycisku M pozwala przejść do trybu pełnoekranowego (rys. 1b). Powrót do trybu okienkowego uzyskuje się przez ponowne kliknięcie przycisku M. Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 3/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” a) Rys. 1 – Ogólny widok panelu menu startowego: a) mod okienkowy b) Rys. 1 – Ogólny widok panelu menu startowego: b) mod pełnoekranowy Podczas projektowania symulowanego eksperymentu bardzo przydatne są przyciski Pause oraz Reload (rys. 2). Można je stosować na przemian. Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 4/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” Rys. 2 – Przyciski Pause oraz Reload w czasie projektowania symulowanego eksperymentu Pola (zasobniki) z elementami (Part trays) różnią się w zależności od tematu (rys. 3a). Elementy można pobierać z zasobnika lub je do niego zwracać. Pobranie kuli z zasobnika pokazano na rys. 3b. Zestaw możliwych czynności do obsługi każdego okna znajduje się w dolnej jego części. W zasobniku można przechowywać różne elementy. Ich właściwości można zdefiniować za pomocą Properties box. Na przykład, do kuli można doczepić pręt, a jego właściwości można zmieniać w zależności od potrzeb (rys. 4). Każdej części można przypisać inne cechy, np. dla kuli można podać prędkość, położenie itp., natomiast właściwości pręta określamy podając jego kąt nachylenia. Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 5/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” a) b) Rys. 3 – Pola z częściami (Part trays) do projektowania eksperymentów symulowanych: a) ogólny widok dostępnych części, b) pobieranie wybranej części z zasobnika Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 6/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” Rys. 4 – Stosowanie Properties box w czasie projektowania symulowanego eksperymentu E. Przykłady wykorzystania “Crocodile Clips” do projektowania symulowanych eksperymentów fizycznych E.1. Obwód elektryczny Po zapoznaniu się z tym rozdziałem użytkownik będzie w stanie zestawić prosty obwód elektryczny zawierający żarówki, zasilacze, amperomierze, woltomierze, oporniki itp. Kliknij: CONTENTS>>INTRODUCTION>>Setting up a simple circuit (zestawienie prostego obwodu elektrycznego). Niezbędne elementy obwodu (bateria, lampa, wyłącznik) można przeciągnąć do panelu danego eksperymentu z pola z elementami (rys. 5). Napięcie może być włączone przez kliknięcie przełącznika “9V” umieszczonego z lewej strony zasilacza (rys. 6). Połączenia między wyłącznikiem, baterią i żarówką można utworzyć przez proste kliknięcie i przeciągnięcie myszki między poszczególnymi elementami obwodu (rys. 7). Aby wkręcić żarówkę należy włączyć przycisk pokazany na rys. 8. Klikając wskaźnik napięcia można zmienić (wpisać) wartość napięcia zasilania. Na przykład, można podwyższyć napięcie do 90 V (rys. 9). Po ponownym włączeniu napięcia żarówka wybuchnie (za wysokie napięcie) i wtedy pojawia się sygnał alarmowy (rys. 10). Błąd można usunąć klikając klawisz alarmowy i postępując zgodnie z wytycznymi instrukcji (rys. 11). Na końcu można zestawić nowy obwód z tych samych elementów i wybrać niezbędne parametry (rys. 12). Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 7/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” Rys. 5 – Pierwsze czynności przy budowaniu prostego obwodu: wybór niezbędnych elementów Rys. 6 – Ustawianie wartości zasilania za pomocą przełącznika “9V” Rys. 7 – Łączenie elementów w obwodzie Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 8/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” Rys. 8 – Wkręcanie żarówki przez kliknięcie przycisku Rys. 9 – Zmiana napięcia za pomocą kliknięcia wyświetlacza napięciowego Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 9/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” Rys. 10 – Sygnał alarmowy zwracający uwagę na błąd w obwodzie Rys. 11 – Ogólny widok obwodu po usunięciu błędu sygnalizowanego przez element “alertowy” Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 10/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” Rys. 12 – Możliwość ponownego zbudowania obwodu z tych samych (lub innych) elementów E.1.1. Ćwiczenia 1. Wstaw do obwodu amperomierz i woltomierz (jak na rys. 13) i sprawdź, czy działają. Rys. 13 – Przykład budowania obwodu za pomocą narzędzi pakietu “Crocodile Physics” Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 11/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” 2. Wykonaj polecenia: CONTENT>>CIRCUITS>>BASIC CIRCUITS próbując zestawić obwód pokazany na rys. 14. Pamiętaj, że widok elementów, np. baterii, żarówki itp. nie może być zmieniony. Aby wymienić elementy obwodu, np. takie jak amperomierz, opornik itp., należy je pobrać z zasobnika. Rys. 14 – Przykład budowania bardziej złożonego obwodu elektrycznego z użyciem narzędzi pakietu “Crocodile Physics” 3. Aby lepiej poznać temat, otwórz: CONTENTS>>CIRCUITS. Następnie spróbuj zbudować obwód własnego pomysłu. E.2. Rozchodzenie się promieni świetlnych Po przestudiowaniu tego rozdziału uczeń będzie w stanie przygotować eksperyment pokazujący rozchodzenie się promieni świetlnych. Do tego celu potrzebne są: przedmiot, soczewka i ekran. Zadaniem ucznia będzie także przygotowanie eksperymentu własnego pomysłu przy użyciu katalogu Optics (Parts Library - biblioteka z częściami). Kliknij: CONTENTS>>INTRODUCTION>>Setting up a simple ray diagram (przygotowanie prostego układu optycznego - rys. 15). Wszystkie doświadczenia optyczne muszą być wykonane w ciemni optycznej. Jest ona dostępna w części aplikacyjnej (rys. 16). Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 12/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” Rys. 15 – Przygotowanie ciemni optycznej Rys. 16 – Umieszczanie przedmiotu w ciemni Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 13/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” Aby zamienić obraz należy kliknąć strzałkę. Rysunek 17 pokazuje obraz wodospadu jako przykład takiej zamiany. Rys. 17 – Zamiana obrazu Teraz należy pobrać soczewkę wypukłą i umieścić ją na osi, a następnie zaobserwować promienie biegnące od przedmiotu, które po przejściu przez soczewkę tworzą nowy obraz przedmiotu (rys. 18). Przedmiot można umieścić na ekranie i przesuwać wzdłuż osi (rys.19 - 21). Ostry obraz uzyskuje się wtedy, gdy ekran znajduje się w miejscu, w którym promienie schodzą się. W przeciwnym przypadku obraz jest rozmyty. Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 14/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” Rys. 18 – Przykład zastosowania soczewki wypukłej w układzie optycznym Rys. 19 – Przykład demonstrujący przesuwanie obrazka wzdłuż osi Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 15/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” Rys. 20 – Przykład demonstrujący przesuwanie obrazka wzdłuż osi Rys. 21 – Przykład demonstrujący przesuwanie obrazka wzdłuż osi Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 16/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” E.2.1. Ćwiczenia 1. Zapoznaj się dokładniej z optyką przeglądając tematy optyczne w: CONTENTS>>OPTICS. 2. Ćwiczenie przy użyciu wyłącznie “biblioteki z częściami” (Parts library}. Z jej pomocą odtwórz rozchodzenie się promieni z rys. 22. Przeczytaj uważnie tekst umieszczony na następnym rysunku. Rys. 22 – Przykład tworzenia prostego układu optycznego E.3. Ruch jednostajny i przyspieszony Po zapoznaniu się z tym rozdziałem uczeń powinien potrafić przygotować doświadczenia o ruchu z użyciem kuli, pręta i – oczywiście – (ziemi) podłoża. Kliknij CONTENTS>>INTRODUCTION>>Setting up a motion experiment (przygotowanie eksperymentu o ruchu - rys. 23). Na początku trzeba umieścić kulę w płaszczyźnie ruchu (rys. 24). Następnie wyciągamy “rączkę prędkości” (małe srebrne kółko, które pojawia się w środku, gdy kula unosi się w powietrzu), za pomocą której nadajemy kuli prędkość (rys. 25). Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 17/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” Rys. 23 – Przygotowanie okna dla eksperymentów z ruchem Rys. 24 – Umieszczanie kuli w oknie eksperymentu z ruchem Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 18/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” Rys. 25 – Ustawienie prędkości kuli Kulę można zatrzymać za pomocą przycisku Pause (rys. 26). Rys. 26 – Zatrzymywanie kuli za pomocą przycisku Pause Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 19/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” Po pobraniu podłoża i przesunięciu na dół okna, podłoże i siła grawitacyjna pojawiają się automatycznie (rys. 27). Gdy do kuli przymocujemy pręt zaobserwujemy ruch harmoniczny (rys. 28 – 29). Rys. 27 – Automatyczne pojawienie się podłoża i siły grawitacyjnej Rys. 28 – Prezentacja ruchu harmonicznego Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 20/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” Rys. 29 – Prezentacja ruchu harmonicznego E.3.1. Ćwiczenia 1. Zmodyfikuj ten moduł. Uwolnij kulę, a następnie określ jej właściwości (sprężystość, promień itp.), a także położenie ścian i podłoża. 2. Naucz się robić wykresy. Postępuj zgodnie z instrukcją, którą uzyskasz klikając: CONTENTS>>MOVEMENT>>GRAPHS DISTANCE/TIME oraz CONTENTS>>MOVEMENT>>GRAPHS VELOCITY/TIME E.4. Doświadczenia z falami Po przestudiowaniu tego rozdziału uczeń będzie w stanie przygotować dwuwymiarowy eksperyment z falami, używając do tego źródeł fal, ich detektorów, przeszkód, itp. Moduł dotyczący doświadczeń falowych można otworzyć z menu CONTENTS>>INTRODUCTION (rys. 30). Uczeń powinien też przygotować eksperyment własnego pomysłu i wykonać go korzystając z katalogu Optics (biblioteka z częściami - Parts Library). Następnie uczeń powinien pobrać źródło liniowe i umieścić je w płaszczyźnie rozchodzenia się fali (zamiast tego można użyć źródła punktowego statycznego lub ruchomego) – rys. 31. Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 21/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” Rys. 30 – Widok menu startowego (rozdział o falach) Rys. 31 – Umieszczanie źródła liniowego w doświadczeniu z falami Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 22/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” Właściwości źródła liniowego można zmieniać wykorzystując panel “Properties panel” (ostatni symbol w menu z lewej strony – patrz rys. 32). Rys. 32 – Ustawianie parametrów źródła liniowego za pomocą panelu “Properties Panel” Należy zaznaczyć, że to menu odnosi się do źródeł liniowych. Przy wyborze dwuwymiarowej przestrzeni falowej (rys. 33) mamy do czynienia z innymi parametrami (jak na przykład, rodzaj cieczy, jej głębokość itp.). Rys. 33 – Zmiana funkcji i nastaw w panelu Properties panel wybranego źródła liniowego Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 23/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” Zmieniając rozmiary źródła liniowego można wygenerować różne przypadki (rys. 34). Blok z ukośną płaszczyzną można pobrać z pola narzędzi “Sloped block” i umieścić go w płaszczyźnie rozchodzenia się fali (rys. 35). Rys. 34 – Przykłady realizacji różnych źródeł liniowych Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 24/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” Rys. 35 – Ilustracja pobierania bloku z pola “Sloped block “ Klikając blok możemy zmieniać jego cechy (nachylenie w granicach 10o – 20o, wysokość w granicach: 0,4 cm – 1 cm; rys. 36). Rys. 36 – Zmiana parametrów bloku Przesuwając wskaźnik na prawą stronę ekranu otwieramy menu pokazane na rys. 37. Rys. 37 – Menu przycisku przekroju poprzecznego (Cross section button) Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 25/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” Naciskając przycisk otrzymujemy czerwoną linię bazową i jednocześnie widok przekroju poprzecznego powierzchni cieczy (rys. 38). Przesuwając tę linię otrzymujemy inny przekrój poprzeczny, widoczny w dolnym okienku (rys. 39). Rys. 38 – Efekty wywołane przyciskiem przekroju poprzecznego Rys. 39 – Efekty wywołane zmianą położenia linii bazowej Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 26/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” E.4.1. Ćwiczenia 1. Otwórz “bibliotekę z częściami” i wykonaj sekwencję poleceń: Parts library>>waves>>2D. Ustaw eksperyment mając do dyspozycji (co najmniej): źródło, zwierciadła, przekroje i detektory. 2. Przygotuj eksperyment do nauki zasady Huygensa, dotyczącej pojedynczej szczeliny. Zmieniaj szczelinę oraz długość fali i przebadaj uzyskane efekty. Użyj metody przekrojów do ich przedstawienia. E.5. Sporządzanie wykresów Ten rozdział ma pomóc w nauce sporządzania wykresów. Najpierw wybieramy moduł “Plotting a graph”, który można udostępnić klikając: CONTENTS>>INTRODUCTION (rys. 40). Uczeń powinien sporządzić wykresy odnoszące się do poprzednich eksperymentów. Należy podkreślić, że każdą wielkość można zaprezentować, jeśli postępuje się ściśle ze wskazówkami opisanymi poniżej. Narzędzie “Graph” należy wprowadzić do okna i umieścić na lewo od kuli i pręta (rys. 41). Następnie wybieramy przedmiot do badania (pręt) oraz jego właściwość, którą chcemy zaprezentować (w tym celu klikamy przedmiot i przesuwamy go). Na przykład, jeśli chcemy umieścić kąt pochylenia pręta na osi Y, to klikamy na “Property...” na tej osi i wybieramy ”Angle from vertical” (kąt odchylenia od pionu – rys. 42). Rys. 40 – Okno do sporządzania wykresów “Plotting a graph” Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 27/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” Rys. 41 – Umieszczanie narzędzia “Graph” w oknie eksperymentu Rys. 42 – Ustawianie kąta Aby zacząć badanie ruchu wahadła należy przesunąć kursor na powierzchię kuli. Wykres zostanie wykonany zaraz po tym, jak kula zacznie się poruszać. Jeśli wykres nie jest dostatecznie przejrzysty, to można kliknąć na przycisk "Fit“data” dopasowując dane w linii poziomej i pionowej (rys. 43). Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 28/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” Rys. 43 – Prezentacja możliwości dopasowania danych w kierunku poziomym i pionowym, jakie daje zastosowanie przycisków “Fit data” Teraz zostanie wykonany wykres prędkości (rys. 44 - 45). Ponieważ prędkść jest właściwością kuli, to jej symbol musi być przyporządkowany kuli (jej środkowi). Rys. 44 – Wykreślanie prędkości kuli Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 29/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” Rys. 45 – Zastosowanie narzędzia “Local part property “ Postępując analogicznie można zdefiniować także oś X. Wówczas otrzymuje się wykres przedstawiony na rys. 46. Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 30/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” Rys. 46 – Efekty związane ze zmianą prędkości poziomej Każda prezentacja działania jest w istocie filmem. Przyciski Pause i Reload są dostępne cały czas w dolnej części panelu. Prędkość filmu może być zmieniana w zakresie od 0,1 (10 razy wolniej) do 10 (10 razy szybciej), tak jak to pokazano na rys. 47. Rys. 47 –Zmiana prędkości filmu E.5.1. Ćwiczenia 1. Dodaj wykresy do czterech poprzednich modułów. E.6. Prezentacje W tym rozdziale uczeń pozna sposoby korzystania z narzędzi prezentacyjnych do wyświetlania i sterowania symulacją. Kliknij sekwencję: CONTENTS>>INTRODUCTION>>Using presentation parts (korzystanie z narzędzi do prezentaji; rys. 48). Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 31/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” Rys. 48 – Korzystanie z okna do prezentacji Najpierw należy przesunąć kursor na narzędzie “Number part” (rys. 49). Rys. 49 – Wybór narzędzia Number part Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 32/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” Rys. 50 – Ustawianie parametrów narzędzia Number part Aby wyswietlić właściwści źródła fal należy przyporządkować “Number part” obiektowi (rys. 50), a następnie przesunąć “Target symbol“ do źródła liniowego (“Line source” rys. 51). Rys. 51 – Przeciąganie symbolu Target z pola narzędzi Number part do źródła liniowego Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 33/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” Długość fali wybieramy z listy klikając na “Property…”. Narzędzie “Number part” wyświetli długość fali wychodzącej z danej linii falowej. Długość fali można zmienić klikając na źródło (Line source; rys. 52). Rys. 52 – Jak zmienić długość fali? Teraz należy wstawić “Detector” (żółty punkt), który pozwoli wykryć efekty związane z linią falową (Wave line). Pokazuje on różne właściwości, dlatego należy dodać nowy “Number part”. Następnie należy utworzyć link między “Target symbol” a detektorem. Klikając na “Number part”, wybieramy odpowiednią cechę (przesunięcie, częstotliwość itp.) (rys. 53). Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 34/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” Rys. 53 – Wybór nowej właściwości (przesunięcia) za pomocą narzędzia “Number part” Komórki edycyjne (Edit boxes) służą do zmiany właściwości układu (rys. 54). W tym celu należy wysunąć “Edit boxes” i połączyć symbol obiektu docelowego (Target symbol) z różnymi elementami (linią źródłową, detektorem, szczeliną), które pozostaną ukryte. Rys. 54 – Zmiana właściwości za pomocą Edit boxes Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 35/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” Na koniec można uzyskać przekrój powierzchni wody przez kliknięcie symbolu “Cross section” (rys. 55). Można też zmienić położenie linii bazowej (czerwonej; przez jej proste przesuwanie po ekranie; rys. 56). Rys. 55 – Dodanie przekroju powierzchni wody za pomocą narzędzia “Cross section” Rys. 56 – Zmienianie położenia linii bazowej (czerwonej) Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 36/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” E.6.1. Ćwiczenia 1. Powtórz ten moduł zaczynając od pustego pliku: a. Otwórz nowy plik klikając: File>>New b. Wybierz potrzebne elementy z katalogu “Parts Library”. Otwórz dwa katalogi: 1) Waves>>2D; 2) Presentation. E.7.1. Sceny Każda z dostępnych stron w tej części opisu jest nazywana Sceną - Scene. Jeżeli popatrzymy na dół okna to zauważymy trzy zakładki odpowiadające trzem różnym Scenom (patrz rys. 60). Rys. 60 – Przygotowanie eksperymentu wirtualnego wykorzystującego różne Sceny Na początku, kiedy przystępujemy do tworzenia modelu, na wyświetlaczu są dostępne trzy Sceny (które można przyporządkować: teoretycznemu wprowadzeniu, części eksperymentalnej i wnioskom). Ich liczbę można zwiększyć do pięciu klikając znak (+) PLUS lub usunąć klikając znak (-) Minus. Nie zaleca się umieszczania kilku eksperymentów we wspólnym folderze, ponieważ wszystkie eksperymenty uruchamia się za pomocą przycisku . pauzy Pause Analogiczne operacje można wykonać korzystając z paska menu, zaznaczając Scenes, a następnie z rozwijalnego menu wybierając polecenia: utworzenia (ang. New Scene), usunięcia (ang. Remove Scene) lub wybrania istniejącej już Sceny. Rys. 61 – Meny rozwijalne instrukcji Scenes Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 37/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” W pasku narzędziowym jest dostępny przycisk Scenes Properties umożliwiający zdefiniowanie właściwości Sceny, odnoszącej się do eksperymentu, który ma zostać uruchomiony. Rys. 62 – Widok menu rozwijanego za pomocą przycisku Scenes Properties Zaznaczając jedną z możliwych opcji (General, Flowcharts, Electronics, Optics, Motion, Waves, Presentation) można rozwinąć menu z wyszczególnionymi właściwościami, widoczne z lewej strony w dolnej części okna. E.7.2. Prezentacja Sceny. Wstawianie tekstu, obrazków i tła w Crocodile Clips Wybór rozmiaru Sceny W rozwijalnym menu Properties po wybraniu opcji General można rozwinąć pole Details (rys. 63). W tym polu można określić rozmiary Sceny. Rys. 63 – Widok menu rozwijanego Scenes Properties z polem Details Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 38/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” Wstawianie tekstu Wybierzmy pierwszą Scenę w celu przygotowania wprowadzenia do opracowywanego eksperymentu lub jego prezentacji. Zacznijmy od wstawienia tytułu. Wstaw pole tekstowe korzystając z rozwijalnego menu widocznego z lewej strony ekranu. Wybierz Parts Library>>Presentation>>Text, a następnie kliknij ikonę i przeciągnij ją do Sceny. Utworzone w ten sposób pole tekstowe będzie wyposażone w narzędzie umożliwiające wybór rodzaju i wielkości czcionki. Możliwa jest zmiana rozmiaru pola tekstowego za pomocą strzałek, które pojawiają się po jego kliknięciu. Rys. 64 – Widok ogólny pola tekstowego z dostępnymi możliwościami jego formatowania Możemy zastosować ten rodzaj tekstu w odniesieniu do tytułu i etykietek. W celu otwarcia instrukcji, zgodnie z którą student powinien postępować wykonując eksperyment, wykorzystamy Parts Library>>Presentation>>Instructions. Klikamy ikonę I przeciągamy ją do Sceny, co spowoduje pojawienie się takiego samego narzędzia jak to pokazano na rys. 64, które umożliwi studentowi przeglądanie instrukcji strona po stronie i wykonanie eksperymentu, krok po kroku, zgodnie z tą instrukcją. Rys. 65 – Ilustracja dostępu do okna Instructions z panelu Presentation Wstawianie obrazków Aby uatrakcyjnić prezentację lub wyjaśnić zamysł bardziej przejrzyście zaleca się wstawienie obrazków. Aby dołączyć obrazek do Sceny zaznacz go w Parts Library>>Presentation>>Picture, wstaw w wybranym miejscu oraz zmień jego rozmiary za pomocą kliknięcia i przemieszczenia krawędzi. Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 39/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” Rys. 66 – Sposób wstawiania obrazków w Crocodile Clips Wstawiony przez nas obrazek to obrazek z drzewami I górami. Teraz przydzielamy mu właściwości (czego można dokonać, albo przez kliknięcie i wybranie Properties na panelu widocznym w dolnym lewym rogu okna, albo korzystając z prawego przycisku myszki i wybraniu Properties z podręcznego menu). Rys. 67 – Narzędzia do zmiany właściwości w Crocodile Clips W polu Properties wybieramy Insert Picture, a następie za pomocą przycisku (+) Plus otwieramy okno dialogowe z nazwą Insert File, w którym można wybrać dostępny w zestawie obrazek. Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 40/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” Rys. 68 – Wstawianie obrazków z okna dialogowego otwieranego z podręcznego menu Properties Po wstawieniu obrazków do modelu (projektu) realizowanego w Crocodile nie ma potrzeby dodatkowego ich przechowywania na twardym dysku (ponieważ są one już zachowane wewnątrz utworzonego folderu .cpx). E.7.3. Modyfikowanie tła Scene Jeżeli ponownie zaznaczymy Properties (prawy przycisk myszki), wybierzemy opcję General (rys. 69) i klikniemy zakładkę Background będziemy mogli zmodyfikować tło strony: zmienić kolor, wstawić obrazek, lub zobaczyć punktową siatkę. Rys. 69 – Zmiana rodzaju tła z podręcznego menu Properties Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 41/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” E.7.4. Otwieranie I zachowywanie Modelu Teraz zachowamy gotową część pracy. W tym celu wybieramy instrukcję FILE w pasku menu i zaznaczamy opcję SAVE AS. Rys. 70 –Zachowywanie modelu z paska menu po zaznaczeniu File Nowe okno umożliwia zachowanie prezentacji w dowolnym folderze lub miejscu. Wszystkie foldery odnoszące się do modeli Crocodile mają rozszerzenie .cxp. Aby ponownie go otworzyć klikamy na nim dwukrotnie. Można skorzystać ze ścieżki dostępu File>>Open w pasku menu. E.8. Tworzenie eksperymentu wirtualnego. Efekt Dopplera. Proponowana sekwencja kroków może być wzorcową dla tworzenia dowolnego eksperymentu. Została ona wymyślona w celu stworzenia modelu, który studenci będą mogli wykorzystać w przypadku, kiedy nie będą mieli dostępu do biblioteki z elementami i konieczne będzie wyjaśnienie im jak należy postępować. Rozpoczynamy od otwarcia programu i wybrania nowego modelu. W pustym obszarze sceny – korzystając z prawego przycisku myszki – wybieramy Scene Properties. W polu wyświetlonym w dolnej lewej części sceny, w zależności od ćwiczenia, które zamierzamy opracować klikamy przycisk; general co znaczy dowolny, lub background, jeżeli chcemy zmienić kolor, w zależności od tego co uznamy za bardziej celowe. Wybieramy tło obrazka, odpowiedniego dla danego ćwiczenia (dostępnych jest kilka możliwości, w tym jedna pusta: choose file). Na rysunku 71 można zobaczyć obie wybrane opcje. Dodajemy panel zawierający elementy niezbędne dla ćwiczenia opracowywanego w danej scenie. W tym celu zaznaczamy pasek parts library bar widoczny w lewej kolumnie, klikamy part tray i przeciągamy panel z elementami na scenę. Chcąc zmienić rozmiar panelu klikamy na nim, co uaktywni tę operację. Klikając jednokrotnie na rogu panelu i przeciągając kursor możemy zmienić liczbę pól na panelu. W każdym polu umieszczamy element potrzebny w ćwiczeniu. Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 42/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” Rys. 71 – Wykorzystanie nastaw Background Rys. 73 – Wstawianie przycisków Pause i Reload Rys. 72 – Wstawianie panelu Part Tray W ten sam sposób przeciągamy na scenę przyciski pause i reload; przyciski te umożliwią studentowi uruchomienie eksperymentu, kiedy wszystko będzie gotowe, zatrzymanie go w celu sprawdzenia rezultatów i ponowne uruchomienie z nowymi parametrami lub nastawami. Na tym etapie umieszczamy na panelu wszystko, co jest niezbędne do uruchomienia ćwiczenia. Korzystając z operacji zaznaczania i przeciągania elementów student powinien wypełnić robocze pole w taki sposób by eksperyment był gotowy do uruchomienia. W tym celu wykorzystujemy parts library, otwieramy waves, wybieramy folder 2D i przeciągamy sound wavespace na scenę. Klikamy folder sources, przeciągamy moving point source na panel, a z measurement przeciągamy detector. Teraz przechodzimy do folderu presentation i przeciągamy number button. Po tych operacjach scena będzie wyglądała tak jak to pokazano na rys.74. Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 43/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” Aby student wiedział, jakie czynności ma wykonać w testowanej scenie, zaleca się przygotowanie stosownych wyjaśnień udostępnianych krok po kroku. Do tego celu wykorzystujemy narzędzie instructions tool dostępne w presentation file i przeciągamy je na scenę. Rys. 74 – Umieszczanie moving point source na panelu Part Tray Rys. 75 – Umieszczanie Instructions tool w eksperymencie wirtualnym Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 44/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” Wybieramy narzędzie klikając na stosownym prostokącie, a jego rozmiary zmieniamy za pomocą typowych znaczników. Wpisujemy instrukcję, zgodnie z którą student powinien postępować. Rys. 76 – Formatowanie możliwości narzędzia Instructions tool w eksperymencie wirtualnym Przyciski dostępne w menu dla instrukcji: Add page—Remove page—Edit arrows—Bold—Underlined—Italics—Super and Subscript—Type of font----Special Characters—Box Colors. Każda instrukcja powinny być najpierw wpisana a następnie poddana edycji (rys. 76). Instrukcje, umieszczone na kolejnych stronach, które student powinien wykonać: Strona 1. Przesuń myszkę na obiekt; powinna się pojawić jego nazwa. Przesuń obiekt z detektorem do dolnego pola, które powinno dostarczać dźwięk. Strona 2. Przeciągnij moving point source do górnej lewej części pola dźwiękowego. Strona 3. Przeciągnij number object na niebo nad drogą. Strona 4. Po przesunięciu ostatniego obiektu z panelu, pojawi się symbol celu. Klikamy na nim i przesuwamy go na obiekt z detektorem. Jego właściwości przyjmą kolor czerwony. Klikając wybieramy częstotliwość. Strona 5. Klikamy obiekt moving point source i przesuwamy go kojarząc z prędkością reprezentowaną przez uwidoczniony wektor. Strona 6. Naciskamy przycisk pause, co spowoduje ruch punktu; detektor zacznie rejestrować częstotliwość docierającej fali. Strona 7. Ażeby zatrzymać eksperyment naciśnij przycisk trzy razy. Jeden raz, kiedy ruchome źródło znajduje się przed detektorem, drugi raz, kiedy go mija, i kolejny raz ze znacznym opóźnieniem. Zanotuj wartości częstotliwości zmierzone przez odbiornik. Strona 8. Naciśnij przycisk reload i ponownie uruchom eksperyment, przydzielając obiektowi moving point source inną prędkość. Eksperyment jest umieszczony w folderze doppler_jac.cxp, i może być uruchomiony, jeżeli jest zainstalowany program Crocodile Physics. Okno startowe projektu pokazano na rys. 77. Rys. 77 – Okno startowe wirtualnego eksperymentu Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 45/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” W części przeznaczonej do pracy dla studenta, otwieramy inną scenę, umieszczamy w niej tło z właściwościami tak jak to zrobiliśmy w poprzedniej scenie, które mogą być podobne w celu ujednolicenia zadania. Przejdźmy teraz do presentation i przeciągnijmy text na scenę, klikając na nim można go zmodyfikować. Pasek narzędziowy, który zostanie wyświetlony, jest taki sam jak pasek instructions bar z wyjątkiem narzędzia add/remove pages. Przykładowe pole tekstowe pokazano na rys. 78. Rys. 78 – Zastosowanie narzędzi Picture i Instructions w wirtualnym eksperymencie Pod koniec ćwiczenia trzeba uniemożliwić studentowi modyfikację podstawowych elementów. Dostęp do właściwości obiektu można zablokować w następujący sposób: jeżeli klikniemy prawym przyciskiem myszki na obiekcie to pojawi się jego podręczne menu (rys. 79). Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 46/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” Rys. 79 – Blokada dostępu do właściwości obiektu w wirtualnym eksperymencie Zaznaczając Lock niektóre z właściwości obiektu można zablokować. Z zasady powinniśmy zablokować Position, Size, Orientation or Property Value Editing. Jeżeli jednak chcielibyśmy pozostawić w stanie aktywnym przycisk Number, aby móc symulować parametry, nie należy go blokować (przede wszystkim położenie i rozmiar). Rys. 80 – Zastosowanie opcji Lock w celu zablokowania dostępu do właściwości obiektu Dodatkowo w Show możemy uniemożliwić pojawiania się paska narzędziowego, kiedy myszkę przesuwamy do góry, poprzez odznaczenie opcji Mini-Toolbar Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 47/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” Rys. 81 – Uniemożliwienie pojawiania się paska narzędziowego poprzez odznaczenie opcji MiniToolbar E.8.1. Wykorzystanie grafiki w eksperymencie wirtualnym Zajmijmy się teraz stroną graficzną programu Crocodile w odniesieniu do chemii (Crocodile Chemistry). Tak samo funkcjonuje program ten w zastosowaniach fizycznych (Crocodile Physics). Tytułem przykładu pokażemy, jak reakcja chemiczna zależy od stopnia rozdzielenia reagentów. W tym celu wykreślamy na jednym rysunku to, co pojawia się w dwóch kolbach znajdujących się w różnych warunkach. Ustawienie ćwiczenia dla ucznia Wybieramy niezbędne pierwiastki na tacy i określamy te ich własności, które zamierzamy zmierzyć; w tym celu przesuwamy je do stołu doświadczalnego i wykonujemy wymagane czynności. Teraz uruchamiamy program i wybieramy nowy model. Na pustym polu sceny ustalamy jej właściwości przez naciśnięcie prawego klawisza myszki. Na tablicy widocznej u na dole lewej strony wybieramy chemię, po czym można zobaczyć wielkości i ich jednostki pomiarowe – są one wyświetlane jako domyślne. Możemy je zmienić na takie, jakie są nam potrzebne. Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 48/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” Rys. 81 – Ustalanie jednostek pomiarowych Dodajemy tackę zawierającą pierwiastki potrzebne w doświadczeniu wykonywanym na scenie. Z lewej kolumny wybieramy parts library (bibliotekę części) i klikamy na part tray (tacę z częściami), przesuwając ją na scenę. Aby zmienić wielkość klikamy dwa razy i wybieramy właściwą. Liczbę pudełek można zmienić klikając raz w odpowiednim rogu i wydobywając z niego żądaną liczbę. W każdym pudełku umieszczamy potrzebny pierwiastek. Następnie używamy wirtualny schowek, który pokazuje się w programie. Wprowadzamy następujące materiały: dwie kolby Erlenmeyera, rurkę z dwoma dużymi korkami, kwas solny i węglan wapnia. Ponadto dodajemy rysunek związany z liczbą moli dwutlenku węgla, wytwarzanego w reakcjach zachodzących w obu kolbach. Materiały te można wyszukać postępując zgodnie z poniższą instrukcją: kolby: Parts Library>>Glassware>>Standard>>Erlemmeyer Flask (Glassware – elementy szklane) korki: Parts Library>>Equipment>>Stoppers>>Large>>One Tube kwas solny: Parts Library>>Chemicals>>Acids>>Clorhidric Acid węglan wapnia: Parts Library>>Chemicals>>Carbonates>>Powders>>Calcium Carbonate. Z Parts Library>>Presentation wyciągamy rysunek, umieszczając go na tacy. Przeprowadzając własne doświadczenie warto pamiętać o wszystkich możliwych własnościach używanych substancji I elementów aparatury. Byłoby pożądane, by nauczyciel dobrze poznał wyposażenie wirtualnego laboratorium. Poszczególnym pierwiastkom na tacy należy przypisać odpowiednie właściwości tak, aby uczeń w trakcie ćwiczenia korzystał tylko ze swojej tacy i swojej sceny, a nie z całego laboratorium. Pomiar właściwości substancji w kolbach: Wybieramy kolbę na tacy (albo od razu na scenie). Naciskamy prawy klawisz myszki wybierając Properties (właściwości). W segmencie Observed chemical properties dodajemy nową właściwość: liczbę moli CO2. Aby dodać nową właściwość chemiczną, naciskamy klawisz (+)Plus. Zapala się wtedy światełko na pudełku Details. Można wtedy wpisać CO2(g) i wybrać mols (mole). (Należy pamiętać, by po każdym wpisie nacisnąć Intro). Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 49/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” Rys. 82 – Wybranie elementów szklanych, wyposażenia I reagentów na panelu Part Tray (taca z częściami) Rys. 83 – Wybieranie własności chemicznych pierwiastków użytych w doświadczeniu wirtualnym Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 50/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” Rys. 84 – Opcje ułatwiające dodawanie parametrów chemicznych obserwowanych podczas symulacji Przy poruszaniu myszką po haśle Erlenmeyer pojawia się pasek narzędziowy, który pomaga uczniowi uzyskać dane na temat przebiegu ćwiczenia i pozwala powtarzać je dowolnie. Rys. 85 – Opcje paska narzędziowego pozwalają na śledzenie procesów zachodzących w badanym obiekcie. Poczynając od góry mamy: I – informacja o tym, co się dzieje w Erlenmeyerze; wizualizacja atomów i cząsteczek; opróżnianie Erlenmeyera (w celu ponownego uruchomienia doświadczenia); A – możliwość dodania etykietki do Erlenmeyera Własności wykresu Wybierając właściwy wykres I klikając na prawy klawisz myszki wybieramy properties (własności), która pojawi się w lewym dolnym rogu ekranu. W ten sposób można kontynuować proces do czterech razy dla każdego wykresu. Można także dopasować kolory linii do kolorów pomiarowych; linie mogą być ciągłe lub w kropki (duże lub małe) (tab. Traces). Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 51/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” Rys. 86 – Charakterystyki wykresów Zakres wartości, które chcemy zobaczyć, również można odpowiednio dopasować (na osi Ox lub na osi Oy), podobnie, jak odległości do różnych symboli na wykresie. Rys. 87 – Ustalanie zakresu wartości przy użyciu przycisku Graph Properties Można też zobaczyć ćwiczenie przygotowane przy pomocy pliku vol_CO2_graf.cxc. Należy postępować krok po kroku zgodnie z instrukcją ćwiczenia I aktywować klawisz pause. Następnie trzeba przestudiować pasek narzędziowy wykresu. Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 52/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” Wielkość okna wykresu można dopasować do danych doświadczalnych przy pomocy klawiszy, które pojawiają się po umieszczeniu myszki powyżej rysunku. Rys. 88 – Ustalenie wielkości okna wykresu Startując z góry paska narzędziowego mamy: 1 przycisk do opisania osi X; 2 przycisk do opisania osi Y; 3 przycisk do pomniejszania obrazu; 4 przycisk do powiększania; 5 przycisk do wyczyszczania wykresu i ponownego uruchomienia. Ten sam wynik można osiągnąć przez kliknięcie na wykresie prawego klawisza myszki, wybraniu menu Graph actions menu, po czym wywołujemy odpowiednie działanie. Oś X można przypisać do Global Property wybierając np. czas. Jest to opcja domyślna. Wybierając Local Part Property, powinniśmy także zmienić odpowiednio wielkość przypisaną do osi Y. Jeśli wybierzemy Specific Part Property, to pojawi się symbol wielkości docelowej, dzięki któremu możemy związać oś X z dowolnym obiektem używanym w doświadczeniu. Rys. 89 – Menu opcji działania programu Graph (Wykres) W programie “Crocodile Physics”, pokazany jest przykład dwóch generatorów sygnału. Można go wyciągnąć z biblioteki: Parts Library>>Electronic>>Analog>>Signal Generators & Sound. Należy też dodać program graficzny. Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 53/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” Rys. 90 – Użycie programu graficznego Graphs w programie Crocodile Physics Na osi Y umieszczamy symbol charakteryzujący pierwszy generator. Wybierana wielkość to napięcie. Klikając na czas symulacji I rozciągając go wybieramy Specific Part Property, po czym pojawia się symbol nowej wielkości. Można ją przypisać do drugiego generatora. Rys. 91 – Wykorzystanie programu Specific Part Property W programie Crocodile Chemistry, na osi Y należy umieścić wielkość pH (miara związana z naczyniem, w którym umieszczona jest badana substancja), zaś na osi X – objętość w ml (miara związana z menzurką). Wszystkie niezbędne pierwiastki można uzyskać z biblioteki, co może być zadaniem dla nauczyciela. Patrz plik: valoracion_ac base.cxc. Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 54/55 VccSSe Virtual Community Collaborating Space for Science Education “Virtual Instrumentation in Science Education” Rys. 92 – Odczytywanie wartości parametrów w programie Graph Omawiany program oferuje więcej możliwości. Tutaj przedstawione zostały tylko te najważniejsze, dzięki którym uczniowie mogą później przeprowadzać doświadczenia korzystając z tacy pierwiastków oraz przewodnika tworzonego na tej samej scenie. Dlatego uczeń może się skoncentrować na samym doświadczeniu. F. Bibliografia [1] http://www.crocodile-clips.com/s3_4_2.jsp [2] http://www.crocodile-clips.com/s6_0.htm [3] Baggott La Velle, L., McFarlane, A., Brawn, R. (2003). Knowledge transformation through ICT in science education: a case study in teacher-driven curriculum development - Case-Study 1. British Journal of Educational Technology 34 (2) (pp. 183– 199). [4] Goodison, T. (2003). Integrating ICT in the classroom: a case study of two contrasting lessons. British Journal of Educational Technology, 34 (5) (pp. 549–566). Materiały do ćwiczeń: “Crocodile Clips” Wprowadzenie do środowiska programistycznego 55/55