Linssien tutkimista (7lk)

Tutkimme 7. luokan fysiikan ryhmän kanssa linssejä kahden kaksoistunnin ajan. Ensin latasimme työohjeen blogista (linssitehtäviä) ja sitten pareittain oppilaat etenivät omassa tahdissaan linssien parissa. Taas kerran sain huomata miten parien vaihtaminen on hyvää harjoitusta parityöskentelyn opettelemisessa. Nytkin osalla pareista oli ihan hukassa yhdessä tekemisen meininki, ja eihän siitä mitään tule jos yksi ihminen yrittää tutkia linssejä, kirjoittaa tietokoneella ja ottaa vielä valokuvaakin.
Vesilinssien kanssa tapahtui se, mitä nyt yleensäkin, kun 7. luokkalaisille antaa pipetit... Onneksi yksikään läppäri ei saanut sentään vettä sisäänsä...

Vesilinssejä

Koverien ja kuperien linssien tutkiminen valo-opin laitteistolla sujui jo paremmin, vaikka jälleen sain ihmetellä miksi sitä valokuvaa ei vieläkään osata siirtää kamerasta USB - kaapelin avulla läppärille? Annoin siis periksi ja annoin luvan irrottaa kameran muistikortin ja laittaa sen suoraan läppärin muistikortin lukijaan. Tunnin jälkeen huomasinkin sitten, että kuusi korttia seitsemästä oli edelleen läppärin sisällä. Enpä tiedä sitten mikä auttaisi tähän...
Viime vuonna olin näköjään tehnyt työohjeeseen hienon tehtävän, ja ajattelin että oppilaat kätevästi piirtävät valonsäteiden kulun kuvaan PowerPointin piirtotyökaluilla. Tämä oli kuitenkin yllättävän hidasta, ja mietinkin että olisiko sittenkin parempi monistaa tehtävä paperille jatkossa... Kaikki parit saivat kuvan kuitenkin tehtyä, ja yksi pari keksi oivan keinon piirtää koveran linssin valonsäteet ensin tulemaan valepolttopisteestä ja sitten lyhentää ne oikean mittaisiksi.

Oppilaiden täydentämä linssitehtävä

Kuvan muodostuminen varjostimelle sujui onneksi ilman ongelmia, pieniä ja isoja kuvia saatiin aikaiseksi ja oppilaat näyttivät myös hoksaavan milloin kuvasta muodostui iso ja milloin pieni. Lopuksi PowerPoint diat tallennettiin kuvina digivihkoihin ja ainakin tämä vaihe sujui ilman mitään ongelmia. 

Norstedtsin tasavirtamoottorit, JES!

Jokavuotinen taistelu IS-VET:in tasavirtamoottorin mallien kanssa on nyt osaltani ohi. Sain kollegalta loistavan vinkin käyttää Norstedtsin vanhoja (mutta hyviä) demolaitteita ja todellakin, vanhat välineet toimivat paljon paremmin kuin nämä uudet!

Näin toimii IS-VET:in tasavirtamoottorin malli:



Näin toimii Nordstedtsin tasavirtamoottorin malli:



Nordstedtsin välineillä voi rakentaa myös sähkösoittokellon, joka toimii myös loistavasti!



Harmittaa oikein todella, että meni monta vuotta ennenkuin tajusin näiden demolaitteiden arvon. Laitteet makasivat luokan kaapissa purettuina, ja toki niiden uudelleen kokoamiseen meni muutama tunti (ohjeet ruotsiksi), mutta ilo oli sitäkin suurempi, kun ne lopulta lähtivät toimimaan. Sain koottua toimivan tasavirtageneraattorin kestomagneetilla, tasavirtageneraattorin sähkömagneetilla, vaihtovirtageneraattorin sähkömagneetilla, kaksi tasavirtamoottoria (erilaiset käämitykset) sekä sähkösoittokellon. 

Tasavirtamoottori 1

Tasavirtamoottori 2

Tasavirtageneraattori sähkömagneetilla

Sähkösoittokello

Vaihtovirran tutkimista antureilla (9lk)

Katsoimme tänään 9.-luokan fysiikan ryhmän kanssa miltä näyttää vaihtovirran jännite antureilla mitattuna (työohje). Jotta kuvaajan saa näkymään oikein, mittausasetukset pitää säätää kohdalleen LoggerProssa: Experiment --> Data Collection (Sampling rate: 100/s, Duration: 1s). Näillä asetuksilla ruudulle saadaan hienosti näkyviin vaihtovirran 50Hz värähtely.

Vaihtovirran jännitteen mittaus (50 värähdystä sekunnissa)

Koska Vernierin jänniteanturissa on kiinteät hauenleukapäät, jouduin käyttämään pieniä metallinuppia apuna, että sain ne kiinni jännitelähteen napoihin.

"Apunupit"

Blogit.tampere.fi virtuaalivihkoalustana (8lk)

Joulun jälkeen siirryimme käyttämään Tampereen kaupungin omaa blogit.tampere.fi - palvelinta.
Siirtyminen oli melko vaivaton sisänsä, olihan kyse vain siirtymisestä yhdestä WordPressistä toiseen. Muutama pieni ero palveluissa kuitenkin on.

Suurin ero on se, että blogien avaaminen on keskitetty eVarikolle. Pyysinkin siis jokaiselle 8.-luokan oppilaalleni oman fyke-blogin. Minusta tehtiin blogien pääkäyttäjä ja siitä jatkoin eteenpäin. Ennenkuin pystyin lisäämään oppilaan blogin kirjoittajaksi, hänen piti kirjautua blogit.tampere.fi - palveluun opetusverkkon tunnuksilla. Ensimmäisellä kirjautumiskerralla hänelle syntyy käyttäjäprofiili. Profiiliin on lisättävä sähköpostiosoite. Profiilin luominen vaatii hyväksymisen sähköpostin kautta, sama toimintalogiikka oli WordPress.comissakin.  Kun oppilas on saanut profiilinsa kuntoon, voin lisätä hänet ja hänen parinsa blogin kirjoittajiksi. Tämäkin kutsu piti molempien vielä hyväksyä sähköpostin kautta. Käyttöohjeen mukaan blogit.tampere.fi - blogiin pitäisi pystyä lisäämään käyttäjä ilman sähköpostihyväksyntääkin, tosin tämä ei vielä ole ainakaan minulla toiminut. Käytännössä blogien avaaminen ja profiilien tekeminen oli siis aivan yhtä vaivalloista kuin WordPress.comissakin. Ainoa helpotus oli se, että blogit olivat nyt varmasti privaatteja, kun eVarikko oli ne sellaisiksi tehnyt. 

Toinen ero oli sähköpostipäivityksen puuttuminen. Tämä asia kiusasi ainakin niitä oppilaita, jotka olivat jo tottuneet lähettämään kotitehtävänsä kännykällä blogiin. Yritimme saada yhden oppilaan kännykkään asennettua WordPress - sovellusta toimimaan blogit.tampere.fi:n kanssa mutta jostain syystä homma ei vain toiminut (toisella puhelimella homma toimi vallan hyvin). Blogia pystyy katselemaan toki kännykän selaimen kautta mutta kirjoittaminen vaatii erillisen sovelluksen).

Kolmas ero on ehkäpä jopa positiivinen, palveluun voi tallentaa videon! Blogin tilarajoitus on kuitenkin niin pieni (100Mt), että video ei voi olla kovin kummoinen. Tämä on kuitenkin pieni parannus WordPress.comiin nähden. Tarkoitus on kai tallentaa videot Koppaan ja jakaa pelkkä linkki blogissa.

Neljäs ero on siinä, että pystyin tekemään RSS-fiidin omasta blogistani oppilaiden blogiin. Tämä tietysti toimii WordPress.comissakin julkisille blogeille mutta blogit.tampere.fi tukee sitä myös privaattiblogeille. Nyt pystyn siis julkaisemaan artikkeleita omassa blogissani ja oppilaat näkevät nämä oman bloginsa sivupalkissa RSS-fiidin kohdalla. Eli, pystyn lisäämään esim. demovideon blogiini ja jakamaan tämän videon linkin oppilailleni automaattisesti RSS:in avulla.

Viides ero on se, että minun pitäisi pystyä lisäämään Koppa - videoita upotuskoodin avulla artikkeliin, mutta jostain kumman syystä tämä ei vielä ole toiminut. eVarikon - ylläpitäjät pystyvät tähän mutta rivikäyttäjän upotuskoodista joku nappaa osan pois, ja näinhän tapahtuu myös WordPress.comissa...

Kuudes ero on se, että blogit.tampere.fi - palvelussa on huomattavasti vähemmän teemoja, mutta se ei oppilaita haitannut, he vaihtoivat blogin otsikkokuvan ja taustakuvan yhtä näppärästi kuin WordPress.comissakin ja olivat tyytyväisiä (Justin Bieber komeilee taas useammassakin blogissa).

iPadellä blogi toimii yhtähyvin/huonosti kuin WordPress.cominkin kanssa. Kuvia voi lisätä näppärästi vaikka lennossakin (kesken kirjoittamisen voi napata kuvan iPadin kameralla, ja kuva tulee artikkeliin suoraan). Tekstin syöttö kuitenkin jumiutuu aina välillä. Tämä ongelma kuulemma korjautuu lähiaikoina, kun WordPress julkaisee iPadejä tukevan editorin.

No, kannattiko palvelimen vaihtaminen? Kyllä kannatti. Pienistä ongelmista huolimatta opettajan työtä helpottaa se, että oppilaat pääsevät palveluun opetusverkon tunnuksilla. RSS - feed on myös mukava asia, ja aioin yrittää upotettuja Koppa - videoitakin, jahka ongelma saadaan korjattua. Vielä kun Koppaan saisi sellaisen playerin, joka tukisi mobiililaitteita. Nyt videon katselu iPadillä ja puhelimilla tyssää flashin puuttumiseen.

Vernierin anturit ja iPadit

Huomasin iPadin AppStoressa uuden Vernierin ohjelman: Graphical Analysis for iPad. Ohjelmalla pystyy imuroimaan antureiden mittausdataa, joko PC:ltä (vaatii LoggerPro 3.8.6 - ohjelman) tai LabQuest 2 - laitteesta. Koska meillä ei ole tuota kallista LabQuest 2 - laitetta, kokeilin tietysti heti tätä omalla läppärilläni. Asensin uuden LoggerPron ja yritin käynnistää "DataSharing" - toiminnon. Se ei kuitenkaan koskaan lähtenyt toimimaan, koska asennuksessa jäi jokin pala puuttumaan, enkä useista yrityksistä huolimatta saanut hommaa toimimaan. Toinen yritys olikin sitten MacBookPron kanssa. LoggerPro asentui siihen hienosti (Huom! tässä uudessa versiossa on myös suomenkielinen käyttöliittymä!). Nyt DataSharing lähti toimimaan vaivatta mutta laiteeseen ei saanut yhteyttä iPadillä (johtunee koulun WLANin asetuksista). Lopulta sain homman toimimaan, kun loin oman yksityisen WLAN verkon MacBookPro:lla ja liityin siihen iPadillä. Seuraavaksi käynnistin mittauksen iPadin ohjelmasta ja ihmeiden ihme, data alkoi virrata MacBookPro:sta iPadiin (anturit olivat siis kiinni MacBookPro:ssa). Kuvaaja oli identtinen MacBookPro:ssa sekä iPadissa! Harmikseni totesin kuitenkin, ettei iPadin ohjelmassa ollut työkaluja mittausdatan analysointiin (tai en löytänyt niitä) eli mittausdataan ei voinut sovittaa suoran yhtälöä, eikä kulmakerrointa siis saanut selville (Ohmin laki). Datan lähettäminen toiseen ohjelmaankaan ei aivan toiminut: Vernier käyttää desimaalipilkun sijaan pistettä ja esim. Numbers - ohjelma desimaalipilkkuja...

MacBookPro näkyi iPadissä "Data Sharing Sources" - kohdassa

MacBookPron mittaama data näkyi iPadissä

No, hyvä alkuhan tämäkin on ja oikeaan suuntaan ollaan menossa. Ehkäpä Vernierin iPad - ohjelma tästä vielä kehittyy. Vernierin idea tässä kai on se, että oppilasryhmä tekee mittauksen yhdessä jonka jälkeen jokainen oppilas saa omaan iPadiinsä mittausdatan, jonka hän sitten analysoi ja liittää työselostukseen tai labraraporttiin. Skenaario ei sinänsä välttämättä ole toimiva yläkoulussa, datan analysointi on kuitenkin sen verran vaativaa joten työselostus on helpompi tehdä parin kanssa kuin yksin. Mutta jotkut työt olisi tosiaankin kätevä tehdä koko ryhmän kanssa yhdessä opettajajohtoisesti ja opettajan konella, niin että parit saisivat mittausdatan ja jatkaisivat työselostusta siitä eteenpäin. Nyt teemme saman asian niin, että minä tallennan LoggerPro - tiedostot muistitikulle ja oppilaat kopioivat tiedostot siitä itselleen tai vaihtoehtoisesti jaan LoggerPro - tiedostot blogin avulla oppilaille. Vielä en siis hylkää läppäreitä ja vaihda iPadeihin, mutta jään mielenkiinnolla seuraamaan systeemin kehittymistä.       

iPadin ohjelmassa mittauspisteet pystyi yhdistämään viivalla. Myös mittauspisteen arvot sai näkyviin.

Lisäys (21.2.)
Kokeilimme tänään oppilaiden kanssa myös sitä kuinka mittausdata siirtyy useampaan iPadiin yhtäaikaa (3 iPadiä) ja myös tämä näytti toimivan jollakin tasolla. Kolmannella iPadilla DataSourceen liittyminen kesti selvästi pidempään. Uusinta mittauksia tehtäessä data tuli välillä vain yhteen iPadiin, välillä kaikkiin, eli toiminta ei ollut aivan johdonmukaista. Valintatyökalulla pystyi kuitenkin selvittämään ajan, joka kului kymmeneen värähdykseen (Sound Waves and Beats).

Sound Waves and Beats mittaus iPadillä katsottuna (2000Hz äänirauta)

Mittauksia virta - ja jänniteantureilla (9lk)

Yritin tänään määrittää Ohmin lakia 9 - luokan fysiikan ryhmän kanssa. Tuloksia saatiin kyllä mutta jännitelähde aiheutti melkoista päänvaivaa, koska jännitelähteen tasavirta (DC/AC puoli, kytkin asennossa DC) näytti olevan kaikkea muuta kuin tasaista. Jännite- ja virtamittaukset heittelehtivät edestakaisin, ettei niistä meinannut saada mitään tolkkua. Kun pisti LoggerPro:n piirtämään kuvaajaa sai kyllä katsottua milloin oltiin huippujännitteessä ja mittausdatasta pystyi sitten lukemaan vastaavan virran arvon.

Sama ongelma tuli eteen sähkönjohtotyössä (katso työohje). Jouduimme käyttämään 4,5V paristoa, ettei virtamittaus olisi veivannut ylös ja alas koko ajan.Ohmin lakia tutkittaessa kuitenkin tarvitaan säädettävä jännitelähde, joten pariston käyttö ei oikein toimi...
 

"Tasavirtaa" DC - asennolla

Tästä kytkennästä ei tule kovin tasaista virtaa... eikä jännitekään ole 1V

Ja tietysti vasta tunnin jälkeen tuli mieleen, että onhan siinä jännitelähteessä ihan oikea DC puolikin ja niihän se sitten oli että sieltähän sitä oikeaa tasavirtaa olisi pitänyt ottaa. Eipä tullut mieleen siinä tunnilla...

Oikeata tasavirtaa ja jännitekin on se mitä säätönuppi lupaa

Käytä tätä kytkentää, jos haluat oikeaa tasavirtaa ja anturit näyttämään oikein

   

Työselostuksia videomuodossa (9lk)

Tällä viikolla toteutin viimein pitkään päässäni muhineen ajatuksen oppilaiden tekemästä työselostuksesta, joka olisikin videomuodossa. Aiheeksi valikoitui 9.-luokan fysiikan paristojen sarjaankytkentä. Toinen tyhmä teki työn iPadeillä ja toinen läppäreillä. Oppilaat siis tekivät kytkennät pareittain, toinen kiinnitti johtoja ja toinen valokuvasi vaiheet kameralla/iPadillä. Kytkennän aikaansaama jännite myös mitattiin sekä testattiin lampun kirkkaus kolmella paristolla sekä yhdellä paristolla. iPadeillä työn tehneet tekivät Keynotella yhden "nimi" - dian alkuun ja "johtopäätökset" - dian loppuun ja tallensivat nämä kuvina kameran kuvarullalle. Kuvat vietiin SonicPics ohjelmaan, jossa myös äänitettiin kuviin liittyvät suusanalliset kommentit. Lopuksi video tallennettiin kuvarullalle ja siirrettiin USB - johdolla opettajan koneelle. Syntynyt videon oli .MPEG4 muodossa n. 2-3 MB. Läppäreillä työnsä tehneet siirsivät kuvat ensin kamerasta läppäreille. Alku- ja loppudiat tehtiin PowerPointillä ja tallennettiin kuvina. Video koottiin Pinnacle - ohjelmalla. Pinnaclen asetuksista johtuen jouduimme lyhentämään jokaisen kuvan kestoa käsin, ettei videosta olisi tullut liian hidas. Lopuksi oppilaat tallensivat videon ja siirsivät sen muistitikulle. Syntyneet videot olivat .avi muodossa 150 - 200 MB (tämä oli oletustallennusmuoto, emme vaihtaneet sitä). Kun vertaan näitä kahta työskentelytapaa, ei voi tulla kuin yhteen johtopäätökseen: työ kannattaa ehdottomasti tehdä iPadeillä. Työt tulivat valmiiksi nopeammin, ja ehdimme samassa ajassa tehdä ääniraidankin. Läppärillä tehtäessä on paljon "turhia" välivaiheita, joita iPadillä ei tarvittu mm. kuvien siirtäminen kamerasta, kuvien keston säätö videolla, tallennusmuodon valinta (paras muoto olisi varmaan ollut .MPEG4). Keynotella ja PowerPointilla molemmilla tuli aivan yhtä hyvät alku- ja loppudiat. Lopputuloksen laadussakaan ei ollut merkittäviä eroja. Valmiit videot olivat hieman alle minuutin mittaisia ja niiden tekemiseen käytettiin yksi kaksoistunti. Lopuksi tallensin videot oppilaiden digivihkoihin, josta he voivat kerrata kytkennän tekemisen kokeeseen.

Ruudunkaappaus iPadillä tehdystä videosta

Ruudunkaappaus iPadillä tehdystä videosta

Ruudunkaappaus digikameralla ja läppärillä tehdystä videosta

Ruudunkaappaus digikameralla ja läppärillä tehdystä videosta