Tablet ve fyzice

Autor: Petr Chlebek

Je otázkou času, kdy se tablety stanou běžným vzdělávacím nástrojem. Některé aplikace jdou této vizi nenápadně a promyšleně naproti.

S příchodem tabletů se objevují možnosti, které zapojení techniky do výuky urychlují. Zejména u přírodních věd hraje interaktivita velkou roli, protože grafické zpracování vzdělávacích aplikací bývá velmi kvalitní a věrně modeluje jevy okolo nás. Mezi produkty, které umožňují propojení ICT kompetencí učitelů s disciplinárním zaměřením, patří i aplikace Vernier Video Physics. O co vlastně jde?

Pomocí krátkých videí můžete analyzovat běžné situace, které ukazují, že výuka fyziky není nic jiného než přemýšlivé rozhlédnutí se kolem sebe. Pro výuku kinematiky se díky iPadu nabízí ucelená pomůcka v podobě moderního zařízení. Princip je velmi jednoduchý, výchozím bodem celé analýzy je trajektorie. Důležitý je pohyb objektu, přičemž je jedno, jestli se jedná o stav jednorázový, nebo periodický. Jako vstup slouží natočené video, výstupem jsou grafy, které umožňují analyzovat zaznamenanou situaci. Hodně lákavá je představa, že od prvního záznamu až po výstupy není třeba zapínat počítač, vše zvládá tablet.

Co potřebujete?

Především iPad 2 a novější. V aktualizaci systému iOS 7 nabízí komfortní prostředí pro různé aktivity, přírodní vědy mají tradičně velkou podporu. Dále je nutná aplikace Vernier Video Physics, která má pouze placenou verzi (v době publikování článku za 4,49 €), což na první pohled není málo. Na druhé straně, za částku okolo 120 korun získáte výborný výukový produkt, který má vazbu na další programy na PC i tabletu.

Jak aplikace funguje?

Celý proces lze rozdělit do několika kroků. Nejdříve je nutné natočit krátké video (např. pomocí tabletu nebo mobilu), které se bude analyzovat. Program umí vybrat pouze tu část filmu, která vás zajímá, což využijete zcela určitě. Navíc vám stačí několik sekund záznamu. V dalším kroku musíte vykreslit trajektorii. Zdánlivě jednoduchá forma označování pomocí bodů vyžaduje lehkou praxi. I když jde o rutinní činnost, je třeba promyslet frekvenci označování podle typu pohybu. Vzdálenost začátku a konce analyzované akce zakreslujete rovněž ručně včetně zápisu reálné délky v metrech. Nakonec připojíte soustavu souřadnou, kterou můžete posouvat a otáčet. Dotykem na tlačítko Graph vytvoříte výstupy.

Vykreslená trajektorie v bodovém provedení

Jak číst výsledné grafy?

Podle mého názoru zpracované výstupy nejsou příliš intuitivní a vyžadují pomoc učitele. Představa, že žáci budou schopni sami grafy interpretovat, mi připadá hodně odvážná, protože způsob prezentace neodpovídá tradičnímu pojetí výuky. Pokud byste čekali vymodelování trajektorie pomocí nějaké známé křivky, budete překvapeni. Graf totiž věrně vypisuje váš bodový zápis a nic neoptimalizuje. Nejkvalitnější záznam je při umisťování bodu v každém kroku, nicméně musíte počítat se zvýšenou přesností. To ale neznamená, že by aplikace nebyla vhodná pro výuku. Naopak, jen je třeba interpretaci výstupů připravit.

První graf je v rovinném zobrazení mezi osami x a y. Jde o vykreslení reálné trajektorie, která umí překvapit. Kromě funkčně vděčných křivek (např. u šikmého vrhu) se dočkáte i výpisu vlastních nepřesností. Další grafy jsou zajímavější, neboť ukazují závislost trajektorie a rychlosti na čase. Opět dostanete dva výstupy ve směrech podle os x a y.

Výstup z aplikace Vernier Video Physics, první graf vykresluje dráhu (včetně tlumeného kmitání), druhý rychlost.

Jak výstupy použít?

Jak jsem uvedl, výsledné grafy nejsou příliš učebnicové a závisí na kvalitě zpracování a vhodném výběru pro záznam. Výborné je vykreslení kmitavého pohybu u kyvadla, zde opravdu dostanete graf periodické aktivity. Ale například u rovnoměrně zpomaleného pohybu je výstup bez odborného komentáře velmi obtížně zpracovatelný. Z didaktického hlediska jde prakticky vždy o pochopení rychlosti a zrychlení jako funkce času. První veličina je vyhodnocena jako změna dráhy, druhá vychází ze změny rychlosti. Fyzikálně logické a jednoduché. Bodové vykreslení ale může být zároveň zajímavým tématem pro diskusi o křivce, která by trajektorii prokreslila.

Více možností aplikace nenabízí, ale vzhledem k tomu, že kamerou lze zpracovat jakýkoli pohyb, je tato forma výuky docela zábavná. Pro podrobnější analýzu včetně zápisu dat je nutné použít jiný produkt. Díky tomu, že program umožňuje export dat ve formátu pro analytický nástroj Logger Pro 3 (nikoli Logger Lite) na PC a také pro Vernier Graphical Analysis na iPadu, je možné s grafy pracovat dál.

Export do aplikace Vernier Graphical Analysis

A na závěr?

Neřeším zde, jak dalece je tento způsob výuky přístupný pro žáky. Jde o rozhodnutí, zda na podobných aktivitách postavit systém vzdělávání, nebo je používat nárazově, např. v projektovém vyučování. Problém není v motivaci, tablety děti baví a díky podobným aplikacím mají edukativní přidanou hodnotu vždy. Otázka dostupnosti technologií je sice na místě, především jde ale o záležitost koncepční a nastavení priorit. Pro učitele může být nová dovednost hodně přínosná v přípravě na vyučování. Program umožňuje i export ve formě videa, ke kterému jsou grafy přidány. Každý zpracovaný pohyb tak může být snadno přenositelnou prezenční pomůckou dostupnou online, přičemž výsledky můžete ukládat v tabletu nebo je umisťovat na YouTube. Uvedená ukázka kmitavého pohybu je kompletně sestavena také na iPadu (iMovie).

Pokud bych mohl doporučit nějakou reálnou situaci, tak se nabízí vjezd auta do obce s předpokládanou změnou rychlosti (skvělé téma do následné diskuse), jakékoli kyvadlo nebo hod míčkem s několika odrazy. A samozřejmě mnoho dalších pohybových stavů v modifikaci uvedených i podle vlastních nápadů.