neděle 22. června 2014

Videoměření aneb když si učitel hraje s iPadem

Témat pro videoměření se nabízelo několik. Za všechny snad zmíním padání různě těžkých předmětů, pinkání do nafouknutého balónku, odpal míčku na baseball apod. To vše ale bylo již nesčetněkrát zpracováno a tak jsem hledal něco originálnějšího. Přímo nade mnou je letový koridor a to mně přišlo konečně zajímavé. Počkal jsem si tedy na nějaký pořádný, viditelný létající stroj a počal natáčet. Záznam byl díky stativu velmi použitelný a už už se mně rýsoval školní projekt. Dokonce opět mezipředmětový. 



Co vlastně měřit?

Díky portálu http://www.flightradar24.com/ jsem si zjistil o jaký stroj se jedná (využití ICT) a začal jsem počítat   vzdálenost (matematika), rychlost a ostatní veličiny (fyzika). Zjišťoval jsem, co že to je vlastně "to bílé" za letadlem (chemie), jaký je asi hluk (fyzika, hudební výchova), jak to, že vlastně letadlo může letět (fyzika + moje oblíbená historka s čmelákem, kdy jak známo vědci zjistili, že má pouze 30% vztlak vzhledem k malým křídlům a velkému tělu, ale protože to neví, tak to neřeší a prostě v pohodě létá), jaká je teplota, jaká je hustota vzduchu, v jaké části atmosféry letadla létají atd. atd. atd... Ale bohužel. Když jsem video sestříhal a chtěl začít pracovat na "trackingu", dal se jen velmi stěží označit bod, dle kterého bych videoměření prováděl. Musel jsem tedy tento nápad opustit a zaměřit se na něco přízemnějšího. Ale zase ne moc... Co tedy ptáci? Přímo u dveří máme vrabčí hnízdo a pokud je něco vyruší, přeletí sousedovi na plot. Připravil jsem tedy opět kameru, spustil nahrávání a vyčkal na správný okamžik. I tato varianta se nakonec neukázala jako vhodná, protože onoho vrabce jsem ani po dlouhém čekání a mnoha pokusech nenaučil letět v nějakém rozumném úhlu k plotu a měření by tím pádem bylo velmi nepřesné. Vrátil jsem se tedy opět na zem, a to doslova, k původním nápadům... 

Videoměření ve Windows

Projekt se dal tvořit pomocí aplikace VirtualDub a AVISTEP. Program AVISTEP se mně bohužel nepodařilo úspěšně rozběhnout pod WINDOWS 8.1 64bit a tak jsem byl nucen hledat alternativní program. Tím byl nakonec program TRACKER, který je pro nejrůznější platformy a má, kromě jiných, velmi příjemnou funkci, kdy sledovaný bod lze zamknout a program si tento bod hlídá a "krokuje" naprosto automaticky, jak je vidět například v tomto videu

Videoměření s iPadem

Jelikož ale poslední dobou experimentuji ve škole s iPadem, hledal jsem také nějakou aplikaci pro tablet a především takovou, aby byla využitelná i ve školním prostředí, kde by ji mohly děti použít k nejrůznějším aktivitám a projektům. Ohledně iPadu jsem zatím opravdový začátečník a amatér, proto jsem můj dotaz směřoval na mnohem zkušenější kolegy. No a jak už to u PEPOUŠů bývá, netrvalo dlouho a aplikace byla na světě. Aplikace se jmenuje Vernier Video Physics a je uživatelsky velmi přívětivá a intuitivní. Ohledně ovládání a seznámení se s aplikací můžete využít např. velmi dobře připravený FAQ.

Alternativy

Můj článek ještě doplnila Petra Boháčková o další existují a vhodné aplikace. Dalšími jsou tedy například aplikace jako Motion analyzer. Dobře se dá použít také aplikace iMovie, např. pro měření rychlosti. 

Učitel výzkumníkem

Rozhodl jsem se tedy pro klasický běh. Ale aby to bylo přeci jen něčím trošku zajímavé, pojal jsem to jako takový malý soukromý výzkum. Každý experiment musí mít hypotézu a na konci výzkumu ji projekt buď potvrdí či vyvrátí. Svůj výzkum jsem tedy nazval "Finanční motivace sportovců" a rozhodl jsem se zjistit, zda finanční odměna má vliv na jeho výkon. Kde ale vzít sportovce kterého bych mohl takto zkoumat? A jak ho já mohu finančně motivovat? Spokojil jsem se tedy s vlastním synem, kterému jsem o tom, co chci vytvořit a zkoumat řekl zprvu jen velmi málo, vlastně jen to, že postě poběží třikrát stejný úsek. Plán byl ale ve skutečnosti trošku jiný. Nechal jsem Honzíka skutečně běžet třikrát stejný úsek, ale zajímalo mě, zda poběží vždy naplno nebo je to závislé na tom, jaká odměna bude následovat. 
Předpoklad byl, vzhledem k tomu jak znám děti podobného věku, že odměna bude hrát velmi silnou roli, a že tím pádem bude poslední, tedy třetí pokus, nejrychlejší. A jak to dopadlo? Pojďme si nyní jednotlivé pokusy krátce popsat. 

Pokus č. 1

Tento první pokus nebyl nijak zvlášť připraven. Jen jsem sdělil, odkud a kam má běžet. Žádné další údaje jsem nesdělil. Pouze jsem řekl: "Běž!" Jako zkoumaný bod jsem zvolil hlavu, kde mě zajímala převážně trajektorie hlavy v závislosti na různých fyzikálních veličinách. Po startu tedy běžel a jak je vidět v grafech níže, pohyb nebyl příliš koordinovaný a ani zaběhnutý nebyl nijak rychlý. 


Průběh videoměření pokusu č. 1

Graf č. 1

Graf č. 2

Graf č. 3

Pokus č. 2

Druhý pokus následoval ihned po prvním běhu a je tedy už nutné počítat také s částečnou únavou. Pokud tedy bude tento pokus rychlejší než první, je jasná souvislost s povelem. Povel tentokrát zněl: "Běž, jak nejrychleji umíš!" Jak se lze domnívat, pokud by byl pokus rychlejší, měl by být také soustředěnější a trajektorie hlavy i těla v grafu vyrovnanější. Jak ale můžeme vidět, tak tato domněnka se absolutně nepotvrdila. Přesto byl tento pokus o pár setinek rychlejší. Můžeme se proto domnívat, že povel k rychlejšímu běhu v tomto případě opravdu zafungoval.

Třetím pokusem jsem totálně pohřbil veškeré výchovné zásady. A to jak rodičovské, tak i ty učitelské. Ale co bych to byl za výzkumníka, kdybych se bál přinést oběť na oltář vědy? Tento třetí pokus následoval neprodleně po ukončení druhého. Ještě zadýchanému synkovi jsem řekl onu velmi nevýchovnou větu: "Pokud to zaběhneš rychleji než pokus č. 1 a 2, dám ti stovku do prasátka." Světe div se... V tu chvíli jsem si připadal jako na finálovém běhu Diamantové ligy. Aniž bych cokoli řekl, Honzík se najednou rozdýchal, protáhl, zapřel podrážky do drnu, prohlédl trať na jejíž konci zřejmě viděl nějaký nový přírůstek do jeho LEGO rodiny. I přesto, že měl za sebou již dva pokusy, třetí byl, dle očekávání, nejrychlejší. Na grafech níže přeci jen můžeme vidět vyrovnanější pohyb po ose Y, tedy i plynulejší a koordinovanější běh.


Průběh videoměření pokusu č. 3

Graf č. 7

Graf č. 8

Graf č. 9

Co z toho tedy plyne? 

O aplikaci

  • Aplikaci Vernier Video Physics nemohu jinak než doporučit pro využití na základní škole. Jsem ale přesvědčen, že i na středních školách by si tato aplikace našla svoje místo. 
  • Program je dle mého názoru určen spíše pro zábavnější seznámení s videoměřením, než pro experimenty, kde je nutná stoprocentní přesnost.
  • Pro použití této aplikace velmi doporučuji použití myši nebo stylusu pro přesnější označení bodů

O projektu

  • Potvrdila se hypotéza, že děti pokud nemají motivaci, málokdy se dokáží vyhecovat k maximálnímu výkonu
  • Motivací v tomto případě nemusí být přímo odměna. Může to být i vnitřní motivace (např. pokud by běželo více dětí najednou apod.)
  • Pokud dítěti ale odměnu slíbíte, je téměř jisté, že je to v tomto věku motivace asi nejsilnější

O mně

  • Nejsem ani vědec, ani fyzik a už vůbec ne psycholog. Proto prosím berte tento článek s notnou dávkou nadhledu. Jsem prostě jen učitel, kterého těší poznávat nové věci, kterého si baví hrát, a kterého následně baví předávat to vše svým žákům. A pokud to vše může ještě navíc propojit pomocí ICT, tak věřte, že pak je i tím nejšťastnějším...

Zpracovávaná videa

Pokus č. 1


Pokus č. 2


Pokus č. 3