PL1: Jak pracovat se softwarem SPARKvue a dataloggerem SPARK SLS Téma: Sledování měření volba MĚŘIT Časová dotace: 2 hodiny Pomůcky: datalogger SPARK SLS, PC se softwarem SPARKvue pro každou pracovní skupinu (3-5 studentů) Základní nabídka Při spuštění programu SPARKvue (nebo prostředí dataloggeru SPARK SLS) se dostanete do základní nabídky. V tomto kroku můžete zvolit položku Sestavit nebo Otevřít. (Obě jsou popsány dále.) Připojení senzorů Připojíte-li k počítači či dataloggeru senzor (zde chemický senzor PS-2170), zobrazí se Vám nabídka všech veličin, které senzor může sledovat. (Všimněte si, že hodnoty v nabídce jsou aktivní.) 1
Vyberete-li jednu z nabízených veličin, zpřístupní se Vám prostřední volba Měřit. Klikněte na ni dostanete se do přednastaveného režimu měření. GRAF Prvním z předdefinovaných měřicích zobrazení je 1:GRAF. Osy grafu jsou přednastaveny tak, aby pokryly celý měřicí rozsah senzoru. Stiskem zeleného tlačítka START v levém dolním rohu spustíte první kolo měření. Ukončení sběru dat V průběhu sběru dat se vám v reálném čase zobrazuje závislost sledované veličiny (zde teplota na ose Y, osa X je časová). Měření ukončíte stiskem stejného tlačítka - tentokráte již ve funkci STOP. 2
Přepínání zobrazení Nad grafem, v levém dolním rohu, je bílá šipka doprava. Jejím stiskem se dostanete do dalšího způsobu zobrazení dat. Přepínat mezi typy zobrazení lze i v průběhu sběru dat. ČÍSLA Druhým typem zobrazení měřených hodnot jsou čísla. (Označeno 2:ČÍSLA) TABULKA Třetím typem hotového zobrazení měřených hodnot je tabulka. (Označeno 3:TABULKA) Prstem (SPARK SLS) nebo myší (SPARKvue) lze hodnotami v tabulce listovat. 3
MĚŘÁK Posledním typem předdefinovaného zobrazení je analogový měřák. (Označeno 4:MĚŘÁK) Rozsah měřáku je nastaven na plný rozsah senzoru, lze jej však jednoduše změnit (klikněte na panel nástrojů vlevo dole). Úprava grafu Pomocí šipky doleva se přesuňte zpět do grafického zobrazení. Zajeďte myší (nebo prstem v případě SPARK SLS) mezi čísla na osách X a Y takto lze měnit měřítko grafu. Chytněte za osy takto lze posouvat grafem. 4
Automatická úprava grafu Pokud chcete nechat upravit osy a měřítka grafu automaticky, klikněte vlevo dole na panel nástrojů grafu. Rozbalí se Vám nabídka, ve které ikonka vpravo nahoře zapříčiní automatické roztáhnutí a uzpůsobení grafu. Návrat do hlavního menu Kliknete-li kdykoliv na ikonku Domeček (v levém horním rohu), dostanete se opět do základní nabídky (Obr. 2). Předtím však budete dotázáni, zda chcete naměřená data uložit. Pozn. Více informací o paletě nástrojů a možnostech zobrazení ve formě čísel a tabulky naleznete dále. Princip je však velice jednoduchý. Chcete-li pracovat s daným datovým zobrazením, klikněte nejprve na modrou ikonu v okně tohoto zobrazení (u čísel vlevo dole, u tabulky vlevo nahoře. Poté, co se rozbalí ikonická nabídka palety nástrojů příslušného zobrazení, stačí zvolit konkrétní nástroj a dále s ním pracovat. 5
PL2: Jak pracovat se softwarem SPARKvue a dataloggerem SPARK SLS Téma: Vytvoření laboratorní úlohy volba SESTAVIT Časová dotace: 2 hodiny Pomůcky: datalogger SPARK SLS, PC se softwarem SPARKvue pro každou pracovní skupinu (3-5 studentů) Základní nabídka V základní nabídce (Domeček) zvolíme položku SESTAVIT. Vytvoření nové SPARK stránky Dostaneme se do editačního okna. Nabídka veličin Nabídka způsobu zobrazení Náhled budoucí stránky 6
Volba veličiny a typu zobrazení Zvolte veličinu (zde Teplota). Zvolte způsob zobrazení (zde graf). V náhledu se zobrazí symbol grafu. Modrá plocha zaplňuje celý prostor graf bude přes celou stránku. Pod náhledem vidíme, že na Y ose je teplota. X je osa časová. Měření v nové stránce Po stisknutí OK se ocitneme na stránce, kterou jsme si připravili a můžeme začít měřit. (Zelené tlačítko START) Vzorkovací frekvenci můžeme libovolně měnit po stisknutí tlačítka Vzorkování Nastavení vzorkování V nastavení vzorkování ponecháme Vzorkovací režim Periodicky. (Manuální režim slouží v případě, že stačí odebírat hodnoty měření po jedné, např. při sledování životního prostředí.) 7
Klikněte na číslo v políčku Vzorkovací rozsah, rozbalí se Vám nabídka vzorkovacích frekvencí. Zvolte hodnotu a volbu potvrďte stiskem tlačítka OK. Přidání další stránky Vzorkovací frekvence je změněna. Tato hodnota bude společná všem typům zobrazení, dokud ji opět nezměníte. Vytvoříme novou stránku, kliknutím na ikonu Nová strana vlevo nahoře. Různé typy aktivních polí V nové stránce budeme chtít sledovat teplotu na grafu. Zároveň ale budeme chtít na tu samou stranu vložit textové pole, aby vznikla možnost vkládání textu např. odpovědí. Pozn. Stránka SPARK je de facto rozdělena na šest šestin. Položky v levé části nabídky způsobu zobrazení (velké ikony) mohou zabírat 6/6, 4/6 nebo 3/6 stránky. (V závislosti na dalších přidaných polích.) Položky v pravé části (malé ikony) zabírají pouze 1/6 nebo 2/6. Uspořádání polí závisí na pořadí, v jakém byla pole vkládána. Jako příklad si vezměme vložení dvojic polí Graf - Text a Obrázek - Text. Vyzkoušejte různé kombinace vkládání aktivních polí. 8
Kombinace Graf + Text V návrhu stránky přidáme ke grafu textové pole. Pokud jej chceme ve větším formátu (zabírající např. spodní 3/6 strany), zvolíme ikonu v levé části nabídky. V náhledu stránky přibylo textové pole. Stiskem OK se dostaneme z režimu návrhu stránky do její hotové podoby. Stiskem tlačítka START (a téhož ve funkci STOP) můžeme měřit. Textové pole je aktivní, pokud do něho kliknete, můžete do něj psát. Vytvoříme novou stránku, kliknutím na ikonu Nová strana vlevo nahoře. 9
Vkládání obrázku jako aktivního pole V nové stránce budeme chtít např. vedle textového pole vložit do stránky obrázek. Nejprve tedy zvolíme ikonu Obrázek. (Obrázek v tomto kroku zatím nevkládáme fyzicky. Pouze pro něj vyhrazujeme prostor.) Pozn. Obrázky mohou v úloze zastávat několik funkcí. Tou hlavní je možnost doplnit experiment názorným zobrazením sestavení experimentu (fotografie aparatury, vozíčkové dráhy apod.), či schématem zapojení (schéma elektrického obvodu apod.). V neposlední řadě slouží také pro zatraktivnění a ozvláštnění experimentu dětským očím. Tento vizuální aspekt má však ještě jednu obrovskou výhodu dokáže experiment provázat s různými fyzikálními jevy, ke kterým se svojí podstatou vztahuje. Více je tato funkci patrna dále, v části 3 Práce s hotovou úlohou. Vkládání obrázku jako pozadí Jiným způsobem vložení obrázku je vložení pozadí. Tohoto způsobu je využíváno při přípravě celých úloh (více viz dále v 3. části). Obrázek se jako pozadí vkládá pomocí této ikony. (Vyzkoušejte si ji.) 10
K obrázku přiřadíme textové pole. Stiskem tlačítka OK potvrdíme rozvržení stránky. Dostaneme se do naformátované stránky. Kliknutím na ikonu Obrázek se rozbalí nabídka editace obrázku. Kliknutím na ikonu Adresář zvolíme, jaký obrázek bude v poli zobrazen. Kliknutím na ikonu Zámek obrázek natrvalo upevníme do SPARK stránky. Tento krok nelze vzít zpět. POZOR! Již hotové stránky nelze re-editovat. Stránku musíte smazat a vytvořit znovu. 11
PL3: Jak pracovat se softwarem SPARKvue a dataloggerem SPARK SLS Téma: Práce s hotovou úlohou volba OTEVŘÍT Časová dotace: 2 hodiny Pomůcky: datalogger SPARK SLS, PC se softwarem SPARKvue pro každou pracovní skupinu (3-5 studentů) 12
Průvodce teorií i experimentem V základní nabídce (Domeček) zvolíme položku OTEVŘÍT. Nejvýraznější vlastností SPARK je možnost propojení teorie a experimentu. Díky možnosti vkládání prezentací, není SPARK pouze nástrojem pro měření a analýzu dat, ale také průvodcem experimentu. Úlohy SPARK jsou vytvořeny tak, že aktivní pole (grafy, měřáky, textová pole, tabulky) jsou vloženy na stránku, do níž je nahrané pozadí. K přípravě úlohy pedagog nejprve využije prezentačního software (např. MS PowerPoint), v němž žákům nastíní teoretickou rovinu problému, uvede schéma zapojení či nastavení měřicího systému atd. Prezentaci posléze převede do obrázkového formátu (uloží jako.png či.jpg) a obrázky nahraje jako pozadí úlohy SPARK. Žáci pak procházejí úlohou a na jejích jednotlivých stránkách jsou a) vyzýváni k přemýšlení nad měřením v širším kontextu, b) provázeni vlastním měřením (nastavením experimentu), analýzou dat a vyvozením závěrů. 13
Měření v připravené úloze Měření probíhá stejně, jako je to popsáno v předchozích oddílech. Všechna předpřipravená pole jsou aktivní a stiskem tlačítka START ukazují naměřené hodnoty. Také vzorkování lze nastavit stejně jako výše. Analýza dat Veškeré nástroje k analýze dat jsou vždy dostupné, stačí kliknout na paletu nástrojů daného pole a vybrat, jaký nástroj použít. (Zde ikona Výběr zjistí koordinanty zvoleného bodu na grafu.) 14
Vkládání textu Také funkce vkládání textu pracuje přesně tak, jak je popsáno výše. Stačí kliknout do textového pole a vepsat odpovědi či postřehy z měření. V případě užití SW SPARKvue můžete ke vkládání textu použít klávesnici počítače. V případě, že pracujete s dataloggerem SPARK SLS, klikněte na ikonu Klávesnice. Zobrazí se Vám virtuální klávesnice, pomocí které vložíte do textového pole text. Pozn. Vkládání odpovědí je důležitou součástí procesu laboratorní práce. Žáci jsou tak do úlohy ještě více angažováni a jsou nuceni věnovat jí více pozornosti. Zároveň nejsou rozptylováni tím, že by museli zápisy z experimentu provádět na nějaký papír vedle. SPARK koncept tak v sobě zahrnuje vše, co by měla správná laboratorní úloha obsahovat a sice v jednom elektronickém prostředí. (Samozřejmě, že tvorba klasických lab. protokolů se tímto nevylučuje.) Možnost vkládání se však neomezuje pouze na textové řetězce. Stejným způsobem lze do SPARK vkládat data, se kterými pak SPARK pracuje, jako by je systém sám naměřil. 15
Laboratorní protokol Po vložení odpovědi do textového pole (nebo naměření závislosti v grafu apod.) lze výsledek práce na dané stránce vyfotit. Klikněte na ikonu Foťák. Klikněte na ikonu List protokolu. Snímky stránek Objeví se Vám obrazovka Journal, která je správcem všech vyfocených listů budoucího protokolu. Můžeme zde měnit pořadí listů, nebo ještě listy doplňovat poznámkami. Sdílení Po ukončení laboratorní práce klikneme na ikonu Sdílení. (Zde se ukládá měření, exportují data a pracuje se s protokolem.) 16
Export protokolu V menu Sdílení, v záložce Protokol zvolíme Export protokolu. Pozn. V menu Sdílení, v záložce LAB STRÁNKY pracujeme s celým SPARK souborem. Nalezneme zde možnosti: Uložit soubor, Uložit jako a Export dat. Export dat se provádí do formátu prostého textu (.txt). Textový soubor obsahuje datové sloupce, oddělené tabulátory. První sloupec je čas. Následují sloupce všech veličin, které byly programem SPARK detekovány. Vytvoření adresáře protokolu Systém vám nabídne umístění adresáře Journal. V něm se automaticky vytvoří nový adresář, jehož jméno si zvolíte (např. podle názvu měření), a do kterého se uloží všechny pořízené snímky stránek. 17
Obsah adresáře protokolu Pozn. Nahlédněte do tohoto nového adresáře. Vedle snímků jednotlivých stránek (.png) a textových souborů s poznámkami ke každé stránce (.txt) se v cílové složce Journal vytvoří také soubor ve formátu.html, v němž je vše sloučeno. Protokol.html Takovýto soubor si mohou děti nejen vyvěsit na školní web, ale také si jej odnést na flash paměti domů, aby mohly ukázat, jaká legrace je u nich ve škole při hodině chemie, fyziky nebo biologie! 18