introducere in crocodile clips -...

VccSSe

Virtual Community Collaborating Space for Science Education

“Apl ica ţ i i ale Instrumenta ţ ie i Vir tuale în Domeniul Ş t i in ţelor”

Unitate de instruire: Introducere în Crocodile Clips 1/53

UNITATE DE INSTRUIRE

Introducere în Crocodile Clips

Cuprins: A. Crocodile Clips – experimente virtuale grafice B. Importanţa studierii Crocodile Clips C. Abordări diferite D. Noţiuni introductive E. Exemple de utilizare Crocodile Clips pentru crearea de experimente virtuale

de fizică şi chimie F. Bibliografie

A. Crocodile Clips – experimente virtuale grafice

A.1. Ce reprezintă Crocodile Clips?

Crocodile Clips reprezintă un set de pachete software pentru modelare şi simulare care acoperă domenii specifice ştiinţelor exacte (fizică, chimie, TIC (Tehnologia Informaţiei şi Comunicaţiilor), matematică, informatică), proiectare şi tehnologie. Aceste instrumente software uşor de utilizat, complexe şi precise permit experimentări realizate în mod flexibil în laboratoare virtuale. Experimentele virtuale pot fi create cu uşurinţă de către elevi, studenţi şi profesori.

A.2. Laboratoare dezvoltate cu Crocodile Clips

Crocodile Clips a fost creat în mod special pentru mediul educaţional şi este focalizat pe elemente utile profesorilor şi elevilor în activităţile pe care le desfăşoară. Crocodile Clips poate fi folosit atât ca instrument de tip Digital Whiteboard cât şi pentru planificarea lecţiilor de iniţiere în utilizarea calculatorului. Pentru a putea crea module cu Crocodile Clips, software-ul trebuie instalat pe fiecare calculator în parte, însă dacă se doreşte numai rularea unor aplicaţii gata create este suficientă descărcarea gratuită din spaţiul web şi instalarea aplicaţiei “Crocodile Science Player 2007” [1]. Conceptul “Digital Whiteboard“ implică faptul că un profesor poate utiliza module deja funcţionale pentru a conferi interactivitate şi elemente multimedia lecţiilor din domeniul ştiinţelor. Acest mod de utilizare are două abordări: modul începător şi modul avansat. În modul începător, utilizatorii trebuie doar să urmeze instrucţiunile programului pentru a interacţiona cu modulele funcţionale. După execuţia a două-trei clickuri de mouse, utilizatorii vor putea rula aplicaţia interactivă. Crocodile Clips conţine zeci de exemple ce reprezintă un bun punct de plecare în lucrul cu acest mediu de instrumentaţie virtuală. În modul avansat, Crocodile Clips oferă o serie de componente grupate în librării care pot fi utilizate pentru crearea propriilor aplicaţii interactive. De exemplu, librăria “Electricity” conţine rezistoare, multimetre, lămpi, comutatoare, fire etc. Librăria “Optics” conţine lentile, ecrane, fante, filtre colorate etc. Librăria “Mechanics” oferă elemente de tip arc, minge, tijă etc. În plus, reprezentări grafice corelate cu proprietăţile măsurate pot fi trasate folosind librăria “Presentation”.

VccSSe




Crocodile Clips reprezintă de asemenea o bună resursă în planificarea lecţiilor de utilizare a calculatorului. Profesorul utilizează modulele din aplicaţia software sau creează propriile module, pas cu pas. În ambele cazuri, elevii / studenţii au nevoie de o copie a acestor module şi o foaie de lucru cu instrucţiuni şi sarcini.

Totodată, împreună cu pachetul software Crocodile Clips, o serie de tutoriale video sunt furnizate de către compania producătoare. Aceste tutoriale, reprezentate prin clipuri video flash (nu mai lungi de 5 minute) ajută, în mod evident, utilizatorul să se instruiască. De exemplu, în acest fel, pot fi asimilate noţiuni de bază referitoare utilizarea pachetului Crocodile Physics. Tutorialele video sunt prezentate mai jos:

Electricitate: http://www.crocodile-clips.com/shared/videos/cp/Electricity.html Curent alternativ:

http://www.crocodile-clips.com/shared/videos/cp/Alternating_Currents.html Mecanică:

http://www.crocodile-clips.com/shared/videos/cp/Motion.html Oscilaţii:

http://www.crocodile-clips.com/shared/videos/cp/Oscillations.html Unde:

http://www.crocodile-clips.com/shared/videos/cp/Waves.html Optică:

http://www.crocodile-clips.com/shared/videos/cp/Optics.htmlhttp://www.crocodile-clips.com/shared/videos/cp/Ray_Diagrams.html

Pachetul software Crocodile Clips prezintă o interfaţă care îl face potrivit pentru

mediul educaţional preuniversitar, existând şi implementări pentru învăţământul primar. Mai jos, sunt prezentate două legături pentru diferite nivele de pregătire:

Crocodile Clips pentru predarea ştiinţelor în învăţământul primar: http://www.mape.org.uk/curriculum/science/science14.htm Utilizarea Crocodile Clips în Electronică:

http://www.doctronics.co.uk/DEtitle.htm

B. Importanţa studierii Crocodile Clips

Instrumentaţia Virtuală poate fi folosită pentru construirea de aplicaţii care simulează dispozitive reale şi instrumente operaţionale, dar şi pentru animarea şi modelarea unor procese fizice reale. Crocodile Clips nu reprezintă doar un instrument puternic care poate înlocui cu succes experimentele periculoase sau scumpe, ci şi un adevărat laborator complementar în activitatea profesorilor şi elevilor.

Obiectivul principal al acestui capitol este prezentarea modului în care poate fi utilizat pachetul de aplicaţii Crocodile Clips pentru a construi experimente virtuale. Utilizarea componentelor Crocodile Clips (Crocodile Physics, Crocodile Chemistry, Crocodile Mathematics, Crocodile Technology, Crocodile ICT&Computing) se poate face în mod similar cu cea prezentată în următoarele secţiuni. Având în vedere modul de operare comun tuturor componentelor pachetului Crocodile Clips, în continuare vor fi descrise numai exemple de aplicaţii create folosind componenta Crocodile Physics. În momentul în care utilizatorii au învăţat să utilizeze Crocodile Physics, aceştia vor putea crea cu uşurinţă experimente virtuale folosind şi celelalte componente ale pachetului Crocodile Clips.

Utilizatorii pot consulta pagina web http://www.crocodile-clips.com/s6_0.htm pentru a vizualiza şi testa mai multe materiale de instruire [2].

http://www.crocodile-clips.com/shared/videos/cp/Electricity.html

http://www.crocodile-clips.com/shared/videos/cp/Alternating_Currents.html

http://www.crocodile-clips.com/shared/videos/cp/Motion.html

http://www.crocodile-clips.com/shared/videos/cp/Oscillations.html

http://www.crocodile-clips.com/shared/videos/cp/Waves.html

http://www.crocodile-clips.com/shared/videos/cp/Optics.html

http://www.crocodile-clips.com/shared/videos/cp/Ray_Diagrams.html

http://www.mape.org.uk/curriculum/science/science14.htm

http://www.doctronics.co.uk/DEtitle.htm

http://www.crocodile-clips.com/s6_0.htm

VccSSe



C. Abordări diferite

Şcolile care deţin o licenţă Crocodile Clips sau folosesc o versiune gratuită Demo, trebuie să instaleze pachetul de aplicaţii pe calculatoare individuale. Având pachetul software instalat, elevii pot crea propriile experimente virtuale sau pot interacţiona cu cele create de profesori. Crocodile Physics este unul dintre puternicele instrumente ce foloseşte Digital Whiteboard. Unele experimente create cu această aplicaţie pot fi foarte utile profesorilor în predarea principiilor de bază ale fizicii.

Există trei categorii de utilizatori ai aplicaţiei Crocodile Physics: elevii care rezolvă sau interacţionează cu experimente virtuale create anterior, elevii care construiesc propriile experimente şi profesorii care utilizează în clasă Crocodile Physics ca platformă digitală de învăţare [3, 4].

Secţiunile următoare acoperă o serie de capitole specifice fizicii: electricitate, mecanică, oscilaţii şi optică. Secţiunea finală, referitoare la trasarea graficelor, completează această prezentare.

D. Noţiuni introductive

Această secţiune ghidează utilizatorii, pas cu pas, în crearea de experimente virtuale simple. În următoarele pagini, utilizatorii vor descoperi numeroase capturi de ecran, sugestive şi foarte utile pentru a înţelege modul de lucru în Crocodile Physics.

Prima pagină: Fereastră deschisă în momentul lansării aplicaţiei Crocodile Physics conţine, în partea din stânga ecranului, meniul introductiv (Introduction Menu). O privire generală a meniului introductiv este prezentată în Figura 1. Prin apăsarea butonului M evidenţiat în figura 1, panoul introductiv va fi afişat pe întreg ecranul. Pentru a reveni la aspectul anterior, în fereastră, se apasă încă o dată butonul M.

Fig. 1 – Panoul introductiv Crocodile Physics


VccSSe



Pe parcursul realizării unui experiment virtual în Crocodile Physics, pot fi folosite în orice moment butoanele Pause şi Reload (Figura 2). Selecţia acestor butoane se realizează prin executarea unui click de mouse pe suprafaţa lor.

Fig. 2 – Utilizarea butoanelor Pause şi Reload în timpul realizării unui experiment virtual

Paleta cu componente (poziţionată în partea stângă jos a ferestrei) diferă de la un

subiect la altul (Figura 3a). Componentele din această paletă pot fi folosite prin selectarea şi glisarea lor în zona de lucru. Renunţarea la utilizarea acestor componente se realizează prin selectarea şi glisarea lor din zona de lucru în paletă. În Figura 3b este ilustrată introducerea unui element de tip bilă în zona de lucru. Acţiunile pe care utilizatorul le poate realiza asupra elementelor din paletă sunt descrise în partea de jos a ferestrei de aplicaţie.

După introducerea bilei, se poate trece la introducerea unui alt element. Caracteristicile oricărui instrument pot fi stabilite de către utilizator cu ajutorul casetei de proprietăţi (Properties box). De exemplu, se poate ataşa bilei o tijă din zona de lucru, iar proprietăţile ei pot fi modificate prin utilizarea casetei de proprietăţi (Figura 4).

Proprietăţile diferitelor componente utilizate în cursul realizării experimentelor virtuale se referă la diferite caracteristici ale acestora: bilă (viteză, poziţie etc.), tijă (unghiul format cu axa verticală etc.).


VccSSe



a)

b)

Fig. 3 – Utilizarea paletei cu componente în timpul proiectării unui experiment virtual: a) paleta de componente; b) introducerea unei componente în zona de lucru


VccSSe



Fig. 4 – Utilizarea casetei de proprietăţi în timpul realizării experimentului virtual

E. Exemple de utilizare Crocodile Clips pentru crearea de experimente virtuale de fizică şi chimie

E.1. Circuite electrice

După parcurgerea acestei secţiuni, utilizatorul va putea să creeze un experiment care conţine un circuit electric simplu folosind becuri, surse de alimentare, ampermetre, voltmetre, rezistoare etc.

În acest scop, crearea experimentului virtual va începe cu selectarea opţiunii CONTENTS>>INTRODUCTION>>Setting up a simple circuit.

Componentele necesare realizării circuitului (sursa de alimentare, becul şi comutatorul) vor fi selectate şi glisate din paleta cu componente în zona de lucru dedicată experimentului (Figura 5). Valoarea tensiunii poate fi modificată executând click pe legătura 9V din stânga elementului ce reprezintă sursa de alimentare (Figura 6). Interconectarea comutatorului, bateriei şi becului (Figura 7) se realizează cu ajutorul mouse-ului, prin trasarea legăturilor între componente. Pentru a aprinde becul, utilizatorul trebuie să apese pe comutator (Figura 8). Executând click pe valoarea tensiunii afişate, utilizatorul poate modifica tensiunea. De exemplu, utilizatorul poate introduce valoarea 90V (Figura 9). Prin apăsarea comutatorului, becul ”va exploda” datorită tensiunii prea mari iar aplicaţia va afişa un mesaj de alarmă (Figura 10). Corectarea erorii se poate face prin accesarea butonului de alarmă şi urmarea instrucţiunilor afişate pe ecran (Figura 11).

La final, poate fi creat un nou circuit cu aceleaşi componente, dar cu alte caracteristici (Figura 12).


VccSSe



Fig. 5 – Primii paşi în realizarea unui circuit electric simplu: selectarea componentelor necesare pentru circuit

Fig. 6 – Setarea sursei de alimentare cu ajutorul legăturii “9V”

Fig. 7 – Interconectarea elementelor circuitului


VccSSe



Fig. 8 – Aprinderea becului prin apăsarea butonului comutatorului

Fig. 9 – Modificarea valorii tensiunii executând click pe afişajul tensiunii


VccSSe



Fig. 10 – Semnalul de alarmă ce atrage atenţia utilizatorului asupra erorilor din circuit

Fig. 11 – Aspectul panoului după corectarea erorilor indicate de semnalul de alarmă


VccSSe



Fig. 12 – Posibilitatea de a reface circuitul utilizând alţi parametri

E.1.1. Exerciţii

1. Să se introducă un ampermetru şi un voltmetru în circuit, aşa cum este ilustrat în Figura 13 şi să se testeze modul lor de funcţionare.

Fig. 13 – Exemplu de realizare a unui circuit electric în Crocodile Physics

2. Să se utilizeze opţiunea CONTENT>>CIRCUITS>>BASIC CIRCUITS pentru

realizarea unui circuit asemănător celui prezentat în Figura 14.


VccSSe



Observaţi imposibilitatea de a modifica imaginile din figură specifice elementelor (bateria, becul şi comutatorul). Pentru a putea modifica o serie de variabile, se pot alege imagini schematice ale elementelor de circuit (Figura 14).

Fig. 14 – Exemplu de creare a unui circuit electric complex folosind instrumente din Crocodile Physics

3. Prin construirea propriilor circuite se pot observa şi celelalte opţiuni existente în

CONTENTS>>CIRCUITS.

E.2. Optică

După parcurgerea acestei secţiuni, utilizatorul va putea crea experimente folosind instrumente specifice opticii: un obiect, o lentilă şi un ecran. La sfârşit, utilizatorul va trebui să creeze propriul experiment accesând directorul Optics (Parts Library).

În acest scop, pentru crearea experimentului virtual se selectează opţiunea CONTENTS>>INTRODUCTION>>Setting up a simple ray diagram (Figure 6.15).

Toate experimentele optice trebuie realizate într-un spaţiu optic. În mod automat, în panoul aplicaţiei a fost introdus un astfel de spaţiu (Figura 16).


VccSSe



Fig. 15 – Setarea unei ferestre pentru o diagramă de lumină

Fig. 16 – Introducerea obiectului în spaţiul optic

Pentru a modifica obiectul (imaginea), utilizatorul trebuie să execute click pe săgeata

ce apare în spaţiul de lucru. Figura 17 ilustrează un exemplu de alegere a imaginii ”Water falls”.


VccSSe



Fig. 17 – Schimbarea imaginii din spaţiul optic

Apoi utilizatorul trebuie să introducă lentile convexe (convex lens) în spaţiul optic şi

să le plaseze pe axă (axis). Se poate observa cum razele de la obiect trec prin lentile şi formează o nouă imagine (Figura 18).

Obiectul poate fi deplasat pe ecran şi mutat de-a lungul axei (Figurile 6.19 – 6.21). Pentru a obţine o imagine clară, ecranul trebuie plasat în punctul corect şi anume în locul unde converg razele. În caz contrar, se obţine o imagine neclară.


VccSSe



Fig. 18 – Exemplu de utilizare a lentilelor convexe în spaţiul optic

Fig. 19 – Exemplu de deplasare a imaginii în spaţiul optic, de-a lungul axei


VccSSe






VccSSe



E.2.1. Exerciţii

1. Pentru obţinerea unor informaţii suplimentare despre optică, se pot consulta unităţile de învăţare ale aplicaţiei Crocodile Physics, accesibile prin selectarea opţiunii CONTENTS>>OPTICS.

2. În continuare este propus un exerciţiu care implică doar biblioteca de componente. Astfel, se poate crea diagrama prezentată în Figura 22. Se recomandă citirea cu atenţie a textului prezent în imagine.

Fig. 22 – Exemplu de creare a unui experiment de optică

E.3. Mişcarea uniformă şi accelerată

În această secţiune, utilizatorul va putea realiza un experiment de mecanică folosind o bilă şi o tijă.

În acest scop, pentru crearea experimentului virtual se selectează opţiunea CONTENTS>>INTRODUCTION>>Setting up a motion experiment (Figura 23).

Pentru început, utilizatorul trebuie să introducă instrumentul bilă în spaţiul experimentului (Figura 24). Apoi va glisa indicatorul de viteză (velocity handle) reprezentat prin cercul argintiu care apare în centrul bilei atunci când se trece cu cursorul mouse-ului deasupra acesteia, pentru a imprima o anumită viteză bilei (Figura 25).


VccSSe



Fig. 23 – Setarea unei ferestre pentru crearea unui experiment de mecanică

Fig. 24 – Plasarea unei bile în fereastra experimentului


VccSSe



Fig. 25 – Setarea vitezei bilei

Bila poate fi oprită cu ajutorul butonului Pause (Figura 26).

Fig. 26 – Posibilitatea de a opri bila prin utilizarea butonului Pause

În momentul în care utilizatorul va glisa în spaţiul experimentului elementul ce simulează suprafaţa pământului, în partea de jos a spaţiului de lucru va apare simultan şi vectorul forţei gravitaţională (Figura 27).

Prin conectarea tijei la bilă se va declanşa o mişcare armonică (Figurile 28 - 29).


VccSSe



Fig. 27 – Evidenţierea forţei gravitaţionale în spaţiul de lucru

Fig. 28 – Mişcarea armonică


VccSSe



Fig. 29 – Mişcarea armonică

E.3.1. Exerciţii

1. Se testează încă o dată acest modul. Se eliberează bila şi apoi se modifică proprietăţile acesteia (elasticitate, rază etc.).

2. În continuare, se va crea un grafic prin utilizarea instrucţiunilor: CONTENTS>>MOVEMENT>>GRAPHS DISTANCE/TIME şi CONTENTS>>MOVEMENT>>GRAPHS VELOCITY/TIME

E.4. Unde

În această secţiune, utilizatorul va putea crea un experiment cu unde bi-dimensionale, folosind instrumente specifice cum ar fi: surse, detectoare, obstacole etc.

Pentru început, se selectează modulul Unde din meniul introductiv prin selectarea opţiunii CONTENTS>>INTRODUCTION menu (Figura 30).

Utilizatorului i se va cere să îşi creeze propriul experiment folosind directorul Optics din biblioteca cu componente (Parts Library).

Ulterior, utilizatorul va introduce în suprafaţa de lucru o sursă liniară (line source). În locul sursei liniare, mai pot fi alese o sursă punctiformă sau o sursă punctiformă dinamică (Figura 31).


VccSSe



Fig. 30 – Aspectul iniţial al meniului Introduction (secţiunea Unde)

Fig. 31 – Introducerea sursei liniare în zona de lucru

Proprietăţile sursei liniare pot fi modificate prin selectarea sursei şi folosirea paletei

de proprietăţi (properties panel) caracteristice acesteia (Figura 32).


VccSSe



Fig. 32 – Setarea proprietăţilor sursei liniare din paleta de proprietăţi (Properties Panel) Trebuie remarcat faptul că această paletă de proprietăţi se referă numai la

proprietăţile sursei liniare. Dacă se selectează un spaţiu de unde 2D (Figura 33), proprietăţile se vor modifica (mediul, amplitudinea etc.).

Fig. 33 – Modificarea setărilor din paleta de proprietăţi (Properties panel) în funcţie de sursa liniară selectată

Dacă se selectează şi se glisează unul din capetele sursei liniare (line source), aceasta poate fi redimensionată (Figura 34).

Un bloc înclinat poate fi introdus prin selectarea şi glisarea instrumentului sloped block în spaţiul experimentului (Figura 35).


VccSSe



Fig. 34 – Posibilitatea de redimensionare a sursei liniare

Fig. 35 – Utilizarea instrumentului Sloped block

Executând un click pe blocul înclinat, se pot modifica proprietăţile acestuia (de la o înclinare de 10º şi o înălţime de 0,4 cm, la o înclinare de 20º şi 1 cm înălţime) ca în Figura 36.

Apariţia meniului prezentat în Figura 37 se realizează prin plasarea cursorului în partea dreaptă a spaţiului 2D.

Accesarea butonului cross section va conduce la apariţia unei linii roşii şi, în acelaşi timp, va fi afişată o secţiune transversală a suprafeţei de lichid (Figura 38). Schimbarea poziţiei liniei roşii va duce la apariţia unei alte secţiuni transversale în caseta din partea de jos a ferestrei (Figura 39).


VccSSe



Fig. 36 – Modificarea proprietăţilor blocului înclinat (Sloped block)

Fig. 37 – Meniul butonului cross section

Fig. 38 – Efectul butonului cross section


VccSSe



Fig. 39 – Efectul modificării poziţiei liniei de culoare roşie

E.4.1. Exerciţii

1. Se selectează opţiunea Parts library>>waves>>2D şi se realizează un experiment folosind componente ca: surse, reflectoare, secţiuni transversale şi detectoare.

2. În continuare, se urmăreşte realizarea unui experiment pentru a preda principiul Huygens aplicat unui singur front de undă. Se variază frontul de undă şi lungimea de undă pentru a analiza diferite cazuri. Se vor utiliza secţiuni transversale pentru reprezentarea acestora.

E.5. Trasarea unui grafic

Această secţiune este dedicată prezentării modalităţii de realizare a unui grafic. Pentru început, se selectează modulul Plotting a graph din meniul CONTENTS>>INTRODUCTION (Figura 40). Utilizatorul va trasa un grafic folosind experimentele create anterior. Trebuie precizat că orice proprietate poate fi reprezentată într-un grafic, urmând instrucţiunile din această secţiune.

Pentru început, instrumentul Graph va fi introdus în zona de lucru, în stânga bilei şi a tijei descrise în experimentul de mecanică (Figura 41). Apoi, obiectul ce se doreşte a fi studiat (tija) şi proprietatea acestuia care se doreşte a fi reprezentată în grafic, se selectează şi se glisează cu mouse-ul. Spre exemplu, dacă utilizatorul doreşte reprezentarea unghiului tijei pe axa y, el va executa click pe property… pe axa y şi va selecta opţiunea ”angle from vertical” (Figura 42).


VccSSe



Fig. 40 – Fereastra Plotting a graph

Fig. 41 – Introducerea instrumentului Graph în spaţiul de lucru


VccSSe



Fig. 42 – Setarea proprietăţilor legate de unghiul tijei

Pentru a porni mişcarea pendulului, utilizatorul trebuie să acţioneze bila. Imediat ce

bila va începe să se mişte, va fi afişat un grafic. Dacă graficul nu este suficient de clar, utilizatorul poate executa un click pe butoanele orizontale şi verticale fit data cu rol de ajustare a datelor (Figura 43).

Fig. 43 – Butoanele Fit data, ce permit ajustarea datelor pe orizontală şi pe verticală

În continuare, se va explica modalitatea de reprezentare pe un grafic a vitezei

(Figurile 44 - 45). Deoarece viteza este o proprietate a bilei, simbolul ţintă trebuie conectat cu centrul bilei.


VccSSe



Fig. 44 – Afişarea vitezei bilei

Fig. 45 – Utilizarea local part property

În mod asemănător, pot fi selectate datele reprezentate pe axa X. Selectând o

anumită valoare a vitezei (x) a bilei se va obţine graficul din Figura 46.


VccSSe



Fig. 46 – Efectele modificării vitezei x

Fiecare activitate reprezintă un clip. De fapt, butoanele, pause şi reload apar în

permanenţă în partea de jos a panoului de lucru. Viteza clipului poate fi mărită cu valori între 0,1 (de 10 ori mai încet) şi 10 (de 10 ori

mai repede) aşa cum este ilustrat în Figura 47.

Fig. 47 – Posibilitatea modificării vitezei unui clip

E.5.1. Exerciţii

1. Se vor adăuga reprezentări grafice în toate experimentele prezentate în secţiunile studiate anterior.

E.6. Reprezentări

În această secţiune, utilizatorul se va instrui asupra modului cum pot fi folosite componentele de prezentare şi proprietăţile de control a unei simulări.

Pentru aceasta, se va selecta cu ajutorul mouse-ului opţiunea: CONTENTS>>INTRODUCTION>>Using presentation parts (Figura 48).


VccSSe



Mai întâi, utilizatorul va trebui să selecteze şi să gliseze în suprafaţa de lucru, o componentă numerică (number part) (Figura 49).

Fig. 48 – Fereastra Using presentation parts

Fig. 49 – Glisarea în fereastra de lucru a unei componente numerice


VccSSe



Fig. 50 – Setarea proprietăţilor componentei numerice (Number part)

Pentru a afişa proprietăţile sursei de unde, componenta numerică trebuie conectată cu sursa (Figura 50). Pentru aceasta, se glisează simbolul ţintă (target symbol) pe sursa liniară (Figura 51).

Fig. 51 – Glisarea simbolului ţintă de la componenta numerică la sursa liniară

Apoi, prin accesarea paletei de proprietăţi (property…) pot fi setate diferite valori

pentru lungimea de undă caracteristică undelor emise de sursa liniară. Pentru a modifica lungimea de undă, utilizatorul trebuie să execute click pe sursa liniară (Figura 52).


VccSSe



Fig. 52 – Modificarea lungimii de undă caracteristică undelor emise de sursa liniară

În continuare, se va introduce un detector (punctul galben) pentru a detecta efectele

undelor liniare. Acest detector poate avea diferite proprietăţi, de aceea este necesară introducerea unui alt element numeric (number part). Se realizează legătura între elementul numeric şi detector prin glisarea simbolului ţintă pe detector. Executând un click pe elementul numeric se poate selecta proprietatea dorită (deplasare, frecvenţă etc.) (Figura 53).

Pentru a modifica proprietăţile, se pot folosi casete de editare (Edit boxes) (Figura 54). Se glisează instrumentul Edit boxes în zona de lucru şi se leagă simbolurile ţintă de diferitele componente (sursa liniară, detector, fantă), acestea putând fi ascunse ulterior. În final, adăugarea unei secţiuni transversale a suprafeţei de apă, se poate realiza prin executarea unui click pe simbolul cross section (Figura 55). Ulterior, prin glisarea liniei de culoare roşie, poziţia acesteia poate fi modificată (Figura 56).


VccSSe



Fig. 53 – Alegerea direcţiei de deplasare folosind o componentă numerică

Fig. 54 – Folosirea casetelor de editare (Edit boxes) pentru modificarea proprietăţilor


VccSSe



Fig. 55 – Adăugarea unei secţiuni transversale (cross section) a suprafeţei de apă

Fig. 56 – Modificarea poziţiei liniei de culoare roşie


VccSSe



E.6.1. Exerciţii

1. Se reface acest modul pornind de la un fişier nou prin: a. Deschiderea noului fişier: File>>New

b. Utilizarea tuturor elementelor necesare ce pot fi găsite în directorul Parts Library. Se vor deschide două directoare: i) Unde>>2D; ii) Prezentări.

E.7. Crearea unui nou experiment

Procesul de creare a unui nou experiment este similar pentru oricare dintre programele Crocodile (pentru chimie, fizică sau tehnologie). Se începe prin a alege opţiunea New din meniul File sau a opţiunea New Model din fereastra de start a aplicaţiei (Figura 58).

Fig. 57 – Meniul Parts Library din Crocodile Chemistry

Fig. 58 – Fereastra de start a aplicaţiei Crocodile Chemistry

În etapa următoare se afişează interfaţa laboratorului virtual oferită de aplicaţie. Ea

cuprinde o serie de substanţe, materiale de laborator şi instrumente pentru organizarea activităţii practice, precum şi indicaţii pentru elevi. În acest sens, se execută clic pe opţiunea Parts Library din partea stângă a ferestrei (Figura 57).

E.7.1. Scene

Fiecare pagină vidă disponibilă poartă denumirea de scenă (Scene). În partea de jos

a ferestrei sunt trei tab-uri care corespund la trei scene diferite. (Figura 60). Implicit, odată cu crearea unui model sunt afişate trei scene (care pot fi făcute să

corespundă cu: introducere teoretică, experiment şi concluzii). Numărul acestora poate fi crescut până la cinci prin apăsarea semnului plus (+) sau redus prin apăsarea semnului minus (-). Este de preferat ca experimente diferite să fie plasate în directoare diferite,

deoarece toate scenele dintr-un director vor porni prin apăsarea butonului Pause . O altă metodă de a modifica numărul scenelor este realizată din bara de meniu (din

meniul Scenes), unde se regăsesc opţiunile New Scene şi Remove Scene, precum şi opţiunile de selectare a scenelor (Figura 61).


VccSSe



Fig. 59 – Privire de ansamblu asupra meniului Presentation

Fig. 60 – Experiment virtual organizat în diferite “Scene”

Fig. 61 – Opţiunile meniului Scenes

Pe bara de unelte se regăseşte butonul Scenes Properties prin intermediul căruia pot fi definite proprietăţile scenelor în concordanţă cu experimentul care va fi creat.


VccSSe



Fig. 62 – Opţiunile Scenes Properties

La selectarea uneia dintre opţiuni (General, Flowcharts, Electronics, Optics, Motion, Waves, Presentation) va apărea un panou de proprietăţi (în partea stângă jos a ecranului).

E.7.2. Scena Presentation. Introducerea textelor, a imaginilor şi a fundalului în Crocodile Clips.

Dimensiunea Scenei În panoul cu proprietăţile scenei, se observă iniţial opţiunea General în meniul

derulant şi opţiunea Details (odată cu selectarea ei - Figura 63). În această secţiune pot fi modificate dimensiunile scenei.

Introducerea textelor Se va folosi prima scenă sub forma unei introduceri sau o prezentare a

experimentului ce va fi realizat. Pentru început se va insera un titlu.

Fig. 63 – Meniul Properties şi opţiunile Details


VccSSe



Se inserează o casetă de text utilizând uneltele din stânga ferestrei. Se alege Parts Library>>Presentation>>Text, se execută un clic pe icon şi se deplasează (drag and drop) în scenă. Va apărea o casetă de text cu o unealtă ataşată pentru a selecta tipul fontului şi dimensiunea.

Dimensiunea poate fi modificată şi prin selectarea casetei de text şi folosirea săgeţilor corespunzătoare.

Fig. 64 – Opţiunea de formatare a casetei de text

Acest tip de text poate fi folosit pentru titluri şi etichete. Pentru a introduce instrucţiunile pe care trebuie să le urmeze elevii pentru a realiza

experimentul se foloseşte opţiunea: Parts Library>>Presentation>>Instructions. Se execută un clic pe icon şi se deplasează acesta în scenă: va fi afişată o casetă similară celei din figura 64, care include posibilităţi de mărire a numărului de pagini, astfel încât elevii să poată urma instrucţiunile pas cu pas.

Fig. 65 – Accesarea submeniului Instructions din panoul Presentation

Introducerea imaginilor Pentru a face prezentarea mai atractivă sau pentru a clarifica unele concepte, se pot

folosi imagini. Pentru adăugarea acestora în scenă se alege opţiunea Parts Library>>Presentation>>Picture. Imaginea poate fi inserată în poziţia dorită iar dimensiunea ei poate fi modificată prin selectarea imaginii şi deplasarea laturilor.

În Figura 66, a fost inserată o imagine cu arbori şi munţi. Se accesează proprietăţile imaginii, fie prin panoul de proprietăţi din stânga jos a ferestrei, fie executând clic dreapta pe imagine şi alegând opţiunea Properties din meniul de context.


VccSSe



Fig. 66 – Inserarea imaginilor în Crocodile Clips

Fig. 67 – Facilităţile de schimbare a proprietăţilor imaginilor în Crocodile Clips În cadrul proprietăţilor, se selectează Insert Picture şi utilizând butonul plus (+) va

apare o nouă fereastră cu numele Insert File, de unde se poate alege imaginea dorită.


VccSSe



Fig. 68 – Inserarea de imagini prin folosirea submeniului corespunzător din panoul Properties Odată ce imaginile au fost adăugate în modelul Crocodile, nu mai este necesară

păstrarea imaginilor pe hard disk deoarece acestea au fost incluse în directorul .cpx generat.

E.7.3. Modificarea fundalului scenei Prin selectarea proprietăţilor (clic dreapta de mouse) şi selectarea tipului General

(figura 69), în tab-ul Background, se poate modifica fundalul paginii: modificarea culorii, inserarea unei imagini, sau vizualizarea unui caroiaj punctat.

Fig. 69 – Modificarea fundalului din meniul Properties


VccSSe



E.7.4. Salvarea şi deschiderea modelelor Pentru a salva ce s-a lucrat până acum se alege din meniul File opţiunea Save As.

Fig. 70 – Salvarea modelelor din meniul File O nouă fereastră se va deschide şi care va permite salvarea prezentării în directorul

dorit. Toate fişierele corespunzătoare modelelor Crocodile au extensia .cxp. Pentru a deschide un model creat anterior se alege opţiunea: File>>Open din

Crocodile sau se execută dublu clic pe icon-ul modelului în directorul în care a fost salvat.

E.8. Crearea unui instrument virtual. Efectul Doppler

Aceste etape pot fi folosite pentru a crea orice experiment. Modelul care va fi creat va putea fi folosit de elevi, aceştia neavând acces la librăria de elemente. Ei trebuie să primească instrucţiunile privind paşii pe care ei trebuie să-i urmeze.

Pentru început se deschide aplicaţia şi se creează un nou model. În spaţiul liber a

scenei – folosind butonul drept al mouse-ului – se selectează Scene Properties. În caseta afişată în stânga jos a ferestrei se selectează tipul scenei, în funcţie de ceea ce se doreşte a se realiza. Tipul general e un caz generic care poate fi folosit pentru orice fel de scenă. Folosind opţiunea background se modifică culoarea fundalului pentru a o face mai atractivă. De asemenea, se poate folosi o imagine pe post de fundal (Figura 71).

Se adăugă o casetă care să conţină toate elementele necesare pentru experimentul din scena respectivă. Se alege din librăria cu componente part tray şi se plasează în scenă. Pentru a modifica dimensiunea componentei, se execută dublu clic pe ea şi se glisează prin tragere de colţuri. În fiecare casetă, se setează un element necesar experimentului.


VccSSe



Fig. 71 – Aplicarea setărilor legate de fundal

Fig. 72 – Inserarea casetei Part Tray Fig. 73 – Inserarea butoanelor Pause şi Reload

În acelaşi mod, se inserează în scenă butoanele pause şi reload; aceste butoane vor permite elevilor să pornească experimentul atunci când totul este pregătit şi să-l oprească atunci când doresc să verifice rezultatele, şi să repornească experimentul cu noi variabile sau produse.

În această etapă, se setează în tray toate elementele necesare pentru experiment. Prin selectarea şi deplasarea elementelor, elevii vor pregăti spaţiul de lucru pentru a porni experimentul. Din librăria de componente, se deschide waves, se alege directorul 2D şi se aduce în scenă sound wavespace

Se execută clic pe directorul sources, se deplasează în tray un element moving point source şi din directorul measurement, se aduce în tray un element detector. Din directorul presentation se alege un element number button. Scena va arăta ca în figura 74.

Pentru ca elevii să ştie ce au de făcut în scena de testare, e de preferat să li se furnizeze explicaţii pas cu pas. Pentru a realiza acest lucru se foloseşte unealta instructions din presentation (care se aduce în scenă).


VccSSe



Fig. 74 – Inserarea componentei moving point source în caseta Part Tray

Fig. 75 – Inserarea uneltei de instrucţiuni în experimentul virtual

Prin executarea unui clic pe dreptunghi, acesta va fi selectat şi se va putea modifica dimensiunea acestuia. Se introduc în casetă instrucţiunile care trebuie să fie urmate de către elevi.

Fig. 76 – Facilităţile de formatare a uneltei de instrucţiuni în experimentul virtual


VccSSe



Butoanele din meniul corespunzător uneltei de instrucţiuni reprezintă: Add page — Remove page — Edit arrows — Bold — Underlined — Italics — Super

and Subscript — Type of font ---- Special Characters — Box Colours. Toate instrucţiunile trebuie să fie întâi scrise şi apoi editate (Figura 76).

Introduceţi în paginile corespunzătoare următoarele instrucţiuni ce vor fi urmate de

către elevi: Pagina 1. Deplasând mouse-ul deasupra obiectelor, numele acestora va fi afişat.

Trageţi elementul detector în partea de jos a casetei sound. Pagina 2. Trageţi elementul moving point source în stânga sus a casetei sound. Pagina 3. Trageţi obiectul de tip number în zona cerului. Pagina 4. După eliminarea ultimului obiect din tray, va apare un simbol ţintă.

Executaţi clic pe el şi trageţi-l pe obiectul detector. Proprietatea se va transforma în culoarea roşie. Executaţi clic şi selectaţi frequency.

Pagina 5. Executaţi clic pe obiectul moving point source şi trageţi de el pentru a-i da o viteză reprezentată de vectorul afişat.

Pagina 6. Apăsaţi butonul pause şi punctul va începe să se deplaseze; detectorul detectează frecvenţa undei.

Pagina 7. Apăsaţi butonul de cel puţin trei ori pentru a opri experimentul: odată înainte ca sursa să treacă de detector, încă odată când trece pe lângă detector şi o dată după ce trece de detector. Observaţi frecvenţele măsurate de receptor.

Pagina 8. Apăsaţi butonul reload şi reporniţi experimentul setând o viteză diferită pentru moving point source.

Experimentul este gata şi poate fi salvat ca doppler_jac.cxp. O imagine de început a proiectului este prezentată în figura 77.

Fig. 77 – Imaginea de început a experimentului virtual

Atunci când elevului i se cere să lucreze, se poate deschide o altă scenă cu aceleaşi proprietăţi ale fundalului, pentru uniformitate.

Din secţiunea presentation, se glisează în scenă componenta text. Selectând caseta de text, aceasta poate fi redimensionată. Bara de unelte afişată e similară celei corespunzătoare casetei de instrucţiuni, cu excepţia butoanelor add/remove pages. În figura 78 e prezentat un astfel de exemplu.


VccSSe



Fig. 78 – Folosirea imagini şi unealta Instructions

Pentru a finaliza exerciţiul şi pentru a nu lăsa elevii să modifice elementele de ghidare, proprietăţile unui obiect pot fi blocate: se execută un clic dreapta pe element (Figura 79).

Fig. 79 – Blocarea proprietăţilor unui obiect


VccSSe



Din meniul de context, alegând opţiunea Lock se vor bloca anumite proprietăţi ale obiectului. Ca o regulă generală, vor fi blocate opţiunile Position, Size, Orientation sau Property Value Editing. Totuşi, dacă se doreşte ca elementul Number să funcţioneze şi să permită modificarea parametrilor, se pot bloca doar anumite proprietăţi (de exemplu position şi size).

Fig. 80 – Folosirea opţiunilor Lock pentru blocarea proprietăţilor unui obiect

În plus, în meniul de context (comanda Show), prin deselectarea opţiunii Mini-Toolbar se previne apariţia barei de unelte de fiecare dată când mouse-ul este deplasat deasupra.

Fig. 80 – Prevenirea apariţiei barei de unelte prin deselectarea opţiunii Mini-Toolbar

E.8.1. Lucrul cu grafice într-un experiment virtual Lucrul cu grafice în Crocodile Chemistry este identic cu cel din Crocodile Physics. În

continuare se va demonstra cum o reacţie chimică depinde de starea reactivă. Pentru a demonstra acest lucru se va desena pe acelaşi grafic ce se întâmplă în

două flacoane atunci când există condiţii diferite.


VccSSe



Proiectarea exerciţiului pentru elevi Setaţi elementele necesare în tray şi stabiliţi proprietăţile ce vor fi măsurate astfel

încât atunci când aceste elemente vor fi introduse de către elev, acestea să aibă funcţiile dorite.

Deschideţi programul şi creaţi un nou model. În spaţiul vid al scenei, executaţi un clic dreapta şi accesaţi proprietăţile scenei. În secţiunea din colţul din stânga jos a scenei, alegeţi scene >> Chemistry. După selectarea scenei Chemistry, vor fi accesibile proprietăţile şi unităţile de măsură implicite. Acestea pot fi modificate în funcţie de necesităţi.

Fig. 81 – Setarea unităţilor de măsură

Adăugaţi o casetă tray şi în ea elementele necesare exerciţiului din scena respectivă. Din librăria de componente se selectează part tray şi se aduce în scenă. Pentru a modifica dimensiunea, se execută dublu clic şi se glisează de colţuri până când caseta conţine numărul de celule dorit. Setaţi în fiecare celulă un element necesar pentru exerciţiu. Folosiţi magazinul virtual şi introduceţi următoarele materiale: Erlemmeyer flasks (două), stoppers-large-one tube, (două), clorhidric acid şi calcium carbonate; în plus, adăugaţi un grafic, legat de molii de CO2 produşi în timpul reacţiei în fiecare flacon. Aceste materiale pot fi găsite în: .flasks: Parts Library >>Glassware>>Standard>>Erlemmeyer Flask .stoppers: Parts Library>> Equipment>>Stoppers>>Large>>One Tube .clorhidric acid: Parts Library>> Chemicals>>Acids>>Clorhidric Acid .Calcium carbonate: Parts Library>>Chemicals>>Carbonates>>Powders>>Calcium Carbonate

Din Parts Library>>Presentation adăugaţi un grafic în tray. Pentru a executa

exerciţiul este bine să se aibă în vedere toate posibilităţile legate de elementele chimice, materialele şi echipamentele de laborator. Profesorul trebuie să cunoască foarte bine componenţa echipamentului laboratorului virtual propriu.

Adăugaţi proprietăţi elementelor din tray astfel încât elevul să folosească doar caseta sa de elemente, scena sa şi nu tot laboratorul. Proprietăţile care vor fi măsurate în flacoane sunt vizualizate astfel:

Alegeţi flaconul din tray sau cel din scenă. Apăsaţi butonul drept al mouse-ului şi alegeţi opţiunea Properties şi adăugaţi o nouă proprietate: moli de CO2 (în observed chemical properties).


VccSSe



Pentru a adăuga o nouă proprietate chimică apăsaţi butonul plus (+). În caseta Details se poate introduce CO2 şi poate fi selectată unitatea de măsură (mols).

Fig. 82 – Introducerea sticlăriei, echipamentului şi reactivilor în caseta Part Tray

Fig. 83 – Setarea proprietăţilor chimice a elementelor folosite în experimentul virtual


VccSSe



Fig. 84 – Posibilitatea adăugării de proprietăţi chimice ce trebuie să fie observate în timpul simulării

Deplasarea mouse-ului deasupra elementului Erlenmeyer va duce la apariţia unei

bare de unelte utilă în furnizarea de date elevilor legate de ceea ce se întâmplă în recipient şi pentru repetarea exerciţiului de nenumărate ori.

Fig. 85 – Facilităţile barei de unelte de furnizare a detaliilor legate de procesul ce are loc în obiectul selectat

Explicarea uneltelor de sus în jos: I – Informaţii legate de ceea ce se întâmplă în paharul Erlenmeyer; Imagine vizuală a atomilor şi moleculelor; Golirea paharului Erlenmeyer (pentru a reîncepe experimentul); A – Posibilitatea adăugării unei etichete paharului Erlenmeyer

Proprietăţile graficului Proprietăţile graficului pot fi accesate prin selectarea graficului şi executarea unui clic

dreapta pe acesta şi selectarea opţiunii properties. Proprietăţile vor fi afişate în partea stângă jos a ferestrei. Se pot reprezenta până la patru procese.

De asemenea se poate modifica culoarea liniilor precum şi stilul liniei (utilizând tabul Traces).


VccSSe



Fig. 86 – Proprietăţile graficului Domeniul de valori poate fi ajustat (atât pe axa x cât şi pe axa y); de asemenea şi

distanţa la care să fie plasate indicatoare pe grafic.

Fig. 87 – Setarea domeniului de valori Puteţi vizualiza exerciţiul din fişierul vol_CO2_graf.cxc. Urmaţi instrucţiunile sugerate

pentru exerciţiu şi activaţi butonul pause. Analizaţi bara de unelte a graficului. Fereastra graficului poate fi ajustată la datele măsurate prin folosirea butoanelor care apar la plasarea mouse-ului deasupra acestuia.


VccSSe



Fig. 88 – Ajustarea dimensiunii ferestrei graficului De sus în jos: butonul 1 – pentru a ajusta axa X; butonul 2 – pentru a ajusta axa Y; butonul 3 – pentru a mări;

butonul 4 – pentru a micşora; butonul 5 – pentru a şterge graficul şi a reporni.

Acelaşi rezultat poate fi obţinut prin executarea unui clic dreapta pe grafic şi selectarea Graph actions menu şi apoi a acţiunii dorite.

Legarea axei X la Global Property ar putea prezenta interes (de exemplu: timpul, care este opţiunea implicită).

Dacă se alege Local Part Property, orice proprietate a obiectului deja legată la axa Y poate fi aleasă.

Dacă se alege Specific Part Property, simbolul ţintă va apare şi va permite legarea la axa X a oricărui obiect utilizat în experiment.

Fig. 89 – Opţiunile Graph actions menu În Crocodile Physics se sugerează exemplul cu două generatoare de semnal:

adăugaţi din librărie: Parts Library>>Electronic>>Analog>>Signal Generators & Sound. În plus, adăugaţi un grafic.

Fig. 90 – Folosirea graficelor în Crocodile Physics


VccSSe



Se leagă axa Y la primul generator - proprietatea, voltage (tensiune). Din simulation time se alege Specific Part Property, şi se leagă simbolul ţintă la

cel de-al doilea generator.

Fig. 91 – Folosirea facilităţii Specific Part Property În Crocodile Chemistry, se poate verifica o valoare: plasaţi pH-ul pe axa Y (măsură

legată de paharul în care se află substanţa ce trebuie verificată); pe axa X se folosesc ml (măsură legată de biureta folosită).

Elementele necesare sunt luate din librărie. Fişierul corespunzător este fişierul valoracion_ac base.cxc.

Fig. 92 – Citirea valorilor parametrilor din grafic


VccSSe




Pachetul de aplicaţii Crocodile Clips oferă multiple posibilităţi. În acest material au fost prezentate doar facilităţile de bază necesare realizării unor exerciţii care vor fi utilizate împreună cu elevii. Elevul, în lucrul cu aplicaţiile create de profesor, se va concentra pe exerciţiile sugerate.

F. Bibliografie

[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).

http://www.crocodile-clips.com/s3_4_2.jsp

http://www.crocodile-clips.com/s6_0.htm

introducere in crocodile clips -...

Documents