2016年12月10日

影像擷取裝置抓取人體手指微血管血流影片

之前看學生的甲襞微血管時,有點遺憾,因為顯示裝置是利用顯示在螢幕上,要拍攝流動的樣子,只得翻拍螢幕。

後來想起以前有買一個USB影像擷取裝置,可以接AV端子,而那個拍攝微血管的顯微鏡具有AV端子的輸出,剛好就可以接上拿來用

影像擷取裝置


我想廠商的裝置應該有特地優化,我拍攝的影片對比就沒有那個小螢幕的明顯,但是也是能看到血球流動就是了。這影片長達十幾分鐘,其實是十幾個學生的微血管影片,可以看到不同學生的微血管狀況都非常不同呢!


iPad+uHandy拍攝小魚尾鰭血流2016

這個用iPad+uHandy拍攝小魚尾鰭血流的活動,我覺得算是已經很完備了,流程也很順利。
前兩年的紀錄如下
用uHandy行動顯微鏡觀察小魚尾鰭血液流動
2015的小魚尾鰭觀察的課程紀錄

10 min
安裝uHandy在前鏡頭、小魚為什麼放塑膠袋而不照課本的作法、生命教育、播放預期會看到的影像。

20min
觀察、拍攝。拍攝的時候,要求一鏡到底,不中斷錄影,要拍攝至少有十秒鐘固定且血流清楚的畫面。兩人一組,一組使用一台iPad,由我撈魚裝塑膠袋,當學生拍攝完畢後,自行將小魚送回水族箱。

15min
用iPad內建功能將一鏡到底的影片剪出清楚的片段。接著我統一講解看到的影像細節,要求學生在互動筆記本上畫出影像。iPad播放影片時,可以放大、暫停、回放,這些都有助於學生了解血管流向。

學生拍攝後的影片留在原iPad,我在巡視的時候,即已巡過哪些是拍攝清楚的,我會收集這些影片再進行後製。因為拍攝時幾乎都會展現出直立影片症候群(Vertical Video Syndrome,VVS),所以我的後製就是再轉90度。


上述影片利用三行程式

影片轉90度
mencoder input.mp4 -o output.mp4 -vf rotate=1 -oac pcm -ovc lavc

切割出影片中清楚的部份
ffmpeg -i input.mp4 -strict -2 -filter:v "crop=480:360:114:36" output.mp4

把數個影片合併成一個影片,並刪除聲音
mencoder -nosound  1.mp4 2.mp4 3.mp4 4.mp4 5.mp4 -oac pcm -ovc copy  -o output.mp4

從反應時間學交通安全(2016課程紀錄)

教神經系統的時候,我喜歡把計算反應時間的接尺活動放在一開始,因為可以感覺到「喔,原來我們從想到動,並不是即時的,而是要等一點點時間」

而那個等一點點時間,要等多久?而這又是怎麼造成的?

那麼一上課就開始就接尺嗎?也不是。

我會先做接千元鈔的活動,讓學生一定接不到。(Tip:學生手指要很靠近老師手指)
然後再做千元鈔放桌上,兩人搶拍鈔,老師手在上,學生手在下,更接近鈔票。但要看到老師開始要拍鈔,學生才能開始拍鈔。
然後再每人發一個彈跳半邊球,去試著在往上彈起的時候,一把抓球。

以上的抓錢、拍錢、抓球球,都是不可能作到的(能作到都是鳴槍偷跑了)。因此學生能夠體會到「明明已經看到現象發生了,但就是有一段時間無法做出任何行動」

然後我就會提問,如果我們會「來不及」,那麼開車、騎車的時候,應該和前車距離多少?一公尺夠不夠?兩公尺夠不夠?這和我們有多來不及有關係,然後就是測自己的反應時間了。

就用這個接尺反應專用尺一抓即知反應時間,把時間紀錄在自己的互動筆記本。接下來iPad就成了一個很棒的紀錄工具,可以上傳自己的反應時間。

這個用iPad這樣的行動載具登錄數據活動的想法,是從上次《用Google表單玩遺傳活動》就體會出來的,很多實驗的數據,其實收集起來看,跨組、跨班、甚至跨年看,都會有些有趣的事情出現。

收集了好幾個班的數據之後,得到這張圖,
(附帶一提的是,Google 試算表右下角有個「探索」字樣,選取數字之後,再點這,程式會自動分析產生分析報表,像是平均值、最大值、還有一些折線圖、分佈圖的,蠻有趣的應用)



從這張圖來看,很明顯在接尺反應的過程中,「我們有0.1到0.2秒左右的無行為能力時間」


這就是我的教學目標,能夠認知自己有不可避免的反應時間,這是我認為最重要的第一件事。

接下來是作接尺反應的延伸實驗,這可以認知到如果同時一心二用(同時抓尺和翹手指、聊天、算術),的反應時間會延長非常多。

如果是開車時速100公里,反應時間0.2秒,當你看到前面有一隻雞從天上掉下來(等等為什麼有雞),在你還在反應的當下,車子已經前進了多少?

這先幫學生換算好,時速每小時100公里的話,就是每秒28公尺。接下來的計算是學生可算的,光是傳遞訊息,車子就已經走將近3公尺了。所以你如果貼著前車開,那麼一定會撞上,迄今沒撞上,只是運氣剛好而已。

為什麼強調這個,因為這是非常重要的交通安全教育,攸關生命。因為有那段無行為能力的時間,所以行車距離一定要保持。不只要算人的反應時間,還要加上車子的反應時間、煞車距離等。

最簡單的評估方式,我也會教學生,就是用「兩秒鐘法則」。當你和前車保持一樣速度時,注意前車通過路燈之後,你過了幾秒會通過同一個路燈?

如果是兩秒以內就通過了,那麼當前車緊急煞車,你一定會撞上去!你至少要保持兩秒的行車間距時間,能三秒就更好,這樣才能確保安全。


反應時間的應用上,其實還包括了徑賽上如何判定選手是否偷跑。幾年前這篇轉新聞的文章有寫
分析短跑選手起跑,它經歷四段過程:一、選手就位,兩手撐地時,起跑架開始受到壓力。二、起跑時選手用力蹬,起跑架上的感應板一旦受力達到 29 公斤(女選手 27 公斤),就開始啟動計時。三、選手腳掌離開起跑架,壓力歸零。階段二到三稱為「反應時間」,依國際田徑總會的規定,選手可以有 0.1 秒的反應時間,意即如果階段二到三的時間在 0.1 秒以上,就是合法起跑,反之就是違規偷跑。


還可以看看到底短跑選手的成績差異到底有多少?在維基百科有整理了,那些差距都是0.0幾秒的。
https://en.wikipedia.org/wiki/Men%27s_100_metres_world_record_progression


我對國際田徑總會的研究也很感興趣,找到這篇研究報告
Reaction Time and Performance in the Short Sprints(反應時間和短跑表現)

研究的是反應時間對短跑選手的表現是如何的?首先是男女運動員的反應時間是沒有差異的,另外發現反應時間的差異在60m徑賽上會有影響,但是100m的比賽上是沒有差異的。

運動員的反應時間是多少?裡頭羅列出許多研究的結果,我挑一個出來:1988年奧運的分析是男性153 ± 21 ms、女性152 ± 16 ms

最後閒聊。
接尺反應確實是個融入交通安全的好素材,寫這些突然想到,之前在臉書上跟大家閒聊寫出的東西。我們在好奇到底各個政府機關希望學校教育融入哪些議題啊?

原來有這些:(但我相信是沒整理完的)
人權教育
生命教育
生涯發展教育
防災教育
性別平等教育
法治教育
品德教育
家政教育
家庭教育課程
健康促進
媒體素養教育
資訊教育
環境教育
低碳環境教育
國防教育
海洋教育
書法教育
反毒教育-紫錐花運動
本土教育
金融教育

段考進步怎麼看

每次段考結束後,都會聽到老師/家長/學生在比成績有沒有進步,比的就是直接拿成績相減。可是啊我真的很好奇,老師是真的不知道還是裝作不知道?兩次段考的內容不同,難易度也不一樣,怎麼可以直接拿分數來比?所有談教育測驗的課程裡頭都會講到這,不是嗎?

講個誇張的例子,第一次考試考微積分,第二次考試考1+1,成績一定增加,那你會拍拍頭說「好棒喔,你進步了」嗎?

另外一種情況是直接拿平均分數去看班級之間的程度
「你看A班平均多B班1分,還是A班比較好」
欸,這是統計上會出現的盲點啊,算術平均數會受到極值的影響啊,來個誇張例子:「我跟郭台銘的平均財產有XXX億」、「全台灣平均每人擁有一顆睪丸」這樣是對的嗎?

再來就是統計迴歸效應,分數進步和退步,不必然就是學生努力或怠惰所導致的表現。

身為老師,如果純粹只是想利用分數去激勵學生,當然是可以。不過你自己也要理解評量分數的應用到底是什麼,不要誤用。誤用了,就是教錯學生。

真的要看進步與否,分數標準化成T分數,或是用該科校排名來看,轉換成PR都會比原始分數直接比來得客觀,PR值就是百分等級(Percentile Rank),計算方式是統計原始分數低於某個分數的人數百分比。

我利用Libreoffice的試算表來製作,並且利用條件式格式,將進步或退步以資料條(Data Bar)來呈現。這種視覺化的呈現,對於分析班級的狀況十分直覺。




另外,針對班級成績比較,謝甫宜老師也補充
簡老師好,理論上 習慣用共變數分析,採用共變量(如第一次段考成績與另外一班未達顯著水準,亦即兩班可宣稱 第一次段考無顯著差異),再用共變數分析。但是,假設兩班第一次段考之間的差異已達顯著,則採用「詹生-內曼法」以辨識兩個班級是否在某個分數區間達顯著,又某個分數區間未達顯著。採用量化的研究,絕對是必要的喔!只是要用對方法,因為質性的分析只見樹不見林,也只是個案,也要有量的基礎與推論才能支持質性分析。以上淺見。」

大氣裡的重力波

之前看預報中心主任鄭明典先生臉書上,有時會貼些照片,上頭是有條紋的雲,他都會說是重力波造成大氣密度的不均勻,我一直以為說的重力波是「雷射干涉儀重力波觀測站」(LIGO)偵測到的那個重力波。後來看了一些說明,才知道此重力波非彼重力波。
這邊說的重力波,是流體力學裡所稱的大氣重力波,英文是「gravity waves」;而之前那個LIGO偵測到的是重力場的波動,英文叫做「gravitational waves」,兩個字也太像了吧,但卻是不相干的兩個字。

那個重力波到底是怎樣的東西啊,超級陌生的,自己做了些功課,喔,原來是在流體中(大氣、水體)中產生的波動,也有表現在兩個介質界面中的,像是海浪就是重力波的一種表現,或者那個「南海內波」也是重力波。天空的雲也會受到重力波的影響,像海浪一樣波動。

那麼就上youtube來看看大氣裡的重力波長怎樣?原來用縮時攝影就有機會看到了!說不定我也有拍到過,不過我好一陣子沒有下載影片做縮時了啊。


 



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