2014年12月30日

繃帶消化道掛上身

唉呦,來分享一下

好久好久以前(2008年了啊),我作過一條繃帶消化道,是拿來上消化系統的道具(當然是拿來上課啊,不然是拿來號勾啊?)

本來覺得沒有什麼特別的小東西,結果常常有人來跟我講說他也跟著作一條,可見大家對什麼大腸小腸的,有特別的需求。

幾週前去交大參加研習時,晨涵老師特別來跟我相認,原來是師大的學妹,她也做了這條繃帶消化道啊!更棒的是,她還加上了魔鬼氈,讓這串器官可以掛上身啊!看起來就很有喜感啊。(感覺上有肝腫大的症狀耶)


2014年12月28日

用arduino+兩顆MPU6050同步抓兩質點運動方向

最近跟同事老王在討論一項科展,目的是要測兩個點在空間中移動的軌跡還有移動的頻率。這想到的第一個方式,就是錄影然後用Tracker去分析,不過那些點不只是在一個平面移動,還會轉動,這就沒辦法單純地看某個平面再做影像分析了。

討論一陣子之後,突然想到用慣性感測器來作測試,手邊剛好有兩個,型號是MPU6050,MPU6050 的晶片內有三軸陀螺儀和三軸加速計,作一些運算處理就可以得到我們要的資料。啊,怎麼運算怎麼處理,怎麼接我也不會,不過網路上一定有範例。雖然我不會創造,但是修改倒還是可以。

我找到的範例在這裡
https://github.com/jrowberg/i2cdevlib/tree/master/Arduino/MPU6050

我把https://github.com/jrowberg/i2cdevlib/blob/master/Arduino/MPU6050/Examples/MPU6050_DMP6/MPU6050_DMP6.ino
修改成兩個感應器同時感測,再加上有時間戳記,這樣就方便作後續的分析了,新檔案就放在這邊。(不過東西沒改得很完美,還是會有over flow的問題)
https://sites.google.com/site/pancala/Home/MPU6050_DMP6_2_YPR.ino


第一顆MPU6050這樣接
MPU6050  Arduino
VCC       5V
GND      GND
SCL       A5(Analog 5)
SDA       A4(Analog 4)
INT         D2(Digital 2)


第二顆的MPU6050這樣接
MPU6050  Arduino
VCC       5V
GND      GND
SCL       A5(Analog 5)
SDA       A4(Analog 4)
ADO       3.3V


用終端機去看,baud rate要調到115200就可以囉!


用imagej分析圖片中各點的RGB值與灰階

前幾天有人寫信來問這個問題,具體說來就是希望知道每一個像素的RGB值或是灰階值。其實灰階值就是用RGB是運算出來的,所以知道RGB值就可以了。

要做出這個成果,當然別笨笨的一個一個在圖片上用滑鼠點,然後紙筆記。

只要用  Analyze /Tools /Save X Y coordinates 就可以得到一個Txt檔,裡頭就有各點的XY座標和RGB值了。

如果是要抓出各點的灰階值呢?就先把圖片轉成灰階圖檔吧,方法是
Image /Type /8 bits
然後再做前面提到的
 Analyze /Tools /Save X Y coordinates 


數據只有表格,其實正常人是看不太懂的喔,我們應該讓資料視覺化啊。怎麼作呢?
先從簡單的來,先把圖片轉灰階,記得喔(Image /Type /8 bits)

然後Analyze/Surface Plot
透過這張立體圖,就可以看到哪些區域的灰階值比較高
  Surface Plot


除了預設的surface plot之外,還有更棒的呈現方式喔,不過得裝一下plugin。

到以下這個網址把Interactive_3D_Surface_Plot.jar裝到imagej的路徑下的plugins資料夾,重新開啟imagej,就可以有新的plugin功能(另外一種安裝方式就是用imagej的功能表的裡plugins選install)
http://imagej.nih.gov/ij/plugins/surface-plot-3d.html

做出來的圖可以有不同選擇,無論是顏色、角度或是比例
surface-plot-3D

你心中的你不是你

一直不太習慣照片中的自己,不是多一隻眼睛,也不是少一個耳朵,就是不知為什麼看起來總是怪怪的。

把心中這個疑惑告訴梅子,沒想到梅子三兩句話就解答了我的疑惑了。

關鍵在於:我們認識的自己是來自鏡中的影像。問題其實出在自己的腦,而不是照片。別人看你照片會覺得「哪裡會奇怪,我們看你就是長這樣啊」,可是我們看自己照片反而會覺得是相反的影像。

類似的狀況也發生在聽自己的聲音,初次拿起麥克風的時候,一定會覺得很彆扭,因為覺得自己透過麥克風出來的聲音好奇怪。每次請學生上台發表時,都會遇到這種問題,學生不太想要拿著麥克風講話。

你跟他講說「哪有奇怪,我們聽你聲音本來就是這樣啊」,他就會說「真的很奇怪啊」。

事實上他沒說謊,你也沒聽錯,真實的狀況是-說話的人不是靠空氣傳播來聽自己的聲音,而是藉由頭骨的聲音傳導,這個稱之為骨導音(我寫過幾篇相關的,google一下

解決這種彆扭問題的方法,沒其他的,多聽自己錄下的聲音,習慣就好。畢竟自己也是這樣走過來的。前陣子教老師們錄自己的課程影片時,我說「其實錄影的挑戰應該是聽自己的聲音,因為那非常奇怪,你們也不要覺得自己聲音很難聽,其實我們聽你的聲音就是這樣」

就聲音來說,我們覺得怪,是因為傳播聲音的媒介不同(空氣和骨頭),那麼自我影像的部份就是什麼原因呢?其實是因為我們不是左右對稱的臉。

 知道自己左右長不一樣,應該從小就曉得了,可是到底怎麼不一樣呢?有個很經典的實驗,玩過嗎?把自己的照片用繪圖軟體切成左臉和右臉,然後把左臉複製後作鏡像貼到右臉的位置--意思就是左臉做出一張左右對稱的臉。除了這張圖以外,也用同樣方法作一次右臉的左右對稱圖。你一定會覺得兩張圖不同,而且你比較習慣其中一張圖,那就是我們偏好的那半邊臉。(你如果覺得兩張圖都一樣,那你真是萬中取一的作左右對稱臉了)

來,回到照片這邊,過去都是用照相機來拍照時,頂多就是拍照後看照片覺得和自己照鏡子不一樣,但是時代走到大家都會用手機來拍照時,狀況開始棘手了,因為大家會用手機的前置鏡頭來拍照啊。

再來作個測試,你現在拿手機,開啟前置鏡頭來拍照,欸,等等不是拍自己臉,是去拍一本書。你有沒有發現奇怪的地方,拍照的過程看螢幕裡的字居然是反過來的,可是按下快門後卻又變成正常的了。

幹嘛搞這麼複雜啊?拍照的過程中,螢幕影像為什麼要作鏡像處理,因為不這麼作,你拍不了照啊,明明頭往左邊偏,可是螢幕裡的頭卻往另外一邊偏,這相當不符合我們拍照習慣啊。

看了影像和聲音的例子之後,覺察了一件重要事情,原來我們心中的自己和別人眼中的自己居然是不同的啊。除此之外,還有呢?

尋找校園向性

尋找校園向性

教完了植物的向性,學生真的懂向性嗎?喔,這得打一個問號,要知道學生懂不懂,當然就得評量,可是光寫選擇題就能看出來學生懂嗎?

前幾天看到宣如學姐帶學生做了這樣的活動,剛好我也到這個進度了,於是也帶學生出來了。請學生用iPad自行計時10分鐘,拍出向光性、負向地性、向地性和向觸性四種現象,拍完後上傳共用的Google硬碟。

走出教室做了這個真實評量後,就會知道學生到底是真懂還是假懂了,而且還可以知道學生卡在哪個概念。比方說,幾個向性中,學生最不知道怎麼找的居然是負向地性(唉,看到莖直直往上長,那就是了啊)

除了觀察現象外,也可以根據現地狀況作成長推測,像是學校有大樹長得非常歪,我就會在那個地方請學生分析長歪的原因跟附近環境有什麼關係。

反正能作的東西非常多,但前提是一定得願意帶學生走出教室喔。

體表溫度的小探究

過去教體溫恆定的時候,我會拿紅外線溫度計去測學生的手溫度,藉此讓學生知道體表溫度人人不同。不過紅外線溫度計很貴,又只有一個,都覺得不夠用。

曾經想過用實驗室的溫度計讓學生人手一隻,大家一起握,可是那個刻度變化又只有自己看得到。一直很想解決這個問題,可是沒想到方法。

直到上回去BioFlipper3看到子欣老師帶來的愛情溫度計,我發現這就是我要的!


愛情溫度計



握住瓶子之後,手溫高的就會讓瓶子內的液體快速衝到上層,甚至會像噴泉一樣。我買了好幾組,挑幾個同學上來比賽,用這愛情溫度計看誰的手溫最高,誰的手溫最低,然後兩人推測互相摸手掌時,誰會感覺熱,誰會感覺冷。藉由這個活動去了解體表溫度的個別差異,再去談到腦裡面那個控制中樞怎麼透過不同的機制去維持核心溫度的恆定。
愛情溫度計


下課之後,幾個沒玩到的學生跑來借這東西互相比賽,過程中兩人還出現了科學探究,發現現象,提出方法,然後去驗證。而他們一開始想解決的問題不過就是「怎麼讓溫度計快點噴上去」



附帶一提的是,最近看到登山攝影家高銘和的故事(youtube 影片),他在攀登聖母峰凍傷而切除手指、腳趾,連鼻子也挖掉。這個故事也可以拿來放在體溫恆定這單元裡,作為一開始的提問或是評量。

2014年12月18日

看看子宮內膜

這啥啊!?欸,標題就破梗了啦!!!

雖然前一陣子就有來自中國的貼文和圖片跟大家分享了子宮內膜的真面目

但是,我要說啊,那個貼文和照片,實在不夠魄力!所以透過不知名的管道,我取得了子宮內膜啊(當然不會是我的,謝謝)

我覺得子宮內膜這東西,大家也都算熟了吧?好歹大家也都跟它近距離朝夕相處了快十個月,只是裡頭沒開燈,你可能也沒張眼仔細看過。

不過高中生物課本裡頭也是有講啊,但是課本裡的圖片通常也就像是維基百科裡頭那樣,看的是剖面的樣子。





實際上啊,子宮內膜剝落下來啊,是這樣一塊的東西喔
子宮內膜01


這面應該是子宮壁那面,有很豐富的血管
子宮內膜16


這面就是面向子宮腔那面啦

子宮內膜34




特寫一下,對照前面那個子宮內膜的剖面圖,大概可以感覺得出那個立體結構是啥咪樣子
子宮內膜47


2014年12月17日

血糖調控的角色扮演活動

這陣子因為有機會跟學生有更多一點的交談,得知他們在學血糖恆定時,其實會覺得很抽象,所以會很難學。因此我今天突發奇想,乾脆來作一些角色扮演活動吧。

材料簡單,幾項而已。

  • 紅色塑膠布,當作血管,
  • 一堆小木塊,當作血糖(要具象一點,乾脆拿糖果好了)
  • 裝了一些小木塊的箱子,當作肝臟


請幾位同學分別扮演以下角色
肌肉細胞:每隔三秒就要拍桌子喊餓,但是吃了葡萄糖就不餓。
胰島素:負責從把血管裡的葡萄糖拿給肌肉細胞吃,或是把葡萄糖放回肝臟箱子
升糖素:負責把葡萄糖從肝臟箱子裡拿出來放到血管裡
消化系統:在我的命令下,三不五時就傾倒一堆血糖到血管裡

整個機制運作的狀況是,胰島素和升糖素必須控制血管裡的血糖只有5塊到6塊。

自然而然,學生就會發展出血糖太少,升糖素就要快一些,血糖太多,胰島素就要慢一點。而當消化系統傾倒血糖時,升糖素要停止動作,胰島素要加快動作。

而我因為是負責命令消化系統做事的,所以我就當作是神經系統。

因此,我們最近學到的消化、循環、內分泌、神經,就在血糖恆定的這個環節上產生交集與互動了。


人體紙模型

最近要給九年級複習人體生理,想起以前從香港生物教育網站(現在改名叫海馬科普工作室)下載的型紙,做出來可以翻來翻去的。

正面是這樣,腦殼可以打開
IMG_20141216_171116

翻臉跟翻書一樣的把人打開,裡頭可以看到有的沒有的器官

IMG_20141216_171100

背後看的樣子
IMG_20141216_171148


作的過程很簡單,但是會剪得很煩躁。印製出來的東西是黑白的,不過可以自己加色
IMG_20141216_163620



以下兩張圖,如果雙面影印的技術很好,可以直接印成兩面都有的,這樣就只要剪一次就好,如果技術不佳,那就只能剪兩次,然後再黏起來囉。
1 2


學生一直問我說手那邊虛線要不要剪(答案是不要剪,那是要折的痕跡)。學生不經意講了一個故事,她小時候看巧連智雜誌都會剪模型,然後看到虛線都要剪,後來看到一百元鈔票上的虛線,她也剪下去,然後阿罵就抓狂了。

2014年12月10日

時時看氣壓

前幾天弄了一個雲端天氣站,每天晚上會登入雲端硬碟看一下氣壓變化。

主要原因有二

1.前幾天風大的時候,家裡氣壓有振盪的情況,下圖的1部份,就是風大的時候,從圖中看得出來從前幾天的凌晨兩點多開始大風。

2.突然發現氣壓居然有週期性變化。在下午兩點到三點的時候,氣壓會降低,然後又開始回升,雖然只有降一兩個百帕。下圖的2和3看得出產生週期變化。這到底為什麼呢?光看這幾天不太了解原因,究竟是天氣真的這樣變化,還是說有其他因素影響,可能要多看幾天才知道

氣壓變化


2014年12月9日

arduino控制閃爍LED頻率


閃爍燈光

作這東西目的很簡單,只是為了講視覺暫留。

調整可變電阻,可以控制那些超亮LED的閃爍頻率。當閃爍頻率超過30Hz的時候,眼睛就無法察覺了,但是可以透過搖動整個裝置,或是眼睛來回掃視看到閃爍的樣子。

說起來 ,也只是把入門的Blink程式改寫而已


int ledtime = 0;
int led=2;

void setup() {            
  pinMode(led, OUTPUT);  
  Serial.begin(9600);
}

void loop()
{
  ledtime = analogRead(3)/2+5;
  Serial.println(ledtime, DEC);
  digitalWrite(led, HIGH);
  delay(ledtime);          
  digitalWrite(led, LOW);
  delay(ledtime);          
}

2014年12月8日

以arduino製作的雲端天氣站

這篇作的是利用arduino加上I2C的液晶顯示模組+大氣壓力模組(BMP085)+溫濕度模組(DHT11),測量環境的溫濕度和大氣壓力後,透過網路模組將資料推送到Google雲端硬碟的表單,再用表單回應內容的試算表來製作折線圖。
氣象站


單純機器的樣子如下(ino的檔案
氣象站


一開始還沒用網路模組時,是用一般的液晶螢幕(沒用i2c)加上大氣壓力、溫濕度模組還有RTC模組,純粹只有將環境資訊顯示在螢幕上以及serial port。(檔案在此
氣象站

RTC模組和大氣壓力模組(GY-65)走的都是I2C通道,所以就把SDA連到arduino的 A4,SCL 連到arduino的A5,溫濕度模組的signal則是連到A3。


氣象站


像這樣呈現方式,只適合擺在那邊直接看,如果要將資訊拿來作進一步利用,一定要儲存起來,所以後來我就改用網路模組來上傳資料。

硬體設定都算簡單,難是怎麼讓arduino在總總限制下將資料上傳到Google雲端硬碟。

限制1,google試算表的總儲存格限制在2百萬格以內
限制2,負責將資料推到google表單的服務是pushing box,不過每日只能推送1000個,所以不能每幾秒就推一次資料。


Googel表單設定
google表單製作完畢後,到「回覆/取得預先填入的網址」填入資料後送出,可以得到類似以下的網址
https://docs.google.com/forms/d/1DT2Ei1PDUCkx0yL0nI3qcLx36TtpV7DXzhZurztvysk/viewform?entry.1684227099=1&entry.1924833268=2&entry.612577503=3

然後到pushing box註冊後,新增一個service,名稱就隨便打arduino就好,Root URL我就填
https://docs.google.com/forms/d/1DT2Ei1PDUCkx0yL0nI3qcLx36TtpV7DXzhZurztvysk/formResponse

再到scenarios新增一個,data就打下面這串。$Temp$、$Temp$、$Temp$,這三個是變數,用$符號夾住的。真實的變數是要扣掉$的部份。
?&entry.1684227099=$Temp$&entry.1924833268=$Temp$&entry.612577503=$Temp$&submit=Submit

也同樣在scenarios這頁裡可以得到DeviceID,這號碼要記得在arduino的程式裡頭更改。剩下的就很簡單了,線接好,程式上傳,就可以等著Google雲端硬碟蒐集環境資料,然後自動出圖了。










用積木玩順序

之前看到永欽做了《循環系統路徑疊疊樂》,我也跟風做了好幾組。

還好我有標籤機,所以做起來非常快速啊。
  • 標籤機用的是brother QL-700 超高速標籤條碼列印機,每秒可以印150mm。
  • 疊疊樂買到最便宜是一顆2元,未來也許可以改用麻將玩玩,大概可以買到一顆3-4元。之後再去一元積木採買一袋木頭,相信可以玩更多有的沒有的東西。


IMG_20141125_085415

作個七八組,每組放一套,用這個來複習循環路徑效果很好啊。無論是推出肺循環、體循環、充氧血、減氧血、打針藥劑循環途徑,都可以用這個來解說或是遊戲。

學生自己就玩起了這個遊戲,而且還樂此不疲啊。

當然生物學裡的「順序」不只血液循環囉,神經系統也是可以拿來排一排。

IMG_20141202_090526


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