2018年7月18日

用imagej加上Macro巨集畫輔助線測量蛋徑

這個文章要從這篇《用openscad畫個蛋》說起。

因為要用OpenScad畫出蛋,那麼勢必需要測量一顆蛋在不同高度的徑長。一種方式大概就是直接在蛋上劃線,再用游標尺夾蛋測量。不過如果要畫的蛋只有照片的話,那麼怎樣做比較方便呢?

我提議就用imagej來畫輔助線測量吧,但是需要用到Macro來劃線。我在Imagej的Macro資料庫裡找到Grid_Overlay這個Macro,看一看我只要修改一些就可以符合需求。

如果是直接從Blog的文章複製代碼過去的話,作法是在Imagej的功能表選擇Plugins/Macro/Record...,把代碼貼到視窗後,再按下Create。接著在新出現的視窗上找到Run按下去就可以執行了。

執行後的畫面,可以在畫面中劃上規律格線,有了參考格線就比較方便劃線測量了。




   requires("1.43j");
   color = "red";
   nLines = 6;
   if (nImages==0) run("Boats (356K)");
   run("Remove Overlay");
   width = getWidth;
   height = getHeight;
   tileHeight = height/(nLines+1);
   tileWidth = tileHeight;
   xoff=tileWidth;
   while (true && xoff<width) { // draw vertical lines
      makeLine(xoff, 0, xoff, height);
      run("Add Selection...", "stroke="+color);
      xoff += tileWidth;
   }
   yoff=tileHeight;
   while (true && yoff<height) { // draw horizonal lines
      makeLine(0, yoff, width, yoff);
      run("Add Selection...", "stroke="+color);
      yoff += tileHeight;
   }
   run("Select None");

用openscad畫個蛋



同事之前帶個專題研究,要用3D印表機印出蛋模型來做一些研究。不過要怎麼做個蛋模型呢?於是我出了主意,不如用OpenScad來畫蛋吧。只要修改一些參數,就可以做出不同的蛋模型。

以下這個程式碼,基本上只要修改r0到r10的參數就可以了。
整個程式的意義是畫出11個圓形,每個圓形間隔100(由參數space設定),每個圓形的半徑就分別是r0到r10。11個圓形疊在一起後,再用hull把那些圓形包起來,就會像一個卵形。下圖的粉紅色區塊就是還沒有被hull包起來的樣子。接下來再用一些程式把2D平面的卵形變成立體的卵。







r0 = 0;
r1 = 413/2;
r2 = 534/2;
r3 = 567/2;
r4 = 557/2;
r5 = 498/2;
r6 = 372/2;
r7 = 0;
r8 = 0;
r9 = 0;
r10 = 0;

space =100;
trans = max (r0,r1, r2,r3,r4,r5,r6,r7,r8,r9,r10);
bigSqure = 4000;
rotate_extrude(covexity= 10){
    intersection(){
    square(bigSqure);
    rotate([0,0,90])
    translate([trans,0,0])
        hull(){
        translate ([space*0,0,0])  circle(r0,center = true,$fn = 100);
        translate ([space*1,0,0])  circle(r1,center = true,$fn = 100);
        translate ([space*2,0,0])  circle(r2,center = true,$fn = 100);
        translate ([space*3,0,0])  circle(r3,center = true,$fn = 100);
        translate ([space*4,0,0])  circle(r4,center = true,$fn = 100);
        translate ([space*5,0,0])  circle(r5,center = true,$fn = 100);
        translate ([space*6,0,0])  circle(r6,center = true,$fn = 100);
        translate ([space*7,0,0])  circle(r7,center = true,$fn = 100);
        translate ([space*8,0,0])  circle(r8,center = true,$fn = 100);
        translate ([space*9,0,0])  circle(r9,center = true,$fn = 100);
        translate ([space*10,0,0])  circle(r10,center = true,$fn = 100);


        }
    }
}
    

2018年6月28日

用Google Expeditions的AR 把世界帶進教室

去年用Google Expeditions玩了VR(詳見《用iPad+Google expeditions,用VR在教室裡做校外教學看生態系》),覺得在生態系教學上用處很大呢,今年繼續玩下去。

我的感想是,雖然很新奇好玩,但是不建議整節課都在玩,大概用15-20分鐘是極限,時間再延長,學生會疲累。所以我安排成三個段落,分別是水域生態系、陸域生態系和環境議題。


今年在重新打開Expeditions時,發現它新增了AR的功能,操作情形可以看Google的官方廣告影片-
Expeditions AR - Bringing the world into the classroom
https://youtu.be/-DYqlaMWTVg
看這影片標題「把世界帶進教室」是不是很吸引人呢!

在App裡,可以用AR關鍵字找到資料庫現有的模型



教師端的畫面可以看到這個模型的樣子,學生端則是用AR模式





嗯....這個看起來不知所云的畫面就是學生正在用AR看動物,我是搭配陸域生態系的VR模式讓學生們看非洲動物大遷徙的VR畫面,然後再給他們看這些非洲動物的AR畫面






這個AR功能要觸發,必須要另外印製出實體的文件讓APP可以掃描。

在上圖學生散亂的桌面上,每組都有一張特別圖形紙,就是用那個來觸發AR。不過要看什麼圖形,其實還是老師機廣播決定的。


這個文件的位置是在expeditions的app裡左上角有三條線按下去,出現如圖的畫面,在最底下的「協助放置標記」





打開之後會看到這個畫面 ,在第一項那個以電子郵件傳送標記或是將標記列印出來的下面有一張圖,點下去就會開啟一個PDF檔(Markers.pdf),就把那個檔案印出來就好,一共有七頁。
每張都長的不一樣,不過每一張看到的AR模型卻又都一樣。目前我也不知道為什麼要分成七張不同的圖形?



可以看哪些模型呢?這是電子顯微鏡的模型,所以講到顯微鏡的時候,用AR就可以玩一下。



或者有一些是動物的模型,大概就是分類和生態的課程可以拿來用。



還有很多人體模型,像這就是可以在桌面出現巨大的子宮



有子宮當然也有這個超巨大的OO,感覺很能提振精神

2018年6月25日

紙製複式顯微鏡模型

用紙做複式顯微鏡,不是第一次,不過之前做的那個太麻煩,這一次做的簡單多了。

需要的材料要印製型紙,共兩張A4,用硬一點的雲彩紙比較好
檔案下載

目鏡用25mm的Google Cardboard透鏡一枚
物競用7mm的透鏡一枚

詳細製作過程,我拍攝成影片說明



幾個注意步驟,黏貼處和一般貼法不同,是把黏貼處放外邊




物鏡的凸面朝下,用黏土貼一圈固定



目鏡的平面朝下,用黏土固定三點



再蓋上三角固定片


觀察孔和目鏡是對在一起的,物鏡和玻片固定架是一起的。
整個顯微鏡分三節
第一節是觀察孔那一段
第二節是顯微鏡的本題,有目鏡物鏡那一段
第三節是有玻片放置架那段。


距離調整是門大學問,先把第三節套進第二節,物鏡那個底面對齊玻片放置架的空格頂端,也就是第二節和第三節大約重疊3公分。

第一節套進第二節,而第一節和第三節之間的距離大約是6公分,所以第一節和第二節重疊部分大約也是3公分

這是定焦的顯微鏡,要看清楚就要調整物鏡和標本之間的距離,也就是第二節和第三節之間重疊的程度。

2018年5月20日

模擬鳥翅拍翅的電子機械裝置

上個月清大生科的林立元教授提供了我一組特殊裝置,是圖中的藍色盒子。內部相當於是兩組Arduino,不過其電路板是自己組的,已經把輸入和輸出的功能寫入板子中,舉例來說,可以接上一個輸入的壓力感測器,切換模式可以從盒上的LED條顯示壓力值,或是將壓力值轉換成控制伺服馬達的角度值。輸入模組也可以換成麥克風、酒精偵測、光敏電阻等...。

我拿到這個裝置後,就放在桌上讓學生上課時可以來玩一玩,一日突然想到可以再組合其他的裝置來加值應用。圖中加上了智高積木和科學Maker的科學積木,這樣就可以用壓力感測來控制它。

智高積木組成的東西,則是如這篇《積木拼出脊椎動物架構》組成的鳥翅模型,按壓壓力感測則鳥翅就可以揮動。





光是這樣揮揮,我覺得不夠,所以手繪了一些羽毛,看看會不會生動一點。不過鳥羽毛畫得太鳥,一點都不像。



所以就從網上找了鳥翅的照片剪貼上去



整個模型的作動方式就用影片呈現吧

2018年5月19日

構樹樹皮布做的手工裙

上個月給學生做《敲敲樹皮布的課程》,叮嚀學生生隔週要交上的樹皮衣服的作業,結果有的要不是就是被爸媽丟掉(做得太爛像垃圾嗎?),不然就是不見了。有帶來的就這一些些。








還好,那時候有找同事苡芬來做,做了一個森林風小裙子啊,各位這才是樹皮布做的衣服啊,可是衣服總是要穿上去才好啊。




那就來穿啊,拿出幾年前做《手作構樹樹皮布》的人偶,改讓他穿上阿芬的手工裙,好像應該加點背景。


那就跟模特兒一起走秀好了




如果把裙子拉高一點,看起來有點像剛泡完溫泉的樣子




最後就是搭上幾年前作的小背心和小書包,有了小裙子,總算沒有下面涼涼的感覺了。



校園的落葉堆生物採集,認識動物界的生物

這個校園動物的採集觀察活動,延續也有幾年了,今年變成是在落葉堆採集了。因為這一年學校設置了落葉回收區,我看到的時候就好高興,因為一定有很多生物可以觀察啦。

活動準備的器材如下
防蚊液:強烈建議帶學生做這活動一定要準備
大小塑膠盆:蒐集落葉堆和生物用
鏟子:挖落葉用的
鑷子:找小型生物
封口袋:暫時保存生物用,觀察完生物要再放回

一開始在教室會先說明此次觀察可能會觀察到的生物種類和分類,包含扁形動物、軟體動物、環節動物、節肢動物。

我先示範用鏟子把落葉鏟到大盆子,同時也讓學生注意表層落葉(可能這一兩天剛堆置的)和底層的落葉在顏色和氣味上的不同,接下來就讓學生自取工具採集觀察。

















每班都可以有人找到陸生渦蟲,不過這種和以往看到的不太一樣




鼠婦是一定可以看到的優勢物種,透過封口袋可以觀察牠到底有多少腳,是否是昆蟲。其他如馬陸、蜈蚣等也很常見。



學生撿拾到的可能是椿象的卵殼



若是活動前說明加上觀察與採集,大約是用到一節課的時間,如果需要進一步觀察顯微構造與繪圖紀錄、分析等,應該還需要一節課。未來可以做的其實是搭配這個《土壤動物的觀察、活動與檢索表》,但就是要更多時間來做專題導向的學習。比方做群集組成調查、或是鼠婦行為觀察等,或是不同層落葉堆的生物和非生物因子的研究。



構樹樹皮造紙的抄網框製作

上週接到一封信是經典雜誌的攝影需求信,因為他們為了文章配圖,需要有構樹皮造紙的圖片,他們在網上搜尋所以找上了我。剛好前些時候一直在玩弄構樹,所以我也就答應這個請求了。

其實就是我照著那篇《完全手作的構樹手工書(構樹手抄紙與刻印)》再做一次,只是我改了一個東西,就是抄紙框是自己另外做了一個。一方面是我用的樹皮沒有很多,所以如果用一個很大的篩網框去做,可能根本不夠用,另一方面是想如果之後給學生製作,總不能一個大圓篩網在撈吧。

自製抄網也不難,準備塑膠PP板和紗網就可以。PP板切割出中間有洞的兩片,其中一片用釘槍把紗網固定在上,這樣就好了。暫且稱這兩片為紗網框和空框。




使用步驟:
紗網框的紗網面朝上,再將空框疊在上面,在樹皮漿中抄紙後,把空框拿起來,就可以在紗網上留下一片方形樹皮漿片。準備毛巾一片,將紗網框翻面,讓樹皮漿片蓋在毛巾上,用另外的毛巾在紗網另一面吸乾樹皮漿片的水,就可以慢慢將樹皮漿片剝下留在毛巾上。
然後在樹皮漿片上蓋上毛巾,透過毛巾用熨斗將樹皮漿熨乾,略為乾燥後就可以用熨斗直接加熱了。。我在後來示範給學生看的時候,略過了先透過毛巾熨乾的過程,結果溼溼的樹皮漿片就黏在熨斗上,所以要注意這步驟。

這是這次製作的樹皮紙




這團其實是拳頭大的一大樹皮漿團,是剩下的樹皮漿,不知道怎麼處理,乾脆收成一大團,以後要用的時候再丟到水中泡散就好。

探究活動:顯微測量不同層洋蔥鱗葉的細胞大小


這個課程是基於幾年前的這篇《洋蔥表皮細胞會長大》,過程是作洋蔥細胞的顯微測量,觀察不同層的洋蔥鱗葉的細胞大小。不過以前不容易給學生做這活動,主要是顯微測量不容易做,還得每台複式顯微鏡都得有顯微測微尺才能。

但是現在用手機顯微鏡就方便很多,即便要做測量也有替代的作法。
如何知道顯微鏡下的細胞有多大?一開始先讓學生先用手機顯微鏡觀察這篇製作的顯微尺《用asymptote自製顯微測微尺與顯微鏡教學用玻片》,然後用直尺量測畫面中的格子變成多大格?舉例來說本來的測微尺是一格 1/20 cm ,顯微放大後在畫面上直接量是10cm,就代表放大了200倍,所以日後在同樣放大倍率下,看到的細胞大小除以200,就知道實際的大小了。

下一步是學生分組拿到一疊用牙籤串起的洋蔥片,老師可以先將整顆洋蔥切成四等分,再插入牙籤後,繼續細分成小組用的小串洋蔥片。為了在教室進行方便,所以我是讓學生用圓形透明貼紙充當蓋玻片使用。

在活動一開始,先跟學生討論他們認為洋蔥細胞會是裡面鱗葉比較大還是外面鱗葉比較大?大家有了想法之後,把這想法轉為「假設」,然後再做實驗來驗證,當然最後一定要有數據佐證假設。




這部份就是直接用直尺測量畫面中的細胞。不過畫面中的細胞其實還是有大有小,所以學生在這一步要會利用抽樣調查的方式來評估洋蔥的大小,例如在畫面中量測10個細胞再平均。












測量完數據後,發給學生方格紙,請他們在格子呈現他們的量測結果,看看是否能驗證自己的假設。學生普遍用長條圖,少部份用折線圖來呈現數據,各位也可以想想是不是還有其他圖形可以呈現數據?



































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