这不是一个无人机:这是一个创造性的改编
他们不叫它无人机,因为它不是无人机。
这是一架遥控四轴飞行器,配有无线网络摄像头。威廉玛丽学院的物理系正在使用它为一项新的在线倡议创建教学模块。四轴飞行器和无人机之间有明显的区别。对物理学家来说,这些区别几乎和四轴飞行器用来说明的重量和质量、动量和动能之间的区别一样重要。
根据经验,无人机是一种长途运输工具。里德·贝弗斯托克解释说,无人机几乎所有的飞行都在飞行员的视野范围之外,超出了地球的曲线。另一方面,四轴飞行器的飞行距离要短得多——大约300米。加上选择术语还有另一个原因。
“‘四轴飞行器’听起来比‘无人机’酷多了,”他说。
贝弗斯托克14年级和丹尼尔·杜安15年级组成了一个团队,正在准备视频模块,用于一项名为“利用在线教程提高解决问题的技能”的倡议。该项目是今年获得教务长迈克尔·r·哈勒兰(Michael R. Halleran)创意适应基金支持的四个提案之一。
物理学家David Armstrong, Bill Cooke和Wouter Deconinck是在线教程项目的研究人员。他们有了这个想法,用四轴飞行器为物理107和物理108的学生制作视频,展示经典力学的例子,这些课程通常会吸引大量的医学预科学生。
“每个进入威廉玛丽学院的学生,都知道很多物理知识;他们只是不总是理解背后的数学原理,”库克说。一些学生带着需要纠正的想法来上入门课。
库克说:“假设你在绳子上旋转一个球,在你的头上旋转一个圈,然后球挣脱了。“一个非常普遍的误解是,球会继续弯曲一段时间。这是人们的一种误解,认为物体对它们所做的事情有记忆。当然,物理学说它们对自己的速度有记忆,仅此而已。”
为了说明和展示这种情况的经典机制,贝弗斯托克和杜恩将在巴克斯代尔球场或校园内的其他地点拍摄。他们将驾驶四轴飞行器在助手的上方,助手在绳子上水平旋转一个球。然后,他们会把原始镜头拿回来进行剪辑,加入慢镜头、箭头、封闭字幕解释和其他效果,让人们清楚地看到,被释放的球沿着直线飞走了,就像牛顿说的那样。
贝弗斯托克和杜恩也在使用传统的摄像机来制作这些模块。他们都是物理专业的;贝弗斯托克在进入研究生院之前要休息几年。杜安从小就从事电影制作,并为该校的学生入学指导项目贡献了一篇作品。他是团队的一员,他的视频赢得了威廉与玛丽24小时电影节。
这架四轴飞行器需要两人操作。双操纵杆控制需要两只手,所以需要另一个人拿着接收视频的平板电脑。杜安更多的是负责导航。“里德是个更好的飞行员,”他承认。
在长途飞行中,两个人的领航员和飞行员团队是必不可少的,尤其是当他们越来越喜欢驾驶四轴飞行器穿过树木和建筑物时。贝弗斯托克和杜恩让这架四轴飞行器在鹪鹩庭院上空进行了一次试飞,让摄像机在鹪鹩大楼上空翱翔,然后降落,把沉没花园的大门的横梁劈开,然后再次飞上去。
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贝弗斯托克说:“鹪鹩周围有很多树木覆盖,有时我们看不到四轴飞行器,所以我让丹尼尔看着平板电脑。”“这是一种理智的检查,以确保我不会飞到风向标上。”
驾驶四轴飞行器的学习曲线,库克形容为“不平凡”,因人而异。Reed说道:“我还没有机会去烦扰我的妈妈,但显然玩电子游戏的经验会有所帮助。”
任何认真使用Xbox 360的人都会熟悉双操纵杆四轴飞行器控制器。在空中,这架四轴飞行器的多个叶片让它听起来就像世界上最大的蚊子偷了一台除草机。驾驶一架需要一双灵巧的手来控制,特别是在有一点微风的时候。
库克说:“我偶尔会驾驶它,在一次内部事故中,我划破了手臂、电视电缆和各种各样的东西。”“经过一些练习,我变得更好了。很容易把它撞到什么东西上。”
Armstrong、Deconinck和Cooke在他们的创造性适应教程项目上进行合作时,将开发主题划分为教学模块。四轴飞行器团队与每个物理教授会面,讨论要开发的原理和使用视频的最佳方式。比起好莱坞,这种审美更应该归功于YouTube。
贝弗斯托克说:“如果要传达信息,这些视频需要被观看,所以它们不能是枯燥乏味的。”
该团队的目标是通过拍摄场景来使经典力学变得有趣,比如用高尔夫球车比赛来描绘相对运动,用漂浮在气垫上的学生作为作用-反应对来说明牛顿第三定律。四轴飞行器将有助于完成视频的“酷因素”,但Duane,最有视频经验的团队成员,指出飞行相机也有实用的优势。
“除了酷的因素,四轴飞行器非常有用,因为很多物理问题需要自上而下的鸟瞰。当你想展示相对速度之类的东西时,这真的可以让你展示所有的碎片在周围运动,”他解释道。“如果你在地面上,你可能不会同时看到所有的事情。”
夏季的目标是获得大量的原始视频,并有三个完整的模块准备在物理107-108学生的秋季课堂上试用。库克解释说,教程模块将由三个部分组成。引言将概述这个概念,然后是一节更详细的工作和示例。第三部分是样本问题。他补充说,每个模块都是为了方便复习而设计的。
他解释说:“虽然这是一个视频,但你可以点击一个分段,跳到视频的任何特定部分。”“所以你可以跳到那一小部分,就像翻阅教科书一样。”
威廉玛丽大学的访客委员会于2011年设立了创意适应基金,作为创新项目的种子资金,这些项目可能会降低大学学术领域的成本、提高效率或增加收入。