Phyphox: смартфон как лаборатория физика
Phyphox от RWTH Aachen превращает любой смартфон в физическую лабораторию. Бесплатно, без оборудования, с удалённым управлением и экспортом данных.
Бесплатное приложение Phyphox от Рейнско-Вестфальского технического университета Аахена (RWTH Aachen) превращает обычный смартфон в полноценную физическую лабораторию. Никакого дополнительного оборудования, никаких подписок — только телефон и желание экспериментировать. Приложение активно используется в школах и университетах по всему миру и недавно получило обновление до версии 1.2.0 с поддержкой камеры.
Что умеет Phyphox
Phyphox позволяет использовать датчики смартфона в экспериментах: например, определять частоту колебаний маятника через акселерометр или измерять эффект Доплера с помощью микрофона.
Поддерживаемые сенсоры включают акселерометр, магнетометр, гироскоп, барометр, микрофон, датчик приближения и GPS. На Android также доступен датчик освещённости.
Новая версия 1.2.0 впервые добавила поддержку камеры и содержит много других изменений. Среди нових функций — измерение яркости и цвета (HSV), секундомеры на основе изображения с камеры, новые элементы интерфейса: слайдеры, выпадающие списки и переключатели.
Ключевые возможности
| Функция | Описание |
|---|---|
| Remote Control (удалённое управление) | Управление экспериментом с любого браузера в той же сети |
| Data Export (экспорт данных) | CSV, TSV, Excel — для последующего анализа |
| Custom Experiments (свои эксперименты) | Веб-редактор для создания собственных опытов |
| Bluetooth | Подключение внешних датчиков |
| Camera (новинка v1.2.0) | Измерение яркости, цвета, HSV через камеру |
Данные можно экспортировать в распространённые форматы, а управлять экспериментом — через веб-интерфейс с любого ПК в той же сети: никаких дополнительных установок, только современный браузер.
В веб-редакторе можно самостоятельно задавать входные данные сенсоров, шаги анализа и создавать интерфейс для эксперимента. Анализ может быть как простым сложением двух значений, так и продвинутым — с преобразованием Фурье и кросскорреляцией: доступен целый набор аналитических функций.
Как это работает
graph LR
A[Смартфон с датчиками] --> B[Phyphox собирает данные]
B --> C{Анализ в приложении}
C --> D[Графики в реальном времени]
C --> E[Remote Control через браузер]
D --> F[Экспорт: CSV / Excel]
E --> F
F --> G[Анализ в Excel / Python / R]
Open Source и история проекта
Phyphox создан во 2-м Институте физики RWTH Aachen University. Проект разработан в RWTH Aachen и распространяется под лицензией GNU General Public Licence начиная с версии 1.1.0.
RWTH Aachen основал программу поддержки «Exploratory Teaching Space» (ETS) для финансирования инновационных методов обучения: через неё оплачивалась разработка приложения в 2016/2017 годах, Bluetooth-интерфейс в 2017/2018 и распределённые эксперименты в 2018/2019.
Приложение отмечено рядом премий:
- Ars legendi-faculty award (2020) — от Немецкого физического общества (DPG) и Stifterverband
- Teaching Award (2019) — от рабочей группы по физическим практикумам DPG
- Archimedes Award (2019) — от Союза содействия MINT-образованию (MNU)
«Smartphone-based experiments can motivate students as it allows them to explore physics with their own tools» — авторы приложения в академической публикации
- Маятник: прикрепите телефон на нитку — акселерометр измерит период и вычислит g
- Скорость звука: два телефона на расстоянии 3 м, хлопок — и приложение считает задержку
- Эффект Доплера: микрофон фиксирует изменение частоты звука
- Яркостной спектр (v1.2.0): камера анализирует световой поток
Почему это важно для EdTech
Phyphox зарекомендовал себя как полезный и впечатляющий инструмент для преподавания физики: приложение бесплатно и обладает достаточным набором функций, чтобы быть особенно полезным в эпоху дистанционного обучения.
Эксперименты на смартфоне мотивируют студентов, позволяя исследовать физику собственными инструментами. Phyphox делает широкий спектр опытов доступнее — с простым дистанционным управлением и полевым анализом данных.
Приложение используется в учебных заведениях по всему миру, и разработчики стремятся обеспечить единообразный опыт на обеих платформах — чтобы учителям не приходилось объяснять работу с Phyphox дважды.
Phyphox доступен бесплатно в App Store, Google Play и F-Droid.