คุยกับเด็กประถมเรื่องน้ำ อากาศ โลก แกแล็กซี วัดอุณหภูมิ และ “กลเหล็กลอยน้ำ” สำหรับเด็กอนุบาล

อัลบั้มภาพการเรียนการสอนอยู่ที่นี่ครับ

ถ้าสงสัยว่าไม่เห็นรูปหรือวิดีโอ เข้าไปดูที่เว็บ https://witpoko.com/ นะครับ ส่วนใหญ่ถ้าอ่านในเมล์จะไม่เห็นวิดีโอครับ

(คราวที่แล้วเรื่อง “ไปคุยกับเด็กๆเรื่องโลกและดวงอาทิตย์ กิจกรรมภาพลวงตา หัดทำคอปเตอร์กระดาษ” ครับ)

วันอังคารที่ผ่านมานี้ผมไปทำกิจกรรมวิทยาศาสตร์กับเด็กๆกลุ่มบ้านเรียนปฐมธรรมและอนุบาลบ้านพลอยภูมิครับ วันนี้สำหรับเด็กประถมเราได้คุยกันเรื่องปริมาณน้ำและอากาศบนโลกที่มีน้อยกว่าที่คาดเยอะ ได้คุยกันเรื่องดาวศุกร์และดาวอังคารที่ไม่มีน้ำเหลวๆแล้ว เด็กประถมต้นได้หัดใช้เทอร์โมมิเตอร์วัดอุณหภูมิ เด็กประถมปลายได้การบ้านไปวัดอุณหภูมิระหว่างสัปดาห์และคิดวิธีทำให้โรงอาหารมีอากาศเย็นๆ เด็กอนุบาลสามได้เล่น “เหล็กลอยน้ำ” ซึ่งก็คือวิธีวางคลิปหนีบกระดาษให้ลอยน้ำได้

ผมเอาลูกโลกมาให้เด็กประถมดูครับ แล้วถามเด็กๆว่า โลกเรามีน้ำเยอะไหม เด็กๆก็บอกว่าเยอะ ผมให้เด็กประมาณว่าเยอะแค่ไหน เด็กๆก็ทายกันใหญ่ว่าเป็น 70%, 80%, 2/3, 3/4 กันเป็นส่วนใหญ่ เด็กๆต่างก็เห็นขนาดของมหาสมุทรใหญ่โตปกคลุมบริเวณส่วนใหญ่ของผิวโลก

ผมจึงถามต่อว่ามหาสมุทรต่างๆนี้ลึกแค่ไหน ภูเขาสูงๆสูงแค่ไหน เด็กๆหลายคนบอกได้ว่าประมาณสิบกิโลเมตร ผมจึงถามต่อว่าถ้าภูเขาสูงสิบกิโลเมตร มันจะใหญ่แค่ไหนบนลูกโลก (ที่มีเส้นผ่าศูนย์กลางปประมาณ 30 เซ็นติเมตร) เราพบว่าขนาดของภูเขาสูงสิบกิโลเมตรจะเล็กมาก ไม่เกิน 0.2 มิลลิเมตรด้วยซ้ำ ถ้าเอามือลูบๆก็ไม่น่าจะรู้สึกอะไร

ต่อไปผมบอกเด็กๆว่าทะเลส่วนใหญ่ก็ลึกสัก 3-4 กิโลเมตรเท่านั้น ถ้าย่อขนาดมาบนลูกโลกที่ถืออยู่แล้วลูบๆดูไม่น่าจะรู้สึกอะไร ดังนั้นน้ำทั้งหลายที่เราเห็นบนผิวโลกนั้น มีขนาดบางมากๆๆเมื่อเทียบกับขนาดโลก ถ้าเราเป็นยักษ์เอามือลูบโลกดู น่าจะมือเปียกหมาดๆเท่านั้น

หลังจากเด็กๆเข้าใจว่าแม้พื้นน้ำจะกินพื้นที่ส่วนใหญ่บนผิวโลก แต่มันตี้นมากเมื่อเทียบกับขนาดโลก เขาจึงเข้าใจรูปต่อไปที่ผมเอามาให้ดู คือเป็นภาพที่เอาน้ำทั้งหมดมารวมกันเป็นก้อนกลมๆแล้วเทียบกับขนาดโลกดู:

ภาพปริมาณน้ำเมื่อเทียบกับโลก ลูกสีฟ้าใหญ่คือน้ำทั้งหมดทั้งน้ำเค็มน้ำจืด สีฟ้ากลางคือปริมาณน้ำจืดทั้งหมด สีฟ้าเล็กจิ๊วคือน้ำจืดในแม่น้ำและทะเลสาบ (ภาพจาก http://water.usgs.gov/edu/gallery/global-water-volume.html)

ลูกกลมๆสีฟ้าๆสามลูกคือน้ำครับ ลูกใหญ่สุดคือน้ำทั้งหมด ลูกกลางคือเฉพาะน้ำจืด ลูกจิ๊วคือน้ำจืดในแม่น้ำลำธารและทะเลสาบ จะเห็นได้ว่าปริมาณน้ำทั้งหมดไม่เยอะเลยเมื่อเทียบกับขนาดของโลก

ต่อไปผมก็ถามเด็กๆว่าแล้วอากาศล่ะ มีเยอะแค่ไหน เด็กๆรู้ไหมว่ามองขึ้นไปบนฟ้าจะมีอากาศสูงขึ้นไปเท่าไร ผมให้เด็กๆลองเอามือมาทาบกับลูกโลกดูว่าชั้นบรรยากาศจะอยู่สูงไปสักเท่าไรจากผิวโลก

เอามือประมาณชั้นบรรยากาศกันครับ

สักพักผมก็เฉลยว่าอากาศส่วนใหญ่จะอยู่ใกล้ๆโลกไม่กี่สิบกิโลเมตร อากาศจะเบาบางไปเรื่อยๆในที่สูงๆ ระยะสูงจากโลกสักประมาณ 300 กิโลเมตร เราก็ถึอว่ามีอากาศน้อยมากจนเรียกว่าอวกาศได้แล้ว จากนั้นผมก็เปรียบเทียบว่าชั้นบรรยากาศจะมีขนาดประมาณน้อยกว่าหนึ่งเซ็นติเมตรรอบๆลูกโลกที่เราใช้กัน เป็นชั้นบรรยากาศที่เล็กมากเมื่อเทียบกับโลก ผมทำมือสูงประมาณหนึ่งเซ็นติเมตรเหนือผิวลูกโลกเพื่อบอกว่าสถานีอวกาศนานาชาติ (ISS) จะโคจรห่างจากโลกเท่านั้นเอง และโคจรรอบโลกทุกๆชั่วโมงครึ่ง ผมทำมือห่างจากโลกไปประมาณสามเท่าความกว้างของโลกให้เด็กๆดูว่าดาวเทียมที่ถ่ายทอดทีวีดาวเทียมจะอยู่ไกลแค่ไหน ดาวเทียมพวกนี้จะโคจรในแนวเส้นศูนย์สูตรของโลก โคจรหนึ่งรอบเท่ากับหนึ่งวันพอดี เราจึงเห็นดาวเทียมพวกนี้อยู่ที่เดิมในท้องฟ้าเสมอเพราะมันโคจรไปพร้อมๆกับโลกหมุน

มีคนวาดรูปว่าถ้าเอาน้ำกับอากาศมาทำเป็นก้อนกลมๆเทียบกับโลกจะใหญ่แค่ไหนด้วยครับ:

สีฟ้าคือน้ำ สีขาวคืออากาศ (ที่ความหนาแน่นเท่ากับอากาศที่พื้นโลกครับ)

จากนั้นเด็กๆก็ได้ดูรูปนี้ครับ ให้เด็กๆเดาว่าคืออะไร:

เด็กโตบางคนรู้ว่าคือทางช้างเผือก (The Milky Way) ซึ่งก็คือกลุ่มดาวหลายแสนล้านดวง (รวมทั้งดวงอาทิตย์ของเราด้วย) โคจรรอบๆกันอยู่ กลุ่มดาวอย่างนี้เรียกว่าแกแล็คซี (Galaxy) แกแล็คซีมีหลายรูปทรง แต่ทางช้างเผือกของเราจะแบนๆกลมๆคล้ายไข่ดาว เนื่องจากเราอยู่ขอบๆของไข่ดาวเมื่อมองเข้าไปหาศูนย์กลาง (ไข่แดง) เราจึงเห็นเป็นแนวแบนๆดังในรูปครับ (แสงสีแดงคือเลเซอร์ที่หอดูดาวส่องให้เห็นว่าศูนย์กลางของแกแล็คซีอยู่แถวไหนครับ)

ผมให้เด็กๆดูภาพแกแล็คซีอีกสองภาพ คือแกแล็คซีเพื่อนบ้านของเราชื่อแอนโดรมีดา (Andromeda Galaxy) ซึ่งมีหน้าตาเหมือนน้ำวน ศัพท์เทคนิคเรียกว่า Spiral Galaxy ครับ:

แกแล็คซีแอนโดรมีดา

อีกอันคือแกแล็คซีชื่อ NGC1300 เป็นแกแล็คซีแบบน้ำวนแบบมีแท่งสบู่อยู่ตรงกลาง ศัพท์เทคนิคเรียกว่า Barred-Spiral Galaxy ครับ สาเหตุที่ให้ดูเพราะนักวิทยาศาสตร์คาดว่าหน้าตาของแกแล็คซีทางช้างเผือกของเราน่าจะมีหน้าตาทำนองนี้เหมือนกัน ถ้าเราได้เห็นมันจากข้างนอกไกลๆจากด้านบน (หรือด้านล่าง) ไม่ใช่จากตามขอบที่เราอยู่

แกแล็คซี NGC1300

สำหรับเด็กประถมปลายผมย้ำให้เด็กๆฟังว่าแกแล็คซีแต่ละอันมีดาวเป็นแสนล้านดวงเลย และแต่ละดวงก็อยู่ห่างกันมาก ยกตัวอย่างเช่นดวงอาทิตย์อยู่ห่างจากดาวที่ใกล้ที่สุดชื่อพร็อกซิมา เซ็นทอรี (Proxima Centauri) อยู่ห่างไป 4.2 ปีแสง คือระยะทางที่แสงเดินทางใช้เวลา 4.2 ปี (เด็กๆได้รู้ว่าแสงเดินทางได้ประมาณ 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที ดังนั้นหนึ่งปีแสงจะเท่ากับประมาณเกือบสิบล้านล้านกิโลเมตร)

เปรียบเทียบตำแหน่งดวงอาทิตย์ว่าอยู่ที่ไหนของทางช้างเผือก (ที่แทนด้วยจานรองแก้ว)

ต่อไปผมก็เริ่มคุยกันเรื่องการวัดอุณหภูมิร้อนเย็นด้วยเทอร์โมมิเตอร์กันครับ เพื่อให้เด็กประถมต้นหัดใช้อุปกรณ์วัดง่ายๆ และให้เด็กประถมปลายสังเกตอุณหภูมิระหว่างสัปดาห์เพื่อหาทางลดความร้อนให้โรงอาหารกัน

ผมเอาเทอโมมิเตอร์แบบที่มีใส้แอลกอฮอล์แดงๆให้เด็กเล็กดู ให้สังเกตว่าถ้าผมกำปลายแดงๆไว้ เส้นสีแดงในแท่งแก้วจะยาวขึ้นๆ ถ้าผมเอาไปจุ่มในน้ำเย็น เส้นสีแดงจะสั้นลงๆ

เทอร์โมมิเตอร์แบบแอลกอฮอล์แดงครับ

ผมถามเด็กประถมต้นว่าทำไมถึงเป็นอย่างนั้น เด็กๆเดากันว่าเกี่ยวกับการหดตัวขยายตัวเมื่อสีแดงร้อนเย็นแต่ยังสับสนว่าเมื่อไรจะหดตัวเมื่อไรจะขยายตัว สักพักเราก็ตกลงกันได้ว่าเจ้าแอลกอฮอล์สีแดงๆจะขยายตัวเมื่อร้อนขึ้น และจะหดตัวเมื่อเย็นลง อันนี้เป็นหลักการทั่วไปที่ของส่วนใหญ่จะขยายตัวเมื่อร้อนขึ้นและจะหดตัวเมื่อเย็นลง (ข้อยกเว้นที่สำคัญก็คือน้ำเย็นๆที่จะหดตัวมากที่สุดที่ 4 องศาเซลเซียส ถ้าเย็นกว่านั้นก็ขยายตัวอีก พอเป็นน้ำแข็งก็ขยายตัวขึ้นมาร่วม 10%)

ต่อไปผมก็เอาเทอร์โมมิเตอร์อีกแบบหนึ่งที่อาศัยหลักการที่ว่าโลหะเมื่อร้อนขึ้น กระแสไฟฟ้าจะวิ่งผ่านยากขึ้น เมื่อเย็นลง กระแสไฟฟ้าจะวิ่งผ่านง่ายขึ้น พอเราวัดความยากที่กระแสไฟฟ้าวิ่งผ่านชิ้นโลหะ เราก็จะรู้ว่าชิ้นโลหะเย็นหรือร้อนเท่าไร

เทอร์โมมิเตอร์แบบวัดจากความต้านทานไฟฟ้าครับ

เทอร์โมมิเตอร์แบบวัดจากความต้านทานไฟฟ้าอีกตัว

ผมมีคำอธิบายเทอร์โมมิเตอร์เพิ่มเติมอยู่ที่ “อุณหภูมิและอะตอม (+คอปเตอร์กระดาษสำหรับเด็กอนุบาล)” นะครับ ถ้าสนใจกดไปดูได้

จากนั้นเด็กประถมต้นก็ได้ใช้เทอร์โมมิเตอร์วัดน้ำร้อน น้ำเย็น มือ น้ำใส่น้ำแข็ง และอื่นๆกันครับ

ส่วนเด็กประถมปลายได้ดูวิดีโอประดิษฐ์เครื่องทำความเย็นจากน้ำแข็งและพัดลมครับ

เราจะทดลองทำแอร์แบบนี้ดูกัน

เด็กประถมปลายมีการบ้านไปบันทึกอุณหภูมิที่โรงอาหารในบริเวณที่สูงๆและต่ำๆด้วยครับ ว่ามีอุณหภูมิต่างกันอย่างไร และให้คิดว่าจะทำอย่างไรดีให้โรงอาหารเย็นขึ้น

สำหรับเด็กๆอนุบาลสาม ผมสอนกลเรื่อง “เหล็กลอยน้ำ” โดยเอาคลิปหนีบกระดาษโลหะมาลอยที่ผิวน้ำให้เด็กๆดูแล้วให้เด็กๆทำกันเองครับ เด็กๆก็ตื่นเต้นกันมากเพราะปกติเขาจะเข้าใจว่าเหล็กต้องจมน้ำ แต่พอสามารถลอยได้ก็ชอบเล่นกันครับ วิธีทำก็ดังวิดีโอนี้ครับ: