บูมเมอแรงกระดาษ, ปืนลมขวดพลาสติก, ของเล่นพลังลม

ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กๆมาครับ เด็กประถมหัดคิดแบบวิทยาศาสตร์โดยพยายามอธิบายมายากล ประถมต้นหัดทำของเล่นบูมเมอแรงกระดาษ ประถมปลายหัดทำปืนลมขวดพลาสติก อนุบาลสามเล่นของเล่นพลังลมเรียกว่า Strandbeest ครับ

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ กิจกรรมประถมคราวที่แล้วเรื่อง “ถ้วยบิน (Magnus Effect) ปืนทำงานอย่างไร, ของเล่นทำงานด้วยลม (Strandbeest)” ครับ ลิงก์รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

เด็กประถมได้ดูมายากลนี้ครับ ดูเฉพาะตอนแรกที่เป็นกล ยังไม่ดูส่วนเฉลยตอนหลัง แล้วดูเฉลยหลังจากได้พยายามคิดพยายามอธิบายว่ากลแต่ละกลทำอย่างไรกันก่อนครับ กลวันนี้คือทำให้เหรียญตกผ่านโต๊ะกระจกครับ:

กิจกรรมนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ครับ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็นครับ

จากนั้นผมก็สอนเด็กๆปฐมต้นทำบูมเมอแรงกระดาษแข็งเล่นกันครับ วิธีทำเป็นดังในคลิปนี้:

เด็กๆแยกย้ายกันประดิษฐ์และเล่นครับ:

สำหรับเด็กประถมปลาย ผมสอนให้ทำปืนลมขวดน้ำพลาสติก วิธีทำดังในคลิปครับ:

เด็กๆรู้วิธีทำแล้วก็แยกย้ายกันประดิษฐ์และเล่นครับ:

สำหรับเด็กอนุบาลสามแนะนำให้เด็กรู้จักกับ Strandbeest (= beach animal) ที่เป็นสิ่งประดิษฐ์/งานศิลปะโดยคุณ Theo Jansen มันประกอบด้วยท่อ PVC พลาสติกต่อกันแล้วเดินได้ด้วยพลังลมครับ

มีของเล่นเป็นชุด kit ที่เราเอามาต่อเล่นเองได้ดังในคลิปนี้ครับ:

ผมเอาตัวที่ต่อแล้วสองตัวมาให้เด็กๆสังเกตการทำงานและเล่นแข่งกันครับ:

วิทย์ม.ต้น: Inability To Close Doors, วัดการตกของลูกบอลด้วย Tracker

วันพุธสัปดาห์นี้เด็กๆมัธยมต้นเรียนเรื่อง Inability to close doors จากหนังสือ The Art of Thinking Clearly โดยคุณ Rolf Dobelli ที่เรามักจะพยายามดำเนินชีวิตให้มีทางเลือกมากๆเสมอ บางครั้งทำให้เราไม่โฟกัสกับสิ่งที่ควรทำเท่าที่ควร ทางเลือกที่มีมากเกินไปอาจทำให้เราเสียเวลากับเรื่องที่ไม่สำคัญหรือไม่มีผลดีเท่าไร

จากนั้นเด็กๆก็ทำการทดลองถ่ายวิดีโอการตกของลูกบอลยาง ลูกปิงปอง และลูกปิงปองติดร่มชูชีพด้วยโปรแกรม Tracker ครับ (ตัวอย่างวิธีใช้ Tracker อยู่ที่นี่นะครับ)

เราพบว่าความเร็วการตกเพิ่มขึ้นเรื่อยๆด้วยอัตราคงที่ประมาณ 10 เมตรต่อวินาทีต่อวินาที (= 10 m/s^2 หรือเท่ากับค่า g โดยประมาณ) แสดงว่าแรงต้านอากาศมีผลน้อยมากในการตกของลูกบอลทั้งสอง

กราฟความเร็วในแนวดิ่งของลูกปิงปองที่เวลาต่างๆ จะเห็นความเร็วการตกเร็วขึ้นเรื่อยๆด้วยอัตราคงที่ ประมาณ 10 m/s^2 ที่เวลาประมาณ 0.53 และ 1.45 จะเห็นการกระเด้งของลูกปิงปองเมื่อตกถึงพื้นครับ
กราฟตำแหน่งในแนวดิ่งของลูกบอลยางเทียบกับเวลา

ต่อไปเอาถุงพลาสติกทำเป็นร่มชูชีพให้ลูกปิงปอง แรงต้านอากาศมากพอที่ทำให้ความเร็วสูงสุดในการตกเหลีอประมาณ 1.5-2 เมตรต่อวินาที ถ้าไม่มีร่มชูชีพความเร็วจะเพิ่มถึง 5 เมตรต่อวินาทีจากการตกมาประมาณ 1.8 เมตร

ความเร็วแนวดิ่งของลูกปิงปองติดร่มชูชีพ ตอนแรกจะตกเร็วขึ้นแล้วก็ตกด้วยความเร็วที่ไม่เพิ่มเพราะแรงต้านอากาศ

หน้าตาโปรแกรมตอนวิเคราะห์คลิปวิดีโอครับ:

ไฟล์วิดีโอและไฟล์ Tracker สามารถโหลดไปทดลองเปิดเองได้จากที่นี่ครับ

บรรยากาศกิจกรรมของเราครับ:

สิ่งควรรู้สำหรับผู้สนใจวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (1)

ผมบันทึกเสียงสั้นๆวิทยาศาสตร์ทั่วไปในรายการ Sci & Tech ที่วิทยุไทยพีบีเอสเรื่องสิ่งควรรู้สำหรับผู้สนใจวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีตอนที่ 1 เลยเอาสรุปและลิงก์ที่ผู้สนใจเข้าไปดูเพิ่มเติมมารวมไว้ที่นี่ครับ

สรุปคือ:

  1. วิทยาศาสตร์เป็นวิธีการคิด การทำความเข้าใจ ว่าธรรมชาติและสิ่งต่างๆรอบๆตัวทำงานอย่างไร เราสร้างตุ๊กตาหรือแบบจำลองว่าสิ่งที่เราสนใจควรจะทำงานอย่างไรด้วยกฎเกณฑ์อะไร แล้วทำการทดลองหรือสังเกตการณ์ว่าแบบจำลองของเราทำงานตรงกับความเป็นจริงไหม ไอเดียอะไรของเราที่ไม่ตรงกับความเป็นจริงก็ควรจะถูกหักล้างไปเรื่อยๆและหวังว่าไอเดียที่ผ่านการทดสอบและผ่านการพยายามหักล้างมาได้ก็จะตรงกับความเป็นจริง
  2. เราต้องมีความนอบน้อมถ่อมตัวในการแสวงหาความจริง เพราะสมองเราไม่ได้ทำงานเป็นเหตุเป็นผลอย่างที่เราเข้าใจ การตัดสินใจและความเชื่อต่างๆมักจะเกิดจากการคิดลัด (heuristics) และอารมณ์
  3. การคิดลัดและอารมณ์มีประโยชน์ช่วยในการตัดสินใจเร็วๆในสถานการณ์หลากหลาย พวกเราสืบเผ่าพันธุ์มาจากบรรพบุรุษที่ตัดสินใจเร็วๆด้วยการคิดลัดและอารมณ์ พวกที่คิดอย่างมีเหตุผลแต่คิดช้าอาจจะตายไปเพราะตัดสินใจเรื่องต่างๆไม่ทัน ไม่ทิ้งลูกหลานไว้เยอะเท่าพวกคิดเร็วๆใช้อารมณ์
  4. แต่การคิดลัดและอารมณ์ทำให้เราคิดผิดพลาดในหลายๆสถานการณ์ที่ต้องใช้เหตุผลและตรรกะ เราจึงต้องรู้ตัวว่าเรามีจุดอ่อนด้านนี้
  5. มีนักวิจัยศึกษาการคิดลัดและอารมณ์เหล่านี้ รวบรวมเป็นอคติทางจิตวิทยา (cognitive biases) นับร้อยแบบ
  6. ตัวอย่าง cognitive biases ใหญ่ๆสามแบบที่คุยกันวันนี้คือ confirmation bias, availability heuristics, และ Dunning-Kruger effect
  7. Confirmation bias คือธรรมชาติของเราที่เลือกดูข้อมูลต่างๆเพื่อสนับสนุนความคิดความเชื่อที่มีอยู่แล้ว ไม่พยายามหาข้อมูลมาแย้ง แม้กระทั่งปฏิเสธข้อมูลแย้งหรือสร้างเหตุผลต่างๆนานาเพื่อให้เราเลือกเฉพาะข้อมูลที่เราชอบ ทำให้เราหลอกตัวเองอยู่เสมอๆ
  8. Availability heuristics คือการที่เราได้เห็นได้ยินเรื่องอะไรบ่อยๆหรือจำเรื่องอะไรได้ง่ายๆจะทำให้เราให้ความสำคัญกับสิ่งนั้นมากกว่าความเป็นจริง เช่นมีคนเสนอข้อเสนอสองสามอย่างมาให้ ทำให้เราเลือกหนึ่งในข้อเสนอนั้นๆทั้งๆที่จริงๆเราอยากได้อย่างอื่นที่ไม่ได้ถูกเสนอมาด้วย หรือเช่นเราได้ยินข่าวคนถูกล็อตเตอรี่รางวัลที่หนึ่งบ่อยๆ เราอาจคิดหวังว่าเราจะรวยแบบนั้นก็ได้ แต่โอกาสที่จะถูกล็อตเตอรี่รางวัลที่ 1 มีเพียง 1 ในล้าน หรือเทียบได้กับการปูสนามฟุตบอลด้วยแบงค์ร้อย โดยที่มีแบงค์เพียง 1 ใบในนั้นที่มีรางวัลที่ 1 อยู่
  9. Dunning-Kruger effect คือเราคิดว่าตนเองรู้เรื่องนอกสาขาที่เราเชี่ยวชาญมากกว่าที่เรารู้จริงๆ จนทำให้คิดว่าควรให้น้ำหนักกับความเข้าใจผิวเผินของเรามากกว่าความเข้าใจของผู้เชี่ยวชาญ
  10. นอกจาก cognitive biases สามแบบนี้แล้วผมยังคุยเรื่องการระวังการเชื่อ การแชร์ข่าวต่างๆในอินเทอร์เน็ต ยิ่งถ้าพาดหัวสร้างอารมณ์ในใจเรามากเท่าไรยิ่งต้องระวัง ก่อนจะเชื่อจะแชร์ควรตรวจสอบความเชื่อถือได้ต่างๆก่อน

ลิงก์ที่น่าสนใจ:

ใครๆ ก็คิดว่าตัวเองมีเหตุผลกันทั้งนั้น : 175 อคติในใจคุณ

Cognitive Biases : จิตวิทยาอคติในการตัดสินใจ ฉบับนักพัฒนาโปรดักส์

Cognitive bias cheat sheet

บันทึกกิจกรรมวิทยาศาสตร์สำหรับเด็กๆ อยากให้คุณพ่อคุณแม่คุณครูเอาไปประยุกต์เล่นกับเด็กๆเยอะๆครับ :-)