ภาพยนตร์ทำงานอย่างไร วงล้อภาพยนตร์ จรวดหลอดฉีดยา

ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กๆมาครับ เด็กประถมไห้หัดอธิบายมายากลเป็นการฝึกคิดแบบวิทยาศาสตร์ ได้เรียนรู้ว่าภาพยนตร์เกิดจากการแสดงภาพนิ่งจำนวนมากในเวลาน้อยๆ (เช่น 24, 30, 60 ภาพต่อวินาที) แล้วสมองตีความว่ามีการเคลื่อนไหว เด็กประถมต้นได้เล่นสิ่งประดิษฐ์ที่เรียกว่าวงล้อภาพยนตร์ ประถมปลายได้ทั้งเล่นและหัดสร้างด้วย อนุบาลสามได้เล่นจรวดโฟมติดหลอดฉีดยากันครับ

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมต่างๆอยู่ที่นี่นะครับ กิจกรรมประถมคราวที่แล้วเรื่อง “เป่าลูกดอกอย่างไรไปไกลๆ เล่นแข่ง Strandbeest แม่แรงเพิ่มพลัง” ครับ รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนอื่นเด็กประถมได้ดูมายากลนี้ครับ ดูเฉพาะตอนแรกที่เป็นกล ยังไม่ดูส่วนเฉลยตอนหลังนะครับ ไว้ดูเฉลยหลังจากได้พยายามคิดพยายามอธิบายว่ากลแต่ละกลทำอย่างไรกันก่อนครับ กลวันนี้คือกลเสกให้คนย้ายที่จากที่หนี่งไปอีกที่หนึ่งครับ:

กิจกรรมนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ครับ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็นครับ

สำหรับเด็กประถมผมถามรู้ไหมว่าเราเห็นภาพยนตร์เคลื่อนไหวได้อย่างไรในโรงหนังหรือบนทีวี เด็กหลายๆคนคิดว่าต้องมีหลายๆภาพวิ่งให้เราดูแน่เลย ผมเลยเอาวิดีโอคลิปขึ้นมาเปิดให้ดู จับให้วิดีโอหยุดแล้วค่อยๆขยับดูภาพต่อไปเรื่อยๆ เด็กๆจึงเข้าใจว่าการที่เราเห็นสิ่งต่างๆเคลื่อนไหวในภาพยนตร์ได้นั้น เป็นเพราะเวลาเอาภาพนิ่งหลายๆภาพที่ค่อยๆต่างทีละนิดมาเรียงให้ดูในเวลาสั้นๆ ตาและสมองเราจะแปลความหมายเชื่อมโยงภาพเหล่านั้นเป็นการเคลื่อนไหว

ผมยกตัวอย่างให้เด็กฟังว่าถ้าเราดูหนังในโรงหนัง เราจะเห็นภาพ 24 ภาพในหนึ่งวินาที ถ้าเราดูทีวีเราจะเห็นภาพ 25 หรือ 30 ภาพต่อวินาที ภาพแต่ละภาพเป็นภาพนิ่ง แต่พอมาเรียงกันแล้วดูต่อเนื่องเราจะแปลความเองว่ามีการเคลื่อนไหว

ภาพสโลโมชั่นสร้างจากการที่เวลาถ่ายภาพมา จะถ่ายภาพต่อวินาทีมากกว่าตอนเอามาดู เช่นถ้าถ่าย 3,000 ภาพต่อวินาที แล้วเอามาดูที่ 30 ภาพต่อวินาที เราจะเห็นทุกสิ่งทุกอย่างช้าลง 3,000/30 = 100 เท่า

ในทางกลับกัน ถ้าเราถ่ายภาพต่อวินาทีน้อยกว่าตอนเอามาดู เช่นตอนถ่ายถ่ายหนึ่งภาพต่อวินาที แล้วมาดูที่ 30 ภาพต่อวินาที เราก็จะเห็นทุกสิ่งทุกอย่างเร็วขึ้น 30/1 = 30 เท่า

จากนั้นผมก็บอกเด็กๆว่าเราจะมาประดิษฐ์ของเล่นที่คนสมัยก่อนเมื่อประมาเกือบสองร้อยปีที่แล้วสร้างขึ้นเพื่อทำภาพเคลื่อนไหวดูกัน ของเล่นนี้เรียกว่าวงล้อภาพยนตร์ (movie wheel หรือ phenakistoscope) เด็กๆสามารถสร้างได้ในเวลาสัก 10-20 นาที

วัสดุที่ต้องเตรียมก็มี 1. กระดาษ A4  2. กระดาษแข็งขนาดใหญ่พอที่จะตัดเป็นวงกลมขนาดประมาณ 8 นิ้วได้  3. กาว  4. ไม้จิ้มฟัน หรือคลิปหนีบกระดาษ หรือแท่งอะไรกลมๆเล็กๆ  5. ชิ้นโฟมหรือฟองน้ำแข็งเล็กๆ 6. เทปกาว 7. กระจก

วิธีทำก็คือไปโหลดไฟล์นี้มา แล้วพิมพ์ลงบนกระดาษ A4 โดยบอกพรินเตอร์ว่าให้ขยายภาพจนเต็มกระดาษ  หน้าตาของวงกลมในไฟล์จะเป็นอย่างนี้:

จากนั้นเราก็ตัดวงกลมนี้ไปแปะบนกระดาษแข็งด้วยกาว แล้วก็ตัดกระดาษแข็งตามรูปวงกลม แล้วก็ตัดส่วนซี่ดำๆที่อยู่บนขอบทั้ง 12 ซี่ออกด้วย เราจะได้มองลอดผ่านซี่ต่างๆได้ด้วย

แล้วเราก็วาดรูปทั้งหมด 12 รูปให้อยู่ระหว่างซี่ทั้ง 12 ซี่  รูปแต่ละรูปควรจะต่างกับรูปติดกันไม่มากนัก รูปแรกและรูปสุดท้ายซึ่งอยู่ติดกันก็ควรไม่ต่างกันมากด้วย เวลาทำเป็นภาพยนตร์ภาพจะได้ไม่กระตุกมาก  ถ้าไม่แน่ใจว่าจะวาดอะไร สามารถโหลดภาพที่มีคนทำไว้แล้วหลายแบบที่เว็บ http://www.sciencetoymaker.org/movie/index.html ครับ ส่วนบนจะมีลิงค์ให้โหลดภาพต่างๆมาพิมพ์บนกระดาษ A4

จากนั้นก็เจาะรูตรงกลางวงกลม เอาชิ้นโฟมไปติดด้านหลังของรู แล้วสอดไม้จิ้มฟันหรือลวดคลิปหนีบกระดาษเข้าไปให้เป็นแกนหมุน เอาเจ้าวงล้อไปหน้ากระจก เอาด้านที่มีภาพทั้งสิบสองภาพเข้าหากระจก จับไม้จิ้มฟันเป็นแกนหมุน แล้วก็จับขอบวงล้อปั่นให้หมุน แล้วเราก็มองภาพสะท้อนในกระจกผ่านซี่ที่ขั้นระหว่างภาพครับ จะเห็นภาพเคลื่อนไหวเป็นภาพยนตร์

ถ้าเราไม่มองภาพผ่านซี่เล็กๆเราจะเห็นภาพทั้งสิบสองภาพรวมกันไปหมด ดูไม่รู้เรื่อง แต่การที่เรามองผ่านซี่เล็กๆนั้น เราจะมีเวลานิดเดียวในการเห็น (เหมือนกับกล้องที่ชัตเตอร์ไวๆ) เราจึงเห็นภาพนิ่งๆอยู่ ไม่เห็นภาพเบลอร์ เนื่องจากแผ่นวงล้อหมุนเร็ว เราก็จะเห็นภาพในตำแหน่งต่อไปเมื่อซี่อันต่อไปวิ่งมาถึง เราก็เห็นภาพนิ่งอีกอันแต่เป็นอันถัดไปจากอันที่แล้ว เราจะเห็นภาพถัดไปเรื่อยๆทุกครั้งที่ล้อหมุนให้เราเห็นผ่านซี่เล็กๆแต่ละอัน สมองเราก็จะรวมภาพทั้งหลายเข้าด้วยกันเป็นภาพยนตร์ต่อเนื่องให้เราเห็นครับ

ถ้าหมุนเร็ว หมุนช้า หรือหมุนกลับทาง เราก็จะเห็นภาพยนตร์วิ่งเร็ว วิ่งช้า หรือวิ่งกลับหลังครับ ของเล่นนี้ทำง่าย และน่าสนุกสำหรับเด็กๆครับ ถ้าเด็กคนไหนวาดรูปเก่งๆ เขาจะได้สร้างสรรค์เต็มที่เลยครับ

ผมอัดคลิปวิธีทำไว้ให้ทำตามด้วยครับ:

เด็กประถมต้นได้เล่นกับวงล้อที่ผมเตรียมมา เด็กประถมปลายได้ประดิษฐ์เองครับ

สำหรับเด็กอนุบาลสาม ผมให้สังเกตว่าเวลาผมปิดปากหลอดฉีดยา เราจะกดให้อากาศภายในเล็กลงได้ แต่จะมีแรงดันที่จะดันให้ก้านหลอดขยับกลับที่เดิม ถ้าขณะที่กดก้านหลอดเข้าไปแล้วเราปล่อยนิ้วจากปากหลอด จะมีอากาศวิ่งออกมาจากปากหลอดได้ยินเป็นเสียงฟิ๊ดเร็วๆ เราจึงทำของเล่นจากการสังเกตนี้ได้ แทนที่เราจะเอานิ้วอุดปากหลอดไว้ เราก็เอากระสุนโฟมมาปิดให้แน่นพอประมาณแทน พอกดหลอดฉีดยา อากาศในหลอดจะเล็กลงจนความดันภายในสูงพอที่จะทำให้กระสุนโฟมหลุดกระเด็นออกไปได้เป็นจรวดเล็กๆ

เด็กๆเล่นกันสนุกสนานดีครับ:

วิทย์ม.ต้น: Cognitive Biases สามอย่าง, ออกแบบวงล้อภาพยนตร์

วันนี้เราก็คุยกันเรื่อง cognitive biases สามอย่างที่เด็กๆไปอ่านในหนังสือ The Art of Thinking Clearly ในสัปดาห์ที่ผ่านมาครับ คราวนี้เรื่อง Regression to the mean, Outcome bias, และ Paradox of choice ครับ

Regression to the mean หรือการถอยเข้าหาค่าเฉลี่ยคือปรากฏการณ์ที่เมื่อเราทำอะไรได้ผลดีมากๆหรือผลร้ายมากๆแล้ว เมื่อเราทำสิ่งเดียวกันอีกผลที่ได้มักจะไม่ดีเท่าหรือร้ายเท่า แต่จะใกล้ค่าเฉลี่ยปกติของเรามากขึ้น ทั้งนี้เป็นผลจากสถิติและความน่าจะเป็นของผลลัพธ์สิ่งต่างๆที่มีส่วนขึ้นกับโชคและความผันผวนที่อยู่นอกเหนือการควบคุมของเรา เช่นถ้าวันนี้เราตีกอล์ฟได้ดีมากๆ วันต่อไปที่เราตีกอล์ฟมักจะไม่ได้ผลดีเท่าวันนี้ หรือความเข้าใจผิดที่ว่าการดุด่าได้ผลดีมากกว่าคำชมเพราะคนที่ถูกด่ามักจะทำได้ดีขึ้นในครั้งต่อมา แต่คนที่ถูกชมมักจะทำได้ไม่ดีเท่าเดิม

Outcome bias คือการตัดสินขบวนการคิดและการตัดสินใจต่างๆว่าดีหรือไม่โดยดูจากผลที่เกิดขึ้นทั้งๆที่ผลลัพธ์อาจเป็นสิ่งที่ขึ้นกับโชคด้วย บางครั้งการตัดสินใจทำอะไรด้วยข้อมูลที่มีอยู่ตอนนั้นๆอย่างดีและระมัดระวังก็อาจได้ผลลัพธ์ที่ไม่ดีได้เหมือนกันถ้าโชคไม่ดี ไม่ได้หมายความว่าวิธีที่ใช้เป็นวิธีที่ไม่ควรใช้อีก ในทางกลับกันบางทีผลลัพธ์ที่ดีก็มาจากตัดสินใจแบบมั่วๆ ไม่ได้หมายความว่าเราจะมั่วแล้วสำเร็จได้อีก สิ่งสำคัญคือเราต้องรู้จักตัวเองว่าเราคิดดีแล้วหรือเรากำลังมั่วอยู่

Paradox of choice คือการที่เราตัดสินใจอะไรได้ยากเพราะมีตัวเลือกเยอะเกินไป ยิ่งคนที่มีนิสัยต้องการสิ่งที่ดีที่สุดก็จะยิ่งตัดสินใจยากเพราะมีตัวเลือกให้เปรียบเทียบเยอะ คำแนะนำก็คือเมื่อเราต้องการจะเลือกอะไรบางอย่าง ให้เรากำหนดเกณฑ์ตัดสินและความสำคัญของแต่ละเกณฑ์ไว้ก่อนแล้วค่อยไปดูตัวเลือกต่างๆ ถ้าไปดูตัวเลือกก่อนอาจงงและตัดสินใจตามตัวเลือกแบบงงๆได้ เมื่อได้สิ่งที่ดีพอตามเกณฑ์ของเราแล้วก็พอใจได้ อย่าไปปวดหัวว่าได้สิ่งที่ดีที่สุดหรือเปล่า

จากนั้นเด็กๆก็ทำวงล้อภาพยนตร์ (Movie Wheel หรือ Phenakistiscope) กันครับ วิธีทำดังในคลิปครับ:

หลังจากรู้วิธีทำ เด็กๆก็แยกย้ายกันไปเล่น ประดิษฐ์ และออกแบบลายต่างๆกันเองครับ

วิทย์ม.ต้น: หัดจัดเรียงข้อมูล (sorting) ด้วย Python, หาคำที่มีสระ aeiou ครบ, หา Anagrams

วันนี้เด็กๆม.ต้นหัดใช้คำสั่ง sorted(…), sorted(…, reverse = True), sorted(…, key = …) ใน Python เพื่อจัดเรียงข้อมูลเป็นลำดับต่างๆตามที่ต้องการครับ

มีแบบฝึกหัดให้เด็กๆพยายามแก้ปัญหาครับ มีให้หาคำภาษาอังกฤษที่มีสระครบห้าตัว a, e, i, o, u

มีแบบฝึกหัดให้หาคำภาษาอังกฤษที่มีสระครบห้าตัวและเรียงกันด้วย

และมีแบบฝึกหัดให้หา anagrams หรือคำที่มีตัวสะกดเป็นอักษรชุดเดียวกันเช่น bat กับ tab หรือ colonialist กับ oscillation

ท่านสามารถกดดู notebook นี้ได้ที่ http://nbviewer.jupyter.org/urls/witpoko.com/wp-content/uploads/2018/12/จัดเรียงข้อมูล_sorting.ipynb

หรือดาวน์โหลดไปเล่นเองได้จาก https://witpoko.com/wp-content/uploads/2018/12/จัดเรียงข้อมูล_sorting.ipynb (ถ้ากดแล้วไม่โหลดให้กดเมาส์ขวา Save As… หรือ Download linked file… นะครับ) ถ้าจะเล่นเองต้องมีไฟล์คำศัพท์ภาษาอังกฤษ เช่นถ้ามี macOS ไฟล์ก็จะอยู่ที่ /usr/share/dict/words ถ้าไม่มีก็สามารถไปหาได้ที่ https://github.com/dwyl/english-words/  หรือ http://wordlist.aspell.net/12dicts-readme/ เป็นต้นครับ

บันทึกกิจกรรมวิทยาศาสตร์สำหรับเด็กๆ อยากให้คุณพ่อคุณแม่คุณครูเอาไปประยุกต์เล่นกับเด็กๆเยอะๆครับ :-)