Category Archives: science class

วิทย์ประถม: เปิดเทอมไหม่เราเริ่มด้วยภาพลวงตา

ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กๆศูนย์การเรียนปฐมธรรมมาครับ เด็กๆหัดคิดแบบวิทยาศาสตร์โดยพยายามอธิบายมายากลตัดไพ่ในกล่อง แล้วเราดูภาพลวงตาต่างๆเพื่อความสนุกสนานและให้เข้าใจว่าทุกสิ่งที่เรารับรู้เกิดจากการทำงานของสมอง และสมองบางครั้งก็ทำงานผิดพลาดหรือถูกหลอกได้

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่ ส่วนลิงก์รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนอื่นเด็กๆได้ดูมายากลในคลิปนี้ครับ เด็กๆดูกลก่อนแล้วพยายามอธิบายก่อนเฉลย คราวนี้เป็นกลตัดไพ่ในกล่อง:

กิจกรรมหัดอธิบายมายากลนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็น และหวังว่าเมื่อโตไปจะไม่ถูกหลอกง่ายๆครับ

ผมเล่าให้เด็กๆฟังว่าสมองเป็นก้อนไขมัน (เป็นส่วนมาก) อยู่ในกระโหลกมืดๆ ติดต่อกับโลกภายนอกผ่านสัญญาณไฟฟ้าและเคมีกับประสาทสัมผัสและอวัยวะอื่นๆ ทุกอย่างที่เรารับรู้ ที่เราคิด ที่เราจำ เกิดจากการทำงานของสมอง

การรับรู้ต่างๆของเรา เราเห็นอะไร เราได้ยินอะไร เรารับรสชาติอะไร เราได้กลิ่นอะไร เราสัมผัสอะไร ต่างเกิดจากการที่สมองตีความสัญญาณไฟฟ้าที่วิ่งมาตามเส้นประสาทที่เชื่อมกับอวัยวะในร่างกาย การตีความนี้มีประโยชน์ทำให้พวกเรามีชีวิตอยู่ได้ในโลก เรามักจะเข้าใจผิดว่าทุกสิ่งทุกอย่างที่เรารับรู้มีความถูกต้องตรงกับความเป็นจริง แต่เราอาจตีความผิด รับรู้ผิดๆ จำผิดๆ และเข้าใจอะไรผิดๆก็ได้ ดังนั้นเราต้องระมัดระวังว่าเรารับรู้และเข้าใจสิ่งต่างๆอย่างไร

วันนี้เราใช้ตัวอย่างภาพลวงตาต่างๆมาแสดงว่าเราเข้าใจผิดหรือรับรู้ผิดได้ง่ายๆอย่างไร

ผมให้เด็กๆดูภาพลวงตาต่างๆเช่น

นับขาช้าง
มีกี่แท่ง

ภาพลวงตาสองอันนี้แสดงว่าตาเรามองชัดๆได้ในบริเวณเล็กๆเท่านั้น และสมองจะตีความว่าเห็นอะไรในบริเวณเล็กๆนั้นทันที ไม่สามารถรอให้ตามองทั้งภาพก่อนตีความได้

ผมให้เด็กๆเหยียดแขนแล้วมองนิ้วโป้งของตัวเอง จะพบว่าเราเห็นรายละเอียดได้ดีแถวๆบริเวณนิ้วโป้งเท่านั้น บริเวณรอบๆจะไม่ชัด ไม่มีรายละเอียด:

ให้เด็กๆดูคลิปวิดีโอนี้ ให้เข้าใจว่าเมื่อตามองไม่ชัด สมองก็จะพยายามจินตนาการสิ่งคาดว่าจะเป็นเข้าไป ในกรณีนี้เมื่อมองกากบาทตรงกลาง หน้าทั้งสองข้างก็จะบิดเบี้ยวดูประหลาด:

เนื่องจากเราจะเห็นชัดๆในบริเวณเล็กๆเท่านั้น ตาเราจะต้องกวาดไปมาตลอดเวลาเพื่อดูสิ่งรอบๆตัวเราแล้วเอาภาพมาประกอบกัน ผมจึงให้เด็กๆไปพยายามสังเกตว่าตาของเพื่อนจะขยับไปมาเรื่อยๆเสมอเพื่อดูให้ชัดทั่วๆด้วยครับ (saccadic eye movement)

จากนั้นเราก็สนุกสนานกับภาพลวงตาต่างๆเช่น Waterfall Illusion ที่ทำให้เห็นภาพนิ่งๆขยับไปมาหลังจากมองลวดลายขาวดำคลื่อนไหวอยู่สักพัก (ลวดลายตัวอย่าง, ควรไปที่เว็บไซต์ https://michaelbach.de/ot/mot-adapt/index.html เพื่อดูลวดลายขยับนานๆเกินสิบวินาทีขึ้นไป):

ดูรูปผีผู้หญิงใกล้ๆรถคว่ำครับ:

 หลายๆคนจะเห็นว่ามีผู้หญิงนั่งอยู่ข้างๆรถคว่ำ แต่มองดีๆแล้วจะเห็นว่ามันคือล้อรถ เด็กๆได้เรียนรู้ว่าถ้าสงสัยว่าเจอผี ให้มองตรงๆชัดๆ ใช้ไฟสว่างๆส่องดู สมองคนเราเก่งมากเรื่องมั่วให้เห็นหน้าคนครับ

ดูว่าตัวไหนใหญ่กว่ากัน:

 สมองเราแปลภาพว่าเป็นอุโมงค์ที่มีความลึก ดังนั้นเราจึงเห็นยักษ์ตัวบนใหญ่กว่ายักษ์ตัวล่าง พอเด็กๆเอาไม้บันทัดวัดก็จะพบว่ามันมีขนาดเท่ากันครับ

ดูว่าวงกลมไหนใหญ่กว่ากัน:

ถ้าใช้ไม้บันทัดวัดจะปรากฎว่าเท่ากันครับ แสดงว่าสมองใช้การเปรียบเทียบรอบๆเพื่อตัดสินขนาดด้วย

เด็กๆได้ดูภาพลวงตาหน้าหมุน (สมองตัดสินใจว่าลวดลายที่เห็นควรจะเป็นอะไรเมื่อหมุนไปมา):

ให้ดูภาพลวงตาอันนี้ด้วย:

เราทุกคนจะเห็นว่ากล่องสีเหลืองและสีน้ำเงินขยับไม่พร้อมกันเวลามันไม่แตะกัน แต่ถ้าเราหยุดภาพแล้วพิมพ์ออกมาวัด เราจะพบว่าทุกกล่องเคลื่อนที่ขึ้นลงพร้อมๆกันครับ (สามารถไปกดเล่นได้ที่ https://michaelbach.de/ot/mot-feetLin/index.html) ในอดีตผมเคยตัดกระดาษสีมาขยับบนพื้นขาวดำดูกันนอกจอคอมพิวเตอร์ด้วยครับ:

ภาพลวงตาอันสุดท้ายเรียกว่า Adelson’s Checker-Shadow (https://michaelbach.de/ot/lum-adelsonCheckShadow/index.html):

สีไหนเข้มกว่ากันระหว่าง A และ B

ตาเราจะเห็นว่า A เข้มกว่า B นะครับ แต่ถ้าพิมพ์ออกมาแล้วตัดชิ้น A, B ออกมา จะพบว่ามันมีสีเดียวกันครับ สลับที่ A กับ B แล้วจะมองเห็น B สีเข้มกว่า A ครับ อันนี้ก็เป็นอีกหลักฐานว่าสมองจะเดาสีเดาความสว่างจากสีและความสว่างรอบๆครับ เราพิมพ์ภาพออกมาแล้วปิดบริเวณรอบๆ A และ B ก็จะพบว่าทั้งสองช่องมีสีเดียวกัน:

นอกจากนี้ ผมแนะนำให้เด็กๆที่สนใจไปดูแบบจำลองร่างกายมนุษย์สามมิติที่ https://www.zygotebody.com เพื่อดูส่วนต่างๆของร่างกาย เช่นสมองและระบบประสาทด้วยครับ:

วิทย์ประถม: รู้จักเว็บเล่นวงโคจร, ปล่อยลูกแก้วใส่กระปุกหลุมดำ

ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กๆศูนย์การเรียนปฐมธรรมมาครับ เด็กๆหัดคิดแบบวิทยาศาสตร์โดยพยายามอธิบายมายากลเชือกมัดไพ่ แนะนำเว็บเล่นวงโคจรให้เด็กๆรู้จัก (https://phet.colorado.edu/en/simulations/my-solar-system) เด็กๆปล่อยลูกแก้วและเหรียญให้วนเร็วขึ้นๆจนตกลงไปในกระปุกหลุมดำ

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่ ส่วนลิงก์รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนอื่นเด็กๆได้ดูมายากลในคลิปนี้ครับ เด็กๆดูกลก่อนแล้วพยายามอธิบายก่อนเฉลย คราวนี้เป็นกลเชือกมัดไพ่:

กิจกรรมหัดอธิบายมายากลนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็น และหวังว่าเมื่อโตไปจะไม่ถูกหลอกง่ายๆครับ

สัปดาห์ที่แล้วเราคุยกันเรื่องปริมาณการหมุนไป สัปดาห์นี้ผมเล่าให้เด็กๆฟังว่าเวลาดาวโคจรรอบกันก็มีปริมาณการหมุนด้วย เล่าว่าเวลาดาวโคจรรอบกัน วงโคจรจะเป็นวงรี ถ้าวงรีรีน้อยๆมันก็จะดูเกือบเป็นวงกลม เช่นดวงจันทร์โคจรรอบโลกเป็นวงรี โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์เป็นวงรี ดาวหางฮัลเลย์โคจรรอบดวงอาทิตย์เป็นวงรีเป็นต้น และความเร็วการโคจรขึ้นกับดาวอยู่ใกล้กันแค่ไหนด้วย

ผมแนะนำเว็บไซต์ My Solar System ซึ่งเป็นที่ทดลองวงโคจรแบบต่างๆที่เราออกแบบเองได้ครับ จะมีการคำนวณตำแหน่งของดาวที่เคลื่อนที่และดึงดูดกันด้วยแรงโน้มถ่วง ให้เด็กๆสังเกตทิศทางความเร็วของดาวว่าชี้ไปทางไหน ให้สังเกตว่าดาวเคราะห์หรือดาวหางเคลื่อนที่เร็วขึ้นเมื่อใกล้ดวงอาทิตย์ ให้สังเกตว่าถ้าดาวเคราะห์จะโคจรรอบดวงอาทิตย์ได้ต้องมีความเร็วอย่างน้อยค่าหนึ่ง ถ้าน้อยเกินไปจะตกสู่ดวงอาทิตย์ แต่ถ้าความเร็วมากไปก็จะหลุดจากวงโคจรไม่ย้อนกลับมาอีก

หน้าตาเว็บเป็นแบบนี้ครับ:

นี่คือคลิปในอดีตเป็นตัวอย่างว่าเราจะเห็นอะไรในเว็บนี้ (ปัจจุบันหน้าตาจะเปลี่ยนไปบ้างครับ):

เด็กๆสังเกตได้ว่าในวงโคจรรีๆของดาวหางเนี่ย เมื่อดาวหางเข้าใกล้ดวงอาทิตย์มันจะวิ่งเร็วขึ้น เมื่อไกลออกจากดวงอาทิตย์จะวิ่งช้าลง ผมบอกเด็กๆว่ามันเป็นเรื่องเดียวกับเราปล่อยลูกบอลตกพื้น ทั้งดาวหางและลูกบอลต่างก็ “ตก” เข้าสู่ดวงอาทิตย์หรือโลกและเร่งความเร็วด้วยแรงโน้มถ่วง เมื่อดาวหางและลูกบอลวิ่งออกห่างจากดวงอาทิตย์หรือโลกแรงโน้มถ่วงจะเป็นตัวหน่วงความเร็วของมัน ให้สังเกตลูกบอลตกลง เร่งความเร็ว กระทบพื้น กระเด้งขึ้น ความเร็วช้าลงๆจนหยุดแล้วเริ่มตกลงมาใหม่

ผมโชว์บางส่วนของคลิปนี้ให้เด็กๆดูว่าเราจำลองวงโคจรโดยใช้ผ้าที่ยุบเป็นหลุมก็ได้:

จากนั้นก็เอา “กระปุกหลุมดำ” (Vortex Piggy Bank หรือ Vortex Bank) มาให้เด็กๆเล่นปล่อยลูกแก้วแบบต่างๆให้ดูการโคจรของลูกแก้วก่อนจะตกลงไปในกระปุกกันครับ หน้าตาจะเป็นประมาณนี้:

บรรยากาศการเล่นครับ:

วิทย์ประถม: การหมุนของแม่เหล็ก, “ปริมาณการหมุน” (โมเมนตัมเชิงมุม)

ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กๆศูนย์การเรียนปฐมธรรมมาครับ เด็กๆหัดคิดแบบวิทยาศาสตร์โดยพยายามอธิบายมายากลคนลอยได้ เด็กๆปล่อยแม่เหล็กกลมสองลูกเข้าหากันให้หมุนเร็วๆ คุยกันเรื่อง “ปริมาณการหมุน” (โมเมนตัมเชิงมุม)

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่ ส่วนลิงก์รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนอื่นเด็กๆได้ดูมายากลในคลิปนี้ครับ เด็กๆดูกลก่อนแล้วพยายามอธิบายก่อนเฉลย คราวนี้เป็นกลคนลอยได้:

กิจกรรมหัดอธิบายมายากลนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็น และหวังว่าเมื่อโตไปจะไม่ถูกหลอกง่ายๆครับ

ผมให้เด็กๆดูคลิปนักสเก็ตน้ำแข็ง:

ให้เด็กๆสังเกตคนเล่นสเก็ตน้ำแข็ งเวลาเขาเริ่มหมุนตัวแขนขาเขาจะกางออก แล้วพอหุบแขนหุบขาเขาจะหมุนตัวเร็วขึ้นมากๆ ผมเล่าให้เด็กๆฟังว่าจักรวาลที่เราอยู่มีกฏของธรรมชาติข้อหนึ่งที่ว่า “โมเมนตัมเชิงมุม” หรือ “ปริมาณการหมุน” นั้นจะคงที่เสมอถ้าไม่มีใครไปบิดให้การหมุนเปลี่ยนไป กฎนี้เรียกว่าการอนุรักษ์โมเมนตัมเชิงมุม  ปริมาณการหมุนนั้น เท่ากับผลคูณของ น้ำหนัก (ความจริงคือมวล) กับ ความเร็วในการหมุน กับ ระยะทาง(ที่ตั้งฉากกับทิศทางการเคลื่อนที่)จากจุดหมุน (รายละเอียดพวกนี้ เด็กๆต้องไปศึกษาเพิ่มเติมในวิชาฟิสิกส์ในอนาคตครับ) ถ้าของอะไรบางอย่างกำลังหมุนรอบๆจุดหนึ่งแล้วอยู่ๆระยะทางถึงจุดหมุนลดลง ของนั้นๆก็ต้องหมุนรอบๆจุดหมุนให้เร็วขึ้นเพื่อชดเชยให้ปริมาณการหมุนคงที่ ความจริงข้อนี้เราจะเห็นได้จากนักเล่นสเกตน้ำแข็งที่หมุนตัวเร็วขึ้นเมื่อหุบแขนขา และหมุนช้าลงเมื่อกางแขนกางขา

เราเอากฎข้อนี้มาเล่นได้โดยเอาแม่เหล็กกลมๆขนาดเท่ากันสองลูก แล้วเล่นกลิ้งให้มันชนกันเฉียงๆครับ พอมันดูดติดกันมันจะหมุนเร็วมาก:

ตอนที่แม่เหล็กยังวิ่งเข้าหากันแต่ยังห่างกันอยู่ก็คล้ายๆตอนนักสเก็ตน้ำแข็งกางแขนขาให้กว้างๆ เมื่อแม่เหล็กชิดติดกันก็คล้ายๆนักสเก็ตน้ำแข็งหุบแขนหุบขา

จากนั้นเด็กๆก็เล่นกลิ้งแม่เหล็กกลมๆเข้าหากัน บางครั้งแม่เหล็กจะดูดติดกันและหมุนอย่างเร็วมากอยู่เป็นเวลาหลายวินาที ตอนแรกลูกบอลแม่เหล็กอยู่ห่างกันและวิ่งเฉียงๆเข้าหากันก็มีปริมาณการหมุนระดับหนึ่ง พอมันเข้ามาติดกันมันต้องหมุนเร็วขึ้นมากๆเพื่อชดเชยระยะห่างที่หดลงและให้คงปริมาณการหมุนเอาไว้  ผมบอกว่าถ้าเราทำการทดลองนี้ในอวกาศที่ไม่มีแรงต้านจากอากาศ และไม่มีความฝืดจากพื้น แม่เหล็กทั้งสองจะหมุนไปเรื่อยๆนานๆ เหมือนกับการที่โลกที่เกิดจากฝุ่นผงที่ดึงดูดมาติดกันแล้วหมุนมาเป็นเวลา 4-5 พันล้านปีแล้ว เหมือนกับดาวต่างๆ ดวงจันทร์ทั้งหลายหมุนรอบตัวไปเรื่อยๆไม่ยอมหยุดเสียที

บรรยากาศการเล่นจะเป็นประมาณนี้ครับ:

เด็กมัธยมอาจหาความรู้เพิ่มเติมจากสองคลิปนี้ได้ครับ: