Category Archives: science class

แรงลอยตัว, Chromatography, ลูกปิงปองยกลูกเทนนิส

วันอังคารที่ผ่านมาผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กๆมาครับ เด็กประถมได้หัดอธิบายมายากล (ฝึกคิดแบบวิทยาศาสตร์) ประถมต้นได้ทำกิจกรรมรู้จักกับแรงลอยตัว ประถมปลายได้เล่นแยกส่วนประกอบสีเมจิกด้วยวิธี Chromatography เด็กอนุบาลสามได้เล่นของเล่นลูกปิงปองยกลูกเทนนิสด้วยการเหวี่ยงเป็นวงกลม

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมต่างๆอยู่ที่นี่นะครับ กิจกรรมประถมคราวที่แล้วเรื่อง “ทำยังไงให้เห็นอากาศ การเคลื่อนที่เป็นวงกลมต้องมีแรงสู่ศูนย์กลาง” ครับ รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

เด็กประถมได้ดูมายากลอันนี้ครับ ผู้หญิงเข้าไปในกล่องแล้วดูเหมือนหายไป เด็กๆดูเฉพาะส่วนมายากลก่อน ยังไม่ดูเฉลยครับ:

ให้เด็กๆคิดและเสนอคำอธิบายว่ากลนี้ทำได้อย่างไร ให้หัดสังเกต ตั้งสมมุติฐานและตรวจสอบว่าสมมุติฐานเข้ากันได้กับข้อสังเกตต่างๆไหม สมมุติฐานไหนขัดกับข้อสังเกตและต้องล้มไป เป็นการหัดคิดแบบวิทยาศาสตร์ครับ หลังจากเด็กๆคิดกันสักพักก็ดูเฉลยกันครับ

ต่อจากนั้นเด็กประถมต้นได้ทำกิจกรรมเพื่อเริ่มเข้าใจเรื่องแรงลอยตัว ถามเด็กๆว่าเด็กๆเคยลงไปในน้ำไหม สามารถลอยตัวด้วยท่าปลาดาวหรือแมงกระพรุนไหม 

ตัวอย่างการลอยตัวแบบปลาดาวครับ: 

ถามเด็กๆว่าทำไมคนถึงลอยอยู่ได้ และถ้าจะจมจะต้องเป็นอย่างไร สักพักเด็กๆก็เข้าใจว่าในปอดและกระเพาะมีอากาศช่วยให้ลอย ถ้าน้ำเข้าปอดเข้ากระเพาะก็จะจม เราทดลองแบบจำลองด้วยขวดแก้วปิดและเปิดให้น้ำเข้าไปเพื่อเปรียบเทียบการลอยและจม:

ต่อจากนั้นเด็กๆก็ผลัดกันกดขวดพลาสติกขนาดใหญ่ปิดฝา เปรียบเทียบกับขนาดเล็กปิดฝา ว่าแบบไหนกดให้จมน้ำยากกว่ากัน เด็กๆก็เข้าใจว่าขนาดขวดที่จมในน้ำมีผลว่าจมยากจมง่ายแค่ไหน:

จากนั้นเด็กๆก็ลองเปรียบเทียบขวดขนาดใหญ่เท่ากัน ปิดฝาทั้งคู่ แต่ขวดหนึ่งใส่น้ำไว้ครึ่งขวด อีกขวดมีแต่อากาศ  เด็กๆเดาถูกว่าขวดที่มีแต่อากาศน่าจะกดให้จมได้ยากกว่า แล้วก็ลองทดลองกดจริงๆ:

สำหรับเด็กประถมต้น เราจะทำการทดลองเกี่ยวกับแรงลอยตัวต่อไปอีกในอนาคตครับ วันนี้เป็นการเริ่มเล่นให้คุ้นเคยก่อน

สำหรับเด็กประถมปลาย วันนี้ผมให้เล่น Chromatography (โครมาโตกราฟี) แบบที่เราเล่นกันเรียกว่าโครมาโตกราฟีแบบกระดาษ วิธีก็คือเอากระดาษกรอง (เช่นกระดาษกรองสำหรับชงกาแฟ) มาแต้มด้วยสี แล้วเอาปลายด้านหนึ่งจุ่มน้ำ (อย่าให้ท่วมจุดสีที่แต้ม) แล้วรอให้น้ำซึมขึ้นมาบนกระดาษและพาส่วนประกอบต่างๆของจุดสีวิ่งตามมาด้วย ส่วนประกอบต่างๆวิ่งช้าเร็วไม่เท่ากันเลยเห็นมันแยกออกจากกันครับ ถ้าสีไม่ละลายน้ำมันก็จะไม่ซึมไปตามกระดาษกรอง ต้องหาสารละลายอื่นที่ละลายสีได้มาใช้แทนน้ำ เทคนิคโครมาโตกราฟีนี้ใช้แยกสารที่ผสมกันอยู่ให้รู้ว่ามีอะไรบ้าง แต่วันนี้เด็กๆตื่นเต้นกับการทำให้มีลวดลายสวยๆกันมากกว่า ซึ่งก็ดีแล้วครับ กิจกรรมต้องสนุกก่อนถึงจะมีหวังว่าเด็กๆจะอยากรู้เพิ่มเติม

ตัวอย่างสีที่เด็กๆทำเป็นรุ้งเลยครับ:

สำหรับเด็กอนุบาล 3/1 เด็กๆได้เล่นใช้ของเบายกของหนักด้วยการเคลื่อนที่เป็นวงกลมครับ ถ้าเป็นทฤษฎีก็คือถ้าของจะเคลื่อนที่เป็นวงกลม มันต้องมีแรงสู่ศูนย์กลางดึงมัน ถ้าเราใช้เชือกผูกของที่แกว่งเป็นวงกลม แรงตึงในเชือกก็สามารถเอาไปยกของได้ครับ แต่สำหรับเด็กๆเราไม่ได้คุยกันเรื่องทฤษฎีอะไร แค่บอกวิธีประดิษฐ์ของเล่นเพื่อให้ไปลองทำและเล่นดูดันนี้ครับ:

ผมเคยบันทึกไว้ในช่องเด็กจิ๋ว & ดร.โก้โดยใช้ยางลบและลูกเทนนิสด้วยครับ:

เด็กๆสนุกสนานกับการเหวี่ยงและหมุนกันใหญ่ครับ:

 

วิทย์ม.ต้น: ดูคลิปหุ่นยนต์ดิสนีย์, เขียนโปรแกรม Scratch กันต่อ + Scratch Offline Editor

วันนี้เด็กๆม.ต้นได้ดูคลิปหุ่นยนต์ที่บริษัทดิสนีย์ประดิษฐ์เพื่อไปใช้ในสวนสนุกของเขาครับ มีแบบขยับหน้าได้แนบเนียนเหมือนมีชีวิตสำหรับเรื่อง Avatar:

 และมีหุ่นยนต์สตันต์แมนชื่อ Stuntronics ที่แสดงบทผาดโผนแทนคน:

รายละเอียดอ่านเพิ่มเติมได้ที่ Disney Imagineering has created autonomous robot stunt doubles นะครับ

หลังจากนั้นเด็กๆก็นั่งเขียนโปรแกรม Scratch กันต่อ ก็ติดบั๊กเล็กๆน้อยๆมีการแลกเปลี่ยนความรู้กัน ผมสอนวิธีดีบักแบบให้เปรียบเทียบว่าพฤติกรรมของโปรแกรมเกิดจากส่วนไหนของโปรแกรม และส่วนนั้นๆทำงานอย่างที่เราคิดว่ามันควรจะทำหรือไม่ และบอกเคล็ดลับเด็กๆว่าคนที่เขียนโปรแกรมเก่งๆนั้นเขาจะสามารถนั่งอยู่กับคอมพิวเตอร์นานๆและนั่งคิดต่อเนื่องเกี่ยวกับโปรแกรมได้นานๆทั้งนั้น

ผมแนะนำให้เด็กๆได้รู้จัก Scratch Offline Editor ที่ทำให้สามารถนั่งเขียนโปรแกรม Scratch ได้โดยไม่ต้องต่ออินเทอร์เน็ต และไม่ติดปัญหาเวลาเขียนโปรแกรมใหญ่ๆแล้ว save ได้มั่งไม่ได้มั่งครับ

ลองเข้าไปดูงานที่เด็กๆกำลังทำกันได้ครับ สามารถกด  See Inside เพื่อดูว่าข้างในมีโปรแกรมหน้าตาอย่างไรถึงทำงานได้อย่างที่เห็น แต่งานบางคนก็ยังไม่ได้เปิดให้ดูเป็นสาธารณะนะครับ:

Titus: https://scratch.mit.edu/users/StzzSmarauder/
Boongie: https://scratch.mit.edu/users/Blue_BG/
Poon: https://scratch.mit.edu/users/poonpoon23/
Pun: https://scratch.mit.edu/users/naragin/
Jung: https://scratch.mit.edu/users/jungie/
Chunly: https://scratch.mit.edu/users/chanyachun/
Tatia: https://scratch.mit.edu/users/wonderTS/
Pitchee: https://scratch.mit.edu/users/Pitchee/
Tangmo: https://scratch.mit.edu/users/pigbompp/

 

 

ทำยังไงให้เห็นอากาศ การเคลื่อนที่เป็นวงกลมต้องมีแรงสู่ศูนย์กลาง

วันอังคารที่ผ่านมาผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กๆมาครับ เด็กประถมได้หัดเดาวิธีเล่นมายากล และได้ดูวิธีการมองภาพความหนาแน่นของอากาศที่เรียกว่า Schlieren Opticsเด็กอนุบาลสามได้เล่นเลี้ยงลูกแก้วให้วิ่งอยู่ตามขอบกาละมังโดยให้เห็นว่าถ้าไม่มีขอบกาละมังบังคับอยู่ ลูกแก้วจะวิ่งออกไปตรงๆ ไม่เลี้ยวครับ

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมต่างๆอยู่ที่นี่นะครับ กิจกรรมประถมคราวที่แล้วเรื่อง “ฝึกคิดแบบวิทย์ ทำกล้องจุลทรรศน์เลนส์เดี่ยว การเคลื่อนที่เป็นวงกลม” ครับ รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนอื่นเด็กประถมได้ดูมายากลนี้ก่อนครับ ดูเฉพาะส่วนแรกก่อน ยังไม่ดูเฉลย ให้ฝึกสังเกตและตั้งสมมุติฐานครับ:

การฝึกคิดอย่างนี้สำคัญครับ ฝึกให้คุ้นเคยกับสถานการณ์ใหม่ๆที่ยังไม่รู้จัก ให้รู้จักสังเกตรายละเอียดต่างๆ ฝึกตั้งสมมุติฐาน และดูว่าสมมุติฐานไหนขัดแย้งกับหลักฐาน อันไหนเข้ากับหลักฐาน ทำเรื่อยๆให้เป็นนิสัย จะได้คิดแบบวิทยาศาสตร์เป็นเรื่องปกติ

จากนั้นเด็กๆก็ได้สังเกตอากาศกันด้วยวิธี schlieren optics กันครับ 

 ปกติเราจะมองไม่เห็นอากาศแต่ถ้าเราจัดเรียงกระจกเว้า ไฟฉายจาก LED เล็กๆ และแผ่นอลูมิเนียมฟอยล์ให้เหมาะสม เราจะเห็นเงาบนฉากที่แสดงให้เห็นความหนาแน่นที่ต่างๆกันในอากาศได้
ด้วยวิธีง่ายๆติดตั้งไม่เกินห้านาที เราจะสามารถสังเกตอากาศร้อนจากการเผาไหม้ ก๊าซต่างชนิดที่พ่นในอากาศ อากาศเย็นรอบๆก้อนน้ำแข็ง ลมร้อนจากเครื่องเป่าผม ฯลฯ วิธีทำเป็นดังในคลิปครับ:

หลักการก็คือเราปล่อยแสงจาก LED  เล็กๆไปสะท้อนกับกระจกเว้า กระจกเว้าจะรวมโฟกัสแสงกลับมาเป็นจุดเล็กๆ ถ้าขยับจุดรวมแสงให้ถูกแผ่นฟอยล์อลูมิเนียมบังสักครึ่งหนึ่ง แสงที่ผ่านฟอยล์อลูมิเนียมก็จะวิ่งผ่านไปตกที่จอรับภาพให้เราสังเกต เมื่อบริเวณต่างๆในอากาศมีความหนาแน่นต่างๆกัน (เช่นเกิดจากความร้อน จากก๊าซต่างชนิด หรือความดันสูงๆ) แสงที่เดินทางผ่านบริเวณนั้นๆจะมีการหักเหเปลี่ยนทิศทาง ถ้าทิศทางเปลี่ยนพอจนไปชนแผ่นฟอยล์อลูมิเนียม เราก็จะสังเกตบริเวณนั้นว่ามืดลงไป  

ตัวอย่างเงาอากาศร้อนจากการจุดเทียนเป็นแบบนี้ครับ:

ถ้าต้องการภาพที่คุณภาพดีๆกว่านี้ (แต่ก็ทำยากขึ้นและแพงขึ้น) ลองดูคลิปนี้:

คลิปนี้มีถ่ายแบบ slo-motion สวยๆด้วยครับ:

ถ้าต้องการคำอธิบายหลักการแบบฟิสิกส์และภาพสวยมากๆไปดูที่เว็บของมหาวิทยาลัย Harvard นะครับ

สำหรับเด็กอนุบาล 3/1 ผมสอนให้เล่นของเล่นตระกูลเสือไต่ถังครับ เอาลูกแก้วกลมๆไปใส่ใว้ในกาละมังกลมๆ หรือในขวดกลมๆ แล้วเหวี่ยงๆให้ลูกแก้ววิ่งรอบๆภายในภาชนะ เมื่อหยุดแกว่ง ลูกแก้วก็ยังจะวิ่งไปรอบๆอีกสักพักหนึ่งครับ ถ้าเราหมุนเร็วเกินลูกแก้วจะกระเด็นออกจากกาละมังได้ ให้เด็กๆสังเกตว่าเมื่อลูกแก้วหลุดออกมา มันเคลื่อนที่อย่างไร (วิ่งเป็นเส้นตรงหรือวิ่งโค้งๆ? วิ่งไปทิศทางไหน?) เมื่อลูกแก้ววิ่งเร็วขึ้นมันขึ้นมาสูงกว่าหรือต่ำกว่า ให้เด็กๆสังเกตว่าถ้าไม่มีผนังกาละมังมาบังคับ ลูกแก้วจะวิ่งตรงๆไม่วิ่งโค้งๆครับ ผมเคยบันทึกวิธีเล่นไว้ในอดีตแล้วในคลิปนี้ครับ:

พอเด็กรู้วิธีเล่น ก็เล่นกันเองกับลูกแก้วใหญ่เล็กในกาละมังหรือชามแบบต่างๆครับ:

ถ้าเด็กโตกว่านี้เราจะอธิบายได้มากกว่านี้แบบที่ผมบันทึกไว้ที่ การเคลื่อนที่เป็นวงกลมสำหรับประถม สมดุลสำหรับอนุบาล ครับ