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

เป่าลูกดอกอย่างไรไปไกลๆ เล่นแข่ง Strandbeest แม่แรงเพิ่มพลัง

ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กๆมาครับ เด็กประถมได้พยายามอธิบายมายากลเพื่อฝึกคิดแบบวิทยาศาสตร์ ได้เดาว่าใช้หลอดสั้นหรือยาวทำให้ลูกดอก (โฟม) วิ่งไปได้เร็วกว่า ประถมปลายได้เห็นความสัมพันธ์การทดลองนี้กับปืนสั้นปืนยาว จากนั้นเด็กๆก็ได้เล่นแข่งตัว Strandbeest ซื่งเป็นงานศิลปะสร้างสรรค์โดยนักฟิสิกส์/ศิลปิน Theo Janson เอาแท่งพลาสติกมาต่อกันให้เดินเหมือนสัตว์ด้วยแรงลม เด็กอนุบาลสามได้สังเกตการเปลี่ยนขนาดของอากาศและการคงขนาดเดิมของน้ำเมื่อเพิ่มความดัน และได้เล่นแม่แรงไฮดรอลิกหลอดฉีดยา

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมต่างๆอยู่ที่นี่นะครับ กิจกรรมประถมคราวที่แล้วเรื่อง “จรวดกระสุนโฟม ประดิษฐ์และเล่นแม่เแรงไฮดรอลิกหลอดฉีดยา” ครับ รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนอื่นเด็กประถมได้ดูมายากลนี้ครับ ดูเฉพาะตอนแรกที่เป็นกล ยังไม่ดูส่วนเฉลยตอนหลังนะครับ ไว้ดูเฉลยหลังจากได้พยายามคิดพยายามอธิบายว่ากลแต่ละกลทำอย่างไรกันก่อนครับ กลวันนี้คือกลเสกคนให้ลอยตัวครับ:

กิจกรรมนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ครับ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็นครับ

ต่อไปผมเอาท่อน้ำ PVC ขนาดสั้นและยาวมาให้เด็กดู ถามเด็กๆว่าถ้าใส่กระสุนโฟม Nerf เข้าไปในท่อแล้วเป่าแรงเท่าๆกันด้วย 1 ลมปอด เป่าด้วยท่อไหนจะทำให้กระสุนวิ่งไปไกลกว่ากันครับ

ท่อน้ำ PVC สีเหลืองๆ กระสุนปืน Nerf สีน้ำเงินหัวส้มครับ

เด็กๆก็ตอบทั้งสองแบบ บางคนคิดว่าท่อสั้นจะเป่าได้ไกลกว่าเพราะลมแรงๆอยู่ในท่อ บางคนคิดว่าท่อยาวจะเป่าได้ไกลกว่าเพราะลมดันในท่อได้นานๆ เราจึงทดลองเป่าดูครับ พบว่าท่อยาวประมาณ 1 เมตรเป่าได้ไกลกว่าท่อสั้นๆ 10-15 เซนติเมตรมาก

สาเหตุที่เป็นเช่นนี้ก็เพราะเวลาเราเป่าลมเข้าไปในท่อ ลมจะดันกระสุนให้วิ่งไปข้างหน้าได้เฉพาะตอนกระสุนอยู่ในท่อเท่านั้น พอกระสุนพ้นท่อออกไปแล้วลมก็กระจายตัวอยู่แถวๆปากท่อไม่สามารถผลักกระสุนให้วิ่งเร็วขึ้นไปอีกแล้ว ดังนั้นท่อยาวๆทำให้ลมผลักกระสุนได้นานทำให้กระสุนมีความเร็วสูงกว่า แต่ถ้าท่อยาวมากไป (เข่นยาว 2-4 เมตร) ลมไม่พอกระสุนก็จะวิ่งช้าลงด้วยแรงเสียดทานในท่อครับ

หลักการเดียวกันนี้อธิบายว่าทำไมกระสุนชนิดเดียวกันยิงจากปืนสั้นจะวิ่งช้ากว่าปืนยาวครับ ในกรณียิงปืน ก๊าซที่เผาไหม้และขยายตัวจากสารพวกดินปืนจะทำหน้าที่แทนการเป่าของเรา ปืนยาวมีลำกล้องที่ยาวกว่าทำให้ก๊าซมีเวลาดันหัวกระสุนได้นานกว่า กระสุนจึงวิ่งออกไปด้วยความเร็วสูงกว่าครับ

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

มีของเล่นเป็นชุด kit ที่เราเอามาต่อเล่นเองได้ดังในคลิปนี้ครับ:

ผมเอาตัวที่ต่อแล้วสองตัวมาให้เด็กๆสังเกตการทำงานและเล่นแข่งกันครับ:

สำหรับเด็กๆอนุบาลสาม ผมให้ทดลองกดหลอดฉีดยาที่ใส่น้ำและใส่อากาศไว้ โดยผมอุดปลายหลอดแล้วให้เด็กๆกด เด็กๆจะพบว่าหลอดที่ใส่น้ำกดไม่ให้น้ำเล็กลงไม่ได้ แต่หลอดที่ใส่อากาศไว้จะกดให้อากาศเล็กลงได้

จากนั้นเด็กๆก็เล่นแม่แรงไฮดรอลิกหลอดฉีดยาสู้กับผม เด็กๆพบว่าสามารถสู้กับแรงผมได้สบายมากเมื่อใช้แม่แรงแบบนี้ แต่ถ้ากลับข้างกันผมก็สามารถกดชนะเขาได้ง่ายๆเหมือนกัน ผมแจกแม่แรงให้เด็กไปเล่นกันเป็นคู่ๆให้สังเกตแรงที่ต่างกันที่หลอดฉีดยาทั้งสองข้างครับ

บันทึกกิจกรรมวิทยาศาสตร์สำหรับเด็กๆ อยากให้คุณพ่อคุณแม่คุณครูเอาไปประยุกต์เล่นกับเด็กๆเยอะๆครับ :-)