วิทย์ม.ต้น: “อะไรอธิบายถึงความรุ่งเรืองของหมู่มนุษย์”, เล่นมอเตอร์ฟาราเดย์

วันนี้เด็กๆม.ต้นดูคลิปที่ Yuval Noah Harari พูดเกี่ยวกับ “อะไรอธิบายถึงความรุ่งเรืองของหมู่มนุษย์” (“What explains the rise of humans?”) ครับ เด็กๆได้เข้าใจเรื่องจินตนาการร่วมกันของคนหมู่มากทำให้จินตนาการนั้นกลายเป็น “เรื่องจริง” ขึ้นมาสำหรับคนหมู่นั้น 

ดูคลิปที่ https://www.english-video.net/v/th/2307 นะครับ
ดูคลิปที่ https://www.english-video.net/v/th/2307 นะครับ

พอดูและคุยกันเสร็จเด็กๆก็เล่นมอเตอร์ฟาราเดย์ครับ เมื่อปี 1821 ไมเคิล ฟาราเดย์ประดิษฐ์อุปกรณ์ที่เปลี่ยนไฟฟ้าให้เป็นการเคลื่อนไหว (หรือเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล) และเรียกสิ่งประดิษฐ์นี้ว่ามอเตอร์

มอเตอร์ตัวแรกของฟาราเดย์ทำงานโดยอาศัยหลักการที่ว่าแรงที่แม่เหล็กกระทำกับกระแสไฟฟ้าจะอยู่ในทิศทางที่ตั้งฉากกับทิศทางของกระแสไฟฟ้าและทิศทางของสนามแม่เหล็ก ถ้าวางลวดที่นำกระแสไฟฟ้าให้อยู่ในแนวที่เหมาะสม แรงจะทำให้ลวดเคลื่อนที่ไปรอบๆแท่งแม่เหล็ก

ตัวอย่างการจำลองมอเตอร์แบบที่ฟาราเดย์เคยทำสามารถดูได้ที่คลิปนี้ครับ:

แต่แบบที่เราทำกันวันนี้เป็นมอเตอร์แบบที่ทำให้ง่ายขึ้นอีกโดยอาศัยแม่เหล็กที่ผิวนำไฟฟ้าได้มาเป็นส่วนหนึ่งของวงจรไฟฟ้า ไม่ต้องอาศัยสารละลายนำไฟฟ้าแบบดั้งเดิม หน้าตาเป็นแบบนี้ครับ:

วิทย์ม.ต้น: หัดใช้ List และ Blockใน Scratch

วันนี้เด็กๆม.ต้นหัดใช้ List และ Block ในภาษา Scratch  กันครับ

เราใช้ List เป็นที่เก็บของที่เกี่ยวข้องไว้ด้วยกันครับ มันเหมือนชั้นวางของยาวๆไม่จำกัดที่เราสามารถเอาของไปใส่ที่ตำแหน่งต่างๆ สามารถเปลี่ยนของที่ตำแหน่งต่างๆได้ สามารถดูว่าชั้นวางของตำแหน่งนี้มีของอะไรอยู่ข้างใน สามารถดูว่าตอนนี้มีของวางอยู่กี่ชิ้นแล้ว 

Block ใน Scratch ทำหน้าที่คล้ายๆฟังก์ชั่นในภาษาอื่นๆ คือจะรับข้อมูลเข้าไป (Input) แล้วทำงานตามขบวนการที่เรากำหนดให้ได้ผลออกมา (Result, Output) เราใช้ Block เพื่อซ่อนความซับซ้อนของโปรแกรม เพื่อเวลาเราคิดเขียนโปรแกรแก้ปัญหาอะไรบางอย่าง เราจะได้พยายามแบ่งปัญหานั้นๆให้เป็นปัญหาย่อยๆแล้วค่อยๆแก้ปัญหาย่อยๆนั้นก่อน แล้วเอาทุกอย่างมาประกอบกันเพื่อแก้ปัญหาตั้งต้นของเราในที่สุด

สำหรับเด็กม.3 ผมให้พยายามดัดแปลงการหาห.ร.ม. (GCD = Greatest Common Divisor) คราวที่แล้วที่คำนวณห.ร.ม.สำหรับเลขสองตัวให้คำนวณห.ร.ม.ของตัวเลขหลายๆตัวครับ 

วิธีหาห.ร.ม.ของตัวเลขสองตัวอาจหาได้จากวิธีประมาณนี้ แบบแรกมี recursion คือการเรียกตัวเองของ Block เราตั้งชื่อว่า GCD_recursive:

วิธีหาห.ร.ม.แบบ recursive (เรียกตัวเองไปเรื่อยๆจนได้คำตอบ)
วิธีหาห.ร.ม.แบบ recursive (เรียกตัวเองไปเรื่อยๆจนได้คำตอบ)

แบบที่สองไม่เรียกตัวเอง แต่ทำงานวนไปเรื่อยๆจนได้คำตอบ เราตั้งชื่อว่า GCD_iterative:

วิธีหาห.ร.ม.แบบ iterative (ทำวนไปเรื่อยๆจนได้คำตอบ ไม่ได้เรียกตัวเองแบบ recursive)
วิธีหาห.ร.ม.แบบ iterative (ทำวนไปเรื่อยๆจนได้คำตอบ ไม่ได้เรียกตัวเองแบบ recursive)

เมื่อมีเลขมากกว่าสองตัว เช่นมีเลข A, B, C, D, … เราก็จะหาห.ร.ม.ของ A กับ B ก่อน แล้วเอา C มาหาห.ร.ม.กับผลของห.ร.ม.ของ A และ B แล้วเราก็เอาผลห.ร.ม.ที่ได้ไปหาห.ร.ม.กับ D อีก ทำอย่างนี้ไปเรื่อยๆจนหมดก็จะได้ห.ร.ม.ของเลข A, B, C, D ทั้งหมด ถ้าจะเขียนเป็นสัญญลักษณ์ได้ว่า

GCD(A, B, C, D,…) = GCD( GCD( GCD( A,B ), C ), D,… )

เด็กๆม.สามต้องเขียนโปรแกรมรับค่าตัวเลขหลายๆตัว เอาตัวเลขไปเก็บใน List แล้วหาห.ร.ม.ของตัวเลขทั้งหมด พอดีเวลาหมดก่อนจึงให้ไปทำกันที่บ้านแล้วไว้มาคุยกันต่อครั้งต่อไปครับ

สำหรับเด็กม.  1 และ 2 เราก็ต่อยอดจากคราวที่แล้วที่เด็กๆเขียนโปรแกรมตรวจว่าตัวเลขเป็นจำนวนเฉพาะหรือไม่ โดยคราวนี้หัดเอาส่วนที่ตรวจสอบจำนวนเฉพาะมาทำเป็น Block แล้วเรียกใช้เพื่อหาจำนวนเฉพาะ 100 ตัวแรกไปใส่ใน List

เมื่อเวลาใกล้หมด เด็กๆก็ยังมีปัญหาพอสมควรแต่มีบางคนทำได้สำเร็จแล้ว คนที่ยังทำไม่สำเร็จก็ให้กลับไปคิดทำต่อให้สำเร็จแล้วมาคุยกันต่อในครั้งหน้า ผมบอกเด็กๆว่าส่วนที่เด็กๆเรียนรู้คือวิธีคิดแก้ปัญหาให้เป็นระบบ ให้หัด debug โปรแกรมโดยแบ่งเป็นส่วนเล็กๆแล้วเช็คทีละส่วนให้ถูกต้องก่อน และนิสัยที่อดทนไม่ยอมเลิกเมื่อเจอปัญหา ทักษะเหล่านี้จะมีประโยชน์สำหรับชีวิตในอนาคตของเด็กๆ

หน้าตา Block เพื่อเช็คว่าค่า x เป็นจำนวนเฉพาะหรือเปล่าจะหน้าตาประมาณนี้ครับ:

Block เพื่อตรวจว่า x เป็นจำนวนเฉพาะหรือไม่
Block เพื่อตรวจว่า x เป็นจำนวนเฉพาะหรือไม่

ส่วนที่ไล่ตัวเลขไปเรื่อยๆจนได้จำนวนเฉพาะครบ 100 ตัวจะหน้าตาประมาณนี้ครับ จะมีการเรียกใช้ Block “เป็นจำนวนเฉพาะ” เพื่อตรวจสอบตัวเลขทีละตัวๆ ตัวไหนเป็นจำนวนเฉพาะก็เอาไปใส่ใน List เก็บไว้:

หาจำนวนเฉพาะ 100 ตัวแรก
หาจำนวนเฉพาะ 100 ตัวแรก

ผมเขียนโปรแกรมภาษา Python ที่แก้ปัญหาเดียวกันให้เด็กๆดูด้วยครับ ไว้เทอมหน้าจะเริ่มเรียนกัน

วิทย์ม.ต้น: COSMOS EP. 13 วิทยาศาสตร์เปรียบเสมือนแสงเทียนในความมืดแห่งอวิชชา

วันนี้เด็กๆม.ต้นที่กลุ่มบ้านเรียนปฐมธรรมได้ดูรายการ Cosmos: A Spacetime Odyssey ตอนที่ 13 อันเป็นตอนสุดท้ายของซีรีส์กันครับ เรื่องเกี่ยวกับความรู้ที่ยังจำกัดของมนุษยชาติและการคิดแบบวิทยาศาสตร์ที่จะทำให้มนุษยชาติสามารถเรียนรู้ความจริงมากขี้นไปได้เรื่อยๆ

บทสรุปสำคัญในการคิดแบบวิทยาศาสตร์โดย Neil deGrasse Tyson ที่ทำให้มนุษยชาติค้นพบความจริงต่างๆตามที่ธรรมชาติเป็นครับ:

1. Question authority. No idea is true just because someone says so, including me. (ไม่เชื่อใครง่ายๆ ใครๆก็อาจผิดได้ )

2. Think for yourself. Question yourself. Don’t believe anything just because you want to. Believing something doesn’t make it so. (คิดด้วยตัวเอง อย่าเชื่ออะไรเพียงเพราะเราอยากให้เป็นอย่างนั้น การเชื่ออะไรบางอย่างไม่ได้หมายความว่าสิ่งที่เราเชื่อจะเป็นจริง)

3. Test ideas by the evidence gained from observation and experiment. If a favorite idea fails a well-designed test, it’s wrong. Get over it. (ทดสอบความคิดความเชื่อด้วยหลักฐานจากการสังเกตและการทดลอง ถ้าผลของการทดลองที่ออกแบบอย่างระมัดระวังบอกว่าความคิดความเชื่อของเราผิด เราต้องเปลี่ยนความเชื่อ)

4. Follow the evidence wherever it leads. If you have no evidence, reserve judgment. (สรุปและตัดสินใจด้วยหลักฐานจากการสังเกตและการทดลอง ถ้ายังไม่มีหลักฐาน ก็ยังไม่ต้องฟันธง)

And perhaps the most important rule of all… (และข้อที่น่าจะสำคัญที่สุด…) 

5. Remember: you could be wrong. Even the best scientists have been wrong about some things. Newton, Einstein, and every other great scientist in history — they all made mistakes. Of course they did. They were human.  (ตัวเราเองก็อาจผิดได้ นักวิทยาศาสตร์เอกของโลกต่างก็เคยผิดพลาดทั้งนั้น เป็นเรื่องปกติของมนุษย์)

Science is a way to keep from fooling ourselves, and each other.  (การคิดแบบวิทยาศาสตร์เป็นเครื่องมือป้องกันไม่ให้เราหลอกทั้งตนเอง และผู้อื่น)

ต่อไปเป็นข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับสิ่งต่างๆที่ถูกกล่าวถึงในสารคดีครับ

ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับหอสมุดแห่งอเล็กซานเดรียครับ:

ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ Victor Hess และ Cosmic Rays ครับ:

ความรู้เรื่อง Supernova ครับ:

ความรู้เรื่อง Dark Matter และ Dark Energy ครับ:

รู้จักยาน Voyager 1 กันครับ มีเสียง Carl Sagan เรื่อง Pale Blue Dot ด้วย:

อันนี้พูดถึง Voyager 1 และ Voyager 2:

Pale Blue Dot คือภาพโลกที่ถ่ายจากยาน  Voyager 1 เมื่อห่างไป 6 พันล้านกิโลเมตร (=40 เท่าระยะทางจากโลกไปดวงอาทิตย์) ขนาดของโลกในภาพเล็กกว่าจุดๆหนึ่งด้วยครับ เชิญฟังเสียง Carl Sagan บรรยายภาพนั้นกันครับ (แบบมีซับไทย):

ต้นฉบับภาษาอังกฤษครับ:

“Look again at that dot. That’s here. That’s home. That’s us. On it everyone you love, everyone you know, everyone you ever heard of, every human being who ever was, lived out their lives. The aggregate of our joy and suffering, thousands of confident religions, ideologies, and economic doctrines, every hunter and forager, every hero and coward, every creator and destroyer of civilization, every king and peasant, every young couple in love, every mother and father, hopeful child, inventor and explorer, every teacher of morals, every corrupt politician, every “superstar,” every “supreme leader,” every saint and sinner in the history of our species lived there-on a mote of dust suspended in a sunbeam.

The Earth is a very small stage in a vast cosmic arena. Think of the endless cruelties visited by the inhabitants of one corner of this pixel on the scarcely distinguishable inhabitants of some other corner, how frequent their misunderstandings, how eager they are to kill one another, how fervent their hatreds. Think of the rivers of blood spilled by all those generals and emperors so that, in glory and triumph, they could become the momentary masters of a fraction of a dot.

Our posturings, our imagined self-importance, the delusion that we have some privileged position in the Universe, are challenged by this point of pale light. Our planet is a lonely speck in the great enveloping cosmic dark. In our obscurity, in all this vastness, there is no hint that help will come from elsewhere to save us from ourselves.

The Earth is the only world known so far to harbor life. There is nowhere else, at least in the near future, to which our species could migrate. Visit, yes. Settle, not yet. Like it or not, for the moment the Earth is where we make our stand.

It has been said that astronomy is a humbling and character-building experience. There is perhaps no better demonstration of the folly of human conceits than this distant image of our tiny world. To me, it underscores our responsibility to deal more kindly with one another, and to preserve and cherish the pale blue dot, the only home we’ve ever known.”
Carl Sagan,Pale Blue Dot: A Vision of the Human Future in Space

 

บันทึกกิจกรรมวิทยาศาสตร์สำหรับเด็กๆ อยากให้คุณพ่อคุณแม่คุณครูเอาไปประยุกต์เล่นกับเด็กๆเยอะๆครับ :-)