วิทย์ม.ต้น: เล่นเกม Iterated Prisoner’s Dilemma, “กฏแห่งกรรม”, Evolution of Cooperation, ทดลองเป่าลมและหยดน้ำ

วันนี้เราคุยเรื่องพวกนี้กันครับ:

1. เด็กๆเล่นเกมกันเป็นคู่ๆ แต่ละคนจะเลือกว่าจะเขียนว่า C หรือ D โดยไม่ให้อีกฝ่ายเห็นและห้ามพูดคุยตกลงกัน พอเขียนเสร็จแล้วก็เอามาเปรียบเทียบกัน ถ้าเขียน C ทั้งคู่ ทั้งสองคนจะได้คะแนนคนละ 300 ถ้าเขียน D ทั้งคู่ ทั้งสองคนจะได้คะแนนคนละ -10 ถ้าคนหนึ่งเขียน C อีกคนเขียน D คนที่เขียน C จะได้คะแนน -100 แต่คนที่เขียน D จะได้คะแนน 500 จุดมุ่งหมายของแต่ละผู้เล่นคือพยายามให้ตนเองได้คะแนนมากที่สุด (ตัวอย่างนี้มาจากหนังสือ The Selfish Gene โดย Richard Dawkins ครับ)

พอผมอธิบายวิธีเเล่นเสร็จ ก็บอกว่าให้เด็กเล่นกันครั้งเดียว เด็กหลายคนเข้าใจว่าถ้าเล่นครั้งเดียวน่าจะเขียน D เพราะไม่ว่าคู่ต่อสู้เขียนอะไรมาเราก็จะได้คะแนนเยอะว่าเราเขียน C แน่ๆ

ผมก็บอกเด็กว่าถ้างั้นเล่น 5 ครั้งแล้วเลิก บางคนก็เขียน C มาทุกครั้งแต่ครั้งสุดท้ายเขียน D เพื่อให้คะแนนมากสุด

ต่อไปผมสุ่มจำนวนครั้งที่จะเล่นออกมาแต่ไม่บอกเด็กๆ ให้เด็กๆเล่นไปเรื่อยๆ หลายคนจะเริ่มเห็นว่าเล่น C ทั้งคู่ (ได้คะแนนคนละ 300) จะได้คะแนนมากกว่าเล่น D เพราะถ้าทั้งสองคนเล่น D ก็จะได้คะแนนคนละ -10

ต่อไปผมให้เด็กๆตกลงกันก่อนว่าจะเล่นกันยังไง จำนวนครั้งที่เล่นไม่แน่นอน ขึ้นกับเวลาที่ผมสุ่ม คะแนนเฉลี่ยต่อครั้งการเล่นก็สูงขึ้นมาก เพราะส่วนใหญ่จะเล่น C มากกว่า D

ตัวอักษร C ย่อมาจาก Coorperate คือร่วมมือ ส่วน D ย่อมาจาก Defect คือหักหลังนั่นเองครับ

2. เกมนี้เรียกว่า Prisoner’s Dilemma หรือ ความลำบากใจของนักโทษ ถ้าเล่นรอบเดียว คนที่ใช้เหตุผลตัดสินใจก็จะเล่นแบบหักหลังเสมอ ถ้าเล่นหลายรอบแต่รู้จำนวนรอบแน่นอน คนก็ใช้เหตุผลก็จะเล่นแบบร่วมมือทุกรอบแล้วหักหลังรอบสุดท้าย

3. การเล่นเกมนี้หลายๆรอบเรียกว่า Iterated Prisoner’s Dilemma ซึ่งเป็นแบบจำลองว่าความช่วยเหลือเกื้อกูลหรือร่วมมือกันเกิดขึ้นได้อย่างไรในสิ่งมีชีวิตที่อยู่เป็นสังคม (The Evolution of Cooperation) รวมถีงอธิบายว่าสังคมที่อยู่รอดและแข็งแรงนั้นต้องมีระบบ “กฎแห่งกรรม” ที่สมาชิกของสังคมต้องทำให้เกิดคือให้รางวัลความดีและลงโทษการโกง ไม่งั้นสังคมจะล่มสลายครับ (ถ้าสังคมไหนรอสิ่งศักดิ์สิทธิ์ให้ดลบันดาลกฎแห่งกรรมโดยไม่จัดการกันเองโดยสมาชิกในสังคม สังคมนั้นก็มีแนวโน้มที่จะล่มสลายได้) ผมยังไม่ได้อธิบายอะไรลึกซึ้งมากแต่เกริ่นกับเด็กๆว่ามีการแข่งขันที่จัดโดย Robert Axelrod ให้ส่งโปรแกรมเข้ามาเล่นเเกมนี้สู้กับโปรแกรมอื่นๆ และโปรแกรมที่ทำคะแนนได้สูงโดยเฉลี่ยคือ tit-for-tat ที่ทำงานโดยเริ่มด้วย C ก่อนแล้วคราวต่อไปเล่นเหมือนคู่ต่อสู้เล่นรอบที่แล้ว

4. แนะนำให้เด็กๆดูคลิปเหล่านี้ถ้าสนใจครับ:

5. เวลาที่เหลือเราทำการทดลองเล่นกัน อันแรกคือเป่าลมแบบไหนจะได้ปริมาณลมไหลมากกว่ากันครับ:

จะพบว่ากระแสลมความเร็วสูงจะดึงเอาลมรอบๆให้วิ่งตามมาด้วย หลักการนี้ใช้ประโยชน์ได้ในสถานการณ์ที่เราต้องการเป่าลมเข้าไปในห้องเยอะๆ (เช่นเวลาไล่ควัน หรือกลิ่นเหม็นๆ) แทนที่เราจะเอาพัดลมไปจ่อติดกับประตูหรือหน้าต่างเลย เราควรเว้นระยะสักหน่อย (เช่นสักหนึ่งฟุตถึงไม่กี่เมตร) เพื่อให้กระแสลมจากพัดลมดึงเอาอากาศรอบๆให้วิ่งเข้ามาร่วมวงด้วย

นอกจากนี้นักประดิษฐ์ที่ชื่อ Sir James Dyson (ผู้คิดค้นเครื่องดูดฝุ่นแบบลมหมุนโดยไม่ต้องใช้ถุงเก็บฝุ่นและผู้ผลิดเครื่องเป่ามือให้แห้งอย่างรวดเร็วด้วยกระแสลม) ได้ประดิษฐ์พัดลมแบบใหม่ที่ใช้หลักการนี้ คือให้ลมความเร็วสูงมาชักชวนให้อากาศรอบๆเข้ามาวิ่งตาม ทำให้มีกระแสลมปริมาณเยอะขึ้น:

https://youtu.be/6A3IM06xgr0

6. การทดลองที่สองคือเล่นหยดน้ำลงบนเหรียญบาทให้มากที่สุด จะพบว่าแรงตึงผิวของน้ำทำให้หยดน้ำไว้บนเหรียญได้มากกว่าที่คิดมาก:

แรงตึงผิวเกิดจากการที่โมเลกุลของน้ำ(และของเหลวอื่นๆ) อยากจะอยู่ใกล้ๆกันไว้ ไม่อยากแยกจากกัน ทำให้ดึงตัวเข้าหากันให้มีพื้นที่ผิวน้อยๆ หรือพอมีอะไรมากดที่ผิว น้ำก็ไม่อยากแยกออกจากกันจึงมีแรงยกของที่มากด แต่ถ้าแรงกดมากเกินไปผิวของน้ำก็รับน้ำหนักไม่ไหวเหมือนกัน

เรามีสารเคมีที่ลดแรงตึงผิวของน้ำได้ ที่เรารู้จักกันดีก็คือสบู่ ผมซักฟอก และน้ำยาล้างจานนั่นเอง โมเลกุลของสารพวกนี้จะเป็นแท่งยาวๆที่ด้านหนึ่งชอบจับกับน้ำ อีกด้านหนึ่งชอบจับกับน้ำมัน มันจึงใช้ล้างจานมันๆได้ดีเพราะด้านที่ชอบจับน้ำมันจะไปล้อมโมเลกุลน้ำมันไว้ แล้วพอเราเอาน้ำราด ด้านที่ชอบจับกับน้ำก็จะติดกับน้ำหลุดจากจานไป  นอกจากนี้เมื่อสารพวกนี้ละลายเข้าไปในน้ำแล้วโมเลกุลของมันจะไปจับโมเลกุลน้ำ ทำให้โมเลกุลน้ำจับมือกับโมเลกุลน้ำอื่นๆยากขึ้น แรงตึงผิวของน้ำจึงลดลง

เด็กๆแยกย้ายกันทดลองครับ:

แรงตึงผิวของน้ำทำให้สามารถหยดน้ำไว้บนเหรียญบาทได้มากกว่าที่คิดมาก

Posted by Pongskorn Saipetch on Wednesday, September 23, 2020

วิทย์ม.ต้น: Dance Party ที่ Code.org, แก้ไขข้างในเกม Scratch, เรียน Python

วันนี้เราคุยเรื่องเหล่านี้กันครับ:

1. คลาสรุ่นพี่โตเริ่มหัดใช้ภาษา Python โดยเราจะใช้หนังสือฟรีบนเว็บชื่อ Automate the Boring Stuff with Python โดยเขียนโปรแกรมใน Mu-Editor การบ้านเด็กๆคือไปอ่านและเขียนตาม Chapter 0 และ 1 ในหนังสือ และหัดใช้ Mu-Editor โดยทำตาม คำแนะนำนี้และคำแนะนำนี้

หนังสือดีอ่านฟรีบนเว็บ แต่ซื้อเป็นเล่มหรือ e-book ก็ได้ครับ

2. คลาสรุ่นน้องเล่น Dance Party ที่ Code.org โดยทำตามคำอธิบายไปเรื่อยๆแล้วเราจะทำให้ตัวละครเต้นรำอย่างที่เราต้องการได้ครับ

ภาพจากเกม Dance Party
ภาพจากเกม Dance Party
คำสั่งให้ตัวละครเต้นครับ จะหน้าตาประมาณนี้

3. คลาสรุ่นน้องเล่น Scratch กันต่อด้วยครับ มีบางคนเขียนเกมมาเล่นเองแล้ว วันนี้ผมลองเปิดโปรเจ็คที่มีคนทั่วโลกทำไว้แล้ว กดดูภายใน (ปุ่ม See Inside) เพื่อดูว่าคำสั่งการทำงานต่างๆเป็นอย่างไร แล้วลองเปลี่ยนข้างในดู เช่นบางเกมเราก็ทำให้เราตายได้ไม่จำกัดครั้งจะได้เล่นนานๆ หรือบางเกมก็เปลี่ยนความเร็วในการเคลื่อนไหวจะได้เล่นง่ายขึ้น บอกให้เด็กๆไปหาโปรเจ็กที่ตนสนใจแล้วดูข้างในดูครับ

วิทย์ประถม: ทำของเล่นร่มชูชีพ, กาลักน้ำแบบเริ่มเอง, วิทย์อนุบาล: กลน้ำไม่หก, น้ำไม่ไหลผ่านตะแกรง

ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กๆประถมศูนย์การเรียนปฐมธรรมและเด็กอนุบาลสามอนุบาลบ้านพลอยภูมิมาครับ เด็กประถมต้นหัดทำของเล่นร่มชูชีพ ประถมปลายทำกาลักน้ำแบบเริ่มเอง เด็กอนุบาลได้หัดเล่นกลน้ำไม่หกและน้ำไม่ไหลผ่านตะแกรง

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมประถมอยู่ที่นี่ กิจกรรมอนุบาลสามอยู่ที่นี่ ส่วนลิงก์รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนอื่นเด็กประถมได้ดูมายากลนี้ครับ ดูเฉพาะตอนแรกที่เป็นกล ยังไม่ดูส่วนเฉลยตอนหลัง แล้วดูเฉลยหลังจากได้พยายามคิดพยายามอธิบายว่ากลแต่ละกลทำอย่างไรกันก่อน กลวันนี้คือหนีออกจากถังน้ำที่ล็อคไว้ครับ:

https://youtu.be/JPYoUukp6Dc

กิจกรรมนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็นครับ

ต่อจากนั้นเด็กประถมต้นหัดทำและเล่นของเล่นร่มชูชีพกันครับ วิธีทำดังในคลิปนี้:

พอเด็กๆรู้วิธีทำแล้วก็แยกย้ายกันทำและเล่นเองครับ:

สำหรับเด็กประถมปลาย ผมสอนให้ทำกาลักน้ำแบบเริ่มเองได้ ปกติเมื่อเราใช้กาลักน้ำ (siphon) ดูดน้ำออกจากภาชนะ เราต้องดูดน้ำให้เริ่มไหลก่อน หรือใส่น้ำให้เต็มท่อก่อนไปจุ่มในภาชนะใส่น้ำ แต่ถ้าเราออกแบบท่อให้มีรูปทรงเหมาะสม การจุ่มท่อลงไปตรงๆจะบังคับให้น้ำวิ่งข้ามขอบภาชนะแล้วเริ่มไหลเองได้ วิธีทำดังในคลิปครับ:

กาลักน้ำแบบอื่นๆดูที่ https://youtu.be/AzebFWeQNCM นะครับ

จากนั้นเด็กๆก็ไปประดิษฐ์และเล่นกันเอง:

สำหรับเด็กอนุบาลสาม ผมให้ทดลองหัดเล่นกลน้ำไม่หกจากแก้วและน้ำไม่ผ่านตะแกรงกัน

วิธีทำกลน้ำไม่หกจากแก้วก็คือเอาแก้วใส่น้ำ เอาแผ่นพลาสติกหรือแผ่นโฟมเรียบๆมาปิด แล้วกลับแก้วให้คว่ำลง แผ่นพลาสติกหรือแผ่นโฟมบางๆหรือกระดาษแข็งที่ปิดไว้ก็จะติดอยู่และน้ำก็ไม่หกจากแก้วครับ เด็กพอรู้วิธีทำก็ลองเล่นเอง

สำหรับกลน้ำไม่ไหลผ่านตะแกรง เราเอาตะแกรงร่อนแป้งที่เป็นรูๆมาให้เด็กๆทุกคนดูว่ามีรู เทน้ำใส่ก็ไหลผ่าน เป่าก็มีลมผ่าน แล้วเอาน้ำใส่แก้ว เอาตะแกรงวางข้างบน เอามือหรือแผ่นพลาสติกปิดด้านบนของตะแกรงให้คลุมปากแก้วด้านล่างไว้ แล้วพลิกเร็วๆให้แก้วใส่น้ำคว่ำอยู่ด้านบนตะแกรงแล้วเอามือหรือแผ่นพลาสติกออก เราจะพบว่าน้ำในแก้วไม่ไหลผ่านตะแกรงลงมาครับ ทั้งนี้ก็เพราะน้ำที่ติดกับตะแกรงมีแรงตึงผิวไม่แตกออกเป็นเม็ดน้ำเล็กๆ ทำให้ความดันอากาศภายนอกต้านไว้ไม่ให้น้ำไหลออกมาครับ

กลทั้งสองแบบมีหลักการคล้ายกันที่ว่าอากาศภายนอกแก้วมีความดันมากพอที่จะ รับน้ำหนักน้ำไม่ให้หกออกมาครับ ในกรณีตะแกรงจะใช้แรงตึงผิวของน้ำรับแรงจากความดันอากาศแทนแผ่นพลาสติกในอีกกรณีหนึ่งครับ

พอเด็กๆรู้วิธีทำก็แยกย้ายกันเล่นครับ:

ผมเคยบันทึกกลน้ำไม่ผ่านตะแกรงไว้ในช่องเด็กจิ๋ว & ดร.โก้ด้วยครับ:

บันทึกกิจกรรมวิทยาศาสตร์สำหรับเด็กๆ อยากให้คุณพ่อคุณแม่คุณครูเอาไปประยุกต์เล่นกับเด็กๆเยอะๆครับ :-)