Category Archives: science class

วิทย์ม.ต้น: “False Prophets”, หาทางวัดลมหายใจด้วยวิธีอื่นๆ

วันนี้เด็กๆเรียนเรื่อง False prophets (forecast illusion) จากหนังสือ The Art of Thinking Clearly โดยคุณ Rolf Dobelli ให้ระวังคนดังหรือ”ผู้เชี่ยวชาญ”ที่ชอบให้สัมภาษณ์ทำนายเรื่องต่างๆครับ ส่วนใหญ่เวลาทำนายผิดจะถูกลืมๆไป เวลาทำนายถูกจะตีฆ้องร้องป่าว เวลาเราเห็นใครทำอะไรอย่างนี้ให้คิดว่า 1. แรงจูงใจของเขาคืออะไร ถ้าทายผิดเขาเสียอะไร เขาทำตัวเป็นคนดังเพื่อขายหนังสือหรือสัมมนาหรือเปล่า และ 2. อัตราทำนายถูกที่ผ่านมาของเขาเป็นเท่าไร

จากนั้นเราคุยกันเล็กน้อยเรื่องผลการทดลองสัปดาห์ที่แล้วเรื่องเปรียบเทียบอากาศที่เราใช้ตอนอยู่เฉยๆกับตอนเหนื่อย ที่เราได้ค่าเฉลี่ยออกมาว่าต่างกันประมาณสามเท่า ผมเล่าให้เด็กๆฟังวันร่างกายของเราเอาอาหารและอากาศมารวมกันในปฏิกิริยาเคมีเพื่อสร้างพลังงานต่างๆ เวลาเราอยู่เฉยๆเราจะเผาผลาญพลังงานด้วยอัตราประมาณ 100 วัตต์ (100 จูลต่อวินาที) หรือเท่ากับหลอดไฟที่มีไส้ทังสเตน (incandescent bulb) หนึ่งหลอด นี่เป็นเหตุผลว่าทำไมตอนแรกมีคนน้อยๆในห้องแอร์แล้วแอร์เย็นมาก แต่พอคนเข้ามามากๆแล้วรู้สึกเย็นน้อยลง คนแต่ละคนที่เข้ามาผลิตความร้อนเท่าๆกับหลอดไฟหนึ่งหลอด หรือสิบคนเท่ากับประมาณหนึ่งเตารีด

จากนั้นผมให้เด็กๆดูวิดีโอที่นักปั่นจักรยานโอลิมปิกใช้แรงปั่นไฟปิ้งขนมปังครับ:

นักกีฬาระดับโลกมีกำลังประมาณ 1 แรงม้าครับ (เท่ากับประมาณ 746 วัตต์) พวกเขาจะมีกล้ามเนื้อต่างๆเยอะตอนอยู่เฉยๆก็อาจเผาผลาญพลังงานที่ 150-200 วัตต์ก็ได้ อัตราส่วนการเผาผลาญพลังงานก็อยู่ในช่วงที่ไม่ห่างจากที่เราพยายามวัดสัปดาห์ที่แล้วที่ 3 เท่าครับ (~ 700/200 ถึง 700/150 = 3.5 ถึง 4.7 เท่า)

ต่อไปเด็กๆหาทางประมาณอากาศที่เราหายใจแต่ละลมหายใจด้วยวิธีที่ต่างจากสัปดาห์ที่แล้ว ดูว่าค่าที่ได้ใกล้เคียงกันไหม คราวนี้เด็กๆหาทางเป่าใส่ถุงแล้วไปกดแทนที่น้ำเพื่อหาปริมาตร และแบบนับจำนวนครั้งที่เป่าจนถุงโป่งเต็มที่แล้วคำนวณจากปริมาตรถุงครับ พบว่าตัวเลขมากกว่าสัปดาห์ที่แล้วเยอะเหมือนกัน ให้เด็กๆคิดว่าทำไมถึงเป็นอย่างนั้นครับ ส่วนไหนที่อาจทำให้ผลต่างกันเยอะๆได้

ภาพบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่อัลบั้มนี้ครับ

วิทย์ม.ต้น: เขียนโปรแกรม Python หาด้านสามเหลี่ยมมุมฉากที่เป็นจำนวนเต็ม (เช่น 3-4-5), หัดใช้ range()

สัปดาห์ที่แล้วเด็กม. 2-3 ได้การบ้านไปให้พยายามหาเลขจำนวนเต็ม a, b, c ที่สามารถเป็นด้านของสามเหลี่ยมมุมฉากได้ และ a < b < c ซึ่งแปลว่า a2 + b2 = c2 โดยเราจะดูถึง c มีขนาดไม่เกิน 1,000

เด็กๆหลายคนก็พยายามทำและสำเร็จ วันนี้ผมจึงแสดงขบวนการที่ผมเขียนแต่ละขั้นตอนว่าผมทำอย่างไร ให้เห็นว่าผมเขียนทีละนิดและตรวจสอบว่าแต่ละขั้นตอนทำงานอย่างที่ผมคิดหรือเปล่า เพิ่มการทำงานไปทีละน้อยๆจนทำงานครบอย่างที่ต้องการ ไม่ใช่เขียนโปรแกรมไปทีละเยอะๆแล้วผลที่ได้ผิดแต่งงไม่รู้ว่าผิดตรงไหน เป็นตัวอย่างให้เด็กๆไปทดลองทำตามครับ

โค้ดม. 2-3 ของวันนี้อยู่ใน Jupyter Notebook อันนี้ครับ

จริงๆแล้วปัญหานี้เรียกว่า Pythagorean Triple และมีวิธีหาที่ดีกว่านี้ครับ แต่คณิตศาสตร์ที่เกี่ยวข้องซับซ้อนเกินความเข้าใจของเด็กๆ จึงใช้วิธีที่เด็กเข้าใจให้คอมพิวเตอร์ทำงานลองคำนวณและตรวจสอบให้ ส่วนวิธีที่ดีกว่านี้สามารถอ่านได้ที่ Pythagorean triple และ Tree of primitive Pythagorean triples นะครับ

สำหรับเด็กม. 1 ผมสอนให้รู้จักการทำงานซ้ำๆโดยใช้ for x in range(…) และให้รู้จักสร้างฟังก์ชั่นง่ายๆไปคำนวณสิ่งต่างๆในวิชาอื่นๆดูครับ แล้วให้ใช้ความรู้นี้คำนวณดูอัตราการเติบโตที่เปอร์เซ็นต์ต่างๆว่าต่างกันมากแค่ไหนครับ

โค้ดม. 1 ของวันนี้อยู่ใน Jupyter Notebook อันนี้ครับ

ร่างกายของเรา, คิดวิธีหาปริมาณอากาศหายใจ

ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กๆมาครับ เด็กๆได้หัดคิดแบบวิทย์โดยพยายามอธิบายมายากล ประถมต้นได้รู้จักเว็บ zygotebody.com เพื่อดูส่วนประกอบของร่างกาย ประถมปลายได้คิดหาทางวัดปริมาณอากาศที่เราหายใจแต่ละครั้ง

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมต่างๆอยู่ที่นี่นะครับ กิจกรรมประถมคราวที่แล้วเรื่อง “เจาะลูกโป่งดู Laminar flow, ปี่หลอดพลาสติก” ครับ ลิงก์รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนอื่นเด็กประถมได้ดูมายากลนี้ครับ ดูเฉพาะตอนแรกที่เป็นกล ยังไม่ดูส่วนเฉลยตอนหลังนะครับ ไว้ดูเฉลยหลังจากได้พยายามคิดพยายามอธิบายว่ากลแต่ละกลทำอย่างไรกันก่อนครับ กลวันนี้คือกลเหรียญล่องหน:

และกลเลือกดินสอสี:

กิจกรรมนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ครับ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็นครับ

ต่อจากนั้นเด็กๆประถมต้นก็ได้รู้จักเว็บแสดงส่วนประกอบต่างๆของร่างกายชื่อ Zygote Body ครับ หน้าตาเว็บจะเป็นอย่างนี้:

ผมเล่าให้เด็กๆฟังว่าเรามีระบบเส้นเลือดที่เลือดไหลเวียนไปทั่วร่างกาย มีระบบประสาทที่มีสัญญาณไฟฟ้าวิ่งไปมาระหว่างสมองและอวัยวะต่างๆ เล่าให้เด็กๆฟังว่าเราอาจตายได้อย่างไรบ้าง เช่นถ้าเส้นเลือดฉีกขาดแล้วเลือดไหลออกมาเราก็จะไม่มีเลือดวิ่งไหลเวียนในร่างกาย หรือถ้ามีไฟฟ้ามากพอวิ่งผ่านหัวใจเรา ไฟฟ้านั้นจะทำให้สัญญาณไฟฟ้าที่กระตุ้นให้หัวใจเต้นแปรปรวนไป แล้วหัวใจก็จะหยุดเต้น

สำหรับเด็กประถมปลายผมให้เด็กๆคิดว่าเราจะวัดปริมาณอากาศที่เราหายใจในแต่ลมหายใจอย่างไร เด็กๆให้วัดปริมาตรร่างกายของเราตอนหายใจเข้าเปรียบเทียบกับหายใจออก (เช่นอาจไปแช่น้ำแล้วหายใจเข้า-หายใจออก แล้วดูระดับน้ำที่เปลี่ยน) มีไอเดียว่าให้เป่าลมเข้าถุงดูว่ากี่ครั้งถึงจะเต็ม เด็กๆบางคนเห็นอุปกรณ์ขวดพลาสติกที่ผมเตรียมไปจึงเดาว่าเป่าใส่ขวดได้ไหม วันนี้ผมเลยให้เด็กๆทดลองวัดลมหายใจโดยให้เป่าแทนที่น้ำในขวดอย่างนี้ครับ:

เด็กๆแยกย้ายกันทดลองและจดขนาดลมหายใจของตนกันครับ: