วิทย์ม.ต้น: หัดแก้และสร้างโจทย์ตัวอักษรแทนตัวเลขด้วยไพธอนกัน

วิทย์โปรแกรมมิ่งของม.2-3 เริ่มด้วยเฉลยการบ้านวาดกราฟด้วย PyPlot ที่เด็กๆไปหัดใช้กันมา มีการดูรูปกราฟว่าตัดแกน x แถวๆไหนแล้วใช้ bisection method หาค่า x ที่ละเอียดขึ้น:

มีการสร้างลิสต์ค่า x อย่างระมัดระวังไม่ให้เกิดการหารด้วยศูนย์ขึ้น:

กิจกรรมใหม่วันนี้ได้แรงบันดาลใจจากกระทู้พันทิพเรื่องการบ้านเด็กป.4 https://pantip.com/topic/39141834 ที่ถามว่าถ้า A-H เป็นตัวเลขโดดๆไม่ซ้ำกันและ AFBF + CGHB + DAFG +AEAB = BCDC ให้หาค่าว่า A-H มีค่าอะไรบ้าง เด็กๆ ม.1-3 เลยจะทดลองแก้และสร้างปัญหาตระกูลนี้กันด้วยคอมพิวเตอร์

วิธีที่เราใช้จะเป็นการบอกให้คอมพิวเตอร์ไล่ค่าที่เป็นไปได้ของตัวอักษรแต่ละตัวแล้วดูว่าทำให้สมการเป็นจริงไหม ความจริงแล้วมีวิธีอื่นๆที่สามารถทำงานได้เร็วกว่าแต่เด็กๆยังไม่มีพื้นฐานความรู้ของวิธีเหล่านั้น เราจึงใช้วิธีตรงไปตรงมาที่สุดที่พอจะนั่งรอได้ก่อน

ม.2-3 จะใช้ list comprehension ที่เคยใช้ไปในการบ้าน PyPlot ส่วนม.1 จะใช้ for loop กัน เด็กๆทั้งสองกลุ่มได้เห็นการใช้ len(set(x)) == len(x) ว่าลิสต์ x มีสมาชิกซ้ำกันหรือไม่ (อ่านเกี่ยวกับ set ได้ที่ Sets in Python หรือที่ ภาษา python เบื้องต้น บทที่ ๑๓: เซ็ต)

การบ้านของเด็กๆคือให้ไปหัดสร้างโจทย์ประเภทนี้กันมา สัปดาห์หน้าจะลองดูว่าให้คอมพิวเตอร์สร้างโจทย์ให้ได้อย่างไร

Jupyter notebook ของ ม.2-3 โหลดได้ที่นี่ หรือดูออนไลน์ได้ที่นี่

Jupyter notebook ของ ม.1 โหลดได้ที่นี่ หรือดูออนไลน์ได้ที่นี่

Jupyter notebook ไล่แก้ปัญหา AFBF + CGHB + DAFG +AEAB = BCDC โหลดได้ที่นี่ หรือดูออนไลน์ได้ที่นี่

เลนส์กล, น้ำพุโซ่, เสือไต่ถัง

ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กๆมาครับ เด็กประถมพยายามอธิบายกลเพื่อหัดคิดแบบวิทย์ ประถมต้นได้เล่นของเล่นที่เรียกว่าเลนส์ลูเบอร์ที่อาศัยหลักการหักเหของแสงทำให้มองไม่เห็นวัตถุในบางทิศทาง ประถมปลายได้เล่นน้ำพุโซ่ที่การตกของโซ่ทำให้โซ่ที่เหลือพุ่งขึ้นไปสูงๆ อนุบาลสามได้เล่นของเล่นเสือไต่ถังที่อาศัยความเร็วของลูกแก้วให้วิ่งขึ้นมาข้างๆภาชนะต่างๆ

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ กิจกรรมประถมคราวที่แล้วเรื่อง “เล็งลูกแก้ว, เสือไต่ถัง” ครับ ลิงก์รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนอื่นเด็กประถมได้ดูมายากลนี้ครับ ดูเฉพาะตอนแรกที่เป็นกล ยังไม่ดูส่วนเฉลยตอนหลัง แล้วดูเฉลยหลังจากได้พยายามคิดพยายามอธิบายว่ากลแต่ละกลทำอย่างไรกันก่อนครับ กลวันนี้คือเอาดาบแทงทะลุตัวครับ:

กิจกรรมนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ครับ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็นครับ

เด็กประถมต้นได้เลนส์เล่นกลที่เรียกว่า Lubor’s Lens (เลนส์ลูเบอร์) กัน เลนส์นี้เป็นแผ่นพลาสติกบางๆที่จะมีเส้นนูนเล็กๆเรียงกันเป็นแถบเส้นตรง เส้นนูนเหล่านี้จะทำให้แสงในแนวหนึ่งกระจัดกระจายขณะที่ในแนวที่ตั้งฉากจะวิ่งผ่านไปได้ดีกว่ามาก เวลามองผ่านเลนส์นี้เราจะเห็นของที่วางในแนวหนึ่งแต่จะไม่เห็นในอีกแนวหนึ่งดังภาพและคลิปต่อไปนี้:

เห็นเฉพาะปากกาแนวนอน
เห็นเฉพาะปากกาแนวตั้ง

เด็กๆลองเล่นลองส่องกันครับ:

เด็กๆประถมปลายได้เล่นน้ำพุโซ่ที่เราเอาโซ่เล็กๆมาใส่ถ้วยแล้วปล่อยให้ปลายข้างหนึ่งตกลง ปลายที่ตกจะตกเร็วขึ้นจากแรงโน้มถ่วงของโลก เมื่อเร็วพอมันจะดึงให้โซ่ที่เหลือในถ้วยวิ่งออกจากถ้วยด้วยความเร็วสูง โซ่ที่วิ่งขึ้นจะพุ่งไปสูงกว่าขอบถ้วยก่อนจะเลี้ยวตกลงสู่พื้น:

นักวิทยาศาสตร์อธิบายว่าน้ำพุโซ่ทำงานอย่างไร เปเปอร์อยู่ที่ https://royalsocietypublishing.org/doi/full/10.1098/rspa.2013.0689 พบว่าแต่ละปล้องของโซ่จะต้องบิดและดีดตัวมันขึ้นมาจากพื้นด้วยถึงจะเกิดปรากฎการณ์นี้ได้ เชือกนิ่มๆจะไม่สามารถพุ่งขึ้นมาเป็นน้ำพุได้แต่โซ่ที่แต่ละปล้องสามารถประมาณได้ด้วยแท่งตรงๆสั้นๆจะพุ่งขึ้นมาเป็นน้ำพุได้:

สำหรับเด็กอนุบาลสามบ้านพลอยภูมิ ผมก็ให้เล่นและสังเกตของเล่น “เสือไต่ถัง” ที่เราเอาลูกแก้วไปวิ่งเร็วๆในขอบกาละมัง สังเกตว่าเมื่อลูกแก้วกระเด็นหลุดออกจากกาละมังมันจะวิ่งไปในแนวตรงๆไม่เลี้ยวโค้ง แสดงว่าขอบกาละมังดันลูกแก้วเข้าสู่กลางกาละมังบังคับให้ลูกแก้ววิ่งโค้งได้ ผมเคยอัดคลิปวิธีเล่นไว้แล้วดังนี้:

มีอยู่ในรายการเด็กจิ๋ว & ดร.โก้ด้วยครับ:

พอเด็กๆรู้จักวิธีเล่นก็เล่นกันเองครับ:

วิทย์ม.ต้น: Cognitive Dissonance, กำเนิดธาตุ, เลนส์เล่นกล, น้ำพุโซ่

วันพุธสัปดาห์นี้เด็กๆมัธยมต้นเรียนเรื่อง cognitive dissonance จากหนังสือ The Art of Thinking Clearly โดยคุณ Rolf Dobelli  ที่บางทีเราจะมีความคิดขัดแย้งกันเองภายใน หรือขัดแย้งกับหลักฐานภายนอก ทำให้เราไม่สบายใจและมักจะสร้างเรื่องราวขึ้นมาปลอบใจตนเอง/มองหาหลักฐานอื่นๆ/หลีกเลี่ยงหลักฐานที่ไม่ชอบ เพื่อให้สบายใจขึ้นครับ

เราได้พูดคุยกับเรื่องธาตุต่างๆในจักรวาล ซึ่งเป็น threshold ที่ 3 ใน Big History Project

เรื่องตารางธาตุและ Dmitri Mendeleev

เห็นช่วงชีวิตของดวงดาว (เพราะดวงดาวเป็นที่สังเคราะห์ธาตุต่างๆจากไฮโดรเจนและฮีเลียม):

จาก http://planetfacts.org/wp-content/uploads/2011/04/Life-Cycle-of-a-Star.gif
จาก https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/47/Star_Life_Cycle_Chart.jpg

ได้รู้จักเว็บตารางธาตุที่น่าสนใจ ที่ https://ptable.com:

จากเว็บ https://ptable.com

และที่ https://periodictable.com:

จากเว็บ https://periodictable.com

และได้รู้จักเพลงตารางธาตุ:

จากนั้นเด็กๆก็ได้เลนส์เล่นกลที่เรียกว่า Lubor’s Lens (เลนส์ลูเบอร์) กัน มันเป็นแผ่นพลาสติกบางๆที่จะมีเส้นนูนเล็กๆเรียงกันเป็นแถบเส้นตรง เส้นนูนเหล่านี้จะทำให้แสงในแนวหนึ่งกระจัดกระจายขณะที่ในแนวที่ตั้งฉากจะวิ่งผ่านไปได้ดีกว่ามาก เวลามองผ่านเลนส์นี้เราจะเห็นของที่วางในแนวหนึ่งแต่จะไม่เห็นในอีกแนวหนึ่งดังภาพต่อไปนี้:

อีกอย่างที่เด็กๆได้เล่นคือน้ำพุโซ่ที่เราเอาโซ่เล็กๆมาใส่ถ้วยแล้วปล่อยให้ปลายข้างหนึ่งตกลง ปลายที่ตกจะตกเร็วขึ้นจากแรงโน้มถ่วงของโลก เมื่อเร็วพอมันจะดึงให้โซ่ที่เหลือในถ้วยวิ่งออกจากถ้วยด้วยความเร็วสูง โซ่ที่วิ่งขึ้นจะพุ่งไปสูงกว่าขอบถ้วยก่อนจะเลี้ยวตกลงสู่พื้น:

คุณ Steve Mould เป็นคนแรกที่ทำอย่างนี้แล้วมาเผยแพร่ใน YouTube เมื่อหกปีที่แล้ว:

นักวิทยาศาสตร์อธิบายว่าน้ำพุโซ่ทำงานอย่างไร เปเปอร์อยู่ที่ https://royalsocietypublishing.org/doi/full/10.1098/rspa.2013.0689 พบว่าแต่ละปล้องของโซ่จะต้องบิดและดีดตัวมันขึ้นมาจากพื้นด้วยถึงจะเกิดปรากฎการณ์นี้ได้ เชือกนิ่มๆจะไม่สามารถพุ่งขึ้นมาเป็นน้ำพุได้แต่โซ่ที่แต่ละปล้องสามารถประมาณได้ด้วยแท่งตรงๆสั้นๆจะพุ่งขึ้นมาเป็นน้ำพุได้

บรรยากาศในห้องเรียนของเราครับ:

บันทึกกิจกรรมวิทยาศาสตร์สำหรับเด็กๆ อยากให้คุณพ่อคุณแม่คุณครูเอาไปประยุกต์เล่นกับเด็กๆเยอะๆครับ :-)