Tag: ตรีสุคนธ์ ตรีบุพชาติสกุล

      บทความนี้เป็นหนึ่งในแนวทางการสอนสะเต็มศึกษา ซึ่งคณะผู้เขียนได้วิเคราะห์และกลั่นกรองจากการอบรม STEM Workshop ที่มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ โดย Professor Deborah Hanuscin เป็นวิทยากร ผู้เข้ารับการอบรบได้รับการฝึกฝนทักษะการคิด วิเคราะห์ สังเคราะห์กระบวนการเรียนรู้ ทั้งในมิติของการเป็นผู้เรียน ผู้สอนและผู้พัฒนาหลักสูตร กิจกรรมที่ใช้ในการอบรมมีลักษณะการเรียนรู้แบบ Active Learning ที่ผู้สอนทำหน้าที่กระตุ้นและชี้แนะแนวทางให้ผู้เรียนเกิดความรู้และความเข้าใจด้วยตัวเอง  คณะผู้เขียนหวังเป็นอย่างยิ่งว่า บทความนี้จะเป็นประโยชน์ในการพัฒนาการเรียนการสอนแบบสะเต็มศึกษา เพื่อนำไปประยุกต์ใช้ในการจัดการเรียนการสอน

บทความนี้ประกอบด้วย 2 หัวข้อคือ วิธีการหาความหมายของสะเต็ม และกิจกรรมการเรียนรู้แบบสะเต็ม

การหาความหมายของสะเต็ม

      หลักในการสอนเพื่อความเข้าใจในความหมายและสร้างความเข้าใจที่ตรงกันเกี่ยวกับสะเต็มศึกษา ไม่ใช่เป็นการบอกนิยามหรือความหมายให้ผู้เรียนท่องหรือจดจำ แต่เป็นการให้ผู้เรียนทำความเข้าใจผ่านการทำกิจกรรม โดยผู้สอนจะเน้นการตั้งคำถามเพื่อกระตุ้นแนวคิดของผู้เรียนเป็นสำคัญ เช่น การแบ่งกลุ่มพูดคุยเพื่อแลกเปลี่ยนและระดมความคิด (Brainstorm) การหาข้อมูล การนำเสนอผลงานและแสดงความคิดเห็น ซึ่งเป็นการเน้นการคิดวิเคราะห์ก่อน แล้วจึงสังเคราะห์และแลกเปลี่ยนความคิดของตนเองกับผู้อื่นในชั้นเรียน เพื่อเป็นบทสรุปร่วมกันบนพื้นฐานคำถามที่ว่าสะเต็มคืออะไร เพราะเหตุใดจึงมีความสำคัญ และสิ่งที่ผู้เรียนจะได้รับจากการเรียนการสอนตามแนวทางสะเต็มศึกษา

ตัวอย่างกิจกรรมเพื่อสร้างความเข้าใจในความหมายของสะเต็ม

กิจกรรมที่ 1 Is it STEM?

        ขั้นตอนท่ี่ 1 ผู้เรียนศึกษาความหมายของสะเต็มจากเอกสารที่ผู้สอนจัดเตรียมไว้ให้ ซึ่งเอกสารนั้นบอกถึงความหมายของสะเต็มจากหลากหลายแหล่งข้อมูล  จากนั้นให้ผู้เรียนพิจารณาความหมายของสะเต็ม และเขียนหลักเกณฑ์ที่ใช้ในการตัดสินใจว่าสะเต็มคืออะไรในแบบของตนเอง

        ขั้นตอนที่ 2 ผู้เรียนแลกเปลี่ยนความคิดและอภิปรายร่วมกัน เกี่ยวกับความหมายของสะเต็มศึกษา ว่าเหมือนและแตกต่างกันอย่างไร  

       วัสดุหรือเครื่องมือช่วยในการสอน : เอกสารนิยามความหมายของสะเต็มจากแหล่งข้อมูลที่น่าเชื่อถือ และมีคำอธิบายที่หลากหลาย

กิจกรรมที่ 2 Defining STEM

      ขั้นตอนที่ 1 วิเคราะห์ความเหมือนและความแตกต่างระหว่างความหมายของสะเต็มในเอกสารที่จัดเตรียมไว้ให้  กับความหมายสะเต็มของตนเอง

       ขั้นตอนที่ 2 อภิปรายความหมายร่วมของสะเต็มที่สามารถนำไปใช้ในสายงานต่างๆ เช่น นักพัฒนาการศึกษา นักวางแผนนโยบาย นักธุรกิจ   

กิจกรรม 3 STEM Headlines

         ผู้สอนตั้งสถานการณ์ : ให้ผู้เรียนจินตนาการภาพในอีก 5-10 ปีข้างหน้า ผู้เรียนจะนำสิ่งที่ได้จากการเรียน และทำกิจกรรมในครั้งนี้ไปใช้ในโรงเรียน หรือในบริบทอื่นอย่างไร โดยแลกเปลี่ยนความคิดเห็นกันในกลุ่มย่อย

         ผู้สอนตั้งสถานการณ์ : ให้ผู้เรียนจินตนาการถ้าในอนาคตมีหนังสือพิมพ์สัมภาษณ์เรื่องราวความสำเร็จของผู้เรียน/โรงเรียนหรือประเทศของตนเอง ให้ผู้เรียนเขียนพาดหัวข่าวที่อยากเห็น เช่น ความสามารถหรือทักษะของผู้ที่จะประสบความสำเร็จ การแก้ปัญหาในชีวิตจริง ความสำเร็จด้านการเงินและเศรษฐกิจ การประยุกต์ใช้ความรู้จากห้องเรียนสู่ชีวิตจริง เป็นต้น โดยแลกเปลี่ยนความคิดในกลุ่มย่อยว่า พาดหัวข่าวใดแสดงถึงความสำคัญของสะเต็มมากที่สุด

วัสดุหรือเครื่องมือช่วยในการสอน : ตัวอย่างของพาดหัวข่าวที่หลากหลาย เพื่อชี้ให้ผู้เรียนเข้าใจ และเห็นภาพได้ชัดเจนยิ่งขึ้น

กิจกรรม 4 STEM Education in the News

     ขั้นตอนที่  1 ผู้เรียนอ่านบทความจากหนังสือพิมพ์ Bangkok Post หัวข้อ A Stem Education [4]

     ขั้นตอนที่  2 ผู้เรียนร่วมกันอภิปรายในหัวข้อ

• ความหมายของสะเต็ม
• เหตุผลที่แสดงถึงความสำคัญของสะเต็ม
• สิ่งที่ผู้เรียนอยากให้มีเพิ่มเติมนอกเหนือจากที่ปรากฏในบทความ

      วัสดุหรือเครื่องมือช่วยในการสอน : แหล่งข้อมูลความหมายของสะเต็ม ไม่จำเป็นต้องเป็นบทความจากหนังสือพิมพ์ Bangkok Post สามารถมาจากแหล่งอื่นที่มีความน่าเชื่อถือได้

กิจกรรม 5 Elevator Speeches

       ผู้สอนตั้งสถานการณ์ : ถ้าผู้เรียนอยู่ในลิฟท์และพบพ่อแม่/เพื่อนผู้เรียน/เพื่อนร่วมงาน/ผู้บริหาร/คุณครู พวกเขาถามเกี่ยวกับสะเต็ม ผู้เรียนจะอธิบายให้พวกเขาฟังว่าอย่างไรในเวลา 2 นาที

      จากกิจกรรมข้างต้นนั้นช่วยสร้างความเข้าใจในความหมายของสะเต็มผ่านทางการแสดงความคิดเห็นและตรวจสอบความเข้าใจ โดยใช้เทคนิคการอภิปรายร่วมกับผู้อื่น อีกทั้งกิจกรรมเหล่านี้สามารถสะท้อนให้ผู้สอนเห็นได้ว่า ผู้เรียนมีความเข้าใจในความหมายและเห็นความสำคัญของสะเต็มแล้วหรือไม่ โดยเทคนิคการแลกเปลี่ยนความคิดเห็นนั้น ควรให้ผู้เรียนสลับเปลี่ยนกลุ่มและที่นั่งของตนเอง เพื่อให้ผู้เรียนได้รับฟังแนวคิดที่หลากหลาย ซึ่งช่วยเสริมสร้างทักษะการติดต่อสื่อสาร การยอมรับฟังความคิดและการทำงานร่วมกับผู้อื่นได้อีกด้วย

กิจกรรมการเรียนรู้แบบสะเต็ม

      ใน workshop ครั้งนี้  ผู้สอนยกตัวอย่างกิจกรรมการเรียนรู้ผ่านบทเรียน เรื่องแม่เหล็ก (Magnets) เพื่อนำมาสร้างแบบจำลองรถไฟพลังงานแม่เหล็ก ซึ่งเป็นการสร้างทักษะกระบวนการเรียนรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา เพื่อให้เห็นความสัมพันธ์และการเชื่อมโยงกันระหว่างกระบวนการเรียนรู้ทางวิทยาศาสตร์ และกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม ให้ชัดเจนมากยิ่งขึ้น ซึ่งผู้เขียนของสรุปขั้นตอนการแก้ไขปัญหาในการสร้างรถไฟพลังงานแม่เหล็ก ดังนี้   

      ขั้นตอนที่ 1 ผู้สอนนำแม่เหล็กรูปทรงต่าง ๆ มาให้ผู้เรียนได้เรียนรู้ ทดสอบสมบัติและหลักการทำงาน โดยผู้สอนตั้งคำถามเกี่ยวกับแม่เหล็ก เช่น รู้จักแม่เหล็กหรือไม่ มีหลักการทำงานอย่างไร สามารถนำไปใช้ประโยชน์อะไรได้บ้าง จากนั้นผู้สอนเกริ่นนำถึงสถานการณ์ของรถไฟไทย ที่มีโครงการสร้างรถไฟความเร็วสูง และตั้งกรอบเป้าหมายให้ผู้เรียนสร้างแบบจำลองรถไฟพลังงานแม่เหล็กที่สามารถลอย เคลื่อนที่ไปข้างหน้า รับน้ำหนักได้ และมีความปลอดภัย โดยสร้างแบบจำลองรถไฟพลังงานแม่เหล็กจากวัสดุอุปกรณ์ที่เตรียมให้สำหรับการทำกิจกรรม

       วัสดุอุปกรณ์สำหรับกิจกรรมสร้างแบบจำลองรถไฟพลังงานแม่เหล็ก :  แม่เหล็กแผ่นกลมและแผ่นยาว ขดลวดสปริงทองแดง ถ่านไฟฉาย 3A หลอดดูดน้ำ เทปกาว และกล่องกระดาษสำหรับทำรางรถไฟ

        ขั้นตอนที่ 2 ผู้เรียนค้นหาและศึกษาข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับแม่เหล็ก เช่น หลักการทำงานของแม่เหล็ก และแนวทางในการประยุกต์ใช้แม่เหล็กในการผลิตรถไฟ จากแหล่งความรู้ต่าง ๆ เช่น วารสาร เว็บไซต์ เป็นต้น ประกอบกับผู้เรียนอาจมีการทดลองจริงในเรื่องของสมบัติและหลักการทำงานของแม่เหล็ก ซึ่งผู้เรียนจะพบว่าแม่เหล็กมี 2 ขั้ว คือขั้วบวกและลบ ซึ่งมีแรงดึงดูดของขั้วที่ต่างกันและแรงผลักของขั้วที่เหมือนกัน และแม่เหล็กแต่ละขนาดให้แรงที่แตกต่างกัน

       ขั้นตอนที่ 3 นำหลักการการทำงานของแม่เหล็กที่ได้มาวิเคราะห์กันในกลุ่ม เพื่อนำมาออกแบบแบบจำลองรถไฟพลังงานแม่เหล็กตามข้อมูลและความรู้ที่ได้ศึกษามาข้างต้น โดยต้องคำนึงถึงข้อกำหนดข้างต้น คือรถไฟสามารถลอย เคลื่อนที่ไปข้างหน้า รับน้ำหนักได้ และมีความปลอดภัย ประกอบกับต้องคำนึกถึงอุปกรณ์ที่ใช้ในการสร้าง  ซึ่งในขั้นการออกแบบ สามารถออกแบบเป็นภาพร่าง และมีหลากหลายแบบได้ แต่สุดท้ายผู้เรียนจะต้องเลือกแบบที่เหมาะสมที่สุดนำมาสร้างเป็นชิ้นงาน

      ขั้นตอนที่ 4 ผู้เรียนสร้างชิ้นงานและทดสอบรถไฟพลังงานแม่เหล็กจำลองให้สามารถลอย เคลื่อนที่ไปข้างหน้า และรับน้ำหนักได้อย่างปลอดภัย ตามเงื่อนไขที่กำหนด

รูปที่ 1 ตัวอย่างชิ้นงานแบบจำลองรถไฟพลังงานแม่เหล็ก

      ขั้นตอนที่ 5 หาข้อผิดพลาดหรือข้อบกพร่องของชิ้นงานแล้วนำมาปรับปรุงแก้ไขเพื่อให้ถึงเป้าหมายที่วางไว้ ซึ่งในขั้นตอนนี้มักจะมีการหาข้อมูลหรือออกแบบใหม่ เนื่องจากผลทดสอบมักไม่ตรงกับเป้าหมายที่ตั้งไว้

      ขั้นตอนที่ 6 เมื่อได้ผลเป็นที่น่าพอใจ จึงมีการนำเสนอผลงาน โดยนำเสนอชิ้นงาน หลักการทำงานของแบบจำลองรถไฟพลังงานแม่เหล็ก ปัญหาหรืออุปสรรคที่พบระหว่างการออกแบบและสร้างชิ้นงาน ข้อดี-ข้อเสียของชิ้นงาน และข้อเสนอแนะในการพัฒนาชิ้นงานต่อไป

รูปที 2 Flow chart สรุปขั้นตอนการทำกิจกรรม

       เมื่อผู้เรียนนำเสนอผลงานเสร็จสิ้น ในขั้นตอนต่อมา ผู้สอนให้ผู้เรียนเขียน Flow chart แสดงกระบวนการการเรียนรู้ที่เกิดขึ้น ตั้งแต่ขั้นตอนแรก จนถึงขั้นตอนสุดท้ายของกระบวนการทำงาน ซึ่งการเขียน Flow chart หลังจากทำกิจกรรม ช่วยให้ผู้เรียนสามารถสังเคราะห์และเชื่อมโยงความเข้าใจในกระบวนการการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษา ผ่านการลงมือปฏิบัติจริงจากการสร้างชิ้นงานหรือวิธีการ พบว่า ในกระบวนการทำงานของแต่ละกลุ่ม มีกระบวนการการแก้ปัญหาที่แตกต่างกัน แต่สุดท้ายแล้วกระบวนการทำงานที่เกิดขึ้นสามารถตอบโจทย์ปัญหาเริ่มต้นได้ ซึ่งในกระบวนการแก้ปัญหานั้นมีขั้นตอนการทำงานซ้ำไป ซ้ำมา ในทุกขั้นตอน จนกว่าจะได้ชิ้นงานหรือวิธีการที่เป็นที่น่าพอใจที่สุดของกลุ่ม  นั่นคือลำดับขั้นตอนการทำงานสามารถย้อนกลับไปยังขั้นตอนใดก็ได้ เมื่อเกิดปัญหาระหว่างกระบวนการ

        สุดท้ายผู้สอนสรุปว่ากระบวนการทำงานของผู้เรียนทั้งหมด จะเป็นไปตามกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม รวมกับการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ 5 ขั้นตอน มาใช้ในกระบวนการแก้ไขปัญหาที่เกิดขึ้นทั้งหมด โดยในระหว่างการทำงานนั้น ยังเป็นการเรียนรู้ที่ส่งเสริมและพัฒนาทักษะในศตวรรษที่ 21 ที่ผู้เรียนพึงมี

รูปที่ 3 กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม

ตารางสรุปความสัมพันธ์ระว่างกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม การเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ และทักษะในศตวรรษที่ 21 จากกิจกรรมสะเต็มข้างต้น

นั่นคือการเรียนรู้ในแนวทางสะเต็มศึกษานั้นผู้เรียนจะต้องตอบได้ว่า

1. ปัญหาหรือสถานการณ์ที่ผู้เรียนต้องการแก้ไขคืออะไร
2. ความรู้ที่นำมาใช้การแก้ปัญหาปัญหาคืออะไร มีหลักการทำงานอย่างไร และเลือกหลักการนั้นเพราะอะไร
3. เทคโนโลยีเดิมที่ใช้แก้ไขมีอะไรบ้าง ข้อด้อยแต่ละวิธีคืออะไร ผู้เรียนสามารถต่อยอดจากเทคโนโลยีเดิมได้อย่างไร หรือสร้างเทคโนโลยีใหม่ในการแก้ไขปัญหาได้อย่างไร

ดังนั้นบทความนี้ สื่อให้ทุกคนเห็นกระบวนการจัดเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษา ซึ่งสามารถทำได้ง่าย และทำได้ทุกที ทุกเวลา ไม่ใช่ใช้ได้เฉพาะในห้องเรียน แต่สามารถนำไปใช้ในชีวิตประจำวันได้ นั่นคือผู้เรียนนำกระบวนการเรียนแบบสะเต็มไปใช้ในการแก้ปัญหาในชีวิตประจำวันได้  

บทความโดย นางสาวนุศวดี  พจนานุกิจ  นางสาวตรีสุคนธ์ ตรีบุพชาติสกุล และนายสุนทร พรมมงคล นักวิชาการสาขาเทคโนโลยี

เอกสารอ้างอิง

[1]  สะเต็มศึกษา : ความท้าทายใหม่ของการศึกษาไทย. สุธีระ ประเสริฐสรรพ์.หน่วยจัดการกลาง โครงการเพาะพันธุ์ปัญญาภายใต้การสนับสนุนของสำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย (สกว.). ตุลาคม 2558.  พิมพ์ที่ บริษัท นำศิลป์โฆษณา จำกัด

[2] 5Es Teaching and Learning Model. https://www.primaryconnections.org.au/about/teaching

[3] Kamehameha Schools Research & Evaluation. http://www.ksbe.edu/_assets/spi/pdfs/21_century_skills_full.pdf

[4]  http://www.bangkokpost.com/tech/local-news/456725/a-stem-education

      จากการจัดกิจกรรมคาราวานวิทยาศาสตร์นั้น คณะผู้เขียนได้นำกิจกรรม “ลมเจ้าปัญหา”  ไปใช้ในการจัดกิจกรรม ซึ่งเป็นการเรียนรู้วิทยาศาสตร์์ ผ่านขั้นตอนการประดิษฐ์และสังเกตกลไกการทำงานของของเล่นนั้น  โดยกิจกรรมนี้มีเป้าหมาย เพื่อให้นักเรียนในชั้นประถมศึกษา เข้าใจการเชื่อมโยงและประยุกต์ใช้ความรู้ทางด้านวิทยาศาสตร์กับสิ่งแวดล้อมรอบตัว โดยกิจกรรมนี้จะสอดแทรกความรู้เรื่องวาฬ การหายใจของวาฬ ที่เราสังเกตได้ว่าจะมีไอน้ำในอากาศเกิดขึ้น เมื่อวาฬโผล่ขึ้นมาหายใจบนผิวน้ำ  ซึ่งเกิดจากความแตกต่างของอุณหภูมิในบรรยากาศ และเรื่องความเร็วลมที่ทำให้ลูกบอลลอยตัวขึ้นเกิดจากความแตกต่างระหว่างความดัน โดยกิจกรรมนี้ทำให้นักเรียนเกิดความคิดสร้างสรรค์ เกิดทักษะการใช้วัสดุอุปกรณ์จากการสร้างของเล่น  และเกิดความสนุกสนาน ซึ่งนำไปสู่การรักในการเรียนวิทยาศาสตร์นั่นเอง

ชักชวนและกระตุ้นความสนใจ

      ก่อนจะเข้าสู่ขั้นตอนการทำกิจกรรมนั้น ผู้สอนจะนำผู้เรียนเข้าสู่กิจกรรมโดยการเปิดวิดีโอ ที่มีเนื้อหาเกี่ยวกับ วาฬที่โผล่ขึ้นมาหายใจบนผิวน้ำ ซึ่งสามารถหาได้ตามเว็บไซต์ทั่วไป ดังตัวอย่างของแหล่งวิดีโอต่อไปนี้

[embedyt] https://www.youtube.com/watch?v=jHu4d-NV8Hk[/embedyt]

และตั้งคำถามเป็นการเกริ่นนำเพื่อกระตุ้นความสนใจของนักเรียน และให้นักเรียนเล็งเห็นว่าทำไมวาฬจะต้องขึ้นมาหายใจ วาฬมีลักษณะเหมือนมนุษย์อย่างไร และสุดท้ายจะให้นักเรียนสังเกตว่าเมื่อวาฬขึ้นมาหายใจแล้ว เราสังเกตเห็นละอองน้ำที่เกิดขึ้น แล้วละอองน้ำนั้นเกิดขึ้นได้อย่างไร ซึ่งเป็นการนำหลักการที่วิทยาศาสตร์มาอธิบายปรากฎการณ์ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ

รู้หรือไม่ วาฬเคยเป็นสัตว์บกนะ

    เมื่อประมาณ 65 ล้านปีก่อน บรรพบุรุษของวาฬเป็นสัตว์กินเนื้อ อาศัยอยู่บนบก มี 4 ขา มีชื่อว่า “มีโซนิก” จากนั้นก็วิวัฒนาการเป็นสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำภายในเวลา 10 ล้านปี จากนั้นขาหลังก็ค่อยๆหดและเล็กลง จนต่อมาเมื่อประมาณ 24-26 ล้านปีก่อน กระดูกและข้อต่อก็หดเล็กลงจนไม่มีโผล่ออกมาให้เห็น แต่ในปัจจุบันกระดูกส่วนของขาหลังก็ยังคงมีอยู่ แต่เป็นอวัยวะภายในที่มีขนาดเล็ก และทำหน้าที่เพียงเป็นที่ยึดติดของอวัยวะสืบพันธุ์เท่านั้น กลายเป็นวาฬที่เราเห็นในปัจจุบัน

การเดินทางของวาฬ

      วาฬเป็นสัตว์ประเภทเลี้ยงลูกด้วยน้ำนมที่มีขนาดใหญ่  แม้จะไม่มีขนปกคลุมลำตัวเหมือนสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมชนิดอื่น ๆ แต่วาฬรักษาความอบอุ่นในร่างกายด้วยไขมันในชั้นใต้ผิวหนัง วาฬอาศัยอยู่ในมหาสมุทรอันกว้างใหญ่  มีหลากหลายสายพันธุ์ แต่ละสายพันธ์ุมีรูปร่าง ลักษณะ และถิ่นที่อยู่อาศัยแตกต่างกันไป แต่ทุกสายพันธ์ุของวาฬต้องขึ้นมาหายใจบนผิวน้ำทุก ๆ 20 นาที เพื่อปล่อยลมหายใจออก ซึ่งขณะที่ปล่อยลมหายใจออกนั้นจะมีไอน้ำและละอองน้ำเหมือนน้ำพุพ่นออกมาจากอวัยวะพิเศษที่อยู่ตรงส่วนหัวเป็นรูกลม ๆ ด้วยเหตุนี้นี่เอง วาฬจึงถูกสังเกตและพบได้ง่ายจากนักล่า

คำถามชวนรู้

• จมูกของวาฬอยู่ตรงไหน     
• ไอน้ำที่พ่นออกจากหลังวาฬคืออะไร และเพราะอะไรจึงเกิดขึ้น

วาฬเหมือนหรือต่างกับเรานะ

      วาฬและมนุษย์จัดว่าเป็นสัตว์ประเภทเลี้ยงลูกด้วยน้ำนมเช่นเดียวกัน  จึงมีความคล้ายคลึงกันทางด้านระบบต่าง ๆ ภายในร่างกาย  เช่น มีปอดเป็นอวัยวะในการแลกเปลี่ยนออกซิเจน และวาฬออกลูกเป็นตัว ครั้งละ 1 ตัว ลูกของวาฬจะกินนมจากเต้านมของแม่เหมือนสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมทั่วไป เต้านมของวาฬมี 1 คู่ อยู่ในร่องท้องของวาฬตัวเมีย ขณะที่กินนมลูกวาฬจะว่ายน้ำเคียงข้างไปพร้อมกับแม่ และที่สำคัญวาฬก็มีหัวใจ 4 ห้องหัวใจเหมือนกับมนุษย์

ลมหายใจของวาฬ

       ปรากฏการณ์การพ่นไอน้ำของวาฬเกิดขึ้นเนื่องจากการหายใจของวาฬนั่นเอง  ความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิของลมหายใจออกของวาฬกับอุณหภูมิของอากาศบนผิวน้ำที่มีอุณหภูมิิต่ำกว่า ทำให้เกิดการควบแน่นของไอน้ำเกิดขึ้น  ซึ่งก็เหมือนกับมนุษย์เรา เคยสังเกตมั้ยว่าเมื่อเราอยู่บนที่สูง เช่น ยอดเขา ซึ่งอุณหภูมิของอากาศต่ำกว่าอุณหภูมิในร่างกายเรา เวลาเราหายใจออกจะเห็นควันขาว ๆ ลอยออกมาจากจมูกหรือปากของเรา ควันที่เกิดขึ้นนั้นเกิดจากการปะทะกันระหว่างความร้อนจากลมหายใจกับอุณหภูมิที่อยู่ภายนอกนั่นเอง มาลองสังเกตกันเถอะ ว่าเกิดไอน้ำจริงมั้ย

การทดลองย่อย ให้นักเรียนหายใจเข้าสู่ถุงพลาสติกแล้วปิดปากถุงแล้วสังเกตการเปลี่ยนแปลง

รูปที่ 1 วาฬพ่นน้ำ และไอน้ำที่เกิดจากการเป่าถุงพลาสติก
ที่มา : ประชาชาติธุรกิจ ออนไลน์ (http://www.prachachat.net/news_detail.php?newsid=1262667558#)

มาทำของเล่นกันเถอะ

   การนำเข้าสู่การประดิษฐ์ของเล่นในกิจกรรมลมเจ้าปัญหา โดยพูดคุยกับนักเรียนในเรื่อง การหายใจของเรา และของวาฬ ก่อให้เกิดลมได้อย่างไร และลมที่เกิดขึ้นจากการเป่าของเรานั้นสามารถทำอะไรได้บ้าง และให้นักเรียนดูวิดีโอการประดิษฐ์ของเล่น  

วัสดุอุปกรณ์

1. กระดาษ A4 150 แกรม ที่มีรูปวาฬ (ตามรูปที่ 2)
2. สีเทียน
3. กาวสองหน้า
4. กรรไกร
5. หลอดดูดน้ำแบบงอ (ตัดปลายหลอดด้านสั้นให้เป็น 7-8 แฉก)
6. ลูกโฟมขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 2 เซนติเมตร

รูปที่ 2 วัสดุอุปกรณ์

    คุณครูสามารถสอดแทรกเรื่องการแก้ปัญหาในขั้นตอนการสร้างของเล่นได้ เช่น ข้อจำกัดของวัสดุอุปกรณ์ สามารถใช้วัสดุอื่นทดแทนในการประดิษฐ์ของเล่น เช่น การใช้เทปกาวสองหน้าแทนการใช้กาวน้ำ

ขั้นตอนการประดิษฐ์

1. ระบายสีวาฬตามจินตนาการของนักเรียน และตัดกระดาษตามรอยรูปวาฬ (รูปที่ 3)

รูปที่ 3 ระบายสีและตัดกระดาษตามรอย

2. พับกระดาษตามรอยปะ บริเวณส่วนฐานของวาฬ
3. ติดหลอดงอด้วยเทปกาวสองหน้าด้านในตัววาฬ โดยให้ส่วนปลายหลอดงอโผล่อยู่ด้านบนหลังวาฬและอีกส่วนหนึ่งของหลอดให้อยู่ทางด้านหางของวาฬ ประกบทั้งสองด้านเข้าหากัน จากนั้นทำการติดฐานวาฬ เพื่อให้วาฬเป็นรูป 3 มิติ (รูปที่ 4)

รูปที่ 4 ติดหลอดงอด้านในของวาฬ และประกบทั้งสองด้านเข้าหากัน

4. กดปลายหลอดที่ตัดเป็นแฉกให้บานออก เพื่อเป็นฐานรองรับลูกโฟม
5. ทดลองเป่าลูกโฟม (รูปที่ 5)

รูปที่ 5 ทดลองเป่าลูกโฟม

หมายเหตุ ถ้าขั้นตอนการทดลองเป่ายังมีปัญหา ควรมีการปรับแก้ของปลายหลอด คือ กดให้ปลายหลอดบานกว่าเดิมเพื่อรองรับลูกโฟม

        การต่อยอดกิจกรรม สามารถใช้รูปช้างแทนวาฬได้ และกล่าวถึงความรู้ในเรื่องลักษณะของช้างที่ใช้งวงในการดูดและเป่า เพื่อกินหรือพ่นน้ำ ซึ่งสามารถเชื่อมโยงกับหลักการในการดูดและเป่าน้ำออกจากหลอด  (รูปที่ 6)

รูปที่ 6 ช้างและวาฬ

มาเล่นกัน

      สังเกตพฤติกรรมนักเรียนในการเปล่าลูกโฟม แล้วตั้งคำถามเพื่อเชื่อมโยงความรู้กับปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้น เช่น ทำอย่างไรลูกโฟมจึงจะลอยนิ่ง ๆ หรือ ถ้าลูกโฟมหาย เราสามารถใช้อะไรมาทดแทนได้ เพราะอะไร

วิทย์สนุกรู้

       ร่วมกันอภิปรายกับนักเรียน ถึงหลักการทางวิทยาศาสตร์เรื่องใดที่ทำให้ลูกโฟมลอยได้ เมื่อเราเป่าลมใต้ลูกโฟม จะทำให้ลมไหลไปยังบริเวณด้านล่างและด้านข้างลูกโฟม ส่งผลให้ความดันรอบโฟมน้อยกว่าความดันอากาศที่ห่่างออกไป ตามกฏของเบอร์นูลี ที่ว่าบริเวณใดที่อากาศไหลเร็วจะทำให้ความดันบริเวณนั้นน้อยกว่าบริเวณที่อากาศไหลช้า ทำให้เกิดแรงผลักรอบ ๆ ลูกโฟมให้ลอยขึ้น เนื่องจากลมวิ่งจากบริเวณที่มีความดันมากไปยังบริเวณที่มีความดันน้อยกว่า

สนุกสนานในชั้นเรียน

       เพิ่มความสนุกสนานในชั้นเรียนด้วยการแข่งขันเป่าลูกโฟมของตัวแทนนักเรียน  แสดงดังรูปที่ 7 โดยมีกติกาคือเป่าลูกโฟมให้ลอยได้นานที่สุด โดยไม่ตกลงสู่พื้น หรือฐานรอง

รูปที่ 7 แข่งขันกันเป่าลูกโฟม

บทความ โดย นางสาวนุศวดี  พจนานุกิจ  นางสาวตรีสุคนธ์ ตรีบุพชาติสกุล และนายสุนทร พรมมงคล นักวิชาการสาขาเทคโนโลยี