นิตยสาร สสวท. ฉบับที่ 185 พฤศจิกายน - ธันวาคม 2556

27 / 62

ขั้นตอนหนึ่งที่มีความส�ำคัญในกระบวนการออกแบบ
วิศวกรรมศาสตร์คือ “ การเลือกวิธีการในแก้ปัญหา” เป็นขั้น
ตอนที่สะท้อนให้เห็นว่า แนวทางในการแก้ปัญหาในชีวิตจริง
นั้นสามารถเป็นไปได้หลากหลายวิธี แต่การที่จะได้มาซึ่งวิธีที่
ดีที่สุดนั้นจ�ำเป็นจะต้องใช้ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์
และเทคโนโลยีเข้าช่วย ตัวอย่างเช่น ปัญหาขยะพลาสติกที่ยาก
ต่อการย่อยสลาย ซึ่งนักวิจัยได้คิดค้นพลาสติกที่เป็นมิตรต่อสิ่ง
แวดล้อมและท� ำจากวัสดุธรรมชาติ ไม่ว่าจะเป็นการผลิตพลาสติก
จากมันส�ำปะหลัง ข้าวโพด หรือเกล็ดปลา ในกระบวนการการ
แก้ปัญหานี้ นักสะเต็มศึกษาไม่เพียงแค่ให้ความสนใจแค่เพียง
องค์ความรู้ที่อธิบายว่า พลาสติกคืออะไร ผลิตอย่างไร เท่านั้น
แต่ยังรวมไปถึงการใช้ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์
และเทคโนโลยี เพื่อหาค� ำตอบว่าจะต้องใช้วัสดุและวิธีการผลิต
พลาสติกอย่างไรจึงจะท� ำให้พลาสติกที่ได้ความแข็งแรงที่สุด มี
ความยืดหยุ่นสูงที่สุด ประหยัดต้นทุนในการผลิตมากที่สุด และมี
รูปลักษณ์น่าใช้งานที่สุด ค�ำตอบของปัญหาเหล่านี้มีความส�ำคัญ
ต่อการผลิตพลาสติกที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมอย่างมาก เพราะ
ว่าการที่จะให้พลาสติกที่ผลิตขึ้นมาเหล่านี้เข้าไปสู่การผลิตใน
เชิงอุตสาหกรรมได้นั้น พลาสติกที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมเหล่า
นี้จะต้องสามารถแข่งขันกับพลาสติกที่ใช้อยู่ในปัจจุบันได้ทั้งใน
ด้านคุณภาพ ประสิทธิภาพและราคา
ตัวอย่างกิจกรรมสะเต็ม: ลูกโป่งน�้ ำบันจีจัมป์
กิจกรรมลูกโป่งน�้ำบันจีจัมป์เป็นตัวอย่างหนึ่งของกิจกรรม
การเรียนรู้ตามแนวสะเต็มศึกษาที่ผู้เข้าร่วมกิจกรรมจะได้เรียนรู้
แบบบูรณาการหลากหลายวิชา ทั้งเนื้อหาทางด้านวิทยาศาสตร์
คณิตศาสตร์ และเทคโนโลยี โดยความลึก ความเชื่อมโยง และ
ความครอบคลุมของเนื้อหานั้น จะขึ้นอยู่กับผู้ออกแบบกิจกรรม
เองว่าจะให้ผู้เข้าร่วมกิจกรรมใช้เวลาในการศึกษาหาความ
รู้ที่เกี่ยวข้องมากน้อยเพียงใด ส่วนทักษะการแก้ปัญหาทาง
วิศวกรรมศาสตร์อยู่ในรูปของการแก้ปัญหาภายใต้ความท้าทาย
ในการออกแบบเชือกบันจีจัมป์ที่ดีที่สุด เหมาะสมที่สุด ประหยัด
ที่สุด และปลอดภัยกับตัวผู้เล่นมากที่สุด ในส่วนนี้ ผู้เขียนจึงขอ
เริ่มต้นกล่าวถึงองค์ความรู้ที่เกี่ยวข้องกับการกระโดดบันจีจัมป์
ซึ่งเป็นความรู้ที่ผู้เข้าร่วมกิจกรรมควรจะได้ท�ำการศึกษาก่อน
การลงมือออกแบบเชือกบันจีจัมป์ จากนั้นจะเป็นการน�ำเสนอ
ตัวอย่างกิจกรรมลูกโป่งน�้ำบันจีจัมป์ที่สาขาฟิสิกส์ จัดขึ้นในวัน
ที่ 26 กรกฎาคม พ.ศ. 2556 และในส่วนสุดท้ายของบทความนี้
ผู้เขียนจะกล่าวถึงแนวคิดที่ได้จากการจัดกิจกรรมลูกโป่งน�้ำ
บันจีจัมป์
องค์ความรู้ที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบบันจีจัมป์
ในการออกแบบเชือกส�ำหรับบันจีจัมป์นั้น ผู้เข้าร่วมกิจกรรม
จ�ำเป็นจะต้องสืบค้นหาความรู้ในศาสตร์ต่าง ๆ ไม่ว่าจะเป็น
ความรู้ที่เกี่ยวข้องกับคุณสมบัติของวัสดุประเภทต่าง ๆ ที่ใช้
ในการท�ำเชือกบันจีจัมป์ โดยเฉพาะสารประกอบพอลิเมอร์ใน
รูปแบบของยาง (เช่น ยางพารา, ยางสังเคราะห์ และยางกึ่ง
สังเคราะห์) เส้นใย (เช่น ผ้าฝ้าย, นุ่น, ใยมะพร้าว, และปอ)
และพลาสติก ซึ่งความรู้เหล่านี้ ปรากฏอยู่ในหนังสือเรียนวิชา
เคมี นอกจากความรู้เกี่ยวกับวัสดุที่ใช้ในการท�ำเชือกแล้ว ผู้
ออกแบบบันจีจัมป์ควรมีความรู้เกี่ยวกับเทคโนโลยีที่เกี่ยวกับการ
0
ขนาดแรงที่ใช
ดึง
ความยาวที่สปริงยืดออก
ขีดจำกัดการแปรผันตรง
ขีดจำกัดสภาพยืดหยุน
จุดแตกหัก
กราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างขนาดของแรงดึง
และสภาพยืดหยุ่นของสปริงหรือเชือก
ก. ก่อนสปริงถูกดึง
ข. สปริงถูกยืดจนใกล้ขีดจ�ำกัดสภาพยืดหยุ่น
ค. สปริงถูกยืดจนเกินขีดจ�ำกัดสภาพยืดหยุ่น
สภาพยืดหยุ่นของสปริงหรือเชือกที่กระท� ำโดยแรงขนาดต่าง ๆ
ปีที่ 42 | ฉบับที่ 185 | พฤศจิกายน-ธันวาคม 2556 27