นิตยสาร สสวท. ฉบับที่ 249

34 นิตยสาร สสวท. ไม่ควบคุมอุณหภูมิ และ pH ด้วยแนวคิดนี้ทั้งหมดทำ �ให้นักเรียนได้ออกแบบ เป็นครั้งที่ 3 ดังภาพ 4 ในการออกแบบนี้นักเรียนใช้มอเตอร์ต่อไปยังแกนหมุน แท่งคน จากนั้นเมื่อเกิดแก๊สขึ้นมาแก๊สจะถูกนำ �ไปตามท่อจาก Part 2 ไปยัง Part 3 แล้วนักเรียนคิดว่าจะทำ �ให้น้ำ �ล้นออกมาและน้ำ �ที่ล้นจาก Part 3 จะไหลเข้าไปสู่ Part 4 ก็จะเป็นการเก็บข้อมูลปริมาณแก๊ส คาร์บอนไดออกไซด์จากปริมาณน้ำ �ที่ล้น ซึ่งครูอาจตั้งคำ �ถามเพื่อ กระตุ้นให้นักเรียนปรับปรุงการออกแบบได้ เช่น ทำ �ไมถึงเลือกขวดขนาดใหญ่ กว่าเพื่อนร่วมชั้นหรือคิดว่าระบบในการกักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์นี้มี รูปแบบอื่นอีกไหม ลองดูหลายๆ รูปแบบแล้วค่อยตัดสินใจเลือกดีไหม รวมทั้งอาจจะเริ่มให้นักเรียนระบุความกว้าง ความยาว ความสูง ในการ ออกแบบของนักเรียนเพื่อให้นักเรียนวางแผนสำ �หรับการสร้างได้แม่นยำ � ยิ่งขึ้น คำ �ถามเหล่านี้ทำ �ให้นักเรียนกลับไปที่ขั้นตอนการค้นหาความรู้ อีกครั้งเพื่อค้นคว้าข้อมูลที่จำ �เป็นในการออกแบบครั้งถัดไป ในกรณีนี้ นักเรียนเข้าใจว่าที่ขวดของนักเรียนใหญ่กว่าเพื่อนเป็นเพราะนักเรียน ใช้หลักคิดที่ว่า 1 โมลที่ STP เท่ากับปริมาตร 22.4 ลิตรกับของเหลว ซึ่งที่ถูกต้องนั้นสามารถใช้ได้เฉพาะกับแก๊สเท่านั้น ดังนั้น นักเรียนจึงได้ เรียนรู้จากข้อผิดพลาดแล้วแก้ไขด้วยการคำ �นวณใหม่ และจากการ ภาพ 4 การออกแบบตัวต้นแบบในการแก้ปัญหาครั้งที่ 3 ของนักเรียน ภาพ 5 การออกแบบตัวต้นแบบในการแก้ปัญหาครั้งที่ 4 ของนักเรียน ภาพ 6 ตัวต้นแบบในการผลิตเอทานอล ค้นคว้าข้อมูลด้านอื่นๆ นักเรียนได้ออกแบบใหม่ในครั้งที่ 4 ดังภาพ 5 ในการออกแบบครั้งที่ 4 นักเรียนได้ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ (Microcontroller) ในการควบคุมมอเตอร์ให้คนเป็นช่วงเวลา ซึ่งมอเตอร์นี้ ต่อกับแท่งคน เพื่อใช้ในการผสมน้ำ �ตาลกับยีสต์ที่หุ้มอยู่ใน Calcium Alginate ในขวด จากนั้นแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ที่เกิดขึ้นจะเดินทาง ไปตามท่อพลาสติกและเข้าไปอยู่ในขวดที่คว่ำ �ไว้ในอ่างน้ำ � แก๊สที่เข้าไป ในขวดจะไปแทนที่น้ำ �ทำ �ให้สามารถรู้ปริมาณของแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ ที่ผลิดขึ้นมาได้ (จากการดูปริมาณน้ำ �ที่ลดลงในขวด) ในการสลับไปมา ระหว่างขั้นตอนการค้นหาความรู้กับขั้นตอนการค้นหาแนวทางการ แก้ปัญหาทำ �ให้เกิดการพัฒนาการออกแบบจนกระทั่งได้ต้นแบบที่ เหมาะสมสำ �หรับการสร้างตัวต้นแบบสำ �หรับแก้ปัญหา ขั้นการเลือกแนวทางแก้ปัญหาที่เป็นไปได้ (Potential Solutions) ขั้นตอนนี้นักเรียนจะเลือกการออกแบบที่จะเอาไปสร้าง ตัวต้นแบบ ซึ่งในกรณีนี้นักเรียนเลือกการออกแบบตัวต้นแบบในการ แก้ปัญหาครั้งที่ 4 ในการประดิษฐ์ ขั้นการปรับแต่ง (Optimization) หลังจากนักเรียนผ่านขั้นตอนการเลือกแนวทางแก้ปัญหาที่ เป็นไปได้ (Potential Solutions) ต่อไปนักเรียนจะทำ �การทดสอบแต่ละ ฟังก์ชันว่าทำ �งานได้หรือไม่ ถ้าหากฟังก์ชันใดมีปัญหาก็ปรับปรุงแก้ไข จนสามารถทำ �งานได้ดี แล้วจึงนำ �แต่ละฟังก์ชันย่อยมาประกอบรวมกัน กลายเป็นระบบหรือตัวต้นแบบที่ใช้ในการแก้ปัญหาที่ต้องการ ในกรณีนี้ นักเรียนได้สร้างตัวต้นแบบออกมาดังภาพ 6 ก่อนที่นักเรียนจะนำ �แต่ละระบบมารวมกัน นักเรียนได้ทดสอบ แต่ละระบบย่อยก่อน เช่น ทดสอบว่าไมโครคอนโทรลเลอร์สามารถ ควบคุมให้มอเตอร์หมุนเพื่อคนสารละลายตามที่ต้องการได้หรือไม่ รวมทั้งในกรณีนี้นักเรียนได้อธิบายว่าตอนทดสอบระบบที่ใช้ในการกักเก็บ