เรื่องและภาพโดย ไอซี วริศา ใจดี
ฉบับนี้ขอพักจากสาระวิทย์นอกโลกอันหนักหน่วง กลับมาเป็นสาระศิลป์บนโลกกันบ้าง ฉันอยากจะแบ่งปันประสบการณ์การเรียนฟิสิกส์ที่ Wellesley College ซึ่งตอนนี้กลายเป็นวิชาโปรดของฉัน ทั้งที่ในอดีตฉันเคยรู้สึกว่าฟิสิกส์เป็นวิชาที่ซับซ้อน น่ากลัว และรู้สึกไม่สนุกกับการเรียนเลย
วิชาฟิสิกส์ภาคปฏิบัติ (experimental physics) ที่ฉันลงในเทอมนี้เน้นประสบการณ์และความรู้เรื่องการต่อวงจรและออกแบบการทดลองเชิงฟิสิกส์ ศึกษาถึงชิ้นส่วนต่าง ๆ และเรียนรู้หน้าที่ของมันในวงจร ฉันรู้สึกสนุกมากที่ได้เรียนรู้ถึงการทำงานของเครื่องใช้ไฟฟ้าและวงจรต่าง ๆ รวมถึงได้ลงมือออกแบบการทดลองที่สนุก ๆ จากความรู้ที่ได้เรียนมา (แม้ว่าจะเกือบทำไฟลุกและทำหลอดไฟระเบิดไปไม่น้อย…อะแฮ่ม เรื่องมันยาว) จบท้ายด้วยโพรเจกต์สร้างสรรค์ที่แต่ละคนสามารถออกแบบขึ้นเองได้ตามใจ และเมื่อมาถึงวันสุดท้ายก่อนปิดเทอมฤดูใบไม้ผลิ แต่ละคนได้นำเสนอผลงานของตน ซึ่งเรียกเสียงหัวเราะและปรบมือกันได้ไม่น้อยเลยละ
เป้าหมายของวิชานี้จึงไม่ใช่ภารกิจกู้โลกอันยิ่งใหญ่ หากเป็นเพียงการสร้างสรรค์ผลงานสบายใจด้วยการใช้หลักการง่าย ๆ ทางฟิสิกส์มาแก้ปัญหา นับเป็นรูปแบบการเรียนรู้ที่ผ่อนคลาย เหมาะสำหรับเด็กที่เคยสอบตกฟิสิกส์แบบฉันจริง ๆ และภาพบรรยากาศวันนำเสนอนั้นชวนให้ฉันนึกถึงฉาก Nerd Lab ในเรื่อง Big Hero 6 เลย
ภาพจากภาพยนตร์เรื่อง Big Hero 6
My “Nerd Lab” ห้องเรียนวิชาฟิสิกส์ภาคปฏิบัติของฉัน
โพรเจกต์ที่ฉันนำเสนอเกิดขึ้นจากความคิดที่อยากจะมีหุ่นยนต์คู่ใจสักตัวไว้คอยเตือนสติเวลาที่เริ่มวอกแวก เป้าหมายหลัก ๆ ก็เพื่อช่วยลดการใช้มือถือขณะเรียนหนังสือ ซึ่งนำมาสู่การสร้าง “Focus Bot” เพื่อนยากช่วยเรียน ที่จะตีมือคุณและร้องว้ากใส่เมื่อคุณพยายามจะหยิบมือถือไปเล่น
องค์ประกอบหลักแบบคร่าว ๆ ของเจ้า “Focus Bot” นั้นได้แก่ เซนเซอร์ซึ่งทำหน้าที่ตรวจจับสิ่งกระตุ้น แปลงเป็นสัญญาณอินพุต (input) แล้วส่งต่อไปยังบอร์ด Metro Mini สมองจิ๋วที่เราเขียนโปรแกรมผ่าน Arduino ได้ ในส่วนของโปรแกรม เราอ่านค่าที่วัดได้จากเซนเซอร์และตั้งเงื่อนไขต่าง ๆ เพื่อตอบสนองต่ออินพุตนั้น แล้วแสดงออกเป็นการส่งสัญญาณต่อไปยังอุปกรณ์อื่น ๆ ที่มีหน้าที่แสดงผล
ใครอยากอ่านเพิ่มเติมเรื่อง Arduino ไปดูได้ในสาระวิทย์ฉบับที่ 113 คอลัมน์สาระวิทย์ในศิลป์ ที่ฉันได้เล่าเกี่ยวกับโครงงานถุงเท้าปลุกจั๊กจี้
ในที่นี้อินพุตของฉันได้แก่ เซนเซอร์วัดแรงกด เพื่อตรวจสอบว่ามือถือถูกหยิบออกไปหรือไม่ และจอยสติก (joystick) ใช้สำหรับควบคุมหุ่นยนต์ ต่อมาเอาต์พุต (output) อันประกอบไปด้วยมอเตอร์ 2 ตัว มอเตอร์ตัวหนึ่งใช้ควบคุมหัวของหุ่นยนต์ ส่วนอีกตัวใช้ควบคุมแขนที่จะยกตี, หลอดไฟ LED หลากสีเพื่อความสวยงาม และลำโพงสำหรับส่งเสียงตะโกน “ว้าก…!!!!!!!” ใส่เราเมื่อเราหยิบมือถือออก และนี่คือแผนภาพวางแผนการทำงานของเจ้า Focus Bot
หลังจากวางแผนเสร็จแล้ว ฉันก็ร่างแบบว่าเจ้า Focus Bot ของฉันจะมีหน้าตาแบบไหนกัน รวมไปถึงร่างแผนผังวงจรเพื่อจะได้รู้ว่าชิ้นส่วนไหนควรจะเชื่อมต่อกับอะไร และแผนผังนี้จะมีความสำคัญมากในตอนเขียนโปรแกรม เพราะเราต้องรู้ว่าชิ้นส่วนต่าง ๆ เชื่อมต่อกับพินไหนของบอร์ด Metro Mini จะได้ควบคุมการทำงานได้อย่างถูกต้อง ต่อมาก็เริ่มออกแบบชิ้นส่วนภายนอก ในที่นี้ฉันใช้โปรแกรม Auto CAD และใช้เครื่องตัดเลเซอร์ตัดชิ้นส่วนกระดาษลังลูกฟูกมาประกอบรวมเป็นร่าง
เส้นทางของเจ้า Focus Bot จากแบบร่างสู่ของจริง
วิวัฒนาการของเจ้า Focus Bot ที่ฉันได้นั่งทำอย่างพากเพียรอยู่ 1 อาทิตย์ถ้วน
1 สัปดาห์ผ่านไป…แต่นแต๊นนน… และนี่ก็คือเจ้า Focus Bot เพื่อนยากช่วยเรียนของคุณ เมื่อวางมือถือลงบนเซนเซอร์ แล้วเปิดเครื่อง เจ้า Focus Bot จะยิ้มและโชว์ไฟเขียว แต่หากคุณยกมือถือออกไปเมื่อไหร่ละก็ มันจะหันหน้าบึ้งใส่คุณและเริ่มตีคุณรัว ๆ อย่างไม่ปรานี ถ้าคุณไม่อยากโดนตีก็ควรเป็นเด็กดีด้วยการวางมือถือกลับคืนที่เดิม ในระหว่างที่ไฟเขียวและมือถือไม่ถูกหยิบออก คุณจะเล่นกับมันโดยใช้จอยสติกควบคุมแขน หัว และสีของไฟได้ตามใจชอบ ถือเป็นรางวัลตอบแทนให้คุณ ยิ่งไปกว่านั้นเจ้า Focus Bot ยังเก็บข้อมูลระยะเวลาที่มือถือนั้นถูกหยิบออก แล้วแสดงผลคะแนนความตั้งใจเรียนออกผ่านสีไฟ ถ้าคุณได้สีเขียวคือ ดีมาก แสดงว่าคุณแทบไม่วอกแวกหรือกังวลกับมือถือคุณเลย ถ้าสีฟ้าคือ โอเค (เสียงสูง) ไม่แย่แต่ทำได้ดีกว่านี้นะ แต่ถ้าสีส้มแปลว่า แย่ละ คุณหยิบมือถือบ่อยไปแล้วไหม หยุดได้แล้วน่า และหันมาตั้งใจเรียนหนังสือดีกว่า
ชมวิดีโอการทำงานของ Focus Bot แบบเต็มๆ ได้จาก QR Code ด้านล่าง
และนั่นคือหุ่นยนต์เพื่อนยากที่ฉันอยากนำเสนอ ต่อไปจะพูดถึงผลงานของเพื่อน ๆ ในห้องกันบ้าง สิ่งประดิษฐ์ที่เพื่อน ๆ ฉันทำก็มีถุงมือตีกลองด้วยการเคาะนิ้ว (สุดเท่ !) หุ่นยนต์ไวต่อแสง (มีโหมดวิ่งตามแสงและโหมดหนีแสงให้เลือกได้) นาฬิกาทรายแบบดิจิทัล (พอพลิกแล้วจะมีเม็ดทรายร่วงลงมาเสมือนจริงเลยละ) เครื่องรดน้ำต้นไม้อัตโนมัติเมื่อวัดว่าดินแห้งเกิน (มีประโยชน์มากสำหรับผู้ที่รักต้นไม้แต่ไม่มีเวลาให้) และบลา ๆ ๆ ๆ อีกหลายผลงานที่ชวนให้อมยิ้ม
ภาพตัวอย่างผลงานสนุก ๆ ที่ฉันและเพื่อน ๆ ได้ทำกัน
บ้างก็ใช้อุปกรณ์สุดล้ำที่ต้องต่อสายไฟเต็มไปหมด บ้างก็ใช้ประโยชน์จากเครื่องพิมพ์สามมิติในการสร้างชิ้นส่วนเท่ ๆ บ้างก็สร้างสรรค์โครงงานอิงจากปัญหาจากชีวิตจริงซึ่งนำกลับไปใช้งานต่อได้ นับเป็นวันที่สร้างแรงบันดาลใจและเรียกเสียงหัวเราะได้มากมายทีเดียว
บ่อยครั้งที่ฉันรู้สึกกังวลเวลาที่ต้องเริ่มลงมือทำอะไรใหม่ ๆ เพราะคิดและกลัวไปก่อนว่ามันอาจจะไม่ใช่ ไม่เวิร์ก ไม่ว้าว และในที่สุดก็ไม่สำเร็จ แต่การเรียนวิชานี้สอนให้ฉันรู้ว่า ทุกครั้งที่เริ่มต้นทำสิ่งใหม่ ถ้าคุณไม่ลองทำมันพัง คุณจะรู้ได้อย่างไรว่ามันทำงานได้จริง วิธีการฝึกฝนทักษะที่ดีคือการที่คุณรู้ปัญหา สามารถสร้าง และสามารถซ่อมแซมได้ด้วย ฉะนั้นจงอย่ากลัวที่จะผิดพลาด เพราะอย่างน้อยคุณก็จะได้ค้นพบความผิดพลาดจากการที่ต้องทำแล้วทำอีกด้วยตัวคุณเอง… เอ่อ เว้นแต่ว่ามันจะระเบิดตู้มแล้วมลายสิ้นอะนะ โปรดระวังด้วย ! เอาละ… ขอให้เพื่อน ๆ ผู้อ่านสาระวิทย์ที่เมืองไทยสนุกกับการปิดเทอมภาคฤดูร้อน แล้วแบ่งเวลาว่างมาฝึกฝนทักษะการคิดและสร้างสรรค์ผลงานที่สนใจแทนทักษะการสไลด์หน้าจอมือถือบ้างนะเออ
ขอขอบคุณอาจารย์ผู้สอนวิชาฟิสิกส์ภาคปฏิบัติของ Wellesley College
About Author
