เมื่อแหล่งน้ำ ที่เพาะปลูก และที่อยู่อาศัย อยู่ห่างไกลกัน แถมแหล่งน้ำยังอยู่ต่ำกว่าที่อยู่อาศัยและพื้นที่ทำการเกษตร จะนำน้ำขึ้นมาใช้ประโยชน์ได้อย่างไร พืชผักที่ปลูกไว้ ถ้าไม่มีไฟฟ้าใช้ จะเก็บอย่างไรให้ได้นาน ปัญหานี้จำเป็นต้องได้รับการแก้ไข โดยเฉพาะเกษตรกรที่ทำการเกษตรบนพื้นที่ป่าเขา แต่จะเริ่มอย่างไรดี
เมื่อกลางเดือนมกราคมที่ผ่านมาสถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) ได้จัดเปิดศูนย์สะเต็มศึกษาแห่งชาติ (National STEM Education Center) มีกิจกรรมที่ถือว่าเป็นไฮไลท์ของงาน คือ กิจกรรม “Stem Education Mini Contest 2014 ”
นายราม ติวารี ผู้อำนวยการ สาขาฟิสิกส์ สสวท.ซึ่งเป็นหนึ่งในคณะกรรมการ ในการแข่งขันครั้งนี้ กล่าวว่า “การแข่งขันครั้งนี้ถือเป็นแบบอย่างกิจกรรมในโรงเรียน ที่จะนำไปเป็นโจทย์ให้เด็กฝึกแก้ปัญหา การสร้างเวทีให้เด็กได้แสดงออก เป็นการกระตุ้นให้เด็กสนใจการเรียนการสอนวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ เทคโนโลยี และใช้กระบวนการของวิศวกรรมศาสตร์ เพราะเรารู้ว่าธรรมชาติของเยาวชนไทยจะได้รับแรงกระตุ้น และมีความสนใจถ้าเป็นการแข่งขัน เมื่อประสบความสำเร็จในชั้นเรียนแล้ว หวังว่าทั้งเด็กและครูจะสามารถเผยแพร่ความรู้เหล่านี้สู่เกษตรกรได้ จนสามารถสร้างสิ่งเหล่านี้ได้เอง โดยไม่ต้องใช้ไฟฟ้า”
โจทย์ในการแข่งขันครั้งนี้ ตั้งขึ้นเพื่อให้สอดคล้องกับปัญหาที่เกิดขึ้นกับเกษตรกรไทย โดยเฉพาะในชุมชนที่อาศัยบนป่าเขา เพราะถ้าเราสามารถแก้ไขในระดับโรงเรียนได้แล้วเราก็จะสามารถต่อยอดไปถึงชีวิตจริงได้ การเรียนรู้ให้เกิดประโยชน์สูงสุดไม่ใช่แค่จบในห้องเรียน อีกอย่างคือบ้านเรามีอาชีพเกษตรกรรมเป็นพื้นฐาน เราใช้ประโยชน์จากพื้นที่ป่าเขา เรามีแหล่งน้ำ ที่อยู่อาศัย ที่เพาะปลูก แต่ว่าสิ่งเหล่านี้ไม่ได้อยู่ที่เดียวกัน จำเป็นต้องย้ายแหล่งน้ำให้ไปอยู่ในที่ที่เหมาะสม ซึ่งถ้าเป็นการย้ายจากที่สูงมาสู่ที่ต่ำนั้นทำได้อยู่แล้วโดยใช้แรงโน้มถ่วง แต่ในกรณีที่แหล่งน้ำอยู่ต่ำกว่าแต่เราจะย้ายตำแหน่งไปอยู่ที่สูงกว่า นั้นขัดกับหลักธรรมชาติ โจทย์นี้จึงท้าทายตรงที่ว่าเราจะมีกระบวนการอย่างไรที่ทำให้เกิดขึ้นได้โดยไม่ใช้ไฟฟ้า ส่วนโจทย์การเก็บผลผลิตที่ต้องสร้างตู้เย็นแบบไม่ใช้ไฟฟ้านั้น ต้องการให้ผู้เข้าแข่งขันมีการประยุกต์เทคโนโลยีเข้ากับภูมิปัญญาท้องถิ่น โดยศึกษาที่มาของสังคมไทย สิ่งที่เราเคยมีอยู่แล้วในสังคมชนบท อย่างการรักษาผลผลิตผัก ผลไม้ โดยการใส่ไหฝังดินทราย เป็นต้น
การแข่งขันครั้งนี้เป็นรอบชิงชนะเลิศระหว่าง ทีมคิกคักสะระเณ และทีม Fun Fan Fin ภายใต้หลักการ “Up น้ำ Down อุณหภูมิ” ผู้เข้าแข่งขันทั้งสองทีมต้องนำเสนอแนวความคิดในการสร้างอุปกรณ์เพื่อแก้ปัญหาจากโจทย์ที่ได้รับ
โจทย์กำหนดไว้ว่าให้นำน้ำขึ้นไปใช้บน “ดอย สสวท.แห่งเมืองสยาม” ซึ่งเป็นหมู่บ้านที่อยู่สูงจากสระน้ำ 3 เมตร โดยมีแหล่งน้ำขนาดใหญ่อยู่บนดอยใกล้เคียง อยู่สูงขึ้นไปจากสระน้ำ 2 เมตร และมีน้ำไหลรินตามลำธารลงมายังสระน้ำ โดยให้นำน้ำไปใช้ในการปลูกไม้ผลยืนต้น พืชผักเถา พืชผักแบบไร้ดิน บนราวสูง 50 เซนติเมตร และสร้างอุปกรณ์รักษาผลผลิตทางการเกษตรคือตู้เย็น ที่อุณหภูมิลดลงจากภายนอก 2 องศาเซลเซียส และมีกติกาว่า ห้ามใช้พลังงานไฟฟ้ารวมถึงสารเคมีที่ไม่เป็นมิตรต่อชาวดอย
ซึ่งทั้งสองทีมต่างนำเสนอแนวคิดและประดิษฐ์อุปกรณ์ในการแก้ปัญหาจากโจทย์เดียวกันได้แตกต่างกันออกไป โดยใช้กระบวนการสะเต็มศึกษา ที่หมายถึง แนวทางการจัดการศึกษาที่บูรณาการวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์และคณิตศาสตร์ โดยเน้นการนำความรู้ไปใช้แก้ปัญหาในชีวิตจริง แต่ละทีมแสดงวิธีการทำงานของอุปกรณ์ที่ออกแบบ ให้แก่คณะกรรมการและผู้ชมได้เข้าใจถึงหลักการทำงานมากขึ้น โดยคณะกรรมการในการตัดสินครั้งนี้มี นายราม ติวารี ผู้อำนวยการ สาขาฟิสิกส์ สสวท. นายสุวิทย์ เทียมธารา ผู้ชำนาญ สาขาออกแบบและพัฒนาอุปกรณ์ สสวท.และนายมาเนตร์ กอบน้ำเพ็ชร ผู้ชำนาญด้านเทคนิค สาขาเทคโนโลยีทางการศึกษา สสวท.หลังจากได้ฟังการนำเสนอของทั้ง 2 ทีมแล้ว ก็มีการวิจารณ์แนวคิดของแต่ละทีม ก่อนตัดสินให้ทีมที่ชนะคือทีม Fun Fan Fin ส่วนทีมคิกคักสะระเณ นั้นก็ไม่น้อยหน้าได้รางวัลป๊อปปูล่าร์โหวต จากผู้ชมการแข่งขันไปด้วยเช่นกัน
นางสาวจันทร์เพ็ญ แจ่มจำรัส จากฝ่ายบริหารโครงการริเริ่มพิเศษ สสวท.ตัวแทนของทีม Fun Fan Fin เจ้าของรางวัลชนะเลิศในการแข่งขันครั้งนี้ เล่าถึงแนวคิดว่า “เมื่อได้รับโจทย์ มีการร่วมกันคิดแก้ปัญหาโดยจำลองจากรูปแบบฝายทดน้ำ ผ่านกระบวนการคิดแบบ สะเต็มศึกษา คือ การใช้ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ เรื่องแรงดันอากาศ แรงดันน้ำ และเรื่องของสสาร เมื่อน้ำไหลจากที่สูงลงสู่ที่ต่ำ น้ำจะไหลลงมาเข้าท่อจนเต็มทำให้เช็ควาล์วปิด น้ำไหลไปไม่ได้ ก็จะไหลย้อนกลับขึ้นไปบนท่อ ที่มีแรงดันอากาศ ส่งน้ำไหลไปตามสาย”
ด้านเทคโนโลยี ใช้หลักการประดิษฐ์อุปกรณ์ที่เราเคยรู้จักกันมาก่อนแล้วคือตะบันน้ำ เป็นการทำงานของเช็กวาล์ว วิศวกรรมศาสตร์ได้ใช้กระบวนการออกแบบอุปกรณ์ให้สามารถลำเลียงน้ำไปตามท่อได้ สุดท้ายคือ คณิตศาสตร์ใช้การคำนวณ ว่าจะต้องปล่อยน้ำปริมาณเท่าไหร่ที่เหมาะสม”
นายศุภวิริยะ สรณารักษ์ นักวิชาการสาขาเคมี สสวท.ตัวแทนทีม คิกคักสะระเณ ที่ได้รับรางวัลรองชนะเลิศและป๊อปปูลาร์โหวต เล่าว่า “จากพื้นที่ตามโจทย์ที่ได้รับมีลักษณะเป็นหุบเขา จึงเลือกใช้แรงลม โดยใช้ใบพัดของพัดลมแทนใบกังหันเพราะหาได้ง่าย ซึ่งทุกบ้านน่าจะมีพัดลมเก่าที่ไม่ได้ใช้อยู่แล้ว เมื่อลมพัดเข้ามาก็จะหมุนแกนและจะไปต่อกับเฟือง โดยทด 2 เฟือง จากเฟืองเล็กไปเฟืองใหญ่ เปลี่ยนพลังงานลมเป็นพลังงานกล ขับเคลื่อนสายพานให้เครื่องทำงานวิดน้ำขึ้นไปสู่ดอย ส่วนระบบส่งน้ำไปรดน้ำพืชจะมีรูปแบบคล้ายๆสายน้ำเกลือ ระบบตู้เย็น ใช้ถังที่มีผ้าเป็นตัวดูดซับของเหลวหุ้มไว้นอกตัวถัง ซึ่งปกติของเหลวนั้นจะใช้น้ำก็ได้ แต่เราใช้แอลกอฮอล์เพราะลดอุณหภูมิได้ดีกว่าน้ำ”
นายราม กล่าวถึงเหตุผลในการตัดสินการแข่งขันครั้งนี้ว่า ทั้งสองทีมมีการแก้ปัญหาโดยใช้ทฤษฎีคนละแบบ ทีม Fun Fan Fin ที่ใช้ตะบันน้ำ ให้มวลน้ำเป็นตัวทำงานเอง เพื่อปั๊มให้น้ำขึ้นไปได้สูง โดยที่เราต้องยอมสูญเสียน้ำไปส่วนหนึ่ง แต่ถ้าเราบริหารจัดการดีๆน้ำส่วนนี้ก็ยังสามารถนำไปทำอย่างอื่นได้อีก ส่วนทีม คิกคักสะระเณ ก็ไม่ได้ด้อยไปกว่ากันมากนัก มีการใช้พลังงานลม จากกังหันลม นำน้ำขึ้นไปยังดอย แต่ข้อได้เปรียบของทีมที่ใช้ตะบันน้ำคือความต่อเนื่องของการทำงาน ทำให้สามารถกักเก็บน้ำไว้ได้ แต่เครื่องกังหันลม จะทำได้เป็นช่วงๆ เท่านั้น เพราะเราไม่รู้ความแน่นอนของแรงลม เพราะถ้าไม่มีลมหรือมีลมแรงไม่พอ เครื่องก็จะไม่ทำงาน ฉะนั้นเมื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพของเครื่องของทั้ง 2 ทีม ทีม Fun Fan Fin ที่ใช้ตะบันน้ำ จะดีกว่า ส่วนในโจทย์เรื่องตู้เย็นถือว่าไม่เป็นที่น่าพอใจทั้งคู่ เพียงแต่ว่าความคิดของทีมที่ชนะ มีความสร้างสรรค์และตรงตามกติกามากกว่า
เมื่อกลางเดือนมกราคมที่ผ่านมาสถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) ได้จัดเปิดศูนย์สะเต็มศึกษาแห่งชาติ (National STEM Education Center) มีกิจกรรมที่ถือว่าเป็นไฮไลท์ของงาน คือ กิจกรรม “Stem Education Mini Contest 2014 ”
นายราม ติวารี ผู้อำนวยการ สาขาฟิสิกส์ สสวท.ซึ่งเป็นหนึ่งในคณะกรรมการ ในการแข่งขันครั้งนี้ กล่าวว่า “การแข่งขันครั้งนี้ถือเป็นแบบอย่างกิจกรรมในโรงเรียน ที่จะนำไปเป็นโจทย์ให้เด็กฝึกแก้ปัญหา การสร้างเวทีให้เด็กได้แสดงออก เป็นการกระตุ้นให้เด็กสนใจการเรียนการสอนวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ เทคโนโลยี และใช้กระบวนการของวิศวกรรมศาสตร์ เพราะเรารู้ว่าธรรมชาติของเยาวชนไทยจะได้รับแรงกระตุ้น และมีความสนใจถ้าเป็นการแข่งขัน เมื่อประสบความสำเร็จในชั้นเรียนแล้ว หวังว่าทั้งเด็กและครูจะสามารถเผยแพร่ความรู้เหล่านี้สู่เกษตรกรได้ จนสามารถสร้างสิ่งเหล่านี้ได้เอง โดยไม่ต้องใช้ไฟฟ้า”
โจทย์ในการแข่งขันครั้งนี้ ตั้งขึ้นเพื่อให้สอดคล้องกับปัญหาที่เกิดขึ้นกับเกษตรกรไทย โดยเฉพาะในชุมชนที่อาศัยบนป่าเขา เพราะถ้าเราสามารถแก้ไขในระดับโรงเรียนได้แล้วเราก็จะสามารถต่อยอดไปถึงชีวิตจริงได้ การเรียนรู้ให้เกิดประโยชน์สูงสุดไม่ใช่แค่จบในห้องเรียน อีกอย่างคือบ้านเรามีอาชีพเกษตรกรรมเป็นพื้นฐาน เราใช้ประโยชน์จากพื้นที่ป่าเขา เรามีแหล่งน้ำ ที่อยู่อาศัย ที่เพาะปลูก แต่ว่าสิ่งเหล่านี้ไม่ได้อยู่ที่เดียวกัน จำเป็นต้องย้ายแหล่งน้ำให้ไปอยู่ในที่ที่เหมาะสม ซึ่งถ้าเป็นการย้ายจากที่สูงมาสู่ที่ต่ำนั้นทำได้อยู่แล้วโดยใช้แรงโน้มถ่วง แต่ในกรณีที่แหล่งน้ำอยู่ต่ำกว่าแต่เราจะย้ายตำแหน่งไปอยู่ที่สูงกว่า นั้นขัดกับหลักธรรมชาติ โจทย์นี้จึงท้าทายตรงที่ว่าเราจะมีกระบวนการอย่างไรที่ทำให้เกิดขึ้นได้โดยไม่ใช้ไฟฟ้า ส่วนโจทย์การเก็บผลผลิตที่ต้องสร้างตู้เย็นแบบไม่ใช้ไฟฟ้านั้น ต้องการให้ผู้เข้าแข่งขันมีการประยุกต์เทคโนโลยีเข้ากับภูมิปัญญาท้องถิ่น โดยศึกษาที่มาของสังคมไทย สิ่งที่เราเคยมีอยู่แล้วในสังคมชนบท อย่างการรักษาผลผลิตผัก ผลไม้ โดยการใส่ไหฝังดินทราย เป็นต้น
การแข่งขันครั้งนี้เป็นรอบชิงชนะเลิศระหว่าง ทีมคิกคักสะระเณ และทีม Fun Fan Fin ภายใต้หลักการ “Up น้ำ Down อุณหภูมิ” ผู้เข้าแข่งขันทั้งสองทีมต้องนำเสนอแนวความคิดในการสร้างอุปกรณ์เพื่อแก้ปัญหาจากโจทย์ที่ได้รับ
โจทย์กำหนดไว้ว่าให้นำน้ำขึ้นไปใช้บน “ดอย สสวท.แห่งเมืองสยาม” ซึ่งเป็นหมู่บ้านที่อยู่สูงจากสระน้ำ 3 เมตร โดยมีแหล่งน้ำขนาดใหญ่อยู่บนดอยใกล้เคียง อยู่สูงขึ้นไปจากสระน้ำ 2 เมตร และมีน้ำไหลรินตามลำธารลงมายังสระน้ำ โดยให้นำน้ำไปใช้ในการปลูกไม้ผลยืนต้น พืชผักเถา พืชผักแบบไร้ดิน บนราวสูง 50 เซนติเมตร และสร้างอุปกรณ์รักษาผลผลิตทางการเกษตรคือตู้เย็น ที่อุณหภูมิลดลงจากภายนอก 2 องศาเซลเซียส และมีกติกาว่า ห้ามใช้พลังงานไฟฟ้ารวมถึงสารเคมีที่ไม่เป็นมิตรต่อชาวดอย
ซึ่งทั้งสองทีมต่างนำเสนอแนวคิดและประดิษฐ์อุปกรณ์ในการแก้ปัญหาจากโจทย์เดียวกันได้แตกต่างกันออกไป โดยใช้กระบวนการสะเต็มศึกษา ที่หมายถึง แนวทางการจัดการศึกษาที่บูรณาการวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์และคณิตศาสตร์ โดยเน้นการนำความรู้ไปใช้แก้ปัญหาในชีวิตจริง แต่ละทีมแสดงวิธีการทำงานของอุปกรณ์ที่ออกแบบ ให้แก่คณะกรรมการและผู้ชมได้เข้าใจถึงหลักการทำงานมากขึ้น โดยคณะกรรมการในการตัดสินครั้งนี้มี นายราม ติวารี ผู้อำนวยการ สาขาฟิสิกส์ สสวท. นายสุวิทย์ เทียมธารา ผู้ชำนาญ สาขาออกแบบและพัฒนาอุปกรณ์ สสวท.และนายมาเนตร์ กอบน้ำเพ็ชร ผู้ชำนาญด้านเทคนิค สาขาเทคโนโลยีทางการศึกษา สสวท.หลังจากได้ฟังการนำเสนอของทั้ง 2 ทีมแล้ว ก็มีการวิจารณ์แนวคิดของแต่ละทีม ก่อนตัดสินให้ทีมที่ชนะคือทีม Fun Fan Fin ส่วนทีมคิกคักสะระเณ นั้นก็ไม่น้อยหน้าได้รางวัลป๊อปปูล่าร์โหวต จากผู้ชมการแข่งขันไปด้วยเช่นกัน
นางสาวจันทร์เพ็ญ แจ่มจำรัส จากฝ่ายบริหารโครงการริเริ่มพิเศษ สสวท.ตัวแทนของทีม Fun Fan Fin เจ้าของรางวัลชนะเลิศในการแข่งขันครั้งนี้ เล่าถึงแนวคิดว่า “เมื่อได้รับโจทย์ มีการร่วมกันคิดแก้ปัญหาโดยจำลองจากรูปแบบฝายทดน้ำ ผ่านกระบวนการคิดแบบ สะเต็มศึกษา คือ การใช้ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ เรื่องแรงดันอากาศ แรงดันน้ำ และเรื่องของสสาร เมื่อน้ำไหลจากที่สูงลงสู่ที่ต่ำ น้ำจะไหลลงมาเข้าท่อจนเต็มทำให้เช็ควาล์วปิด น้ำไหลไปไม่ได้ ก็จะไหลย้อนกลับขึ้นไปบนท่อ ที่มีแรงดันอากาศ ส่งน้ำไหลไปตามสาย”
ด้านเทคโนโลยี ใช้หลักการประดิษฐ์อุปกรณ์ที่เราเคยรู้จักกันมาก่อนแล้วคือตะบันน้ำ เป็นการทำงานของเช็กวาล์ว วิศวกรรมศาสตร์ได้ใช้กระบวนการออกแบบอุปกรณ์ให้สามารถลำเลียงน้ำไปตามท่อได้ สุดท้ายคือ คณิตศาสตร์ใช้การคำนวณ ว่าจะต้องปล่อยน้ำปริมาณเท่าไหร่ที่เหมาะสม”
นายศุภวิริยะ สรณารักษ์ นักวิชาการสาขาเคมี สสวท.ตัวแทนทีม คิกคักสะระเณ ที่ได้รับรางวัลรองชนะเลิศและป๊อปปูลาร์โหวต เล่าว่า “จากพื้นที่ตามโจทย์ที่ได้รับมีลักษณะเป็นหุบเขา จึงเลือกใช้แรงลม โดยใช้ใบพัดของพัดลมแทนใบกังหันเพราะหาได้ง่าย ซึ่งทุกบ้านน่าจะมีพัดลมเก่าที่ไม่ได้ใช้อยู่แล้ว เมื่อลมพัดเข้ามาก็จะหมุนแกนและจะไปต่อกับเฟือง โดยทด 2 เฟือง จากเฟืองเล็กไปเฟืองใหญ่ เปลี่ยนพลังงานลมเป็นพลังงานกล ขับเคลื่อนสายพานให้เครื่องทำงานวิดน้ำขึ้นไปสู่ดอย ส่วนระบบส่งน้ำไปรดน้ำพืชจะมีรูปแบบคล้ายๆสายน้ำเกลือ ระบบตู้เย็น ใช้ถังที่มีผ้าเป็นตัวดูดซับของเหลวหุ้มไว้นอกตัวถัง ซึ่งปกติของเหลวนั้นจะใช้น้ำก็ได้ แต่เราใช้แอลกอฮอล์เพราะลดอุณหภูมิได้ดีกว่าน้ำ”
นายราม กล่าวถึงเหตุผลในการตัดสินการแข่งขันครั้งนี้ว่า ทั้งสองทีมมีการแก้ปัญหาโดยใช้ทฤษฎีคนละแบบ ทีม Fun Fan Fin ที่ใช้ตะบันน้ำ ให้มวลน้ำเป็นตัวทำงานเอง เพื่อปั๊มให้น้ำขึ้นไปได้สูง โดยที่เราต้องยอมสูญเสียน้ำไปส่วนหนึ่ง แต่ถ้าเราบริหารจัดการดีๆน้ำส่วนนี้ก็ยังสามารถนำไปทำอย่างอื่นได้อีก ส่วนทีม คิกคักสะระเณ ก็ไม่ได้ด้อยไปกว่ากันมากนัก มีการใช้พลังงานลม จากกังหันลม นำน้ำขึ้นไปยังดอย แต่ข้อได้เปรียบของทีมที่ใช้ตะบันน้ำคือความต่อเนื่องของการทำงาน ทำให้สามารถกักเก็บน้ำไว้ได้ แต่เครื่องกังหันลม จะทำได้เป็นช่วงๆ เท่านั้น เพราะเราไม่รู้ความแน่นอนของแรงลม เพราะถ้าไม่มีลมหรือมีลมแรงไม่พอ เครื่องก็จะไม่ทำงาน ฉะนั้นเมื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพของเครื่องของทั้ง 2 ทีม ทีม Fun Fan Fin ที่ใช้ตะบันน้ำ จะดีกว่า ส่วนในโจทย์เรื่องตู้เย็นถือว่าไม่เป็นที่น่าพอใจทั้งคู่ เพียงแต่ว่าความคิดของทีมที่ชนะ มีความสร้างสรรค์และตรงตามกติกามากกว่า
