5 ไอเดีย กิจกรรม STEM น่าชวนลูกทำเล่นที่บ้าน

STEM คืออะไร?

STEM คือ แนวทางการศึกษาหรือทำกิจกรรมที่บูรณาการศาสตร์แขนงต่างๆ ในสายวิทย์-คณิตไว้ด้วยกัน ที่มาของคำว่า STEM มาจากตัวอักษรย่อของคำภาษาอังกฤษ 4 คำ คือ

• Science: วิทยาศาสตร์ คือการศึกษาปรากฏการณ์ต่างๆ ด้วยวิธีการทางวิทยาศาสตร์
• Technology: กระบวนการทำงาน แก้ปัญหา ปรับปรุงพัฒนา เพื่อตอบสนองความต้องการของมนุษย์โดยนำศาสตร์หลายแขนงมาประยุกต์เข้าด้วยกัน
• Engineering: การสร้างสิ่งต่างๆ เพื่ออำนวยความสะดวกให้มนุษย์ โดยนำศาสตร์แขนงอื่นๆ ประยุกต์ใช้ร่วมกัน
• Mathmatics: การคิดคำนวณทางคณิตศาสตร์ เป็นพื้นฐานสำคัญในการศึกษาและต่อยอดทางวิศวกรรม

จุดมุ่งหมายของการเรียนรู้หรือทำกิจกรรม STEM เพื่อให้ผู้เรียนนำความรู้ไปใช้แก้ปัญหาในการดำเนินชีวิต รวมทั้งสามารถต่อยอดและพัฒนาให้เกิดนวัตกรรมใหม่ๆ ที่เป็นประโยชน์ต่อสังคมในอนาคตได้

ประโยชน์ของกิจกรรม STEM

STEM คือกิจกรรมที่ไม่เพียงสนุกสนาน ท้าทาย ได้ใช้ความคิดสร้างสรรค์ แต่ยังเป็นกิจกรรมที่ปลูกฝังพื้นฐานการคิดอย่างเป็นวิทยาศาสตร์ ลองมาดูกันค่ะว่าประโยชน์ของ STEM มีอะไรอีกบ้าง

ช่วยแก้ปัญหาในชีวิตประจำวันด้วยวิธีที่สร้างสรรค์ : STEM ฝึกให้ผู้เรียนได้คิดเชิงเหตุผล คิดแบบเผื่อทางเลือก ถ้า….ไม่….จะต้องทำอย่างไร ซึ่งไม่เพียงช่วยฝึกแก้ปัญหาแต่ยังส่งเสริมการใช้ความคิดสร้างสรรค์ 

กิจกรรม STEM มักฝึกให้ผู้เรียนมองปัญหาจากหลายๆ มุม เพื่อหาทางออกหลายๆ ทาง และเพราะชีวิตมีปัญหาใหม่ๆ มาให้เผชิญทุกวัน ตั้งแต่เรื่องการบ้าน ไปถึงดราม่ากับเพื่อนๆ การที่เด็กๆ ได้พัฒนาทักษะการแก้ปัญหาผ่านกิจกรรม STEM จะช่วยเตรียมลูกให้พร้อมรับมือกับปัญหาในชีวิตจริงไม่ว่าเล็กหรือใหญ่

เตรียมพร้อมสำหรับโลกอนาคต

จากการประมาณการพบว่าภายในปี 2020 งานด้าน STEM จะขาดแรงงานกว่าหนึ่งล้านตำแหน่ง ดังนั้นการเตรียมเด็กๆ ให้พร้อมสำหรับโอกาสในวันข้างหน้าจึงเป็นเรื่องสำคัญ หากลูกมีความฝันอยากเป็นวิศวกร หรือนักเขียนโปรแกรมคอมพิวเตอร์ กิจกรรม STEM อาจเป็นการเริ่มต้นปูพื้นฐานที่ดี ในขณะที่ AI กำลังเข้ามาแทนที่แรงงานมนุษย์ ความเข้าใจพื้นฐานทางวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์และคณิตศาสตร์ จะทำให้คนเราได้เปรียบและมีโอกาสในสายงานมากขึ้น

ช่วยค้นพบความหลงใหลในการเรียนรู้

การทำกิจกรรม STEM ช่วยปลดล็อกความเป็นไปได้ต่างๆ ราวกับเปิดโลกใบใหม่ให้เด็กๆ ได้รู้จัก ยิ่งหากว่าครูหรือผู้นำทำกิจกรรมที่สามารถเชื่อมโยงเรื่องราวที่ผู้เรียนสนใจเข้ากับวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์และคณิตศาสตร์ได้ ก็จะยิ่งทำให้กิจกรรมน่าสนใจยิ่งขึ้น เช่น เด็กๆ ที่เล่นดนตรี อาจคิดไม่ถึงว่า STEM เป็นแนวคิดสำคัญที่ใช้ในการสร้างเครื่องดนตรีสักชิ้น หากผู้สอนเชื่อมโยงสิ่งต่างๆ เหล่านี้ให้เด็กเข้าใจ ก็จะจุดประกายให้เด็กๆ หลงใหลในการเรียนรู้ตลอดชีวิต

5 กิจกรรม STEM ทำได้ที่บ้าน

1. เครื่องบินกระดาษ

อุปกรณ์: กระดาษ A4 (ไม่แนะนำกระดาษสีหรือกระดาษพับออริกามิ) , สายวัด, กระดาษและปากกาสำหรับจดสถิติ

วิธีทำ: วางแผนกว่าจะทำเครื่องบินกระดาษจำนวนเท่าไหร่ แนะนำว่าอย่างน้อยควรพับ 3 เครื่อง เพื่อจะได้นำมาเปรียบเทียบความสามารถในการบินของแต่ละลำ

video: Origami Fast Dragon Paper Plane - How to Make a Fast Dragon Paper Airplane

ศึกษาวิธีพับจาก Youtube คลิป Origami Fast Dragon Paper Plane - How to Make a Fast Dragon Paper Airplane แล้วทดลองวิธีการพับที่แตกต่างไปหลายๆ แบบ

วิธีทดลอง: เมื่อได้เครื่องบินกระดาษครบจำนวนแล้ว หาพื้นที่โล่งกว้าง ปราศจากลม กำหนดจุดเริ่มต้น และจุดที่คาดว่าเครื่องบินจะบินไปถึง ทดลองปล่อยเครื่องบินแต่ละลำอย่างน้อย 3 ครั้ง ทุกครั้งควรจดสถิติว่าไปได้ไกลเท่าไร อาจสังเกตท่าทางการปล่อยเครื่องบินร่วมด้วยว่าท่าทางแบบไหนส่งเครื่องบินกระดาษไปได้ไกลที่สุด และเครื่องบินกระดาษรูปแบบใดบินได้ไกล แบบใดบินได้แค่ใกล้ๆ เพราะอะไร

สิ่งที่ได้: ได้เข้าใจแนวคิดวิทยาศาสตร์และฟิสิกส์ว่าอะไรทำให้เครื่องบินลอยอยู่ในอากาศ ปีกของเครื่องบินกระดาษมีส่วนสำคัญที่กำหนดลักษณะการเคลื่อนที่ของเครื่องบิน การจดสถิติและอาจเขียนสรุปเป็นชาร์ตภายหลัง ช่วยให้เข้าใจการเก็บข้อมูลทางวิทยาศาสตร์อีกด้วย

2. วิทยาศาสตร์ของคุกกี้

อุปกรณ์: สูตรทำคุกกี้ และวัตถุดิบตามสูตรนั้นๆ

วิธีทำและทดลอง: ชวนเด็กๆ ทำคุกกี้ตามสูตรที่ได้มา ระหว่างนั้นชวนให้เด็กๆ สังเกตปฏิกิริยาของส่วนผสมต่างๆ เช่น เบกกิ้งโซดาที่เป็นเบส เมื่อผสมเข้ากับน้ำตาลทรายแดงซึ่งเป็นกรด ทำให้ มีรสสัมผัสฟูกรอบ หรือ หากใช้เบกกิ้งพาวเดอร์ ซึ่งมีส่วนผสมของเบกกิ้งโซดา และครีม ออฟ ทาทา ซึ่งเป็นกรดอยู่แล้ว จึงไม่ควรใส่ส่วนผสมที่เป็นกรดเพิ่ม เพราะจะทำให้คุกกี้แข็งเกินไป

สิ่งที่ได้: ได้เรียนรู้ว่าวิทยาศาสตร์และคณิตศาสตร์แทรกซึมอยู่ในแทบทุกกิจกรรมของชีวิต แม้กระทั่งการทำขนม กว่าจะได้รูปทรง รสสัมผัส อย่างที่ต้องการนั้น ขึ้นอยู่กับกระบวนการทำ และสัดส่วนของส่วนผสมต่างๆ ที่มีตัวเลขให้ชั่ง ตวง วัด และควบคุมอุณหภูมิ เพื่อที่จะได้ผลลัพธ์ออกมาเป็นขนมแสนอร่อย

3. น้ำพุโคล่า

อุปกรณ์: น้ำอัดลมขนาด 1.2 ลิตร (เลือกชนิดที่มีส่วนผสมของแอมปาแตม เช่น ไดเอตโค้ก) , เมนทอส 1 แท่ง, และเทปกาว

วิธีทดลอง: วางขวดน้ำอัดลมไว้ในบริเวณที่โล่งกว้าง ภายนอกอาคาร ควรใช้น้ำอัดลมอุณหภูมิปกติ ไม่แช่เย็นจะได้ผลดีกว่า แกะเมนทอส 1 แท่ง หย่อนลงไปในขวดน้ำอัดลมที่เตรียมไว้ แล้วรีบถอดออกมาสังเกตการณ์

สิ่งที่ได้: เข้าใจปฏิกิริยาทางฟิสิกส์ เมนทอสทำปฏิกิริยากับน้ำจึงปลดปล่อยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ออกมาเห็นเป็นฟองฟู่ เมื่ออากาศมีปริมาณเพิ่มขึ้นเข้าแทนที่ของเหลวอย่างรวดเร็ว จึงทำให้เครื่องดื่มพุ่งออกจากขวดนั่นเอง

ขั้นต่อไปอาจชวนลูกทดลองโดยใช้น้ำอัดลมหลายๆ แบบ เช่นน้ำอัดลมที่มีน้ำตาลกับปราศจากน้ำตาล ให้ผลต่างกันอย่างไร แล้วเครื่องดื่มแบบไหนทำให้น้ำพุพุ่งแรงที่สุด

4. เสากระดาษทรงพลัง

อุปกรณ์: กระดาษสี กระดาษแข็ง, เทปกาว, และหนังสือขนาดต่างๆ

วิธีทำ: ตัดกระดาษขนาดต่างๆ กัน แล้วจัดกระดาษให้เป็นรูปทรงสามเหลี่ยม สี่เหลี่ยม และทรงกระบอก ให้เหมือนกับเสาที่ตั้งรับน้ำหนักได้

วิธีทดลอง: นำกระดาษสี รูปทรงสามเหลี่ยม สี่เหลี่ยม ทรงกระบอก วางในแนวตั้ง แล้วนำหนังสือขนาดต่างๆ ทดลองวางบนกระดาษ สังเกตว่ากระดาษรูปทรงใดรับน้ำหนักได้มั่นคงที่สุด

สิ่งที่ได้: ได้ฝึกกระบวนการคิดทางวิทยาศาสตร์ วางแผน ตั้งสมมติฐาน ทดลอง อีกทั้งยังเข้าใจแนวคิดทางวิศวกรรมเบื้องต้น ว่ารูปทรงใดรับน้ำหนักได้ดีกว่าเพราะอะไร

5. ไข่ไร้เปลือก

อุปกรณ์: ไข่ไก่, โหลแก้วมีฝาปิด, และน้ำส้มสายชู

วิธีทดลอง: ล้างไข่ไก่ให้สะอาด เช็ดให้แห้ง นำไข่ใส่ในโหลแก้ว เทน้ำส้มสายชูให้ท่วมไข่ไก่ ปิดฝาทิ้งไว้ 24 ชั่วโมง 

สังเกตว่าน้ำส้มสายชูทำปฏิกิริยากับแคลเซียมคาร์บอเนตในเปลือกไข่ทำให้เกิดฟองอากาศ

เมื่อครบ 24 ชั่วโมงแล้ว ค่อยๆ ใช้ช้อนตักไข่ไก่ขึ้นมา สังเกตว่าเปลือกไข่นิ่มลง ล้างด้วยน้ำสะอาด เปลือกไข่จะค่อยๆ หลุดออกโดยง่ายโดยที่ไข่ไม่แตก ยังคงรูปทรงแต่มีความเด้งดึ๋ง

สิ่งที่ได้: 

เข้าใจปฏิกิริยาเคมีระหว่างเปลือกไข่กับน้ำส้มสายชู โดยน้ำส้มสายชูมีฤทธิ์เป็นกรด เมื่อเจอกับเบส ของแคลเซียมคาร์บอเนตในเปลือกไข่ จึงทำปฏิกิริยาต่อกันเกิดเป็นฟองอากาศเล็กๆ และทำให้เปลือกไข่อ่อนตัวลง อาจต่อยอดการทดลอง เช่น ทดสอบว่าไข่เด้งได้หรือไม่ สามารถมองเห็นภายในหรือเปล่า กลิ่นเป็นอย่างไร เกิดอะไร หากนำไข่ไปต้ม เป็นต้น

ก่อนทำแต่ละกิจกรรมอาจหาสมุดบันทึกสักเล่ม ไว้ให้เด็กๆ จดรายละเอียดกิจกรรม วิเคราะห์สิ่งที่คาดหวังกับสิ่งที่เกิดขึ้นจริงว่าเหมือนหรือต่างกันอย่างไร ไม่เพียงได้ทักษะ STEM แต่ยังได้ฝึกความคิดเป็นระบบ และฝึกทักษะด้านภาษาไปพร้อมๆ กันด้วย

เห็นไหมคะว่ากิจกรรมง่ายๆ ทำได้ที่บ้าน ให้ประโยชน์หลายด้านอย่างที่เราอาจคิดไม่ถึง ขอให้เรียนรู้อย่างสนุกกับ STEM นะคะ

แหล่งอ้างอิง (Sources):

• STEM Activities for High School Students
• HOW YOUR CHILD CAN BENEFIT FROM A STEM EDUCATION