STEM Activities Guidebook - ระดับประถมศึกษา
เรื่อง: การทดลองแผ่นดินไหวจำลองด้วยเจลาติน (Gelatin Earthquake Model)
เหมาะสำหรับเด็กวัย: ประถมศึกษา (6-11 ปี)
ระยะเวลา: 60-90 นาที
หัวข้อ: การจำลองแผ่นดินไหวและโครงสร้างต้านทาน (Earthquake Simulation and Structural Resistance)
วัตถุประสงค์ของกิจกรรม
กิจกรรมนี้จะช่วยให้เด็กเข้าใจเกี่ยวกับการเกิดแผ่นดินไหวและผลกระทบต่อโครงสร้าง โดยใช้เจลาตินในการจำลองคลื่นแผ่นดินไหวและดูผลกระทบต่ออาคารจำลองที่สร้างขึ้นจากวัสดุต่าง ๆ
วัสดุที่ต้องใช้
- เจลาติน (ประมาณ 4 ถ้วย)
- ถาดหรือภาชนะพลาสติกขนาดใหญ่
- วัสดุสำหรับสร้างอาคารจำลอง เช่น ไม้ไอศกรีม, บล็อกไม้เล็ก ๆ, ฟองน้ำ หรือดินน้ำมัน
- ไม้บรรทัดหรือแท่งไม้สำหรับเขย่า
- น้ำร้อน (สำหรับละลายเจลาติน)
- กรรไกร
ขั้นตอนการทำกิจกรรม
-
เตรียมฐานเจลาตินสำหรับแผ่นดินไหวจำลอง
- ละลายเจลาตินในน้ำร้อนตามคำแนะนำบนบรรจุภัณฑ์ แล้วเทลงในถาดหรือภาชนะพลาสติกขนาดใหญ่ ปล่อยให้เจลาตินแข็งตัวเต็มที่
- อธิบายให้ลูกเข้าใจว่าเจลาตินจะทำหน้าที่เป็นพื้นดินในกรณีที่เกิดแผ่นดินไหว ซึ่งจะส่งผลกระทบต่อโครงสร้างที่สร้างขึ้นบนเจลาติน
-
สร้างอาคารจำลอง
- ให้ลูกสร้างอาคารจำลองจากวัสดุต่าง ๆ เช่น ไม้ไอศกรีม, บล็อกไม้เล็ก ๆ, ฟองน้ำ หรือดินน้ำมัน วางอาคารบนพื้นเจลาติน
- ให้ลูกทดลองสร้างอาคารที่มีความสูงและความแข็งแรงแตกต่างกันเพื่อดูผลกระทบที่แตกต่างกันจากแผ่นดินไหว
-
จำลองแผ่นดินไหว
- ใช้ไม้บรรทัดหรือแท่งไม้เขย่าฐานเจลาตินเบา ๆ เพื่อสร้างคลื่นแผ่นดินไหว สังเกตดูว่าคลื่นเจลาตินส่งผลต่ออาคารจำลองอย่างไร เช่น การโคลงเคลง หรือการพังทลายของอาคาร
- ทดลองเพิ่มความแรงในการเขย่าเพื่อดูว่าอาคารจำลองจะตอบสนองอย่างไรต่อแผ่นดินไหวที่รุนแรงขึ้น
การจดบันทึกและเขียนรายงาน
-
ระหว่างทำกิจกรรม
- ให้เด็กจดบันทึกลักษณะของอาคารจำลองแต่ละหลัง เช่น ความสูงและความแข็งแรงของโครงสร้าง และสังเกตผลลัพธ์ที่เกิดขึ้นเมื่อจำลองแผ่นดินไหว
- ให้เด็กบันทึกผลกระทบของคลื่นเจลาตินที่เกิดขึ้นกับอาคาร เช่น อาคารใดโคลงเคลงมากที่สุดและอาคารใดคงอยู่ได้ดีที่สุด
-
หลังทำกิจกรรม
- สอนให้เด็กเขียนรายงานสรุปผลการทดลอง โดยอธิบายสิ่งที่ได้เรียนรู้เกี่ยวกับผลกระทบของแผ่นดินไหวต่ออาคารต่าง ๆ และวิธีการปรับปรุงโครงสร้างให้แข็งแรงขึ้น
- รายงานควรประกอบด้วยหัวข้อ:
- วัสดุและวิธีการ: อธิบายสิ่งที่ใช้และวิธีการทำ
- ผลลัพธ์: บันทึกผลลัพธ์ที่ได้จากการทดลอง เช่น "อาคารที่ทำจากไม้ไอศกรีมทนทานต่อแผ่นดินไหวดีกว่าอาคารที่ทำจากดินน้ำมัน"
- ข้อสังเกตและข้อสรุป: อธิบายสิ่งที่เด็กสังเกตและบทเรียนที่ได้รับ เช่น "การสร้างฐานที่มั่นคงทำให้อาคารทนต่อแผ่นดินไหวได้ดียิ่งขึ้น"
-
แบบฟอร์มบันทึกผลการทดลอง
- สร้างแบบฟอร์มง่าย ๆ ให้เด็กใช้บันทึกผล เช่น ตารางสำหรับจดบันทึกชนิดของวัสดุที่ใช้ ความสูงของอาคาร และผลลัพธ์ของการจำลองแผ่นดินไหว
คำถามเพื่อการสะท้อนคิด
- ก่อนเริ่มกิจกรรม: "ลูกคิดว่าอาคารแบบไหนจะทนต่อแผ่นดินไหวได้ดีที่สุด?"
- ระหว่างทำกิจกรรม: "ทำไมอาคารบางหลังถึงโคลงเคลงมากกว่าอาคารอื่น ๆ เมื่อเกิดแผ่นดินไหว?"
- หลังทำกิจกรรม: "ลูกได้เรียนรู้อะไรเกี่ยวกับการสร้างอาคารที่แข็งแรงและทนต่อแผ่นดินไหว?"
ข้อมูลทางวิชาการ
-
หลักการพื้นฐาน
แผ่นดินไหวเกิดจากการเคลื่อนตัวของแผ่นเปลือกโลก ซึ่งส่งผลให้เกิดคลื่นสั่นสะเทือนที่ส่งผลต่อพื้นดินและโครงสร้างต่าง ๆ -
การออกแบบโครงสร้างต้านทานแผ่นดินไหว
การสร้างอาคารให้มีความแข็งแรงและมีฐานที่มั่นคงสามารถช่วยให้อาคารทนทานต่อแผ่นดินไหวได้ดีขึ้น การออกแบบอาคารที่สามารถรับแรงสั่นสะเทือนจากคลื่นแผ่นดินไหวเป็นสิ่งสำคัญที่วิศวกรต้องคำนึงถึง -
การเชื่อมโยงกับวิศวกรรมโครงสร้าง
วิศวกรโครงสร้างออกแบบอาคารที่สามารถต้านทานแผ่นดินไหวได้ โดยการใช้วัสดุที่แข็งแรงและการออกแบบโครงสร้างที่สามารถดูดซับและกระจายแรงสั่นสะเทือนได้ดี
ทักษะที่จะได้รับการพัฒนา
- การคิดเชิงวิศวกรรม: เด็กจะได้เรียนรู้วิธีการออกแบบและสร้างโครงสร้างที่ทนทานต่อแผ่นดินไหว
- ทักษะการแก้ปัญหา: เด็กจะได้ฝึกหาวิธีปรับปรุงโครงสร้างเพื่อให้ทนต่อแรงสั่นสะเทือนได้ดีขึ้น
- การสังเกตและวิเคราะห์: กิจกรรมนี้ส่งเสริมให้เด็กสังเกตและวิเคราะห์ผลลัพธ์จากการจำลองแผ่นดินไหว
เคล็ดลับพิเศษสำหรับพ่อแม่
- ปรับความยากง่าย: สำหรับเด็กเล็ก ให้เริ่มจากการสร้างอาคารง่าย ๆ แล้วค่อยเพิ่มความซับซ้อนเมื่อพวกเขาคุ้นเคยกับกระบวนการ
- ทำให้สนุก: ท้าทายให้เด็กสร้างอาคารที่สามารถทนต่อแผ่นดินไหวที่แรงที่สุด โดยไม่พังลง
- สร้างแรงจูงใจ: ชมเชยลูกเมื่อพวกเขาลองปรับปรุงการออกแบบและเห็นผลลัพธ์ที่ดีขึ้นจากการทดลอง
