เรื่องโดย ณัฐพล โชติศรีศุภรัตน์
นักวิทยาศาสตร์ นวัตกร วิศวกรสร้างเทคโนโลยีใหม่ ๆ ออกมาเรื่อย ๆ บางเทคโนโลยีที่ออกมาในตอนแรกอาจมีคนพูดถึงกันมาก แต่เมื่อเวลาผ่านไปคนไม่นิยมใช้กันและก็ค่อย ๆ หายไป ในขณะที่บางเทคโนโลยีกลับได้รับความนิยมมากจนผู้คนเกือบทั้งโลกนิยมใช้กัน และกลายเป็นเทคโนโลยีที่เปลี่ยนโลก เปลี่ยนวิธีการใช้ชีวิตของผู้คนไปตลอดกาล
ที่จริงแล้วการทำนายว่าเทคโนโลยีใหม่ที่ออกมาจะได้รับความนิยมหรือไม่นั้นค่อนข้างยาก แต่ก็มีคนที่สร้างทฤษฎีอธิบายการแพร่กระจายของเทคโนโลยีขึ้นมา เอเวอร์เรต รอเจอรส์ (Everett Rogers) นักสังคมวิทยาชาวอเมริกัน ได้ตีพิมพ์หนังสือเรื่อง Diffusion of Innovations เพื่ออธิบายการแพร่กระจายของเทคโนโลยี โดยแบ่งกลุ่มผู้ใช้งานเทคโนโลยีใหม่ ๆ เป็นกลุ่มคน 5 กลุ่ม คือ กลุ่มล้ำสมัย (innovators) กลุ่มนำสมัย (early adopters) กลุ่มทันสมัย (early majority) กลุ่มตามสมัย (late majority) และกลุ่มสุดปลายสมัย (laggards) โดยปี ค.ศ. 2021 มีเทคโนโลยีหนึ่งได้รับความนิยมมากขึ้นเรื่อย ๆ สร้างประโยชน์แก่ผู้ใช้งานได้ดีและหลากหลาย เทคโนโลยีที่ว่านั้นคือ ความเป็นจริงเสริม (augmented reality: AR)
เทคโนโลยีความเป็นจริงเสริมหรือเออาร์ คือ สภาวะจริงที่แต่งเติมขึ้นด้วยเทคโนโลยี เช่น การใช้สมาร์ตโฟนส่องไปที่โบรชัวร์หรือสื่อสิ่งพิมพ์อื่น ๆ แล้วปรากฏข้อมูลเพิ่มเติมในรูปแบบวิดีโอ ภาพสามมิติ หรือข้อความ เออาร์เป็นการรวมกันระหว่างโลกแห่งความจริงกับโลกเสมือนที่สร้างขึ้นโดยคอมพิวเตอร์ ซึ่งจะแตกต่างจากความเป็นจริงเสมือน (virtual reality: VR) ตรงที่เออาร์ไม่ใช่แค่โลกเสมือนเพียงอย่างเดียวแบบวีอาร์ แต่ผสมผสานกันทั้งโลกแห่งความจริงและโลกเสมือน
ปัจจุบันเริ่มมีการใช้เออาร์มากขึ้นในหลากหลายด้าน โดยเฉพาะด้านการศึกษาที่ใช้เออาร์มากขึ้นเรื่อย ๆ รวมถึงการศึกษาด้านฟิสิกส์ มีตัวอย่างงานวิจัยของอันเดรย์ วิดัค (Andrej Vidak) และคณะได้ตีพิมพ์บทความเรื่อง “An augmented reality approach to learning about the force of gravity” ลงในวารสาร Physics Education เมื่อวันที่ 13 กันยายน ค.ศ. 2021 แสดงการใช้เทคโนโลยีเออาร์ช่วยศึกษาเรื่องความโน้มถ่วง
บทความของวิดัคยกตัวอย่างการใช้เออาร์ในบทเรียนเรื่องกฎความโน้มถ่วงสากลของนิวตัน (Newton’s law of universal gravitation) ที่กล่าวว่าวัตถุสองชิ้นดึงดูดกันด้วยแรงซึ่งแปรผันตามมวลของวัตถุ แต่แปรผกผันกับระยะทางระหว่างวัตถุยกกำลังสอง โดยเขียนเป็นสมการได้คือ
เมื่อ F คือ ขนาดของแรงดึงดูดระหว่างมวล มีหน่วยเป็นนิวตัน
G คือ ค่าคงที่ความโน้มถ่วงสากลโดย มีค่าเท่ากับ
m1 คือ มวลที่หนึ่ง มีหน่วยเป็นกิโลกรัม
m2 คือ มวลที่สอง มีหน่วยเป็นกิโลกรัม
r คือ ระยะห่างระหว่างจุดศูนย์กลางมวลทั้งสอง มีหน่วยเป็นเมตร
การเรียนรู้เรื่องกฎความโน้มถ่วงสากลของนิวตันด้วยการอธิบายสมการ ฝึกทำโจทย์ อาจทำให้ผู้เรียนทำโจทย์แบบฝึกหัดได้ แต่ไม่อาจแน่ใจได้ว่าผู้เรียนจะเข้าใจแนวคิดนี้โดยเห็นภาพแน่ชัด การเรียนควรเริ่มจากปริมาณที่จับต้องได้แล้วค่อยไปสู่แนวคิดที่เป็นนามธรรม ซึ่งแบบหลังจะเข้าใจได้ยากกว่า หากผู้เรียนไม่เข้าใจเนื้อหาอย่างแท้จริงอาจทำให้เกิดความเข้าใจผิด (misconception) ได้
อย่างกราฟด้านล่างนี้ หากผู้เรียนศึกษาโดยดูจากกราฟอาจจะไม่เข้าใจนัก แต่ถ้ามีเครื่องมือบางอย่างมาช่วยให้เห็นภาพ หรือมีการฝึกทำการทดลองจริงก็ช่วยให้ผู้เรียนเข้าใจเนื้อหาได้ดียิ่งขึ้น แต่บางครั้งด้วยทรัพยากรที่จำกัดหรือการออกแบบการทดลองที่ค่อนข้างยุ่งยาก การเรียนรู้ผ่านเออาร์จึงเป็นการเรียนรู้ทดแทนที่น่าสนใจ เพราะช่วยให้เห็นภาพชัดเจนและเข้าใจบทเรียนแนวคิดที่เป็นนามธรรมมากยิ่งขึ้น
แสดงเรื่องกฎกำลังสองผกผัน เมื่อมีการเปลี่ยนระยะห่างระหว่างจุดศูนย์กลางมวลทั้งสอง
(บน) กราฟ F ® (ล่าง) กราฟ F (1/r^2)
ที่มาภาพ : Andrej Vidak et al 2021 Phys. Educ. 56 065026
ตัวอย่างการทดลองแสดงผล AR ผ่านหน้าจอสมาร์ตโฟน
ที่มาภาพ : Andrej Vidak et al 2021 Phys. Educ. 56 065026
วิดัคใช้แอปพลิเคชันที่ชื่อว่า GravityAR หากผู้อ่านสนใจ เข้าไปลองทำได้ที่ https://www.nstda.or.th/r/8WARY หรือสแกนคิวอาร์โคดด้าน… เพื่อเข้าสู่หน้าดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน (ใช้ได้เฉพาะระบบปฏิบัติการแอนดรอยด์) และพิมพ์ภาพวัตถุทั้งสองภาพออกมาวางไว้บนโต๊ะ
สแกนเพื่อเข้าหน้าดาวน์โหลดและทดลองใช้ GravityAR (เฉพาะระบบ Android)
จากนั้นให้เปิดแอปพลิเคชันและส่องไปที่ภาพ จะเห็นภาพทรงกลมสามมิติปรากฏขึ้นบนภาพแต่ละใบผ่านหน้าจอสมาร์ตโฟน พร้อมเวกเตอร์สีเขียวแสดงทิศทางของแรงที่กระทำต่อมวลทั้งสอง
เราสามารถป้อนข้อมูลมวลได้โดยกดปุ่มเพิ่มหรือลดขนาดของมวลที่หนึ่งและมวลที่สองผ่านหน้าจอสมาร์ตโฟนได้ ขณะที่ข้อมูลระยะห่าง r จะวัดผ่านกล้องของสมาร์ตโฟนและแสดงผล รวมถึงข้อมูลขนาดของแรงดึงดูดระหว่างมวลก็จะแสดงผลที่หน้าจอด้วยเช่นกัน
เออาร์ยังแสดงให้เห็นเวกเตอร์สีเขียวแสดงทิศทางของแรงที่กระทำต่อมวลทั้งสอง โดยความยาวของเวกเตอร์บอกขนาดของแรงดึงดูดระหว่างมวล เมื่อเราลองขยับภาพที่วางไว้บนโต๊ะให้ใกล้หรือห่างกัน ค่า r ก็จะเปลี่ยนไป หรือหากปรับเพิ่มลดมวลที่หนึ่งและที่สอง ขนาดและเทศทางของเวกเตอร์สีเขียวก็จะเปลี่ยนไปด้วย สิ่งนี้จะทำให้เราทราบความสัมพันธ์ของตัวแปรต่าง ๆ ในสมการกฎความโน้มถ่วงสากลของนิวตันที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้ได้อย่างชัดเจนผ่านเทคโนโลยีเออาร์ที่โต้ตอบได้ทันที
การทำงานของเออาร์ในลักษณะนี้นำไปต่อยอดเป็นกิจกรรมการเรียนรู้ หรือสร้างบทเรียนที่ช่วยให้ผู้เรียนเข้าใจแนวคิดสำคัญ เช่น กฎกำลังสองผกผัน (the inverse square law) การขึ้นกับมวล (mass dependence) หรืออาจให้ผู้เรียนลองหาค่าคงที่ความโน้มถ่วงสากลด้วยตัวเองได้
สื่อการเรียนการสอนสมัยใหม่ที่ใช้ AR เข้าไปเสริมด้วย
ผู้เขียนเชื่อว่าเทคโนโลยีเออาร์จะเป็นกุญแจสำคัญที่จะช่วยยกระดับการเรียนการสอนวิชาต่าง ๆ ในประเทศไทย โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับวิชาที่มีความซับซ้อนและยากต่อการทำความเข้าใจอย่างฟิสิกส์ หรือวิชาทางแพทยศาสตร์ เช่น กายวิภาค สรีรวิทยา เออาร์จะช่วยให้ผู้เรียนมองเห็นภาพเป็นสามมิติและเข้าไปมีปฏิสัมพันธ์ได้อย่างเต็มที่ จึงเป็นเครื่องมือเสริมการเรียนรู้ที่ทรงประสิทธิภาพ แก้ปัญหาข้อจำกัดของการเรียนในรูปแบบเดิมได้อย่างแท้จริง
แหล่งข้อมูลอ้างอิง
- Vidak, A., Movre Šapić, I., & Mešić, V. (2021). An augmented reality approach to learning about the force of gravity. Physics Education, 56(6) doi:10.1088/1361-6552/ac21a3
- Halliday, D., Resnick, R., & Walker, J. (2013). Fundamentals of physics. John Wiley & Sons.
- Berkun, S. (2010). The myths of innovation. ” O’Reilly Media, Inc.”.
About Author
