สื่อเสริมการเรียนรู้ โลกจริงผสมโลกเสมือน

สาระน่ารู้การศึกษาวิทยาศาสตร์

สื่อเสริมการเรียนรู้ โลกเสมือนผสมโลกจริง (Augmented Reality)

เรื่องการจมและการลอย

นายรักษพล ธนานุวงศ์

นักวิชาการ สาขาวิทยาศาสตร์มัธยมศึกษาตอนต้น สสวท.

บทนำ

…………….Augmented Reality หรือ AR เป็นเทคโนโลยีที่ผสมโลกของความจริง (real world) เข้ากับโลกเสมือน (virtual world) โดยใช้วิธีซ้อนภาพสามมิติที่อยู่ในโลกเสมือน ไปอยู่บนภาพที่เห็นจริงๆ ในโลกของความเป็นจริง ผ่านกล้องดิจิตอลของแท็บเล็ต สมาร์ทโฟน หรืออุปกรณ์อื่นๆ และให้ผลการแสดงภาพ ณ เวลาจริง (real time) ซึ่งในอนาคตอันใกล้  AR กำลังจะเข้ามามีบทบาทมากขึ้นในชีวิตประจำวันของสังคมที่จะเต็มไปด้วย สมาร์ทโฟน แท็บเล็ต และ นวัตกรรมทางเทคโนโลยีสารสนเทศเช่น Google Glass เป็นต้น

…………….ในด้านการศึกษา เทคโนโลยี AR ได้เริ่มเข้ามีบทบาทบ้างแล้ว ตัวอย่างที่เห็นเด่นชัดและเป็นรู้จักของคนส่วนใหญ่คือแอพพลิเคชั่น Star Walk ที่ใช้ใน iPhone หรือ iPad ซึ่งเป็นแอพพลิเคลชั่นที่ได้ผนวก AR เข้ากับเทคโนโลยี Global Positioning System หรือ GPS ทำให้ผู้ใช้สามารถใช้กล้องของสมาร์ทโฟนหรือแท็บเล็ตส่องขึ้นไปบนท้องฟ้ายามค่ำคืน แล้วสามารถเห็นกลุ่มดาวและชื่อของกลุ่มดาวต่างๆ ซ้อนกับภาพจริง ซึ่งช่วยให้การเรียนรู้ชื่อและตำแหน่งของกลุ่มดาวเป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพ

starwalk

ภาพที่ 1 ภาพแสดงหน้าจอของแอพ Star Walk บน iPad (ที่มา:http://physics.weber.edu/schroeder/iPhoneStarApps/StarWalk.html)

…………….นอกจากนี้ ในด้านการเรียนการสอนวิชาวิทยาศาสตร์ ยังมีการนำ AR ไปใช้ในรูปแบบอื่นๆ อีก เช่น ใช้แสดงภาพเสมือนของอวัยวะภายในของสิ่งมีชีวิตเทียบกับร่างกายในโลกจริง ใช้สร้างปฏิสัมพันธ์ระหว่างผู้เรียนในโลกจริงกับโครงสร้างของโมเลกุลในโลกเสมือน เป็นต้น

medicalAR…..moleculeAR

ภาพที่ 2 (ซ้ายมือ) แสดงการนำเทคโนโลยี AR มาใช้ในการเรียนรู้เกี่ยวกับกระดูก (ที่มา: Metaverse One on TweetPhoto) ภาพที่ 3 (ขวามือ) แสดงการนำเทคโนโลยีมาใช้เรียนรู้เกี่ยวกับโครงสร้างของโมเลกุล (ที่มา:http://mgl.scripps.edu/projects/tangible_models/augmentedreality )

…………….ผลจากการสำรวจเกี่ยวกับการนำเทคโนโลยี AR ไปใช้ในการเรียนการสอน[1] พบว่า ครูและนักเรียนที่เคยใช้ AR มีความเห็นตรงกันเป็นส่วนใหญ่ว่า สื่อเสริมการเรียนรู้ AR นี้มีข้อดีแตกต่างจากสื่อประเภทอื่นๆ ที่เด่นชัดคือ สามารถสร้างความสนใจแบบ “โอ้โห” (Wow! factor) [2],[3]ให้กับผู้เรียนในชั้นเรียน ทำให้เรื่องที่เรียนเป็นเรื่องสนุก น่าสนใจ และนำไปสู่การเรียนรู้ที่ดีขึ้น

…………….ในการนำเทคโนโลยี AR มาส่งเสริมการเรียนรู้ ทางสาขาวิทยาศาสตร์มัธยมศึกษาตอนต้น สสวท. ได้พัฒนาสื่อเสริมการเรียนรู้ AR ขึ้นมา 5 ชุด ได้แก่ (1) ชุดบันทึกโลก  (2) ชุดระบบสุริยะ   (3) ชุดการจมและการลอย   (4) ชุดโครงสร้างอะตอม และ (5) ชุดแผ่นดินไหว สำหรับนำมาประกอบการเรียนรู้ในห้องเรียนศตวรรษที่ 21 ซึ่งในที่นี้ จะขอยกตัวอย่างสื่อเสริมการเรียนรู้ AR ชุดการจมและการลอย เพราะมีเนื้อหาไม่ซับซ้อนมากนัก อีกทั้งเป็นหนึ่งในหัวข้อที่ผู้เรียนส่วนใหญ่มีความเข้าใจคลาดเคลื่อน

buoyant_allset

 

 

ภาพที่ 4 ภาพแสดงชุดสื่อเสริมการเรียนรู้ AR ที่สาขาวิทยาศาสตร์มัธยมศึกษาตอนต้น สสวท. พัฒนาขึ้น

buoyant_cover

ภาพที่ 5 หน้าปกหนังสือประกอบสื่อเสริมการเรียนรู้ AR ชุดการจมและการลอย

ความสอดคล้องกับตัวชี้วัดและสาระการเรียนรู้

…………….เนื้อหาเกี่ยวกับการจมและการลอยของวัตถุอยู่ในเนื้อหาของสาระการเรียนรู้แกนกลาง สาระที่ 4 เรื่อง แรงและการเคลื่อนที่ ซึ่งในตัวชี้วัดระดับชั้น ป.5 ได้ระบุว่า นักเรียนควรสามารถ “ทดลองและอธิบายแรงพยุงของของเหลว การลอยตัว และการจมของวัตถุ” ได้ และตัวชี้วัดในระดับชั้น ม.3 ได้ระบุว่า นักเรียนควรสามารถ “ทดลองและอธิบายแรงพยุงของของเหลวที่กระทำต่อวัตถุ” ได้ ซึ่งในชั้น ม.3 นักเรียนจะได้ทำกิจกรรม และเรียนรู้ถึงวิธีการคำนวณหาแรงพยุงของของเหลวออกมาเป็นปริมาณ

อุปกรณ์ที่จำเป็นสำหรับการใช้ชุดสื่อการเรียนรู้ AR เรื่อง การจมและการลอย

…………….ในขณะที่เทคโนโลยี AR ได้ถูกพัฒนาไปมาก โดยเฉพาะในส่วนที่เกี่ยวข้องกับสมาร์ทโฟนและแท็บเล็ต แต่สื่อเสริมการเรียนรู้ AR ที่สาขาวิทยาศาสตร์มัธยมศึกษา สสวท. ได้พัฒนาขึ้นนี้  ถูกออกแบบให้เหมาะสมสำหรับการใช้งานในโรงเรียนส่วนใหญ่ ที่มีเครื่องคอมพิวเตอร์ และเครื่องฉายโปรเจคเตอร์อยู่แล้ว ทำให้ไม่ต้องมีการจัดเตรียมอุปกรณ์อื่นๆ ที่มีราคาแพงเพิ่มเติม อุปกรณ์ที่จำเป็นสำหรับการใช้สื่อเสริมการเรียนรู้AR ของสาขาวิทยาศาสตร์มัธยมศึกษาตอนต้น มี 4 – 5 ชิ้น ได้แก่

  1. เครื่องคอมพิวเตอร์ (แบบตั้งโต๊ะ หรือ แบบพกพา)
  2. เว็บแคม
  3. แผ่นซีดีที่มีโปรแกรม AR
  4. หนังสือประกอบชุดสื่อเสิรมการเรียนรู้ AR เรื่อง การจมและการลอย
  5. เครื่องฉายโปรเจคเตอร์  (กรณีที่ต้องการแสดงภาพหน้าชั้นเรียน

tools

ภาพที่ 6 ภาพแสดงอุปกรณ์ที่ใช้สำหรับการใช้สื่อเสริมการเรียนรู้ AR

…………….การติดตั้งโปรแกรมสำหรับการใช้สื่อเสริมการเรียนรู้ AR สามารถทำได้เหมือนกับการติดตั้งโปรแกรมสำเร็จรูปทั่วไป ในการนำเสนอในชั้นเรียน ครูผู้สอนอาจใช้เครื่องฉายภาพดิจิตอลให้แสดงภาพ AR ที่จอขนาดใหญ่หน้าชั้นเรียน เพื่อให้นักเรียนทั้งห้องได้เห็นภาพ AR ที่ชัดเจนพร้อมๆ กัน

เนื้อหาในหนังสือประกอบ AR ชุดการจมและการลอย

…………….ภายในหนังสือประกอบชุดสื่อเสริมการเรียนรู้ AR เรื่องการจมและการลอย จะมี Marker ที่เป็นรหัสสำหรับการสร้างภาพเสมือนและเนื้อหาที่ให้คำอธิบายภาพเสมือนแต่ละภาพที่ถูกสร้างซ้อนขึ้นกับโลกจริง โดยในรูปแบบการจัดเรียงเนื้อหาของหนังสือประกอบสื่อเสริมการเรียนรู้ AR จะเรียงลำดับตามขั้นตอนของกระบวนการสืบเสาะหาความรู้ นั่นคือ เริ่มจากการสร้างความสนใจด้วยการตั้งคำถาม จากนั้น เป็นการยกตัวอย่างสถานการณ์ที่เกี่ยวกับแรงพยุงในชีวิตประจำวัน ถัดมาเป็นการให้ผู้เรียนได้เรียนรู้ผ่านแอนิเมชั่นเกี่ยวกับแรงที่ของเหลวกระทำต่อวัตถุ การคำนวณหาแรงพยุง การสรุปเนื้อหา และ สุดท้าย เป็นการกล่าวถึงการนำหลักการที่ได้เรียนรู้เกี่ยวกับแรงพยุงไปใช้ประโยชน์ในชีวิตประจำวัน

inside

ภาพที่ 7 ภาพแสดงเนื้อหาและรหัส (Marker) ที่ใช้สำหรับแสดงภาพเสมือน 3 มิติ

วิธีการใช้ชุดสื่อเสริมการเรียนรู้ AR เรื่อง การจมและการลอยในชั้นเรียน

…………….ท่ามกลางสื่อเสริมการเรียนรู้ที่มีให้เลือกจำนวนมาก หากมีการนำสื่อเสริมการเรียนรู้ไปใช้โดยไม่ได้พิจารณาให้รอบคอบถึงความสอดคล้องกับขั้นตอนในการจัดกระบวนการเรียนการสอนหรือความเหมาะสมกับความต้องการและวัยของผู้เรียน สื่อเสริมต่างๆ เหล่านั้น อาจจะไม่สร้างให้เกิดผลการเรียนรู้ที่แตกต่างจากการไม่ใช้สื่อ และอาจทำให้สูญเสียทรัพยากรและเวลาไปอย่างเปล่าประโยชน์ หรือในบางกรณี อาจส่งผลเสียกับการเรียนรู้ของผู้เรียนได้ (เช่น การนำเสนอแอนิเมชันแสดงกระบวนการต่างๆ ของการทำงานของระบบในร่างกายก่อนที่จะมีการตั้งคำถามให้ผู้เรียนได้ลองคิด ทำนาย )

sub

measure

ภาพที่ 8 และ ภาพที่ 9 แสดงตัวอย่างภาพเสมือน 3 มิติจากสื่อเสริมการเรียนรู้ AR เรื่องการจมและการลอย

…………….ในกรณีของสื่อเสริมการเรียนรู้ AR นี้ ดังที่ได้กล่าวแล้วข้างต้นว่า เป็นสื่อเสริมการเรียนรู้ที่มีจุดเด่นสำคัญที่แตกต่างจากสื่อเสริมการเรียนรู้ประเภทอื่นๆ คือ สามารถสร้างความสนใจแบบ “โอ้โห” (“Wow! factor”) ให้กับผู้เรียน ดังนั้น แนวทางที่เหมาะสมสำหรับการนำสื่อเสริมการเรียนรู้ AR ไปใช้ในการเรียนการเสนอวิชาวิทยาศาสตร์ คือ การนำไปสร้างความสนใจเพื่อนำเข้าสู่บทเรียน (Engage) ซึ่งเป็นช่วงเริ่มต้นของการเรียนที่ผู้สอนต้องการให้ผู้เรียนเกิดความกระตือรือร้น อยากรู้อยากเห็นในเนื้อหาที่จะเรียน นอกจากนี้ ผู้สอนยังสามารถนำสื่อการเรียนรู้ AR ไปใช้ในขั้นตอนขยายความรู้ (Elaborate) ซึ่งเป็นขั้นตอนที่ต้องการให้ผู้เรียนได้พัฒนาความเข้าใจในเนื้อหาให้กว้างและลึกยิ่งขึ้น ได้เชื่อมโยงเนื้อหาที่ได้เรียนกับสถานการณ์ต่างๆ ในชีวิตประจำวัน เพื่อการเรียนรู้ที่มีความหมาย

…………….การแก้ปัญหาความเข้าใจที่คลาดเคลื่อน (misconception) โดยใช้สื่อเสริมการเรียนรู้ AR ยังไม่มีผลการศึกษาที่ยืนยันแน่ชัดว่า การใช้สื่อ AR จะสามารถแก้ปัญหาความเข้าใจที่คลาดเคลื่อนได้ดี หรือ เด่นชัดกว่าการใช้สื่อเสริมการเรียนรู้หรือวิธีการอื่นๆ  อย่างไร

bucket

measure

ภาพที่ 10 และ ภาพที่ 11แสดงตัวอย่างภาพเสมือน 3 มิติจากสื่อเสริมการเรียนรู้ AR เรื่องการจมและการลอย

ประโยชน์ในด้านอื่นๆ ของการใช้สื่อเสริมการเรียนรู้ AR ในการเรียนการสอน

…………….นอกจากจะสามารถสร้างความน่าสนใจในการเรียนรู้ให้กับผู้เรียนแล้ว สื่อเสริมการเรียนรู้ AR ยังจะสามารถสร้างแรงบันดาลใจและจุดประกายให้กับผู้เรียน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ผู้เรียนที่สนใจด้านวิทยาการคอมพิวเตอร์ เมื่อได้สัมผัสกับเทคโนโลยี AR พวกเขาอาจเกิดจินตนาการ นำไปคิดต่อยอด พัฒนาและสร้างสรรค์เทคโนโลยี AR สำหรับการใช้งานในด้านอื่นๆ ต่อไปได้ เนื่องจากในปัจจุบัน ในสาขาอาชีพต่างๆ ได้มีการนำเทคโนโลยี AR มาช่วยในการทำงานมากขึ้น ยกตัวอย่างเช่น ในอุตสาหกรรมรถยนต์ มีการใช้เทคโนโลยี AR มาสร้างภาพเครื่องยนต์แบบสามมิติสำหรับให้ผู้ใช้ได้เรียนรู้การปฏิบัติงานประกอบรถยนต์  ในด้านการแพทย์ มีการใช้เทคโนโลยี AR ในการสร้างภาพเสมือนสามมิติให้นักศึกษาแพทย์ได้ฝึกใช้เครื่องมือแพทย์รักษาหรือผ่าตัดผู้ป่วยแบบไม่ต้องสัมผัสกับผู้ป่วยจริง หรือในทางธุรกิจ มีการใช้เทคโนโลยี AR ในการแสดงภาพสินค้าแบบสามมิติที่อยู่ภายในกล่องโดยที่ไม่ต้องแกะกล่อง ดังนั้น การที่ผู้เรียนได้เรียนรู้ สัมผัส และทดลองใช้สื่อเสริมการเรียนรู้ AR ในชั้นเรียน จะทำให้พวกเขาคุ้นเคยกับเทคโนโลยี และมีความพร้อมที่เพิ่มพูนทักษะเกี่ยวกับเทคโนโลยีประเภทนี้ เมื่อต้องเรียนในระดับสูงหรือทำงานต่อไปในอนาคต

แนวโน้มในอนาคตของการใช้เทคโนโลยี AR ในการศึกษา

…………….ในอนาคตอันใกล้ การออกแบบและสร้างภาพเสมือนสามมิติแบบ AR จะไม่ได้ถูกจำกัดเพียงแค่ผู้ที่มีความรู้ความชำนาญด้านเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์เท่านั้น แต่ทุกคนจะสามารถออกแบบและสร้าง AR ขึ้นมาเองได้อย่างง่ายๆ ในเวลาไม่นาน และไม่เสียค่าใช้จ่าย (แต่ภาพเสมือนสามมิติที่ได้อาจจะไม่สวยงามเท่ากับภาพที่ผู้เชี่ยวชาญสร้างขึ้น) นอกจากนี้ จากงานวิจัยด้าน AR อย่างต่อเนื่อง ทำให้มีผู้ได้เริ่มนำ AR มาสร้างสรรค์นวัตกรรม ตัวอย่างเช่น Google Glass ซึ่งแว่นตาที่ผนวกเทคโนโลยี AR เข้ากับการมองผ่านเลนส์ ทำให้ผู้สวมแว่นมองเห็นโลกจริงที่ซ้อนกับโลกเสมือน ช่วยให้ผู้ใส่แว่นสามารถดำเนินชีวิตได้อย่างสะดวกสบายยิ่งขึ้น ดั้งนั้น ในอนาคตที่ไม่ไกล การนำสื่อ AR ไปใช้ในการเรียนการสอนในอนาคตจะไม่เพียงเป็นการนำไปสร้างความสนใจเท่านั้น แต่จะสามารถเข้าไปมีส่วนในขั้นตอนการสำรวจตรวจสอบ (Explore) การเรียนรู้แบบร่วมมือกัน (collaborative learning)[4],[5] หรือการเรียนรู้แบบอื่นๆ ที่ครูและผู้เรียนในศตวรรษที่ 21 ต้องเฝ้าติดตามดูกันอย่างใกล้ชิดต่อไป


…………….googleglass

ภาพที่ 12 นวัตกรรม Google Glass ที่ผสมเทคโนโลยี AR กับการมองผ่านแว่นตา (ที่มา: https://plus.google.com/+projectglass/posts )

 

 

คลิปวีดิโอตัวอย่างการใช้ Google Glass ในกิจกรรมต่างๆ

 

**หมายเหตุ ผู้ที่สนใจสื่อเสริมการเรียนรู้ AR ทั้ง 5 ชุดของ สสวท. สามารถติดต่อได้ที่ สำนักบริการวิชาการและบริหารทรัพย์สิน สสวท. โทร (02) 392-4021 ต่อ 3101 หรือ 3106

 

 

บรรณานุกรม

[1]  Hibberd, R., Johnson, A., To, D. & Vora-Patel, S., (2012) Engaging the 21st – Century Learner: Using Augmented Reality to Increase Student Engagement and Student Achievement in an Inquiry-Based Learning Environment. Retrieved December 2, 2012, from http://www.yrdsb.edu.on.ca/pdfs/w/innovation/quest/journals/2012HibberdArticle.pdf

[2]  HP. (2012). Augmented reality – the “wow” factor. IT business eNewsletter. Retrieved December 2, 2012, from  http://h30458.www3.hp.com/ww/en/smb/1185183.html

[3]  Smarter Learning. (2011). Augmented Reality in Education. Retrieved December 2, 2012, from http://smarterlearning.wordpress.com/2011/11/10/augmented-reality-in-education/

[4]  Trends in EdTech Augmented Reality. Classroom Learning with AR. Retrieved December 2, 2012, from http://augreality.pbworks.com/w/page/9469033/Classroom%20Learning%20with%20AR

[5]  Kaufmann, H. Collaborative Augmented Reality n Education. Institute of Software Technology and Interactive Systems, Vienna University of Technology. URL: http://www.ita.mx/files/avisos-desplegados/ingles-tecnico/guias-estudio-abril-2012/articulo-informatica-1.pdf