หน่วยที่ 4 การออกแบบเชิงวิศวกรรม

ผลการฝึ กทักษะ อา้ งอิงจากแนวคาตอบ กิจกรรมฝึ กทกั ษะที่ 4.1 4. คาตอบอาจแตกต่างกนั หนา้ 67 นาแนวคาตอบไปสร้างเป็นผงั ความคิด **คลิกท่ี เพอื่ ใหข้ อ้ ความปรากฏหรือซ่อนขอ้ ความ 50/105

(หนงั สือเรียนหนา้ 76) 51/105

1. ใหน้ กั เรียนเขียนข้นั ตอนและผงั งานแสดงข้นั ตอนหรือกระบวนการสร้าง ระบบรางซ่ึงขบั เคล่ือนดว้ ยไอน้า น้ามนั ดีเซล และพลงั งานไฟฟ้า คาตอบอาจแตกต่างกนั โดยมีแนวทางในการเขียนข้ันตอนและผังงานแสดงข้ันตอนหรื อ กระบวนการ ตามแนวคาตอบของกิจกรรมฝึ กทกั ษะท่ี 4.3 ขอ้ 3 52/105

2. ให้นกั เรียนเขียนผงั ความคิด (Mind Map) แสดงปัจจยั ขอ้ จากดั และเงื่อนไขท่ีส่งผลต่อการพฒั นาของระบบราง ต่อไปน้ี ระบบรถราง ระบบรถไฟรางเด่ียว ระบบรถไฟใตด้ ิน และระบบรถไฟความเร็วสูง คาตอบอาจแตกต่างกนั รถราง รถไฟรางเดี่ยว รถไฟใต้ดิน รถไฟความเร็วสูง ปัจจยั ✓ ✓ • ความตอ้ งการในการขนส่งมวลชนภายในเขตเมือง ✓ ✓ • ความตอ้ งการในการขนส่งมวลชนระหว่างเมือง ✓ ✓ • ความตอ้ งการในการขนส่งสินคา้ 53/105

รถราง รถไฟรางเดี่ยว รถไฟใต้ดนิ รถไฟความเร็วสูง ปัจจัย • ความกา้ วหนา้ ในศาสตร์ท่ีเก่ียวขอ้ ง เช่น วสั ดทุ ่ีใช้ ✓ ✓ ✓ ✓ ทาตวั รถและระบบราง แหล่งพลงั งาน ระบบ ควบคุมการขบั เคล่ือนของรถ ระบบควบคมุ การเดินรถ • ความคุม้ คา่ ในการลงทุน ✓✓ ✓ ✓ • การเพ่มิ ของจานวนประชากรและการขยายตวั ✓ ✓ ✓ ของเขตเมือง 54/105

รถราง รถไฟรางเด่ยี ว รถไฟใต้ดิน รถไฟความเร็วสูง ข้อจากัด ✓✓ ✓ ✓ • ความพร้อมดา้ นเทคโนโลยี ✓✓ ✓ ✓ • งบประมาณในการลงทนุ เง่ือนไข ✓✓ ✓ ✓ • ความปลอดภยั ✓ ✓ • เคลื่อนท่ีดว้ ยความเร็วสูง ✓ • รองรับการขนส่งผโู้ ดยสารจานวนมาก * ขอ้ มูลในตารางเป็นเพยี งตวั อยา่ งแนวทางคาตอบ คาตอบที่นกั เรียนไดจ้ ากการสืบคน้ อาจมีรายละเอยี ดมากกว่าขอ้ มูลท่ีแสดงในตาราง ** นาขอ้ มลู ในตารางไปสร้างเป็นผงั ความคิด 55/105

3. นกั เรียนคิดว่าการออกแบบแนวทางการแกป้ ัญหาโดยใชว้ ิธีใดเหมาะกบั การนามาประยกุ ตใ์ ชใ้ นการสร้างระบบราง จงใหเ้ หตุผลประกอบ คาตอบอาจแตกต่างกนั 56/105

ข้นั ตอนวางแผนและดาเนินการแก้ปัญหา เป็ นการวางแผนการทางานโดยแบ่งข้นั ตอน ในการดาเนินการแต่ละข้นั ตอนเป็ นกิจกรรมยอ่ ย จากน้ันกาหนดผูร้ ับผิดชอบ เป้าหมายและ ระยะเวลาในการดาเนินการให้ชดั เจน โดยกิจกรรมย่อยที่ไม่มีความสมั พนั ธ์และต่อเนื่องกัน อาจดาเนินการพร้อมกนั คราวละหลายกิจกรรมในแต่ละช่วงเวลาตามความเหมาะสม กิจกรรมยอ่ ยที่มีความสมั พนั ธแ์ ละตอ่ เน่ืองกนั ตอ้ งมีการวางแผนและระยะเวลาดาเนินการ ให้สอดคลอ้ งกันเพื่อให้การดาเนินการเป็ นไปอย่างต่อเนื่อง โดยอาจมีการวางแผนสารอง ในกรณีท่ีกิจกรรมยอ่ ยบางกิจกรรมไม่สามารถดาเนินการไดต้ ามระยะเวลาท่ีกาหนด เพ่ือให้ ส่งผลกระทบกบั ประสิทธิภาพในการดาเนินการแกป้ ัญหาหรือพฒั นาเทคโนโลยนี อ้ ยท่ีสุด 57/105

ตารางแสดงการออกแบบอปุ กรณ์ใหแ้ สงสวา่ งในเวลากลางคืนสาหรับพ้ืนที่ซ่ึงไมส่ ามารถเขา้ ถึงพลงั งานจากกระแสไฟฟ้า กิจกรรม ผ้รู ับผดิ ชอบ ระยะเวลา นกั เรียน 1, 2 และ 3 หาขอ้ มูล 1 วนั - สอบถามความตอ้ งการ 1 วนั - สงั เกตลกั ษณะการใชง้ านจริง 2 วนั - รวบรวมขอ้ มลู และแนวคิดท่ีเกี่ยวขอ้ งกบั ปัญหา 1 วนั - ระบปุ ัญหา 58/105

กิจกรรม ผ้รู ับผดิ ชอบ ระยะเวลา หาแนวทางในการแกป้ ัญหา นกั เรียน 1, 2 และ 3 2 วนั - วิเคราะห์ขอ้ มูลท่ีรวบรวมได้ - ออกแบบวิธีแกป้ ัญหา นกั เรียน 1, 2 และ 3 2 วนั นกั เรียน 1, 2 2 วนั ออกแบบวงจรส่องสว่างดว้ ยพลงั งานแสงอาทิตย/์ แบตเตอรี่ นกั เรียน 3 2 วนั จาลองการทางานของวงจรดว้ ยคอมพิวเตอร์ 1 วนั ทดลองประกอบวงจรสาหรับทดสอบการทางาน นกั เรียน 1, 2 และ 3 2 วนั - วิเคราะหค์ วามเป็นไปไดใ้ นการแกป้ ัญหา นกั เรียน 3 59/105 จดั หาอุปกรณ์

กจิ กรรม ผู้รับผดิ ชอบ ระยะเวลา นกั เรียน 1, 2 และ 3 ทดสอบแนวคิด 2 วนั - ลงมือปฏิบตั ิ นกั เรียน 3 2 วนั - ประเมินผลการทดสอบ นกั เรียน 1, 2 และ 3 2 วนั - แกไ้ ขขอ้ บกพร่องและประเมินผลซ้า 10 วนั นาเสนอผลงาน 1 วนั - จดั ทารายงาน - นาเสนอผลงาน 60/105

โปรแกรมคอมพิวเตอร์สามารถนามาใชใ้ นการวางแผนเพ่อื เพ่มิ ประสิทธิภาพในการติดตามการดาเนินงานได้ 61/105

(หนงั สือเรียนหนา้ 78) ผลการฝึ กทกั ษะ 1. ใหบ้ นั ทึกขอ้ มลู ลงในตารางตามความเขา้ ใจ โดยระยะเวลาในการ คาตอบอาจแตกต่างกนั ดาเนินกิจกรรมย่อยแต่ละกิจกรรมต้องมีความสอดคลอ้ งและต่อเนื่อง กิจกรรมย่อยท่ีไม่มีความเกี่ยวข้องกับกิจกรรมย่อยอ่ืน ๆ สามารถ ดาเนินการไดต้ ามความเหมาะสม กิจกรรมยอ่ ยที่มีความต่อเนื่องกนั จะตอ้ ง จดั ลาดบั การดาเนินกิจกรรรมยอ่ ยแตล่ ะกิจกรรมใหส้ อดคลอ้ งกบั กิจกรรม ยอ่ ยอ่ืน ๆ ท่ีเกี่ยวขอ้ งกนั 2. วางแผนการดาเนินการแกป้ ัญหาของระบบรดน้าตน้ ไมอ้ ตั โนมตั ิ อย่า ง อิ ส ร ะ โ ดย มี แ น ว ท า ง เห มื อ น แ ผ น ก าร ด า เ นิ น ก า รแ ก้ปั ญ ห า ก า ร ออกแบบอุปกรณ์ใหแ้ สงสวา่ งในเวลากลางคืนสาหรับพ้ืนที่ซ่ึงไม่สามารถ เขา้ ถึงพลงั งานจากกระแสไฟฟ้า จากหนงั สือเรียนหนา้ 77 **คลิกท่ี เพอ่ื ใหข้ อ้ ความปรากฏหรือซ่อนขอ้ ความ 62/105

ผลการฝึ กทักษะ 3. ให้สร้างตารางแสดงระยะเวลาในการดาเนินการแกป้ ัญหาอย่าง คาตอบอาจแตกต่างกนั อิสระ โดยมีแนวทางเหมือนตารางแสดงระยะเวลาในการดาเนินการ ออกแบบอุปกรณ์ใหแ้ สงสวา่ งในเวลากลางคืนสาหรับพ้ืนที่ซ่ึงไม่สามารถ เขา้ ถึงพลงั งานจากกระแสไฟฟ้า ดงั แสดงในคาถามขอ้ 1 จากหนงั สือเรียน หนา้ 78 **คลิกท่ี เพ่อื ใหข้ อ้ ความปรากฏหรือซ่อนขอ้ ความ 63/105

(หนงั สือเรียนหนา้ 79) 64/105

1. ให้นักเรียนเขียนกิจกรรมแสดงข้นั ตอนการศึกษา 2. ให้นักเรี ยนสร้างตารางเพ่ือแสดงกิจกรรมและ ผลกระทบทาง ด้านเศรษฐกิ จ สังคม แล ะ ระยะเวลาในการแสดงผลกระทบทางด้าน ส่ิงแวดล้อม ที่อาจเกิดข้ึนจากการสร้างรถไฟ เศรษฐกิจ สังคม และสิ่งแวดลอ้ ม ที่อาจเกิดข้ึน ความเร็วสูง จากการสร้างรถไฟความเร็วสูง คาตอบอาจแตกต่างกนั คาตอบอาจแตกต่างกนั โดยยึดรู ปแบบตารางแผนการดาเนิ นการ โดยยดึ รูปแบบตารางจากกิจกรรมฝึ กทกั ษะท่ี 4.4 ออกแบบอุปกรณ์ให้แสงสว่างในเวลากลางคืน จากหนงั สือเรียนหนา้ 78-79 ส า ห รั บ พ้ื น ที่ ซ่ึ ง ไ ม่ ส า ม า ร ถ เ ข้า ถึ ง พ ลัง ง า น จ า ก กระแสไฟฟ้า จากหนงั สือเรียนหนา้ 77 65/105

ข้ันตอนทดสอบ ประเมินผล และปรับปรุงแก้ไขวธิ ีการแก้ปัญหาหรือชิ้นงาน เป็ นข้นั ตอนท่ี ทดสอบการทางานของวิธี กระบวนการ หรือเทคโนโลยีท่ีสร้างหรือพฒั นาข้ึนอยกู่ บั การทางานได้ ตรงตามวตั ถปุ ระสงคห์ รือไม่ โดยตอ้ งมีการออกแบบวิธีการทดสอบและประเมินผลให้เหมาะสม กบั ลกั ษณะของปัญหาท่ีทาการแกไ้ ขหรือเทคโนโลยีที่ทาการพฒั นา หากพบขอ้ ผิดพลาดหรือขอ้ จากดั ในการทางานของเทคโนโลยที ี่พฒั นาข้ึนจะตอ้ งทาการบนั ทึก และนามาวิเคราะห์เพื่อหาปัจจยั ซ่ึงเป็ นสาเหตุของขอ้ จากดั และสาเหตุของความผิดพลาด แลว้ จึง ปรับแกเ้ พ่ือให้เทคโนโลยีท่ีออกแบบทางานไดต้ ามวตั ถุประสงค์ แต่หากความผิดพลาดเกิดจาก ความไมเ่ ขา้ ใจในปัญหาหรือขอ้ มลู ท่ีรวบรวมไดใ้ นข้นั ตอนระบุปัญหาไม่ครบถว้ นจะส่งผลให้การ แกป้ ัญหาหรือพฒั นาเทคโนโลยีลม้ เหลวและอาจนาไปสู่การเร่ิมตน้ กระบวนการใหม่ 66/105

การทดสอบและประเมินผลสามารถกระทาไดห้ ลายวิธี เช่น 1. ทดสอบการแก้ปัญหาหรือการใช้งานของเทคโนโลยีซ่ึงถูกสร้างหรือพัฒนาขนึ้ โดยกาหนด กลุ่มเป้าหมายที่ใช้ในการทดสอบ รูปแบบและวิธีการทดสอบท่ีเหมาะสม จานวนคร้ังในการ ทดสอบ รวมถึงสถานการณ์ที่จะใชใ้ นการทดสอบ ซ่ึงการประเมินประสิทธิภาพในการทางานของ เทคโนโลยีสามารถทาไดห้ ลายวิธี เช่น ประเมินจากจานวนคร้ังที่ทาไดต้ รงตามท่ีไดอ้ อกแบบไว้ วดั การเปล่ียนแปลง การประเมินโดยการใชป้ ระสาทสมั ผสั และการประเมินผลความพึงพอใจโดยใช้ แบบสอบถามหรือสมั ภาษณ์ 2. ทดสอบการแก้ปัญหาหรือการทางานของเทคโนโลยีโดยใช้แบบจาลองทางคอมพิวเตอร์ เป็น วิธีท่ีนิยมใชใ้ นการทดสอบเชิงวิศวกรรมที่มีความซบั ซอ้ น 67/105

ผลการฝึ กทกั ษะ (หนงั สือเรียนหนา้ 81) a S v t t t กราฟของระยะทางกบั เวลา กราฟของความเร็วกบั เวลา กราฟของความเร่งกบั เวลา เมื่อวาดกราฟท้งั 3 กราฟ แลว้ ทาใหท้ ราบว่าผลการทดลองเป็นไปตามทฤษฎี โดยที่กราฟความเร่งกบั เวลา แสดงให้ เห็นว่าการเคล่ือนที่ของวตั ถมุ ีความเร่ง ซ่ึงเมื่อมีความเร่งเกิดข้ึน กราฟระยะทางกบั เวลาจะไดเ้ ป็นกราฟพาราโบลา ส่วน กราฟความเร็วกบั เวลาจะเกิดกราฟเสน้ ตรง **คลิกท่ี เพอ่ื ใหข้ อ้ ความปรากฏหรือซ่อนขอ้ ความ 68/105

(หนงั สือเรียนหนา้ 82) 69/105

1. หากนกั เรียนไดร้ ับมอบหมายให้ออกแบบระบบรดน้าตน้ ไมอ้ ตั โนมตั ิ โดยตอ้ งศึกษาเพ่ือเปรียบเทียบระบบรดน้า ตน้ ไมอ้ ตั โนมตั ิอยา่ งนอ้ ย 2 ระบบ เพื่อเลือกระบบท่ีเหมาะกบั การใชง้ าน 1.1 นกั เรียนจะออกแบบวิธีการทดสอบและประเมินผลอยา่ งไร และมีตวั แปรใดบา้ งท่ีเก่ียวขอ้ ง คาตอบอาจแตกต่างกนั แนวคาตอบ วิธีทดสอบและประเมินผลทาไดห้ ลายวิธี เช่น ทดสอบและประเมินผลการเปิ ด-ปิ ดวาลว์ น้าว่า ทางานสัมพนั ธ์กับอุปกรณ์ต้งั เวลาหรือไม่ ทดสอบและประเมินผลการอ่านค่าความช้ืนในดินของเซนเซอร์ ทดสอบและประเมินผลการควบคุมโซลินอยดว์ าลว์ ซ่ึงควบคุมการเปิ ด-ปิ ดน้า ตวั แปรที่เกี่ยวขอ้ ง เช่น ความช้ืน ในดิน ระยะเวลาในการรดน้าตน้ ไม้ ปริมาณน้าท่ีเหมาะสมกบั ตน้ ไมแ้ ต่ละชนิด 70/105

1.2 นกั เรียนจะออกแบบตารางการบนั ทึกผลการทดลองอยา่ งไร เพอ่ื ใหแ้ น่ใจว่าระบบรดน้าตน้ ไมอ้ ตั โนมตั ิทางาน ไดต้ รงวตั ถปุ ระสงคแ์ ละมีความเหมาะสมในการนาไปใชง้ าน คาตอบอาจแตกต่างกนั ตอ้ งครอบคลมุ ตวั แปรท่ีเก่ียวขอ้ ง รวมถึงผลการประเมินผลการทางาน แนวคาตอบ ระบบที่ 1 ระบบที่ 2 ปริมาณน้าที่ใชต้ ่อวนั (ลิตร) 71/105 ระยะเวลาในการรดน้า (นาที) ค่าความช้ืนในดิน (ร้อยละโดยน้าหนกั , ร้อยละโดยปริมาตร หรือ วิธีการวดั รูปแบบอื่น)

ระบบท่ี 1 ระบบท่ี 2 การทางานของโซลินอยดว์ าลว์ (ร้อยละ-เทียบกบั จานวนคร้ังที่ สง่ั งานเปิ ดและปิ ด) การทางานของอุปกรณ์ต้งั เวลา (ร้อยละ-เทียบกบั จานวนคร้ังท่ีสงั่ งาน เปิ ดและปิ ด) 72/105

2. หากนักเรียนไดร้ ับมอบหมายให้ออกแบบระบบรางซ่ึงประกอบดว้ ยขบวนรถไฟและรางรถไฟ เพ่ือใชใ้ นการ ขนส่งมวลชนระหวา่ งเมือง 2.1 นกั เรียนจะออกแบบวิธีการทดสอบและประเมินผลเพ่ือวดั ประสิทธิภาพทางเทคโนโลยีของระบบรางอย่างไร และมีตวั แปรใดบา้ งท่ีเกี่ยวขอ้ ง คาตอบอาจแตกต่างกนั แนวคาตอบ วิธีทดสอบและประเมินผลทาไดห้ ลายวิธี เช่น การสร้างรถไฟและระบบรางจาลองเพื่อทดสอบ แนวคิด จาลองการทางานของรถไฟและระบบรางโดยใชโ้ ปรแกรมคอมพวิ เตอร์ ตวั แปรที่เก่ียวขอ้ ง เช่น ความเร็ว ท่ีเหมาะสม น้าหนักบรรทุกที่เหมาะสม จานวนผูโ้ ดยสารที่เหมาะสม ความคุม้ ค่าในการใช้ทรัพยากรและ พลงั งาน 73/105

2.2 นักเรียนจะออกแบบวิธีประเมินผลกระทบดา้ นเศรษฐกิจ สงั คม และสิ่งแวดลอ้ มอย่างไร เพ่ือให้ทราบถึง ประโยชน์และโทษซ่ึงอาจเกิดข้ึนจากการพฒั นาเทคโนโลยรี ะบบราง คาตอบอาจแตกต่างกนั สามารถสืบคน้ และรวบรวมขอ้ มูลจากแหล่งขอ้ มูล ร่วมกบั การสังเกตและซักถาม (สัมภาษณ์) จากผู้ท่ี เก่ียวขอ้ ง โดยรวบรวมขอ้ มูลอย่างรอบดา้ นท้งั ในดา้ นท่ีเป็ นประโยชน์และเป็ นโทษเพื่อนามาประกอบการ วิเคราะห์ 74/105

ข้นั ตอนนาเสนอวธิ ีการแก้ปัญหา ผลการแก้ปัญหาหรือชิ้นงาน เป็ นการนาเสนอขอ้ มูลและรายละเอียดท่ีเกี่ยวขอ้ งกบั การ แกป้ ัญหาหรือการพฒั นาเทคโนโลยี ประเด็นการนาเสนอในแต่ละหัวขอ้ ตอ้ งกระชบั ตรงประเด็น และครบถว้ น การนาเสนอ สามารถทาไดห้ ลายรูปแบบ เช่น รายงาน แผ่นพบั นาเสนอผลงาน แผ่นนาเสนอผลงานโดยใชโ้ ปรแกรมคอมพิวเตอร์ โปสเตอร์ การสาธิต การนาเสนอผา่ นส่ือออนไลน์ การนาเสนอผลงานตามกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมควรมีเน้ือหาครอบคลุม ดงั น้ี การนาเสนอปัญหา 2 การนาเสนอขอ้ มลู และ 3 การนาเสนอการออกแบบ แนวคิดที่เก่ียวกบั ปัญหา วิธีแกป้ ัญหา 1 วตั ถปุ ระสงคใ์ นการออกแบบ ปัจจยั ขอ้ จากดั และเงื่อนไข 4 การนาเสนอการทดสอบ 5 การนาเสนอ 6 การนาเสนอการวางแผน และการประเมินผล การปรับปรุงแกไ้ ข การดาเนินการ 75/105

เน้ือหาในการนาเสนอควรปรับใหเ้ หมาะสมกบั รูปแบบและระยะเวลาในการนาเสนอ เช่น การนาเสนอด้วยรายงาน การนาเสนอด้วยแผ่นพบั การนาเสนอด้วยโปสเตอร์ 1 นาเสนอดว้ ยเอกสารผ่านการบรรยาย 2 สรุปเน้ือหาสาคญั แลว้ นาเสนอผ่าน นิยมใชใ้ นการจดั ขอ้ ความและรูปภาพในพ้ืนที่ ดว้ ยขอ้ ความและรูปภาพ นิทรรศการ เป็นการสรุป นาเสนอที่จากดั 3 สาระสาคญั (วตั ถุประสงค์ แนวทางการแกป้ ัญหา การนาเสนอด้วยแผ่นนาเสนอผลงาน การนาเสนอผ่านส่ือออนไลน์ ผลการทดลอง) บางคร้ัง โดยใช้โปรแกรมคอมพวิ เตอร์ นาเสนอไดห้ ลายรูปแบบ นาเสนอร่วมกบั 4 มกั ใชร้ ่วมกบั การนาเสนอดว้ ยวาจา 5 ควรมีเน้ือหาที่กระชบั การนาเสนอดว้ ยวาจา ตอ้ งวางแผนการนาเสนอเพือ่ ใหล้ าดบั มีรูปภาพสื่อความหมายประกอบ การนาเสนอสอดคลอ้ งกบั สิ่งที่ และเหมาะสมกบั ระยะเวลา ตอ้ งการนาเสนอและระยะเวลา 76/105

(หนงั สือเรียนหนา้ 83) ผลการฝึ กทกั ษะ โดยตอ้ งมีเน้ือหาในการนาเสนออยา่ งนอ้ ยดงั น้ี คาตอบอาจแตกต่างกนั • แผนภาพของระบบที่นาเสนอ • ผงั งานของระบบท่ีนาเสนอ • ตารางแสดงผลการประเมินและทดสอบ สามารถออกแบบด้วยการร่างบนกระดาษขนาด A4 หรื อร่างดว้ ย โปรแกรมบนคอมพิวเตอร์ เพ่ือแสดงใหเ้ ห็นถึงแนวคิดโดยไม่จาเป็ นตอ้ ง พิมพผ์ ลงานบนกระดาษ **คลิกที่ เพ่อื ใหข้ อ้ ความปรากฏหรือซ่อนขอ้ ความ 77/105

(หนงั สือเรียนหนา้ 84) 78/105

1. ให้นักเรียนออกแบบการนาเสนอ “ข้นั ตอนการ 2. ใหน้ กั เรียนออกแบบการนาเสนอ “ระบบสญั ญาณ สร้างหรือพฒั นารถไฟความเร็วสูง” ดว้ ยโปสเตอร์ ไฟจราจรอจั ฉริยะ” ดว้ ยแผ่นพบั ขนาด A4 จานวน ขนาด A1 ไม่เกิน 2 แผ่น โดยใช้โปรแกรม 1 แผน่ โดยใชโ้ ปรแกรมคอมพิวเตอร์หรือร่างภาพ คอมพวิ เตอร์หรือร่างภาพดว้ ยมือ ดว้ ยมือ คาตอบอาจแตกต่างกนั คาตอบอาจแตกต่างกนั โดยตอ้ งมีเน้ือหาในการนาเสนออยา่ งนอ้ ยดงั น้ี โดยตอ้ งมีเน้ือหาในการนาเสนออยา่ งนอ้ ยดงั น้ี • แผนภาพของระบบที่นาเสนอ • แผนภาพของระบบท่ีนาเสนอ • ผงั งานของระบบท่ีนาเสนอ • ผงั งานของระบบท่ีนาเสนอ • ตารางแสดงผลการประเมินและทดสอบ • ตารางแสดงผลการประเมินและทดสอบ 79/105

ปัจจุบนั โลกกาลงั เข้าสู่สังคมผูส้ ูงวยั เพ่ือให้ผูส้ ูงวยั สามารถใช้ชีวิตประจาวนั ไดอ้ ย่างปกตจิ ึงมีการพฒั นาเทคโนโลยี หลากหลายประเภทเพื่ออานวยความสะดวก ในส่วนน้ีจะยกตวั อยา่ งการออกแบบอปุ กรณ์สาหรับช่วยห้ิวถุงใส่ของสาหรับผูส้ ูงวยั โดยใชก้ ระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม ดงั น้ี 1. ข้นั ตอนระบุปัญหา ผสู้ ูงวยั มกั มีอาการปวดตามขอ้ เม่ือตอ้ งหิ้วของท่ีมีน้าหนกั ทาใหม้ ีอาการปวดตามขอ้ น้ิวมือสง่ ผลใหม้ ีความยากลาบากในการ หิ้วถุง จึงมีการคิดออกแบบอุปกรณ์สาหรับช่วยหิ้วถงุ ใส่ของโดยมีความตอ้ งการในการใชง้ านดงั น้ี • เหมาะกบั สรีระ (ergonomically design) ของผใู้ ชง้ าน และไม่ก่อใหเ้ กิดหรือลดอาการปวดขอ้ นิ้วเม่ือตอ้ งห้ิวถุง • สามารถห้ิวถงุ ใส่ของไดอ้ ยา่ งนอ้ ย 3 ถงุ ดว้ ยมือขา้ งเดียว • ใส่และปลดถุงห้ิวออกไดง้ ่าย • ถงุ หิ้วของไมล่ ื่นหลุดออกจากอปุ กรณ์ระหว่างการใชง้ าน • ราคาไมเ่ กิน 300 บาท 80/105

2. ข้นั ตอนรวบรวมข้อมูลและแนวคดิ ท่ีเก่ยี วข้องกบั ปัญหา อปุ กรณ์สาหรับช่วยหิ้วถุงใส่ของตอ้ งเหมาะกบั สรีระของผูใ้ ช้ ใชง้ านไดส้ ะดวกและปลอดภยั ดงั น้นั ควรรวบรวมขอ้ มูล ที่เกี่ยวขอ้ ง ดงั น้ี ● ข้อมูลเกีย่ วกบั สรีระของผู้ใช้งาน มีแนวทางในการรวบรวมขอ้ มลู ดงั น้ี 1. วดั ขนาดฝ่ ามือของกลุม่ เป้าหมาย โดยแบง่ ตามเพศ และเลือกกล่มุ เป้าหมายที่มีความสูงหลากหลาย และจานวนตวั อย่าง ของกลุ่มเป้าหมายตอ้ งมากเพยี งพอท่ีจะใชอ้ า้ งอิงทางสถิติได้ 2. สืบคน้ ขอ้ มลู ขนาดฝ่ ามือของผูช้ ายและผหู้ ญิงจากอินเทอร์เน็ตหรือแหล่งขอ้ มลู อ่ืน 3. นาขอ้ มลู ในขอ้ 1 และ 2 มาประมวลผลเพื่อหาคา่ ขนาดฝ่ ามือของผูใ้ ชง้ าน โดยแบ่งตามเพศ 81/105

ตัวอย่างข้อมูลขนาดความยาวฝ่ ามือของเพศขายและเพศหญงิ จากกลุ่มตวั อย่าง200 คน ความยาว (ซม.) ผ้ชู าย (คน) ผู้หญงิ (คน) 14.0-16.0 0 22 16.5-19.0 18 39 19.0-21.0 32 24 21.0-24.0 39 15 24.0-27.0 11 0 82/105

● ข้อมูลเกย่ี วกบั วสั ดุ พิจารณาสมบตั ิของวสั ดุว่าเหมาะสมตรงตามความตอ้ งการในการใช้งานหรือไม่ เช่น วสั ดุตอ้ งมีความยืดหยุ่น แข็งแรง ทนต่อน้าหนกั ของถงุ ห้ิว ดา้ มจบั ตอ้ งทาจากวสั ดทุ ่ีอ่อนนุ่มกระชบั เขา้ กบั สรีระของมือ ดูแลรักษาและทาความสะอาดง่าย ขอ้ มูล เหลา่ น้ีสามารถสืบคน้ ไดจ้ ากอินเทอร์เน็ตหรือแหล่งขอ้ มูลอ่ืน ตวั อยา่ งการรวบรวมขอ้ มูลเกี่ยวกบั วสั ดุ เช่น ข้อมูลเก่ยี วกับวสั ดุ วสั ดุ ผ้า ยางธรรมชาติ พลาสติก โลหะ ความยดื หยนุ่ ✓✓ ✓ ✓✓ รับน้าหนกั ไดด้ ี ✓ ✓✓ สามารถข้ึนรูปใหเ้ ขา้ กบั สรีระของมือ ✓✓ ✓ ติดไฟง่าย 83/105

ข้อมูลเก่ยี วกบั วสั ดุ วสั ดุ ผ้า ยางธรรมชาติ พลาสตกิ โลหะ ทาความสะอาดง่าย ✓ ✓✓ ✓✓ ทนตอ่ ตวั ทาละลาย ✓✓ สามารถนามาทาเป็นดา้ มจบั ✓✓ ✓ สามารถนามาทาเป็นฉนวนหุม้ ดา้ มจบั 84/105

● ข้อมูลเกยี่ วกบั รูปแบบของอุปกรณ์ สามารถศึกษาขอ้ มลู เพ่ือดรู ูปแบบของอปุ กรณ์สาหรับช่วยหิ้วถงุ ใส่ของไดห้ ลายช่องทาง เช่น สืบคน้ จากอินเทอร์เน็ต ดูจากร้านคา้ ที่มีอุปกรณ์สาหรับช่วยหิ้วถุงจาหน่าย 85/105

3. ข้นั ตอนออกแบบวธิ ีแก้ปัญหา 1 cm ยางหรือซิลิโคน ในการออกแบบอุปกรณ์สาหรับช่วยห้ิวถุง อาจ 2 cm ร่างภาพดว้ ยมือหรือร่างภาพโดยใช้คอมพิวเตอร์ โดย 4 cm 2 cm 11 cm 13 cm 12 cm ต้อ ง แสดงข น าดข อ งอุ ป ก ร ณ์ แล ะ วัสดุที่ ต้อ ง ก าร ใ ช้ 2 cm สาหรับอุปกรณ์ท่ีออกแบบแต่ละชิ้นให้ชัดเจนเพ่ือง่าย ต่อการผลิตอุปกรณ์ตน้ แบบ ในการออกแบบอุปกรณ์ หนา 2 cm สามารถออกแบบมากกว่า 1 ผลิตภัณฑ์ โดยมีความ แตกตา่ งของรูปแบบ วสั ดุ หรือส่วนประกอบเพื่อใชใ้ น การทดสอบเปรียบเทียบ 16.5 cm 86/105

4. ข้นั ตอนวางแผนและดาเนินการแก้ปัญหา ข้นั ตอนวางแผนและดาเนินการแก้ปัญหาเพื่อให้การดาเนินการเป็ นไปตามระยะเวลาที่กาหนด เราควรวางแผนการ ดาเนินการโดยระบุกิจกรรม ผู้รับผิดชอบ และระยะเวลาในการดาเนินการให้ชดั เจนเพ่ือง่ายต่อการติดตามและประเมิน ความกา้ วหนา้ ของการทางาน ดงั ตาราง กิจกรรม ผ้รู ับผดิ ชอบ ระยะเวลา (สัปดาห์ท่ี) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 หาข้อมูล นกั เรียน 1, 2 และ 3 - สอบถามความตอ้ งการ ✓ - สงั เกตลกั ษณะการใชง้ านจริง ✓✓ - รวบรวมขอ้ มูลและแนวคิดท่ี ✓✓ ✓✓ เก่ียวขอ้ งกบั ปัญหา 87/105

กิจกรรม ผ้รู ับผดิ ชอบ ระยะเวลา (สัปดาห์ที่) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 หาแนวทางในการแก้ปัญหา นกั เรียน 1, 2 และ 3 - วิเคราะห์ขอ้ มลู ที่รวบรวมได้ นกั เรียน 1, 2 และ 3 ✓✓✓✓✓ - วิเคราะหค์ วามเป็นไปไดใ้ นการ ✓✓✓✓ แกป้ ัญหา นกั เรียน 1, 2 - ออกแบบวิธีแกป้ ัญหา นกั เรียน 3 ✓✓✓ ✓✓ จดั หาอุปกรณ์ 88/105

กจิ กรรม ผ้รู ับผดิ ชอบ ระยะเวลา (สัปดาห์ท่ี) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 ทดสอบแนวคิด - ลงมือปฏิบตั ิ นกั เรียน 1, 2 และ 3 - ประเมินผลการทดสอบ - แกไ้ ขขอ้ บกพร่องและประเมิน ✓✓ ผลซ้า นาเสนอผลงาน ✓ - จดั ทารายงาน ✓✓ - นาเสนอผลงาน นกั เรียน 3 ✓✓ นกั เรียน 1, 2 และ 3 ✓ 89/105

5. ข้นั ตอนทดสอบ ประเมินผล และปรับปรุงแก้ไขวธิ ีการแก้ปัญหาหรือชิน้ งาน ข้นั ตอนทดสอบ ประเมินผล และปรับปรุงแกไ้ ขวิธีการแกป้ ัญหาหรือชิ้นงานเป็ นการทดสอบการใชง้ านของอุปกรณ์ โดยอาจประเมินผลดงั ตาราง การทดสอบ อุปกรณ์ อุปกรณ์แบบที่ 1 อุปกรณ์แบบท่ี 2 ความสามารถในการรับน้าหนกั (กก.) 8.5 10.4 รองรับจานวนถงุ หิ้ว (ใบ) 53 จานวนถงุ ที่หลดุ จากอุปกรณ์ขณะใชง้ าน (คร้ัง) 2% 4% ความสะดวกในการใส่ถุงหิ้ว มาก ปานกลาง ความสะดวกในการปลดถงุ หิ้ว ปานกลาง มาก รองรับสรีระของมือ มาก มาก ราคาต่อหน่วย (บาท) 315 290 90/105

6. ข้นั ตอนนาเสนอวธิ ีการแก้ปัญหา ข้นั ตอนนาเสนอวิธีการแกป้ ัญหาเป็นการนาเสนอผลกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม ประกอบดว้ ย 1. การนาเสนอปัญหา 2. การนาเสนอขอ้ มูลและแนวคิดที่เกี่ยวกบั ปัญหา 3. การนาเสนอการออกแบบวิธีแกป้ ัญหา 4. การนาเสนอการทดสอบและประเมินผล 5. การนาเสนอวิธีการปรับปรุงและแกไ้ ข 6. การนาเสนอการวางแผนดาเนินการ โดยสามารถนาเสนอไดใ้ นหลายรูปแบบ เช่น รายงาน แผ่นพบั โปสเตอร์ แผ่นนาเสนอผลงานโดยใช้โปรแกรม คอมพิวเตอร์ 91/105

• วศิ วกรรมศาสตร์ คือ การนาหลกั การทางวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ และ เทคโนโลยมี าประยกุ ตใ์ ชใ้ นการสร้างเทคโนโลยีใหม่หรือพฒั นาเทคโนโลยีที่มี อยเู่ ดิม ภายใตข้ อ้ จากดั และปัจจยั ต่าง ๆ เพือ่ พฒั นาคุณภาพชีวิตของมนุษยใ์ หด้ ีข้ึน • การนากระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมไปประยุกตใ์ ชอ้ าจตอ้ งมีการ ปรับเปล่ียนลาดบั หรือลดทอนข้นั ตอนเพ่ือให้เหมาะสมกับลกั ษณะของปัญหา กระบวนการทางวิศวกรรมที่ใชใ้ นการแกป้ ัญหาหรือพฒั นาเทคโนโลยีแต่ละคร้ัง ไมม่ ีรูปแบบและลาดบั ในการปฏิบตั ิท่ีแน่นอน แต่จะถูกปรับให้เหมาะสมเพ่ือใช้ แกป้ ัญหาหรือพฒั นาเทคโนโลยีอยา่ งมีประสิทธิภาพ 92/105

• การระบปุ ัญหาในกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมตอ้ งมีความชดั เจน 93/105 และเขา้ ใจปัญหาอยา่ งแทจ้ ริง การระบปุ ัญหาโดยไมม่ ีการศึกษาขอ้ มลู ใหร้ อบดา้ น หรือไม่มีความเขา้ ใจอย่างแทจ้ ริง อาจส่งผลใหเ้ กิดความผิดพลาด เสียเวลา หรือ ก่อใหเ้ กิดอนั ตรายจากการใชง้ านเทคโนโลยี • การรวบรวมข้อมูลและแนวคิดท่ีเก่ียวข้องกับปัญหาจะทาให้เห็นถึง ขอ้ เทจ็ จริง ขอ้ ผิดพลาด ขอ้ ดี และขอ้ บกพร่อง ปัจจยั และขอ้ จากดั รวมถึงความ เป็นไปไดใ้ นการแกป้ ัญหาหรือพฒั นาเทคโนโลยีตามแนวทางท่ีไดอ้ อกแบบไว้ • การออกแบบวิธีแกป้ ัญหา คือ การนาขอ้ มูลและแนวทางที่รวบรวมได้ มาวิเคราะหเ์ พ่อื นาไปแกป้ ัญหาหรือพฒั นาเทคโนโลยีซ่ึงตอบสนองความตอ้ งการ การออกแบบแนวทางแก้ปัญหาทาได้หลายวิธี เช่น การร่างภาพ การเขียน แผนภาพ การเขียนผงั งาน การเขียนอธิบายเป็นข้นั ตอน

• การวางแผนในการดาเนินการแกป้ ัญหา เป็ นการกาหนดระยะเวลาในการ ดาเนินการ เป้าหมายในการดาเนินการ และผูร้ ับผิดชอบกิจกรรมย่อยแต่ละ กิจกรรมใหช้ ดั เจน • การทดสอบและประเมินผลจะตอ้ งมีการจดบนั ทึกข้นั ตอน วิธีการ และ ค่าตวั แปรท่ีใชส้ าหรับการทดสอบแต่ละคร้ัง เพื่อใช้ประกอบการวิเคราะห์และ ประเมินผลสาหรับนาไปปรับปรุงหรือพฒั นาเทคโนโลยีต่อไป • การนาเสนอผลงานควรให้ครอบคลุมใจความสาคญั ท่ีตอ้ งการส่ือสาร กระชบั ตรงประเดน็ และครบถว้ น 94/105

1. ใหน้ กั เรียนวิเคราะหเ์ พ่ือระบุปัญหา ปัจจยั ขอ้ จากดั ศาสตร์และเทคโนโลยีท่ีเก่ียวขอ้ งในการพฒั นาระบบเกษตร อจั ฉริยะ คาตอบอาจแตกต่างกนั ปัจจยั • ขอ้ มูลดา้ นการเกษตรที่เกี่ยวขอ้ งกบั การพฒั นาเทคโนโลยี แนวคาตอบ • ความพร้อมดา้ นเทคโนโลยที ่ีเก่ียวขอ้ ง ระบบเกษตรอจั ฉริยะ • ความรู้ในศาสตร์ท่ีเก่ียวขอ้ ง ระบุปัญหา • ความพร้อมในการนาเทคโนโลยไี ปใชง้ าน • การเพิ่มผลผลิตทางการเกษตร 95/105 • การลดตน้ ทนุ การผลิต • การลดการใชแ้ รงงานในภาคเกษตร • การเพมิ่ มูลค่าของสินคา้ ภาคเกษตร

ข้อจากดั • ความพร้อมดา้ นเทคโนโลยแี ละองคค์ วามรู้ท่ีเก่ียวขอ้ ง • งบประมาณในการพฒั นา • ระยะเวลาในการดาเนินการ ศาสตร์และเทคโนโลยีที่เก่ียวขอ้ งในการพฒั นาระบบ คาตอบข้ึนอยู่กับระบบ ที่นกั เรียนไดท้ าการสืบคน้ โดยนามาเช่ือมโยงกบั ความรู้ที่ไดศ้ ึกษาในหอ้ งเรียน 96/105

2. ใหน้ กั เรียนใชก้ ระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมในการออกแบบ “ระบบสญั ญาณไฟจราจรอตั โนมตั ิซ่ึงติดต้งั บริเวณสี่แยกใกลก้ บั ทางรถไฟ” กาหนดให้ • ระบบสญั ญาณไฟจราจรอตั โนมตั ิ ให้ความสาคญั กับ พาหนะต่อไปน้ีตามลาดบั รถไฟ รถโดยสารประจาทาง และ รถประเภทอ่ืน ๆ • สญั ญาณไฟจราจรบริเวณทางรถไฟ จะบงั คบั ให้รถท่ี มุ่งหน้ามาบริ เวณทางรถไฟหยุด 30 วินาที ก่อนและหลัง รถไฟเคล่ือนขบวนผา่ นทางแยก 97/105

• หากมีรถโดยสารประจาทางเขา้ ใกลท้ างแยกในระยะ 20 เมตร ช่วงระยะเวลาท่ีสัญญาไฟจราจรเป็ นสีเขียว และกาลงั จะเปลี่ยนเป็ นสัญญาณไฟสีแดง จะมีการหน่วงสัญญาณไฟจราจรให้เป็ นสีเขียวจนกระทงั่ รถโดยสาร ประจาทางผา่ นสญั ญาณไฟจราจรไปแลว้ 3 วินาทีจึงเปล่ียนสัญญาณไฟเป็ นสีแดง ยกเวน้ กรณีรถโดยสารประจา ทางตอ้ งการเล้ียวซา้ ย • การใหส้ ญั ญาณไฟจราจรทางตรงคิดเป็น 2 เท่าของการใหส้ ญั ญาณไฟจราจรสาหรับเล้ียวขวา • เล้ียวซา้ ยผ่านตลอด 2.1 ใหน้ กั เรียนระบปุ ัญหา ปัจจยั ขอ้ จากดั และเง่ือนไข ในการออกแบบระบบสญั ญาณไฟจราจรอตั โนมตั ิ ระบุปัญหา • ออกแบบระบบควบคุมสัญญาณไฟจราจรอตั โนมตั ิบริเวณทางแยกให้ทางานสัมพนั ธ์กับระบบอาณตั ิ สญั ญาณของรถไฟและการเคลื่อนที่ของรถโดยสารประจาทางที่เคล่ือนท่ีเขา้ หาสญั ญาณไฟจราจร • ระบบอาณตั ิสญั ญาณของรถไฟมีลกั ษณะการทางานอยา่ งไร 98/105

• การตรวจสอบตาแหน่งรถโดยสารประจาทางบริเวณสี่แยกไฟแดงทาไดอ้ ยา่ งไร • การส่งสญั ญาณระหว่างระบบอาณัติสัญญาณของรถไฟ ระบบตาแหน่งรถโดยสารประจาทาง และระบบ ควบคุมสญั ญาณไฟจราจรทาอยา่ งไร ปัจจยั • ขอ้ มูลดา้ นเทคโนโลยเี กี่ยวกบั ระบบอาณัติสญั ญาณรถไฟ • ตารางเดินรถไฟบริเวณทางแยก • ขอ้ มลู ดา้ นเทคโนโลยีเก่ียวกบั การควบคุมสญั ญาณไฟจราจร • ตารางเดินรถโดยสารบริเวณทางแยก • ขอ้ มลู ดา้ นเทคโนโลยเี กี่ยวกบั ระบบระบตุ าแหน่งรถโดยสารประจาทาง • ความพร้อมในการติดต้งั อุปกรณ์ต่าง ๆ ท่ีเก่ียวขอ้ ง • ความพร้อมของผใู้ ชง้ าน 99/105