เรื่องที่ 4 ความรู้และทักษะเฉพาะด้าน

ความรู้พื้นฐานทางวัสดุและเครื่องมือช่างพื้นฐาน

ตัวชี้วัด ม.4/5. ใช้ความรู้และทักษะเกี่ยวกับวัสดุ อุปกรณ์ เครื่องมือ กลไก ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์   และเทคโนโลยีที่ซับซ้อนในการแก้ปัญหา  หรือพัฒนางาน ได้อย่างถูกต้อง เหมาะสม   และปลอดภัย

สาระการเรียนรู้แกนกลาง

• วัสดุแต่ละประเภทมีสมบัติแตกต่างกัน เช่น   ไม้สังเคราะห์ โลหะ จึงต้องมีการวิเคราะห์สมบัติ เพื่อเลือกใช้ให้เหมาะสมกับลักษณะของงาน

• การสร้างชิ้นงานอาจใช้ความรู้ เรื่องกลไก ไฟฟ้า อิเล็กทรอนิกส์ เช่น LDR sensor เฟือง รอก คาน วงจรสำเร็จรูป

• อุปกรณ์และเครื่องมือในการสร้างชิ้นงาน หรือ พัฒนาวิธีการมีหลายประเภท ต้องเลือกใช้  ให้ถูกต้อง เหมาะสม และปลอดภัย รวมทั้ง  รู้จักเก็บรักษา

บทนำ 

          ความรู้พื้นฐานทางวัสดุและเครื่องมือช่างพื้นฐาน หมายถึง ความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับวัสดุประเภทต่าง ๆ สมบัติวัสดุ และการเลือกใช้ รวมทั้งความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับเครื่องมือช่างพื้นฐาน เพื่อนำมาใช้แก้ปัญหา หรือเพื่ออำนวยความสะดวกทั้งในชีวิตประจำวันและการทำงาน ซึ่งมีความจำเป็นที่จะต้องพิจารณาเลือกใช้วัสดุและเครื่องมือช่างประเภทต่าง ๆ ในการปฏิบัติงาน ตัวอย่างเช่น เมื่อก๊อกน้ำในบ้านหรืออาคารรั่ว ทำให้มีน้ำไหลนองพื้น เสียน้ำไปโดยเปล่าประโยชน์ ทำให้อุปกรณ์ เฟอร์นิเจอร์ต่าง ๆ เสียหาย และเป็นสาเหตุให้ค่าน้ำประปาแพงขึ้นกว่าปกติด้วย จึงต้องดำเนินการแก้ปัญหาโดยการซ่อมแซมจุดที่น้ำรั่ว เช่น ก๊อกน้ำ ท่อประปา ท่อน้ำดี ท่อน้ำทิ้ง ต้องอาศัยความรู้เรื่องวัสดุ สมบัติวัสดุ ชนิดและประเภทของอุปกรณ์ดังกล่าว การเลือกใช้เครื่องมือสำหรับการตัด การต่อและการติดยึดท่อประปาให้สามารถใช้งานได้ตามปกติ หากอุปกรณ์ที่รั่วนั้นจะต้องเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่น ๆ เช่น เครื่องปั๊มน้ำ เครื่องทำน้ำร้อน ก็จะต้องอาศัยความรู้เรื่องการออกแบบ การเชื่อมต่ออุปกรณ์ต่าง ๆ ตลอดจนความรู้เกี่ยวกับการทำงานของเครื่องใช้ไฟฟ้าเหล่านั้นมาใช้ในการแก้ปัญหาด้วย

          อีกตัวอย่างหนึ่งคือการแก้ปัญหาหรือความต้องการในเรื่องการเลือกใช้ภาชนะสำหรับการประกอบอาหารให้สุกโดยอาศัยความร้อน ต้องอาศัยความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับวัสดุ สมบัติวัสดุ การเลือกใช้วัสดุทำภาชนะประกอบอาหาร ต้องเลือกใช้ภาชนะที่นำความร้อนได้ดีซึ่งภาชนะจะนำความร้อนจากเตาไปทำให้อาหารสุกได้โดยใช้วัสดุที่เป็นโลหะประเภทอะลูมิเนียม เหล็ก เหล็กกล้าไร้สนิมหรือสเตนเลสสตีล หรือที่นิยมเรียกว่าสแตนเลส เนื่องจากอะลูมิเนียม เหล็ก และสเตนเลสมีสมบัติในการนำความร้อนได้ แต่วัสดุทั้งสามประเภทก็จะมีความแตกต่างในการนำความร้อนด้วย อะลูมิเนียมมีสภาพยืดหยุ่นสูงกว่าเหล็กและสเตนเลส และยังสามารถดัดงอและบีบได้ง่ายกว่า จึงนำความร้อนได้เร็วที่สุดเหมาะสำหรับการประกอบอาหารประเภทผัด ทอด แต่เมื่อหยุดให้ความร้อน อะลูมิเนียมจะสูญเสียความร้อนเร็วกว่าด้วย ในทางตรงกันข้าม เหล็กและสเตนเลสจะเก็บความร้อนได้นานกว่าอะลูมิเนียม จึงเหมาะสำหรับการประกอบอาหารประเภทนึ่ง ตุ๋นที่ต้องใช้เวลานาน แต่ก็ต้องใช้เวลาในการเริ่มต้นให้ความร้อนนานกว่า จึงอาจทำให้เสียพลังงานตอนเริ่มต้นมากกว่า อีกทั้งเรื่องวัสดุที่จับหรือหูภาชนะก็ต้องใช้วัสดุที่เป็นฉนวนความร้อนเพื่อให้สามารถจับภาชนะได้อย่างสะดวกและปลอดภัย

         ความรู้และทักษะที่เกี่ยวกับการเลือกใช้เครื่องมือช่างพื้นฐานจะช่วยให้สามารถแก้ปัญหาได้รวดเร็วตรงประเด็น ปลอดภัยจากอันตราย ประหยัดเวลาและงบประมาณในการซ่อมแซม นอกจากนั้นยังช่วยในการบำรุงรักษาเครื่องมือให้มีประสิทธิภาพอยู่เสมอ และสามารถใช้งานได้นาน ตัวอย่างเครื่องมือพื้นฐานและอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องในการแก้ปัญหาน้ำรั่วได้แก่ ประแจปากเลื่อนสำหรับใช้ขันนอต ผู้แก้ปัญหาต้องศึกษาวิธีการใช้งานในการปรับตำแหน่งปากเลื่อนให้เหมาะสมกับขนาดของนอต การหมุนเกลียวโดยไม่ให้นอตปีนเกลียว และอาจต้องใช้เทปกันรั่วพันเกลียวก่อนการขันนอตด้วย การใช้สายวัดวัดขนาดและความยาวของท่อประปาที่ต้องการ การใช้เลื่อยตัดท่อ การใช้กาวประสานท่อ และหากต้องเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ก็ต้องใช้อุปกรณ์ตรวจวัดกระแสไฟฟ้าก่อนการซ่อมแซม การปิดเบรคเกอร์ควบคุมกระแสไฟฟ้าเพื่อตัดไฟส่วนที่ต้องการซ่อมแซม นอกจากนี้ผู้แก้ปัญหาต้องป้องกันไม่ให้อุปกรณ์ไฟฟ้าโดนน้ำ ไม่ใช้มือเปียกสัมผัสอุปกรณ์ไฟฟ้า และสวมใส่รองเท้ายางที่เหมาะสมเพื่อป้องกันอันตรายจากไฟฟ้าดูด

เอกสารความรู้พื้นฐานทางวัสดุและเครื่องมือช่างพื้นฐาน 

http://designtechnology.ipst.ac.th/wp-content/uploads/sites/83/2019/01/ตอนที่-3-ความรู้และทักษะเฉพาะด้าน-บทนำ.pdf 

สื่อและแหล่งเรียนรู้เพิ่มเติม ตอนที่ 3 ความรู้และทักษะเฉพาะด้าน

สื่อและแหล่งเรียนรู้เพิ่มเติมในลักษณะของ content-based ที่ผู้รับการอบรมศึกษาด้วยตนเอง ซึ่งสอดคล้องกับจุดประสงค์ของบทเรียน บทที่ 4 และบทที่ 5 เกี่ยวกับความรู้และทักษะเรื่องวัสดุ เครื่องมือช่างพื้นฐาน กลไก ไฟฟ้า และอิเล็กทรอนิกส์ มีดังต่อไปนี้

1. การวัด

1.1 ผู้รับการอบรมสามารถชมวีดิทัศน์เรื่อง “การใช้งานไมโครมิเตอร์” ได้จากเว็บไซต์  https://www.youtube.com/watch?v=wCMuY_TPXdo

1.2 ผู้รับการอบรมสามารถชมวีดิทัศน์เรื่อง “การใช้งานเวอร์เนีย คาลิปเปอร์” ได้จากเว็บไซต์

https://www.youtube.com/watch?v=fxl6sKnph0k

2. การเชื่อม

ผู้รับการอบรมสามารถศึกษารายละเอียดเรื่อง “เทคนิคการบัดกรีโลหะ” ได้จากเว็บไซต์

www.scimath.org/weblink/7788.php

หรือ http://physics.ipst.ac.th/wp-content/uploads/sites/2/2015/03/Supplement_HowToSolder.pdf

3. กลไก

3.1 ผู้รับการอบรมสามารถศึกษารายละเอียดเรื่อง “ทำงานง่ายขึ้นด้วยเครื่องกล” ได้จากเว็บไซต์

http://stemforlife.ipst.ac.th/2016/03/28/mechanical/

3.2 รับการอบรมสามารถศึกษารายละเอียดเรื่อง “คานในร่างกายมนุษย์” ได้จากเว็บไซต์

http://stemforlife.ipst.ac.th/2017/02/23/lever/ 

3.3 ผู้รับการอบรมสามารถศึกษารายละเอียดเรื่อง “จักรยานแบบวิทย์ ๆ” ได้จากเว็บไซต์

http://stemforlife.ipst.ac.th/2017/12/08/bicycle

3.4 ผู้รับการอบรมสามารถศึกษารายละเอียดเรื่อง “ติดตั้งมอเตอร์ให้กับรถของเล่น” ได้จากเว็บไซต์

http://stemforlife.ipst.ac.th/2016/03/07/motor-and-car/ 

4. ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์

4.1 ผู้รับการอบรมสามารถศึกษารายละเอียดเรื่อง “พลังงานแบตเตอรี” ได้จากเว็บไซต์

http://www.scimath.org/article-physics/item/612-nano-energy-battery 

4.2 ผู้รับการอบรมสามารถศึกษารายละเอียดเรื่อง “วิทย์ของไฟประดับ” ได้จากเว็บไซต์

http://stemforlife.ipst.ac.th/2018/02/16/light/

4.3 ผู้รับการอบรมสามารถศึกษารายละเอียดเรื่อง “ไฟฟ้าลัดวงจร” ได้จากเว็บไซต์

http://stemforlife.ipst.ac.th/2016/06/27/short-circuit/ 

4.4 เซลล์แสงสุริยะหรือโซล่าเซลล์เปลี่ยนพลังงานแสงให้เป็นพลังงานไฟฟ้าได้อย่างไร (How do

Solarcells work?) https://www.youtube.com/watch?v=0mK60DqcDg4