• ขั้นระบุปัญหา

• ขั้นรวบรวมข้อมูลและแนวคิดที่เกี่ยวข้องกับปัญหา

• ขั้นออกแบบวิธีการแก้ปัญหา

• ขั้นวางแผนและดำเนินการแก้ปัญหา

• ขั้นทดสอบ ประเมินผล และปรับปรุงแก้ไขวิธีการแก้ปัญหาหรือชิ้นงาน

• ขั้นนำเสนอวิธีการแก้ปัญหา ผลการแก้ปัญหา หรือชิ้นงาน

1. อธิบายการทำงานตามกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม

2. ใช้เทคนิคหรือวิธีการเพื่อวิเคราะห์ข้อมูลในการแก้ปัญหาตามกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม

ในบทนี้นักเรียนจะได้เรียนรู้เกี่ยวกับการวางแผนและทำงานอย่างเป็นขั้นตอนเพื่อแก้ปัญหา หรือพัฒนางานตามกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม ซึ่งช่วยให้เข้าใจปัญหา หรือพัฒนางานอย่างเป็นระบบ เพื่อให้ได้วิธีการแก้ปัญหาที่ตรงวัตถุประสงค์ในเรื่องที่นักเรียนสนใจ และสามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้กับการทำงานในชีวิตจริง เช่น การสร้างหรือพัฒนาอุปกรณ์เพื่อทดแทนผู้ที่สูญเสียแขนหรือขา จำเป็นต้องอาศัยกระบวนการพัฒนาแขนหรือขาเทียม ที่สามารถใช้งานได้ตามจุดประสงค์อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งต้องใช้ความรู้ที่เกี่ยวข้องในศาสตร์ต่างๆ  มีการออกแบบและสร้าง ทดสอบ ปรับปรุง แก้ไข และประเมินการทำงาน จนสร้างชิ้นงานได้สำเร็จเพื่อการนำไปใช้งานได้จริง

นักเรียนได้เรียนรู้มาแล้วว่า เทคโนโลยี เป็นสิ่งที่มนุษย์สร้างหรือพัฒนาขึ้น เพื่อใช้แก้ปัญหา หรือเพิ่มความสามารถในการทำงานของมนุษย์ ซึ่งอาจเป็นได้ทั้งชิ้นงาน หรือวิธีการ โดยเทคโนโลยี มีการเปลี่ยนแปลงจากสาเหตุหรือปัจจัยหลายด้าน ทั้งความต้ัองการของมนุษย์ ความก้าวหน้าของศาสตร์ต่างๆ โดยเฉพาะวิทยาศาสตร์ และคณิตศาสตร์ รวมทั้งปัจจัยด้านเศรษฐกิจ สังคม และสิ่งแวดล้อม ซึ่งในบทเรียนนี้นักเรียนจะได้เรียนรู้เกี่ยวกับกระบวนการสร้างสรรค์เทคโนโลยี หรือนวัตกรรม รวมทั้งเทคนิคหรือวิธีการในการวิเคราะเห์ตามการดำเนินงานในแต่ละขั้นของกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม

ในชีวิตประจำวัน เราอาจประสบปัญหาต่างๆ ทั้งจากการใช้ชีวิตและการทำงาน ซึ่งเราจำเป็นต้องแก้ปัญหาต่างๆ เหล่านี้ เพื่อยกระดับคุณภาพการดำรงชีวิตของเราเอง ซึ่งอาจทำได้โดยสร้างสิ่งประดิษฐ์ใหม่ๆ หรือการคิดหาวิธีการเพื่อสนองความต้องการของตนเอง บางปัญหามีความซับซ้อน การแก้ปัญหาจึงจำเป็นต้องอาศัยความรู้ ทักษะ ทรัพยากร และการวางแผนการทำงานอย่างเป็นขั้นตอน เป็นระบบ เพื่อให้การทำงานนั้นบรรลุวัตถุประสงค์ หรือเป้าหมาย เพื่อให้ไดัวิธีการแก้ปัญหาที่ดีที่สุด ในบทเรียนนี้นักเรียนจะได้เรียนรู้เกี่ยวกับการทำงานอย่างเป็นระบบ เป็นขั้นตอนเพื่อแก้ปัญหา ซึ่งอยู่บนพื้นฐานของกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม ซึ่งมีการศึกษาหาข้อมูลมาเป็นข้อสนับสนุนและเป็นแนวทางในการแก้ปัญหานั้นๆ รวมทั้งเทคนิคหรือวิธีการในการวิเคราะห์ข้อมูลตามแต่ละขั้นของกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม

การออกแบบเชิงวิศวกรรมเป็นกระบวนการทำงานเพื่อแก้ไขปัญหา หรือพัฒนางานให้มีประสิทธิภาพมากที่สุด ภายใต้ข้อจำกัด โดยมีขั้นตอนการดำเนินงานประกอบด้วย 6 ขั้นตอน

1. ระบุปัญหา (problem identification) ขั้นตอนนี้เริ่มต้นจากการที่ผู้แก้ปัญหาตระหนักถึงสิ่งที่เป็นปัญหาในชีวิตประจำวันและจำเป็นต้องหาวิธีการหรือสร้างสิ่งประดิษฐ์ เพื่อแก้ไขปัญหาดังกล่าวในการแก้ไขปัญหาในชีวิตจริงบางครั้งคำถามหรือปัญหาที่เราระบุอ่านประกอบด้วยปัญหาย่อย ในขั้นตอนของการระบุปัญหาเพื่อแก้ปัญหาต้องพิจารณาปัญหาหรือกิจกรรมย่อยที่ต้องเกิดขึ้นเพื่อประกอบเป็นวิธีการในการแก้ปัญหาใหญ่ด้วย 

2. รวบรวมข้อมูลและแนวคิดที่เกี่ยวข้องกับปัญหา (related information search) หลังจากผู้แก้ปัญหาทำความเข้าใจปัญหาและสามารถระบุปัญหาย่อย ขั้นตอนต่อไปคือการรวบรวมข้อมูลและแนวคิดที่เกี่ยวข้องกับการแก้ปัญหาดังกล่าว ในการค้นหาแนวคิดที่เกี่ยวข้องผู้แก้ปัญหาอาจมีการดำเนินการ ดังนี้ (1) การรวบรวมข้อมูล คือ การสืบค้นว่าเคยมีใครหาวิธีแก้ปัญหาดังกล่าวนี้แล้วหรือไม่ หากมี เขาแก้ปัญหาอย่างไร และมีข้อเสนอแนะใดบ้าง (2) การค้นหาแนวคิด หรือความรู้ทางวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ หรือเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องและสามารถประยุกต์ในการแก้ปัญหาได้ ในขั้นตอนที่นี้แก้ปัญหาควรพิจารณาและแนวคิดหรือความรู้ทั้งหมดที่สามารถใช้แก้ปัญหาและจดบันทึกแนวคิดไว้เป็นทางเลือก และหลังจากรวบรวมแนวความคิดเหล่านั้นแล้วจึงประเมินแนวคิดเหล่านั้น โดยพิจารณาถึงความเป็นไปได้ ความคุ้มทุน ข้อดีและจุดอ่อน และความเหมาะสมกับเงื่อนไขและขอบเขตของปัญหา แล้วจึงเลือกแนวคิดหรือวิธีการที่เหมาะสมที่

4. วางแผนและดำเนินการแก้ปัญหา (planning and development) หลังหลังจากที่ได้ออกแบบวิธีการและกำหนดเค้าโครงของวิธีการแก้ปัญหาแล้วที่ได้ออกแบบวิธีการและกำหนดเค้าโครงของวิธีการแก้ปัญหาแล้วขั้นตอนต่อไปคือการพัฒนาวิธีการแก้ปัญหาหรือชิ้นงานต้นแบบที่ได้ออกแบบไว้ในขั้นตอนนี้ขั้นตอนต่อไปคือการพัฒนาวิธีการแก้ปัญหาหรือชิ้นงานต้นแบบที่ได้ออกแบบไว้ในขั้นตอนนี้ผู้แก้ปัญหาต้องกำหนดขั้นตอนย่อยในการทำงานผู้แก้ปัญหาต้องกำหนดขั้นตอนย่อยในการทำงานรวมทั้งกำหนดเป้าหมายและระยะเวลาในการดำเนินการแต่ละขั้นตอนย่อยให้ชัดเจน

5. ทดสอบ ประเมินผล และปรับปรุงแก้ไขวิธีการแก้ปัญหาหรือชิ้นงาน (testing, evaluation and design improvement) เป็นขั้นตอนทดสอบและประเมินการใช้วิธีการหรือชิ้นงานต้นแบบ เพื่อแก้ปัญหา ผลที่ได้จากการทดสอบและประเมินอาจถูกนำมาใช้ในการปรับปรุงและพัฒนาผลลัพธ์ให้มีประสิทธิภาพในการแก้ปัญหามากขึ้น การทดสอบและประเมินผลสามารถเกิดขึ้นได้หลายครั้งในกระบวนการแก้ปัญหา

6. นำเสนอวิธีการแก้ปัญหา ผลการแก้ปัญหา หรือชิ้นงาน (presentation)ฺ หลังจากการพัฒนา ปรับปรุง ทดสอบและประเมินวิธีการแก้ปัญหาหรือชิ้นงานจนมีประสิทธิภาพตามที่ต้องการแล้ว โปรแกรมปัญหาต้องนำเสนอผลลัพธ์ต่อสาธารณชน โดยต้องออกแบบวิธีการนำเสนอข้อมูลที่เข้าใจง่ายและน่าสนใจ

ในระหว่างการแก้ปัญหาด้วยกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมขั้นตอนการดำเนินงานสามารถสลับไปมาหรือย้อนกลับขั้นตอนได้ดังรูปภาพแสดงกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม กล่าวคือในการทำงานตามกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมนั้น หากชิ้นงานหรือวิธีการแก้ปัญหายังมีข้อบกพร่อง ทำงานหรือใช้งานไม่ได้ อาจต้องย้อนกลับไปทำงานซ้ำในบางขั้นตอน เช่น อาจกลับไปออกแบบวิธีการแก้ปัญหาใหม่ หรืออาจกลับไปรวบรวมข้อมูลเพื่อสร้างแนวทางในการแก้ปัญหาใหม่ เพื่อพัฒนาหรือปรับปรุงผลงานให้ดีขึ้น การย้อนกลับไปดำเนินงานซ้ำที่ขั้นตอนใดของกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมไม่มีการกำหนดที่แน่นอนว่าจะต้องย้อนกลับไปที่ขั้นตอนใดขั้นตอนหนึ่ง แต่ขึ้นอยู่กับสถานการณ์นั้นๆ โดยนักเรียนสามารถศึกษารายละเอียดแต่ละขั้นตอนของกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมดังต่อไปนี้

ปัจจุบันประเทศไทยมีความเสี่ยงจากการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างประชากร โดยพบว่าแนวโน้มของจำนวนประชากรผู้สูงอายุมีมากขึ้น การดำรงชีวิตของผู้สูงอายุมีแนวโน้มอยู่คนเดียวสูงขึ้น ผู้สูงอายุยังมักมีปัญหาสุขภาพหลายด้านตามการเปลี่ยนแปลงของสภาพร่างกายที่เสื่อมลงเมื่ออายุเพิ่มขึ้น เช่น สายตาที่พร่ามัว การเคลื่อนไหวร่างกายที่ยากลำบากขึ้น ปัญหาในเรื่องความจำซึ่งอาจทำให้ลืมรับประทานยา ปัญหาสุขภาพดังกล่าวส่งผลต่อการใช้ชีวิตประจำวัน

จากสถานการณ์ข้างต้นพบว่าผู้สูงอายุประสบปัญหาจากการใช้ชีวิต เช่น

1. ปัญหาในเรื่องความจำทำให้ลืมรับประทานยาไม่ครบหรือกินยามากเกินประมาณที่แพทย์สั่ง

2. ความยากลำบากในการเดินและทรงตัวเพื่อเคลื่อนที่ในชีวิตประจำวัน

3. ปัญหาการมองเห็นที่ไม่ชัดเจนซึ่งส่งผลทำให้เกิดอุบัติเหตุในชีวิตประจำวันได้ง่าย เช่น สะดุดหกล้ม  การเดินชนสิ่งของ

4. ผู้สูงอายุที่สูญเสียการได้ยินทำให้ต้องสื่อสารเสียงดัง

จากแผนผังความคิดแสดงปัญหาต่างๆ ของผู้สูงอายุ ดังรูป ปัญหาหนึ่งที่ส่งผลต่อการใช้ชีวิตประจำวันของผู้สูงอายุ เกิดปัญหาสูญเสียการได้ยิน ซึ่งผู้สูงอายุมีความสามารถในการรับเสียงลดลง หรือมีภาวะหูอื้อ หรือหูตึง ทำให้ผู้สูงอายุมีคุณภาพชีวิตในการสื่อสารกับผู้อื่นน้อยลง เกิดความสูญเสียความมั่นใจในคุณค่าตนเอง และยังส่งผลต่อการดำเนินชีวิตของคนรอบข้างที่อาจทำให้เกิดปัญหาอื่นตามมา เช่น การตะโกนสื่อสาร จึงเป็นปัญหาที่ส่งผลกระทบต่อการใช้ชีวิตของผู้สูงอายุและคนรอบข้างอีกด้วย

จากปัญหาการสูญเสียการได้ยินของผู้สูงอายุ เราสามารถทำความเข้าใจของปัญหาได้ชัดเจนขึ้นด้วยการใช้เทคนิคการวิเคราะห์องค์ประกอบของปัญหา จากการตั้งคำถาม 5W1H ซึ่งจะทำให้ได้ข้อมูลเพื่อนำไปสู่การแก้ปัญหาได้ตรงกับความต้องการอย่างเหมาะสมทำไมต้องว่ากัน

ตัวอย่างการวิเคราะห์ปัญหาของผู้สูงอายุสูญเสียการได้ยิน ด้วยการตั้งคำถาม 5W1H

คำถาม : ปัญหาหรือความต้องการเกิดขึ้นกับใคร (Who)
ตัวอย่างคำตอบ : ผู้สูงอายุที่สูญเสียการได้ยิน หรือมีภาวะหูอื้อ หูตึง

คำถาม : ปัญหาหรือความต้องการนี้เกิดขึ้นที่ไหน (Where)
ตัวอย่างคำตอบ : บ้าน หรือสถานที่ซึ่งผู้สูงอายุที่สูญเสียการได้ยินอาศัยอยู่ หูของผู้สูงอายุที่สุญเสียการได้ยิน

คำถาม : ปัญหาหรือความต้องการเกิดขึ้นเมื่อใด (When)
ตัวอย่างคำตอบ : เมื่อมีการสื่อสารระหว่างผู้สูงอายุกับญาติผู้อื่น

คำถาม : ปัญหาหรือความต้องการคืออะไร (What)
ตัวอย่างคำตอบ : ผู้สูงอายุมีความสามารถในการรับเสียงลดลง หรือมีภาวะหูอื้อ หรือหูตึง ทำให้ผู้สูงอายุมีคุณภาพชีวิตในการสื่อสารกับผู้อื่นน้อยลง

คำถาม : ทำไมถึงเกิดปัญหาหรือความต้องการ (Why)
ตัวอย่างคำตอบ : ผู้สูงอายุมีปัญหาที่เกิดจากความเสื่อมของอวัยวะ หรือระบบประสาทภายในหู หรือสาเหตุอื่นที่ทำให้เกิดการสูญเสียการได้ยิน

คำถาม : ปัญหาหรือความต้องการมีลักษณะอย่างไร (How)
ตัวอย่างคำตอบ: ต้องการวิธีการที่ช่วยให้ผู้สูงอายุที่สูญเสียการได้ยิน หรือมีภาวะหูอื้อ หรือหูตึง สามารถได้ยินเสียงได้ดีขึ้น 

จากการวิเคราะห์องค์ประกอบของปัญหาด้วย 5 W 1 H ข้างต้น ทำให้เข้าใจองค์ประกอบของปัญหาได้ชัดเจนขึ้น เพื่อใช้เป็นข้อมูลในการแก้ปัญหาต่อไป

เมื่อวิเคราะห์ปัญหาที่สนใจด้วยการใช้คำถาม 5 W 1 H จนเข้าใจองค์ประกอบของปัญหาแล้ว เพื่อให้การกำหนดกรอบหรือขอบเขตของปัญหามีความชัดเจนมากขึ้น ควรมีการวิเคราะห์หาสาเหตุที่เกี่ยวข้องกับการเกิดปัญหานั้น เนื่องจากปัญหา 11 อาจเกิดขึ้นได้จากหลายสาเหตุ การหาสาเหตุของการเกิดปัญหาอาจใช้การวิเคราะห์ด้วยผังก้างปลา (Fish Bone diagram) เพื่อนำไปสู่การกำหนดกรอบหรือขอบเขตของปัญหาที่ชัดเจนขึ้น เพื่อหาแนวทางในการแก้ปัญหาต่อไป

สามารถใช้การวิเคราะห์ด้วยผังก้างปลาเพื่อหาสาเหตุที่เกี่ยวข้องกับปัญหาการสูญเสียการได้ยินของผู้สูงอายุได้ดังรูป 

จากการหาสาเหตุของการเกิดปัญหาการสูญเสียการได้ยินของผู้สูงอายุโดยใช้การวิเคราะห์ด้วยผังก้างปลาพบว่าเกิดขึ้นได้จากหลายสาเหตุ โดยอาจเป็นสาเหตุเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงตามวัยในทางเสื่อมลงในร่างกายของผู้สูงอายุ ซึ่งบางสาเหตุหากทำการแก้ไขการได้ยินอาจกลับมาเป็นปกติหรือดีขึ้น เช่น ภาวะขี้หูอุดตัน แต่บางสาเหตุที่เกี่ยวข้องกับระบบการได้ยินของผู้สูงอายุ เช่น ใบหู เยื่อแก้วหู กระดูกในหู เซลล์ขนที่เกี่ยวข้องกับการรับเสียง เส้นประสาทรับเสียง ส่วนของร่างกายเหล่านี้เสื่อมลงจนส่งผลต่อระบบการได้ยิน จะเป็นสาเหตุที่ดำเนินการแก้ไขได้ยากหรือต้องใช้ผู้เชี่ยวชาญแก้ไข นอกจากนี้การดำเนินชีวิตที่สัมผัสกับปัจจัยเสี่ยงต่างๆ ก็เป็นสาเหตุที่ทำให้ผู้สูงอายุสูญเสียการได้ยิน เช่น การได้รับเสียงดังมากเกินไป การสูบบุหรี่ รวมถึงการใช้ยาที่มีพิษต่อหู การเป็นโรคเรื้อรังที่เกี่ยวข้องกับระบบไหลเวียนโลหิต ก็เป็นสาเหตุที่ทำให้ผู้สูงอายุสูญเสียการได้ยินได้เช่นกัน

ดังนั้นการหาแนวทางแก้ไขปัญหาผู้สูงอายุเสียการได้ยิน จึงจำเป็นต้องแก้ไขให้ตรงกับสาเหตุของปัญหา บางสาเหตุที่ทำให้เกิดปัญหาต้องใช้ผู้มีความรู้ความเชี่ยวชาญเป็นพิเศษ รวมถึงเครื่องมือและอุปกรณ์โดยเฉพาะเพื่อดำเนินการแก้ไข ดังนั้นการตัดสินใจเลือกสาเหตุของปัญหาเพื่อมาแก้ไข จำเป็นต้องพิจารณาจากปัจจัยต่างๆ ที่เกี่ยวข้อง เช่น ความสามารถของผู้ที่จะดำเนินการแก้ไข รวมถึงทรัพยากรข้อจำกัด เพื่อประกอบการตัดสินใจ จากสาเหตุที่เกี่ยวข้องกับผู้สูงอายุสูญเสียการได้ยิน การสูญเสียการได้ยินจากประสาทหูเสื่อมสามารถเกิดขึ้นได้กับผู้สูงอายุทุกคน ซึ่งส่งผลกระทบต่อการใช้ชีวิตประจำวันของผู้สูงอายุและพูดที่สื่อสารด้วย จึงอาจกำหนดเป็นขอบเขตของปัญหาเพื่อหาแนวทางการแก้ไขได้ดังนี้

ตัวอย่างประเด็นที่ใช้ในการรวบรวมข้อมูลเพื่อหาแนวทางการแก้ไขปัญหาการสูญเสียการได้ยินของผู้สูงอายุที่ประสาทหูเสื่อม 

• ลักษณะอาการ หรือระบบการได้ยินของผู้สูงอายุที่ประสาทหูเสื่อม

• ผลกระทบจากการสูญเสียการได้ยินของผู้สูงอายุ 

• การส่งเสริมให้การได้ยินมีประสิทธิภาพดีขึ้น 

เมื่อได้ประเด็นในการสืบค้นแล้วสามารถรวบรวมข้อมูลจากแหล่งเรียนรู้ได้อย่างหลากหลาย เช่น 

• การสืบค้นจากเอกสารบทความงานวิจัย 

• การสืบค้นข้อมูลจากอินเทอร์เน็ต 

• การสอบถามจากผู้เชียวชาญ

• การศึกษาดูงานจากสถานประกอบการ เช่น ร้านจำหน่ายอุปกรณ์การแพทย์ โรงพยาบาล

เมื่อได้รวบรวมข้อมูลตามประเด็นที่กำหนดไว้แล้ว สามารถนำหัวข้อประเด็นและข้อมูลดังกล่าวมาสรุปเป็นแผนที่ความคิดให้เห็นถึงความเชื่อมโยงของข้อมูลกับปัญหาที่ต้องการหาแนวทางแก้ไข

จากการรวบรวมข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับผู้สูงอายุที่สูญเสียการได้ยินจากประสาทหูเสื่อม แนวทางหนึ่งที่ช่วยให้ผู้สูงอายุได้ยินเสียงได้ดีขึ้นคือ การใช้อุปกรณ์ช่วย เช่น ผ่าตัดใส่ประสาทหูเทียม ซึ่งมีประสิทธิภาพสูงในการแก้ไขปัญหาการสูญเสียการได้ยินแต่ต้องดำเนินการแก้ไขโดยแพทย์หรือผู้เชี่ยวชาญ รวมทั้งมีค่าใช้จ่ายสูง มีอีกวิธีหนึ่งคือ การใช้อุปกรณ์หรือเครื่องช่วยฟังซึ่งมีการผลิตเพื่อจำหน่ายโดยทั่วไป เครื่องช่วยฟังสามารถปรับใช้ให้เหมาะสมกับแต่ละคนได้ อย่างไรก็ตามเครื่องช่วยฟังที่มีคุณภาพดีโดยส่วนใหญ่ พัฒนาและนำเข้าจากต่างประเทศ จึงมีราคาสูง

สำหรับนักเรียนการช่วยเหลือผู้สูงอายุที่สูญเสียการได้ยินจากประสาทหูเสื่อมด้วยการผ่าตัดคงเป็นสิ่งที่ทำไม่ได้เนื่องจากไม่มีความรู้ความสามารถ แต่การสร้างเครื่องช่วยฟังเพื่อช่วยเหลือผู้สูงอายุที่สูญเสียการได้ยินอาจเป็นแนวทางการช่วยเหลือแก้ไขปัญหาการสูญเสียการได้ยิน ที่นักเรียนสามารถทำได้ โดยอาจรวบรวมข้อมูลเครื่องช่วยฟัง ซึ่งมีการผลิตเพื่อจำหน่ายรูปแบบต่างๆ เช่น เครื่องช่วยฟังแบบกล่อง แบบทัดหลังใบหู และแบบใส่ในช่องหู แล้วนำข้อมูลมาเปรียบเทียบทั้งในด้านองค์ประกอบพื้นฐานของอุปกรณ์ ข้อดี และข้อด้อยที่เป็นอุปสรรคต่อการใช้งานดังตารางแสดงการวิเคราะห์เครื่องช่วยฟังแต่ละประเภทเพื่อเป็นข้อมูลในการพัฒนาเครื่องช่วยฟังสำหรับผู้สูงอายุที่สูญเสียการได้ยิน

กิจกรรม 6.2 ตอนที่ 2 การเปรียบเทียบและตัดสินเลือกแนวทางในการแก้ปัญหา

ให้นักเรียนเลือกแนวทางการแก้ปัญหา จากข้อมูลที่รวบรวมไว้ในกิจกรรม 6.2 ตอนที่ 1 แล้วสืบค้นเพิ่มเติมว่า แนวทางแก้ไขปัญหาดังกล่าว มีผู้ดำเนินการไว้อย่างไรบ้าง แล้วนำมาเปรียบเทียบข้อดี ข้อด้อย

1. แนวทางการแก้ไขปัญหาที่นักเรียนสนใจ คือ...................

2. ให้นักเรียนสืบค้นเพิ่มเติมถึงแนวทางการแก้ปัญหาที่นักเรียนสนใจ มีผู้สร้างหรือพัฒนาไว้แล้วอย่างไร แล้วนำมาเปรียบเทียบในตาราง......................แนวทางแก้ไขปัญหา/อุปกรณ์ /ข้อดี / ข้อจำกัด

3. แนวทางแก้ปัญหา หรืออุปกรณ์ที่กลุ่มตัดสินใจเลือกเพื่อใช้เป็นแนวทางในการออกแบบวิธีการแก้ไขปัญหา คือ ..................................................................
   เหตุผล.............................................................

จากการเปรียบเทียบเครื่องช่วยฟังแต่ละประเภทพบว่ามีข้อดีและข้อจำกัดแตกต่างกันไป ซึ่งสามารถนำข้อมูลที่ได้จากการเปรียบเทียบมาใช้ในการพัฒนาแนวทางแก้ไขปัญหา ด้วยการออกแบบและพัฒนาเครื่องช่วยฟังขึ้นอย่างเหมาะสม ได้ความรู้ ความสามารถ ทรัพยากรและข้อจำกัด ในขั้นตอนต่อไป

จากการวิเคราะห์องค์ประกอบพื้นฐานของเครื่องช่วยฟังโดยการวิเคราะห์ด้วย function analysis diagram พบว่าเครื่องช่วยฟังที่ผลิตเพื่อจำหน่ายถึงแม้มีหลากหลายรูปแบบตามที่รวบรวมข้อมูลไว้ แต่โดยทั่วไปมีองค์ประกอบพื้นฐานที่จำเป็นต่อการทำงานของอุปกรณ์เหมือนกัน ประกอบด้วย 

• อุปกรณ์รับเสียง ซึ่งทำหน้าที่เปลี่ยนสัญญาณเสียงเป็นสัญญาณไฟฟ้า เช่น ไมโครโฟนขนาดเล็ก 

• วงจรขยายเสียง ซึ่งทำหน้าที่รับสัญญาณไฟฟ้าจากไมโครโฟน เครื่องขยายสัญญาณไฟฟ้าที่เปลี่ยนมาจากสัญญาณเสียงให้ตรงกับระดับการได้ยินของผู้ใช้งาน 

• อุปกรณ์ถ่ายทอดเสียง การที่แปลงสัญญาณไฟฟ้ามาเป็นเสียง ได้ทำการส่งสัญญาณเสียงมันเข้าไปในหูของผู้ใช้งาน เช่นลำโพง 

6.3.2  การสร้างทางเลือกในการแก้ปัญหา

เมื่อได้ข้อมูลองค์ประกอบพื้นฐานที่จำเป็นต่อการพัฒนาแนวทางแก้ปัญหาแล้ว ขั้นตอนต่อมาคือการออกแบบแนวทางแก้ปัญหาให้มีรายละเอียดที่ชัดเจนขึ้นและอาจสร้างไว้หลายแนวทาง จากนั้นจึงตัดสินใจเลือกแนวทางแก้ปัญหาที่เหมาะสมกับเงื่อนไขและขอบเขตของปัญหามากที่สุด โดยพิจารณาจากปัจจัยต่างๆ ที่เกี่ยวข้อง เช่น ข้อดี ข้อเสีย ความสอดคล้องกับทรัพยากรทางเทคโนโลยีที่มีอยู่ ปัจจัยที่ขัดขวางหรือข้อจำกัด ผลกระทบต่อสังคมและสิ่งแวดล้อม การนำไปใช้เพื่อแก้ปัญหา ความประหยัด ความปลอดภัย การบำรุงรักษา ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับลักษณะของวิธีการหรือแนวทางการแก้ปัญหา ในการตัดสินใจเลือกแนวทางในการแก้ปัญหา เราสามารถใช้ตารางช่วยประเมินเพื่อตัดสินใจเลือก สำหรับประเด็นในการตัดสินใจสามารถปรับเปลี่ยนได้ตามความเหมาะสม 

ตัวอย่างการออกแบบเครื่องช่วยฟังเพื่อช่วยแก้ปัญหาผู้สูงอายุสูญเสียการได้ยิน 

องค์ประกอบพื้นฐานที่สำคัญอย่างหนึ่งของเครื่องช่วยฟัง คือ วงจรขยายเสียง ซึ่งทำหน้าที่รับสัญญาณไฟฟ้าจากไมโครโฟน เพื่อขยายสัญญาณไฟฟ้าที่เปลี่ยนมาจากสัญญาณเสียงให้ตรงกับระดับการได้ยินของผู้ใช้งาน จากความรู้ของนักเรียนที่ได้เรียนรู้ในระดับมัธยมศึกษาอาจไม่สามารถออกแบบวงจรช่วยขยายเสียงได้ แต่จากการสืบค้นพบว่า ผลิตและจำหน่ายชุดอุปกรณ์ที่สามารถนำมาสร้างวงจรที่ช่วยขยายเสียงอย่างง่ายได้ ซึ่งมีผู้ผลิตไว้หลายวงจร โดยอาจมีอุปกรณ์ที่ช่วยในการขยายเสียงแตกต่างกัน โดยนำแต่ละวงจรมาเปรียบเทียบกันดังตารางแสดงการเปรียบเทียบวงจรขยายเสียงที่มีการผลิตเพื่อจำหน่าย เพื่อเลือกใช้ให้เหมาะสมต่อการนำไปใช้พัฒนาชิ้นงาน

จากการเปรียบเทียบข้อมูลของแต่ละวงจรพบว่า วงจรขยายเสียงแบบที่ 2 มีความเหมาะสมที่นำมาใช้ในการออกแบบและพัฒนาเครื่องช่วยฟัง เนื่องจากวงจรใช้กระแสไฟฟ้าน้อยในการทำงาน มีการขยายเสียงสัญญาณให้แรงขึ้นถึง 2 ครั้งโดยใช้ IC คุณภาพเสียงมีเสียงรบกวนน้อย สามารถปรับเพิ่ม ลด เสียงที่ได้ยินได้ ประกอบง่าย และมีราคาถูก แต่ด้วยขนาดแผ่นวงจรพิมพ์ที่มีขนาดใหญ่เป็นข้อจำกัด ไม่สามารถนำมาใช้ในเครื่องช่วยฟังแบบทัดหลังใบหู และเครื่องช่วยฟังแบบใส่ในช่องหู แต่สามารถนำมาพัฒนาเครื่องช่วยฟังแบบกล่อง 

การออกแบบเครื่องช่วยฟังนอกจากวงจรที่ช่วยขยายเสียงแล้ว ยังมีส่วนประกอบอื่นที่จำเป็นในการทำงานของเครื่องช่วยฟัง โดยการวิเคราะห์ด้วย function analysis diagram ได้แก่ อุปกรณ์รับเสียง อุปกรณ์ถ่ายทอดเสียงแหล่งกำเนิดไฟฟ้า ซึ่งส่วนประกอบเหล่านี้สามารถเลือกใช้จากอุปกรณ์ไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ที่ผลิตเพื่อจำหน่าย เพื่อนำมาใช้ในการออกแบบและพัฒนาเครื่องช่วยฟังดังรูป

จากการเปรียบเทียบอุปกรณ์ไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ที่ผลิตเพื่อจำหน่วย เพื่อนำมาใช้ในการออกแบบและพัฒนาเครื่องช่วยฟัง จึงเลือกใช้อุปกรณ์ไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ เพื่อเป็นส่วนประกอบในการออกแบบและพัฒนาเครื่องข่วยฟังดังนี้

• อุปกรณ์รับเสียง เลือกใช้ไมค์คอนเดอร์เซอร์ เนื่องจากมีความไวในการรับเสียงสัญญาณ

• อุปกรณ์ถ่ายทอดเสียง เลือกใช้หูฟังชนินใส่ในช่องหู เนื่องจากมีความสะดวกในการใช้งาน และมีน้ำหนักเบากว่าลำโฟง 

• แหล่งกำเนิดไฟฟ้า เลือกใช้แบตเตอรี่ชนิด AAA 1.5 โวลต์ หากใช้จำนวน 2 ก้อน ก็ให้ความต่างศักย์ไฟฟ้าเพียงพอขนาด 3 โวลต์ มีน้ำหนักเบาและหาซื้อได้สะดวก

จากการออกแบบและพัฒนาเครื่องช่วยฟังที่ผ่านมา ซึ่งได้กำหนดรูปแบบวงจรขยายเสียง และอุปกรณ์ไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ที่นำมาใช้พัฒนาเครื่องช่วยฟังเรียบร้อยแล้ว ขั้นตอนต่อไปคือการออกแบบและพัฒนาตัวโครงสร้างของเครื่องช่วยฟังให้เหมาะสมกับผู้ใช้งาน โดยมีวงจรขยายเสียงและอุปกรณ์ไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ที่จำเป็นต่อการทำงานของเครื่องช่วยฟัง

6.3.3  การถ่ายทอดความคิด

ในการออกแบบจำเป็นต้องอาศัยความรู้เรื่องการถ่ายทอดความคิด ซึ่งสามารถทำได้หลายลักณษณะ เช่น การร่างภาพ การเขียนผังงาน การเขียนแผนภาพ ซึ่งอาจใช้ซอฟต์แวร์ช่วยในการออกแบบ โดยสามารถเลือกใช้ได้ทั้งแบบฟรีแวร์ หรืออาจเป็นโปรแกรมอื่น ทั้งนี้การถ่ายทอดความคิดอาจเริ่มจากวิธีการที่ง่ายและใช้ทรัพยากรน้อยไปจนถึงวิธีการที่ซับซ้อน ดังแผนภาพ

การถ่ายทอดความคิดจึงเป็นการสื่อสารแนวคิดที่ใช้แก้ปัญหา หรือสนองความต้องการให้เป็นรูปธรรม เพื่อธิบายและสื่อสารให้ผู้อื่นเข้าใจ ซึ่งสามารถทำได้หลายวิธี ซึ่งในบทเรียนนี้ได้เสนอไว้ ได้แก่ ภาพร่าง ภาพฉาย แบบจำลอง ผังงาน และแผนภาพ

1) ภาพร่าง เป็นภาพที่แสดงรายละเอียดในแต่ละส่วนของสิ่งที่ได้ออกแบบไว้ ซึ่งอาจเป็นภาพ  2 มิติ ภาพ 3 มิติ และภาพฉาย

ภาพ 2 มิติ เป็นภาพที่แสดงให้เห็นถึงความกว้าง ความยาว หรือความสูงของชิ้นงาน

ภาพ 3 มิติ เป็นภาพที่ประกอบด้วย ความกว้าง ความยาว และความสูง มีความเหมือนจริง มากกว่าภาพ 2 มิติ การเขียนภาพ 3 มิติที่นิยมใช้มี 2 แบบ คือ ภาพแบบออบลิค (0blique) และภาพแบบไอโซเมตริก (isomatric)

ภาพแบบออกลิค (0blique) เป็นภาพ 3 มิติ ที่มองเห็นรูปด้านหน้าเป็นแนวตรง มีฐานของภาพขนานกับเส้นระดับ สามารถวัดขนาดได้ ส่วนด้านยาวนิยมเขียนให้ทำมุมกับเส้นระดับ 45 องศา

ภาพแบบไอโซเมตริก (isomatric) เป็นภาพ 3 มิติที่มองเห็นรูปร่างลักษณะใกล้เคียงของจริง มีแนวสันของวัถต