กิจกรรมสะเต็มศึกษา จาก...
TRANSCRIPT
10
นตยสาร สสวท.
กจกรรมสะเตมศกษาจากลายนวมอ
ดร. สนธ พลชยยานกวชาการ สาขาเคม สสวท. / e-mail : [email protected]
1. ความรเสรมส�าหรบครและนกเรยนเกยวกบลายนวมอ
1.1 ความรเบองตนเกยวกบลายนวมอ1) รปแบบลายนวมอเปนลกษณะเฉพาะของแตละบคคล ไมม
ใครทมรปแบบลายนวมอเหมอนกนไดทกประการแมแตแฝดเหมอน2) รปแบบลายนวมอของแตละบคคลมลกษณะเชนเดมเสมอ
ตลอดชวงชวตของบคคลนน3) รปแบบลายนวมออาจแบงออกเปน 3 แบบใหญ ๆ คอ
ลายมดหวาย (loop) ลายกนหอย (whorl) และลายโคง (arch) ดงรปท 1 ซงแตละแบบยงสามารถแบงยอยไดอก
ในการจดการเรยนการสอนผานกจกรรมสะเตมศกษานน
นอกจากการเปดโอกาสใหนกเรยนไดบรณาการความร ด าน
วทยาศาสตร เทคโนโลย วศวกรรมศาสตร และคณตศาสตรเขาดวย
กนแลว สงส�าคญทสดอกประการหนงคอการชประเดนเพอให
นกเรยนมองภาพออกวา ความรหรอเนอหาทไดจากการท�ากจกรรม
สะเตมนนมความเชอมโยงหรอสามารถน�าไปใชแกปญหาในชวต
ประจ�าวนรวมทงสถานการณใกลตวไดอยางไร กจกรรมสะเตมศกษา
ทน�าเสนอในบทความน เปนกจกรรมทเกยวของกบลายนวมอ ซงเปน
กจกรรมทนกเรยนตองประยกตใชความรทางคณตศาสตร เชน สถต
การเขยนกราฟ ความรทางวทยาศาสตร เชน ปฏกรยาเคม พนผว
ของวตถ และกระบวนการทางดานวศวกรรมศาสตรและเทคโนโลยใน
การหาค�าตอบวาใครคอขโมยตวจรง โดยใชสารเคมและอปกรณท
ราคาถกและหาซอไดทวไป นอกจากนครยงสามารถเชอมโยง
กจกรรมดงกลาวนกบความรทางนตวทยาศาสตรทเกยวของกบ
การยนยนตวบคคลหรอพสจนหลกฐานเพอหาตวคนรายหรอขโมย
จากลายนวมอในคดตาง ๆ ไดอกดวย บทความนจะแบงเนอหาเปน
2 สวน คอ 1. ความรเสรมส�าหรบครและนกเรยนเกยวกบลายนวมอ
2. ตวอยางกจกรรมเกยวกบลายนวมอ
ลายมดหวาย เปนรปแบบลายนวมอทพบมากทสด ประมาณ 65 % ของรปแบบทงหมด มลกษณะเปนรปเกอกมาโดยเสนในลายนวมอเขาและออกดานเดยวกน
ลายกนหอย เปนรปแบบลายนวมอทพบประมาณ 30 % ของรปแบบลายนวมอทกแบบ มลกษณะเปนลายเสนคลาย รปกนหอยวนจากดานในสดานนอก
ลายโคง เปนรปแบบลายนวมอทพบนอยทสดโดยเสนของลายนวมอเรมจากดานหนงไปยงดานหนงและตรงกลางมลกษณะโคงนนคลายเนนหรอภเขา
ก.
ข.
ค.
(ทมา: http://lisastown.com/inspirationwall/2009/06/29fingerprint-patterns รปท 1 รปแบบลายนวมอ ก) ลายมดหวาย ข) ลายกนหอย ค) ลายโคง)
ตวอยางลายนวมอแบบลายโคง ลายมดหมาย และลายกนหอยรปแบบตาง ๆ ทพบไดทวไป แสดงดงรปท 2
Plain Arch Tented Arch Ulnar Loop Radial Loop
Double LoopWhorl
Plain Whorl Central Pocket Loop Whorl
Accidental Whorl
cyanoacrylate polycyanoacrylate
กาวทมสวนผสมของ cyanoacrylate
ถวยทท�าจากอะลมเนยมฟอยล
เครองไลยงไฟฟา
ตวอยางวตถทจะน�ามาสรางลายนวมอ
11
ปท 43 ฉบบท 191 พฤศจกายน - ธนวาคม 2557
รปท 2 ตวอยางลายนวมอแบบตาง ๆ (ทมา: http://www.handresearch.com/newsfingerprints-world-map-whorls-loops-arches.htm)
รปท 3 สารเคมและอปกรณส�าหรบท�ากจกรรม
1.2 การพมพแบบลายนวมออยางงาย
วธท 1 วาดรปสเหลยมจตรสบนกระดาษสขาว ขนาด 1 นว x 1 นว หรอปรบขนาดตามความเหมาะสม จากนนใชดนสอ 2 B ระบายรปสเหลยมใหทว วางหรอกดนวมอทตองการพมพลงในรปสเหลยมดงกลาว จากนนน�านวมอไปวางหรอกดลงบนกระดาษสขาวหรอสออน
วธท 2 พมพลายนวมอจากหมก ท�าไดโดยวางหรอกดนวมอทตองการพมพลงในตลบหมกพมพ จากนนน�านวมอไปวางหรอกดลงบนกระดาษสขาวหรอสออน
1.3 การสรางและหาลายนวมออยางงาย
วธท 1 การสรางและหาลายนวมอบนวตถผวเรยบอยางงายท�าไดโดยน�าวตถทมผวเรยบ เชน แกวน�า แผนใส จาน มาเชดใหสะอาด จากนนใชนวมอกดไปทวตถ โรยแปงเดก แปงขาวโพด หรอผงโกโก ลงบนวตถทมลายนวมอตดอย ใชแปรงขนนมหรอพกนปดเบา ๆ ถาไมมอาจใชวธการเปาเบา ๆ แตตองระวงไมใหผงแปงหรอผงโกโกเขาตา ใชเทปใสแปะทบบรเวณลายนวมอ คอย ๆ ลอกเทปใสออกแลวน�าไปแปะลงบนแผนกระดาษ จากนนจงน�า ลายนวมอทไดไปวเคราะหตอไป
ขอดของวธนคองาย สะดวก ราคาถกและไมเปนอนตราย ขอเสยคอบางครงไมสามารถใหลายนวมอทชดเจน ลายนวมอทไดไมคงทน และไมเหมาะสมกบวตถพนผวไมเรยบ
วธท 2 การสรางและหาลายนวมอบนวตถโดยใชปฏกรยาเคมระหวาง cyanoacrylate กบคราบเหงอจากนวมอ (eccrine) ไดผลตภณฑเปน polycyanoacrylate ซงเปนพอลเมอรทมสขาวยดตดกบพนผวของวตถทมรองรอยของลายนวมออย วธนเปนวธการหนงททางนตวทยาศาสตรไดน�ามาใชในการวเคราะหลายนวมอเพอระบตวบคคล
ในการเรยนการสอนครสามารถประยกตใชสารเคมและอปกรณทหางาย เชน กาวทมสวนผสมของ cyanoacrylate (เชน กาวตราชาง) ถวยทท�าจากอะลมเนยมฟอยล เครองท�าความรอน (เชน ทอนกาแฟ เครองไลยงไฟฟา โคมไฟ หรออาจใชความรอนทเกดจากปฏกรยาเคม เชน ผสมโซดาไฟกบน�า) กลอง และวตถเหลอใชตาง ๆ
12
นตยสาร สสวท.
รปท 4 การทดลองหาลายนวมอ
ก. กอนเปดเครองท�าความรอน
ข) ขณะเปดเครองท�าความรอน
วธการสรางและหาลายนวมอท�าไดดงน1) ท�าความสะอาดพนผวของวตถดวยน�ายาลางจาน เชดให
แหง จนมนใจวาไมมลายนวมอตดอยบนวตถนน จากนนกดนวมอลงบนวตถประมาณ 30 วนาทเพอสรางลายนวมอ (เพอการทดลองทชดเจน กอนสรางลายนวมอบนวตถ ตองไมลางมออยางนอย 1 ชวโมง การลางมอกอนทดลองอาจท�าลายคราบเหงอบนนวมอได) ควรสรางลายนวมอบนวตถลวงหนาอยางนอย 1 – 2 วน กอนท�ากจกรรม
2) น�าวตถทจะหาลายนวมอซงไดสรางลายนวมอไวลวงหนาแลวและเครองท�าความรอน ใสในกลองหรอภาชนะทจะท�า การทดลอง จากนนวางถวยทท�าจากอะลมเนยมฟอยลบนเครองท�าความรอน และวางถวยทท�าจากอะลมเนยมฟอยลอกใบทบรรจน�าอนไวขางเครองท�าความรอน ดงรปท 4 (ก) บบกาวทมสวนผสมของ cyanoacrylate ลงในถวยทท�าจากอะลมเนยมฟอยลทอยบนเครองท�าความรอนจนหมดหลอด (หลอดขนาด 3 กรม) ปดกลองดวยพลาสตกใสใหสนท ดงรปท 4 (ข) จากนนเปดเครองท�าความรอน ตงไวประมาณ 15 นาท
ตวอยางวตถทน�ามาหาลายนวมอ
ถวยทท�าจากอะลมเนยมฟอยล(บรรจน�าอนไวขางใน)
เครองไลยงไฟฟา
ถวยทท�าจากอะลมเนยมฟอยล(ส�าหรบใสกาว)
พลาสตกใส
3) ปดเครองท�าความรอน สงเกตรองรอยลายนวมอทเกดขนบนวตถซงไดสรางลายนวมอไวลวงหนา เมอรองรอยชดเจนแลวใหน�าวตถออกจากกลองทนท (โดยทวไปจะใชเวลา ประมาณ 1 – 2 ชวโมง) ถาทงไวนานเกนไปจะมรองรอยเกดเพมมากขนจนอาจซอนทบรปลายนวมอได
4) ในกรณทรอยของลายนวมอไมชดเจน อาจโรยผงแปงลงบนรอยลายนวมอ จากนนเปาแปงออกจากรอยลายนวมอเบา ๆ
การหาลายนวมอจากปฏกรยาเคมอาจดดแปลงโดยใชอปกรณอน ๆ ทแตกตางไป ดงรปท 6-8
หมายเหต1. ขณะท�าการทดลองควรสวมแวนตานรภยและ
สวมหนากากอนามย เพอปองกนไอของ cyanoacrylate ไมใหเขาตาและเขาสรางกายจากการสดดม
2. ควรท�าในกลองหรอภาชนะทปดสนทเพอปองกน ไมใหไอของกาวฟงออกมาดานนอก ซงไอของกาวอาจตดกบวตถใกล ๆ บรเวณทท�าการทดลอง และเมอกาวแหง อาจท�าใหเกดคราบหรอความเสยหายได
ลายนวมอ ลายนวมอ
รปท 5 ลายนวมอทปรากฏบนพนผวของวตถ
รปท 6 การสรางลายนวมอโดยใชเตาไฟฟาเปนเครองท�าความรอน (ทมา: https://www.behance.net/gallery/4808795/Laboratory-Work)
แกวใส
บกเกอรใสน�า(บรรจน�าอนไวขางใน)
เตาไฟฟา
ตวอยางวตถทน�ามาหาลายนวมอ
ถวยทท�าจากอะลมเนยมฟอยล(บรรจกาวไวขางใน)
13
ปท 43 ฉบบท 191 พฤศจกายน - ธนวาคม 2557
2. ตวอยางกจกรรมเกยวกบลายนวมอกจกรรมแบงเปน 2 ตอน คอ
ตอนท 1 ลายนวมอของฉนและเพอนเปนแบบใดสารเคมและอปกรณ: หมกพมพลายนวมอ กระดาษ เทปใส ชดภาพลายนวมอแบบตาง ๆ (ครเตรยมลวงหนา)
วธท�ากจกรรม1. ใหนกเรยนสงเกตรปแบบลายนวมอแบบตาง ๆ จากชดภาพ
ลายนวมอทแจก จากนนรวมกนลงความเหนวาถาตองการจ�าแนกกลมของรปแบบลายนวมอจะสามารถจดจ�าแนกไดเปนกกลม อยางไรบาง
2. ครใหความรเกยวกบลายนวมอและอภปรายจนไดขอสรปวา ลายนวมออาจแบงออกเปน 3 แบบใหญ ๆ คอ ลายมดหวาย ลายกนหอย และลายโคง ซงแตละแบบยงสามารถแบงยอยไดอก โดยลายนวมอบางแบบสามารถจดเขากลมไดมากกวา 1 กลม
3. ใหนกเรยนประทบลายนวมอของตนเองลงบนกระดาษ จนครบทง 10 นว จากนนสงเกตและลงความเหนวาลายนวมอแตละนวเปนแบบใด
4. เกบสถตลายนวมอของทกคนในหอง ค�านวณรอยละของ ลายนวมอแตละแบบ
ตารางท 1 จ�านวนและรอยละลายนวมอแตละแบบ
รปแบบ จ�านวน รอยละ
ลายมดหวาย 273 65
ลายกนหอย 126 30
ลายโคง 21 5
รวม 420 100
5. ครอาจใหนกเรยนน�าเสนอขอมลในรปของกราฟ ดงรปท 10
ทอนกาแฟ
รปท 7 การสรางลายนวมอในตปลาทหมอะลมเนยมฟอยล(ทมา: http://www.detectoprint.com/)
รปท 9 ตวอยางขอมลลายนวมอของนกเรยน
รปท 10 ตวอยางกราฟแสดงขอมลรปแบบลายนวมอ
รปแบบลายนวมอ
ลายมดหวาย ลายกนหอย ลายโคง
รปท 8 การสรางลายนวมอโดยใชทอนกาแฟเปนเครองท�าความรอน(ทดลองในกลองทปดสนท)(ทมา: http://www.instructables.com/id/Super-Glue-Fingerprint-Fuming/)
รอยล
ะ
10
20
30
40
50
60
70
14
นตยสาร สสวท.
ตอนท 2 ตามลาหาขโมยสารเคมและอปกรณ: กาวทมสวนผสมของ cyanoacrylate
(เชน กาวตราชาง) กลอง แปงเดก ถวยทท�าจากอะลมเนยมฟอยล เทปใส กรรไกร แผนพลาสตกใส เครองท�าความรอน (เชน ทอนกาแฟ โคมไฟ เครองไลยงไฟฟา) วตถทมลายนวมอ (ครเตรยมลวงหนา) ชดลายนวมอของคนราย (ครเตรยมลวงหนา)
วธท�ากจกรรม1. ครอาจเลานทานหรอใหนกเรยนศกษาสถานการณจ�าลอง
เกยวกบคดขโมยสงของจากใบงาน เพอน�าเขาสกจกรรม ตวอยางสถานการณ เชน
“เมอคนทผานมา ไดเกดเหตคดขโมยเงนในรานขายเบเกอรแหงหนงยานเอกมยซงผรายขโมยเงนไปทงสน 100,000 บาท เมอวเคราะหภาพจากกลองวงจรปดพบวาขโมยเขามาทางหนาตาง โดยใสหมวกและผาปดหนามดชดแตไมใสถงมอ ขโมยเดนเขาไปทลนชกและน�าเงนออกจากลนชกใสกระเปาทสะพายมา จากนนเปดตเบเกอร ใชชอนพลาสตกตกกนเบเกอร แลวเดนไปเปดตเยนเพอดมน�าอดลมอก 1 กระปอง ขโมยทงกระปองน�าอดลมรวมทงชอนพลาสตกลงในถงขยะกอนทจะปนหนาตางหนไป โดยขณะทปนไดเผลอท�าเงนเหรยญและธนบตรบางสวนรวงลงพน
เมอวเคราะหลกษณะของขโมยจากกลองวงจรปด เชน ความสง ลกษณะการเดน เทยบกบขอมลประวตขโมยทเคยกอคดตาง ๆ ในอดต พบวามลกษณะคลายกบบคคล 3 คน คอ นาย ก นาย ข และ นาย ค นกเรยนจะมวธพสจนไดอยางไรวาขโมยเปน 1 ใน 3 คนนหรอไม”
2. ครใหนกเรยนรวมกนอภปรายเกยวกบวธการพสจนหาขโมย จนไดขอสรปวาการหาตวขโมยสามารถท�าไดโดยหาลายนวมอของขโมยจากวตถตาง ๆ ทขโมยสมผส
3. ครใหความรเกยวกบวธการหาลายนวมอของบคคลจากวตถ ถาเปนระดบมธยมศกษาอาจเนนวธการสรางรองรอยลายนวมอจากปฏกรยาเคม
4. ครน�าวตถตาง ๆ จากทเกดเหตมาแสดงใหนกเรยนด โดยวตถทน�ามามทงวตถทขโมยสมผสและไมไดสมผส (บางวตถไมสามารถน�ามาไดจรง เชน ตเยน กระจกหนาตาง ผสอนอาจใชแผนใสแทนวตถนน) จากนนใหเงอนไขกบนกเรยนวาเลอกวตถไปตรวจสอบลายนวมอไดกลมละ 5 ชนเทานน ส�าหรบวตถบางอยาง เชน ลนชกเกบเงน ซงอาจมลายมอคนอนปนอย ครอาจเตรยมตวอยางใหนกเรยนหาลายนวมอของวตถนนมากกวา 1 ต�าแหนง
5. ครชแจงวานกเรยนแตละกลมจะไดรบงบประมาณเทากนทกกลม จากนนใหนกเรยนใชงบประมาณทมอยอยางจ�ากดเลอกซอวตถอปกรณตาง ๆ ทจะตองใชในการสรางรองรอยลายนวมอ โดยครก�าหนดราคาของวตถอปกรณแตละชนดใหมราคาแตกตางกนเพอใหผเรยนฝกบรหารการใชงบประมาณใหมประสทธภาพ
6. ครใหนกเรยนท�ากจกรรม เพอหาตวขโมย พรอมทงใหนกเรยนน�าเสนอผลงาน
ตวอยางการวเคราะหลายนวมอ - ลายนวมอจากวตถทน�ามาวเคราะห
ลนชกเกบเงนต�าแหนงท 1 กระปองน�าอดลม
ตเยนต�าแหนงท 1ลนชกเกบเงนต�าแหนงท 2
ตเยนต�าแหนงท 2
ก)
15
ปท 43 ฉบบท 191 พฤศจกายน - ธนวาคม 2557
จากขอมล สามารถสรปไดวา ผตองสงสย ข อาจเปนขโมย เนองจากพบลายนวมอทงลนชกเกบเงนต�าแหนงท 1 ลนชกเกบเงนต�าแหนงท 2 ตเยนต�าแหนงท 1 และ ตเยนต�าแหนงท 2 ซงถาผตองสงสย ข อางวาเปนลกคา ยอมไมควรพบลายนวมอ ผตองสงสย ข ทลนชกเกบเงน ส�าหรบลายมอบนกระปองน�าอดลมทไมตรงกบลายนวมอของผตองสงสยนน อาจจะเปนลายนวมอของเจาของราน
หรอเปนของลกคากได อยางไรกตามการระบตวบคคลทเปนขโมย ในกจกรรมนเปนเพยงการเปรยบเทยบรปแบบลายนวมออยางงายเทานน ในทางนตวทยาศาสตรนน การระบตวบคคลจากลายนวมอยงตองใชเทคนคอน ๆ ประกอบ เชน การยอมสารเรองแสง การค�านวณหาเมตรกคลาย การใชเครองมออนทซบซอนขน
กจกรรมเกยวกบลายนวมอทยกตวอยางมาน เปนเพยงวธการสอนแบบหนงทมการบรณาการความรทางดานวทยาศาสตร คณตศาสตร เทคโนโลยและกระบวนการทางดานวศวกรรมศาสตร เพอหาค�าตอบจากประเดนปญหาทก�าหนด ในการจดการเรยนการสอนจรงผสอนอาจปรบรปแบบกจกรรมหรออาจใหนกเรยนตอยอดเพอท�าโครงงานเกยวกบเรองนได เชน ถาไมใช cyanoacrylate (จากกาว) แตใช ninhydrin erosin หรอสารอน ๆ แทน ผลจะเปนอยางไร หรอ ถาหาลายนวมอบนวตถทท�าจากวสดตางชนดกน เชน อะลมเนยม แผนพลาสตกใส แกว กระดาษแขง ความชดเจนของลายนวมอทปรากฏบนผววตถจะเทากนหรอไมอยางไร นอกจากนนกเรยนอาจศกษาผลของเวลาและอณหภมทมผลตอการปรากฏลายนวมอบนพนผวของวตถจากปฏกรยาเคมไดอกดวย
การวเคราะหเปรยบเทยบลายนวมอจากวตถและลายนวมอของนาย ข เปนดงตารางท 2
ตารางท 2 ผลการวเคราะหขอมล
ล�าดบ วตถหรอสถานทเกดเหต ผลการวเคราะห
1 ลนชกเกบเงนต�าแหนงท 1 ตรงกบนวหวแมมอดานซาย
2 ลนชกเกบเงนต�าแหนงท 2 ตรงกบนวหวแมมอดานขวา
3 กระปองน�าอดลม ไมตรงกบลายนวมอใด ๆ
4 ตเยนต�าแหนงท 1 ตรงกบนวกอยดานซาย
5 ตเยนต�าแหนงท 2 ตรงกบนวนางดานขวา
บรรณานกรมAhmad, U. K., & Musa, A. (2002). Superglue fuming for the chemical enhancement. Jurnal Teknologi, 36(C), 83-91.Ckena, M. K., & Newell, A. C. (2005). Fingerprint formation. Journal of Theoretical Biology, 235, 71-83.Gulick, G.. (2005). Evaluatiion of superglue fuming. Evidence Technology Magazine. March-April, 14-15.Vasquez, J. A., Sneider, C., & Comer, M. (2013). STEM lessen essentials: Integrating science technology engineering and mathematics. Portsmouth: Heinemann.Sticky Fingers สบคนเมอ 30 สงหาคม 2557, จาก http://forensics.rice.edu/en/materials/activity_ten.pdf
- แฟมลายนวมอนาย ข
หวแมมอ
หวแมมอ
มอขวา
มอซาย
นวช
นวช
นวกลาง
นวกลาง
นวนาง
นวนาง
นวกอย
นวกอย
ข)
รปท 11 ภาพเปรยบเทยบลายนวมอจากวตถ (ก) และบคคลตองสงสย (ข)