top of page

บทที่ 5  ออกแบบกันก่อน

unnamed.png

บทที่ 5 ออกแบบกันก่อน ประกอบด้วยหัวข้อ

5.1 การวิเคราะห์แนวทางแก้ปัญหา
5.2 การสร้างทางเลือกในการออกแบบ
5.3 การออกแบบแนวทางการแก้ปัญหา
5.4 การสร้างแบบจําลอง

จุดประสงค์การเรียนรู้

1. วิเคราะห์และตัดสินใจเลือกข้อมูลที่จำเป็น โดยคำนึงถึง

    เงื่อนไขและทรัพยากร เพื่อหาแนวทางการแก้ปัญหา

2. ออกแบบชิ้นงานหรือวิธีการที่สอดคล้องกับแนวทางการแก้ปัญหา

3. นำเสนอแนวทางการแก้ปัญหาให้ผู้อื่นเข้าใจ

การนำไปใช้

        การออกแบบมีความสำคัญมากทั้งในด้านของการสร้างสรรค์ผลงานเพื่อแก้ปัญหาและสนองความต้องการและการถ่ายทอดความคิดออกมาเป็นรูปธรรม เพื่อสื่อสารให้ผู้อื่นเข้าใจ ลดข้อผิดพลาดในการทํางาน สามารถนำไปใช้เป็นแบบในการสร้างชิ้นงานหรือดำเนินการในขั้นต่อไป ดังจะเห็นได้จากการออกแบบผลิตภัณฑ์ต่างๆและการออกแบบของสถาปนิกหรือนักออกแบบเพื่อ

นำไปสู่การผลิตเป็นชิ้นงานหรือวิธีการแก้ปัญหา

Elegant-House-Design-Plan-7.png
5.1 การวิเคราะห์แนวทางในการแก้ปัญหา

5.1  การวิเคราะห์แนวทางการแก้ปัญหา

        การแก้ปัญหาใดๆอาจมีวิธีการแก้ปัญหาได้หลายวิธี การวิเคราะห์แนวทางการแก้ปัญหาโดยพิจารณาจากเงื่อนไขและทรัพยากรทางเทคโนโลยีร่วมด้วย จะช่วยให้ได้แนวทางการแก้ปัญหาที่เป็นไปได้และเหมาะสมที่สุดกับสถานการณ์ของปัญหานั้น

ทรัพยากรทางเทคโนโลยี

        ทรัพยากรทางเทคโนโลยี เป็นสิ่งที่ต้องคำนึงถึงในการแก้ปัญหาเพราะจะทำให้การทำงานนั้นสำเร็จและแก้ปัญหาได้ตาม

ความต้องการ ซึ่งประกอบไปด้วย 7 ด้าน ได้แก่

        1. คน

        คนเป็นทั้งผู้ชายและผู้สร้างเทคโนโลยี ในกระบวนการแก้ปัญหานั้นควรเป็นผู้ที่ใช้ความรู้ ทักษะต่างๆ ในการคิด วิเคราะห์ ตัดสินใจ และดำเนินการจนเสร็จสิ้นกระบวนการ

        2. ข้อมูลและสารสนเทศ

        ข้อมูลได้มาจากศาสตร์ต่างๆ ประสบการณ์ ภูมิปัญญา และแหล่งเรียนรู้ หากนำข้อมูลจากแหล่งข้อมูลที่เชื่อถือได้มาวิเคราะห์ ประมวลผล และแปลความหมายเพื่อให้ได้สารสนเทศที่ถูกต้อง จะสามารถนำมาใช้ประกอบการพิจารณาและตัดสินใจในขั้นตอนต่างๆ ได้อย่างเหมาะสม

        3. วัสดุ

        การแก้ปัญหาที่ต้องลงมือสร้างชิ้นงานจำเป็นจะต้องใช้วัสดุเป็นส่วนประกอบ การเลือกใช้วัสดุให้เหมาะสมกับเงื่อนไขและข้อกำหนดของงาน จึงมีความสำคัญเนื่องจากวัสดุแต่ละประเภทมีสมบัติที่แตกต่างกัน

        4. เครื่องมือและอุปกรณ์

        เป็นสิ่งที่ช่วยเพิ่มความสามารถในการทำงาน ทำให้การปฏิบัติงานมีความสะดวก รวดเร็ว แม่นยำ และถูกต้อง

การพิจารณาแนวทางการแก้ปัญหาจึงควรคำนึงถึงข้อจำกัดหรือความสามารถในการใช้เครื่องมือและอุปกรณ์

        5. พลังงาน

        การแก้ปัญหาด้วยการสร้างชิ้นงาน การเคลื่อนย้ายคนหรือสิ่งของจะต้องใช้พลังงานในการขับเคลื่อนหรือทำให้ทรัพยากรอื่นๆ ดำเนินการไปจนกระทั่งได้ชิ้นงานที่ต้องการ รวมทั้งเป็นพลังงานที่ทำให้ชิ้นงานนั้นทำงานได้ โดยทั่วไป

ในการสร้างชิ้นงานต้องใช้พลังงานไฟฟ้า จึงอาจไม่นำมาร่วมพิจารณาด้วย แต่หากพลังงานไฟฟ้าเป็นข้อจำกัดของสถานการณ์นั้นจึงจะนำมาพิจารณาร่วมด้วย

        6. ทุน

        ทุนในที่นี้หมายถึงเงิน งบประมาณ ทรัพย์สิน อาคารสถานที่ ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญในการแก้ปัญหา แนวทางการแก้ปัญหาบางกรณีอาจใช้ทุนเป็นจำนวนมากจึงต้องคำนึงถึงความคุ้มค่าในการเลือกใช้ด้วย 

        7. เวลา

        เป็นปัจจัยสำคัญอีกประการหนึ่งในการพิจารณาแนวทางการแก้ปัญหา หากมีความจำเป็นต้องแก้ปัญหาในระยะเวลา

อันสั้น อาจต้องเลือกแนวทางการแก้ปัญหาที่แตกต่างจากการแก้ปัญหาในระยะยาว

       

ตัวอย่างการวิเคราะห์ทรัพยากรทางเทคโนโลยีของอุปกรณ์บีบอัดขยะ

IMG_20191114_0001.jpg

 ผลการวิเคราะห์พบว่า 

        แนวทางที่ 1 การบีบอัดขยะโดยใช้หลักการของคาน ใช้กลไกการทำงานที่ไม่ยุ่งยากซับซ้อน ใช้เวลาในการสร้างไม่นาน มีค่าใช้จ่ายต่ำ ใช้แรงงานคนในการทำงานของอุปกรณ์จึงไม่มีค่าใช้จ่าย กลไกใช้หลักการของคานที่ช่วยในการผ่อนแรง ทำให้ออกแรงไม่มากในการบีบอัดขวดพลาสติก

        แนวทางที่ 2 การบีบอัดขยะด้วยกลไก scissors ใช้กลไกการทำงานไม่ซับซ้อน แต่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวจำนวนมาก ทำให้การสร้างใช้เวลามากกว่าแนวทางที่ 1  และมีความเสี่ยงต่อการทำงานที่ผิดพลาด นอกจากนี้ยังต้องมีค่าบำรุงรักษาในการใช้งาน เนื่องจากมีอุปกรณ์ เช่น เซ็นเซอร์ ระบบไฟฟ้า

        แนวทางที่ 3 การบีบอัดขยะโดยใช้ระบบไฮดรอลิค แนวทางนี้มีประสิทธิภาพในการบีบอัดสูง ต้องใช้ผู้ที่มีความรู้และทักษะเฉพาะ มีกระบวนการสร้างที่ซับซ้อน จึงใช้เวลานานในการสร้าง

        สรุปจากการวิเคราะห์ เลือกแนวทางที่ 1  สร้างอุปกรณ์บีบอัดขยะโดยใช้หลักการของคาน เนื่องจากกลไกทำงานไม่ยุ่งยากซับซ้อน สามารถสร้างเองได้ ใช้ทุนในการซื้อวัสดุที่ใช้ทำโครงสร้างของคานและนอตเท่านั้น ถึงแม้จะใช้แรงคนในการกด แต่กลไกนี้ช่วยผ่อนแรงทำให้ใช้แรงไม่มากในการบีบอัดขยะพลาสติก

กิจกรรมที่ 5.1 "วิเคราะห์และเลือกแนวทางการแก้ปัญหา"

 

        ให้นักเรียนวิเคราะห์ทรัพยากรทางเทคโนโลยี

ของแนวทางการแก้ปัญหาจากกิจกรรมที่

5.1 แล้วเลือกแนวทางที่จะใช้แก้ปัญหาพร้อมให้เหตุผล

ประกอบ

5.2 การสร้างทางเลือกในการออกแบบ

        หลังจากตัดสินใจเลือกแนวทางการแก้ปัญหาแล้ว ขั้นตอนต่อไปเป็นการออกแบบชิ้นงานหรือวิธีการแก้ปัญหา โดยคำนึงถึงหลักการออกแบบผลิตภัณฑ์ และความคิดสร้างสรรค์ และควรออกแบบให้มีมากกว่า 1 ทางเลือก แล้วเลือกแบบที่ตรงกับการแก้
ปัญหาและเงื่อนไขของสถานการณ์นั้นให้มากที่สุด

       

        5.2.1 หลักการออกแบบผลิตภัณฑ์

               การออกแบบการแก้ปัญหาที่เป็นชิ้นงานควรคำนึงถึงหลักการออกแบบผลิตภัณฑ์ เพื่อให้ได้ชิ้นงาน ที่ตรงกับการแก้ปัญหาหรือความต้องการ ดังต่อไปนี้

       

        1. หน้าที่ใช้สอย เป็นสิ่งสำคัญที่สุดที่ต้องคำนึงถึง ผลิตภัณฑ์ต้องมีหน้าที่ใช้สอยตามที่ต้องการ เพื่อแก้ปัญหาหรือความต้องการที่กำหนดไว้

        2. ความปลอดภัย อันตรายที่เกิดขึ้น จากการใช้งานผลิตถัณฑ์ ระบบ หรือวิธีการ อาจส่งผลต่อผู้ใช้งาน เช่น
การออกแบบของเล่นต้องคำนึงถึงชิ้นส่วนขนาดเล็ก ความปลอดภัยของสีที่ใช้ ชิ้นส่วนที่แหลมคม ซึ่งอาจเป็นอันตรายต่อเด็ก

        3. ความแข็งแรงของโครงสร้าง การออกแบบผลิคตภัณฑ์ควรคำนึงถึงความแข็งแรงของโครงสร้างผลิตภัณฑ์ควรเลือกรูปแบบโครงสร้างที่เหมาะสมกับการใช้งาน และสภาพแวดล้อม

        4. ความสะดวกสบายในการใช้งาน การออกแบบสิ่งของเครื่องใช้ ผลิตภัณฑ์ ระบบ หรือวิธีการ ที่เกี่ยวข้องกับร่างกายมนุษย์ต้องคำนึงถึงความสะดวกสบายในการใช้งาน ลำดับขั้นตอนการใช้งาน การใช้งานที่สัมพันธ์กับข้อจำกัดทางด้านร่างกายของมนุษย์ที่อาจส่งผลต่อความเมื่อยล้า เช่น ความสูงของเก้าอี้ที่ไม่เหมาะสมกับการนั่งทำงานเป็นเวลานาน ตำแหน่งของชั้นวางของไม่เหมาะสมกับการหยิบจับ

        5. ความสวยงามน่าใช้ การออกแบบควรคำนึงถึงความสวยงามของรูปลักษณ์ภายนอกของผลิตภัณฑ์ เพื่อดึงดูดความสนใจของผู้ใช้และในบางกรณี ส่งผลต่อการรับรู้เชิงจิตวิทยาด้วย เช่น รูปร่าง รูปทรง สี พื้นผิว วัสดุที่ประกอบเป็นผลิตภัณฑ์

        6. การบำรุงรักษา ในการออกแบบควรคำนึงถึงชิ้นส่วนที่ต้องเปลี่ยน หรือซ่อมแซมให้สามารถดำเนินการได้ง่าย และสามารถหาชิ้นส่วนอื่นที่นำมาใช้งานทดแทนได้

        7. ราคาหรือต้นทุน การประมาณราคาก่อนการวางแผนการสร้างชิ้นงานช่วยให้การออกแบบมีความเป็นไปได้ตามงบประมาณที่มีอยู่ ซึ่งจะสัมพันธ์โดยตรงกับ การเลือกใช้วัสดุ กระบวนการผลิต รวมถึงหน้าที่ใช้สอยและระบบการทำงานของผลิตภัณฑ์นั้นด้วย เช่น การออกแบบให้มีจำนวนชิ้นส่วนน้อยชิ้น การออกแบบที่ลดความหลากหลายของประเภทวัสดุ กระบวนการผลิตที่ซับซ้อน หรือใช้เครื่องมือที่ต้องจัดหาจากแหล่งอื่น

        8. วัสดุและกระบวนการผลิต ในการออกแบบควรเลือกวัสดุที่มีสมบัติตรงกับหน้าที่ใช้สอยและรูปแบบการใช้งานของผลิตภัณฑ์ ไม่เลือกวัสดุที่มีสมบัติเกินความจำเป็นในการใช้งานซึ่งจะทำให้กระบวนการผลิตยุ่งยาก ซับซ้อน ควรเลือกวัสดุที่ผลิตหรือสามารถจัดหาได้ในท้องถิ่นหรือภายในประเทศ

นอกจากการออกแบบผลิตภัณฑ์ ที่กล่าวมาแล้วผู้สร้างสรรค์เทคโนโลยีต้องคำนึงถึงความสะดวกในการบรรจุหีบห่อ การขนส่ง และผลกระทบที่จะเกิดขึ้นต่อสิ่งแวดล้อม เช่น การออกแบบเพื่อช่วยประหยัดพลังงาน การเลือกใช้วัสดุธรรมชาติ วัสดุที่เหลือใช้ หรือนำกลับมาใช้ใหม่ และกระบวนการผลิตที่ทำให้เกิดของเสียน้อยที่สุด

5.2.2 ความคิดสร้างสรรค์กับการออกแบบ

        ความคิดสร้างสรรค์เป็นความสามารถของบุคคลในการคิดตอบสนองต่อเหตุการณ์หรือปัญหาได้มาก กว้างไกล หลายทิศทาง แปลกใหม่ และมีคุณค่า โดยสามารถคิดดัดแปลงผสมผสานสิ่งเดิมให้เกิดเป็นสิ่งที่แปลกใหม่ และเป็นประโยชน์ การแก้ปัญหาตามกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม ต้องใช้ความรู้ ทรัพยากร และลงมือปฏิบัติ สร้างชิ้นงานหรือวิธีการ เพื่อให้เกิดผลผลิตที่แตกต่าง และสร้างสรรค์ดังตังอย่าง

1536047821_84413_1.jpg
iTopPlus942423711551.jpg

                     ทุเรียนไร้หนาม                                                                                       ต่อเบียน

5.3 การออกแบบแนวทางการแก้ปัญา

        หลังจากที่ได้เลือกแนวทางการแก้ปัญหาแล้ว เราจะนำมาออกแบบโดยถ่ายทอดความคิดให้เป็นรูปธรรม โดยสามารถทำได้ในหลายรูปแบบเช่น การร่างภาพ การเขียนแผนภาพ การเขียนผังงาน การเขียนอธิบายเป็นขั้นตอน ซึ่งมีจุดประสงค์เดียวกันคือเพื่อสรุปแนวคิดและสื่อสารให้ผู้อื่นเข้าใจ

       
        5.3.1 การร่างภาพ

        เป็นการถ่ายทอดความคิดของแนวทางการแก้ปัญหาที่เป็นชิ้นงาน โดยภาพจะต้องแสดงรายละเอียดในแต่ละส่วน
ซึ่งอาจแสดงรูปร่าง รูปทรง ลักษณะการทำงาน หรือกลไกภายใน

        ภาพที่ร่างแบ่งเป็นภาพ 2 มิติ และ 3 มิติ โดยภาพ 2 มิติคือภาพที่แสดงรายละเอียดของแนวคิดที่ประกอบด้วย
ด้านกว้างและด้านยาว ส่วนภาพ 3 มิติคือภาพที่แสดงรายละเอียดของแนวคิดที่ประกอบด้วยด้านกว้าง ด้านยาว และด้านสูง

5.2 การสร้างทางเลือกในการออกแบบ
101(8).jpg
o_1ajgkl5sn192l1rqrbkscmt2v6i.jpg

แบบร่าง 2 มิติ                                                                                                                แบบร่าง 3 มิติ

        การร่างภาพของชิ้นงานควรระบุขนาดและแสดงสัดส่วนของภาพให้ใกล้เคียงกับชิ้นงานจริง เช่น ชิ้นงานจริงด้านยาวมีขนาดมากกว่าด้านกว้างสองเท่า ดังนั้นภาพที่ร่างควรจะมีสัดส่วนด้านยาวมากกว่าด้านกว้างสองเท่าเหมือนกัน ทั้งนี้เพื่อสื่อสารให้ผู้อื่นเข้าใจตรงกัน และสามารถนำไปสร้างเป็นชิ้นงานตามที่ออกแบบไว้

IMG_20191114_0002.jpg

5.3.2 การเขียนแผนภาพ

        เป็นการถ่ายทอดความคิดของแนวทางการแก้ปัญหาที่เป็นวิธีการโดยการสร้างลำดับขั้นตอน การทำงานในระบบงานในลักษณะของรูปภาพ เพื่อแสดงให้เห็นว่าแนวทางการแก้ปัญหานั้นมีการทำงานหรือวิธีการแก้ปัญหาอย่างไร ตั้งแต่เริ่มต้นไปจนถึงผลลัพธ์สุดท้าย เช่น การแก้ปัญหาการข้ามคลองด้วยการใช้ไม้ไผ่วางพาดระหว่างสองฝั่งคลอง การทำนาเกลือ

IMG_20191114_0003.jpg

5.3.3 การเขียนผังงาน

        เป็นการถ่ายทอดความคิดของแนวทางการแก้ปัญหาที่เป็นวิธีการโดยการแสดงลำดับหรือขั้นตอนการทำงานตั้งแต่เริ่มต้นไปจนถึงผลลัพธ์สุดท้าย โดยใช้สัญลักษณ์มาตรฐานในการเขียนผังงาน เช่น วิธีการเดินทางจากบ้านไปโรงเรียน

IMG_20191114_0004.jpg

กิจกรรม 5.2 "ออกแบบชิ้นงานหรือวิธีการ"

        ให้แต่ละกลุ่มออกแบบชิ้นงานหรือวิธีการโดยสร้างทางเลือกในการออกแบบ

ชิ้นงานหรือวิธีการ จากแนวทางการแก้ปัญหาของกลุ่มให้ได้มากที่สุด และเขียน

อธิบายจุดที่สำคัญของแบบนั้นๆ จากนั้นเลือกรูปแบบที่ตรงกับความต้องการ

มากที่สุด พร้อมอธิบายเหตุผลในการเลือก

5.4 การสร้างแบบจำลอง

        เมื่อได้ออกแบบวิธีการแก้ปัญหาเป็นภาพร่าง หรือแผนภาพหรือผังงานแล้ว ควรจะต้องสร้างแบบจำลอง (Model) ขึ้นมาก่อนการสร้างแบบจำลองมีจุดประสงค์เพื่อศึกษา วิเคราะห์ ตรวจสอบ นำเสนอแนวคิดในด้านที่ต้องการ เช่น ความงามของรูปทรง หน้าที่ใช้สอย ความแข็งแรงของโครงสร้าง ความสะดวกในการใช้งาน แบบจำลองมีหลายประเภท เช่น แบบจำลองการทำงาน
แบบจำลองแสดงรูปร่างของชิ้นงาน แบบจำลองเพื่อการทดสอบ แบบจำลองทางคอมพิวเตอร์ สำหรับแบบจำลองพื้นฐานที่ใช้
ในระดับนี้จะเป็นแบบจำลองการทำงานและแบบจำลองแสดงรูปร่างของชิ้นงาน

        แบบจำลองแสดงรูปร่างของชิ้นงาน

        เป็นแบบจำลองที่สร้างเพื่อศึกษาหรือนำเสนอรูปร่างของชิ้นงาน ใช้เวลาน้อย วัสดุที่ใช้ควรเป็นวัสดุที่พับ ตัดหรือเชื่อมต่อกันได้ง่าย

        แบบจำลองการทำงาน

        เป็นแบบจำลองที่ไม่เน้นรูปร่าง แต่จะเน้นการทดสอบการทำงานของส่วนประกอบของชิ้นงาน เช่น ทดสอบวงจรไฟฟ้า กลไก วัสดุอุปกรณ์ที่ใช้สร้างแบบจำลองควรเป็นวัสดุที่หาได้ง่าย ราคาถูก

5225890000939l.jpg
2329780.png

ลองทำ

แบบจำลองทดสอบการทำงานของวงจรไฟฟ้า

กิจกรรมที่ 5.3 เรื่อง "สร้างแบบจำลอง"

        ให้นักเรียนสร้างแบบจำลองของชิ้นงาน หรือวิธีการตามที่แต่ละกลุ่ม
ออกแบบไว้จากกิจกรรมที่ 5.2 เพื่อศึกษารูปร่างหรือทดสอบการทำงานของ
ชิ้นงานหรือวิธีการที่ออกแบบไว้

bottom of page