การประยุกต์ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์เพื่อประดิษฐ์เครื่องวัดค่า pH แบบดิจิทัล

Main Article Content

สุทธิดา จำรัส
ณัฐริกา คำเขียว
พงศธร สุยะมูล

Abstract

ในการจัดการเรียนการสอนวิชาเคมี การทดลองในห้องปฏิบัติการมีความสำคัญอย่างยิ่ง ซึ่งบางครั้งต้องใช้อุปกรณ์เฉพาะ เช่น เครื่องวัด pH  ส่งผลให้โรงเรียนขนาดเล็กหรือโรงเรียนที่ยังไม่มีความพร้อม ขาดอุปกรณ์ในการเรียนรู้ จึงทำให้ประสิทธิภาพการจัดการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ยังไปไม่ถึงเป้าหมายหรือบรรลุมาตรฐานการเรียนรู้  นอกจากนี้ สาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ในปัจจุบันได้เพิ่มวิชาวิทยาการคำนวณเป็นวิชาใหม่ของหลักสูตรวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี โดยมีเป้าหมายเพื่อพัฒนานักเรียนในด้านการคิดเชิงคำนวณ การใช้เทคโนโลยีอย่างเหมาะสม และรู้เท่าทันสื่อและเทคโนโลยีดิจิทัล ประกอบกับอุปกรณ์ในกลุ่มไมโครคอนโทรลเลอร์และเซนเซอร์ ที่สามารถวัดค่าทางวิทยาศาสตร์ในปัจจุบันมีราคาที่ไม่สูงมากและสามารถเข้าถึงแหล่งจำหน่ายได้ เมื่อนำความรู้พื้นฐานในวิทยาการคำนวณมาประยุกต์ใช้และพัฒนาอุปกรณ์ร่วมกับวิชาเคมี ทำให้ผู้วิจัยสนใจที่จะประดิษฐ์ เครื่องวัดค่า pH แบบดิจิทัล ของสารละลายอย่างง่ายโดยใช้ ไมโครคอนโทรลเลอร์เป็นอุปกรณ์ควบคุม  การวิจัยครั้งนี้จึงมีวัตถุประสงค์ คือ  (1) เพื่อประดิษฐ์ เครื่องวัดค่า pH แบบดิจิทัลที่ควบคุมโดยไมโครคอนโทรลเลอร์ และ          (2) เพื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพเครื่องวัดค่า pH แบบดิจิทัลกับเครื่องวัด pH มาตรฐานที่ใช้ในห้องปฏิบัติการ และเครื่องวัด pH ในชุดอุปกรณ์ Vernier LabQuest จากการศึกษาพบว่าเครื่องวัดค่า pH แบบดิจิทัลที่ประดิษฐ์ขึ้นมา มีประสิทธิภาพในการวัดค่า pH ใกล้เคียงกับ เครื่องวัด pH ที่ใช้ในห้องปฏิบัติการ สามารถใช้ทดแทนการใช้งานเครื่องวัด pH ที่ใช้ในห้องปฏิบัติการซึ่งมีราคาสูงได้ โดยมีข้อดีคือวัสดุอุปกรณ์ที่ใช้มีราคาต่ำและประกอบได้ง่าย ผู้สอนสามารถนำไปใช้ในการเรียนรู้วิชาเคมี ประยุกต์ในการทดลองอื่น ๆ รวมทั้งออกแบบบทเรียนแบบบูรณาการสะเต็มได้

Downloads

Download data is not yet available.

Article Details

Section
บทความวิจัย

References

กระทรวงศึกษาธิการ. (2560). ตัวชี้วัดและสาระการเรียนรู้แกนกลาง กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ (ฉบับปรับปรุง พุทธศักราช 2560) ตามหลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551. กรุงเทพฯ :โรงพิมพ์ชุมนุมสหกรณ์การเกษตรแห่งประเทศไทย.

ทวีศักดิ์ จินดานุรักษ์. (2559).นวัตกรรมและสื่อในการจัดการเรียนการสอนวิทยาศาสตร์ในศตวรรษที่21.วารสารวิชาการ Veridian E-Journal สาขามนุษยศาสตร์สังคมศาสตร์ และศิลปะ มหาวิทยาลัยศิลปากร, 9(1), 560-581.

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี. (2562). หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 เคมี เล่ม 4 ตามผลการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (ฉบับปรับปรุง พ.ศ.2560)

ตามหลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551. กรุงเทพ: สำนักพิมพ์จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย.

สายรุ้ง ซาว สุภา. (2559). ชุดทดลองอย่างง่ายสำหรับหาความเข้มข้นของสารละลายน้ำตาลด้วยค่าดัชนีหักเหของแสง.

วารสารหน่วยวิจัยวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยีและสิ่งแวดล้อมเพื่อการเรียนรู้, 7(2), 339-349.

อาร์ซีซ๊ะ ดินอะ , สุภาพ ตาเมือง , มะลิวรรณ อมตธงไชย , ปุริม จารุจำรัส และเสนอ ชัยรัมย์ (2016). ชุดการไทเทรตอย่างง่ายแบบย่อส่วนและต้นทุนต่ำสำหรับปฏิบัติการระดับ ไมโครในห้องเรียน. วารสารหน่วยวิจัย วิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และสิ่งแวดล้อม เพื่อการเรียนรู้, 7(2), 424-436.

Ehlers, C., Ivens, U. I., Møller, M. L., Senderovitz, T., & Serup, J. (2001). Comparison of two pH meters used for skin surface pH measurement: the pH meter ‘pH900’ from Courage & Khazaka versus the pH meter ‘1140’ from Mettler Toledo. Skin research and Technology, 7(2), 84-89.

Harris, D. L., & Harris, D. C. (1992). A low-cost pH meter for the classroom. Journal of Chemical Education, 69(7), 563.

Holmquist, D. D., Randall, J., & Volz, D. L. (2007). Chemistry with Vernier: Chemistry Experiments Using Vernier Sensors. Beaverton OR: Vernier Software & Technology.

Holstermann, N., Grube, D., & Bögeholz, S. (2010). Hands-on activities and their influence on students’ interest. Research in science education, 40(5), 743-757.

Kubínová, S., & Šlégr, J. (2015). ChemDuino: Adapting Arduino for low-cost chemical measurements in lecture and laboratory. Journal of Chemical Education, 92 (10), 1751-1753.

Lyon, J. (2015). Developing a Non-Glass pH Meter. Retrieved from https://www.pcs.cnu.edu/~dgore/

Capstone/files/LyonJ.pdf.

Masud, M. A., Mashud, M. A. A., & Islam, M. S. (2011). Design and development of microcontroller based digital pH meter. Ulab Journal of Science & Engineering, 2(2), 31-35.

National Research Council. (2006). America's lab report: Investigations in high school science. Washington, DC: National Academies Press.

Papadopoulos, N. J., & Jannakoudakis, A. (2016). A chemical instrumentation course on microcontrollers and op amps. construction of a pH meter. Journal of Chemical Education, 93(7), 1323-1325.

Selco, J. I., Bruno, M., & Chan, S. (2012). Students Doing Chemistry: A Hand-On Experience for K–12. Journal Of Chemical Education, 89(2), 206-210.

Supasorn, S. (2015). Grade 12 students' conceptual understanding and mental models of galvanic cells before and after learning by using small-scale experiments in conjunction with a model kit. Chemistry Education Research and Practice, 16(2), 393-407.

Yayon, M., Rap, S., Adler, V., Haimovich, I., Levy, H., & Blonder, R. (2019). Do-It-Yourself: Creating and Implementing a Periodic Table of the Elements Chemical Escape Room. Journal of Chemical Education, 97(1), 132-136.