แบบทดสอบก่อนเริ่มเรียนวิชาเคมีสำหรับนิสิตวิศวกรรมเคมี MO Memoir : Wednesday 16 May 2561

แบบทดสอบนี้ ก่อนเริ่มสอนวิชาเคมี (จะบรรยายหรือปฏิบัติการก็ตาม) อาจารย์ท่านไหนอยากจะลองเอาไปทดสอบนิสิตที่สอนดูก็ได้นะครับ เพราะอาจจะได้คำตอบที่คาดไม่ถึงก็ได้
 

ผมสอนวิชาเคมีวิเคราะห์ เคมีอินทรีย์ ทั้งบรรยายและปฏิบัติการ ให้กับนิสิตวิศวกรรมเคมีปี ๒ แม้ว่านิสิตกลุ่มนี้จะได้ชื่อว่าเป็นพวกคะแนนสอบเอนทรานซ์สูงก็ตาม แต่ระบบการสอบนั้นก็สอบภาคทฤษฎีเพียงอย่างเดียว ทำให้การสอนภาคปฏิบัติในระดับโรงเรียนจะเรียกว่าแทบจะไม่เหลือก็ได้ หรือแม้แต่นิสิตที่เคยผ่านค่ายวิชาการต่าง ๆ แต่ที่พบก็คือมักจะเรียนมาแบบทำตามคำสั่งอย่างรวดเร็ว หรือทำตามที่บอกกล่าวต่อ ๆ กันมา โดยไม่รู้ว่าทำไมต้องทำอย่างนั้น หรือคิดว่ามันต้องทำอย่างนั้นเสมอ และยิ่งในส่วนทฤษฎีด้วยแล้ว เพื่อให้การออกข้อสอบ การตรวจข้อสอบ และ "การคำนวณ" ทำได้ง่าย จึงมีการกำหนดเนื้อหาการสอนให้เหมือนกันหมด และที่แย่หน่อยคือในส่วนของ "การคำนวณ" ที่มีการสอนให้ใช้หน่วยที่ง่ายต่อการคำนวณ (IUPAC) แต่ไม่ใช่หน่วยที่ใช้งานกันทั่วไป (ลองนึกภาพถ้าพยากรณ์อากาศบอกอุณหภูมิอากาศเป็นเคลวินแทนองศาเซลเซียส คุณจะรู้สึกอย่างไรก็ได้ครับ)
 

หลายปีที่ผ่านมาพบว่าสาเหตุหนึ่งที่สอนหนังสือแล้วนิสิตเรียนไม่รู้เรื่องก็คือ "คุยกันคนละภาษา" คือนิสิตเรียนระดับมัธยมปลายมาด้วยการเรียกชื่อและหน่วยวัดในรูปแบบหนึ่ง (เน้นที่ IUPAC เป็นหลัก) แต่ในมหาวิทยาลัยจะสอนกันด้วยการเรียกชื่อสามัญที่ใช้กันทั่วไปในวงการอุตสาหกรรม (common name เช่นอุตสาหกรรมเรียนโอเลฟินส์ ไม่มีใครเรียกอัลคีน) และด้วยหน่วยวัดที่ใช้งานจริงเป็นหลัก (Engineering unit)
 

สัปดาห์ที่แล้วผมได้คุยกับอาจารย์จากต่างสถาบันที่นำนิสิตปี ๔ มาทำซีเนียร์โปรเจคในแลปวิจัยที่ผมมีนิสิตทำงานอยู่ ผมลองถามเขาเล่น ๆ ว่าอาจารย์คิดว่านิสิตเขารู้วิธีทำแลปเคมีที่ถูกต้องไหม และอาจารย์เคยดูนิสิตทำแลปเคมีไหม (แบบว่าตามดูเลยนะครับว่าแต่ละขั้นตอนเขาทำงานอย่างไร) ผมก็บอกกับเขาว่า จากประสบการณ์ที่เคยเจอ (เอาเป็นว่ากับนิสิตในสาขาวิศวกรรมศาสตร์ก็แล้วกัน) เกือบทั้งหมดไม่รู้วิธีการทำที่ถูกต้อง ต่อให้มีรุ่นพี่ปริญญาโทช่วยดูแลก็ตาม เพราะรุ่นพี่เหล่านั้นก็ไม่รู้วิธีการทำงานที่ถูกต้องเช่นกัน (ลองดูเวลานิสิตเตรียมสารลายมาตรฐานดูก็ได้ครับ ไม่ว่าจะเป็นตั้งแต่ขั้นตอนการชั่งสารหรือการเลือกใช้อุปกรณ์วัดปริมาตร)
 

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ผมได้ทดลองทำแบบทดสอบเล่น ๆ ให้นิสิตทำก่อนเริ่มเรียน โดยไม่ต้องเขียนชื่อหรือเลขประจำตัวลงบนกระดาษคำถามที่ส่งให้ (แบบทดสอบบางข้อผมนำไปใช้กันนิสิตปริญญาโท และก็ได้ผลออกมาในทำนองเดียวกัน) ตรงนี้อาจารย์ท่านใดจะลองเอาไปเล่นบ้างก็ได้นะครับ ผมไม่ขอเฉลยคำตอบ แต่จะอธิบายว่าทำไมถึงถามคำถามนั้น

ข้อ ๑ วาดรูปสูตรโครงสร้างโมเลกุลของ โทลูอีน (Toluene) พาราไซลีน (p-Xylene) และสไตรีน (Styrene)

ข้อ ๒ วาดรูปสูตรโครงสร้างโมเลกุลของ เอทิลีน (Ethylene) อะเซทิลีน (Acetylene) และเอทิลเมทิลอีเทอร์ (Ethyl methyl ether)

สองข้อนี้เป็นการทดสอบดูว่านิสิตมีความรู้เรื่องการเรียกชื่อสามัญมากน้อยเท่าใด ตรงนี้เราต้องไม่ลืมนะครับว่าแม้ว่าโรงเรียน (หรือมหาวิทยาลัยเอง) จะสอนการเรียกชื่อด้วยระบบ IUPAC แต่ในวงการอุตสาหกรรมนั้นไม่มีใครใช้การเรียกชื่อแบบดังกล่าว และนี่ก็เป็นหน้าที่ของอาจารย์ที่ต้องฝึกนิสิตให้รู้ว่าโลกแห่งความเป็นจริงนั้นเขาคุยกันด้วยภาษาอะไร ไม่ใช่สอนให้นิสิตหลงอยู่แต่ในโลกตำราหรือห้องวิจัย
 

ข้อ ๓ วาดรูปต้นสับปะรดที่มีผลสับปะรดติดอยู่

โจทย์ข้อนี้อย่าว่าแต่นิสิตเลย แม้แต่ตัวอาจารย์เอง (โดยเฉพาะอาจารย์จบใหม่) ตอบถูกไหมครับ ข้อนี้ผมถามเล่น ๆ เพื่อที่จะตรวจดูว่า นิสิตที่จะสอนนั้นเติบโตมาในสภาพแวดล้อมอย่างไร (จำนวนไม่น้อยนะครับที่เคยเจอ ที่แม้ว่าจะได้เดินทางไปหลายที่ แต่ก็เป็นการเที่ยวที่เน้นแต่สิ่งก่อสร้างเป็นหลัก หรือไปเพื่อให้ได้ชื่อว่าไป โดยไม่เคยเห็นว่าสองข้างทางระหว่างการเดินทางนั้นได้เดินทางผ่านอะไรบ้าง ลองดูตัวอย่างคำตอบที่ผมเคยทดสอบได้ที่ Memoir สองฉบับนี้ครับ

ปีที่ ๑๐ ฉบับที่ ๑๔๒๔ วันพฤหัสบดีที่ ๑๗ สิงหาคม ๒๕๖๐ เรื่อง "วาดรูปต้นสับปะรดที่มีผลสับปะรดติดอยู่" และ

ปีที่ ๑๐ ฉบับที่ ๑๔๙๗ วันพุธที่ ๑๐ มกราคม ๒๕๖๑ เรื่อง "วาดรูปต้นสับปะรดที่มีผลสับปะรดติดอยู่ (๒)"

ข้อ ๔ ปริมาตร 100 cc เท่ากับกี่ลิตร

ข้อ ๕ ค่า sp.gr ของน้ำบริสุทธิ์และของอากาศที่อุณหภูมิห้องและความดันปรกติมีค่าประมาณเท่าไร

ระหว่างการคุมสอบวิชาการคำนวณพื้นฐานทางวิศวกรรมเคมี (ที่ออกข้อสอบเป็นภาษาอังกฤษ) นิสิตรายหนึ่งถามผมว่าหน่วย "cubic centimetre" คืออะไร ตอนแรกที่ได้ยินคำถามนี้ก็นึกว่าเป็นกรณีพิเศษ แต่พอผ่านไปได้อีกสักพักหนึ่ง ปรากฏว่ามีคนถามหลายรายเหมือนกัน แต่ไม่ใช่ในห้องที่ผมคุมสอบห้องเดียว อีกห้องสอบหนึ่งที่สอบด้วยข้อสอบเดียวกันก็มีปัญหาเหมือนกัน และในข้อสอบเดียวกันนั้นก็มีคำถามว่า "sp.gr. คือหน่วยของอะไรเช่นกัน เรื่องนี้เคยเล่าไว้แล้วใน Memoir

ปีที่ ๖ ฉบับที่ ๗๖๗ วันอาทิตย์ที่ ๑๐ มีนาคม ๒๕๕๗ เรื่อง "Cubic centimetre กับ Specific gravity"

ข้อ ๖ สารละลาย NaOH 0.1 M เข้มข้นเท่ากับกี่ mol/l

ข้อ ๗ สารละลาย H₂SO₄ 0.1 N เข้มข้นเท่ากับกี่ mol/l

บนคีย์บอร์ดนั้น แป้นตัว N และ M มันอยู่ติดกัน คำถามนี้เคยมีคนถามบนเว็บบอร์ดชื่อดัง และก็มีคน (ที่มักจะมาตอบคำถามเกี่ยวกับเคมีให้กับคนอื่น ๆ ที่มาตั้งคำถามในบอร์ดนั้น) มาอธิบายว่า น่าจะเกิดจากการพิมพ์ผิด คือโจทย์ที่ถูกต้องนั้นน่าจะถามหน่วยเป็น M ไม่ใช่ N

หน่วย normality หรือที่ย่อว่า N นั้นยังมีการใช้งานอยู่ครับ และมันก็ไม่เท่ากับหน่วย M เสมอไปด้วย แต่ดูเหมือนเราจะไม่มีการสอนกันในระดับโรงเรียนและปี ๑ ในมหาวิทยาลัยให้รู้จักหน่วยนี้ ตรงนี้คนที่ทำงานอยู่ ถ้าเป็นคนรุ่นเก่าที่รู้จักหน่วย N เวลาที่มอบหมายงานให้คนรุ่นใหม่ก็อย่าคิดว่าเขาจะรู้จักหน่วย N เสมอไปนะครับ เขาจะเข้าใจว่าเอกสารที่คุณส่งให้เขานั้นมันพิมพ์ผิด แล้วเขาจะปรับแก้ว่าที่ถูกต้องคือหน่วย M ถ้าเป็นการเตรียมสารละลาย NaOH ก็ยังพบว่า แต่ถ้าเป็นการเตรียมสารละลาย H₂SO₄ ก็คนละเรื่องเลย เรื่องนี้เคยเล่าไว้ใน Memoir

ปีที่ ๑ ฉบับที่ ๒ วันพุธที่ ๙ กรกฎาคม ๒๕๕๑ เรื่อง "ความเข้มข้นของสารละลาย M N หรือ F"

ข้อ ๘ หยดสารละลายเข้มข้น NaOH 0.1 M จากบิวเรตลงในสารละลาย H₂SO₄ ที่อยู่ในบีกเกอร์ ให้วาดรูปกราฟแสดงลักษณะการเปลี่ยนแปลงค่า pH (แกนตั้ง) ของสารละลายในบีกเกอร์ ตามปริมาตรสารละลาย NaOH (แกนนอน) ที่หยดลงไป

เราเรียนและก็สอนกันนะครับว่ากรดกำมะถัน H₂SO₄ แตกตัวให้โปรตอนได้สองครั้ง ดังนั้นถ้าเอาสารละลายกรดกำมะถันใส่บีกเกอร์ จากนั้นหยดสารละลาย NaOH ลงในปีกเกอร์ แล้วว่าค่าการเปลี่ยนแปลงพีเอชของสารละลายในบีกเกอร์ เราจะได้กราฟรูปร่างหน้าตาอย่างไร ลองคิดดูเอาเองเล่น ๆ ก่อนนะครับ แล้วลองไปดูตัวอย่างคำตอบที่ผมได้มาได้ที่ Memoir

ปีที่ ๗ ฉบับที่ ๙๕๐ วันอังคารที่ ๒๔ กุมภาพันธ์ ๒๕๕๘ เรื่อง "กราฟการไทเทรตกรดกำมะถัน (H2SO4)"

ปีที่ ๘ ฉบับที่ ๑๐๙๓ วันพฤหัสบดีที่ ๑๐ ธันวาคม ๒๕๕๘ เรื่อง "กราฟการไทเทรตกรดกำมะถัน (H2SO4) ตอนที่ ๒"

ข้อ ๙ "เราสามารถหาค่าความเข้มข้นของสารละลายกรดที่ไม่ทราบชนิดด้วยการวัดค่า pH ของสารละลายและทำการคำนวณค่า antilog ค่า pH ที่วัดได้" เป็นคำกล่าวที่ถูกหรือผิด ให้เหตุผลสั้น ๆ ประกอบ

ข้อนี้ก็ไม่มีอะไรมาก เป็นเพียงแค่การวัดความเข้าใจพื้นฐาน แต่เอาเข้าจริง ๆ พอลองถามนิสิตบัณฑิตศึกษา ก็มีคนตอบไม่ได้เยอะเหมือนกัน

ข้อ ๑๐ ในการใช้ปิเปตนั้น เราจำเป็นต้องไล่ของเหลวที่ค้างอยู่ที่ปลายปิเปตออกให้หมดหรือไม่

ข้อนี้ดูเหมือนไม่มีอะไร แต่ผมเคยถามนิสิตปี ๒ ที่ผ่านการเรียนวิชาปฏิบัติการเคมีตอนปี ๑ มาแล้ว ปรากฏว่าได้คำตอบมาสองคำตอบทั้ง ๆ ที่เรียนวิชาเดียวกัน ใช้ห้องเรียนเดียวกัน อุปกรณ์ตัวเดียวกัน แต่เรียนกันคนละตอนเรียนและคนสอนคนละคนกัน สอนการใช้อุปกรณ์ตัวเดียวกันไม่เหมือนกัน

ผมก็ถามเขากลับไปว่า อาจารย์คนที่สอนว่าต้อง "ไล่" ออกให้หมดนี่ อายุน้อยกว่า (คือเป็นอาจารย์ที่เพิ่งจบมาทำงานใหม่ ๆ) อาจารย์คนที่สอนว่า "ไม่ต้องไล่" ใช่ไหม (อนึ่ง ผมเองไม่รู้จักแม้แต่ชื่ออาจารย์ผู้สอนด้วยซ้ำ) นิสิตก็ตอบว่าใช่ ลองเดาได้ไหมครับว่า คำถามของผมที่ผมถามนิสิต กับวิธีการสอนการใช้ปิเปตนั้น มันสัมพันธ์กับอายุอาจารย์ผู้สอนอย่างไร และคำถามเรื่องการใช้ปิเปตนี้ผมต้องถามนิสิตในชั่วโมงแรกที่เจอกันทุกปี เพราะมันก็ยังได้สองคำตอบแบบเดิมทุกปี

ส่วนรูปในหน้าถัดไป เป็นเพียงแค่การทดสอบว่าเขามีความรู้ในการเรียกชื่อภาษาอังกฤษของเครื่องมือมากน้อยเพียงใด เพราะในปัจจุบันดูเหมือนว่า ข้อสอบในหลาย ๆ เรื่องที่นิสิตทำไม่ได้หรือทำผิดนั้น มาจากการแปลโจทย์ภาษาอังกฤษผิด ที่โจทย์เป็นภาษาอังกฤษเดาว่าคงเป็นเพราะลอกจากหนังสือต่างประเทศมาตรง ๆ และอาจารย์ไม่รู้ว่าจะแปลไทยว่าอย่างไร กลัวว่าจะเขียนภาษาไทยไม่รู้เรื่อง

โดยส่วนตัว เห็นว่าปัญหาหนึ่งที่เกิดในการสอนวิชาปฏิบัติการเคมีในปัจจุบันก็คือ เราไม่ยอมรับความจริงที่ว่านิสิตที่เข้ามาเรียนนั้นไม่มีความรู้ที่ถูกต้องในการใช้อุปกรณ์พื้นฐาน และไม่มีประสบการณ์ในการลงมือทำ ทั้งนี้เป็นเพราะรูปแบบการรับเข้าเรียนในมหาวิทยาลัยนั้นเน้นแต่เพียงภาคทฤษฎี ทำให้การเรียนภาคปฏิบัติในระดับโรงเรียนมัธยมนั้นไม่ได้รับความสำคัญใด ๆ 
  

การสอนในระดับมหาวิทยาลัยที่เน้นไปที่การทำการลองต่าง ๆ เพื่อให้ได้ผลออกมานั้นต้องทำอย่างไร จึงมักจะเกิดปัญหาว่าผลที่ได้ออกมานั้นไม่ถูกต้อง เพราะผู้ทำไม่มีประสบการณ์ในการใช้เครื่องมือมาก่อน ยิ่งเป็นการทดลองที่ไม่ได้มีการระบุตัวเครื่องมือให้ใช้ด้วย (เช่นบอกแต่ว่าให้ตวงสารมาปริมาตรเท่านี้มิลลิลิตร แต่ไม่กำหนดอุปกรณ์ที่ให้ใช้ตวง ให้เลือกเอาเอง) เผลอ ๆ นิสิตจะทำงานต่อไม่ได้เลย เพราะไม่รู้ว่าควรต้องใช้อุปกรณ์ใดในการวัดปริมาตร อันนี้เป็นสิ่งที่เคยพบกับตัวเอง แม้ว่าจะเป็นนิสิตที่ผ่านการติวเข้มค่ายวิชาการสมัยเรียนมัธยมปลายมาด้วยซ้ำ