Tag: สุนทร พรมมงคล

รู้จักสะเต็มศึกษาผ่านกิจกรรม “รถไฟฟ้าพลังงานแม่เหล็ก”

      บทความนี้เป็นหนึ่งในแนวทางการสอนสะเต็มศึกษา ซึ่งคณะผู้เขียนได้วิเคราะห์และกลั่นกรองจากการอบรม STEM Workshop ที่มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ โดย Professor Deborah Hanuscin เป็นวิทยากร ผู้เข้ารับการอบรบได้รับการฝึกฝนทักษะการคิด วิเคราะห์ สังเคราะห์กระบวนการเรียนรู้ ทั้งในมิติของการเป็นผู้เรียน ผู้สอนและผู้พัฒนาหลักสูตร กิจกรรมที่ใช้ในการอบรมมีลักษณะการเรียนรู้แบบ Active Learning ที่ผู้สอนทำหน้าที่กระตุ้นและชี้แนะแนวทางให้ผู้เรียนเกิดความรู้และความเข้าใจด้วยตัวเอง  คณะผู้เขียนหวังเป็นอย่างยิ่งว่า บทความนี้จะเป็นประโยชน์ในการพัฒนาการเรียนการสอนแบบสะเต็มศึกษา เพื่อนำไปประยุกต์ใช้ในการจัดการเรียนการสอน

บทความนี้ประกอบด้วย 2 หัวข้อคือ วิธีการหาความหมายของสะเต็ม และกิจกรรมการเรียนรู้แบบสะเต็ม

การหาความหมายของสะเต็ม

      หลักในการสอนเพื่อความเข้าใจในความหมายและสร้างความเข้าใจที่ตรงกันเกี่ยวกับสะเต็มศึกษา ไม่ใช่เป็นการบอกนิยามหรือความหมายให้ผู้เรียนท่องหรือจดจำ แต่เป็นการให้ผู้เรียนทำความเข้าใจผ่านการทำกิจกรรม โดยผู้สอนจะเน้นการตั้งคำถามเพื่อกระตุ้นแนวคิดของผู้เรียนเป็นสำคัญ เช่น การแบ่งกลุ่มพูดคุยเพื่อแลกเปลี่ยนและระดมความคิด (Brainstorm) การหาข้อมูล การนำเสนอผลงานและแสดงความคิดเห็น ซึ่งเป็นการเน้นการคิดวิเคราะห์ก่อน แล้วจึงสังเคราะห์และแลกเปลี่ยนความคิดของตนเองกับผู้อื่นในชั้นเรียน เพื่อเป็นบทสรุปร่วมกันบนพื้นฐานคำถามที่ว่าสะเต็มคืออะไร เพราะเหตุใดจึงมีความสำคัญ และสิ่งที่ผู้เรียนจะได้รับจากการเรียนการสอนตามแนวทางสะเต็มศึกษา

ตัวอย่างกิจกรรมเพื่อสร้างความเข้าใจในความหมายของสะเต็ม

กิจกรรมที่ 1 Is it STEM?

        ขั้นตอนท่ี่ 1 ผู้เรียนศึกษาความหมายของสะเต็มจากเอกสารที่ผู้สอนจัดเตรียมไว้ให้ ซึ่งเอกสารนั้นบอกถึงความหมายของสะเต็มจากหลากหลายแหล่งข้อมูล  จากนั้นให้ผู้เรียนพิจารณาความหมายของสะเต็ม และเขียนหลักเกณฑ์ที่ใช้ในการตัดสินใจว่าสะเต็มคืออะไรในแบบของตนเอง

        ขั้นตอนที่ 2 ผู้เรียนแลกเปลี่ยนความคิดและอภิปรายร่วมกัน เกี่ยวกับความหมายของสะเต็มศึกษา ว่าเหมือนและแตกต่างกันอย่างไร  

       วัสดุหรือเครื่องมือช่วยในการสอน : เอกสารนิยามความหมายของสะเต็มจากแหล่งข้อมูลที่น่าเชื่อถือ และมีคำอธิบายที่หลากหลาย

กิจกรรมที่ 2 Defining STEM

      ขั้นตอนที่ 1 วิเคราะห์ความเหมือนและความแตกต่างระหว่างความหมายของสะเต็มในเอกสารที่จัดเตรียมไว้ให้  กับความหมายสะเต็มของตนเอง

       ขั้นตอนที่ 2 อภิปรายความหมายร่วมของสะเต็มที่สามารถนำไปใช้ในสายงานต่างๆ เช่น นักพัฒนาการศึกษา นักวางแผนนโยบาย นักธุรกิจ   

 

กิจกรรม 3 STEM Headlines

         ผู้สอนตั้งสถานการณ์ : ให้ผู้เรียนจินตนาการภาพในอีก 5-10 ปีข้างหน้า ผู้เรียนจะนำสิ่งที่ได้จากการเรียน และทำกิจกรรมในครั้งนี้ไปใช้ในโรงเรียน หรือในบริบทอื่นอย่างไร โดยแลกเปลี่ยนความคิดเห็นกันในกลุ่มย่อย

         ผู้สอนตั้งสถานการณ์ : ให้ผู้เรียนจินตนาการถ้าในอนาคตมีหนังสือพิมพ์สัมภาษณ์เรื่องราวความสำเร็จของผู้เรียน/โรงเรียนหรือประเทศของตนเอง ให้ผู้เรียนเขียนพาดหัวข่าวที่อยากเห็น เช่น ความสามารถหรือทักษะของผู้ที่จะประสบความสำเร็จ การแก้ปัญหาในชีวิตจริง ความสำเร็จด้านการเงินและเศรษฐกิจ การประยุกต์ใช้ความรู้จากห้องเรียนสู่ชีวิตจริง เป็นต้น โดยแลกเปลี่ยนความคิดในกลุ่มย่อยว่า พาดหัวข่าวใดแสดงถึงความสำคัญของสะเต็มมากที่สุด

วัสดุหรือเครื่องมือช่วยในการสอน : ตัวอย่างของพาดหัวข่าวที่หลากหลาย เพื่อชี้ให้ผู้เรียนเข้าใจ และเห็นภาพได้ชัดเจนยิ่งขึ้น

กิจกรรม 4 STEM Education in the News

     ขั้นตอนที่  1 ผู้เรียนอ่านบทความจากหนังสือพิมพ์ Bangkok Post หัวข้อ A Stem Education [4]

     ขั้นตอนที่  2 ผู้เรียนร่วมกันอภิปรายในหัวข้อ

  • ความหมายของสะเต็ม
  • เหตุผลที่แสดงถึงความสำคัญของสะเต็ม
  • สิ่งที่ผู้เรียนอยากให้มีเพิ่มเติมนอกเหนือจากที่ปรากฏในบทความ

      วัสดุหรือเครื่องมือช่วยในการสอน : แหล่งข้อมูลความหมายของสะเต็ม ไม่จำเป็นต้องเป็นบทความจากหนังสือพิมพ์ Bangkok Post สามารถมาจากแหล่งอื่นที่มีความน่าเชื่อถือได้

กิจกรรม 5 Elevator Speeches

       ผู้สอนตั้งสถานการณ์ : ถ้าผู้เรียนอยู่ในลิฟท์และพบพ่อแม่/เพื่อนผู้เรียน/เพื่อนร่วมงาน/ผู้บริหาร/คุณครู พวกเขาถามเกี่ยวกับสะเต็ม ผู้เรียนจะอธิบายให้พวกเขาฟังว่าอย่างไรในเวลา 2 นาที

      จากกิจกรรมข้างต้นนั้นช่วยสร้างความเข้าใจในความหมายของสะเต็มผ่านทางการแสดงความคิดเห็นและตรวจสอบความเข้าใจ โดยใช้เทคนิคการอภิปรายร่วมกับผู้อื่น อีกทั้งกิจกรรมเหล่านี้สามารถสะท้อนให้ผู้สอนเห็นได้ว่า ผู้เรียนมีความเข้าใจในความหมายและเห็นความสำคัญของสะเต็มแล้วหรือไม่ โดยเทคนิคการแลกเปลี่ยนความคิดเห็นนั้น ควรให้ผู้เรียนสลับเปลี่ยนกลุ่มและที่นั่งของตนเอง เพื่อให้ผู้เรียนได้รับฟังแนวคิดที่หลากหลาย ซึ่งช่วยเสริมสร้างทักษะการติดต่อสื่อสาร การยอมรับฟังความคิดและการทำงานร่วมกับผู้อื่นได้อีกด้วย

กิจกรรมการเรียนรู้แบบสะเต็ม

      ใน workshop ครั้งนี้  ผู้สอนยกตัวอย่างกิจกรรมการเรียนรู้ผ่านบทเรียน เรื่องแม่เหล็ก (Magnets) เพื่อนำมาสร้างแบบจำลองรถไฟพลังงานแม่เหล็ก ซึ่งเป็นการสร้างทักษะกระบวนการเรียนรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา เพื่อให้เห็นความสัมพันธ์และการเชื่อมโยงกันระหว่างกระบวนการเรียนรู้ทางวิทยาศาสตร์ และกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม ให้ชัดเจนมากยิ่งขึ้น ซึ่งผู้เขียนของสรุปขั้นตอนการแก้ไขปัญหาในการสร้างรถไฟพลังงานแม่เหล็ก ดังนี้   

      ขั้นตอนที่ 1 ผู้สอนนำแม่เหล็กรูปทรงต่าง ๆ มาให้ผู้เรียนได้เรียนรู้ ทดสอบสมบัติและหลักการทำงาน โดยผู้สอนตั้งคำถามเกี่ยวกับแม่เหล็ก เช่น รู้จักแม่เหล็กหรือไม่ มีหลักการทำงานอย่างไร สามารถนำไปใช้ประโยชน์อะไรได้บ้าง จากนั้นผู้สอนเกริ่นนำถึงสถานการณ์ของรถไฟไทย ที่มีโครงการสร้างรถไฟความเร็วสูง และตั้งกรอบเป้าหมายให้ผู้เรียนสร้างแบบจำลองรถไฟพลังงานแม่เหล็กที่สามารถลอย เคลื่อนที่ไปข้างหน้า รับน้ำหนักได้ และมีความปลอดภัย โดยสร้างแบบจำลองรถไฟพลังงานแม่เหล็กจากวัสดุอุปกรณ์ที่เตรียมให้สำหรับการทำกิจกรรม

       วัสดุอุปกรณ์สำหรับกิจกรรมสร้างแบบจำลองรถไฟพลังงานแม่เหล็ก :  แม่เหล็กแผ่นกลมและแผ่นยาว ขดลวดสปริงทองแดง ถ่านไฟฉาย 3A หลอดดูดน้ำ เทปกาว และกล่องกระดาษสำหรับทำรางรถไฟ

        ขั้นตอนที่ 2 ผู้เรียนค้นหาและศึกษาข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับแม่เหล็ก เช่น หลักการทำงานของแม่เหล็ก และแนวทางในการประยุกต์ใช้แม่เหล็กในการผลิตรถไฟ จากแหล่งความรู้ต่าง ๆ เช่น วารสาร เว็บไซต์ เป็นต้น ประกอบกับผู้เรียนอาจมีการทดลองจริงในเรื่องของสมบัติและหลักการทำงานของแม่เหล็ก ซึ่งผู้เรียนจะพบว่าแม่เหล็กมี 2 ขั้ว คือขั้วบวกและลบ ซึ่งมีแรงดึงดูดของขั้วที่ต่างกันและแรงผลักของขั้วที่เหมือนกัน และแม่เหล็กแต่ละขนาดให้แรงที่แตกต่างกัน

       ขั้นตอนที่ 3 นำหลักการการทำงานของแม่เหล็กที่ได้มาวิเคราะห์กันในกลุ่ม เพื่อนำมาออกแบบแบบจำลองรถไฟพลังงานแม่เหล็กตามข้อมูลและความรู้ที่ได้ศึกษามาข้างต้น โดยต้องคำนึงถึงข้อกำหนดข้างต้น คือรถไฟสามารถลอย เคลื่อนที่ไปข้างหน้า รับน้ำหนักได้ และมีความปลอดภัย ประกอบกับต้องคำนึกถึงอุปกรณ์ที่ใช้ในการสร้าง  ซึ่งในขั้นการออกแบบ สามารถออกแบบเป็นภาพร่าง และมีหลากหลายแบบได้ แต่สุดท้ายผู้เรียนจะต้องเลือกแบบที่เหมาะสมที่สุดนำมาสร้างเป็นชิ้นงาน

      ขั้นตอนที่ 4 ผู้เรียนสร้างชิ้นงานและทดสอบรถไฟพลังงานแม่เหล็กจำลองให้สามารถลอย เคลื่อนที่ไปข้างหน้า และรับน้ำหนักได้อย่างปลอดภัย ตามเงื่อนไขที่กำหนด


รูปที่ 1
 ตัวอย่างชิ้นงานแบบจำลองรถไฟพลังงานแม่เหล็ก

      ขั้นตอนที่ 5 หาข้อผิดพลาดหรือข้อบกพร่องของชิ้นงานแล้วนำมาปรับปรุงแก้ไขเพื่อให้ถึงเป้าหมายที่วางไว้ ซึ่งในขั้นตอนนี้มักจะมีการหาข้อมูลหรือออกแบบใหม่ เนื่องจากผลทดสอบมักไม่ตรงกับเป้าหมายที่ตั้งไว้

      ขั้นตอนที่ 6 เมื่อได้ผลเป็นที่น่าพอใจ จึงมีการนำเสนอผลงาน โดยนำเสนอชิ้นงาน หลักการทำงานของแบบจำลองรถไฟพลังงานแม่เหล็ก ปัญหาหรืออุปสรรคที่พบระหว่างการออกแบบและสร้างชิ้นงาน ข้อดี-ข้อเสียของชิ้นงาน และข้อเสนอแนะในการพัฒนาชิ้นงานต่อไป


รูปที 2
Flow chart สรุปขั้นตอนการทำกิจกรรม

       เมื่อผู้เรียนนำเสนอผลงานเสร็จสิ้น ในขั้นตอนต่อมา ผู้สอนให้ผู้เรียนเขียน Flow chart แสดงกระบวนการการเรียนรู้ที่เกิดขึ้น ตั้งแต่ขั้นตอนแรก จนถึงขั้นตอนสุดท้ายของกระบวนการทำงาน ซึ่งการเขียน Flow chart หลังจากทำกิจกรรม ช่วยให้ผู้เรียนสามารถสังเคราะห์และเชื่อมโยงความเข้าใจในกระบวนการการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษา ผ่านการลงมือปฏิบัติจริงจากการสร้างชิ้นงานหรือวิธีการ พบว่า ในกระบวนการทำงานของแต่ละกลุ่ม มีกระบวนการการแก้ปัญหาที่แตกต่างกัน แต่สุดท้ายแล้วกระบวนการทำงานที่เกิดขึ้นสามารถตอบโจทย์ปัญหาเริ่มต้นได้ ซึ่งในกระบวนการแก้ปัญหานั้นมีขั้นตอนการทำงานซ้ำไป ซ้ำมา ในทุกขั้นตอน จนกว่าจะได้ชิ้นงานหรือวิธีการที่เป็นที่น่าพอใจที่สุดของกลุ่ม  นั่นคือลำดับขั้นตอนการทำงานสามารถย้อนกลับไปยังขั้นตอนใดก็ได้ เมื่อเกิดปัญหาระหว่างกระบวนการ

        สุดท้ายผู้สอนสรุปว่ากระบวนการทำงานของผู้เรียนทั้งหมด จะเป็นไปตามกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม รวมกับการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ 5 ขั้นตอน มาใช้ในกระบวนการแก้ไขปัญหาที่เกิดขึ้นทั้งหมด โดยในระหว่างการทำงานนั้น ยังเป็นการเรียนรู้ที่ส่งเสริมและพัฒนาทักษะในศตวรรษที่ 21 ที่ผู้เรียนพึงมี


รูปที่ 3
กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม

 

ตารางสรุปความสัมพันธ์ระว่างกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม การเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ และทักษะในศตวรรษที่ 21 จากกิจกรรมสะเต็มข้างต้น

กระบวนการการทำงาน กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม การเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ (5E’s) ทักษะในศตวรรษที่ 21
ขั้นตอนที่ 1 ระบุปัญหา สร้างความสนใจ การสื่อสาร
ขั้นตอนที่ 2 ขั้นรวบรวมข้อมูลและแนวคิดที่เกี่ยวข้องกับปัญหา สำรวจ และอธิบาย การสื่อสาร และการคิดอย่างมีวิจารณญาณ
ขั้นตอนที่ 3 ขั้นออกแบบวิธีการแก้ปัญหา ต่อยอดความคิด การสื่อสาร การร่วมมือ การคิดอย่างมีวิจารณญาณ และความคิดสร้างสรรค์
ขั้นตอนที่ 4 ขั้นวางแผนและดำเนินการแก้ปัญหา ต่อยอดความคิด การสื่อสาร การร่วมมือ และความคิดสร้างสรรค์
ขั้นตอนที่ 5 ขั้นทดสอบ ประเมินผล และปรับปรุงแก้ไขวิธีการแก้ปัญหาหรือชิ้นงาน ประเมิน การสื่อสาร การร่วมมือ การคิดอย่างมีวิจารณญาณ และความคิดสร้างสรรค์
ขั้นตอนที่ 6 ขั้นนำเสนอวิธีการแก้ปัญหา ผลการแก้ปัญหาหรือชิ้นงาน การสื่อสาร

 

นั่นคือการเรียนรู้ในแนวทางสะเต็มศึกษานั้นผู้เรียนจะต้องตอบได้ว่า

  1. ปัญหาหรือสถานการณ์ที่ผู้เรียนต้องการแก้ไขคืออะไร
  2. ความรู้ที่นำมาใช้การแก้ปัญหาปัญหาคืออะไร มีหลักการทำงานอย่างไร และเลือกหลักการนั้นเพราะอะไร
  3. เทคโนโลยีเดิมที่ใช้แก้ไขมีอะไรบ้าง ข้อด้อยแต่ละวิธีคืออะไร ผู้เรียนสามารถต่อยอดจากเทคโนโลยีเดิมได้อย่างไร หรือสร้างเทคโนโลยีใหม่ในการแก้ไขปัญหาได้อย่างไร

 

ดังนั้นบทความนี้ สื่อให้ทุกคนเห็นกระบวนการจัดเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษา ซึ่งสามารถทำได้ง่าย และทำได้ทุกที ทุกเวลา ไม่ใช่ใช้ได้เฉพาะในห้องเรียน แต่สามารถนำไปใช้ในชีวิตประจำวันได้ นั่นคือผู้เรียนนำกระบวนการเรียนแบบสะเต็มไปใช้ในการแก้ปัญหาในชีวิตประจำวันได้  

บทความโดย นางสาวนุศวดี  พจนานุกิจ  นางสาวตรีสุคนธ์ ตรีบุพชาติสกุล และนายสุนทร พรมมงคล นักวิชาการสาขาเทคโนโลยี

เอกสารอ้างอิง

[1]  สะเต็มศึกษา : ความท้าทายใหม่ของการศึกษาไทย. สุธีระ ประเสริฐสรรพ์.หน่วยจัดการกลาง โครงการเพาะพันธุ์ปัญญาภายใต้การสนับสนุนของสำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย (สกว.). ตุลาคม 2558.  พิมพ์ที่ บริษัท นำศิลป์โฆษณา จำกัด

[2] 5Es Teaching and Learning Model. https://www.primaryconnections.org.au/about/teaching

[3] Kamehameha Schools Research & Evaluation. http://www.ksbe.edu/_assets/spi/pdfs/21_century_skills_full.pdf

[4]  http://www.bangkokpost.com/tech/local-news/456725/a-stem-education

ลมเจ้าปัญหา : ถอดบทเรียนจากงานคาราวานวิทยาศาสตร์

      จากการจัดกิจกรรมคาราวานวิทยาศาสตร์นั้น คณะผู้เขียนได้นำกิจกรรม “ลมเจ้าปัญหา”  ไปใช้ในการจัดกิจกรรม ซึ่งเป็นการเรียนรู้วิทยาศาสตร์์ ผ่านขั้นตอนการประดิษฐ์และสังเกตกลไกการทำงานของของเล่นนั้น  โดยกิจกรรมนี้มีเป้าหมาย เพื่อให้นักเรียนในชั้นประถมศึกษา เข้าใจการเชื่อมโยงและประยุกต์ใช้ความรู้ทางด้านวิทยาศาสตร์กับสิ่งแวดล้อมรอบตัว โดยกิจกรรมนี้จะสอดแทรกความรู้เรื่องวาฬ การหายใจของวาฬ ที่เราสังเกตได้ว่าจะมีไอน้ำในอากาศเกิดขึ้น เมื่อวาฬโผล่ขึ้นมาหายใจบนผิวน้ำ  ซึ่งเกิดจากความแตกต่างของอุณหภูมิในบรรยากาศ และเรื่องความเร็วลมที่ทำให้ลูกบอลลอยตัวขึ้นเกิดจากความแตกต่างระหว่างความดัน โดยกิจกรรมนี้ทำให้นักเรียนเกิดความคิดสร้างสรรค์ เกิดทักษะการใช้วัสดุอุปกรณ์จากการสร้างของเล่น  และเกิดความสนุกสนาน ซึ่งนำไปสู่การรักในการเรียนวิทยาศาสตร์นั่นเอง

ชักชวนและกระตุ้นความสนใจ

      ก่อนจะเข้าสู่ขั้นตอนการทำกิจกรรมนั้น ผู้สอนจะนำผู้เรียนเข้าสู่กิจกรรมโดยการเปิดวิดีโอ ที่มีเนื้อหาเกี่ยวกับ วาฬที่โผล่ขึ้นมาหายใจบนผิวน้ำ ซึ่งสามารถหาได้ตามเว็บไซต์ทั่วไป ดังตัวอย่างของแหล่งวิดีโอต่อไปนี้

[embedyt] https://www.youtube.com/watch?v=jHu4d-NV8Hk[/embedyt]

และตั้งคำถามเป็นการเกริ่นนำเพื่อกระตุ้นความสนใจของนักเรียน และให้นักเรียนเล็งเห็นว่าทำไมวาฬจะต้องขึ้นมาหายใจ วาฬมีลักษณะเหมือนมนุษย์อย่างไร และสุดท้ายจะให้นักเรียนสังเกตว่าเมื่อวาฬขึ้นมาหายใจแล้ว เราสังเกตเห็นละอองน้ำที่เกิดขึ้น แล้วละอองน้ำนั้นเกิดขึ้นได้อย่างไร ซึ่งเป็นการนำหลักการที่วิทยาศาสตร์มาอธิบายปรากฎการณ์ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ

รู้หรือไม่ วาฬเคยเป็นสัตว์บกนะ

    เมื่อประมาณ 65 ล้านปีก่อน บรรพบุรุษของวาฬเป็นสัตว์กินเนื้อ อาศัยอยู่บนบก มี 4 ขา มีชื่อว่า “มีโซนิก” จากนั้นก็วิวัฒนาการเป็นสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำภายในเวลา 10 ล้านปี จากนั้นขาหลังก็ค่อยๆหดและเล็กลง จนต่อมาเมื่อประมาณ 24-26 ล้านปีก่อน กระดูกและข้อต่อก็หดเล็กลงจนไม่มีโผล่ออกมาให้เห็น แต่ในปัจจุบันกระดูกส่วนของขาหลังก็ยังคงมีอยู่ แต่เป็นอวัยวะภายในที่มีขนาดเล็ก และทำหน้าที่เพียงเป็นที่ยึดติดของอวัยวะสืบพันธุ์เท่านั้น กลายเป็นวาฬที่เราเห็นในปัจจุบัน

การเดินทางของวาฬ

      วาฬเป็นสัตว์ประเภทเลี้ยงลูกด้วยน้ำนมที่มีขนาดใหญ่  แม้จะไม่มีขนปกคลุมลำตัวเหมือนสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมชนิดอื่น ๆ แต่วาฬรักษาความอบอุ่นในร่างกายด้วยไขมันในชั้นใต้ผิวหนัง วาฬอาศัยอยู่ในมหาสมุทรอันกว้างใหญ่  มีหลากหลายสายพันธุ์ แต่ละสายพันธ์ุมีรูปร่าง ลักษณะ และถิ่นที่อยู่อาศัยแตกต่างกันไป แต่ทุกสายพันธ์ุของวาฬต้องขึ้นมาหายใจบนผิวน้ำทุก ๆ 20 นาที เพื่อปล่อยลมหายใจออก ซึ่งขณะที่ปล่อยลมหายใจออกนั้นจะมีไอน้ำและละอองน้ำเหมือนน้ำพุพ่นออกมาจากอวัยวะพิเศษที่อยู่ตรงส่วนหัวเป็นรูกลม ๆ ด้วยเหตุนี้นี่เอง วาฬจึงถูกสังเกตและพบได้ง่ายจากนักล่า

 

คำถามชวนรู้

  • จมูกของวาฬอยู่ตรงไหน     
  • ไอน้ำที่พ่นออกจากหลังวาฬคืออะไร และเพราะอะไรจึงเกิดขึ้น

 

วาฬเหมือนหรือต่างกับเรานะ

      วาฬและมนุษย์จัดว่าเป็นสัตว์ประเภทเลี้ยงลูกด้วยน้ำนมเช่นเดียวกัน  จึงมีความคล้ายคลึงกันทางด้านระบบต่าง ๆ ภายในร่างกาย  เช่น มีปอดเป็นอวัยวะในการแลกเปลี่ยนออกซิเจน และวาฬออกลูกเป็นตัว ครั้งละ 1 ตัว ลูกของวาฬจะกินนมจากเต้านมของแม่เหมือนสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมทั่วไป เต้านมของวาฬมี 1 คู่ อยู่ในร่องท้องของวาฬตัวเมีย ขณะที่กินนมลูกวาฬจะว่ายน้ำเคียงข้างไปพร้อมกับแม่ และที่สำคัญวาฬก็มีหัวใจ 4 ห้องหัวใจเหมือนกับมนุษย์

 

ลมหายใจของวาฬ

       ปรากฏการณ์การพ่นไอน้ำของวาฬเกิดขึ้นเนื่องจากการหายใจของวาฬนั่นเอง  ความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิของลมหายใจออกของวาฬกับอุณหภูมิของอากาศบนผิวน้ำที่มีอุณหภูมิิต่ำกว่า ทำให้เกิดการควบแน่นของไอน้ำเกิดขึ้น  ซึ่งก็เหมือนกับมนุษย์เรา เคยสังเกตมั้ยว่าเมื่อเราอยู่บนที่สูง เช่น ยอดเขา ซึ่งอุณหภูมิของอากาศต่ำกว่าอุณหภูมิในร่างกายเรา เวลาเราหายใจออกจะเห็นควันขาว ๆ ลอยออกมาจากจมูกหรือปากของเรา ควันที่เกิดขึ้นนั้นเกิดจากการปะทะกันระหว่างความร้อนจากลมหายใจกับอุณหภูมิที่อยู่ภายนอกนั่นเอง มาลองสังเกตกันเถอะ ว่าเกิดไอน้ำจริงมั้ย

การทดลองย่อย ให้นักเรียนหายใจเข้าสู่ถุงพลาสติกแล้วปิดปากถุงแล้วสังเกตการเปลี่ยนแปลง


รูปที่ 1 วาฬพ่นน้ำ และไอน้ำที่เกิดจากการเป่าถุงพลาสติก
ที่มา : ประชาชาติธุรกิจ ออนไลน์ (http://www.prachachat.net/news_detail.php?newsid=1262667558#)

มาทำของเล่นกันเถอะ

   การนำเข้าสู่การประดิษฐ์ของเล่นในกิจกรรมลมเจ้าปัญหา โดยพูดคุยกับนักเรียนในเรื่อง การหายใจของเรา และของวาฬ ก่อให้เกิดลมได้อย่างไร และลมที่เกิดขึ้นจากการเป่าของเรานั้นสามารถทำอะไรได้บ้าง และให้นักเรียนดูวิดีโอการประดิษฐ์ของเล่น  

วัสดุอุปกรณ์

  1. กระดาษ A4 150 แกรม ที่มีรูปวาฬ (ตามรูปที่ 2)
  2. สีเทียน
  3. กาวสองหน้า
  4. กรรไกร
  5. หลอดดูดน้ำแบบงอ (ตัดปลายหลอดด้านสั้นให้เป็น 7-8 แฉก)
  6. ลูกโฟมขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 2 เซนติเมตร


รูปที่ 2 วัสดุอุปกรณ์

    คุณครูสามารถสอดแทรกเรื่องการแก้ปัญหาในขั้นตอนการสร้างของเล่นได้ เช่น ข้อจำกัดของวัสดุอุปกรณ์ สามารถใช้วัสดุอื่นทดแทนในการประดิษฐ์ของเล่น เช่น การใช้เทปกาวสองหน้าแทนการใช้กาวน้ำ

 

ขั้นตอนการประดิษฐ์

  1. ระบายสีวาฬตามจินตนาการของนักเรียน และตัดกระดาษตามรอยรูปวาฬ (รูปที่ 3)


รูปที่ 3 ระบายสีและตัดกระดาษตามรอย

  1. พับกระดาษตามรอยปะ บริเวณส่วนฐานของวาฬ
  2. ติดหลอดงอด้วยเทปกาวสองหน้าด้านในตัววาฬ โดยให้ส่วนปลายหลอดงอโผล่อยู่ด้านบนหลังวาฬและอีกส่วนหนึ่งของหลอดให้อยู่ทางด้านหางของวาฬ ประกบทั้งสองด้านเข้าหากัน จากนั้นทำการติดฐานวาฬ เพื่อให้วาฬเป็นรูป 3 มิติ (รูปที่ 4)


รูปที่ 4 ติดหลอดงอด้านในของวาฬ และประกบทั้งสองด้านเข้าหากัน

  1. กดปลายหลอดที่ตัดเป็นแฉกให้บานออก เพื่อเป็นฐานรองรับลูกโฟม
  2. ทดลองเป่าลูกโฟม (รูปที่ 5)


รูปที่ 5 ทดลองเป่าลูกโฟม

 

หมายเหตุ ถ้าขั้นตอนการทดลองเป่ายังมีปัญหา ควรมีการปรับแก้ของปลายหลอด คือ กดให้ปลายหลอดบานกว่าเดิมเพื่อรองรับลูกโฟม

        การต่อยอดกิจกรรม สามารถใช้รูปช้างแทนวาฬได้ และกล่าวถึงความรู้ในเรื่องลักษณะของช้างที่ใช้งวงในการดูดและเป่า เพื่อกินหรือพ่นน้ำ ซึ่งสามารถเชื่อมโยงกับหลักการในการดูดและเป่าน้ำออกจากหลอด  (รูปที่ 6)


รูปที่ 6 ช้างและวาฬ

 

มาเล่นกัน

      สังเกตพฤติกรรมนักเรียนในการเปล่าลูกโฟม แล้วตั้งคำถามเพื่อเชื่อมโยงความรู้กับปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้น เช่น ทำอย่างไรลูกโฟมจึงจะลอยนิ่ง ๆ หรือ ถ้าลูกโฟมหาย เราสามารถใช้อะไรมาทดแทนได้ เพราะอะไร

 

วิทย์สนุกรู้

       ร่วมกันอภิปรายกับนักเรียน ถึงหลักการทางวิทยาศาสตร์เรื่องใดที่ทำให้ลูกโฟมลอยได้ เมื่อเราเป่าลมใต้ลูกโฟม จะทำให้ลมไหลไปยังบริเวณด้านล่างและด้านข้างลูกโฟม ส่งผลให้ความดันรอบโฟมน้อยกว่าความดันอากาศที่ห่่างออกไป ตามกฏของเบอร์นูลี ที่ว่าบริเวณใดที่อากาศไหลเร็วจะทำให้ความดันบริเวณนั้นน้อยกว่าบริเวณที่อากาศไหลช้า ทำให้เกิดแรงผลักรอบ ๆ ลูกโฟมให้ลอยขึ้น เนื่องจากลมวิ่งจากบริเวณที่มีความดันมากไปยังบริเวณที่มีความดันน้อยกว่า

 

สนุกสนานในชั้นเรียน

       เพิ่มความสนุกสนานในชั้นเรียนด้วยการแข่งขันเป่าลูกโฟมของตัวแทนนักเรียน  แสดงดังรูปที่ 7 โดยมีกติกาคือเป่าลูกโฟมให้ลอยได้นานที่สุด โดยไม่ตกลงสู่พื้น หรือฐานรอง


รูปที่ 7 แข่งขันกันเป่าลูกโฟม

บทความ โดย นางสาวนุศวดี  พจนานุกิจ  นางสาวตรีสุคนธ์ ตรีบุพชาติสกุล และนายสุนทร พรมมงคล นักวิชาการสาขาเทคโนโลยี

ปัญหาและแนวทางการแก้ไขในการจัดการเรียนการสอนตามกระบวนการสะเต็มศึกษา

           สะเต็มศึกษา (STEM Education) เป็นแนวทางการจัดการเรียนการสอนที่ให้ผู้เรียนเกิดกระบวนการคิดวิเคราะห์ สังเคราะห์ และสามารถแก้ปัญหาได้ด้วยตนเอง จากการบูรณาการความรู้ทางวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ เทคโนโลยี และกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม เพื่อนำไปเชื่อมโยงกับการแก้ปัญหาในชีวิตจริง ซึ่งบุคคลสำคัญที่ต้องทำความเข้าใจ และนำสะเต็มศึกษาไปจัดการเรียนการสอนให้นักเรียนคือ “ครู” นั่นเอง

           จากการที่ผู้เขียนได้มีโอกาสเข้าร่วมประชุมปฏิบัติการ STEM workshop  โดยมีวิทยากรคือ Professor Deborah Hanuscin  ได้มีการให้ผู้เข้ารับการอบรมร่วมกันระดมความคิด ในประเด็นปัญหาการเรียนการสอนสะเต็มศึกษาในปัจจุบัน และเสนอแนวทางการแก้ปัญหาที่เกิดขึ้น  ผู้เขียนจึงกลั่นกรองและสังเคราะห์แนวทางการแก้ปัญหาดังนี้

1.  ความสับสนในความหมายของสะเต็มศึกษา

แนวทางการแก้ปัญหา จัดให้มีกาารจัดอบรมเชิงปฏิบัติการ โดยผู้เชี่ยวชาญในด้านสะเต็มศึกษา เพื่อไม่ให้เกิดความสับสนในกระบวนการเรียนรู้ที่แท้จริงและมีตัวอย่างของอาชีพที่ใช้การบูรณาการความรู้ในทุกด้านมาให้ความรู้ ไม่ว่าจะเป็นแพทย์ วิศวกร นักออกแบบผลิตภัณฑ์ ดีไซด์เนอร์ นักธุรกิจ

ข้อมูลหรือเครื่องมือสำหรับดำเนินการแก้ปัญหา

  • การจัดอบรมเชิงปฏิบัติการที่มีประสิทธิภาพ
  • แลกเปลี่ยนความรู้ ข้อคิดเห็น และแนวคิดเกี่ยวกับสะเต็มศึกษา
  • แสดงตัวอย่างการเรียนการสอนตามแบบสะเต็มที่ประสบความสำเร็จในระดับชั้นต่างๆ เช่น Engineering is Elementary (EiE)
  • ตัวอย่างบทเรียนสะเต็ม ที่ครูสามารถเข้าใจกระบวนการการจัดการเรียนการสอนได้อย่างง่าย สามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้กับบริบทในโรงเรียน

 

2. ความต้องการความช่วยเหลือและการสนับสนุนเพื่อเรียนรู้การจัดการเรียนการสอนแบบสะเต็มศึกษา

แนวทางการแก้ปัญหา สร้างแบบสำรวจ สังเกตการณ์การจัดการเรียนการสอนและให้ผลสะท้อนกลับไปยังกลุ่มที่ต้องการความช่วยเหลือหรือการสนับสนุนที่คล้ายกัน

ข้อมูลหรือเครื่องมือสำหรับดำเนินการแก้ปัญหา

  •  ข้อมูลเกี่ยวกับการจัดการเรียนการสอนสะเต็มศึกษา
  •  บทเรียนหรือแนวทางในการบูรณาการการสอนสะเต็มศึกษา
  •  การสังเกตการณ์การจัดการเรียนการสอน
  •  ข้อมูลการวิเคราะห์ผลการสำรวจเพื่อหาแนวทางการช่วยเหลือและสนับสนุน

 

3.  ความเข้าใจที่คลาเคลื่อนเกี่ยวกับการเรียนการสอนว่า แบบสะเต็มคือการบูรณาการความรู้ทางด้านวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ เทคโนโลยีและกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมเท่านั้น โดยไม่ได้คำนึงถึงการบูรณาการความรู้ด้านอื่น ๆ เช่น การบริหารจัดการทรัพยากร ศิลปะ ความคิดสร้างสรรค์ ซึ่งในกระบวนการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษาที่ดี ควรมีการบูรณาการความรู้สาขาอื่น ๆ ร่วมด้วย เพื่อให้นักเรียนเกิดความรู้ ความเข้าใจ ความคิดสร้างสรรค์และสามารถแก้ไขปัญหาได้จริง

แนวทางการแก้ปัญหา จัดให้มีกาารจัดอบรมครูในเชิงปฏิบัติการโดยมีตัวอย่างการจัดการเรียนการสอนในแบบสะเต็มที่หลากหลาย เน้นให้ครูลงมือปฏิบัติโดยแท้จริง ซึ่งครูจะต้องมีการวางแผนดำเนินงานให้รัดกุม คำนึงถึงทรัพยากรที่มีอยู่อย่างจำกัด ไม่ว่าจะเป็นทรัพยากรด้านเวลา เงินทุน วัสดุ อุปกรณ์ แรงงานคน และต้องคำนึงว่าชิ้นงานและวิธีการที่ผลิตขึ้นมานั้นจะเป็นที่ยอมรับต่อสังคมหรือไม่ เพราะถ้าสังคมไม่ยอมรับ  อาจส่งผลทำให้ผลผลิตที่เกิดขึ้นนั้นตกไป

ข้อมูลหรือเครื่องมือสำหรับดำเนินการแก้ปัญหา

  • การจัดอบรมเชิงปฏิบัติการที่มีประสิทธิภาพ
  • เชิญวิทยากรเฉพาะด้านในสาขาวิชาชีพต่าง ๆ มาบอกเล่าประสบการณ์ การทำงานที่น่าสนใจ เช่น ในกรณีของนักการเงิน การบัญชี นั้นต้องมีการคิดวิเคราะห์ และวางแผนการจัดการด้านการเงินอย่างเป็นระบบ มีการคาดการณ์เศรษฐกิจล่วงหน้าว่าจะเกิดอะไรขึ้นในอนาคต ซึ่งจะต้องศึกษาข้อมูลรอบด้านแล้วนำมาประมวลผล เพื่อทำนายสถานการณ์
  • ให้ครูลงมือปฏิบัติจริง ภายใต้สถานการณ์ที่กำหนด โดยสถานการณ์นั้นจะต้องครอบคลุมการใช้กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมทั้งหมด แล้วสามารถอธิบายขั้นตอนการทำงานได้อย่างเข้าใจ รู้ว่าอะไรเป็นจุดเด่นหรือจุดด้อยของผลงานที่สร้างขึ้น มีอะไรเป็นทรัพยากรที่กำจัด และจะแก้ไขปัญหานั้นอย่างไร เช่น สถานการณ์น้ำท่วมในภาคใต้จะมีแนวคิดและวิธีการแก้ปัญหาอย่าางไร

4. ผู้ที่ผ่านการอบรมการจัดการเรียนการสอนสะเต็มศึกษาไม่สามารถนำความรู้ที่ได้ไปต่อยอดในการเรียนการสอนในห้องเรียน และเผยแพร่ให้กับครูผู้อื่นได้

แนวทางการแก้ปัญหา ส่งเสริมครูผู้นำเป็นตัวอย่าง และเป็นที่ปรึกษาให้กับเพื่อนครูที่อยู่ในโรงเรียนเครือข่ายเดียวกัน

ข้อมูลหรือเครื่องมือสำหรับดำเนินการแก้ปัญหา

         คุณสมบัติอย่างหนึ่งที่ครูต้องพึงมีคือความเป็นผู้นำ เพื่อเป็นแนวทางในการปรับปรุง พัฒนา และเพิ่มขีดความสามารถของตัวเอง ซึ่งการฝึกฝนเป็นครูผู้นำ อาจมีแนวทาง 7 ข้อด้วยกัน คือ

1)  ประสานงานและจัดการทั้งงานประจำและกิจกรรมพิเศษ

2)  เลือกและพัฒนาหลักสูตรการเรียนการสอน

3)  พัฒนาอย่างมืออาชีพกับกลุ่มผู้ร่วมงาน และส่งเสริมให้มีการประเมินกันในกลุ่ม

4)  เข้าร่วมงานในโรงเรียน งานวิจัย และริเริ่มพัฒนา

5)  ส่งเสริมการมีส่วนร่วมของครอบครัวนักเรียน

6)  พัฒนาตนเองอยู่เสมอเพื่อให้เป็นครูมืออาชีพ

7)  บริการการศึกษาครู สร้างเครือข่ายในกลุ่มเพื่อนร่วมงาน และมหาวิทยาลัย เพื่อเตรียมครูอนาคต

 

บทความโดย นางสาวนุศวดี  พจนานุกิจ  นางสาวตรีสุคนธ์ ตรีบุพชาติสกุล และนายสุนทร พรมมงคล นักวิชาการสาขาเทคโนโลยี

เอกสารอ้างอิง

STEM WORKSHOP มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วันที่ 17 – 20 ธันวาคม 2559 โดย Professor Deborah Hanuscin

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี
924 ถนนสุขุมวิท แขวงพระโขนง เขตคลองเตย กรุงเทพฯ 10110 โทร 0-2392-4021 โทรสาร 0-2381-0750 Call center 0-2335-5222