คำอธิบายรายวิชาวิทยาศาสตร์
เทคโนโลยี(วิทยาการคำนวณ) ระดับชั้นประถมศึกษาปีที่ 1 – 6
ตามหลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นฐาน พ.ศ. ๒๕๕๑ (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. ๒๕๖๐)
*ในระดับชั้นประถมศึกษาคำอธิบายรายวิชาวิทยาการคำนวณจะรวมอยู่ในวิชาวิทยาศาสตร์
ดาวน์โหลด: คำอธิบายรายวิชาเทคโนโลยี(วิทยาการคำนวณ) ระดับชั้น ป.1-6 
*** การนำเอกสารไปเผยแพร่โปรดอ้างอิงแหล่งที่มา ***
รูปแบบ Smart Classroom
Smart Classroom มีหลายรูปแบบหรือหลายลักษณะ และมีชื่อเรียกต่างกันออกไป ขึ้นอยู่กับเป้าหมาย และบริบทของสถานศึกษานั้น สุรศักดิ์ ปาเฮ นักการศึกษาของไทยอธิบายไว้อย่างน่าสนใจถึงแบบจำลองของ Smart Classroom ในแง่มุมของอาคารสถานที่ว่ามีจุดมุ่งหมายทั่วไป 10 ประการ คือ 1) มีความเพียงพอ (Adequate) 2) มีความเหมาะสม (Suitability) 3) มีความปลอดภัย (Safety) 4) มีสุขลักษณะ (Healthfulness) 5) ระยะทางติดต่อและใช้สอย (Accessibility) 6) มีความยืดหยุ่น (Flexibility) 7) มีประสิทธิภาพ (Efficiency) 8) มีความประหยัด (Economy) 9) สามารถขยับขยายได้ (Expansibility) และ 10) มีรูปร่างสวยงาม (Appearance)
นอกจากนี้ การนำเทคโนโลยีใกล้ตัวอย่างสมาร์ทโฟนมาช่วยสนับสนุนการจัดการเรียนรู้ ก็เป็นอีกหนึ่งรูปแบบหนึ่งของ Smart Classroom ดังเช่นในประเทศอินเดียที่มีการนำสมาร์ทโฟนมาช่วยบูรณาการ เพื่อจัดการห้องเรียน เนื่องจากเห็นว่ารูปแบบห้องเรียนเดิมนั้นผู้สอนมักจะไม่อนุญาตให้ผู้เรียนใช้อุปกรณ์สมาร์ทโฟนของตนเองในระหว่างที่มีการเรียน เพราะผู้เรียนอาจนำมาเล่นเกม รับส่งข้อความกับผู้อื่น หรือใช้แอพลิเคชั่นอื่นๆ รวมทั้งเมื่อมีสายเรียกเข้าหรือเครื่องสั่นจากการใช้งานสมาร์ทโฟนก็จะทำให้เกิดการรบกวนตัวผู้เรียนและคนรอบข้าง ทำให้สมาร์ทโฟนไร้ประโยชน์ทันที จึงมีแนวคิดที่จะให้ผู้เรียนทุกคนได้ใช้สมาร์ทโฟนของตนเองได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ โดยบรรจุโปรแกรมที่ช่วยจัดการห้องเรียน เช่น บันทึกการเข้าเรียน กำหนดการใช้งานโทรศัพท์เมื่ออยู่ในโรงเรียน
การนำ Smart Phone มาใช้ประกอบการจัดการเรียนรู้
จากยุทธศาสตร์ชาติภายใต้โมเดลชื่อ ไทยแลนด์ 4.0 ที่รัฐบาลต้องการเปลี่ยนโครงสร้างเศรษฐกิจไปสู่เศรษฐกิจที่ขับเคลื่อนด้วยนวัตกรรม โมเดลนี้ต้องอาศัยปัจจัยพื้นฐานสำคัญที่จะนำไปสู่การสร้างนวัตกรรมนั่นคือ การศึกษาของคนในชาติ ที่ช่วยเสริมสร้างศักยภาพคน และความเสมอภาคทางสังคม ซึ่งการศึกษาในยุค 4.0 ผู้เรียนต้องเป็นผู้สร้างแนวคิด เรียนรู้ แก้ปัญหา หรือสร้างนวัตกรรมผ่านการเรียนรู้ ฝึกฝน ค้นคว้าข้อมูลจากแหล่งต่างๆ ด้วยตนเอง โดยผู้สอนต้องทำหน้าเพียงผู้ให้คำปรึกษา เสริมสร้างความรู้ สร้างแนวคิด และจะต้องแสวงหาความรู้ใหม่ๆ ให้ตนเองมีความรู้ความสามารถในการออกแบบหรือเป็นผู้จัดการภายในห้องเรียน ทั้งจัดสภาพแวดล้อม จัดหาอุปกรณ์ที่จะมาสนับสนุนการเรียนรู้ของผู้เรียน รวมทั้งผู้สอนต้องปรับแนวคิดในการจัดการเรียนรู้ให้มีมากกว่าในตำรา หรือหลักสูตร เพื่อให้ผู้เรียนเกิดการคิดวิเคราะห์ได้
ทั้งนี้ Smart Classroom ซึ่งเป็นรูปแบบห้องเรียนที่ผนวกเข้ากับเทคโนโลยีที่มีอยู่ในปัจจุบัน หรือที่สามารถจัดหามาได้ และมีประโยชน์ต่อการจัดสภาพแวดล้อมการเรียนรู้ มีทั้งรูปแบบของห้องเรียนในอาคารเรียนปกติที่ผู้เรียนและผู้สอนสื่อสารกันโดยตรง (face to face) หรือรูปแบบห้องเรียนเสมือน (Virtual Classroom) ที่เป็นพื้นที่ให้ผู้เรียนสามารถสนทนา แลกเปลี่ยน ถามตอบกับผู้สอนได้ทั้งแบบกลุ่มและเดี่ยว สามารถแบ่งปัน (share) ข้อมูลกับผู้อื่นได้ทุกเวลา ภายในห้องเรียนจะให้ความสำคัญกับส่วนหลักๆ คือ ผู้สอน ผู้เรียน และสภาพแวดล้อมของการเรียนรู้ที่มีสื่อเป็นองค์ประกอบ แต่ไม่ว่าลักษณะของ Smart Classroom จะเป็นรูปแบบใดจุดเน้นสำคัญคือกระบวนการจัดการเรียนรู้ของผู้สอนที่จะต้องสร้างบรรยากาศในห้องเรียนให้เหมาะต่อการเรียนรู้ เป็นห้องเรียนที่เปิดโอกาสให้ผู้เรียนได้มีบทบาทมากขึ้น ได้เรียนรู้ตามความต้องการหรือความสนใจของตนเองผ่านการทำกิจกรรมที่จะทำให้ผู้เรียนได้พัฒนาทักษะด้านการคิดวิเคราะห์ การสื่อสาร การร่วมมือกันทำงาน คิดเป็น แก้ปัญหาเองเป็น มีความคิดสร้างสรรค์ และเสริมสร้างประสบการณ์ด้วยตนเอง กล่าวคือ ในยุค 4.0 นี้ควรจะให้ความสำคัญกับการจัดการห้องเรียนหรือการจัดการเรียนรู้ที่เน้นประสิทธิผลของผู้เรียน โดยนำเทคโนโลยีมาเป็นตัวช่วยเสริมแรง สร้างแรงจูงใจในการเรียนรู้ และเพิ่มช่องทางการเข้าถึงตัวผู้เรียนให้ได้มากที่สุด เนื่องจากผู้เรียนยุคใหม่มักใช้ชีวิตอยู่กับโลกของสังคมที่เป็นแบบออนไลน์มากขึ้น มีการใช้โทรศัพท์มือถือ แท็ปเล็ต โน้ดบุ๊ก หรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ ที่ผู้สอนต้องรู้จักบริหารจัดการอุปกรณ์สื่อสารต่างๆ เหล่านี้ให้เกิดประโยชน์ต่อการเรียนรู้ด้วย
บทความโดย นายนิรมิษเพียร ประเสริฐ
อ้างอิง
จากกรอบยุทธศาสตร์ประเทศไทยระยะ 20 ปี (พ.ศ. 2560-2579) 6 ด้าน ทั้งความมั่นคง การสร้างความสามารถในการแข่งขัน การพัฒนาและเสริมสร้างศักยภาพคน การสร้างโอกาสและความเสมอภาคและเท่าเทียมกันทางสังคม การสร้างการเจริญเติบโตบนคุณภาพชีวิตที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และการปรับสมดุลและพัฒนาระบบการบริหารจัดการภาครัฐ เพื่อให้บรรลุวิสัยทัศน์ “ประเทศมีความมั่นคง มั่งคั่ง ยั่งยืน เป็นประเทศพัฒนาแล้ว ด้วยการพัฒนาตามปรัชญาของเศรษฐกิจพอเพียง” ซึ่งเป็นโมเดลพัฒนาเศรษฐกิจของรัฐบาล ภายใต้ชื่อย่อว่าประเทศไทย 4.0 หรือไทยแลนด์ 4.0 เนื่องจากปัจจุบันประเทศไทยกำลังจะก้าวเข้าสู่ยุคที่ 4 จากเดิมประเทศไทยในยุคที่ 1 จะเน้นการเกษตรเป็นหลัก ยุคที่ 2 จะเน้นอุตสาหกรรมเบา ยุคที่ 3 จะเน้นอุตสาหกรรมหนักและการส่งออก จนมาสู่การก้าวสู่ยุคที่ 4 ที่รัฐบาลต้องการเปลี่ยนโครงสร้างเศรษฐกิจไปสู่เศรษฐกิจที่ขับเคลื่อนด้วยนวัตกรรม (Value-Based Economy) เพื่อสร้างความได้เปรียบในเชิงแข่งขันให้มากขึ้นด้วยนวัตกรรม และความคิดสร้างสรรค์ และการขับเคลื่อนโมเดลนี้ต้องอาศัยความร่วมมือในทุกภาคส่วน โดยเฉพาะปัจจัยพื้นฐานที่จะช่วยส่งเสริมความคิดสร้างสรรค์ สู่การพัฒนานวัตกรรม คือ ปัจจัยด้านการศึกษาที่จำเป็นอย่างยิ่งที่ต้องให้คนในชาติได้รับการพัฒนาศักยภาพตลอดช่วงชีวิต ยกระดับการศึกษาและการเรียนรู้ให้มีคุณภาพเท่าเทียม และทั่วถึง ให้เป็นไปตามยุทธศาสตร์ชาติด้านการพัฒนาและเสริมสร้างศักยภาพคน
สำหรับยุคของการศึกษาของประเทศไทยนั้น ตั้งแต่อดีตจนถึงปัจจุบันมีการปรับรูปแบบอย่างต่อเนื่อง เริ่มจากรูปแบบที่ผู้สอนเป็นผู้ถ่ายทอดความรู้ให้ผู้เรียนเพียงฝ่ายเดียว ผู้เรียนทำหน้าที่รับการถ่ายทอดจากผู้สอน เท่านั้น ซึ่งรูปแบบนี้อยู่ในยุคที่เรียกว่า Education 1.0 และต่อมาในยุค Education 2.0 ผู้เรียนนอกจากทำหน้าที่รับการถ่ายทอดความรู้จากผู้สอนแล้ว ยังต้องรู้จักค้นคว้าหาความรู้จากแหล่งข้อมูลต่างๆ ที่ผู้สอนแนะนำด้วย และด้วยสภาพแวดล้อมทางสังคม ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสารที่มีการเปลี่ยนแปลงไปอย่างรวดเร็วจนแทบไม่มีขีดจำกัด ทำให้ข้อมูล ความรู้ต่างๆ ถูกส่งผ่านจากแหล่งข้อมูลไปยังผู้รับข้อมูลได้อย่างรวดเร็วผ่านเทคโนโลยีสมัยใหม่ จึงนำไปสู่ยุค Education 3.0 ซึ่งเป็นยุคที่ผู้เรียนต้องรู้จักแสวงหาความรู้ด้วยตนเองโดยใช้เทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสารที่มีอยู่ เป็นเครื่องมือในการสืบเสาะและส่งผ่านข้อมูลไปยังที่ต่างๆ ผสมผสานกับการทำงานเป็นกลุ่ม โดยผู้สอนทำหน้าที่เป็นเพียงผู้จัดการเรียนรู้ หรือโคชที่คอยทำหน้าที่ให้คำแนะนำ แก้ปัญหา ชี้แนะ รวมถึงจัดสภาพแวดล้อมของการเรียนรู้มากกว่าการถ่ายทอดความรู้ไปยังผู้เรียน จนมาถึงยุคของการศึกษาที่สอดคล้องกับประเทศไทย 4.0 คือยุคที่เรียกว่า Education 4.0 เป็นยุคที่ต้องสร้างนักนวัตกรรม โดยส่งเสริมให้ผู้สอนและผู้เรียน เป็นนักคิดนักสร้างนวัตกรรม และกระตุ้นให้คนที่เข้าเรียนวิทยาศาสตร์ มุ่งหวังที่จะเป็นเจ้าของธุรกิจนวัตกรรมด้วยตัวเอง และร่วมมือกับเอกชนจัดการเรียนรู้ หรือประสานความร่วมมือในการใช้ทรัพยากรร่วมกันกับภาคเอกชน เช่น ใช้สถานที่ทำงานของภาคอุตสาหกรรมในการเรียนรู้ของผู้เรียน เพื่อให้ผู้เรียน และผู้สอนเรียนรู้และทำงานร่วมกับเอกชน ร่วมมือในการพัฒนา สร้างนวัตกรรมต่างๆ
ในยุคที่มีการใช้เทคโนโลยีเชื่อมโยงทุกสรรพสิ่งและส่งข้อมูลไปยังปลายทางอย่างรวดเร็ว และง่ายขึ้น ทำให้คนทุกเพศ ทุกวัย ทุกสาขาอาชีพจำเป็นต้องปรับเปลี่ยนตัวเอง รู้จักที่จะเรียนรู้ ปรับใช้เทคโนโลยีอย่างเหมาะสมและต้องรู้เท่าทันเทคโนโลยีเพื่อไม่ให้เกิดโทษกับตัวเองและสังคม
ในระบบการศึกษาก็เช่นกัน จำเป็นต้องมีการเปลี่ยนแปลงไปตามกระแสทางสังคมที่เปลี่ยนไปด้วย กล่าวคือ ผู้สอนต้องมีความพร้อมที่จะจัดการเรียนรู้ หาวิธีการ รูปแบบการเรียนรู้ใหม่ๆ สื่อ อุปกรณ์ รวมไปถึงการจัดสภาพแวดล้อมในการเรียนรู้ใหม่ๆ ในห้องเรียน เพื่อเน้นให้ผู้เรียนมีทักษะหลายๆ ด้าน มีกระบวนการคิด กระบวนการการแก้ปัญหา และมีเครื่องมือที่ใช้ในการเรียนรู้สำหรับการดำรงชีวิตในโลกแห่งศตวรรษที่ 21 โดยเฉพาะทักษะการเรียนรู้ (Learning Skill) ปัจจุบันมีวิธีการหรือรูปแบบการจัดการเรียนรู้หลากหลายให้ผู้สอนเลือกใช้ตามความเหมาะสมกับบริบทของโรงเรียนและผู้เรียน รูปแบบของห้องเรียนอัจฉริยะ หรือ Smart Classroom ซึ่งแม้ว่าจะเป็นรูปแบบที่มีการนำมาใช้ในประเทศไทยกว่า 10 ปีแล้ว แต่ลักษณะของ Smart Classroom ได้มีการปรับเปลี่ยนไปตามความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลา จึงสามารถนำมาเป็นทางเลือกหนึ่งในการจัดการห้องเรียน เพื่อสร้างแรงจูงใจ และเพิ่มขีดความสามารถของห้องเรียน ให้ผู้เรียนมีทัศนคติที่ดี มีความสุข พร้อมทั้งเกิดการเรียนรู้ที่เหมาะสมได้
แนวคิดของ Smart Classroom
Smart Classroom ซึ่งเป็นรูปแบบหนึ่งในหลายๆ รูปแบบของการจัดสภาพแวดล้อมการจัดการเรียนรู้ให้เข้ากับสถานการณ์การจัดการศึกษาในยุคเทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสาร ที่ช่วยส่งเสริมกิจกรรมทางการเรียนการสอนให้มากกว่าห้องเรียนปกติหรือห้องเรียนในยุคเดิมๆ ไม่จำกัดด้วยเวลาและสถานที่ โดยมีการนำเอานวัตกรรม หรือเทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสารมาประยุกต์ใช้ให้เกิดประโยชน์ในโรงเรียนและห้องเรียน เช่น อินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง (Internet of Things: IOT) การประมวลผลแบบกลุ่มเมฆ (Cloud Computing) และข้อมูลขนาดใหญ่ (Big Data) เพื่อช่วยอำนวยความสะดวก ลดการใช้ทรัพยากร รวมทั้งตอบสนองความต้องการต่างๆ อีกมากมาย ผู้สอนจำเป็นต้องมีการปรับเปลี่ยนวิธีการการสอน และใช้เทคโนโลยีเข้ามาช่วยออกแบบ แก้ปัญหาการเรียนรู้ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการจัดสภาพแวดล้อมการเรียนรู้ที่ทำให้เกิดการเรียนรู้ เกิดความร่วมมือ แรงจูงใจ ตรงตามความต้องการที่เปลี่ยนแปลงไปของผู้เรียนและเป็นพื้นที่ในการแลกเปลี่ยนเรียนรู้ ที่จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของเนื้อหาความรู้และกระบวนการเรียนรู้ที่มีอยู่ Smart Classroom อาจมีรูปแบบที่แตกต่างกันไปตามบริบทของโรงเรียน และผู้เรียนด้วย
สำหรับบริบทของไทย นักการศึกษา (อนุศร หงษ์ขุนทด, 2557) ได้อธิบายไว้ว่า Smart Classroom มีความหมายโดยภาพรวมคือ ห้องเรียนที่ประกอบไปด้วยองค์ประกอบหลักๆ 3 สิ่งด้วยกัน คือ ผู้สอน (Teacher) ผู้เรียน (Learner) และสื่อ (Media) เช่น เครื่องคอมพิวเตอร์ (Computer) โน้ตบุค (Notebook) แท็ปเล็ต (Tablet) สมาร์ทโฟน (Smart Phone) สมาร์ทบอร์ด (Smart Board) เครื่องฉายโปรเจ็คเตอร์ (Projector) อินเทอร์เน็ต (Internet) ระบบเครือข่ายไร้สาย (wifi) โดยมีการจัดสภาพแวดล้อมการเรียนรู้ (Learning Environment) ให้เหมาะสม ทั้งสถานที่และการเข้าร่วมกิจกรรมในการเรียนต่างๆ ในห้องเรียน ไม่ว่าจะเป็นกิจกรรมกลุ่มย่อย (Small Group) การบรรยาย (Lecture) โครงงาน (Project Work) นำเสนอหน้าชั้นเรียน (Presentation) เพื่อให้ผู้เรียนได้พัฒนาทักษะการใช้เทคโนโลยีเพื่อการเรียนรู้ (Learning Skill) และทักษะการเรียนรู้จากการสืบค้น (Research Skill) ได้ด้วยตนเอง เพื่อตอบสนองความต้องการเรียนรู้เป็นรายบุคคลของผู้เรียน และการมีส่วนร่วมในการเรียน (Collaborative Learning) ของผู้เรียน และผู้สอนได้อย่างเต็มศักยภาพ
บทความโดย นายนิรมิษเพียร ประเสริฐ
อ้างอิง
5. ผลที่เกิดจากการเสริมสร้างความคิดสร้างสรรค์และทักษะการแก้ปัญหา
การจัดการเรียนการสอนกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมจะเป็นแนวทางหนึ่งที่ช่วยฝึกผู้เรียนให้เกิดทักษะการคิดสร้างสรรค์และทักษะการปัญหา ซึ่งทั้งสองทักษะนี้เป็นสิ่งจาเป็นในการดาเนินชีวิตในยุคศตวรรษที่ 21 การจัดการศึกษา ในศตวรรษนี้จึงควรเป็นการจัดการศึกษาที่เน้นให้ผู้เรียนได้คิดเพื่อสร้างความรู้ สืบค้นความรู้จากแหล่งต่างๆ มีการวิเคราะห์และตัดสินใจในเรื่องต่างๆ อย่างถูกต้อง ตลอดจนการที่ให้ผู้เรียนได้ ลงมือปฏิบัติแก้ไขปัญหาจากสถานการณ์ต่างๆ อย่างเป็นกระบวนการ ซึ่งการฝึกฝนให้ผู้เรียนมีความคิดสร้างสรรค์และทักษะการแก้ปัญหานี้เองจะเป็นภูมิคุ้มกันให้กับผู้เรียนในการเชื่อมโยงสิ่งที่ได้ฝึกฝนในห้องเรียนไปสู่การนาไปใช้ในการดาเนินชีวิตจริง การใช้กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมจึงเป็นเครื่องมือช่วยในการจัดการเรียนการสอนเพื่อเสริมสร้างและพัฒนาการเรียนรู้ของเยาวชนผ่านการคิดอย่างเป็นขั้นตอนซึ่งเป็นการต่อยอดความรู้ที่มีอยู่เดิมให้ขยายไปจนเกิดมุมมองใหม่ๆ ในการแก้ปัญหานั้นๆ ได้อย่างครอบคลุมและถูกต้องจนนาไปสู่การพัฒนาผลิตภัณฑ์หรือวิธีการที่มีความสามารถนาไปแข่งขันในเชิงธุรกิจ และเป็นการเพิ่มความสามารถทางปัญญาของเยาวชนไทย ที่เป็นกาลังในการพัฒนาประเทศชาติต่อไปในอนาคต ซึ่งการพัฒนาผู้เรียนให้ทักษะการคิดสร้างสรรค์และทักษะการปัญหานี้ยังสอดรับกับแผนพัฒนาเศรษฐกิจและสังคมแห่งชาติฉบับที่ 12 ที่บางส่วนได้กล่าวถึงการให้ความสาคัญการพัฒนานวัตกรรมและการใช้ความคิดสร้างสรรค์เป็นส่วนหนึ่งของการขับเคลื่อนการพัฒนาในทุกมิติเพื่อยกระดับศักยภาพของประเทศ โดยจะมุ่งเน้นการนาความคิดสร้างสรรค์และการพัฒนานวัตกรรม ทาให้เกิดสิ่งใหม่ที่มีมูลค่าเพิ่มทางเศรษฐกิจทั้งในเรื่องกระบวนการผลิตและรูปแบบผลิตภัณฑ์และบริการใหม่ๆ ด้วยการใช้องค์ความรู้ เทคโนโลยี นวัตกรรม และความคิดสร้างสรรค์ให้เป็นเครื่องมือหลักในการขับเคลื่อนการพัฒนาในทุกภาคส่วนในระดับพื้นที่ ท้องถิ่น และชุมชนอีกด้วย
6. การใช้กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมเพื่อเสริมสร้างความคิดสร้างสรรค์และทักษะการแก้ปัญหาในชั้นเรียน
การจัดการเรียนการสอนในชั้นเรียนเพื่อให้ผู้เรียนเสริมสร้างความคิดสร้างสรรค์และทักษะการแก้ปัญหา โดยผ่านการใช้กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมนั้นสามารถใช้เทคนิควิธีการจัดการเรียนการสอนได้หลากหลายวิธี (Johnson, Peters-Burton, & Moore, 2016) ตัวอย่างเช่น
ดังนั้นสิ่งหนึ่งที่จะช่วยเสริมสร้างคุณภาพของเด็กไทยในยุคที่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วของความก้าวหน้าของศาสตร์ต่างๆ เด็กไทยควรจะต้องมีการพัฒนาภูมิคุ้มกันต่อการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวนี้ด้วยการที่ฝึกฝนความคิดสร้างสรรค์และทักษะการแก้ปัญหากับผู้เรียนตั้งแต่วัยเด็กเพื่อที่จะได้พร้อมเติบโตเป็นผู้ใหญ่ที่มีคุณภาพสามารถใช้ทักษะเหล่านี้ในการแก้ปัญหาที่ประสบความสาเร็จในชีวิตจริงได้อย่างมีประสิทธิภาพ อีกทั้งยังเป็นแนวทางหนึ่งของการพัฒนาทักษะบางทักษะแหงศตวรรษที่ 21 ไม่ว่าจะเป็น ทักษะการแกปญหา ทักษะการคิด รวมทั้งการสร้างความคิดสร้างสรรค์ อีกด้วย
บทความโดย นางสาวสุธิดา การีมี
อ้างอิง
ชาญณรงค์ พรรุ่งโรจน์. ความคิดสร้างสรรค์.กรุงเทพมหานคร: สานักพิมพ์จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2546.
วรภัทธ์ ภู่เจริญ. คิดอย่างเป็นระบบและเทคนิคการแก้ปัญหา. กรุงเทพมหานคร : หจก.สามลดา. 2550.
ศูนย์สะเต็มศึกษาแห่งชาติ. (2557). สะเต็มศึกษา. สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (Ed.).
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี. ความรู้เบื้องต้นสะเต็ม.กรุงเทพมหานคร:สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี, 2557.
สำนักงานคณะกรรมการพัฒนาการเศรษฐกิจและสังคมแห่งชาติ. แผนพัฒนาเศรษฐกิจและสังคมแห่งชาติ ฉบับที่ 12 (พ.ศ.
2560-2564). 2560. [ออนไลน์]แหล่งที่มา :http://www.nesdb.go.th/ewt_news.php?nid=6420 [15 กันยายน 2560]
สานักงานส่งเสริมการศึกษานอกระบบและการศึกษาตามอัธยาศัยจังหวัดนครราชสีมา. หนังสือเรียนรายวิชาเลือกสาระทักษะการเรียนรู้ วิชา แก้ปัญหาด้วยกระบวนการคิดเป็น (ทร 23021) ระดับมัธยมศึกษาตอนต้น หลักสูตรการศึกษานอกระบบระดับการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551. 2559. [ออนไลน์] แหล่งที่มา: http://202.143.165.163/ebook_think/ [7 มกราคม 2559]
สุรเชษฐ์ ไชยอุปละ.ความคิดสร้างสรรค์กับกระบวนการเทคโนโลยี . [ออนไลน์] 2559. แหล่งที่มา: http://designtechnology.ipst.ac.th/images/PDF/article48/Creative.pdf [7 มกราคม 2559]
สุรเชษฐ์ ไชยอุปละ. ความคิดสร้างสรรค์กับการออกแบบและเทคโนโลยี. [ออนไลน์]. 2559. แหล่งที่มา: http://designtechnology.ipst.ac.th/images/PDF/publishpaper/CreativewithdT.pdf [7 มกราคม 2559]
Howard Middleton. Creative Thinking, Values and Design and Technology Education. International Journal of
Technology and Design Education Volume 15 (2005) :61–71.
Johnson, C. C., Peters-Burton, E. E., & Moore, T. J. (2016). STEM road map : a framework for integrated STEM education (pp. 362).
Retrieved from http://gg.gg/691n1
Yi Lin Wong and Kin Wai Michael SiuIs. Is there creativity in design? From a perspective of school design and technology in Hong Kong. Asia Pacific Educ. Rev. Volume 13 (2012) : 465–474
การออกแบบการเรียนการสอนที่มีการนำกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมเข้ามาใช้ร่วมในการจัดการเรียนรู้ที่เน้นผู้เรียนเป็นสาคัญนั้นจะช่วยส่งเสริม ให้ผู้เรียนเกิดการเรียนรู้ผ่านการลงมือปฏิบัติจริงเพื่อแก้ปัญหาจากสถานการณ์ที่ประสบอย่างเป็นขั้นตอนตามกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม โดยในแต่ละขั้นตอนนั้นจะเป็นการฝึกฝนผู้เรียนให้เกิดทักษะทางด้านความคิดสร้างสรรค์ ดังนี้
ขั้นที่ 1 ระบุปัญหา เป็นขั้นตอนของการทำความเข้าใจและวิเคราะห์ปัญหาจากสถานการณ์ เพื่อกำหนดเป็นประเด็นปัญหาที่ต้องทำการแก้ไข โดยเครื่องมือที่จะนำไปใช้ในการดำเนินการในขั้นตอนนี้ได้แก่ ผังก้างปลา ทักษะการตั้งคำถาม 5W1H การระดมสมอง เป็นต้น ซึ่งเครื่องมือดังกล่าวนี้ จะเป็นสิ่งที่ช่วยฝึกให้ผู้เรียนเกิดความคิดสร้างสรรค์ในบางลักษณะ เช่น
ขั้นที่ 2 รวบรวมข้อมูลและแนวคิดที่เกี่ยวข้องกับปัญหา เป็นขั้นตอนของการศึกษา ค้นคว้า และทำการรวบรวมข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับปัญหา โดยเครื่องมือที่สามารถนำมาใช้ได้ในขั้นที่ 2 นี้มีได้หลายรูปแบบ แต่ที่นิยมและสามารถพบเห็นได้ทั่วไปคือรูปแบบของการใช้เทคโนโลยีสารสนเทศในการสืบค้นข้อมูล การระดมสมอง และการทำแผนที่ความคิดเพื่อรวบรวมข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับประเด็นปัญหา ซึ่งเครื่องมือดังกล่าวนี้ จะเป็นสิ่งที่ช่วยฝึกให้ผู้เรียนเกิดความคิดสร้างสรรค์ในบางลักษณะ เช่น
นอกจากนี้ในขั้นที่ 2 ยังรวมถึงการพิจารณาและตัดสินใจเลือกแนวทางหรือวิธีการแก้ปัญหาที่เหมาะสมและสอดคล้องกับปัญหาโดยผู้เรียนจะกำหนดแนวทางการแก้ปัญหาจากนั้นจึงใช้กระบวนการตัดสินใจเลือกแนวทางแก้ไขปัญหาที่เหมาะสมที่สุดโดยพิจารณาจากข้อมูลที่ได้ทำการรวบรวมไว้ ซึ่งผู้เรียนอาจใช้วิธีการสร้างตารางตัดสินใจ ซึ่งวิธีการนี้จะเป็นสิ่งที่ช่วยฝึกให้ผู้เรียนเกิดความคิดสร้างสรรค์ในบางลักษณะ เช่น ความคิดยืดหยุ่น สำหรับการคิดหาและตัดสินใจเลือกแนวทางในการแก้ปัญหาภายใต้กรอบเงื่อนไขของสถานการณ์ปัญหา ได้แก่ การที่ผู้เรียนคิดได้หลากหลายเกี่ยวกับแนวทางการแก้ปัญหาไม่ว่าจะเป็นในเรื่องของอุปกรณ์ที่ใช้ในการสร้างสำหรับการแก้ปัญหา หรือการมีข้อจำกัดในเรื่องของเวลา เป็นต้น
ขั้นที่ 3 ออกแบบวิธีการแก้ปัญหา เป็นขั้น ของถ่ายทอดแนวคิดของการแก้ปัญหา ซึ่งสามารถ ทำได้ด้วยการใช้ซอฟต์แวร์ช่วยในการออกแบบเพื่อสื่อสารแนวคิดให้ผู้อื่นเข้าใจ ซึ่งเครื่องมือดังกล่าวนี้ จะเป็นสิ่งที่ช่วยฝึกให้ผู้เรียนเกิดความคิดสร้างสรรค์ ในบางลักษณะ เช่น
ขั้นที่ 4 วางแผนและดำเนินการแก้ปัญหา การวางแผนและดำเนินการแก้ปัญหา เป็นขั้นตอนที่ประกอบด้วยการทำงาน 2 ส่วน คือ
1) การวางแผนการสร้างชิ้นงานหรือวิธีการที่จะน ามาใช้ในการแก้ปัญหา ไม่ว่าจะเป็นขั้นตอนของการสร้างชิ้นงานหรือวิธีการ การเลือกใช้วัสดุ อุปกรณ์ และเครื่องมือต่างๆ ซึ่งการวางแผนการท างานจะเป็นการช่วยผู้เรียนได้ฝึกความคิดสร้างสรรค์ในบางลักษณะ เช่น
2) การดำเนินการแก้ปัญหา คือการลงมือสร้างชิ้นงานหรือวิธีการตามแบบที่ได้ทำการร่างไว้
ขั้นที่ 5 ทดสอบ ประเมินผล และปรับปรุง แก้ไขวิธีการแก้ปัญหาหรือชิ้นงาน เป็นขั้นตอนของ การตรวจสอบชิ้นงานในประเด็นต่างๆ ได้แก่ ชิ้นงานที่สร้างขึ้นมีรูปแบบตรงกับแบบร่างหรือไม่ ชิ้นงานที่สร้างขึ้นสามารถทำงานได้หรือไม่ เป็นต้น ซึ่งขั้นการทดสอบนี้จะเป็นการช่วยผู้เรียนได้ฝึก ความคิดสร้างสรรค์ในบางลักษณะ เช่น ความคิดละเอียดลออ สำหรับการคิด เกี่ยวกับประเด็นปัญหาที่เกิดขึ้นจากการทดสอบว่า มาจากสาเหตุใด และจะมีวิธีการแก้ไขอย่างไร
ขั้นที่ 6 นำเสนอวิธีการแก้ปัญหา ผลการแก้ปัญหาหรือชิ้นงาน เป็นขั้นตอนของการสื่อสาร ถึงผลที่เกิดขึ้นกับการพัฒนาชิ้นงานหรือวิธีการเพื่อ แก้ปัญหาไปยังผู้รับฟัง เพื่อสื่อสารให้ผู้อื่นเข้าใจ โดยขั้นตอนนี้จำเป็นต้องมีการเลือกวิธีการนำเสนอข้อมูลที่เข้าใจง่ายและน่าสนใจ
ดังนั้นความคิดสร้างสรรค์ที่เกิดขึ้นในแต่ละขั้นตอนของกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมนั้นเกิดจากการที่ผู้เรียนได้ฝึกเริ่มต้นจาก การวิเคราะห์ปัญหา สังเคราะห์ จนสามารถนำไปสู่ การพัฒนาเป็นความคิดสร้างสรรค์ของผู้เรียนได้
นอกจากนี้การจัดการเรียนการสอนตาม กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมจะช่วยให้ ผู้เรียนเกิดการ ฝึกทักษะการแก้ปัญหาโดยผู้เรียน ได้ฝึกทักษะผ่านการลงมือปฏิบัติจริงเพื่อแก้ปัญหาจากสถานการณ์ที่ประสบอย่างเป็นขั้นตอน ซึ่งกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมจะช่วยให้ เกิดการฝึกทักษะการแก้ปัญหาได้ดังนี้
1) การฝึกทำความเข้าใจกับปัญหา เพื่อให้ทราบว่าปัญหาคืออะไร และมีเงื่อนไขของปัญหาตรงส่วนใด
2) การฝึกวางแผนและออกแบบการแก้ปัญหาโดยเริ่มจากการรวบรวมข้อมูลที่ เกี่ยวข้อง แล้วนำข้อมูลที่ได้มาใช้ประกอบการ ตัดสินใจเลือกวิธีการแก้ปัญหา
3) การฝึกดำเนินการแก้ปัญหาตามแผนที่ ได้วางไว้ในแต่ละขั้น จากนั้นจึงทำการทดสอบผลที่เกิดขึ้นจากการดำเนินการ เช่น การทดสอบ ชิ้นงานที่สร้างขึ้นมาเพื่อแก้ไขปัญหาหากพบว่า ชิ้นงานที่สร้างขึ้นยังมีข้อบกพร่องก็ให้ทำการปรับปรุงแก้ไขอีกครั้ง
4) สรุปและประเมินผลการแก้ปัญหา โดย ประเมินผลที่เกิดขึ้นว่าชิ้นงานหรือวิธีการที่สร้าง ขึ้นมานั้นสามารถแก้ปัญหาได้จริงหรือไม่
อีกทั้งกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม และกระบวนการแก้ปัญหามีความสอดคล้องกัน ดังตาราง
ซึ่งหากมีการใช้กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมในการจัดการเรียนการสอนก็เท่ากับเป็นการฝึกให้ผู้เรียนได้เรียนรู้กระบวนการแก้ปัญหาดังนั้นในการจัดการเรียนการสอนหากมีการส่งเสริมและสนับสนุนให้มีการใช้กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมในการแก้ปัญหาจาก สถานการณ์ต่างๆ ก็จะเป็นการช่วยฝึกให้ผู้เรียน เกิดทักษะในการคิดสร้างสรรค์และทักษะการแก้ปัญหาได้อีกแนวทางหนึ่งด้วย
อ่านต่อ ตอนที่ 5 ผลที่เกิดจากการเสริมสร้างความคิดสร้างสรรค์และทักษะการแก้ปัญหา….
บทความโดย นางสาวสุธิดา การีมี
3. ทักษะการแก้ปัญหา (Problem Solving Skills)
การดำเนินชีวิตในปัจจุบันผู้เรียนต่างต้องประสบกับสิ่งต่างๆ มากมาย ซึ่งสิ่งที่พบเจอเหล่านี้บางครั้งอาจเป็นปัญหาหรืออุปสรรคที่ต้องดำเนินการแก้ไขเพื่อให้การดำเนินชีวิตหรือ การทางานสามารถดำเนินไปได้อย่างเรียบร้อยและมีประสิทธิภาพ ดังนั้นในการดำเนินการเพื่อแก้ไขจึงเป็นสิ่งที่จำเป็นต้องใช้ทักษะในการแก้ปัญหา ที่จะสามารถนำไปประยุกต์ใช้ในการแก้ปัญหาต่างๆ
ทักษะการแก้ปัญหานี้ได้มีผู้ที่นิยามความหมายไว้มากมาย เช่น
จากที่กล่าวมาข้างต้น ทักษะการแก้ปัญหา จึงเป็นความสามารถในการคิดและลงมือปฏิบัติ ซึ่งจำเป็นต้องมีการนำองค์ความรู้และทักษะต่างๆมาใช่ร่วมกันเพื่อที่จะส่งผลให้สามารถแก้ไขปัญหาหรือสนองความต้องการในแต่ละสถานการณ์ได้อย่างเหมาะสม โดยทักษะการแก้ปัญหานี้อาจแสดงออกในรูปแบบของการกระบวนการแก้ปัญหา โดยที่ผู้สอนสามารถออกแบบการจัดการเรียนการสอนโดยการกำหนดสถานการณ์จำลองหรือนำข้อมูลจากสถานการณ์จริงมาให้ผู้เรียนได้ฝึกปฏิบัติ โดยอาจเป็นการสอนในรูปแบบของการเรียนรู้โดยใช้โครงงานเป็นฐาน (Project-based Learning : PBL) หรือการเรียนรู้โดยใช้ปัญหาเป็นหลัก(Problem – based Learning : PBL) โดยในแต่ละขั้นตอนของกระบวนการแก้ปัญหา มีดังนี้
ขั้นที่ 1 การทาความเข้าใจในปัญหา
ขั้นที่ 2 การนิยามและรวบรวมข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับปัญหา
ขั้นที่ 3 การนาเสนอทางเลือกหรือแนวทางในการแก้ปัญหา
ขั้นที่ 4 ตัดสินใจเลือกแนวทางการแก้ปัญหาที่เหมาะสม
ขั้นที่ 5 การลงมือปฏิบัติการแก้ปัญหาและตรวจสอบวิธีการแก้ปัญหา
จากขั้นตอนของกระบวนการแก้ปัญหาข้างต้นจะพบว่าขั้นตอนต่างๆ นั้นมีความสอดคล้องกับขั้นตอนของกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม ซึ่งเป็นขั้นตอนที่จะสามารถนำมาใช้ในการแก้ปัญหาในสถานการณ์ต่างๆ นอกจากนี้ยังเป็นกระบวนการที่จะช่วยฝึกทักษะการแก้ปัญหาโดยการใช้สถานการณ์ปัญหาเป็นตัวกระตุ้นให้ผู้เรียนใฝ่หาความรู้เพื่อหาแนวทางแก้ไข ได้ฝึกทักษะการคิด ได้ลงมือปฏิบัติ ช่วยให้ผู้เรียนฝึกการตัดสินใจ อีกทั้งยังเป็นการส่งเสริมให้ผู้เรียนเกิดการเรียนรู้ด้วยตนเอง และสามารถนำทักษะจากการเรียนมาประยุกต์ใช้ในการแก้ปัญหาในชีวิตประจำวันได้
บทความโดย นางสาวสุธิดา การีมี
ความคิดสร้างสรรค์ เป็นความคิดที่อาจเกิดขึ้นมาจากจินตนาการของแต่ละบุคคล ซึ่งความคิดหรือจินตนาการนี้จะถูกเชื่อมโยงกับความรู้เดิมของตนเองและมองก้าวไปยังสิ่งที่นอกเหนือจากกรอบหรือแนวคิดพื้นฐานเดิม ซึ่งความคิดสร้างสรรค์นี้ได้มีผู้ให้นิยามไว้มากมาย อาทิเช่น
จากนิยามดังกล่าวข้างต้น ความคิดสร้างสรรค์ จึงเป็นความสามารถในการคิดของมนุษย์ที่มีการคิดในหลายแง่มุมที่เกี่ยวข้องกับสถานการณ์ต่างๆ จนนาไปสู่การคิดประดิษฐ์สิ่งของเครื่องใช้หรือวิธีการใหม่ๆ โดยความคิดสร้างสรรค์อาจแบ่งได้เป็น 4 ลักษณะดังนี้
ดังนั้น ในการจัดการเรียนการสอนเพื่อฝึกและส่งเสริมให้ผู้เรียนเกิดความคิดสร้างสรรค์อาจจำเป็นต้องคานึงถึงองค์ประกอบต่างๆ ได้แก่ ผู้สอน ผู้เรียน และการออกแบบการเรียนการสอน โดยแต่ละองค์ประกอบนั้นจะต้องส่งเสริมและมีความสัมพันธ์กันดังนี้
โดยองค์ประกอบดังกล่าวข้างต้นนี้อาจนำมาใช้พิจารณาร่วมในการเลือกรูปแบบวิธีการสอนต่าง เช่น ซึ่งจะช่วยให้ผู้เรียนเกิดความคิดสร้างสรรค์
อ่านต่อ ตอนที่ 3 ทักษะการแก้ปัญหา (Problem Solving Skills)….
บทความโดย นางสาวสุธิดา การีมี
เยาวชนไทยในยุคปัจจุบันนั้น ยังขาดการฝึกฝนทักษะทางด้านการคิด ไม่ว่าจะเป็นการคิดสร้างสรรค์เพื่อแก้ปัญหา การคิดสังเคราะห์จากสถานการณ์ปัญหาที่พบเจอ โดยทักษะการคิดดังกล่าวนี้หากผู้เรียนได้รับการฝึกฝนจะช่วยให้ผู้เรียนสามารถคิดค้นหาวิธีการหรือแนวทางที่หลากหลายภายใต้กรอบเงื่อนไขของสถานการณ์ปัญหาที่พบเจอและสามารถ นำแนวทางหรือวิธีการนั้นมาใช้ในการแก้ปัญหาหรือสนองความต้องการในชีวิตประจาวัน ซึ่งสาเหตุประการหนึ่งของการที่ผู้เรียนขาด การฝึกทักษะในการคิดก็คือการจัดการเรียนรู้ในบางรูปแบบที่ไม่ได้เน้นให้ผู้เรียนฝึกทักษะ การคิดสร้างสรรค์และคิดสังเคราะห์เพื่อนำไปสู่ทักษะการแก้ปัญหา โดยการจัดการเรียนรู้ในรูปแบบที่ไม่ได้เน้นให้ผู้เรียนฝึกทักษะการคิดนี้ส่งผลให้ผู้เรียนไม่เกิดแรงกระตุ้น ในการคิด ไม่สามารถคิดค้นประดิษฐ์สิ่งใหม่ๆ หรือสามารถคิดหาวิธีการมาเพื่อแก้ปัญหาหรือสนองความต้องการ
ดังนั้น การจัดการเรียนรู้รูปแบบหนึ่งที่จะช่วยส่งเสริมให้ผู้เรียนเกิดทักษะในการคิดสร้างสรรค์และทักษะการแก้ปัญหา คือการจัดการเรียนรู้ให้กับผู้เรียนตามแนวทางสะเต็มศึกษา โดยจะดำเนินการตามกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมที่เน้นให้ผู้เรียนเรียนรู้ผ่านกระบวนการคิดสร้างสรรค์ การคิดเชิงสังเคราะห์ และการลงมือปฏิบัติเพื่อแก้ปัญหาหรือสนองความต้องการอย่างเป็นขั้นตอน ซึ่งแต่ละขั้นตอนของกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมนั้นจะช่วยให้ผู้เรียนฝึกการคิดสร้างสรรค์ และการคิดเชิงสังเคราะห์จากสถานการณ์ที่พบเห็นเพื่อทำการรวบรวมและกลั่นกรองข้อมูลจนได้ข้อมูลที่สามารถนำไปใช้ประโยชน์ ตลอดจนมีการถ่ายทอดความคิดเพื่ออธิบายและสื่อสารแนวคิดให้ผู้อื่นเข้าใจ โดยแนวคิดเหล่านี้จะเป็นสิ่งที่นำเสนอความคิดสร้างสรรค์และทักษะการแก้ปัญหาของผู้เรียนแต่ละบุคคล นอกจากนี้การใช้กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมในการดำเนินการยังมีการใช้องค์ความรู้จากศาสตร์หลายๆ ด้าน เช่น ความรู้ทางด้านวิทยาศาสตร์ และความรู้ทางด้านคณิตศาสตร์ เพื่อนำมาใช้ประกอบในแต่ละขั้นตอนของกระบวนการแก้ปัญหาหรือสนองความต้องการจนได้เป็นสิ่งของเครื่องใช้หรือวิธีการ และในบางครั้งสิ่งของเครื่องใช้หรือวิธีการเหล่านี้สามารถพัฒนาไปใช้ประโยชน์ในเชิงพาณิชย์ได้อีกด้วย
กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม เป็นขั้นตอนที่นำมาใช้ในดำเนินการเพื่อแก้ปัญหาหรือสนองความต้องการ ซึ่งกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมนี้จะเริ่มจากการระบุปัญหาที่พบแล้วกำหนดเป็นปัญหาที่ต้องการแก้ไข จากนั้นจึงทำการค้นหาแนวคิดที่เกี่ยวข้องและทำการวิเคราะห์เพื่อเลือกวิธีการที่เหมาะสมสำหรับการแก้ไข เมื่อได้วิธีการที่เหมาะสมแล้วจึงทำการวางแผนและพัฒนาสิ่งของเครื่องใช้หรือวิธีการ เมื่อสร้างชิ้นงานหรือวิธีการเรียบร้อยแล้วจึงนำไปทดสอบ หากมีข้อบกพร่องก็ให้ทำการปรับปรุงแก้ไขเพื่อให้สิ่งของเครื่องใช้หรือวิธีการนั้นสามารถใช้แก้ไขปัญหาหรือสนองความต้องการได้ ส่วนในตอนสุดท้ายจะดำเนินการประเมินผลว่าสิ่งของเครื่องใช้หรือวิธีการนั้นจะสามารถใช้แก้ปัญหาหรือสนองความต้องการได้ตามที่กำหนดไว้หรือไม่ ดังนั้น กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมจึงประกอบด้วย 6 ขั้นตอน ดังนี้
ขั้นที่ 1 ระบุปัญหา (Problem Identification) เป็นขั้นตอนที่ผู้แก้ปัญหาทำความเข้าใจในสิ่งที่เป็นปัญหาในชีวิตประจำวันที่พบเจอ ซึ่งสามารถใช้ทักษะการตั้งคำถามด้วยหลัก 5W 1H เมื่อเกิดสถานการณ์ปัญหาหรือความต้องการ ซึ่งคำถามจากหลัก 5W1H ประกอบด้วย
ขั้นที่ 2 รวบรวมข้อมูลและแนวคิดที่เกี่ยวข้องกับปัญหา (Related Information Search) ในขั้นตอนนี้จะเป็นการรวบรวมข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับปัญหาหรือความต้องการ และแนวทางการแก้ปัญหาหรือสนองความต้องการตามที่กำหนดไว้ในขั้นที่ 1 เพื่อหาวิธีการที่หลากหลายสำหรับใช้ในการแก้ปัญหาหรือสนองความต้องการ โดยการค้นหาและรวบรวมข้อมูลจากแหล่งข้อมูลต่างๆ เช่น สอบถามจากผู้รู้ สืบค้นหรือสำรวจจากสื่อและแหล่งเรียนรู้ต่างๆ ซึ่งการค้นหาแนวคิดที่เกี่ยวข้องกับปัญหานี้จะเป็นการศึกษาองค์รู้จากทั้งวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ รวมทั้งศาสตร์อื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง จากนั้นนำข้อมูลที่รวบรวมได้มาวิเคราะห์และสรุปเป็นสารสนเทศและวิธีการแก้ปัญหาหรือสนองความต้องการ โดยวิธีการแก้ปัญหาหรือสนองความต้องการอาจมีได้มากกว่า 1 วิธี จากนั้นจึงพิจารณาและเลือกวิธีการแก้ปัญหาหรือสนองความต้องการที่เหมาะสมและสอดคล้องกับปัญหาหรือความต้องการ ในประเด็นต่างๆ เช่น ข้อดี ข้อเสีย ความสอดคล้องและการนาไปใช้ได้จริงของวิธีการแต่ละวิธี ดังนั้นวิธีการที่จะถูกพิจารณาคัดเลือกจะอยู่ภายใต้กรอบของปัญหาหรือความต้องการมาเป็นข้อมูลประกอบการตัดสินใจเลือก
ขั้นที่ 3 ออกแบบวิธีการแก้ปัญหา (Solution Design) เป็นขั้นตอนของการออกแบบชิ้นงานหรือวิธีการโดยการประยุกต์ใช้ข้อมูลที่ได้จากการรวบรวมในขั้นที่ 2 ซึ่งขั้นตอนนี้จะช่วยสื่อสารแนวคิดของการแก้ปัญหาให้ผู้อื่นเข้าใจโดยผ่านวิธีการต่างๆ เช่น การร่างภาพ การอธิบาย เป็นต้น
ขั้นที่ 4 วางแผนและดาเนินการแก้ปัญหา (Planning and Development) เป็นขั้นตอนของการวางลำดับขั้นตอนของการสร้างช้นงานหรือวิธีการ จากนั้นจึงลงมือสร้างหรือพัฒนาชิ้นงานหรือวิธีการ เพื่อที่จะนาผลลัพธ์ที่ได้ไปใช้ในการขั้นตอนต่อไป
ขั้นที่ 5 ทดสอบ ประเมินผล และปรับปรุงแก้ไขวิธีการแก้ปัญหาหรือชิ้นงาน (Testing, Evaluation and Design Improvement) เป็นขั้นตอนของการตรวจสอบและประเมินชิ้นงานวิธีการที่สร้างขึ้นว่า สามารถทางานหรือใช้ในการแก้ปัญหาหรือสนองความต้องการได้หรือไม่ มีข้อบกพร่องอย่างไร และควรปรับปรุงแก้ไขชิ้นงานหรือแบบจาลองวิธีการใน ส่วนใด ควรปรับปรุงแก้ไขอย่างไร แล้วจึงดาเนินการปรับปรุงแก้ไขในส่วนนั้นจนได้ชิ้นงานวิธีการที่สอดคล้องตามรูปแบบที่ออกแบบไว้
ขั้นที่ 6 นำเสนอวิธีการแก้ปัญหา ผลการแก้ปัญหาหรือชิ้นงาน (Presentation) เป็นขั้นตอนของการคิดวิธีการนำเสนอข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับชิ้นงานหรือวิธีการที่สร้างขึ้นมาเพื่อแก้ปัญหาหรือสนองความต้องการ
จากที่กล่าวมาข้างต้นเกี่ยวกับกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม 6 ขั้นตอนนั้น หากนำมาใช้ในการจัดการเรียนการสอนใน ชั้นเรียนจะสามารถดำเนินการโดยการที่ผู้สอนสามารถพัฒนากิจกรรมการเรียนรู้ โดยนำกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมในขั้นที่ 1 ระบุปัญหามาไว้ส่วนของขั้นนำ ซึ่งจะเป็นการกำหนดสถานการณ์ปัญหาให้ผู้เรียน เพื่อที่ผู้เรียนจะได้ทำการวิเคราะห์เพื่อกำหนดปัญหาหรือความต้องการจากสถานการณ์นั้น สำหรับในขั้นที่ 2 ถึงขั้นที่ 6 ของกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม อาจจะนำมาไว้ในส่วนของขั้นพัฒนาผู้เรียน ส่วนในขั้นสรุปของการเรียนจะเป็นการสรุปร่วมกันถึงองค์ความรู้ทางด้านวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ รวมทั้งศาสตร์อื่นๆ ที่ได้จากการค้นคว้าเพื่อนำมาใช้ในการแก้ปัญหาหรือสนองความต้องการตามกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม
สรุปได้ว่า การใช้กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมเป็นเครื่องมือช่วยในการจัดการเรียนการสอนเพื่อเสริมสร้างและพัฒนาการเรียนรู้ของเยาวชน จะช่วยให้เยาวชนได้มีการฝึกทักษะในการคิดอย่างเป็นขั้นตอนซึ่งเป็นการต่อยอดความรู้ที่มีอยู่เดิมให้ขยายไปจนเกิดมุมมองใหม่ๆ ในการแก้ปัญหานั้นๆ ได้อย่างครอบคลุมและถูกต้องจนนำไปสู่การพัฒนาผลิตภัณฑ์หรือวิธีการที่มีความสามารถนาไปแข่งขันในเชิงธุรกิจ และเป็นการเพิ่มความสามารถทางปัญญาของเยาวชนไทยซึ่งเป็นกำลังในการพัฒนาประเทศชาติต่อไปในอนาคต
อ่านต่อ ตอนที่ 2 ความคิดสร้างสรรค์ (Creative Thinking)….
บทความโดย นางสาวสุธิดา การีมี
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
หลักในการสอนเพื่อความเข้าใจในความหมายและสร้างความเข้าใจที่ตรงกันเกี่ยวกับสะเต็มศึกษา ไม่ใช่เป็นการบอกนิยามหรือความหมายให้ผู้เรียนท่องหรือจดจำ แต่เป็นการให้ผู้เรียนทำความเข้าใจผ่านการทำกิจกรรม โดยผู้สอนจะเน้นการตั้งคำถามเพื่อกระตุ้นแนวคิดของผู้เรียนเป็นสำคัญ เช่น การแบ่งกลุ่มพูดคุยเพื่อแลกเปลี่ยนและระดมความคิด (Brainstorm) การหาข้อมูล การนำเสนอผลงานและแสดงความคิดเห็น ซึ่งเป็นการเน้นการคิดวิเคราะห์ก่อน แล้วจึงสังเคราะห์และแลกเปลี่ยนความคิดของตนเองกับผู้อื่นในชั้นเรียน เพื่อเป็นบทสรุปร่วมกันบนพื้นฐานคำถามที่ว่าสะเต็มคืออะไร เพราะเหตุใดจึงมีความสำคัญ และสิ่งที่ผู้เรียนจะได้รับจากการเรียนการสอนตามแนวทางสะเต็มศึกษา
ขั้นตอนท่ี่ 1 ผู้เรียนศึกษาความหมายของสะเต็มจากเอกสารที่ผู้สอนจัดเตรียมไว้ให้ ซึ่งเอกสารนั้นบอกถึงความหมายของสะเต็มจากหลากหลายแหล่งข้อมูล จากนั้นให้ผู้เรียนพิจารณาความหมายของสะเต็ม และเขียนหลักเกณฑ์ที่ใช้ในการตัดสินใจว่าสะเต็มคืออะไรในแบบของตนเอง
ขั้นตอนที่ 2 ผู้เรียนแลกเปลี่ยนความคิดและอภิปรายร่วมกัน เกี่ยวกับความหมายของสะเต็มศึกษา ว่าเหมือนและแตกต่างกันอย่างไร
วัสดุหรือเครื่องมือช่วยในการสอน : เอกสารนิยามความหมายของสะเต็มจากแหล่งข้อมูลที่น่าเชื่อถือ และมีคำอธิบายที่หลากหลาย
ขั้นตอนที่ 1 วิเคราะห์ความเหมือนและความแตกต่างระหว่างความหมายของสะเต็มในเอกสารที่จัดเตรียมไว้ให้ กับความหมายสะเต็มของตนเอง
ขั้นตอนที่ 2 อภิปรายความหมายร่วมของสะเต็มที่สามารถนำไปใช้ในสายงานต่างๆ เช่น นักพัฒนาการศึกษา นักวางแผนนโยบาย นักธุรกิจ
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
ขั้นตอนที่ 1 ผู้เรียนอ่านบทความจากหนังสือพิมพ์ Bangkok Post หัวข้อ A Stem Education [4]
ขั้นตอนที่ 2 ผู้เรียนร่วมกันอภิปรายในหัวข้อ
วัสดุหรือเครื่องมือช่วยในการสอน : แหล่งข้อมูลความหมายของสะเต็ม ไม่จำเป็นต้องเป็นบทความจากหนังสือพิมพ์ Bangkok Post สามารถมาจากแหล่งอื่นที่มีความน่าเชื่อถือได้
ผู้สอนตั้งสถานการณ์ : ถ้าผู้เรียนอยู่ในลิฟท์และพบพ่อแม่/เพื่อนผู้เรียน/เพื่อนร่วมงาน/ผู้บริหาร/คุณครู พวกเขาถามเกี่ยวกับสะเต็ม ผู้เรียนจะอธิบายให้พวกเขาฟังว่าอย่างไรในเวลา 2 นาที
จากกิจกรรมข้างต้นนั้นช่วยสร้างความเข้าใจในความหมายของสะเต็มผ่านทางการแสดงความคิดเห็นและตรวจสอบความเข้าใจ โดยใช้เทคนิคการอภิปรายร่วมกับผู้อื่น อีกทั้งกิจกรรมเหล่านี้สามารถสะท้อนให้ผู้สอนเห็นได้ว่า ผู้เรียนมีความเข้าใจในความหมายและเห็นความสำคัญของสะเต็มแล้วหรือไม่ โดยเทคนิคการแลกเปลี่ยนความคิดเห็นนั้น ควรให้ผู้เรียนสลับเปลี่ยนกลุ่มและที่นั่งของตนเอง เพื่อให้ผู้เรียนได้รับฟังแนวคิดที่หลากหลาย ซึ่งช่วยเสริมสร้างทักษะการติดต่อสื่อสาร การยอมรับฟังความคิดและการทำงานร่วมกับผู้อื่นได้อีกด้วย
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
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
จากการจัดกิจกรรมคาราวานวิทยาศาสตร์นั้น คณะผู้เขียนได้นำกิจกรรม “ลมเจ้าปัญหา” ไปใช้ในการจัดกิจกรรม ซึ่งเป็นการเรียนรู้วิทยาศาสตร์์ ผ่านขั้นตอนการประดิษฐ์และสังเกตกลไกการทำงานของของเล่นนั้น โดยกิจกรรมนี้มีเป้าหมาย เพื่อให้นักเรียนในชั้นประถมศึกษา เข้าใจการเชื่อมโยงและประยุกต์ใช้ความรู้ทางด้านวิทยาศาสตร์กับสิ่งแวดล้อมรอบตัว โดยกิจกรรมนี้จะสอดแทรกความรู้เรื่องวาฬ การหายใจของวาฬ ที่เราสังเกตได้ว่าจะมีไอน้ำในอากาศเกิดขึ้น เมื่อวาฬโผล่ขึ้นมาหายใจบนผิวน้ำ ซึ่งเกิดจากความแตกต่างของอุณหภูมิในบรรยากาศ และเรื่องความเร็วลมที่ทำให้ลูกบอลลอยตัวขึ้นเกิดจากความแตกต่างระหว่างความดัน โดยกิจกรรมนี้ทำให้นักเรียนเกิดความคิดสร้างสรรค์ เกิดทักษะการใช้วัสดุอุปกรณ์จากการสร้างของเล่น และเกิดความสนุกสนาน ซึ่งนำไปสู่การรักในการเรียนวิทยาศาสตร์นั่นเอง
ก่อนจะเข้าสู่ขั้นตอนการทำกิจกรรมนั้น ผู้สอนจะนำผู้เรียนเข้าสู่กิจกรรมโดยการเปิดวิดีโอ ที่มีเนื้อหาเกี่ยวกับ วาฬที่โผล่ขึ้นมาหายใจบนผิวน้ำ ซึ่งสามารถหาได้ตามเว็บไซต์ทั่วไป ดังตัวอย่างของแหล่งวิดีโอต่อไปนี้
[embedyt] https://www.youtube.com/watch?v=jHu4d-NV8Hk[/embedyt]
และตั้งคำถามเป็นการเกริ่นนำเพื่อกระตุ้นความสนใจของนักเรียน และให้นักเรียนเล็งเห็นว่าทำไมวาฬจะต้องขึ้นมาหายใจ วาฬมีลักษณะเหมือนมนุษย์อย่างไร และสุดท้ายจะให้นักเรียนสังเกตว่าเมื่อวาฬขึ้นมาหายใจแล้ว เราสังเกตเห็นละอองน้ำที่เกิดขึ้น แล้วละอองน้ำนั้นเกิดขึ้นได้อย่างไร ซึ่งเป็นการนำหลักการที่วิทยาศาสตร์มาอธิบายปรากฎการณ์ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ
เมื่อประมาณ 65 ล้านปีก่อน บรรพบุรุษของวาฬเป็นสัตว์กินเนื้อ อาศัยอยู่บนบก มี 4 ขา มีชื่อว่า “มีโซนิก” จากนั้นก็วิวัฒนาการเป็นสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำภายในเวลา 10 ล้านปี จากนั้นขาหลังก็ค่อยๆหดและเล็กลง จนต่อมาเมื่อประมาณ 24-26 ล้านปีก่อน กระดูกและข้อต่อก็หดเล็กลงจนไม่มีโผล่ออกมาให้เห็น แต่ในปัจจุบันกระดูกส่วนของขาหลังก็ยังคงมีอยู่ แต่เป็นอวัยวะภายในที่มีขนาดเล็ก และทำหน้าที่เพียงเป็นที่ยึดติดของอวัยวะสืบพันธุ์เท่านั้น กลายเป็นวาฬที่เราเห็นในปัจจุบัน
วาฬเป็นสัตว์ประเภทเลี้ยงลูกด้วยน้ำนมที่มีขนาดใหญ่ แม้จะไม่มีขนปกคลุมลำตัวเหมือนสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมชนิดอื่น ๆ แต่วาฬรักษาความอบอุ่นในร่างกายด้วยไขมันในชั้นใต้ผิวหนัง วาฬอาศัยอยู่ในมหาสมุทรอันกว้างใหญ่ มีหลากหลายสายพันธุ์ แต่ละสายพันธ์ุมีรูปร่าง ลักษณะ และถิ่นที่อยู่อาศัยแตกต่างกันไป แต่ทุกสายพันธ์ุของวาฬต้องขึ้นมาหายใจบนผิวน้ำทุก ๆ 20 นาที เพื่อปล่อยลมหายใจออก ซึ่งขณะที่ปล่อยลมหายใจออกนั้นจะมีไอน้ำและละอองน้ำเหมือนน้ำพุพ่นออกมาจากอวัยวะพิเศษที่อยู่ตรงส่วนหัวเป็นรูกลม ๆ ด้วยเหตุนี้นี่เอง วาฬจึงถูกสังเกตและพบได้ง่ายจากนักล่า
วาฬและมนุษย์จัดว่าเป็นสัตว์ประเภทเลี้ยงลูกด้วยน้ำนมเช่นเดียวกัน จึงมีความคล้ายคลึงกันทางด้านระบบต่าง ๆ ภายในร่างกาย เช่น มีปอดเป็นอวัยวะในการแลกเปลี่ยนออกซิเจน และวาฬออกลูกเป็นตัว ครั้งละ 1 ตัว ลูกของวาฬจะกินนมจากเต้านมของแม่เหมือนสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมทั่วไป เต้านมของวาฬมี 1 คู่ อยู่ในร่องท้องของวาฬตัวเมีย ขณะที่กินนมลูกวาฬจะว่ายน้ำเคียงข้างไปพร้อมกับแม่ และที่สำคัญวาฬก็มีหัวใจ 4 ห้องหัวใจเหมือนกับมนุษย์
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#)
การนำเข้าสู่การประดิษฐ์ของเล่นในกิจกรรมลมเจ้าปัญหา โดยพูดคุยกับนักเรียนในเรื่อง การหายใจของเรา และของวาฬ ก่อให้เกิดลมได้อย่างไร และลมที่เกิดขึ้นจากการเป่าของเรานั้นสามารถทำอะไรได้บ้าง และให้นักเรียนดูวิดีโอการประดิษฐ์ของเล่น
วัสดุอุปกรณ์
รูปที่ 2 วัสดุอุปกรณ์
คุณครูสามารถสอดแทรกเรื่องการแก้ปัญหาในขั้นตอนการสร้างของเล่นได้ เช่น ข้อจำกัดของวัสดุอุปกรณ์ สามารถใช้วัสดุอื่นทดแทนในการประดิษฐ์ของเล่น เช่น การใช้เทปกาวสองหน้าแทนการใช้กาวน้ำ
รูปที่ 3 ระบายสีและตัดกระดาษตามรอย
รูปที่ 4 ติดหลอดงอด้านในของวาฬ และประกบทั้งสองด้านเข้าหากัน
รูปที่ 5 ทดลองเป่าลูกโฟม
หมายเหตุ ถ้าขั้นตอนการทดลองเป่ายังมีปัญหา ควรมีการปรับแก้ของปลายหลอด คือ กดให้ปลายหลอดบานกว่าเดิมเพื่อรองรับลูกโฟม
การต่อยอดกิจกรรม สามารถใช้รูปช้างแทนวาฬได้ และกล่าวถึงความรู้ในเรื่องลักษณะของช้างที่ใช้งวงในการดูดและเป่า เพื่อกินหรือพ่นน้ำ ซึ่งสามารถเชื่อมโยงกับหลักการในการดูดและเป่าน้ำออกจากหลอด (รูปที่ 6)
รูปที่ 6 ช้างและวาฬ
สังเกตพฤติกรรมนักเรียนในการเปล่าลูกโฟม แล้วตั้งคำถามเพื่อเชื่อมโยงความรู้กับปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้น เช่น ทำอย่างไรลูกโฟมจึงจะลอยนิ่ง ๆ หรือ ถ้าลูกโฟมหาย เราสามารถใช้อะไรมาทดแทนได้ เพราะอะไร
ร่วมกันอภิปรายกับนักเรียน ถึงหลักการทางวิทยาศาสตร์เรื่องใดที่ทำให้ลูกโฟมลอยได้ เมื่อเราเป่าลมใต้ลูกโฟม จะทำให้ลมไหลไปยังบริเวณด้านล่างและด้านข้างลูกโฟม ส่งผลให้ความดันรอบโฟมน้อยกว่าความดันอากาศที่ห่่างออกไป ตามกฏของเบอร์นูลี ที่ว่าบริเวณใดที่อากาศไหลเร็วจะทำให้ความดันบริเวณนั้นน้อยกว่าบริเวณที่อากาศไหลช้า ทำให้เกิดแรงผลักรอบ ๆ ลูกโฟมให้ลอยขึ้น เนื่องจากลมวิ่งจากบริเวณที่มีความดันมากไปยังบริเวณที่มีความดันน้อยกว่า
เพิ่มความสนุกสนานในชั้นเรียนด้วยการแข่งขันเป่าลูกโฟมของตัวแทนนักเรียน แสดงดังรูปที่ 7 โดยมีกติกาคือเป่าลูกโฟมให้ลอยได้นานที่สุด โดยไม่ตกลงสู่พื้น หรือฐานรอง
รูปที่ 7 แข่งขันกันเป่าลูกโฟม
บทความ โดย นางสาวนุศวดี พจนานุกิจ นางสาวตรีสุคนธ์ ตรีบุพชาติสกุล และนายสุนทร พรมมงคล นักวิชาการสาขาเทคโนโลยี