วิจัยในชั้นเรียนของมณิสรา เซลล์ไฟฟ้าเคมี

การจัดการเรียนรู้ตามแนวสะเต็มศึกษา (STEM Education) เรื่อง เซลล์ไฟฟ้าเคมีเพื่อพัฒนาความสามารถในการแก้ปัญหา ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 มณิสรา นาคเสน วิจัยในชั้นเรียนนี้เป็นส่วนหนึ่งของการศึกษาตามหลักสูตรครุศาตรบัณฑิต สาขาวิชาวิทยาศาสตร์ทั่วไปและเคมีคณะครุศาสตร์ มหาวิทยาลัยราชภัฏอุดรธานี 2566

ก ชื่อเรื่องรายงานวิจัย การจัดการเรียนรู้ตามแนวสะเต็มศึกษา (STEM Education) เรื่อง เซลล์ไฟฟ้าเคมี เพื่อพัฒนาความสามารถในการแก้ปัญหา ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 ผู้วิจัย นางสาวมณิสรา นาคเสน สาขาวิชา วิทยาศาสตร์ทั่วไปและเคมี อาจารย์นิเทศ ดร.อัจฉรา ศิริพนาดร ครูพี่เลี้ยง นางวราภรณ์ พันธะนะบุญ ปีการศึกษา 2566 บทคัดย่อ การศึกษาวิจัยครั้งนี้ มีวัตถุประสงค์เพื่อ 1) เพื่อเปรียบเทียบความสามารถในการแก้ปัญหาก่อน เรียนและหลังเรียนของนักเรียนที่ได้รับการจัดการเรียนรู้ตามแนวคิดสะเต็มศึกษา2) เพื่อพัฒนา ความสามารถในการแก้ปัญหาของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 โดยการจัดการเรียนรู้ตามแนวคิดสะเต็ม ศึกษา กลุ่มตัวอย่างที่ใช้ในงานวิจัยครั้งนี้ เป็นนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาชั้นปีที่ 5 โรงเรียน เทศบาล 3 บ้าน เหล่า อำเภอเมืองอุดรธานี จังหวัดอุดรธานี ภาคเรียนที่ 2 ปีการศึกษา 2566 จำนวน 1 ห้องเรียน จำนวน ผู้เรียน 13 คน ซึ่งได้มาจากการสุ่มแบบเจาะจง(Purposive Sampling) เครื่องมือที่ใช้ในการวิจัย ประกอบด้วย 1) แผนการจัดการเรียนรู้ตามแนวคิดสะเต็มศึกษา เรื่อง เซลล์ไฟฟ้าเคมีชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 จำนวน 3 แผน รวม 9 ชั่วโมง 2) แบบทดสอบวัดความสามารถในการแก้ปัญหา เรื่องเซลล์ไฟฟ้าเคมี จำนวน 4 ชุด ชุดละ 2 ข้อ สถิติที่ได้ในการวิจัย ได้แก่ ค่าร้อยละ ค่าเฉลี่ย ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน ผลการวิจัยพบว่านักเรียนมีความสามารถในการแก้ปัญหา คะแนนเฉลี่ยก่อนเรียน 3.58 คิดเป็นร้อยละ 35.80 และคะแนนเฉลี่ยหลังเรียนเท่ากับ 9.05 คิดเป็นร้อยละ 90.05 เมื่อเปรียบเทียบคะแนนก่อนเรียน หลังเรียน พบว่าความสามารถในการแก้ปัญหาของนักเรียนหลังเรียนสูงกว่าก่อนเรียนอย่างมีนัยสำคัญทาง สถิติที่ระดับ 0.1

ข กิตติกรรมประกาศ รายงานวิจัยฉบับนี้ได้ศึกษาการจัดการเรียนรู้ตามแนวสะเต็มศึกษา (STEM Education) เรื่อง เซลล์ไฟฟ้าเคมี เพื่อพัฒนาความสามารถในการแก้ปัญหา ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 ซึ่งรายงาน วิจัยนี้สำเร็จลงได้ด้วยความกรุณาและความช่วยเหลือจาก ดร.อัจฉรา ศิริพนาดร อาจารย์นิเทศ โดยท่าน ได้ให้คำแนะนำและคำปรึกษาและความช่วยเหลือในทุกด้านเกี่ยวกับสาระวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี พร้อมทั้งได้ตรวจสอบความถูกต้องของรูปแบบเนื้อหาตลอดจนการเก็บรวบรวมข้อมูลและการสรุป ผลการวิจัยจนสำเร็จออกมาเป็นรูปเล่ม ผู้จัดทำรายงานการวิจัยจึงขอขอบคุณพระคุณท่านไว้ ณ ที่นี่เป็น อย่างสูง ขอขอบพระคุณ คุณครูวราภรณ์ พันธนะบุญ คุณครูพี่เลี้ยง คุณครูอรวรรณ ชัยชนะทรัพย์ หัวหน้าฝ่ายวิชาการ คุณครูพิภาพร วงษ์ปัตตา คุณครูกลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี โรงเรียนเทศบาล 3 บ้านเหล่า อำเภอเมืองอุดรธานี จังหวัดอุดรธานี ที่กรุณาช่วยตรวจสอบคุณภาพและ ความสอดคล้องของเครื่องมือที่ใช้ในการวิจัย คอยให้คำแนะนำเกี่ยวกับรูปแบบ เนื้อหา กิจกรรม จุดประสงค์ และการวัดประเมินผล และขอขอบใจนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 ที่ให้ความร่วมมือในการ ทดสอบการวิจัยในครั้งนี้ ขอขอบพระคุณคณาจารย์ประจำหลักสูตรปริญญาตรีสาขาวิชาวิทยาศาสตร์ทั่วไป คณะครุ ศาสตร์ มหาวิทยาลัยราชภัฏอุดรธานี ทุกท่านที่ได้ประสิทธิ์ประสาทความรู้และประสบการณ์อันมีค่ายิ่งแก่ ศิษย์ ขอขอบพระคุณบิดา มารดา สมาชิกทุกคนในครอบครัวผู้วิจัย ที่อยู่เบื้องหลังแห่ง ความสำเร็จ ครั้งนี้ คอยช่วยเหลือและให้กำลังใจ เพื่อรอคอยผลสำเร็จของผู้วิจัย ขอขอบคุณเพื่อน นักศึกษา สาขาวิชา วิทยาศาสตร์และเพื่อนร่วมรุ่นครุศาสตรบัณฑิตทุกท่าน ที่ให้ความช่วยเหลือและ เป็นกำลังใจตลอดมา สุดท้ายนี้ ขอให้คุณค่าที่ได้รับจากงานวิจัยฉบับนี้ ขอให้เป็นประโยชน์แก่ผู้ศึกษาในครั้งต่อ ๆไป เพื่อใช้ในการปรับปรุงแก้ไขและพัฒนาการศึกษาชาติไทยให้มีประสิทธิภาพยิ่ง ๆ ขึ้นไป มณิสรา นาคเสน

ค สารบัญ เรื่อง หน้า บทคัดย่อ ก กิตติกรรมประกาศ ข สารบัญ ค บทที่ 1 บทนำ 1 ความเป็นมาและความสำคัญของปัญหา 1 วัตถุประสงค์การวิจัย 2 สมมติฐานของการวิจัย 2 ขอบเขตของการวิจัย 3 ระยะเวลาในการวิจัย 3 นิยามศัพท์เฉพาะ 3 ประโยชน์ที่จะได้รับ 5 บทที่ 2 เอกสารและงานวิจัยที่เกี่ยวข้อง 6 การจัดการเรียนรู้ตามแนวคิดสะเต็มศึกษา (STEM Education) 7 ความสามารถในการแก้ปัญหา 25 งานวิจัยที่เกี่ยวข้อง 36 บทที่ 3 วิธีดำเนินการวิจัย 42 แบบแผนการวิจัย 42 ประชากรและกลุ่มตัวอย่าง 43 เครื่องมือที่ใช้ในการวิจัย 43 การสร้างเครื่องมือ 43 การเก็บรวบรวมข้อมูล 46 การวิเคราะห์ข้อมูล 47 สถิติที่ใช้ในการวิจัย 47 บทที่4 ผลการวิเคราะห์ข้อมูล 50 ตอนที่ 1 ผลการศึกษาความสามารถในการแก้ปัญหาก่อนเรียน 50 ระหว่างเรียน และหลังการเรียนเมื่อได้รับการจัดการเรียนรู้ตาม

ง สารบัญ(ต่อ) เรื่อง หน้า แนวคิดสะเต็มศึกษา ตอนที่ 2 ผลการศึกษาคะแนนพัฒนาการของความสามารถในการ 54 แก้ปัญหา ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 หลังการเรียนเมื่อได้รับ การจัดการเรียนรู้ตามแนวคิดสะเต็มศึกษา บทที่ 5 สรุป อภิปรายผล และข้อเสนอแนะ 57 สรุปผลการวิจัย 61 อภิปรายผลการวิจัย 61 ข้อเสนอแนะ 62 เอกสารอ้างอิง 64 ภาคผนวก 70 ภาคผนวก ก รายชื่อผู้เชี่ยวชาญ รายชื่อผู้ช่วยผู้วิจัย 71 ภาคผนวก ข เครื่องมือที่ใช้ในการวิจัย 73 ภาคผนวก ค ผลการหาประสิทธิภาพเครื่องมือที่ใช้ในการวิจัย 90 ภาคผนวก ง ภาพประกอบ 93 ประวัติย่อของผู้วิจัย 96

1 บทที่1 บทนำ ความเป็นมาและความสำคัญ ในโลกยุคปัจจุบันมีการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นรอบตัวเราอยู่มากมายทั้งเศรษฐกิจ สังคมการเมือง วัฒนธรรมสิ่งแวดล้อม หรือแม้แต่สื่อและเทคโนโลยีต่างๆ ที่เมื่อก่อนอาจจะเป็นเรื่องไกลตัวค่อนข้างมาก แต่ปัจจุบันสื่อและเทคโนโลยีกลับมามีบทบาทอย่างมากในชีวิตประจำวันซึ่งเราสาม ารถพบเห็นได้ โดยทั่วไปและคงไม่มีใครปฏิเสธการเข้าถึงเทคโนโลยีอย่างแน่นอน เนื่องจากขณะนี้โลกของเราเข้าสู่ยุค แห่งเทคโนโลยีสารสนเทศ ที่มีการติดต่อสื่อสารกันอย่างรวดเร็ว มีการแข่งขันสูงทั้งอาชีพ เศรษฐกิจ และ การศึกษา โดยเป้าหมายของการศึกษาคือการเตรียมกำลังคนเพื่อเป็นกำลังคนของชาติในอนาคต เนื่องจากในสังคมโลกสมัยใหม่การเปลี่ยนแปลงลักษณะของกำลังคนที่ตลาดแรงงานต้องการ เป็นสาเหตุ สำคัญที่ทำให้เยาวชนต้องการได้รับการเตรียมตัวให้พร้อมสำหรับการแข่งขันในตลาดแรงงาน การเตรียม ตัวไม่จำกัดเพียงแต่ความรู้ ที่ได้เรียนในโรงเรียนเท่านั้นหากแต่ยังต้องให้สามารถใช้ความรู้ และทักษะใน สถานการณ์และบริบทต่างๆ อย่างกว้างขวางในศตวรรษที่ 21 ต่อไป (สุนีย์คล้ายนิล, 2555, น.20) จากการฝึกประสบการณ์การสอน รายวิชาเคมี ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 ผู้วิจัยได้ รับผิดชอบสอนนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 นักเรียนยังขาดความสามารถในการแก้ปัญหา อาจ เนื่องมาจากวิชาเคมีเป็นวิชาที่มีเนื้อหาค่อนข้างยาก และซับซ้อน บางเรื่องไม่สามารถมองเห็นเป็นรูปธรรม ได้ โดยเฉพาะการเรียนด้วยตำราเรียนหรือ การทำแบบฝึกหัดเพียงอย่างเดียว นอกจากนั้นเนื้อหาของวิชา เคมีไม่สามารถใช้การท่องจำได้ ต้อง อาศัยความเข้าใจในเนื้อหาของหลักการและทฤษฎีที่เกี่ยวข้อง เนื้อหา ในบางหัวข้อเช่น เรื่องเซลล์ไฟฟ้าเคมีซึ่งประกอบไปด้วยสมการเคมีที่แสดงปฏิกิริยาต่าง ๆ มากมาย หาก ใช้การอธิบายเพียง อย่างเดียว อาจทําให้นักเรียนบางคนเกิดความไม่เข้าใจ เกิดความท้อแท้ เบื่อหน่ายได้ การเรียนรู้ในศตวรรษที่ 21 ครูต้องไม่เพียงแต่เอาใจใส่ผู้เรียนเท่านั้น ยังต้องมีทักษะในการ ทำให้ ผู้เรียนรักการเรียนรู้ ให้สนุกกับการเรียนรู้ และกระตุ้นให้ผู้เรียนอยากเรียนรู้ต่อไป (วิจารณ์ พานิช, 2556) ซึ่งสอดคล้องกับการจัดการเรียนรู้ตามแนวคิดสะเต็มศึกษา ซึ่งเป็นการสอนแบบบูรณา การข้ามกลุ่มสาระ วิชา ได้แก่ วิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์ โดยนำ จุดเด่นและวิธีการสอนของ แต่ละสาขาวิชามาผสมผสานกันอย่างลงตัว เพื่อให้ผู้เรียนนําความรู้ทุกแขนงมาใช้ในการแก้ปัญหา การ ค้นคว้า และการพัฒนาสิ่งต่าง ๆ ในสถานการณ์โลกปัจจุบัน (พร ทิพย์ ศิริภัทราชัย, 2556, น. 50) สะเต็ม ศึกษายังเป็นการจัดการเรียนรู้ที่เหมาะสมกับวัยและระดับชั้น ของผู้เรียน โดยการใช้ความรู้และทักษะใน

2 ด้านต่าง ๆ ผ่านการทำกิจกรรม (Activity Based) หรือการ ทำโครงงาน (Project Based) การเรียนรู้ แบบสะเต็มศึกษาดังกล่าวนี้ จะช่วยให้ผู้เรียนได้พัฒนาทักษะ การเรียนรู้ในศตวรรษที่ 21 ได้แก่ การคิด ทักษะการใช้เทคโนโลยีสารสนเทศ ทักษะการแก้ปัญหา และทักษะการสื่อสาร นอกจากนี้ผู้เรียนยังได้ ความรู้แบบองค์รวมที่สามารถนำไปประยุกต์ใช้ใน ชีวิตประจำวันได้ (สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยี, 2557, น. 7) จุดเด่นสำคัญ อีกประการหนึ่งของสะเต็มศึกษาก็คือช่วยให้ผู้เรียนเกิดการคิด ขั้นสูง (Higher-ordered Thinking) ได้แก่ การคิดแก้ปัญหา การคิดสร้างสรรค์ และการคิดอย่างมี วิจารณญาณ ซึ่งเป็นการคิดที่นำไปสู่ วิธีการแก้ปัญหา ซึ่งไม่ใช่ความรู้ความจำหรือความเข้าใจ และเป็น ทักษะที่จำเป็นในศตวรรษที่ 21 (21stCentury Skills) ที่ต้องการให้เกิดกับผู้เรียนเป็นสำคัญ (สนธิ พลชัย ยา, 2557, น. 7-10) จากความสำคัญและปัญหาที่กล่าวมาข้างต้น ผู้วิจัยได้เห็นถึงข้อดีของการจัดการเรียนรู้ตาม แนวคิดสะเต็มศึกษา ผู้วิจัยจึงสนใจนำวิธีการจัดการเรียนรู้ตามแนวคิดสะเต็มศึกษา มาใช้ในการจัดการ เรียนรู้ในกลุ่มสาระวิชาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี วิชาเคมี เรื่อง เซลล์ไฟฟ้าเคมีของนักเรียนชั้น มัธยมศึกษาปีที่ 5 โดยการจัดการเรียนรู้ดังกล่าวมีความเหมาะสำหรับวัยของผู้เรียน สามารถช่วยกระตุ้น ความสนใจของผู้เรียน และยังช่วยในการพัฒนาขีดความสามารถในการเรียนของผู้เรียน ซึ่งผู้วิจัยคาดหวัง เป็นอย่างยิ่งว่าการจัดการเรียนรู้ตามแนวคิดสะเต็มศึกษา จะทำให้ผู้เรียนเกิดการเรียนรู้ และเข้าใจใน เนื้อหา เรื่องเซลล์ไฟฟ้าเคมีได้ดียิ่งขึ้น และยังเป็นการพัฒนาความสามารถในการแก้ปัญหา ซึ่งเป็นทักษะ ที่จำเป็นในศตวรรษที่ 21 อีกทั้งสามารถนำผลการวิจัยที่ได้ไปปรับใช้ในการพัฒนาการ จัดการเรียนรู้ใน หัวข้ออื่น ๆ หรือรายวิชาอื่นได้ในอนาคตต่อไป วัตถุประสงค์ 1. เพื่อเปรียบเทียบความสามารถในการแก้ปัญหาก่อนเรียนและหลังเรียนของนักเรียนที่ได้รับการ จัดการเรียนรู้ตามแนวคิดสะเต็มศึกษา 2. เพื่อพัฒนาความสามารถในการแก้ปัญหาของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 โดยการจัดการ เรียนรู้ตามแนวคิดสะเต็มศึกษา สมมุติฐานการวิจัย ความสามารถในการแก้ปัญหา ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 ที่ได้รับการจัดการเรียนรู้ตาม แนวคิดสะเต็มศึกษาหลังเรียนสูงกว่าก่อนเรียน

3 ขอบเขตของการวิจัย 1. กลุ่มตัวอย่าง นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 โรงเรียนเทศบาล3 บ้านเหล่า อำเภอเมืองอุดรธานีจังหวัด อุดรธานี จำนวน 1 ห้องเรียน 13 คน 2. เนื้อหาที่ใช้ในการศึกษา เนื้อหาวิจัยครั้งนี้เป็นเนื้อหาวิชาเคมี หน่วยที่5 เรื่อง เซลล์ไฟฟ้าเคมีตามหลักสูตร แกนกลาง พุทธศักราช2551(ฉบับปรับปรุง2560) 3. ตัวแปรที่ศึกษา 3.1 ตัวแปรต้น ได้แก่การจัดการเรียนรู้ตามแนวคิดสะเต็มศึกษา 3.2 ตัวแปรตาม ได้แก่ความสามารถในการแก้ปัญหา 4. ระยะเวลาที่ใช้ในการศึกษา ผู้วิจัยได้ดำเนินการในภาคเรียนที่ 2 ปีการศึกษา 2566 รวมเวลา 3 สัปดาห์ จำนวน 9 ชั่วโมง นิยามศัพท์เฉพาะ 1. การจัดการเรียนรู้ตามแนวคิดสะเต็มศึกษา (STEM Education) หมายถึง แนวทางการ จัดการการเรียนรู้ บูรณาการวิชาวิทยาศาสตร์ (Science : S) เทคโนโลยี (Technology : T) วิศวกรรมศาสตร์ (Engineering : E) และคณิตศาสตร์ (Mathematics : M) โดยการใช้ความรู้ ทักษะ ประสบการณ์ ในการคิดแก้ไขปัญหาผ่านการทำกิจกรรม โดยมีขั้นตอนกระบวนการออกแบบการจัดการ เรียนรู้ดังนี้ 1) การระบุปัญหา (Identify Challenges) 2) การค้นหาแนวคิดที่เกี่ยวข้อง (Explore Ideas) 3) การวางแผนและพัฒนา (Plan and Develop) 4) การทดสอบและประเมินผล (Test and Evaluate) และ 5) การนำเสนอผลลัพธ์ (Present the Solution) 2. เนื้อหาที่ใช้ในการศึกษา หมายถึง เนื้อหาเรื่อง เซลล์ไฟฟ้าเคมีอ้างอิงตามหลักสูตรการศึกษา ขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551(ฉบับปรับปรุง 2560) สาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีช่วงชั้นที่ 4 (ม.4-6) บทที่ 5 เซลล์ไฟฟ้าเคมีผู้วิจัยได้ ทำการศึกษาและแบ่งเนื้อหาออกเป็น 3 หัวข้อดังนี้ 1. เซลล์กัลวานิก 2. เซลล์อิเล็กโทรไลติก 3. การกัดกร่อนของโลหะและการป้องกัน

4 3. ความสามารถในการแก้ปัญหา หมายถึง สมรรถนะของผู้เรียนในการใช้ทักษะ ประสบการณ์ และความรู้ที่มีอยู่มาวิเคราะห์ สังเคราะห์ และบูรณาการ เพื่อใช้ตัดสินใจแก้ปัญหา จากเหตุการณ์ที่เกิดขึ้น อย่างมีแบบแผน โดยผู้เรียนสามารถระบุปัญหา วิเคราะห์หาสาเหตุของ ปัญหา นำเสนอวิธีแก้ปัญหา และ ตรวจสอบผลลัพธ์ที่ได้จากวิธีการแก้ปัญหา ซึ่งวัดจากคะแนนที่ นักเรียนตอบแบบทดสอบความสามารถใน การแก้ปัญหา ซึ่งเป็นแบบอัตนัยที่ผู้วิจัยสร้างขึ้น กรอบแนวคิด จากการที่ผู้วิจัยได้ศึกษาทฤษฎีแนวคิด ที่เกี่ยวข้องกับการเรียนรู้ตามแนวคิดสะเต็มศึกษาซึ่ง ส่งผลต่อความสามารถในการแก้ปัญหาของนักเรียน ผู้วิจัยจึงได้สร้างกรอบแนวคิดในการวิจัย ดังต่อไปนี้ ภาพประกอบ 1 กรอบแนวคิดวิจัย

5 ประโยชน์ที่ได้รับจากการวิจัย 1. ได้รับความรู้เกี่ยวกับการจัดการเรียนรู้ตามแนวสะเต็มศึกษา (STEM Education) วิชาเคมี เรื่องเซลล์ไฟฟ้าเคมีเพื่อพัฒนาความสามารถในการแก้ปัญหา ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 2. เป็นแนวทางสำหรับครูผู้สอนวิทยาศาสตร์ ในการนำแนวทางการพัฒนาทักษะการคิดแก้ของ ผู้เรียน ไปพัฒนาการจัดกิจกรรมการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ในสาระอื่นและระดับชั้นอื่นๆ ต่อไป

6 บทที่2 เอกสารและทฤษฎีที่เกี่ยวข้อง การศึกษาวิจัยในครั้งนี้ ผู้วิจัยทำการศึกษาเกี่ยวกับการจัดการเรียนรู้ตามแนวคิดสะเต็มศึกษา เรื่องเซลล์ไฟฟ้าเคมีเพื่อพัฒนาความสามารถในการแก้ของนักเรียนชั้น มัธยมศึกษาปีที่ 5 ผู้วิจัยจึงได้ ศึกษาค้นคว้าเอกสาร รวบรวมหลักการทฤษฎีและงานวิจัยที่เกี่ยวข้อง เพื่อเป็นแนวทางในการทำวิจัย ดังต่อไปนี้ 1. สะเต็มศึกษา 1.1 จุดเริ่มต้นของสะเต็มศึกษา 1.2 ความหมายของสะเต็มศึกษา 1.3 แนวคิดและลักษณะของสะเต็มศึกษา 1.4 สะเต็มศึกษากับการจัดการเรียนการสอนในชั้นเรียน 1.5 แนวทางการจัดการเรียนรู้ตามแนวคิดสะเต็มศึกษา 1.6 การวัดและประเมินผลตามแนวคิดสะเต็มศึกษา 1.7 ประโยชน์จากการจัดการเรียนรู้ตามแนวคิดสะเต็มศึกษา 2. คามสามารถในการแก้ปัญหา 2.1 แนวคิดและทฤษฎีที่เกี่ยวข้องกับการแก้ปัญหา 2.2 ขั้นตอนในกระบวนการแก้ปัญหา 2.3 เครื่องมือและวิธีวัดความสามารถในการคิดแก้ปัญหา 3. งานวิจัยที่เกี่ยวข้องทั้งในประเทศและต่างประเทศ 3.1 งานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับการการจัดการเรียนรู้ตามแนวคิดสะเต็มศึกษา 3.2 ผลของสะเต็มศึกษาที่มีต่อความสามารถในการแก้ปัญหา

7 1. สะเต็มศึกษา (STEM Education) 1.1 จุดเริ่มต้นของสะเต็มศึกษา จุดเริ่มต้นของแนวคิดสะเต็มมาจากประเทศสหรัฐอเมริกา ได้พบว่าขีดความสามารถของ ประเทศ ไม่ได้เป็นอันดับหนึ่งในหลายๆ ด้านดังที่เคยเป็นมา โดยพบว่าผลการทดสอบ PISA ของ สหรัฐอเมริกาต่ำ กว่าหลายประเทศ คะแนนวิชาวิทยาศาสตร์และคณิตศาสตร์ลดลง นักศึกษาที่สนใจ เรียนทางด้าน วิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ลดจำนวนลง ประชากรวัยทำงานทางด้านวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และ วิศวกรรมเองก็มีจำนวนน้อยลง จึงทำให้เกิดการขาดแคลนทรัพยากรมนุษย์ ส่งผลให้ เกิดปัญหาด้าน เศรษฐกิจตามมา รัฐบาลจึงมีนโยบายส่งเสริมการศึกษาโดยพัฒนาสะเต็ม ขึ้นมาเพื่อ หวังว่าจะช่วย ยกระดับผลการทดสอบ PISA ให้สูงขึ้น และช่วยแก้ปัญหาของชาติได้ (พรทิพย์ ศิริภัท ราชัย, 2556, น. 51) เหตุผลหลักที่ประเทศไทยมีความจำเป็นที่ต้องปรับเปลี่ยนวิธีการเรียนการสอน วิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์และเทคโนโลยีแบบเดิมมาเป็นรูปแบบวิธีการเรียนการสอนแบบสะเต็ม ประเทศไทยกำลัง ประสบปัญหาเกี่ยวกับการศึกษาคณิตศาสตร์และเทคโนโลยีหลายประการที่สำคัญ ดังนี้ (มนตรี จุฬา วัฒนฑล, 2556, น. 15-16) 1) ความรู้ความสามาร วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีของนักเรียนไทยด้อยกว่านานาชาติ จากการประเมิน PISA และ TIMSS แสดงให้เห็นนักเรียนไทยโดยรวมยังมีทักษะความรู้ และทักษะด้าน การอ่าน วิทยาศาสตร์ และคณิตศาสตร์ ยังต่ำกว่าหลายประเทศ สาเหตุหลักเกิดจาก การเรียนการสอน แบบท่องจำแต่ขาดทักษะการคิดวิเคราะห์และสังเคราะห์ อีกทั้งขีดความสามารถ ทางวิทยาศาสตร์และ เทคโนโลยียังด้อยกว่าหลายประเทศ เช่น เกาหลี สิงคโปร์ และจีน เป็นต้น 2) ประเทศไทยต้องการหลุดพ้นจากการเป็นประเทศที่มีรายได้ปานกลาง อนาคตข้างหน้าค่าแรงของประเทศไทยกำลังเพิ่มสูงขึ้นและทรัพยากรเริ่มขาดแคลน ดังนั้น จึงจำเป็นต้อง เพิ่มรายได้สูงขึ้นเพื่อให้เกิดความสมดุลกับทรัพยากรที่มีอยู่อย่างจำกัด เพื่อให้ประเทศ ไทยหลุดพ้นจาก การเป็นประเทศที่มีรายได้ปานกลาง จึงจำเป็นต้องเพิ่มขีดความสามารถในการ แข่งขันทางความสามารถ ทางด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี และทักษะในการสร้างนวัตกรรมซึ่ง เป็นสิ่งที่คนรุ่นใหม่จําเป็นต้อง ได้รับการพัฒนา 3) กําลังคนด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีไม่สามารถรองรับการแข่งขันในอนาคต ข้อมูลจากสำนักงานคณะกรรมการนโยบายวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยีและนวัตกรรมแห่งชาติ แสดงให้เห็น ว่าในปี พ.ศ. 2544 ประเทศไทยมีกำลังแรงงานประมาณ 39 ล้านคน แต่มีประมาณ 3 ล้านคน หรือต่ำกว่า ร้อยละสิบของแรงงานทั้งหมดที่เป็นกำลังคนที่ทำงานโดยอาศัยความรู้ด้านวิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยี

8 หรือ กำลังคนด้านสะเต็ม (STEM Workforce) เช่น วิศวกร นักสำรวจ สถาปนิก แพทย์ ทันตแพทย์ และ พยาบาลจึงจำเป็นต้องเร่งปรับยุทธศาสตร์การจัดการศึกษา 1.2 ความหมายของสะเต็มศึกษา สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (2556, น.4) ได้ให้ความหมายของสะเต็ม ศึกษา ไว้ว่าเป็นแนวทางการจัดการศึกษาที่บูรณาการวิทยาศาสตร์ วิศวกรรม เทคโนโลยี และ คณิตศาสตร์ มุ่งเน้นแก้ไขปัญหาที่พบเห็นในชีวิตจริง เพื่อสร้างเสริมประสบการณ์ ทักษะชีวิต ความคิด สร้างสรรค์ พรทิพย์ ศิริภัทราชัย (2556, น. 50) ได้ให้ความหมายของสะเต็มศึกษา ไว้ว่าเป็นการสอน แบบ บูรณาการข้ามกลุ่มสาระวิชา (Interdisciplinary Integration) ได้แก่ วิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์ โดยนำจุดเด่นและวิธีการสอนของแต่ละสาขาวิชามาผสมผสาน กัน อย่างลงตัว เพื่อให้ผู้เรียนนำความรู้ทุก ต่างๆ ในสถานการณ์โลกปัจจุบัน รักษพล ธนานุวงศ์ (2556, น. 1) ได้ให้ความหมายของสะเต็มศึกษา ไว้ว่าการเรียนรู้เนื้อหา และ ทักษะด้านวิชาวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ วิศวกรรมศาสตร์ และเทคโนโลยี ซึ่งเป็นวิชาที่ส่งเสริม ให้ผู้เรียน ได้มีความรู้ความสามารถในการใช้ชีวิตได้อย่างมีคุณภาพในศตวรรษที่ 21 ซึ่งโลกที่มีการเปลี่ยนแปลงอย่าง รวดเร็ว สะเต็มศึกษาจึงมีความสำคัญอย่างมากในการพัฒนาคุณภาพชีวิต เพิ่มขีด ความสามารถในการ แข่งขันทางเศรษฐกิจ และความมั่นคงของประเทศ อภิสิทธิ์ ธงไชย (2556, น. 35) ได้ให้ความหมายของสะเต็มศึกษา ว่าเป็นการบูรณาการ ระหว่าง สาขาวิชา ได้แก่ วิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์ เห็นความสำคัญของการ เรียนรู้วิทยาศาสตร์คณิตศาสตร์และเทคโนโลยีในชั้นเรียน การพัฒนาสิ่งใหม่ ๆ หรือนวัตกรรมเพื่อให้ ผู้เรียนนำความรู้ทุกแขนงมาเชื่อมโยงใช้ในชีวิตจริง จากความหมายของสะเต็มศึกษา จึงสามารถสรุปได้ว่า สะเต็มศึกษา คือ แนวทางการจัด การศึกษาที่บูรณาการวิทยาศาสตร์ วิศวกรรม เทคโนโลยี และคณิตศาสตร์ โดยเน้นการนำความรู้ ทักษะ และประสบการณ์จากการเรียนรู้ไปใช้แก้ปัญหาในชีวิตจริง 1.3 แนวคิดและลักษณะของสะเต็มศึกษา สะเต็มศึกษา (STEM Education) หมายถึง แนวทางการบูรณาการความรู้ วิทยาศาสตร์ (Science: S) เทคโนโลยี (Technology: T) วิศวกรรมศาสตร์ (Engineer: E) และ คณิตศาสตร์ (Mathematics: M) ที่มุ่งแก้ปัญหาที่พบเห็นในชีวิตจริง ซึ่งไม่เน้นเพียงการท่องจำสูตร หรือทฤษฎีทาง วิทยาศาสตร์หรือสมการทางคณิตศาสตร์เพียงอย่างเดียว เพื่อสร้างเสริมทักษะ พัฒนา วิธีการคิดวิเคราะห์ การคิดแก้ปัญหา การคิดอย่างมีเหตุผลในเชิงตรรกะ ทักษะชีวิต ทักษะการ ร่วมมือในการทำงาน ความคิด

9 สร้างสรรค์ ฝึกให้ผู้เรียนรู้จักวิธีคิด การตั้งคำถาม แก้ปัญหาและสร้าง ทักษะการหาข้อมูลและการ วิเคราะห์ข้อค้นพบใหม่ ๆ อันเป็นการเตรียมความพร้อมให้นักเรียนใน การทำงานที่ต้องใช้ความรู้และ ทักษะกระบวนการด้านวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์และเทคโนโลยี โดยนำกระบวนการออกแบบเชิง วิศวกรรม (Engineering design process) มาใช้เป็นส่วนหนึ่งใน การปฏิบัติงานเพื่อสร้างสรรค์ชิ้นงาน หรือวิธีการ เพื่อเตรียมความพร้อมในการสร้างนวัตกรรมใน อนาคต (พรพรรณ ไวทยางกูร 2558: 40, มนตรี จุฬาวัฒนฑล, 2556; 16; สสวท., 2557: 4; สุพรรณี ชาญประเสริฐ, 2557: 3 : สุรัชน์ อินทสังข์, 2557: 19; ศานิกานต์ เสนีวงศ์, 2556: 30; พรทิพย์ ศิริภัท ราชัย, 2556: 50 : อลงกต ใหม่ด้วง, 2557:27; สนธิ พลชัยยา, 2557: 10: กฤษลดา ชูสินคุณาวุฒิ, 2557: 10) ดังนั้น สะเต็มศึกษาจึงเป็นการบูรณาการความรู้ วิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ ผ่าน กระบวนการ ทางวิศวกรรมศาสตร์ เพื่อสร้างสรรค์เทคโนโลยี โดยนำความรู้ของแต่ละวิชามาบูรณา การให้เป็นหนึ่ง เดียว เพื่อให้ผู้เรียนเห็นถึงความสัมพันธ์และความสำคัญของสาขาวิชาทั้งสี่ และ เพื่อให้ผู้เรียนนำความรู้ ทุกแขนงมาใช้เพื่อแก้ปัญหา ค้นคว้า สร้างสรรค์และพัฒนาสิ่งต่าง ๆ ใน สถานการณ์โลกปัจจุบัน การจัดการศึกษาตามแนวคิดสะเต็มศึกษามีลักษณะ ดังนี้ (Dejarnett, 2012; Wayne, 2012; Breiner, et al., 2012; ธวัช ชิตตระการ, 2555 รักษพล ธนานุวงศ์, 2556 อภิสิทธิ์ ธงไชย และ คณะ, 2555 อ้างอิงใน พรทิพย์ ศิริภัทราชัย, 2556: 50-51) 1. เป็นการบูรณาการระหว่างสาระวิชา (Interdisciplinary Integration) ได้แก่ วิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์ โดยได้นำจุดเด่นของธรรมชาติ ตลอดจนการสอนของแต่ละ สาขาวิชามาผสมผสานกัน กล่าวคือวิทยาศาสตร์ เน้นความจริงใน ธรรมชาติ การสอนวิทยาศาสตร์ในสะ เต็มศึกษา จะทำให้นักเรียนสนใจ มีความตื่นเต้น รู้สึกท้าทายและเกิดความมั่นใจในการเรียน เทคโนโลยี เป็นกระบวนการแก้ปัญหา ปรับปรุง พัฒนาสิ่งต่าง ๆ หรือกระบวนการต่าง ๆ เพื่อพัฒนาคุณภาพชีวิตของ มนุษย์โดยผ่านรูปแบบการทำงานทาง เทคโนโลยี ที่เรียกว่า Engineering Design หรือ Design Process ซึ่งคล้ายกับกระบวนการสืบเสาะ วิศวกรรมศาสตร์ เป็นการสร้างสรรค์ พัฒนานวัตกรรม โดยใช้ความรู้ทาง วิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ และเทคโนโลยี โดยคณิตศาสตร์ ประกอบด้วยองค์ประกอบ ดังนี้ 1) กระบวนการคิดคณิตศาสตร์ (Mathematical thinking) เช่น การเปรียบเทียบ การจำแนกหรือจัดกลุ่ม การจัดรูปแบบ การบอก รูปร่างและคุณสมบัติ 2) ภาษาคณิตศาสตร์ นักเรียนจะสามารถถ่ายทอดความคิด รวบยอด (Concept) ทางคณิตศาสตร์ได้ โดยการสื่อสารด้วยสัญลักษณ์ทางคณิตศาสตร์ เช่น มากกว่า น้อยกว่า เล็กกว่า ใหญ่กว่า เป็นต้น 3) การส่งเสริมการคิดขั้นสูงทางคณิตศาสตร์ (Higher-Level Math Thinking)

10 2. สามารถจัดสอนได้ทุกระดับชั้น โดยการบูรณาการด้านบริบท (Context Integration) ที่ สอดคล้องกับชีวิตประจำวัน ซึ่งทำให้การสอนนั้นมีความหมายต่อผู้เรียน ทำให้ ผู้เรียนเห็นประโยชน์จาก การเรียนและสามารถใช้ประโยชน์ในการดำรงชีวิตได้ 3. ทำให้ผู้เรียนเกิดพัฒนาการด้านต่าง ๆ อย่างครบถ้วน เพื่อพัฒนานักเรียนให้มี คุณภาพใน ศตวรรษที่ 21 ได้แก่ 1) ด้านปัญญา ผู้เรียนเข้าใจสาระวิชา 2) ด้านการคิด ผู้เรียนพัฒนา ทักษะการคิด โดยเฉพาะการคิดขั้นสูง ได้แก่ คิดวิเคราะห์ สังเคราะห์ สร้างสรรค์ ฯลฯ 3) ด้านลักษะ อันพึงประสงค์ ผู้เรียนสามารถทำงานร่วมกัน มีความสามารถในการสื่อสารได้อย่างดี เป็นผู้นำ ตลอดจนการน้อมรับคำ วิพากษ์วิจารณ์จากผู้อื่น ทฤษฎีสรรคนิยม (Constructivist theory) เป็นแนวคิดที่อธิบายและค้นหาการ เรียนรู้ของมนุษย์ (Fosnot, 1996: 9) ทฤษฎีนี้เป็นพื้นฐานแนวคิดในการพัฒนาการศึกษาด้านต่าง ๆ เช่น การพัฒนาแบบ แผนการเรียนรู้ การเปลี่ยนแปลงมโนทัศน์ และมีอิทธิพลต่อการจัดกิจกรรมการ เรียนที่เน้นผู้เรียนเป็น สำคัญ โดยมีรากฐานมาจากปรัชญาและจิตวิทยาการศึกษามากมาย สำหรับ ด้านปรัชญาการศึกษานั้น ทฤษฎีนี้มีแนวคิดสอดคล้องกับปรัชญาในกลุ่มปฏิบัตินิยม (Pragmatism) ที่เสนอโดย James และ Dewey โดย James (1975: 125) มีความเห็นว่า ความรู้เป็น ความสามารถใน การปรับประสบการณ์ หรือความเชื่อเดิมที่มีอยู่ให้เข้ากับประสบการณ์ใหม่ได้ด้วยวิธีการพิสูจน์ให้ เห็นจริงได้และมีความ สมเหตุสมผล (Process of verification and validation) เพื่อลดความขัดแย้ง ระหว่างความคิดของ ประสบการณ์เก่าและประสบการณ์ใหม่ ซึ่งแนวคิดตามปรัชญาปฏิบัตินิยมนั้น ยอมรับประสบการณ์และ ข้อเท็จจริงที่ได้รับผ่านประสาทสัมผัส แต่ไม่ถือเอาประสาทสัมผัสเพียงอย่างเดียวเป็นบ่อเกิดของความรู้ และไม่ใช่ประสบการณ์ทุกประสบการณ์จะเป็นความรู้ ความรู้จะ เกิดเมื่อได้มีการไตร่ตรองประสบการณ์ที่ ผ่านเข้ามาในชีวิต (Dewey, 1929: 29) สำหรับรากฐานทางจิตวิทยา มาจากความเชื่อพื้นฐานที่แตกต่างกันในการสร้าง ความรู้ของ นักจิตวิทยา 2 กลุ่ม คือ กลุ่มพุทธินิยม (Cognitive constructivism) มี Piaget (Piaget, 1985) และกลุ่ม ที่เน้นบริบททางสังคม (Social constructivism) จากทฤษฎีพัฒนาการเชาวน์ปัญญา ของ Vygotsky โดย แนวคิดในกลุ่มพุทธินิยมนั้น Piaget อธิบายว่า พัฒนาการทางเชาวน์ปัญญาของ บุคคลมีการปรับตัวโดยใช้ กลไกพื้นฐาน 2 อย่าง คือ การดูดซึมเข้าสู่โครงสร้าง (Assimilation) และ การปรับโครงสร้างทางปัญญา (Accommodation) (Sutherland, 1992: 52) พัฒนาการเกิดขึ้นเมื่อ บุคคลรับและซึมซาบความรู้จาก ประสบการณ์ใหม่ แล้วสร้างความสัมพันธ์กับความรู้หรือ โครงสร้างทางปัญญาเดิมที่มีอยู่ หากข้อมูลนั้นไม่ สัมพันธ์กับโครงสร้างเดิมจะเกิดภาวะไม่สมดุลขึ้น บุคคลจะพยายามปรับสภาวะให้อยู่ในสมดุลโดยใช้ วิธีการปรับโครงสร้างทางปัญญา

11 ทฤษฎีสรรคนิยมในกลุ่มพุทธินิยมสามารถใช้ในการจัดเรียนรู้ มีหลักสำคัญ 2 ประการ คือ 1. การเรียนรู้เป็นกระบวนการที่เกิดจากการลงมือทำ (Learning is active process) ค้นหา วิธีการแก้ปัญหาเพื่อสร้างประสบการณ์ตรง เป็นสิ่งจำเป็นต่อการดูดซึมข้อมูล เพื่อ เปลี่ยนแปลงโครงสร้าง ทางปัญญา 2. การเรียนรู้ควรเป็นองค์รวม เน้นความจริงที่เกิดขึ้น (Learng should be whole, authentic, and real) Vygotsky (1987: 19-24) ให้ความสำคัญกับสภาพการทางสังคมและวัฒนธรรม โดยอธิบายว่า มนุษย์ได้รับผลกระทบจากสภาพแวดล้อมตั้งแต่แรกเกิด ทั้งสิ่งแวดล้อมทางสังคม และทางธรรมชาติ ดังนั้นสถาบันในสังคมจึงมีอิทธิพลต่อการพัฒนาเชาวน์ปัญญาของบุคคล ผ่าน การสนทนาแลกเปลี่ยน เรียนรู้ซึ่งกันและกัน โดยมีภาษาเป็นสื่อสำคัญสำคัญของการคิดและการ พัฒนาเชาวน์ปัญญาขั้นสูง ส่วน การวัดและพัฒนาเชาวน์ปัญญานั้น Vygotsky ได้อธิบายว่า ทุกคนมี ระดับการพัฒนาการทางปัญญาที่ ตัวเองเป็นอยู่และมีขั้นพัฒนาการที่ตัวเองมีความสามารถจะไปให้ ถึงได้ เรียกว่า "Zone of Proximal Development (ZPD)" ซึ่งช่วงห่างนี้จะต่างกันในแต่ละคล นักเรียนบางคนอาจเรียนรู้ได้ด้วยตนเอง แต่ บางคนต้องได้รับความช่วยเหลือจากครู (Scaffolding) เพื่อให้สามารถเรียนรู้ได้ดีขึ้น ดังนั้นการที่ครูรู้ ความรู้พื้นฐานเดิมของผู้เรียนก่อนจัดกิจกรรมการ เรียนรู้จึงเป็นเรื่องสำคัญ ซึ่งแนวคิดที่เกี่ยวกับความ แตกต่างของระดับการพัฒนาการที่นักเรียนมีอยู่กับพัฒนาการที่นักเรียนสามารถไปได้ถึงนั้น ส่งผลถึงการ เปลี่ยนแนวคิดในการจัดการเรียนรู้ จาก เดิมที่เคยมีลักษณะเป็นเส้นตรง (Linear) เปลี่ยนแปลงไปอยู่ใน ลักษณะที่เหลื่อมกัน โดยการจัดการ เรียนรู้จะต้องนำหน้าระดับพัฒนาการเสมอ ดังนั้น ทฤษฎีสรรคนิยม จึงเน้นองค์ประกอบ 4 ประการ (สำนักงานเลขาธิการ สภา การศึกษา กระทรวงศึกษาธิการ, 2550: 11-12) 1. การเรียนรู้เน้นความสำคัญของความรู้พื้นฐานของผู้เรียน 2. เปิดโอกาสให้ผู้เรียนเป็นผู้แสดงความรู้และสร้างองค์ความรู้ด้วยตนเอง 3. ผู้เรียนได้ฝึกปฏิบัติจริง สืบเสาะความรู้ด้วยตนเอง จนพบความรู้และรู้จักสิ่งที่ ค้นพบ ได้เรียนรู้ วิเคราะห์ ศึกษา ค้นคว้าจนรู้แจ้ง 4. ผู้เรียนได้ฝึกทักษะการร่วมกันทำงานเป็นทีม อันเป็นพื้นฐานของการอยู่ร่วมกัน ในสังคมอย่าง เป็นสุข จะเห็นว่า แนวคิดของทฤษฎีสรรคนิยมที่กล่าวมาทำให้ครูจำเป็นที่จะต้อง เปลี่ยนแปลงแนวคิด และเปลี่ยนบทบาทของตนเองจากการเป็นผู้ให้ความรู้และเป็นผู้ควบคุมชั้น เรียนไปเป็นผู้อำนวยความ สะดวก (Facilitator) เพื่อช่วยให้ผู้เรียนเกิดการทบทวนข้อมูล ความคิด ผ่านการเรียนรู้ที่มีคุณค่า โดย

12 กระตุ้นให้ผู้เรียนได้แสดงความคิดเห็น อภิปรายความรู้ ประสบการณ์ กับครูและเพื่อนร่วมชั้นผ่านการใช้ คำถามปลายเปิด โดยใช้การเรียนรู้แบบร่วมมือ เพื่อให้เกิด ปฏิสัมพันธ์ทางสังคมจนนำไปสู่การเรียนรู้ ร่วมกัน เพื่อเปิดโอกาสให้ผู้เรียนได้มีการไตร่ตรองและ สร้างความสัมพันธ์ของความคิดนั้น ๆ (Gore, 2001: 2) การถามและสนทนาร่วมกันทำให้ครูได้ ทราบถึงพื้นฐานเดิมของผู้เรียน อันเป็นหลักสำคัญของ การเรียนรู้ตามทฤษฎีนี้ ซึ่งจะเป็นประโยชน์ ในการวางแผนการสอนต่อไป และสามารถกระตุ้นความสนใจ ให้กับผู้เรียนในการเรียนรู้หัวข้อนั้น ๆ (Tobin, 1993: 273) นอกจากนี้ ครูต้องเป็นผู้ให้กำลังใจและให้ ความช่วยเหลือ เมื่อผู้เรียนทำ ผิดพลาดหรือเกิดปัญหาในการเรียน เป็นผู้สร้างแรงจูงใจให้ผู้เรียนเกิดอยาก รู้ อยากเห็น และเปิดใจ ยอมรับว่าผู้เรียนทุกคนสามารถเรียนรู้ได้ตามศักยภาพของแต่ละบุคคล (Smith, 1994; Brooks, 1993: online) และพร้อมที่จะเป็นต้นแบบของคุณลักษณะของการเป็นผู้เรียนรู้ตลอด ชีวิตให้กับผู้เรียน สำหรับบทบาทของผู้เรียนตามทฤษฎีสรรคนิยม ผู้เรียนจะเปลี่ยนบทบาทจากการ เป็นผู้รับข้อมูล ความรู้จากครูมาเป็นผู้ที่สร้างข้อมูลจากการประมวลผลของข้อมูลใหม่กับข้อมูลเก่า ผ่านกระบวนการดูด ซึมและปรับโครงสร้างทางปัญญาด้วยตัวเอง การเรียนรู้จะเกิดขึ้นจากการลงมือ ปฏิบัติด้วยตนเองผ่าน กระบวนการกลุ่มเพื่อแลกเปลี่ยนแนวคิด โต้แย้งจนเกิดการเรียนรู้ร่วมกัน ทฤษฎีสรรคนิยม จึงเชื่อว่าการเรียนรู้เกิดขึ้นจากตัวผู้เรียน โดยความรู้นั้นเกิดจาก กระบวนการ ดูดซึมประสบการณ์จากสิ่งแวดล้อมอันเนื่องมาจากการมีปฏิสัมพันธ์ทางสังคมที่ ขัดแย้งกับประสบการณ์ เดิมทำให้เกิดความไม่สมดุลทางปัญญาซึ่งนำไปสู่การสร้างความรู้ด้วย ตนเอง ซึ่งเป็นพื้นฐานและ ประสบการณ์เดิมของผู้เรียน การจัดประสบการณ์ใหม่ที่สอดคล้องกับ ความสนใจของผู้เรียน ตลอดจน วิธีการจัดการเรียนรู้ที่เปิดโอกาสให้ผู้เรียนค้นหาความหมายของ ประสบการณ์เหล่านั้นด้วยตนเองผ่าน การอภิปรายโดยใช้กระบวนการกลุ่ม โดยมีครูเป็นผู้อำนวย ความสะดวกเพื่อฝึกให้ผู้เรียนลงมือปฏิบัติและ ทำกิจกรรมด้วยตนเองจนเกิดการเรียนรู้ ซึ่ง สอดคล้องกับการจัดการเรียนรู้ตามแนวคิดสะเต็มศึกษา 1.4 สะเต็มศึกษากับการจัดการเรียนการสอนในชั้นเรียน สะเต็มศึกษาเป็นการเรียนรู้แบบบูรณาการ ที่ใช้ความรู้และทักษะในด้านต่าง ๆ ผ่านการทำ กิจกรรม (Activity Based) หรือการทำโครงงาน (Project Based) ที่เหมาะสมกับวัยและระดับชั้นของ ผู้เรียน การเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษาดังกล่าวนี้ จะช่วยให้ผู้เรียนได้พัฒนาทักษะการเรียนรู้ในศตวรรษ ที่ 21 ได้แก่ การคิดทักษะการใช้เทคโนโลยีสารสนเทศ ทักษะการแก้ปัญหา และทักษะการสื่อสาร นอกจากนี้ผู้เรียนยังได้ความรู้แบบองค์รวมที่สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในชีวิตประจำวันได้ (สถาบัน ส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี, 2557, น. 7) ทั้งนี้ระดับการบูรณาการที่อาจเกิดขึ้นใน ชั้น

13 เรียนสะเต็มศึกษาสามารถแบ่งได้เป็น 4 ระดับ ดังนี้ (สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และ เทคโนโลยี, 2557, น. 5-6) 1)การบูรณาการภายในวิชา (Disciplinary Integration) คือ การจัดการเรียนรู้ที่นักเรียนได้ เรียน เนื้อหาและฝึกทักษะแต่ละวิชาของสะเต็มแยกกัน โดยครูผู้สอนแต่ละวิชาต่างจัดการเรียนรู้ ให้แก่นักเรียน ตามรายวิชาของตนเอง 2) การบูรณาการแบบพหุวิชา (Multidisciplinary Integration) คือ การจัดการเรียนรู้ที่ นักเรียน ได้เรียนเนื้อหาและฝึกทักษะแต่ละวิชาของสะเต็มแยกกันโดยมีหัวข้อหลักครูทุกวิชากำหนด ร่วมกัน และมี การเชื่อมโยงระหว่างวิชานั้น ๆ ซึ่งจะช่วยให้นักเรียนเห็นความเชื่อมโยงของเนื้อหาใน วิชาต่าง ๆ กับสิ่งที่ อยู่รอบตัว 3) การบูรณาการแบบสหวิชา (Interdisciplinary Integration) คือ การจัดการเรียนรู้ที่นักเรียน ได้เรียนเนื้อหาและฝึกทักษะอย่างน้อย 2 วิชาร่วมกันโดยมีการเชื่อมโยงความสัมพันธ์ของทุกวิชา เพื่อให้ นักเรียนได้เห็นความสอดคล้องกัน โดยครูผู้สอนในวิชาที่เกี่ยวข้องต้องทำงานร่วมกันโดย พิจารณาเนื้อหา และออกแบบกิจกรรมการเรียนรู้ในรายวิชาของตนเอง โดยให้เชื่อมโยงกับวิชาอื่น ผ่านเนื้อวิชา 4) การบูรณาการแบบข้ามสาขาวิชา (Transdisciplinary Integration) คือ การจัดการเรียนการ สอนที่ช่วยนักเรียนเชื่อมโยงความรู้และทักษะที่เรียนรู้จากแต่ละวิชาของสะเต็มกับชีวิตจริง โดย ประยุกต์ ความรู้และทักษะเหล่านี้ในการแก้ปัญหาที่เกิดขึ้นจริงในชุมชนหรือสังคม และสร้าง ประสบการณ์การ เรียนรู้ของตัวเอง โดยครูผู้สอนจัดกิจกรรมการเรียนรู้ตามความสนใจหรือปัญหา ของนักเรียน โดยครูอาจ กำหนดหัวข้อหลักของปัญหากว้างๆ ให้นักเรียนและให้นักเรียนระบุปัญหา ที่เฉพาะเจาะจงและวิธีการ แก้ปัญหาเอง 1.5 แนวทางการจัดการเรียนรู้ตามแนวคิดสะเต็มศึกษา กฤษณพงศ์ กิติ ได้กล่าวในการประชุมวิชาการวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ใน โรงเรียน ครั้งที่ 22 ว่า ทักษะในศตวรรษที่ 21 ที่เด็กไทยควรมี ได้แก่ ความคิดสร้างสรรค์และ นวัตกรรม การสื่อสารและการ ทำงานเป็นทีม ความเชี่ยวชาญในสืบค้นข้อมูล การคิดวิพากษ์ การ แก้ปัญหา การตัดสินใจ และเป็น พลเมืองดิจิทัล (Digital Citizenship) รวมทั้งความสามารถในการใช้ เทคโนโลยี "เรากำลังเตรียมนักเรียน เพื่องานและอาชีพที่ยังไม่มีในปัจจุบัน เพื่อใช้เทคโนโลยีที่ยัง ไม่ได้ประดิษฐ์ขึ้น เพื่อจะแก้ปัญหาที่เรายังไม่ รู้ปัญหา หรือปัญหาที่ยังไม่เกิดขึ้น การเปลี่ยนแปลงที่ รวดเร็วมากทำให้การหาข้อมูลความรู้และการใช้ ชีวิตเปลี่ยนไป และจะต้องมีการปรับระบบ การศึกษาเพื่อรับมือกับความเปลี่ยนแปลง” การจัดการเรียนรู้ ที่เกี่ยวข้องกับสะเต็มศึกษา สามารถ เชื่อมโยงจากโจทย์จริงในชีวิต "ในการพัฒนาประเทศไทย คนไทย จะต้องมีความเข้าใจวิทยาศาสตร์ เพื่อเป็นฐานความรู้สำหรับการดำรงชีวิตประจำวัน สร้างสังคมให้มี

14 เหตุผล มีการคิดวิเคราะห์เพื่อ แก้ปัญหา และมีการใช้ความรู้ต่อยอดไปเพื่อสร้างความเข้มแข็งทาง เศรษฐกิจ" ประเทศไทยจำเป็นที่จะต้องปรับเปลี่ยนวิธีการเรียนวิทยาศาสตร์ เพราะนักเรียนที่ สนใจเรียนใน สาขาวิทยาศาสตร์น้อยลง เนื่องจากเป็นวิชาที่ยาก แต่สาขาศิลปศาสตร์เรียนได้ง่ายกว่า งานด้าน วิทยาศาสตร์หายากกว่า ได้ค่าตอบแทนน้อยกว่างานด้านอื่น ๆ เช่น บันเทิง ธุรกิจ ท่องเที่ยว แฟชั่น หรือ การกีฬา เหตุผลหลักที่ประเทศไทยต้องเปลี่ยนวิธีการเรียนการสอนวิทยาศาสตร์มาเป็น สะเต็มศึกษามี ดังต่อไปนี้ 1) ความรู้ความสามารถด้านวิทยาศาสตร์ของเยาวชนไทยยังด้อยกว่านานาชาติซึ่ง จาก การทดสอบขั้นพื้นฐานระดับชาติ (O-NET) และทดสอบความรู้ทักษะด้านการอ่านวิทยาศาสตร์ และ คณิตศาสตร์ โดย PISA และ สถาบันส่งเสริมการสอนคณิตศาสตร์และวิทยาศาสตร์ระหว่างประเทศ (Trend in Internationnal Mathamatics and Science Study หรือ TIMSS) ผลการทดสอบ บ่งชี้ว่า การศึกษาวิทยาศาสตร์ และคณิตศาสตร์ในระดับโรงเรียนมีคุณภาพ โดยเฉลี่ย (สสวท. 2558: ออนไลน์) แสดงให้เห็นว่าเยาวชนไทยยังแพ้เยาวชนอีกหลายประเทศ สาเหตุหลักเกิดจากการ ท่องจำ แต่ขาดทักษะ การคิดวิเคราะห์และสังเคราะห์ 2) ประเทศไทยต้องการหลุดพ้นจากการเป็นประเทศที่มีรายได้ปานกลาง ดังนั้น ไทย จะต้องเพิ่มศักยภาพในการแข่งขัน ความสามารถด้านวิทยาศาสตร์ และทักษะในการสร้าง นวัตกรรมเป็น สิ่งที่คนรุ่นใหม่จำเป็นต้องได้รับการพัฒนา 3) จำนวนผู้เรียนสายวิทยาศาสตร์ลดลงในทุกระดับ (สสวท., 2558: ออนไลน์) ส่งผลให้ กำลังคนด้านวิทยาศาสตร์ไม่สามารถรองรับการแข่งขันในอนาคต ข้อมูลจากสำนักงาน คณะกรรมการนโยบายวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยีและนวัตกรรมแห่งชาติแสดงว่า ในปี 2554 ประเทศ ไทยมี กำลังแรงงาน 39 ล้านคน แต่มีเพียง 3 ล้านคน หรือต่ำกว่าร้อยละ 10 ของแรงงานทั้งหมด ที่ เป็นกำลังคน ที่ทำงานโดยอาศัยความรู้และทักษะด้านวิทยาศาสตร์ในจำนวนนี้ร้อยละ 89 สำเร็จ การศึกษาต่ำกว่า ปริญญาตรี (มนตรี จุฬาวัฒนฑล, 2556: 15-16) การพัฒนากำลังคนที่ไม่เพียงแต่มีความรู้และทักษะด้านวิทยาศาสตร์ และ คณิตศาสตร์ แต่ สามารถประยุกต์ใช้ความรู้ดังกล่าวในการดำรงชีวิตประจำวันและการประกอบ อาชีพ อีกทั้งมีทักษะพร้อม สำหรับโลกในศตวรรษที่ 21 กล่าวคือ เป็นผู้มีทักษะด้านการเรียนรู้และ นวัตกรรม ทักษะด้านสารสนเทศ ทักษะด้านชีวิตและอาชีพ ซึ่งทักษะต่าง ๆ เหล่านี้ เป็นสิ่งจำเป็น ในการส่งเสริมการทำงานและประกอบ อาชีพ อีกทั้งยังเป็นทักษะที่ช่วยเสริมสร้างให้เป็นผู้มี ความคิดสร้างสรรค์และสร้างนวัตกรรมเพื่อเพิ่มมูลค่า ของผลผลิต

15 ในการจัดการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ และเทคโนโลยีนั้น มีจุดมุ่งหมาย หลักในการ พัฒนาผู้เรียนให้เป็นผู้รู้วิทยาศาสตร์ (science literate) ผู้รู้คณิตศาสตร์ (math literate) และผู้รู้ เทคโนโลยี (technology literate) ซึ่งจุดมุ่งหมายของการเรียนรู้ในวิชาการที่เกี่ยวข้องกับ สะเต็มศึกษา ประกอบด้วย (สสวท., 2559: ออนไลน์) 1) จุดมุ่งหมายของการสอนวิทยาศาสตร์ คือ การพัฒนาให้ผู้เรียนมีความรู้ ความ เข้าใจ เกี่ยวกับเนื้อหาอันได้แก่ หลักการ กฎ และทฤษฎี โดยสามารถสร้างความสัมพันธ์เกี่ยวเนื่อง ของเนื้อหา ระหว่างสาระวิชา และมีทักษะในการปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์ มีทักษะการคิดที่เป็น เหตุเป็นผล สามารถค้นหาความรู้และแก้ปัญหาอย่างเป็นลำดับขั้นตอน แล้วตัดสินใจบนพื้น ฐานข้อมูลที่หลากหลาย และมีหลักฐานตรวจสอบได้ 2) จุดมุ่งหมายของการสอนคณิตศาสตร์ คือการพัฒนาผู้เรียนให้สามารถวิเคราะห์ ให้ เหตุผลและการประยุกต์แนวคิดทางคณิตศาสตร์ เพื่ออธิบายหรือทำนายปรากฏการณ์ต่าง ๆ ภายใต้บริบท ที่แตกต่างกันรวมถึงสามารถใช้คณิตศาสตร์ช่วยในการวินิจฉัยและการตัดสินใจที่ดี 3) จุดมุ่งหมายของการสอนเทคโนโลยี คือ การพัฒนาให้ผู้เรียนเข้าใจ และ สามารถใน การใช้งาน จัดการ และเข้าถึงเทคโนโลยี อันได้แก่ กระบวนการหรือสิ่งประดิษฐ์ที่สร้าง ขึ้นเพื่ออำนวย ความสะดวกแก่มนุษย์ 4) จุดมุ่งหมายของการสอนวิศวกรรมศาสตร์ คือ การพัฒนาให้ผู้เรียนมีทักษะใน ออกแบบและสร้างเทคโนโลยีโดยประยุกต์ใช้ความรู้วิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ และเทคโนโลยีที่มี อยู่อย่าง คุ้มค่า สำหรับจุดมุ่งหมายของการเรียนรู้ตามแนวคิดสะเต็มศึกษาที่เกี่ยวข้องกับผู้เรียน และผู้สอน ประกอบด้วย (สสวท., 2557: 4) 1) ผู้เรียนมีทักษะการคิดวิเคราะห์ คิดสร้างสรรค์ แก้ปัญหาในชีวิตจริงและสร้าง นวัตกรรมที่ใช้สะเต็มเป็นพื้นฐาน 2) ผู้เรียนเรียนรู้อย่างมีความสุข และมองเห็นเส้นทางอาชีพในอนาคต 3) ผลสัมฤทธิ์ในการเรียนวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ และเทคโนโลยีสูงขึ้น 4) เพิ่มพูน โอกาสให้ผู้เรียนได้เรียนรู้วิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ และเทคโนโลยี ใน บริบทที่หลากหลาย มีความหมายและเชื่อมโยงกับชีวิตจริง การจัดการเรียนรู้ตามแนวคิดสะเต็มศึกษาจึงเป็นการจัดการเรียนรู้เพื่อตอบสนอง ความต้องการ ของการพัฒนาทรัพยากรมนุษย์ที่มีความสามารถทางด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี อีกทั้งยังเป็นการ เรียนรู้ที่ช่วยให้ผู้เรียนเกิดทักษะทางด้านความรู้ควบคู่ไปกับทักษะชีวิตต่อไป

16 สะเต็มศึกษาเป็นแนวทางการจัดการเรียนรู้รูปแบบหนึ่งที่มีส่วนคล้ายกับ กระบวนการเรียนรู้แบบ สืบเสาะ (Inquiry Approaches) ที่ผู้เรียนต้องค้นหาและสร้างองค์ความรู้ด้วย ตนเอง ซึ่งคล้ายกับหา ความรู้ของนักวิทยาศาสตร์ในขณะที่ครูหรือผู้สอนนั้น ทำหน้าที่เป็นผู้อำนวย ความสะดวก (facilitator) และการเรียนรู้โดยใช้โครงงานเป็นฐานในแง่ของการประยุกต์ความรู้มา ใช้ในการแก้ปัญหาหรือสร้าง นวัตกรรมใหม่ แต่จุดต่างคือ สะเต็มศึกษา จะเน้นการบูรณาการ หลักการและศาสตร์ความรู้จาก 4 สาขา คือ วิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และ คณิตศาสตร์เข้าด้วยกัน (สนธิ พลชัยยา, 2557: 7) Wells (2016: 15) ได้เสนอรูปแบบจากจัดการเรียนรู้โดยใช้สะเต็มศึกษา ชื่อว่า PIRPOSAL MODEL ซึ่งเป็นรูปแบบที่ผู้เรียนเริ่มต้นการทำงาน ไปสู่การแก้ปัญหาผ่านการ ออกแบบทางวิศวกรรม เง วิศวกรรม กระบวนการออกแบบขึ้นอยู่กับการออกแบบคำถาม การอภิปรายเริ่มต้น ด้วยการตั้งคำถาม ตามมาด้วยวิธีการแนะนำนักเรียนผ่าน 8 ขั้นตอนของการออกแบบ ดังแผนภาพ ภาพประกอบ 2 รูปแบบ PIRPOSAL ที่ได้จากการบูรณาการสะเต็มศึกษา ที่มา: Wells, 2016: 15 แกนกลางคำถาม (Centrality of Questioning) คำถามที่เกิดขึ้นแสดงให้เห็นถึงความต้องการความรู้ใหม่อันจะนำไปสู่การ ออกแบบกระบวนการ คำถามเกิดจากความรู้ที่มีอยู่จากการคิดที่สัมพันธ์กันกับความพยายามของ ผู้เรียนที่จะทำเพื่อพิสูจน์ความ จริง การสังเคราะห์ความรู้ให้เป็นองค์ความรู้ โดยนักเรียนจะเริ่มต้น ด้วย คำถาม ว่า "อะไร....ถ้า" ขั้นของ PIRPOSAL มีขั้นตอนดังนี้ ขั้นที่ 1 ระบุปัญหา (Problem Identification Phase) ขั้นที่ 2 ระดมความคิด (Ideation Phase) ขั้นที่ 3 ค้นคว้า (Research Phase)

17 ขั้นที่ 4 การแก้ปัญหา (Potential Solutions Phase) ขั้นที่ 5 การเพิ่มประสิทธิภาพ (Optimization Phase) ขั้นที่ 6 ประเมินการแก้ปัญหา (Solution Evaluation Phase) ขั้นที่ 7 ปรับปรุง (Alterations Phase) ขั้นที่ 8 เรียนรู้ผลลัพธ์ (Learned Outcomes Phase) Charles (2016: 33) ได้เสนอรูปแบบการเรียนรู้โดยใช้สะเต็มศึกษาร่วมกับ กระบวนการ แก้ปัญหา 7 ขั้นตอน ดังนี้ 1. ระบุปัญหา (Identify) 2. จํากัดความปัญหา (Define) 3. เรียนรู้ปัญหา (Document) 4. ความเข้าใจปัญหา (Understand) 5. สร้างสรรค์การแก้ปัญหา (Research/Create) 6. ดำเนินการปฏิบัติแก้ปัญหา (Implement) 7. สื่อสารการแก้ปัญหา (Communicate) ความเชื่อมโยงระหว่าง STEM กับ 4 องค์ประกอบของการแก้ปัญหาทั้งหมดเป็น ดังนี้ 1) วิยาศาสตร์ เป็นการนำเสนอ โดยใช้คำถาม "ทำไม" (Why) นำไปสู่การค้นพบ ทฤษฎี (theory) 2) เทคโนโลยีเป็นการอธิบาย โดยใช้คำถาม "อย่างไร" (How) นำไปสู่กระบวนการ (process) ในการแก้ปัญหา 3) วิศวกรรมศาสตร์ เป็นการกำหนด โดยใช้คำถาม "อะไร" (What) นำไปสู่การ ออกแบบ (desing) 4) คณิตศาสตร์ เป็นการแสดงให้เห็น ความสัมพันธ์ (relationships) นำไปสู่ความคิด หลัก (concept)

18 โดยสรุปได้ตามภาพประกอบ 3 ดังนี้ ภาพประกอบ 3 กระบวนการแก้ปัญหา ร่วมกับ แนวคิดสะเต็ม ที่ใช้ตอบคำถามพื้นฐานเพื่อนำไปสู่ คำตอบของปัญหา ที่มา : Charles, 2016: 33 สภาวิจัยแห่งประเทศสหรัฐอเมริกา (The National Research Council: NRC) ได้ให้ ความหมายของวิศวกรรมศาสตร์และเทคโนโลยี พร้อมทั้งเปรียบเทียบทักษะของศาสตร์ทั้งสองกับ ทักษะ ทางวิทยาศาสตร์ไว้ดังตารางที่ 1 ตารางที่1 เปรียบเทียบแนวปฏิบัติทางวิทยาศาสตร์ วิศวกรรมศาสตร์ เทคโนโลยีและคณิตศาสตร์ วิทยาศาสตร์ วิศวกรรมศาสตร์ เทคโนโลยี คณิตศาสตร์ ตั้งคำถาม(เพื่อเข้าใจ ธรรมชาติ) นิยามปัญหา(เพื่อ พัฒนาคุณภาพชีวิต) ตระหนักถึงบทบาทของ เทคโนโลยีต่อสังคม ทำความเข้าใจและ พยายามแก้ปัญหา พัฒนาและใช้โมเดล พัฒนาและใช้โมเดล ใช้คณิตศาสตร์ในการ สร้างโมเดล ออกแบบและลงมือ ทำการค้นคว้า วิจัย ทดลอง ออกแบบและลงมือ ทำการค้นคว้า วิจัย ทดลอง เรียนรู้วิธีการใช้งาน เทคโนโลยีใหม่ๆ ใช้เครื่องมือที่เหมาะสม ในการแก้ปัญหา

19 ตารางที่1 (ต่อ) เปรียบเทียบแนวปฏิบัติทางวิทยาศาสตร์ วิศวกรรมศาสตร์ เทคโนโลยีและคณิตศาสตร์ วิเคราะห์ข้อมูล วิเคราะห์ข้อมูล ให้ความสำคัญกับความ แม่นยำ ใช้คณิตศาสตร์ ช่วยใน การคำนวณ ใช้คณิตศาสตร์ ช่วยใน การคำนวณ เข้าใจบทบาทของ เทคโนโลยีในการ พัฒนาด้าน วิทยาศาสตร์ละ วิศวกรรม ใช้ตัวเลขในการให้ ความหมายหรือเหตุผล สร้างคำอธิบาย ออกแบบวิธีการ แก้ปัญหา พยายามหาวิธีการและ ใช้โครงงานในการ แก้ปัญหา ใช้หลักฐานในการ ยืนยันแนวคิด ใช้หลักฐานในการ ยืนยันแนวคิด ตัดสินใจเลือกใช้ เทคโนโลยีโดยพิจารณา ถึงผลกระทบต่อสังคม และสิ่งแวดล้อม สร้างข้อโต้แย้งและ สามารถวิพากษ์การให้ เหตุผลของผู้อื่น ประเมินและสื่อสาร แนวคิด ประเมินและสื่อสาร แนวคิด มองหาและเสนอ ระเบียบวิธีการในการ ให้เหตุผล ที่มา: Vasquez, Sneider, and Comer., 2013: 38. จากตาราง 1 แนวปฏิบัติ (practice) ทางวิทยาศาสตร์มีกระบวนการส่วนใหญ่ เหมือนกับแนว ปฏิบัติทางวิศวกรรมศาสตร์ กล่าวคือ ทั้งสองศาสตร์มีการพัฒนาและใช้โมเดลใน การดำเนินงาน มีการ ออกแบบและลงมือค้นคว้าวิจัยเพื่อรวบรวมข้อมูล และวิเคราะห์ข้อมูลดังกล่าว ทั้งวิทยาศาสตร์ และ วิศวกรรมศาสตร์ต้องการความรู้ทางคณิตศาสตร์ในการคำนวณ นอกจากนี้ ทั้งนักวิทยาศาสตร์และวิศวกร มีการใช้หลักฐานในการยืนยันแนวคิดซึ่งอาจเป็นคำตอบของข้อสงสัย เกี่ยวกับธรรมชาติหรือปัญหา และ สุดท้ายต้องมีการประเมินและสื่อสารแนวคิดดังกล่าว อย่างไรก็ตาม แนวปฏิบัติทั้งสองมีความแตกต่างกันอยู่ 2 ประการ คือ 1) ในขณะที่วิชาวิทยาศาสตร์พยายามตั้งคำถามเพื่อเรียนรู้และทำความเข้าใจ ธรรมชาติ วิศวกรรมศาสตร์พยายามนิยามปัญหาซึ่งเกิดจากความไม่พอใจและต้องการพัฒนา คุณภาพชีวิตของ มนุษย์ 2) ผลลัพธ์ของการทำงานทางวิทยาศาสตร์ คือการสร้างคำอธิบายเพื่อตอบข้อสงสัย เกี่ยวกับ ธรรมชาติ ในขณะที่ผลลัพธ์ของการทำงานทางวิศวกรรมศาสตร์คือวิธีการแก้ปัญหาเพื่อ พัฒนาคุณภาพ ชีวิตของมนุษย์ และวิธีการดังกล่าวจะนำมาซึ่งผลผลิตที่เป็นเทคโนโลยีใหม่หรือ นวัตกรรม

20 กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมประกอบด้วย 6 ขั้นตอน (สสวท., 2559: ออนไลน์) ได้แก่ 1. ระบุปัญหา (Problem Identification) ขั้นตอนนี้เริ่มจากผู้แก้ปัญหาตระหนักถึง สิ่ง ที่เป็นปัญหาในชีวิตประจำวันและจำเป็นต้องหาวิธีการหรือสร้างสิ่งประดิษฐ์ (Innovation) เพื่อ แก้ไข ปัญหา ซึ่งในการแก้ปัญหาในชีวิตจริงบางครั้งคำถามหรือปัญหาที่เราระบุอาจประกอบด้วย ปัญหาย่อย การระบุปัญหาผู้แก้ปัญหาจึงต้องพิจารณาปัญหาหรือกิจกรรมย่อยที่ต้องเกิดขึ้นเพื่อ ประกอบเป็นวิธีการ ในการแก้ปัญหาใหญ่ด้วย 2. รวบรวมข้อมูลและแนวคิดที่เกี่ยวข้องกับปัญหา (Related Information Search) หลังจากผู้แก้ปัญหาทำความเข้าใจปัญหาและระบุปัญหาย่อยได้แล้ว ขั้นต่อไปคือการรวบรวมข้อมูล และ แนวคิดที่เกี่ยวข้องกับการแก้ปัญหาดังกล่าว การค้นหาแนวคิดที่เกี่ยวข้องผู้แก้ปัญหาอาจมีการ ดำเนินการ ดังนี้ 1) การรวบรวมข้อมูล คือการสืบค้นว่าเคยมีใครหาวิธีแก้ปัญหาดังกล่าวนี้แล้ว หรือไม่ และหากมีเขา แก้ปัญหาอย่างไร และมีข้อเสนอแนะใดบ้าง 2) การค้นหาแนวคิด คือการ ค้นหาแนวคิดหรือความรู้ทาง วิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ หรือเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องและสามารถ ประยุกต์ในการแก้ปัญหาได้ ในขั้นตอน นี้ ผู้แก้ปัญหาควรพิจารณาแนวคิดหรือความรู้ทั้งหมดที่ สามารถใช้แก้ปัญหาและจดบันทึกแนวคิดไว้เป็น ทางเลือก และหลังจากการรวบรวมแนวคิด เหล่านั้นแล้วจึงประเมินแนวคิดเหล่านั้น โดยพิจารณาถึงความ เป็นไปได้ ความคุ้มทุน ข้อดีและ ข้อด้อย และความเหมาะสมกับเงื่อนไขและขอบเขตของปัญหา แล้วจึง เลือกแนวคิดหรือวิธีการที่ เหมาะสมที่สุด 3. ออกแบบวิธีการแก้ปัญหา (Solution Design) หลังจากเลือกแนวคิดที่เหมาะสม ใน การแก้ปัญหาแล้วขั้นตอนต่อไป คือ การนำความรู้ที่ได้รวบรวมมาประยุกต์เพื่อออกแบบวิธีการ กำหนด องค์ประกอบของวิธีการหรือผลผลิต ทั้งนี้ ผู้แก้ปัญหาต้องอ้างอิงถึงความรู้วิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ และ เทคโนโลยีที่รวบรวมได้ ประเมิน ตัดสินใจเลือกและใช้ความรู้ที่ได้มาในการสร้าง ภาพร่างหรือกำหนดเค้า โครงของวิธีการแก้ปัญหา 4. วางแผนและดำเนินการแก้ปัญหา (Planning and Development) หลังจากที่ได้ ออกแบบวิธีการและกำหนดเค้าโครงของวิธีการแก้ปัญหาแล้ว ขั้นตอนต่อไปคือการพัฒนาต้นแบบ (Prototype) ของสิ่งที่ได้ออกแบบไว้ในขั้นตอนนี้ ผู้แก้ปัญหาต้องกำหนดขั้นตอนย่อยในการทำงาน รวมทั้งกำหนดเป้าหมายและระยะเวลาในการดำเนินการแต่ละขั้นตอนย่อยให้ชัดเจน 5. ทดสอบ ประเมินผล และปรับปรุงแก้ไขวิธีการแก้ปัญหาหรือชิ้นงาน (Testing. Evaluation and Design Improvement) เป็นขั้นตอนทดสอบและประเมินการใช้งานต้นแบบเพื่อ แก้ปัญหา ผลจากการทดสอบและประเมินอาจถูกนำมาใช้ในการแก้ไขและพัฒนาผลลัพธ์ให้ สามารถ แก้ปัญหาได้ดีขึ้น การทดสอบและประเมินผลสามารถเกิดขึ้นได้หลายครั้งในกระบวนการ แก้ปัญหา

21 6. นำเสนอวิธีการแก้ปัญหา ผลการแก้ปัญหาหรือชิ้นงาน (Presentation) หลังจาก ปรับปรุงทดสอบและประเมินวิธีการแก้ปัญหาหรือผลลัพธ์จนมีประสิทธิภาพตามที่ต้องการแล้ว ผู้ แก้ปัญหาต้องนำเสนอผลลัพธ์ต่อสาธารณชน โดยต้องออกแบบวิธีการนำเสนอข้อมูลที่เข้าใจง่าย และ น่าสนใจ ภาพประกอบที่4 การออกแบบเชิงวิศวกรรม ที่มา : สสวท. ออนไลน์ http://www.stemedthailand.org การจัดการเรียนรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษาตามแนวคิดของสมาคมนักศึกษาด้าน เทคโนโลยีและ วิศวกรรมนานาชาติ จากการประชุมครั้งที่ 76 (76" ITEEA) สรุปได้ว่า การจัดการ ศึกษาตามรูปแบบสะ เต็มศึกษาของสมาคมนักการศึกษาทางด้านเทคโนโลยีและวิศวกรรมพบว่า ไม่ได้มีรูปแบบหรือแนวทางที่ จำกัดตายตัว มีแต่เป้าหมายหลักคือ เพื่อส่งเสริมการพัฒนาการเรียนรู้ ด้านวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ เทคโนโลยีและวิศวกรรมศาสตร์ที่บูรณาการให้เชื่อมโยงกับชีวิตจริง มุ่งเน้นการแก้ปัญหา การออกแบบ ผ่านกระบวนการออกแบบทางวิศวกรรม ซึ่งมีอยู่หลายรูปแบบ แต่มีแนวคิดหลัก ๆ คือ 1) กำหนดปัญหา หรือความต้องการ 2) ศึกษาแนวทางแก้ปัญหา 3) ออกแบบ และลงมือปฏิบัติ 4) ประเมินผลแล้วจึง นำเสนอผลงาน และนอกจากนี้ สะเต็มศึกษายังมุ่งฝึกทักษะ สำคัญในศตวรรษที่ 21 และเพื่อสร้าง กำลังคนด้านสะเต็ม หรือเรียกว่า STEM workforce นั่นเอง (อภิสิทธิ์ ธงไชย, 2557: 56) คณะกรรมการพัฒนาหลักสูตรและคณะกรรมการขับเคลื่อนการจัดการเรียนการ สอนสะเต็มใน สถานศึกษา (สสวท., 2559: ออนไลน์) ได้มีการกำหนดขั้นตอนของกิจกรรมเรียนรู้ 6 ขั้นตอน ในรูปแบบ ของสะเต็มศึกษา ได้แก่

22 ขั้นที่ 1 ระบุปัญหาในชีวิตจริง/นวัตกรรมที่ต้องการพัฒนา (Problem Identification) เป็นการทำความเข้าใจปัญหาหรือความท้าทาย วิเคราะห์เงื่อนไขหรือข้อจำกัดของ สถานการณ์ปัญหา เพื่อกำหนดขอบเขตของปัญหา ซึ่งจะนำไปสู่การสร้างชิ้นงานหรือวิธีการในการ แก้ปัญหา ขั้นที่ 2 รวบรวมข้อมูลและแนวคิดที่เกี่ยวข้อง (Related Information Search)เป็น การรวบรวมข้อมูลและแนวคิดทางวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ และเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับแนว ทางการ แก้ปัญหาและประเมินความเป็นไปได้ ข้อดีและข้อจำกัด ขั้นที่ 3 ออกแบบวิธีการแก้ปัญหา (Solution Design) เป็นการประยุกต์ใช้ข้อมูล และ แนวคิดที่เกี่ยวข้องเพื่อการออกแบบชิ้นงานหรือวิธีการในการแก้ปัญหา โดยคำนึงถึงทรัพยากร ข้อจำกัด และเงื่อนไขตามสถานการณ์ที่กำหนด ขั้นที่ 4 วางแผนและดำเนินการแก้ปัญหา (Planning and Development) เป็นการ กำหนดลำดับขั้นตอนของการสร้างชิ้นงานหรือวิธีการ แล้วลงมือสร้างชิ้นงานหรือพัฒนาวิธีการเพื่อ ใช้ใน การแก้ปัญหา ขั้นที่ 5 ทดสอบ ประเมินผล และปรับปรุง (Testing. Evaluation and Design Improvement) เป็นการทดสอบและประเมินการใช้งานของชิ้นงานหรือวิธีการ โดยผลที่ได้อาจ นำมาใช้ ในการปรับปรุงและพัฒนาให้มีประสิทธิภาพในการแก้ปัญหาได้อย่างเหมาะสมที่สุด ขั้นที่ 6 นำเสนอวิธีการแก้ปัญหา ผลการแก้ปัญหา หรือผลการพัฒนานวัตกรรม (Presentation) เป็นการนำเสนอแนวคิดและขั้นตอนการแก้ปัญหาของการสร้างชิ้นงานหรือการ พัฒนา วิธีการ ให้ผู้อื่นเข้าใจและได้ข้อเสนอแนะเพื่อการพัฒนาต่อไป การจัดการเรียนรู้สะเต็มศึกษา เป็นวิธีการเรียนรู้ที่มีนักเรียนเป็นศูนย์กลาง (studentcentred approach) เพื่อส่งเสริมการมีส่วนร่วมในหลายสาขาวิชาโดยการบูรณาการความรู้ไปสู่การ แก้ปัญหาโดยการสร้างนวัตกรรม อันจะทำให้ผู้เรียนเกิดการเรียนรู้อย่างมีความหมายและเห็นคุณค่า ของ การเรียน 1.6 การวัดผลและประเมินผลตามแนวคิดสะเต็มศึกษา สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (2557: 17-24) ได้ให้แนว ทางการวัดผล และประเมินผลตามแนวทางสะเต็มศึกษาดังนี้ การวัดผลและประเมินผลตามแนวทางสะเต็มศึกษานั้น เน้นการวัดและประเมินผล ในสภาพจริง และที่ผู้เรียนแสดงออกขณะทำกิจกรรมการเรียนรู้ ซึ่งสามารถสะท้อนถึงความรู้ ความคิด เจตคติทาง วิทยาศาสตร์และความสามารถที่แท้จริงของผู้เรียน ผู้สอนจะได้ข้อมูลที่เป็น แนวทางในการจัดกิจกรรม การเรียนรู้และปรับปรุงการจัดการเรียนรู้ให้ผู้เรียนมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น จะได้ใช้ข้อมูลจากการวัดและ

23 ประเมินผลและพัฒนาผู้เรียนให้เต็มตามศักยภาพตามความถนัด ความสนใจของแต่ละบุคคล ซึ่งแนวทาง การวัดและประเมินผลมีดังนี้ (สสวท., 2557: 17-20) 1.การประเมินตามสภาพจริง การประเมินจากสภาพจริง (Authentic Assessment) คือการประเมินความสามารถ ที่ แท้จริงของผู้เรียน จากการแสดงออก การกระทำหรือผลงานเพื่อสร้างความรู้ด้วยตนเอง ลักษณะสำคัญของการประเมินจากสภาพจริง 1. การประเมินต้องผสมผสานไปกับการเรียนการสอนและต้องประเมินอย่าง ต่อเนื่อง โดยใช้วิธีประเมินหลาย ๆ วิธีที่ครอบคลุมพฤติกรรมหลาย ๆ ด้านในสถานการณ์ต่างกัน 2. สามารถประเมินกระบวนการคิดที่ซับซ้อน ความสามารถในการปฏิบัติงาน ศักยภาพของผู้เรียนในแง่ของผู้ผลิตและกระบวนการที่ได้ผลผลิตมากกว่าที่จะประเมินว่าผู้เรียน สามารถ จดจำ ความรู้อะไรได้บ้าง 3. มุ่งเน้นประเมินศักยภาพโดยรวมของผู้เรียนทั้งด้านความรู้พื้นฐาน ความคิด ระดับสูง ความสามารถในการแก้ปัญหา การสื่อสาร เจตคติ ลักษณะนิสัย ทักษะในด้านต่าง ๆ และ ความสามารถในการทำงานร่วมกับผู้อื่น ฯลฯ 4. ให้ความสำคัญต่อพัฒนาการของผู้เรียน ข้อมูลที่ได้จากการประเมินหลาย ๆ ด้าน และหลากหลายวิธีสามารถนำมาใช้ในการวินิจฉัยจุดเด่นของผู้เรียนที่ควรจะให้การส่งเสริม และ วินิจฉัยจุดด้อยที่จะต้องให้ความช่วยเหลือหรือแก้ไข เพื่อให้ผู้เรียนได้พัฒนาเต็มศักยภาพ 5. ข้อมูลที่ได้จากการประเมินจะสะท้อนให้เห็นถึงกระบวนการเรียนการสอน และ การวางแผนการสอนของครูว่าเป็นไปตามจุดมุ่งหมายของการเรียนการสอนหรือไม่ ครูสามารถนำ ข้อมูลจากการประเมินมาปรับกระบวนการนำเสนอเนื้อหา กิจกรรมและตัวแปรอื่น ๆ 6. เป็นการประเมินที่ผู้เรียนได้มีส่วนร่วมเพื่อส่งเสริมให้ผู้เรียนได้รู้จักตัวเอง เชื่อมั่นในตัวเองและสามารถพัฒนาตนเองได้ 7. เป็นการประเมินที่ทำให้การเรียนการสอนมีความหมาย และเพิ่มความ เชื่อมั่นได้ ว่าผู้เรียนสามารถถ่ายโอนการเรียนรู้ไปสู่ใช้ชีวิตในสังคมได้ วิธีการและแหล่งข้อมูลที่ใช้ เพื่อให้การวัดและประเมินผลได้สะท้อนความสามารถที่แท้จริงของผู้เรียน ผล การ ประเมินอาจจะได้มาจากแหล่งข้อมูลและวิธีการต่าง ๆ ดังนี้ 1. สังเกตการณ์แสดงออกเป็นรายบุคคลหรือรายกลุ่ม 2. ชิ้นงาน ผลงาน รายงาน

24 3. การสัมภาษณ์ 4. บันทึกของผู้เรียน 5. การประชุมปรึกษาหารือร่วมกันระหว่างผู้เรียนและครู 6. การวัดและประเมินผลภาคปฏิบัติ (practical assessment) 7. การวัดและประเมินผลด้านความสามารถ (performance assessment) 8.การวัดและประเมินผลการเรียนรู้โดยใช้แฟ้มผลงาน (portfolio assessment) 9. การทดสอบ 1.7 ประโยชน์จากการจัดการเรียนรู้ตามแนวคิดสะเต็มศึกษา สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (2557, น. 4) ได้อธิบายถึงประโยชน์ จาก การจัดการเรียนรู้ตามแนวคิดสะเต็มศึกษาไว้ดังนี้ 1) ผู้เรียนมีทักษะการคิดวิเคราะห์และสร้างนวัตกรรมใหม่ๆ ที่ใช้วิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ เทคโนโลยี และกระบวนการออกแบบทางวิศวกรรมศาสตร์เป็นพื้นฐาน 2) ผู้เรียนเข้าใจสาระวิชาและกระบวนการทางวิทยาศาสตร์และคณิตศาสตร์มากขึ้น 3) ส่งเสริมการจัดการเรียนรู้และเชื่อมโยงกันระหว่างกลุ่มสาระวิชา 4) หน่วยงานภาครัฐและเอกสารมีส่วนร่วมสนับสนุนการจัดกิจกรรมของครูและบุคลากร ทางการศึกษา 5) สร้างกำลังคนด้านสะเต็มของประเทศไทย เพื่อเพิ่มศักยภาพทางเศรษฐกิจของชาติ นัสรินทร์ บือซา (2558, น. 14) ได้อธิบายถึงประโยชน์จากการจัดการเรียนรู้ตามแนวคิดสะเต็ม ศึกษาไว้ดังนี้ 1) ด้านเศรษฐกิจ (Economic Opportunity) การเรียนรู้สะเต็มศึกษาช่วยเพิ่มโอกาสใน ด้าน เศรษฐกิจ การทำงาน การเพิ่มมูลค่า เพราะนวัตกรรมใหม่ๆที่เกิดขึ้นที่ขับเคลื่อนเศรษฐกิจของโลก ล้วนมีพื้นฐานมาจากสะเต็มศึกษา 2) ด้านทรัพยากรบุคคล (Attract More Students to Technological Fields) การ เรียนรู้สะเต็มศึกษา ช่วยดึงดูดและสร้างทรัพยากรบุคคลให้เข้าสู่การทำงานด้านเทคโนโลยีที่ยังขาดแคลน อีกมาก 3) ด้านความมั่นคง (National Security) การเรียนรู้สะเต็มศึกษาช่วยสร้างเสริมความ มั่นคง ให้กับประเทศโดยเฉพาะอย่างยิ่ง ในด้านความมั่นคงและความปลอดภัยด้านไซเบอร์ (Cyber Security) ในโลกปัจจุบันที่ต้องพึ่งพาเทคโนโลยีด้านการสื่อสารอย่างมาก

25 การแก้ปัญหา (Problem solving) เป็นทักษะทางปัญญาซึ่งถือว่าเป็นสิ่งเฉพาะของ แต่ละบุคคล แต่ไม่ว่าจะอยู่ในบริบทใดก็ตามการแก้ปัญหาในวิชาวิทยาศาสตร์จะเน้นการวาง แผนการทดลอง การ รวบรวม และการวิเคราะห์ข้อมูล เพื่อจุดประสงค์ในการค้นพบ และอธิบาย แบบแผนและปรากฏการณ์ ทางธรรมชาติ (วรรณทิพา รอดแรงค้า, 2544: ภาพประกอบ 5 ความสัมพันธ์ของการแก้ปัญหากับเจตคติ กระบวนการ และเนื้อหา ที่มา: วรรณทิพา รอดแรงค้า, 2544: 35 2. แนวคิดและทฤษฎีที่เกี่ยวข้องกับความสามารถในการแก้ปัญหา ตามพจนานุกรมฉบับราชบัณฑิตยสถาน (ราชบัญฑิตยสถาน, 2554: 733) ให้ ความหมายคำว่า "ปัญหา" ว่าหมายถึง ข้อสงสัย หรือข้อขัดข้อง รศนา อัชชะกิจ (2539: 1) กล่าวว่า "ปัญหา" หมายถึง เหตุการณ์ยุ่งยากที่ต้องแก้ไข สภาวการณ์ ที่ไม่พึงประสงค์ เหตุการณ์ที่เป็นไปไม่ตรงตามความคาดหวังโดยไม่ทราบสาเหตุ หรือ อีกในหนึ่งคือ “ความแตกต่างระหว่างสภาวะที่เกิดจริงกับสภาวะที่ตั้งเป้าหมายว่าควรจะเป็น" Kapner and Tregoe (Takahashi, 2551: 2) กล่าวว่า ปัญหา หมายถึง ช่องว่าง ระหว่างสิ่งที่ คาดหวังกับสภาพปัจจุบัน

26 ภาพประกอบ 6 แสดงความสัมพันธ์ระหว่างส่วนประกอบของปัญหาและปัญหา ที่มา : Takahashi, 2551: 2 จากการให้ความหมายของนักการศึกษาดังกล่าวข้างต้นสรุปได้ว่าปัญหา คือ ข้อ สงสัย สิ่งที่เข้าใจ ยาก สิ่งที่ตนไม่รู้ หรือคำถาม เกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นในปัจจุบัน ซึ่งไม่ตรงกับสิ่งที่เรา คาดหวังไว้อันจะทำให้ เกิดช่องว่างระหว่างสภาพปัจจุบันและสภาพที่เราต้องการให้มันเกิดขึ้นใน อนาคต โดยสภาพการที่เกิดขึ้น หรือมีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นนั้นไม่ตรงกับความต้องการหรืออีกใน หนึ่งคือ “ความแตกต่างระหว่างสภาวะที่ เกิดจริงกับสภาวะที่ตั้งเป้าหมายว่าควรจะเป็น" การดำรงชีวิตของมนุษย์นั้นมักจะต้องเผชิญกับปัญหา ซึ่งมีความยุ่งยากซับซ้อน ต่าง ๆ กัน การ ดำเนินการแก้ปัญหาเป็นเรื่องสำคัญมาก และจำเป็นสำหรับมนุษย์ บุคคลที่ประสบ ปัญหาต่าง ๆ แล้ว สามารถหาแนวทางการแก้ไขปัญหานั้นให้สำเร็จลุล่วงได้ ย่อมประสบกับ ความสำเร็จ ดังนั้น จึงควรมีการ สอนและฝึกให้นักเรียนรู้จักแก้ปัญหาเพื่อส่งเสริมและพัฒนาความสามารถในการคิด แก้ปัญหาใน สถานการณ์ในชีวิตจริงได้เป็นอย่างดี สำหรับความหมายของ ความสามารถในการคิดแก้ปัญหา มีนักการ ศึกษาหลายท่านได้ให้ความหมายอย่างกว้างขวาง ดังนี้ Piaget (1962: 120) ได้อธิบายถึงความสามารถในการแก้ปัญหาตามทฤษฎีทางด้าน พัฒนาการ ในแง่ที่ว่าความสามารถด้านนี้จะเริ่มพัฒนามาตั้งแต่ขั้นที่ 3 คือ Stage of Concreate Operation เด็กที่ มีอายุประมาณ 7-8 ปี จะเริ่มมีความสามารถในการแก้ปัญหาแบบง่าย ๆ ภายใน ขอบเขตจำกัด ต่อมา ระดับพัฒนาขั้นที่ 4 คือ Stage of Formal Operation เด็กจะมีอายุประมาณ 11-14 ปี และสามารถ แก้ปัญหาแบบซับซ้อนได้ และเด็กสามารถเรียนรู้ในสิ่งที่เป็นนามธรรมชนิดซับซ้อนได้

27 Bourne, et al. (1971: 44) กล่าวว่า การแก้ปัญหาเป็นกิจกรรมที่เป็นทั้งการแสดง ความรู้ ความคิด จากประสบการณ์ก่อน ๆ และเป็นส่วนประกอบของสถานการณ์ที่เป็นปัจจุบัน โดยนำมาจัด เรียงลำดับใหม่ เพื่อผลของความสำเร็จในจุดมุ่งหมายเฉพาะอย่าง Gagne (1970: 63) ได้กล่าวว่า ความสามารถในการแก้ปัญหาเป็นการเรียนรู้อย่าง หนึ่งที่ต้อง อาศัยการเรียนรู้ประเภทหลักการที่มีความเกี่ยวข้องกันตั้งแต่สองประเภทขึ้นไปและใช้ หลักการนั้น ผสมผสานกันจนเป็นความสามารถชนิดใหม่ที่เรียกว่า ความสามารถทางด้านความคิด แก้ปัญหา โดยอาศัย การเรียนรู้ประเภทหลักการนี้ ต้องอาศัยการเรียนรู้ประเภทมโนมติ Gagne ได้ อธิบายว่า เป็นการเรียนรู้ อีกประเภทหนึ่ง ที่ต้องอาศัยความสามารถในการมองเห็นลักษณะร่วมของ สิ่งเร้าทั้งหลาย Eysenck, et al. (1972: 44) ได้ให้ความหมายของการแก้ปัญหาว่าเป็นกระบวนการ ที่จำเป็นต้อง อาศัยความรู้ในการพิจารณาสังเกตปรากฏการณ์และโครงสร้างของปัญหารวมทั้งต้อง ใช้กระบวนการคิด เพื่อให้บรรลุถึงจุดมุ่งหมายที่ต้องการ Sdorow (1993: 361) ได้ให้นิยามการแก้ปัญหาไว้ว่า เป็นกระบวนการคิดแบบหนึ่ง ที่สามารถ ช่วยให้เราเอาชนะอุปสรรค เพื่อไปสู่เป้าหมายที่กำลังเผชิญอยู่ได้ มีความเข้าใจการคิด วิเคราะห์วิธีการ ทักษะ กระบวนการทางวิทยาศาสตร์ในการแก้ปัญหาเพื่อให้บรรลุเป้าหมายที่ ต้องการ Good (1973: 53) ได้ให้ความเห็นว่า วิธีการทางวิทยาศาสตร์ก็คือ การแก้ปัญหา นั่นเอง ซึ่งกล่าว ว่า “การแก้ปัญหาเป็นแบบแผนหรือวิธีดำเนินการ ซึ่งอยู่ในสภาวะที่มีความลำบาก ยุ่งยาก หรืออยู่ใน สภาวะที่พยายามตรวจสิ่งที่หามาได้ ซึ่งมีความเกี่ยวข้องกับปัญหามีการตั้งสมมติฐาน และมีการตรวจสอบ สมมติฐานภายใต้การควบคุม มีการเก็บรวบรวมข้อมูลจากการ ทดลอง เพื่อหาความสัมพันธ์เพื่อทดสอบ สมมติฐานนั้นว่าเป็นจริงหรือไม่” Lefrancois (1985: 110) ได้ให้ความหมายไว้ว่า การแก้ปัญหาเป็นกระบวนการคิด แบบจัดลำดับ ขั้นสูง ที่นำเอาหลักเกณฑ์ซึ่งตัวเองทราบมาก่อน มาบูรณาการเพื่อสร้างเกณฑ์ขึ้นใหม่ โดยที่จะต้องเรียนรู้ เกณฑ์เดิมก่อนมีเกณฑ์ใหม่ที่ผ่านมาแล้วมีความเหมาะสมสำหรับการแก้ปัญหา ใหม่อย่างครบถ้วนสมบูรณ์ ทั้งหมด โดยต้องอาศัยกฎเกณฑ์หลายอย่างเพื่อให้ประสบความสำเร็จ Gleitman (1992: 202) ได้กล่าวว่า การแก้ปัญหานั้นว่า ผู้แก้ปัญหาจะต้องใช้ กระบวนการคิด ซึ่งเกิดขึ้นจากภายในสมองอย่างเป็นขั้นตอนจะต้องมีการจัดระระบบองค์ประกอบ ต่าง ๆ โดยใช้วิธีการ เฉพาะเป็นเรื่องๆเพื่อให้กระบวนการแก้ปัญหามีทิศทางมุ่งตรงไปสู่เป้าหมาย และสามารถแก้ปัญหาได้ใน ที่สุด

28 อาชวินี ไชยสุนทร (2535: 11) ได้ให้ความหมายของการแก้ปัญหาว่า คือการ ดำเนินการที่มีแบบ แผนหรือวิธีการที่สลับซับซ้อน โดยอาศัยสติปัญญา ความรู้ ความเข้าใจ ประสบการณ์และความคิด มาใช้ ในการศึกษาเพื่อให้บรรลุจุดมุ่งหมายที่ต้องการ หัสยา เถียรวิทวัส (2537: 24) และสมชัย อุ่นอนันต์ (2539: 46) ได้ให้ความหมาย ของ ความสามารถในการแก้ปัญหาว่าเป็นพฤติกรรมแบบแผนหรือวิธีการที่สลับซับซ้อน ต้องอาศัย ความรู้ ความจำ ความเข้าใจ การคิดวิเคราะห์ วิธีการ ทักษะ กระบวนการทางวิทยาศาสตร์ในการ แก้ปัญหา เพื่อให้บรรลุเป้าหมายที่ต้องการ อรัญญา ชนะเพีย (2542: ให้ความหมายของความสามารถในการแก้ปัญหาว่า เป็นความสามารถ ที่ต้องอาศัยกิจกรรมทางสมองในการคิดวิเคราะห์ พิจารณา ไตร่ตรองและ ตัดสินใจในการหาวิธีการหรือ แสดงพฤติกรรมเพื่อขจัดอุปสรรคอันนำไปสู่การบรรลุเป้าหมายที่ ต้องการ จากแนวคิดของนักการศึกษาดังกล่าวข้างต้นสรุปได้ว่า ความสามารถในการ แก้ปัญหา เป็น ความสามารถที่ต้องอาศัยกิจกรรมทางสมองอย่างเป็นขั้นตอน มีแบบแผน มี วิธีดำเนินการ ในการคิด วิเคราะห์ พิจารณา ไตร่ตรองและตัดสินใจในการหาวิธีการหรือแสดง พฤติกรรมที่สลับซับซ้อน ต้องอาศัย สติปัญญา ความรู้ ความจำ ความเข้าใจ วิธีการ ประสบการณ์ ทักษะ กระบวนการคิดแบบจัดลำดับขั้นสูง มาผสมผสานจนเป็นความสามารถชนิดใหม่จากการ นำเอาหลักเกณฑ์ซึ่งตัวเองทราบมาก่อน มาบูรณา การเพื่อสร้างเกณฑ์ขึ้นใหม่ในการแก้ปัญหาเพื่อให้กระบวนการแก้ปัญหามีทิศทางขจัดอุปสรรคอันนำไปสู่ การบรรลุเป้าหมายที่ต้องการและสามารถแก้ปัญหาได้ในที่สุด ในการแก้ปัญหาจะต้องพยายามค้นหาสาเหตุที่แท้จริงของปัญหา แล้วมุ่งเน้นแก้ สาเหตุแห่ง ปัญหา เมื่อทำได้ดังนี้แล้ว ก็เท่ากับว่าปัญหาได้รับการแก้ไขโดยปริยาย การแก้ไขสาเหตุ แห่งปัญหาจะต้อง แก้ไขให้ครบระบบ ถ้าแก้ไขเพียงส่วนใดส่วนหนึ่งปัญหาก็ยังคงมีอยู่ไม่จบสิ้น การแก้ปัญหาแต่ละรูปแบบจะประกอบด้วยขั้นตอนที่แตกต่างกัน (รศนา อัชชะกิจ, 2539: 15- 17) ดังตารางที่ 2

29 ตารางที่2 รูปแบบการแก้ปัญหา

30 ศิริพร ศรุตาพร (2554: 26-34) ได้กล่าวถึง ขั้นตอนการวิเคราะห์ปัญหาอย่างเป็น ระบบ 5 ขั้นตอน ดังต่อไปนี้ ภาพประกอบ 7 แสดงขั้นตอนการวิเคราะห์ปัญหาอย่างเป็นระบบ ที่มา : ศิริพร ศรุตาพร, 2554: 26 1. ระบุปัญหา เป็นการกำหนดหัวข้อแห่งปัญหา ซึ่งเป็นขั้นตอนแรกของการ วิเคราะห์ปัญหา อย่างเป็นระบบ ประกอบด้วยลักษณะดังนี้ - เขียนเป็นอักษร เพื่อให้ทุกคนสามารถอ่านและทำความเข้าใจได้ - มีความชัดเจนเข้าใจง่าย เพราะช่วยให้ทุกคนเข้าใจและนำไปปฏิบัติได้ - ควรทำปัญหาให้เป็นเรื่องท้าทาย และอยากทำการแก้ไข 2. รวบรวมข้อมูลปัญหาเป็นการค้นหารายละเอียดของการเกิดปัญหา ซึ่งอาจต้อง ใช้เป็นคำถาม ในการพูดคุย หรือประชุมกันเพื่อให้ทุกคนสามารถระบุปัญหาได้โดยง่าย ได้แก่ ภาพประกอบ 8 แสดงรายละเอียดเกี่ยวกับการรวบรวมข้อมูลที่เป็นปัญหา ที่มา : ศิริพร ศรุตาพร, 2554: 28

31 3. กลั่นกรองข้อมูลเป็นการเปรียบเทียบว่าปัญหาใดมีความสำคัญอย่างเร่งด่วนและ เป็นปัญหา จริง โดยนำปัญหาต่าง ๆ มาเปรียบเทียบ เพื่อให้ปัญหาดังกล่าวนั้นแคบลง และมีลักษณะ เฉพาะเจาะจง มากขึ้น โดยวิเคราะห์จากหัวข้อต่อไปนี้ - ความสำคัญหรือความเร่งด่วนของปัญหานั้น - การแก้ไขมีความเป็นไปได้มากน้อยเพียงไร - ใครจะเป็นผู้แก้ไขปัญหา - รายละเอียดของปัญหามีอะไรบ้าง 4. ทำการทดสอบและเลือกปัญหาที่เป็นไปได้มากที่สุด วิธีการที่ง่ายที่สุดคือ ตัด สาเหตุออกทีละ สาเหตุ โดยพิจารณาจากข้อเท็จจริงที่รวบรวมมาได้ และทำการเลือกปัญหาที่มีความ เป็นไปได้ที่สุด เพื่อให้ได้สาเหตุที่แท้จริงของปัญหา 5. การยืนยันสาเหตุที่แท้จริง อย่าด่วนปักใจเชื่อในทันทีทันใดจนกว่าจะได้มีการ ทดสอบแล้วว่าใช่ ต้นตอของปัญหาจริง ๆ ทฤษฎี 4 ขั้นตอนของวอลเลส (Wallace) (รังสรรค์ เลิศในสัตย์, 2551: 19-20) ได้ เสนอขั้นตอน การแก้ปัญหา ดังนี้ 1. การเตรียมการรวบรวมข่าวสารข้อมูลที่หลากหลายเกี่ยวกับปัญหานั้น แล้วทำ การ วิเคราะห์หลาย ๆ มุมมอง จากนั้นคิดถึงประเด็นหลักของปัญหาอย่างจริงจัง หรือเรียกว่า “การ คิดให้ รอบคอบ" 2. การบ่มเพาะความคิดเมื่อพิจารณาปัญหาอย่างจริงจังแล้วอย่าด่วนตัดสินใจ ให้รอ เพราะถ้าพยายามคิดด้วยความตั้งใจและมีจิตสำนึกอย่างแท้จริงแล้วความเคยชินที่ ด้วยความอดทน มีอยู่ เดิมจะค่อย ๆ ซึมซับเข้าไปสู่ส่วนเดิมที่มีอยู่ หลังจากนั้น ค่อยค้นหาข่าวสารข้อมูล 3. การเกิดประกายความคิดเมื่อเชื่อมโยงปัญหากับข่าวสารข้อมูลเดิม ๆ ที่ดูเหมือน จะ ไม่เกี่ยวข้อง หรือข่าวสารข้อมูลภายนอก ก็จะเกิด “ประกายความคิด” ขึ้นทันที เช่น อาร์คิมีดีส ได้รับ คำสั่งจากกษัตริย์ซีราคิวส์ว่า “จงตรวจดูว่ามงกุฎทองนี้เป็นทองคำแท้หรือไม่” ซึ่งการค้นพบก็ ได้เกิดขึ้น โดยบังเอิญในอ่างอาบน้ำสาธารณะและเป็นหลักการที่ได้รับการยอมรับมากว่า “ถ้าเอา สสารใส่เข้าไปใน ของเหลวสสารจะมีปริมาตรเท่ากับปริมาตรของของเหลวที่ถูกสสารแทนทีแล้ว ล้นออกมา"

32 4. การพิสูจน์ให้เห็นจริงต้องทำการ "พิสูจน์” ว่าความคิดนั้นสามารถทำให้เป็นจริง ได้หรือไม่ ภาพประกอบ 9 ทฤษฎี 4 ขั้นตอนของวอลเลส (Wallace) ที่มา: รังสรรค์ เลิศในสัตย์, 2551: 19-20 ตารางที่3 ขั้นตอนการแก้ปัญหา ที่มา: สำนักงานคณะกรรมการการศึกษาแห่งชาติ, 2550: 65-69 2.1 ขั้นตอนในกระบวนการแก้ปัญหา ได้มีผู้เสนอแนวคิด กระบวนการแก้ปัญหา ซึ่งมีกระบวนการในการแก้ปัญหาที่ คล้ายคลึงกัน ดังนี้ Bloom (1956: 122) กล่าวถึง กระบวนการแก้ปัญหา 6 ขั้นตอน คือ 1. ค้นพบปัญหาและสิ่งที่เคยพบเห็นที่เกี่ยวกับปัญหา 2. สร้างรูปแบบของปัญหาขึ้นมาใหม่ 3. จำแนกและแยกแยะปัญหา 4. เลือกใช้ทฤษฎี หลักการความคิด และวิธีการที่เหมาะสมกับปัญหา 5. การใช้ข้อสรุปของวิธีการแก้ปัญหา 6. ผลที่ได้จากการแก้ปัญหา

33 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (2546: 16-19) ได้เสนอ กระบวนการแก้ปัญหามีขั้นตอนดังนี้ 1. การทำความเข้าใจกับปัญหา 2. การวางแผนแก้ปัญหา 3. การดำเนินการแก้ปัญหาและประเมินผล 4. การตรวจสอบการแก้ปัญหา วรรณทิพา รอดแรงค้า (2544:35) กล่าวว่า รูปแบบที่ใช้บรรยายการแก้ปัญหาทาง วิทยาศาสตร์ ไม่ว่ารูปแบบใดก็ตามจะมีลักษณะร่วมกันคือ 1. นักเรียนมีปฏิสัมพันธ์กับปรากฏการณ์และวัตถุจริง ๆ โดยการลงมือปฏิบัติ 2. มีการใช้ทักษะทางปัญญาขั้นสูง 3. ผลผลิตที่ได้มาต้องอาศัยความรู้และทักษะกระบวนการ 4. การแก้ปัญหาประกอบด้วยลำดับขั้นของการกระทำ รูปแบบการแก้ปัญหาของ Lunetta และ Tamir (วรรณทิพา รอดแรงค้า, 2544: 36- 37) มีส่วนประกอบสำคัญ 4 ส่วน ดังนี้ 1. การวางแผน หมายถึง ยุทธวิธีในการแก้ปัญหา 2. การลงมือสืบเสาะหาความรู้ คือการลงมือทำตามยุทธวิธีที่วางไว้และการ ได้มาซึ่งข้อมูลและการวิเคราะห์ข้อมูลจากการออกแบบการทดลอง 3. การตีความหมายข้อมูล เป็นการวิเคราะห์ข้อมูลที่รวบรวมมาได้ พร้อมกับ อ้างอิงผลที่ได้จากการทดลองไปสู่ภายนอก 4. การนำไปใช้ เป็นการเสนอหลักการทั่วไปและทักษะที่ใช้ในการทดลองครั้ง แรกไปใช้ในการแก้ปัญหาที่คล้ายคลึงกันต่อไป

34 ภาพประกอบ 10 รูปแบบการแก้ปัญหาของ Lunetta และ Tamir ที่มา : วรรณทิพา รอดแรงก้า, 2544:37 Atkinson (1961: 224-225) อธิบายกระบวนการแก้ปัญหา ว่าเป็นวิธีเดียวกันกับ กระบวนทาง วิทยาศาสตร์ซึ่งประกอบด้วย 9 ขั้นตอน ดังนี้ 1. กำหนดปัญหา 2. พิจารณาสำรวจประสบการณ์เดิม

35 3. เสาะหาข้อมูลมาสนับสนุนการแก้ปัญหา 4. เรียนรู้และประเมินผล 5. เลือกวิธีการดำเนินการที่ดีที่สุด 6. ทดสอบ 7. สรุป 8. นำข้อสรุปไปใช้ในสถานการณ์ที่เหมือนเดิม 9. นำข้อสรุปไปใช้ในการแก้ปัญหาใหม่ Dewey (1976: 130) ได้เสนอวิธีการแก้ปัญหาเป็นขั้นตอน ดังนี้ 1. เตรียมการ (Preparation) หมายถึง การเรียนรู้และเข้าใจปัญหา ผู้ประสบ ปัญหาต้องเข้าใจในตัวปัญหาก่อนว่าปัญหาที่แท้จริงนั้น คือ อะไร 2. วิเคราะห์ปัญหา (Analysis) หมายถึง การระบุลักษณะของปัญหา ปัญหาที่ เกิดขึ้นมีความยากง่ายที่แตกต่างกัน การแก้ไขย่อมแตกต่างกันจึงจำเป็นต้องพิจารณาสิ่งต่อไปนี้ 2.1 ตัวแปรต้นหรือองค์ประกอบของปัญหาคืออะไร 2.2 สิ่งที่ต้องทำในการแก้ไขปัญหามีอะไรบ้าง 2.3 ให้ความสำคัญกับสิ่งที่เกิดขึ้นและแก้ปัญหาทีละตอน 2.4 ต้องรู้คำถามที่เป็นกุญแจสำหรับการแก้ปัญหา 2.5 พิจารณาแต่สิ่งที่เกี่ยวข้องกับปัญหาจริงๆ 3. หาแนวทางในการแก้ปัญหา (Production) หมายถึง การหากระบวนการ แก้ปัญหาให้ตรงกับสาเหตุของปัญหาในรูปของวิธีการ เป็นการรวมข้อมูลเกี่ยวกับปัญหา เพื่อ ตั้งสมมติฐาน 3.1 มีวิธีการหาข้อมูลเกี่ยวกับปัญหาอย่างไร ใครเป็นผู้ให้ข้อมูลนั้น 3.2 สร้างสมมติฐานที่เป็นไปได้เพื่อช่วยแก้ปัญหา 4. ตรวจสอบผล (Verification) หมายถึง การเสนอเกณฑ์เพื่อตรวจสอบผลลัพธ์ ที่ได้จากการเสนอวิธีการแก้ปัญหาใหม่ จนกว่าจะได้วิธีการที่ดีที่สุดหรือถูกต้องที่สุด 5. การนำไปประยุกต์ใหม่ (Replication) หมายถึง การนำวิธีการแก้ปัญหาที่ ถูกต้องไปใช้ในโอกาสข้างหน้า เมื่อพบกับเหตุการณ์คล้ายกับปัญหาที่เคยพบมาแล้ว Weir (1974: 16-18) ได้เสนอขั้นตอนในการแก้ปัญหา ดังนี้ 1. การวิเคราะห์ปัญหา 2. นิยามสาเหตุของปัญหา

36 3. ค้นหาแนวทางแก้ปัญหา 4. พิสูจน์คำตอบที่ได้จากการแก้ปัญหา 2.3 เครื่องมือและวิธีการที่ใช้วัดความสามารถในการแก้ปัญหา การวัดความสามารถในการแก้ปัญหาเป็นการวัดทางจิตวิทยา ต้องใช้เครื่องมือที่ ช่วยกระตุ้นให้ ผู้เรียนแสดงศักยภาพดังกล่าวออกมา ดังนั้น ครูจึงควรวัดและประเมินความสามารถ ในการแก้ปัญหาทั้ง ด้านการทดสอบและสังเกตพฤติกรรม (Beyer, 1985: 297-303) สำนักทดสอบทางการศึกษา กรมวิชาการ (กรมวิชาการ, 2539: 66-74) ได้เสนอ เครื่องมือและ วิธีการวัดความสามารถในการแก้ปัญหาไว้ 4 ประเภท ดังนี้ 1. การสังเกต เป็นครึ่งมือที่ใช้ในระหว่างการสอนของครู ช่วยให้เห็นการพัฒนา ด้านการคิดของ ผู้เรียน การสังเกตการแก้ปัญหาของผู้เรียนมี 2 วิธี คือ 1.1 การสังเกตการณ์แบบไม่ได้ตั้งใจ โดยผู้สอนบันทึกกิจกรรมของผู้เรียนไว้ เป็นข้อมูลใน การพิจารณา 1.2 การสังเกตแบบตั้งใจ เป็นการสังเกตพร้อมกับบันทึกข้อมูลอย่างเป็นระบบ มีการ จัดทำรายการและแบบฟอร์มการสังเกตไว้ล่วงหน้า 2. การประเมินตนเอง เป็นการที่ให้ผู้เรียนได้ประเมินตนเองว่ามีพฤติกรรมในเรื่อง ที่แก้ปัญหา อย่างไร ซึ่งการประเมินตนเองจะสะท้อนให้เห็นถึงการพัฒนากระบวนการแก้ปัญหา ของผู้เรียน 3. แบบสำรวจรายการ เป็นเครื่องมือที่ผู้สอนสร้างขึ้น สำหรับใช้ประเมิน พฤติกรรมของผู้เรียนใน การแก้ปัญหาที่เป็นกระบวนการที่มีการแบ่งแยกการกระทำหรือการ แสดงออกต่าง ๆ ไว้อย่างชัดเจน 4. แบบสอบข้อเขียน การสอบข้อเขียน เป็นเครื่องมือที่สะท้อนให้เห็นถึง ความสามารถในการ แก้ปัญหาของผู้เรียน ผู้สอนควรกำหนดเหตุการณ์ที่เป็นปัญหาให้ผู้เรียนได้ แก้ปัญหา มีการกำหนดเกณฑ์ การให้คะแนนในแต่ละขั้นตอน ตั้งแต่ขั้นแรกถึงขั้นสุดท้าย 3. งานวิจัยที่เกี่ยวข้องทั้งในประเทศและต่างประเทศ 3.1 งานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับการการจัดการเรียนรู้ตามแนวคิดสะเต็มศึกษา ดารารัตน์ ชัยพิลา (2558) ได้ศึกษาผลการจัดกิจกรรมการเรียนรู้แบบโครงงานตามแนวคิด สะ เต็มศึกษาเพื่อส่งเสริมความสามารถในการแก้ปัญหาอย่างสร้างสรรค์ทางวิทยาศาสตร์ เรื่อง ปฏิกิริยาเคมี ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 2 ซึ่งการศึกษาครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษา ความสามารถในการ แก้ปัญหาอย่างสร้างสรรค์และเปรียบเทียบความสามารถในการแก้ปัญหาอย่าง สร้างสรรค์หลังเรียนของ ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 2 ที่ได้รับการสอนแบบโครงงานตาม แนวคิดสะเต็มศึกษากับเกณฑ์ โดย

37 กลุ่มตัวอย่างร้อยละ 70 ที่ใช้ในการวิจัย คือ นักเรียนชั้น มัธยมศึกษาปีที่ 2 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 2558 โรงเรียนติ้ววิทยาคม สำนักงานเขตพื้นที่การศึกษา มัธยมศึกษาเขต 40 จํานวน 28 คน เครื่องมือที่ ใช้ในการวิจัยประกอบด้วย 1) แผนการจัดการเรียนรู้ แบบโครงงานตามแนวคิดสะเต็มศึกษา เรื่อง ปฏิกิริยาเคมี 2) แบบวัดความสามารถในการแก้ปัญหา วิเคราะห์ข้อมูลโดยใช้สถิติค่าเฉลี่ย และส่วน เบี่ยงเบนมาตรฐาน และทดสอบสมมติฐานการวิจัย t-test ซึ่งผลการวิจัยพบว่า นักเรียนมี ความสามารถ ในการแก้ปัญหา าสตร์ระหว่างเรียนร้อยละ 88.35 ซึ่งอยู่ใน ระดับดี มีความสามารถในการแก้ปัญหาอย่าง สร้างสรรค์ทางวิทยาศาสตร์เพิ่มขึ้นตามลำดับ และมี ความสามารถในการแก้ปัญหาอย่างสร้างสรรค์ทาง วิทยาศาสตร์หลังเรียนสูงกว่าเกณฑ์ร้อยละ 70 อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติที่ระดับ .05 พลศักดิ์ แสงพรมศรี (2558) ได้เปรียบเทียบผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน ทักษะกระบวนการทาง วิทยาศาสตร์ขั้นบูรณาการและเจตคติต่อการเรียนวิชาเคมีของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 ที่ได้รับ การ จัดการเรียนรู้สะเต็มศึกษากับแบบปกติ ซึ่งการศึกษาครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อเปรียบเทียบ ผลสัมฤทธิ์ ทางการเรียน ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ขั้นบูรณาการและเจตคติต่อการเรียน วิชาเคมี ของ นักเรียนที่ได้รับการจัดการเรียนรู้สะเต็มศึกษาระหว่างก่อนเรียนและหลังเรียน และ เปรียบเทียบ ผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ขั้นบูรณาการ และเจตคติต่อ การเรียนวิชา เคมี ของนักเรียนที่ได้รับการจัดการเรียนรู้สะเต็มศึกษากับแบบปกติ กลุ่มตัวอย่างใน การวิจัยในครั้งนี้คือ นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 ภาคเรียนที่ 2 ปีการศึกษา 2557 โรงเรียนพยัคฆภูมิ วิทยาคาร อำเภอพยัคฆ ภูมิพิสัย จังหวัดมหาสารคาม จำนวน 2 ห้องเรียน 102 คน ได้มาโดยการสุ่ม ตัวอย่างแบบกลุ่ม (Cluster Random Sampling) เครื่องมือที่ใช้ในการวิจัย ได้แก่ 1) แผนการจัดการเรียนรู้สะเต็มศึกษา เรื่อง อัตรา การเกิดปฏิกิริยาเคมี จำนวน 7 แผน 2) แบบทดสอบผลสัมฤทธิ์ ทางการเรียนเรื่อง อัตราการเกิดปฏิกิริยา เคมี 3) แบบทดสอบวัดทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ ขั้นบูรณาการและ 4) แบบวัดเจตคติต่อการ เรียนวิชาเคมี สถิติพื้นฐานที่ใช้ในการวิเคราะห์ข้อมูล ได้แก่ ค่าเฉลี่ย ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน และทดสอบ สมมติฐาน โดยใช้ Paired Samples t-test, Hotelling's T2 และ Univariate Test ซึ่งผลการวิจัยพบว่า นักเรียนที่ได้รับการจัดการเรียนรู้สะเต็มศึกษามีผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน ทักษะกระบวนการทาง วิทยาศาสตร์ขั้นบูรณาการ และเจตคติต่อ การเรียนวิชาเคมี หลังเรียนสูงกว่าก่อนเรียนอย่างมีนัยสำคัญ ทางสถิติที่ระดับ .01และนักเรียนที่ ได้รับการจัดการเรียนรู้สะเต็มศึกษามีผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนทักษะ กระบวนการทางวิทยาศาสตร์ ขั้นบูรณาการ และเจตคติต่อการเรียนวิชาเคมีสูงกว่านักเรียนที่ได้รับการ จัดการเรียนรู้แบบปกติอย่าง มีนัยสำคัญทางสถิติที่ระดับ .01

38 ชัยพร มิตรพิทักษ์ (2559) ได้ศึกษาการพัฒนาความสามารถในการคิดวิเคราะห์และเจตคติ ต่อสะ เต็มของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 กิจกรรมวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์ (STEM) เรื่อง สมบัติของธาตุและสารประกอบ ซึ่งการศึกษาครั้งนี้มีวัตถุประสงค์ เพื่อพัฒนาความสามารถ ในการคิดวิเคราะห์และเจตคติต่อสะเต็มของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 ผ่านการจัดการเรียนรู้ด้วย กิจกรรมวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์ (STEM) ร่วมกับการใช้ปัญหาเป็น ฐานในเนื้อหาเรื่อง สมบัติของธาตุและสารประกอบ กลุ่มตัวอย่าง ในการวิจัยในครั้งนี้คือ นักเรียนชั้น มัธยมศึกษาปีที่ 4 ภาคเรียนที่ 2 ปีการศึกษา 2558 โรงเรียนหอวัง กรุงเทพมหานคร จำนวน 1 ห้องเรียน 49 คน โดยเครื่องมือในการวิจัย ประกอบด้วยแบบทดสอบวัด ความสามารถในการคิดวิเคราะห์ แบบ ประเมินเจตคติต่อสะเต็ม แบบวัดผลสัมฤทธิ์ บันทึกหลังการ สอนและอนุทินสะท้อนการเรียนรู้ของ นักเรียน สถิติพื้นฐานที่ใช้ในการวิเคราะห์ข้อมูล ได้แก่ ค่าเฉลี่ย ร้อยละ และส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน และ ทดสอบสมมติฐานโดยใช้ OneSample t-test ผลการวิจัยพบว่านักเรียนร้อยละ 82 ของจำนวนนักเรียน ทั้งหมด มีคะแนนความสามารถในการคิดวิเคราะห์สูงกว่าร้อยละ 70 ของคะแนนเต็ม นอกจากนั้น นักเรียนมีคะแนนผลสัมฤทธิ์และคะแนนเจต คติต่อสะเต็มภายหลังเรียนสูงกว่าก่อนเรียนอย่างมีนัยสำคัญ ที่ระดับ 0.01 อาทิตยา พูนเรือง (2559) การเปรียบเทียบผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนและความสามารถในการ แก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์เรื่อง เคมีที่เป็นพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต โดยการจัดการเรียนรู้ตามแนวทางสะ เต็ม ศึกษาสำหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 ซึ่งการศึกษาครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อเปรียบเทียบ ผลสัมฤทธิ์ ทางการเรียนและความสามารถในการแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ของนักเรียนเรื่อง เคมีที่เป็นพื้นฐานของ สิ่งมีชีวิต ที่ได้รับการจัดการเรียนรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา กลุ่มที่ศึกษาเป็น นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 จำนวน 30 คน ได้มาจากการสุ่มตัวอย่างแบบเจาะจงจากโรงเรียนขนาด ใหญ่แห่งหนึ่งใน กรุงเทพมหานคร เครื่องมือที่ใช้ได้แก่ บทปฏิบัติการ (รวมทั้งเรื่อง กรดโฟลิก) แผนการจัดการเรียนรู้ตาม แนวทางสะเต็มศึกษา แบบทดสอบวัดผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน และ แบบทดสอบวัดความสามารถในการ แก้ปัญหา ทางวิทยาศาสตร์ วิเคราะห์ข้อมูลโดยใช้ค่าเฉลี่ย ส่วน เบี่ยงเบนมาตรฐาน และสถิติทีแบบกลุ่มที่ ศึกษาที่ไม่เป็นอิสระต่อกัน ผลการวิจัย พบว่า ผลสัมฤทธิ์ ทางการเรียนและความสามารถในการแก้ปัญหา ทางวิทยาศาสตร์ หลังเรียนสูงกว่าก่อนเรียน (p < .05) นัสรินทร์ บือซา (2558) ได้ศึกษาผลการจัดการเรียนรู้ตามแนวคิดสะเต็มศึกษา ที่มีต่อผลสัมฤทธิ์ ทางการเรียนชีววิทยา ความสามารถในการแก้ปัญหาและความพึงพอใจต่อการจัดการ เรียนรู้ของนักเรียน ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 โดยกลุ่มตัวอย่างในการวิจัยเป็นนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5/1 กำลังศึกษาในภาค เรียนที่ 2 ปีการศึกษา 2557 โรงเรียนสาธิตมหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ อำเภอ เมือง จังหวัดปัตตานี

39 จำนวน 1 ห้องเรียนนักเรียน 39 คน ซึ่งได้จากวิธีสุ่มอย่างง่ายด้วยการจับสลาก (Simple Random Sampling) โดยใช้เวลา การจัดการเรียนรู้ตามแนวคิดสะเต็มศึกษา 18 ชั่วโมง เครื่องมือที่ใช้ในการวิจัย ประกอบด้วยแผนการจัดการเรียนรู้ตามแนวคิดสะเต็มศึกษาที่มีขั้นตอนการ เรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ การสืบพันธุ์ของพืชดอกและการเจริญเติบโต แบบทดสอบวัดผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนชีววิทยา แบบวัด ความสามารถในการแก้ปัญหา แบบวัดความพึงพอใจต่อการ จัดการเรียนรู้แบบบันทึกภาคสนามและแบบ สัมภาษณ์ ซึ่งดำเนินการทดลองแบบกลุ่มทดลองหนึ่ง กลุ่ม วัดผลก่อนและหลังการทดลอง (One group Pretest-Posttest Design) วิเคราะห์ข้อมูลโดยหาค่าเฉลี่ย ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน และการทดสอบค่าที ชนิดกลุ่มตัวอย่างไม่เป็นอิสระต่อกัน (t-test dependent group) ผลการวิจัยพบว่านักเรียนที่ได้รับการ จัดการเรียนรู้ตามแนวคิดสะเต็มศึกษามี คะแนนพัฒนาการร้อยละ 41.03 อยู่ในระดับต้นร้อยละ 30.77 อยู่ในระดับปานกลางร้อยละ 20.51 อยู่ ในระดับสูงและร้อยละ 7.69 อยู่ในระดับสูงมาก นักเรียนมี ผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนชีววิทยา ความสามารถในการแก้ปัญหาหลังเรียนสูงกว่าก่อนเรียนอย่างมีนัยสำคัญ ทางสถิติระดับ .01 และ นักเรียนมีความพึงพอใจต่อการจัดการเรียนรู้ตามแนวคิดสะเต็มศึกษาอยู่ในระดับ มาก Tseng, Chang, Lou, and Chen (2013) ได้ศึกษาเจตคติต่อการบูรณาการวิชาวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยีวิศวกรรมและคณิตศาสตร์ (STEM) ในการเรียนรู้แบบโครงงาน โดยงานวิจัยนี้มี จุดประสงค์เพื่อ ศึกษาเจตคติก่อนและหลังจากได้รับการจัดกิจกรรมการเรียนรู้แบบใช้โครงงานเป็น ฐานที่บูรณาการกับสะ เต็ม เครื่องมือที่ใช้เป็นแบบสอบถามและแบบสัมภาษณ์ กลุ่มตัวอย่างที่ใช้ในการวิจัยนี้คือนักศึกษาที่มี พื้นฐานทางด้านวิศวกรรม จากสถาบันเทคโนโลยีในไต้หวัน จำนวน 5 แห่ง รวม 30 คน ผลการศึกษา พบว่า กลุ่มตัวอย่างที่ได้รับการจัดกิจกรรมการเรียนการสอนด้วย โครงงานเป็นฐาน มีเจตคติต่อวิชา วิศวกรรมเปลี่ยนไปในทางบวกอย่างมีนัยสำคัญ จากผลการ สัมภาษณ์พบว่านักเรียนส่วนใหญ่ตระหนักถึง ความสำคัญสะเต็ม โดยความรู้ ทักษะและ ประสบการณ์ทางด้านสะเต็ม จะเป็นประโยชน์ในการประกอบ อาชีพในอนาคต และสามารถ นำมาใช้เพื่อแก้ปัญหาที่เกิดขึ้นจริงได้ การเรียนรู้แบบใช้โครงงานเป็นฐานที่ บูรณาการกับสะเต็ม สามารถแสดงให้เห็นถึงความหมายของการเรียนรู้และทำให้อยากที่จะเรียนรู้เพิ่มขึ้น และส่งผลต่อ เจตคติในการประกอบอาชีพที่เกี่ยวข้องกับ สะเต็ม ในภายภาคหน้าเพิ่มขึ้นด้วย 3.2 วิจัยที่เกี่ยวข้องกับการคิดแก้ปัญหา วิชชาวุธ อุ่นสิม (2560) ได้ศึกษาผลการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษา รายวิชาฟิสิกส์ เรื่อง ไฟฟ้าสถิติ ที่ส่งเสริมทักษะการคิดอย่างมีวิจารณญาณของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 ซึ่งการวิจัย ครั้งนี้มี วัตถุประสงค์เพื่อจัดการเรียนรู้ตามแนวคิดสะเต็มศึกษาที่ส่งเสริมทักษะการคิดอย่างมีวิจารณญาณ ใน รายวิชาฟิสิกส์เรื่อง สถิต กลุ่มเป้าหมายในการศึกษาเป็นนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 ของโรงเรียนจุฬา

40 ภรณรา มาลัยปทุมธานี ภาคเรียนที่ 2 ปีการศึกษา 2559 จำนวน 47 คน การวิจัยนี้เป็นการวิจัยเชิง ปฏิบัติการ เครื่องมือที่ใช้ในการวิจัยประกอบด้วย 1) เครื่องมือที่ใช้ในการ ทดลองปฏิบัติ ได้แก่ แผนการ จัดการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษาเรื่องไฟฟ้าสถิตจำนวน 5 แผน 2) เครื่องมือที่ใช้สะท้อนผลการปฏิบัติได้แก่ แบบสังเกตพฤติกรรมการเรียนของนักเรียน แบบสังเกต พฤติกรรมการสอนของครูและแบบบันทึก ภาคสนาม 3) เครื่องมือที่ใช้ในการประเมินผลการวิจัย ได้แก่ใบงาน สถิติที่ใช้ในการวิเคราะห์ข้อมูลคือ ค่าเฉลี่ย และการวิเคราะห์เนื้อหาการดำเนินการวิจัย แบ่งออกเป็น 3 ระยะ ได้แก่ระยะที่1พัฒนาแผนการ จัดการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษาและใบงานที่ ส่งเสริมทักษะการคิดอย่างมีวิจารณญาณ และหาความ สอดคล้องกับเนื้อหา (IOC) ของแผนการ จัดการเรียนรู้และใบงาน ระยะที่ 2 ใช้แผนการจัดการเรียนรู้สะ เต็มศึกษาและใบงานที่ได้พัฒนาขึ้น กับกลุ่มเป้าหมาย ระยะที่ 3 ประเมินผลการจัดการเรียนรู้แบบสะเต็ม ศึกษาที่ส่งเสริมทักษะการคิด อย่างมีวิจารณญาณ โดยพิจารณาคะแนนพัฒนาการของทักษะการคิดอย่าง มีวิจารณญาณของ กลุ่มเป้าหมาย ผลการวิจัยพบว่ากลุ่มเป้าหมายมีพัฒนาการเพิ่มขึ้นจำนวน 38 คน คิด เป็นร้อยละ 81 นักเรียนมีพัฒนาการลดลงจำนวน 9 คน คิดเป็นร้อยละ 19 โดยค่าเฉลี่ยของคะแนน พัฒนาการที่ เพิ่มขึ้นร้อยละ 49 ค่าเฉลี่ยของคะแนนพัฒนาการที่ลดลงร้อยละ 44 วริศรา กุณาบุตร (2560) ได้ศึกษาเรื่อง การพัฒนาความสามารถในการคิดอย่างมีวิจารณญาณ และผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนวิชาเคมี เรื่องพอลิเมอร์ ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 โดยการใช้ รูปแบบวัฏจักรการเรียนรู้ 4MAT ซึ่งการวิจัยครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาผลการจัด กิจกรรมการเรียนรู้ โดยนำวิจัยเชิงปฏิบัติการมาใช้กับการสอนโดยใช้รูปแบบวัฏจักรการเรียนรู้ 4MAT วิชาเคมี เรื่องพอลิเมอร์ ที่ทำให้นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 มีทักษะการคิดอย่างมี วิจารณญาณ พัฒนาความสามารถในการคิด อย่างมีวิจารณญาณเรื่องพอลิเมอร์ให้เป็นไปตามเกณฑ์ที่ กำหนดไว้ และเปรียบเทียบผลสัมฤทธิ์ของ นักเรียนที่เรียนด้วยการจัดการเรียนรู้โดยใช้รูปแบบวัฏจักรการเรียนรู้ 4MAT เรื่อง พอลิเมอร์ กับนักเรียน ที่ได้รับการจัดกิจกรรมการเรียนรู้แบบปกติ กลุ่มเป้าหมายเป็นนักเรียน ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 ในโรงเรียน รัฐบาลแห่งหนึ่งในจังหวัดปทุมธานี ประกอบด้วย กลุ่มทดลอง 1 ห้อง จำนวน 36 คน และกลุ่มควบคุม 1 ห้อง จำนวน 35 คน โดยใช้ เครื่องมือในการวิจัยคือ แผนการจัดการเรียนรู้ แบบบันทึกความคิดเห็นของ นักเรียน ผู้วิจัย และ ผู้ช่วยวิจัย แบบทดสอบย่อยท้ายวงจร แบบวัดความสามารถในการคิดอย่างมี วิจารณญาณ แบบวัด ผลสัมฤทธิ์ โดยผลการวิจัยพบว่า นักเรียนที่ได้รับการจัดกิจกรรมการเรียนรู้โดยใช้ รูปแบบวัฏจักร การเรียนรู้ 4MAT ทำให้นักเรียนมีความกระตือรือร้นในการเรียน นักเรียนมีส่วนร่วมใน การทำ กิจกรรม ช่วยพัฒนาความสามารถในการคิดอย่างมีวิจารณญาณและผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนของ นักเรียน ให้สูงขึ้น นักเรียนที่ได้รับการจัดการเรียนรู้โดยใช้รูปแบบวัฏจักรการเรียนรู้ 4MAT มีความคิด อย่างมีวิจารณญาณผ่านเกณฑ์ร้อยละ 70 จำนวน 35 คน คิดเป็นร้อยละ 97.22 สูงกว่ากลุ่ม ควบคุมร้อย

41 ละ 45.79 นักเรียนมีคะแนนผล สัมฤทธิ์หลังเรียนสูงกว่าก่อนเรียน และมีนักเรียนที่ได้รับ การจัดการ เรียนรู้โดยใช้รูปแบบวัฏจักรการเรียนรู้ 4MAT ผ่านเกณฑ์ร้อยละ 70 จำนวน 26 คน คิด เป็นร้อยละ 72.22 ซึ่งเป็นไปตามเกณฑ์กำหนดไว้ สูงกว่ากลุ่มควบคุมร้อยละ 37.93 และสูงกว่า อย่างมีนัยสำคัญทาง สถิติที่ระดับ 05 Zohar, Weinberger, and Tamir (1994) ได้ทำการวิจัยศึกษาผลของโครงการคิดอย่างมี วิจารณญาณในวิชาชีววิทยา (Biology Critical Think: BCT) ในการพัฒนาทักษะการคิดอย่างมี วิจารณญาณที่เฉพาะเจาะจงซึ่งรวมอยู่ในหลักสูตรชีววิทยา โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาว่าโครงการ BCT มีส่วนช่วยในการพัฒนาทักษะการคิดอย่างมีวิจารณญาณ ในหัวข้อเรื่องทางชีววิทยา ผลสัมฤทธิ์ ทางการ เรียนวิชาชีววิทยาและบรรยากาศการเรียนรู้ในห้องเรียน กลุ่มตัวอย่าง ได้แก่ นักเรียน เกรด 7 จำนวน 678 คน แบ่งออกเป็น 2 กลุ่ม โดย กลุ่มทดลองได้รับการสอนแบบ BCT และกลุ่มควบคุม ได้รับการสอน แบบปกติ ผลการวิจัยพบว่า นักเรียนกลุ่มทดลองมีการคิดอย่างมีวิจารณญาณสูงขึ้น และสูงกว่ากลุ่ม ควบคุม และสามารถเรียนรู้เนื้อหาสาระทางชีววิทยาทั้งที่อยู่ในบทเรียนและประเด็นปัญหา ที่พบใน ชีวิตประจำวันได้ดีกว่ากลุ่มควบคุม จากการสังเกตบรรยากาศการเรียนพบว่า ครูลดบทบาทของตนเองลง ไปเน้นผู้เรียนเป็นศูนย์กลางและเพิ่มการเรียนรู้ที่เน้นผู้เรียนเป็นศูนย์กลางมากขึ้น

42 บทที่3 วิธีดำเนินการศึกษาค้นคว้า การวิจัยเรื่อง ผลของการจัดการเรียนรู้ตามแนวคิดสะเต็มศึกษา ที่มีผลต่อความสามารถในการ แก้ปัญหา ในรายวิชาเคมี เรื่อง เซลล์ไฟฟ้าเคมีของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 ปีการศึกษา 2566 โรงเรียนเทศบาล 3 บ้านเหล่า อำเภอเมืองอุดรธานี จังหวัดอุดรธานีมีขั้นตอนการดำเนินการวิจัยดังนี้ 1. แบบแผนการวิจัย 2. ประชากรและกลุ่มตัวอย่าง 3. เครื่องมือที่ใช้ในการวิจัย 4. การสร้างเครื่องมือ 5. การเก็บรวบรวมข้อมูล 6. การวิเคราะห์ข้อมูล 7. สถิติที่ใช้ในการวิจัย 1. แบบแผนการวิจัย การศึกษาครั้งนี้มีแบบแผนการวิจัยเชิงทดลองเบื้องต้น (Pre-experimental Research) ซึ่ง ดำเนินการทดลองแบบกลุ่มเดียว วัดหลายครั้งแบบอนุกรมเวลา (The One-Group Pretest-Posttest Time-Series Research Design) ซึ่งมีรูปแบบการวิจัยดังนี้ T1 X T2 X T3 X T4 เมื่อ T1 หมายถึง การทดสอบความสามารถในการแก้ปัญหาก่อนทดลอง(Pretest) X หมายถึง การจัดกระทำหรือการทดลอง(Treatment) T2 หมายถึง การทดสอบความสามารถในการแก้ปัญหาระหว่างทดลองครั้งที่ 1 T3 หมายถึง การทดสอบความสามารถในการแก้ปัญหาระหว่างทดลองครั้งที่ 2 T4 หมายถึง การทดสอบความสามารถในการแก้ปัญหาระหว่างหลังการทดลอง (Posttest)

43 2. ประชากร/กลุ่มตัวอย่าง กลุ่มตัวอย่างที่ใช้ในการศึกษาครั้งนี้คือ ผู้เรียนในรายวิชาเคมี ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 จำนวน 1 ห้องเรียน ผู้เรียนจำนวน 13 คน ภาคเรียนที่ 2 ปีการศึกษา2566 โรงเรียนเทศบาล 3 บ้านเหล่า อำเภอ เมืองอุดรธานี จังหวัด อุดรธานี 3. เครื่องมือที่ใช้ในการศึกษาค้นคว้า เครื่องมือที่ใช้ในการวิจัยมี 2 แบบ คือ แผนการจัดการเรียนรู้ตามแนวคิดสะเต็มศึกษาและ เครื่องมือที่ใช้ในการเก็บรวบรวมข้อมูล 1. เครื่องมือที่ใช้ในการจัดการเรียนรู้ คือ แผนการจัดการเรียนรู้ตามแนวคิดสะเต็มศึกษา เรื่องเซลล์ไฟฟ้าเคมี ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 มีขั้นตอนการเรียนรู้ 8 ขั้นตอน จำนวน 3 แผน ใช้เวลาในการ จัดการเรียนรู้ทั้งสิ้น 9 ชั่วโมงมีค่าสอดคล้อง (IOC) ระหว่าง 0.67 – 1.00 2. เครื่องมือที่ใช้ในการเก็บรวบรวมข้อมูล ประกอบด้วย แบบวัดความสามารถในการแก้ปัญหา เป็นแบบทดสอบแบบอัตนัย จำนวน 4 ชุด ชุดละ 2 ข้อมีค่าสอดคล้อง (IOC) ระหว่าง 0.67 – 1.00 4. การสร้างเครื่องมือ 1.แผนการจัดการเรียนรู้ตามแนวคิดสะเต็มศึกษา ซึ่งผู้วิจัยได้ดำเนินการสร้างตามลำดับขั้นดังนี้ 1.1 ศึกษาหลักการ และทำความเข้าใจวิธีการจัดกิจกรรมการเรียนรู้ตามแนวคิด สะเต็ม ศึกษาแล้วสังเคราะห์วิธีการจัดการเรียนรู้ 8 ขั้นตอน ได้แก่ ขั้นที่ 1) เชื่อมโยงและระบุปัญหา ในชีวิตจริง ขั้นที่ 2) ระบุสิ่งที่จำเป็นต้องเรียนรู้เพื่อแก้ปัญหา ขั้นที่ 3) รวบรวมข้อมูล แนวคิดที่ เกี่ยวข้องและสะท้อน ความคิดความเข้าใจ ขั้นที่ 4) วางแผนและออกแบบวิธีการแก้ปัญหา ขั้นที่ 5) ดำเนินการแก้ปัญหา ขั้นที่ 6) ทดสอบ ประเมินผล และปรับปรุง ขั้นที่ 7) นำเสนอวิธีการแก้ปัญหา ผลการแก้ปัญหา หรือผลการ พัฒนานวัตกรรม ขั้นที่ 8) เชื่อมโยงการแก้ปัญหาไปยังสถานการณ์อื่น 1.2 ศึกษาหลักสูตรของโรงเรียน ผลการเรียนรู้ที่คาดหวัง ช่วงชั้นที่ 4 (ม.4-6) มาตรฐาน การเรียนรู้กลุ่มสาระวิทยาศาสตร์และหลักสูตรสถานศึกษาในด้านวิสัยทัศน์ หลักการ จุดมุ่งหมาย สมรรถนะสำคัญของผู้เรียน คุณลักษณะอันพึงประสงค์ มาตรฐานการเรียนรู้ เวลาเรียน โครงสร้างเวลา เรียน การจัดการเรียนรู้ สื่อการเรียนรู้ การวัดและประเมินผลการเรียนรู้ นำไปสู่การ ออกแบบการเรียนรู้ ตามแนวคิดสะเต็มศึกษา 1.3 ศึกษาและทำความเข้าใจ ตามหลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน จาก รายละเอียดในวิชาเคมี หน่วยที่ 5 เซลล์ไฟฟ้าเคมี ช่วงชั้นที่ 4 มาตรฐานรายวิชา คำอธิบายรายวิชา

44 เนื้อหา และผลการเรียนรู้ที่คาดหวังที่กำหนดไว้ในหลักสูตร เรื่อง เซลล์ไฟฟ้าเคมี โดยผู้วิจัยได้แบ่งเนื้อหา ใน บทเรียนออกเป็น 3 เรื่องย่อย ได้แก่ 1.3.1 เซลล์กัลวานิก 1.3.2 เซลล์อิเล็กโทรไลติก 1.3.3 การกัดกร่อนของโลหะและการป้องกัน 1.4 สร้างแผนการจัดการเรียนรู้ตามแนวคิดสะเต็มศึกษาจำนวน 3 แผน เวลา 9 ชั่วโมง ซึ่งแผนการเรียนรู้ประกอบด้วย มาตรฐานการเรียนรู้ สมรรถนะสำคัญของผู้เรียน คุณลักษณะอันพึง ประสงค์ จุดประสงค์การเรียนรู้ สาระสำคัญ สาระการเรียนรู้ กิจกรรมการเรียนรู้ แบบสะเต็มศึกษา 8 ขั้นตอน ชิ้นงาน สื่อและแหล่งเรียนรู้และการวัดผลและประเมินผล 1.5 นำแผนการจัดการเรียนรู้ที่ผู้วิจัยสร้างขึ้นให้อาจารย์ที่ปรึกษาวิจัย และผู้เชี่ยวชาญ การสอน จำนวน 3 ท่าน เพื่อพิจารณาตรวจสอบความเหมาะสมของแผนการจัดการเรียนรู้ความ สอดคล้องของกับขอบข่ายที่ต้องการ โดยให้คะแนน 3 ระดับ คือ -1, 0 และ 1 โดยพิจารณาความ เหมาะสมของเกณฑ์การประเมินและความถูกต้องของ ภาษา พร้อมทั้งให้ข้อเสนอแนะในการปรับปรุง แก้ไข ซึ่งแบบวัดความสามารถในการแก้ปัญหามีค่าดัชนีความสอดคล้อง (IOC) ระหว่าง 0.67-1.00 1.6 นำแผนการจัดการเรียนรู้ที่สมบูรณ์แล้วไปใช้กับกลุ่มตัวอย่าง 2.แบบวัดความสามารถในการแก้ปัญหา ผู้วิจัยได้ดำเนินการสร้างแบบสอบวัด ความสามารถในการแก้ปัญหา รายวิชาเคมี เรื่อง เซลล์ไฟฟ้าเคมี ตามขั้นตอน ดังนี้ 2.1 ศึกษาเอกสารเกี่ยวกับความสามารถในการแก้ปัญหา จากแหล่งข้อมูลต่าง ๆ 2.2 ศึกษาเอกสารที่เกี่ยวข้องกับวิธีการสร้างแบบสอบวัดความสามารถในการแก้ปัญหา และวิธีการประเมินความสามารถในการแก้ปัญหา 2.3 กำหนดรูปแบบของแบบสอบวัดความสามารถในการแก้ปัญหาให้เป็นแบบอัตนัย โดยมีสถานการณ์ให้นักเรียนอ่านจำนวน 8 สถานการณ์ ซึ่งจะมีการสอบ 4 ครั้ง ครั้งละ 2 สถานการณ์ แล้วตอบคำถาม โดยมีเกณฑ์ในการให้คะแนนแสดงดังตารางที่ 4