สะเต็มศึกษาความสามารถในการคิดแก้ปัญหาทางวิทยาศาตร์ สมบูรณ์ (1)

1 การพัฒนาความสามารถการคิดแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ด้วยการจัดการเรียนรู้ รูปแบบสะเต็มศึกษา วิชาเคมีเรื่อง กรด – เบส ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 ณัฐพร จากมา รายงานการวิจัยฉบับนี้เป็นส่วนหนึ่งของการศึกษาหลักสูตร ปริญญาครุศาสตรบัณฑิต สาขาวิชาวิทยาศาสตร์ทั่วไปและเคมีมหาวิทยาลัยราชภัฏ อุดรธานี

2 การพัฒนาความสามารถการคิดแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ด้วยการจัดการเรียนรู้ รูปแบบสะเต็มศึกษา วิชาเคมีเรื่อง กรด-เบส ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 ณัฐพร จากมา รายงานการวิจัยฉบับนี้เป็นส่วนหนึ่งของการศึกษาหลักสูตร ปริญญาครุศาสตรบัณฑิต สาขาวิชาวิทยาศาสตร์ทั่วไปและเคมีมหาวิทยาลัยราชภัฏ อุดรธานี

3 ชื่อเรื่อง การพัฒนาความสามารถการคิดแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ด้วยการจัดการ เรียนรู้รูปแบบสะเต็มศึกษา ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปี่ที่ 5 เรื่อง กรด–เบส ผู้วิจัย นางสาวณัฐพร จากมา รหัสนักศึกษา 63040112114 สาขาวิชาวิทยาศาสตร์ทั่วไปและเคมี ครูพี่เลี้ยง นางรุ่งนภาลัย ราชภักดี อาจารย์นิเทศก์ ดร.พงษ์พันธุ์ ศรีต้นวงศ์ ปริญญญา ครุศาสตรบัณฑิต ปีการศึกษา 2566 บทคัดย่อ การพัฒนาความสามารถการคิดแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ ด้วยการจัดการเรียนรู้รูปแบบสะ เต็มศึกษา (STEM Education) ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 มีวัตถุประสงค์ 1)เพื่อศึกษา ความสามารถการคิดแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 เรื่อง กรด-เบส ก่อนและหลังได้รับการจัดกิจกรรมการเรียนการสอนรูปแบบสะเต็มศึกษา (STEM Education) 2) เปรียบเทียบความสามารถการคิดแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 เรื่อง กรด-เบส ก่อนและหลังได้รับการจัดกิจกรรมการเรียนการสอนรูปแบบสะเต็มศึกษา (STEM Education) ประชากรที่ใช้ในการวิจัยครั้งนี้ได้แก่ นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 โรงเรียนพิบูลย์รักษ์ พิทยา ส านักงานเขตพื้นที่การศึกษามัธยมศึกษา อุดรธานี ที่เรียนรายวิชาเคมี กลุ่มสาระการเรียนรู้ วิทยาศาสตร์ ภาคเรียนที่ 2 ปีการศึกษา 2566 จ านวน 78 คน จากห้องเรียนจ านวน 2 ห้อง กลุ่ม ตัวอย่างได้แก่ นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5/1 จ านวน 38 คน ได้มาจากการเลือกแบบเจาะจง (Purposive Sampling) เครื่องมือที่ใช้ในการวิจัย 1. แผนการจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษา (STEM Education) 2. แบบวัดความสามารถการคิดแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ ของผู้เรียน สถิติที่ใช้ในการ วิเคราะห์ข้อมูล ร้อยละ ค่าเฉลี่ย และส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน (S.D) t-test Dependent Samples ผลการศึกษาและเปรียบเทียบการคิดแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปี ที่ 5 เรื่อง กรด-เบส ที่ได้รับการจัดการเรียนรู้รูปแบบสะเต็มศึกษา (STEM Education) เรื่อง กรดเบส พบว่า นักเรียนมีคะแนนเฉลี่ยก่อนเรียน เท่ากับ 12.00 คิดเป็นร้อยละ 31.58 และหลังเรียนมี คะแนนเฉลี่ย เท่ากับ 26.76 คิดเป็นร้อยละ 70.43 เมื่อเปรียบเทียบคะแนนก่อนเรียนและหลังเรียน โดยการทดสอบแบบที่ไม่อิสระ (t-test for Dependent Samples) พบว่า นักเรียนมีความสามารถ การคิดแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ หลังเรียนสูงกว่าก่อนเรียนอย่างมีนัยส าคัญทางสถิติที่ระดับ 0.05 ก

4 กิตติกรรมประกาศ การวิจัยครั้งนี้ส าเร็จสมบูรณ์ได้ด้วยความกรุณาและความช่วยเหลืออย่างสูงจาก ผู้ช่วย ศาสตราจารย์คณิสร ต้นสีนนท์ ที่กรุณาเป็นผู้เชี่ยวชาญในการตรวจสอบคุณภาพเครื่องมือที่ใช้ในการ วิจัย โดยให้ค าแนะน าอย่างดียิ่ง นางรุ่งนภาลัย ราชภักดี หัวหน้ากลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ ที่ ให้ค าแนะน าการเขียนรายงานวิจัย ซึ่งเป็นส่วนส าคัญที่ท าให้การวิจัยนี้ส าเร็จลุล่วงด้วยดี ขอขอบพระคุณ นายจรัสธชัย เสิกภูเขียว ผู้อ านวยการโรงเรียนพิบูลย์รักษ์พิทยา นางอภิญญา เที่ยงธรรม หัวหน้ากลุ่มบริหารวิชาการ พร้อมทั้งคณะครูในโรงเรียนทุกท่าน และ นักเรียนทุกคนที่มีส่วนเกี่ยวข้อง ที่ได้ให้ก าลังใจและให้ความอนุเคราะห์เครื่องมืออุปกรณ์ต่างๆ ในการ ทดลองและเก็บรวบรวมข้อมูลเพื่อการวิจัย คุณค่าและประโยชน์อันพึงมีจากการวิจัยครั้งนี้ ผู้วิจัยขอน้อมร าลึกถึงคุณบิดา มารดา ผู้ให้ ชีวิต ให้การศึกษา ตลอดจนบูรพาจารย์และผู้มีพระคุณทุกท่าน ที่ได้ให้ความรู้และอบรมสั่งสอนแก่ ผู้วิจัยจนประสบความส าเร็จในครั้งนี้ ณัฐพร จากมา ข

5 สารบัญ เนื้อหา หน้า บทคัดย่อ กิตติกรรมประกาศ สารบัญ สารบัญภาพ สารบัญตาราง บทที่ 1 บทน า ก ข ค จ ฉ 1 1 ความเป็นมาและความส าคัญของปัญหา ค าถามการวิจัย วัตถุประสงค์ของการวิจัย สมมติฐานของการวิจัย ขอบเขตของการวิจัย นิยามศัพท์เฉพาะ ประโยชน์ที่ได้รับ 1 2 2 2 3 3 4 บทที่ 2 เอกสารและงานวิจัยที่เกี่ยวข้อง 5 5 1. หลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551 2. กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 3. ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ 4. การจัดการเรียนการสอนตามแนวทางสะเต็มศึกษา 5. ความสามารถการคิดแก้ปัญหา 6. วิจัยที่เกี่ยวข้อง 7. กรอบแนวคิด 6 8 14 17 20 21 23 บทที่ 3 วิธีด าเนินการวิจัย 24 24 1. ประชากรและกลุ่มตัวอย่าง 2. แบบแผนการวิจัย 3. เครื่องมือที่ใช้ในการวิจัย 24 24 25 ค

6 4. การสร้างและหาคุณภาพเครื่องมือ 5. สถิติที่ใช้ในการวิเคราะห์ข้อมูล 25 28 บทที่ 4 ผลการวิเคราะห์ข้อมูล 29 29 ผลการศึกษาความสามารถการคิดแก้ปัญหา ผลการเปรียบเทียบความสามารถการคิดแก้ปัญหา 29 31 บทที่ 5 สรุป อภิปราย และข้อเสนอแนะ 33 33 วัตถุประสงค์ของการวิจัย สมมติฐานของการวิจัย ขอบเขตของการวิจัย เครื่องมือที่ใช้ในการวิจัย การเก็บรวบรวมข้อมูล การวิเคราะห์ข้อมูล สรุปผลการวิจัย อภิปรายผลการทดลอง ข้อเสนอแนะ 33 33 33 34 34 35 35 35 37 บรรณานุกรม ภาคผนวก 38 40 ภาคผนวก ก รายชื่อผู้เชี่ยวชาญในการตรวจประเมินเครื่องมือวิจัย ภาคผนวก ข ตัวอย่างแผนการจัดการเรียนรู้ รูปแบสะเต็มศึกษา (STEM Education) ภาคผนวก ค ตัวอย่างการวิเคราะห์ค่าดัชนีความสอดคล้อง (IOC) ของแผนการเรียนรู้ ภาคผนวก ง ตัวอย่าง ภาพประกอบการวิจัย และผลงานนักเรียน ประวัติผู้วิจัย 41 42 43 44 53 54 60 61 63 ง ก

7 สารบัญภาพ ภาพที่ 1 กรอบแนวคิด 23 จ

8 สารบัญตาราง ตารางที่ 1 แสดงค่าเฉลี่ย ค่าร้อยละ และส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน ความสามารถการคิด แก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 เรื่อง กรด-เบส ก่อนเรียนและหลังเรียน ที่ได้รับการจัดการเรียนรู้รูปแบบสะเต็มศึกษา (STEM Education) ตารางที่ 2 ผลการเปรียบเทียบความสามารถการคิดแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ของนักเรียน ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 เรื่อง กรด-เบส ที่ได้รับการจัดการเรียนรู้รูปแบบสะเต็มศึกษา (STEM Education) ฉ

1

1 บทที่ 1 บทน า ความเป็นมาและความส าคัญของปัญหา ปัจจุบันเทคโนโลยีมีการพัฒนาและปรับเปลี่ยนอยู่ตลอดเวลา ท าให้ระบบการศึกษาต้องมีการ แก้ไขปรับเปลี่ยน เพื่อให้นักเรียนมีทักษะพื้นฐานที่เหมาะสมกับวิถีชีวิตแบบใหม่ ดังนั้นจึงต้องเตรียม ความพร้อมของผู้เรียนเพื่อให้มีทักษะพร้อมรับกับศตวรรษที่ 21 ดังนั้นระบบการศึกษาจ าเป็นจะต้อง สอนให้นักเรียนเกิดการรู้วิทยาศาสตร์ สามารถใช้การคิดอย่างมีวิจารณญาณ การคิดแก้ปัญหาและ การคิดตัดสินใจ การคิดเชื่อมโยงความรู้สู่การพัฒนานวัตกรรม ด้วยเหตุนี้การพัฒนานักเรียนจึงมี ความส าคัญมากต่อการพัฒนาประเทศ (กมลวรรณ กันยาประสิทธิ์, 2558) ดังนั้นการศึกษา วิทยาศาสตร์จึงเป็นส่วนส าคัญในการขับเคลื่อนประเทศตามนโยบายส านักงานคณะกรรมการ การศึกษาขั้นพื้นฐาน ปีงบประมาณ 2558 ที่ได้ก าหนดยุทธศาสตร์ในการพัฒนาคุณภาพผู้เรียนทุก ระดับทุกประเภท นอกจากนี้ยังได้ตระหนักถึงความส าคัญและเตรียมความพร้อมด้านวิชาชีพให้ผู้เรียน ตั้งแต่ระดับประถมศึกษาจนถึงมัธยมศึกษาตอนปลาย เพื่อให้ผู้เรียนในแต่ละระดับการศึกษามองเห็น ภาพงานอาชีพต่างๆ เพื่อการท างานให้เป็นไปตามความต้องการของสงคมหรือที่เรียกว่าทักษะแห่ง อนาคตใหม่ในศตวรรษที่ 21 (ส านักงานบริหารงานการมัธยมศึกษาตอนปลาย ส านักงาน คณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐาน, 2560) การพัฒนาการศึกษาของประเทศให้มีความทันสมัยและก้าวทันโลกที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลา จึงจ าเป็นต้องมีการยกระดับการพัฒนาการศึกษา สื่อและกระบวนการจัดการเรียนรู้ ด้านวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์และเทคโนโลยีให้มีคุณภาพเป็นไปตามมาตรฐานสากล มีการเรียนการสอนเชิงบูรณาการ และพัฒนาทักษะการคิดวิเคราะห์ การพัฒนาทักษะที่จ าเป็นในการสร้างนวัตกรรมใหม่ โดยจะต้อง เปลี่ยนแนวคิดจากการเป็นผู้ใช้เทคโนโลยีมาเป็นผู้สร้างเทคโนโลยีแทน ซึ่งการที่จะเปลี่ยนแปลง การศึกษาจะต้องพัฒนาให้ผู้เรียนคิดอย่างมีเหตุผล รู้จักหาสาเหตุของปัญหาที่เกิดและสามารถหาแนว ทางแก้ไขได้(ปาริชาติ ประเสริฐสังข์ , 2559) เห็นได้จากการเรียนการสอนในปัจจุบันจะเน้นที่การ พัฒนาความรู้เรื่องเทคโนโลยี (Technological literacy) ให้กับผู้เรียน โดยมุ่งพัฒนาความสามารถใน การใช้และเข้าใจเทคโนโลยีให้มากขึ้น โดยนักเรียนจะต้องมีทักษะทางเทคโนโลยีมากในชีวิตประจ าวัน มีทักษะการแก้ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับความสามารถในการหาทางออกของปัญหาที่ต้องใช้ความคิด สร้างสรรค์การมีเหตุผล และประสบการณ์ในการเข้าถึงข้อมูล ตัวอย่างเช่น การวิจัยและพัฒนาวิธีการ ทางวิทยาศาสตร์และการสืบเสาะทางวิทยาศาสตร์กระบวนการออกแบบทางวิศวกรรม และ การ ประดิษฐ์นวัตกรรม ดังนั้นจึงเป็นที่มาของการน าเอาการเรียนการสอนแบบสะเต็มศึกษาเข้ามาบูรณา การกับการเรียนการสอน เพื่อในสอดรับกับแนวทางการพัฒนาและแก้ปัญหาของผู้เรียน (สุทธิดา จ ารัส, 2560)

2 “สะเต็มศึกษา” หรือ “STEM Education” ใช้ครั้งแรกโดยสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งประเทศ สหรัฐอเมริกา (the National Science Foundation : NSF) ซึ่งใช้ค านี้เพื่ออ้างถึงโครงการหรือ โปรแกรมการสอนที่เกี่ยวข้องกับวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยีวิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์ แต่ ส าหรับ สะเต็มศึกษา (STEM Education) หรือหลักสูตรสะเต็ม (STEM Curriculum) ของไทยนั้น หมายถึง แนวทางการจัดการศึกษาที่บูรณาการความรู้ใน 4 สหวิทยาการ ได้แก่ วิทยาศาสตร์ วิศวกรรม เทคโนโลยี และคณิตศาสตร์ โดยเน้นการน าความรู้ไปใช้แก้ปัญหาในชีวิตจริง การจัดการ เรียนรู้แบบสะเต็มศึกษาจึงเป็นการจัดการเรียนรู้ที่ไม่ใช่การท่องจ าแต่เป็นการลงมือปฏิบัติ เป็นการ สร้างความเข้าใจในทฤษฎีหรือกฎเหล่านั้นผ่านการปฏิบัติ(สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และ เทคโนโลยี, 2559) (สุวิทย์มูลค าและอรทัย มูลค า,2543,น.123) ที่กล่าวว่า การสอนแบบบรรยาย เพียงอย่างเดียวไม่สามารถท าให้นักเรียนเข้าใจถึงทฤษฎี ปรากฏการณ์ต่าง ๆ และไม่สามารถแก้โจทย์ ปัญหาในระดับการประยุกต์ใช้ได้ ยิ่งเนื้อหาบางเรื่องเป็นปรากฏการณ์เชิงนามธรรม นักเรียนจะต้องใช้ จินตนาการเพื่อเข้าใจลักษณะของปรากฏการณ์ ท าให้นักเรียนไม่สามารถท าความเข้าใจกับเนื้อหาใน บางเรื่องได้ จากความเป็นมาและปัญหาดังกล่าวผู้วิจัยจึงมีการพัฒนาการจัดการเรียนการสอนตาม แนวทางสะเต็มศึกษา เรื่อง กรด–เบส มาใช้ในการจัดการเรียนการสอนเพื่อเพิ่มทักษะกระบวนการ ทางวิทยาศาสตร์และความสามารถในการแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 เพื่อเป็นการฝึกฝนและกระตุ้นให้นักเรียนได้เรียนรู้ กระบวนการแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ กระบวนการสร้างความคิดรวบยอด กระบวนการท างานกลุ่ม และกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ โดย นักเรียนจะสามารถสร้างกิจกรรมของตนเองได้ นับว่าจะเป็นแนวทางหนึ่งส าหรับการเตรียมคนให้ พร้อมก้าวสู่ศตวรรษที่ 21 ต่อไป ค าถามการวิจัย หลังจากนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 เรื่อง กรด-เบส ได้รับการจัดการเรียนการสอนรูปแบบ สะเต็มศึกษาจะมีความสารถการคิดแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์สูงกว่าก่อนเรียนหรือไม่ วัตถุประสงค์ของการวิจัย เพื่อศึกษาและเปรียบเทียบความสามารถการคิดแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ ก่อนเรียนและ หลังเรียนด้วยกิจกรรมการเรียนรู้รูปแบบสะเต็มศึกษาที่ส่งเสริมความสามารถในการคิดแก้ปัญหาทาง วิทยาสตร์ส าหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 สมมติฐานของการวิจัย นักเรียนที่เรียนด้วยกิจกรรมการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษาที่ส่งเสริมความสามารถการคิด แก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ ส าหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 มีความสามารถในการคิดแก้ปัญหา ทางวิทยาศาสตร์ หลังเรียนสูงกว่าก่อนเรียน

3 ขอบเขตของการวิจัย 1. ประชากร ได้แก่ นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 โรงเรียนพิบูลย์รักษ์พิทยา สังกัดส านักงาน เขตพื้นที่การศึกษามัธยมศึกษาอุดรธานี ที่เรียนรายวิชาเคมีกลุ่มสาระการเรียนรู้วิชาวิทยาศาสตร์ ภาคเรียนที่ 2 ปีการศึกษา 2566 จ านวน 78 คน จาก ห้องเรียนจ านวน 2 ห้อง 2. กลุ่มตัวอย่างที่ใช้ในการวิจัยครั้งนี้ ได้แก่ นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 โรงเรียนพิบูลย์รักษ์ พิทยา สังกัดส านักงานเขตพื้นที่การศึกษามัธยมศึกษาอุดรธานี ที่เรียนรายวิชาเคมีกลุ่มสาระการ เรียนรู้วิชาวิทยาศาสตร์ภาคเรียนที่ 2 ปีการศึกษา 2566 จ านวน 38 คน จาก ห้องเรียนจ านวน 1 ห้อง 3. ตัวแปร 3.1 ตัวแปรต้น ได้แก่ การจัดการเรียนการสอนรูปแบบสะเต็มศึกษา วิชาเคมี เรื่อง กรด-เบส 3.2 ตัวแปรตาม ได้แก่ ความสามารถการคิดแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ 4. เนื้อหาการวิจัย การวิจัยครั้งนี้ใช้เนื้อหาในรายวิชาเคมีเรื่อง กรด–เบส ในระดับชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 ตาม หลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551 (ฉบับปรับปรุง พ.ศ.2560) แบ่งออกเป็น 3 เรื่อง ได้แก่ 1. สมบัติกรดเบสของเกลือ 2. pH ของสารละลายกรดและเบส 3. สารละลายบัฟเฟอร์ 5. ระยะเวลาที่ใช้ในการวิจัย การวิจัยครั้งนี้ผู้วิจัยได้ท าการศึกษาในภาคเรียนที่ 2 ปีการศึกษา 2566 โดยใช้เวลาในการ วิจัย 9 ชั่วโมง สัปดาห์ละ 3 ชั่วโมง รวมทั้งหมด 3 สัปดาห์ นิยามศัพท์เฉพาะ 1. สะเต็มศึกษา คือ แนวทางการจัดการเรียนการสอนที่มีการบูรณาการความรู้ วิชา วิทยาศาสตร์ วิชาเทคโนโลยี วิชาวิศวกรรมศาสตร์ และวิชาคณิตศาสตร์ เข้าด้วยกันโดยการน าความรู้ ของแต่ละรายวิชามาผสมผสานกัน เพื่อให้ผู้เรียนเห็นความสัมพันธ์และส าคัญของวิชาทั้งสี่ และเพื่อให้ ผู้เรียนเกิดทักษะกระบวนการ น าความรู้ ทักษะกระบวนการในแต่ละวิชามาผสมผสานกันเพื่อใช้ใน การแก้ปัญหา ค้นคว้า สร้างสรรค์และพัฒนาสิ่งต่างๆ ในศตวรรษที่ 21 2. ความสามารถในการคิดแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์หมายถึงพฤติกรรมในการแสวงหา วิธีการแก้ปัญหาจากสถานการณ์ที่ก าหนดให้ โดยใช้ความรู้ที่มีอยู่เดิมหรือแสวงหาความรู้ใหม่จาก แหล่งข้อมูลต่างๆ เช่น หนังสือต ารา อินเทอร์เน็ต ห้องสมุด ผู้เชี่ยวชาญ บทเรียนแสวงรู้บนเว็บ เป็น

4 ต้น แล้วตัดสินใจเลือกวิธีที่ดีที่สุดตามแนวคิดของ Weir (1974) ที่แบ่งความสามารถในการคิด แก้ปัญหา ออกเป็น 4 ขั้น ได้แก้ 1) ขั้นระบุปัญหา 2) ขั้นวิเคราะห์ปัญหา 3) ขั้นก าหนดวิธีการ แก้ปัญหา และ 4) ขั้นตรวจสอบผลลัพธ์ ความสามารถในการคิดแก้ปัญหาทางวิทยาสตร์สามารถวัดได้ จากแบบทดสอบวัดความสามารถในการคิดแก้ปัญหาทางวิทยาสตร์ ประโยชน์ที่ได้รับ 1. ได้กิจกรรมการเรียนการสอนรูปแบบสะเต็มศึกษาความสามารถการคิดแก้ปัญหาทาง วิทยาศาสตร์เรื่อง กรด–เบส ส าหรับชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 ส่งผลให้มีความสามารถในการคิดแก้ปัญหา ทางวิทยาสตร์สูงขึ้น 2. เป็นแนวทางส าหรับครู และผู้ที่สนใจในการพัฒนากิจกรรมการเรียนการสอนรูปแบบสะ เต็มศึกษากลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และกลุ่มสาระการเรียนรู้อื่นๆ ต่อไปตามความเหมาะสม

5 บทที่ 2 เอกสารและงานวิจัยที่เกี่ยวข้อง การวิจัยครั้งนี้ผู้วิจัยได้ด าเนินการศึกษาเอกสารและงานวิจัยที่เกี่ยวข้อง โดยแยกการน าเสนอ เนื้อหาตามล าดับ ดังนี้ 1. หลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551 (ฉบับปรับปรุง 2560) 1.1 วิสัยทัศน์ 1.2 หลักการ 1.3 จุดมุ่งหมาย 1.4 สมรรถนะส าคัญของผู้เรียน 1.5 คุณลักษณะอันพึงประสงค์ 1.6 การจัดการเรียนรู้ 2. กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 2.1 ความส าคัญของวิทยาศาสตร์ 2.2 ธรรมชาติและลักษณะเฉพาะของวิทยาศาสตร์ 2.3 เป้าหมายของการจัดการเรียนการสอนวิทยาศาสตร์ 2.4 สาระและมาตรฐานการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ 2.5 คุณภาพของผู้เรียนวิทยาศาสตร์ เมื่อจบชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 3. ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ 3.1 ความหมายของทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ 3.2 ประเภทของทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ 4. การจัดการเรียนการสอนตามแนวทางสะเต็มศึกษา 4.1 ความหมายของสะเต็มศึกษา 4.2 ประโยชน์จากการจัดการเรียนรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา 4.3 สิ่งที่นักเรียนได้รับจากการจัดการเรียนรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา 4.4 ลักษณะการจัดการเรียนรู้ที่สนับสนุนการเรียนรู้ตามแนวทางสะเต็ม ศึกษา 5. ความสามารถในการแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ 5.1 ความหมายของการแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ 5.2 กระบวนการแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์

6 5.3 หลักการในการส่งเสริมการคิดแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ 6. งานวิจัยที่เกี่ยวข้อง 7. กรอบแนวคิดการวิจัย 1. หลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551 (ฉบับปรับปรุง 2560) 1.1 วิสัยทัศน์ หลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน มุ่งพัฒนาผู้เรียนทุกคน ซึ่งเป็นก าลังของ ชาติให้เป็นมนุษย์ที่มีความสมดุลทั้งด้านร่างกาย ความรู้ คุณธรรม มีจิตส านึกในความเป็นพลเมืองไทย และเป็นพลโลก ยึดมั่นในการปกครองในระบอบประชาธิปไตยอันมีพระมหากษัตริย์ทรงเป็นประมุข มี ความรู้และทักษะพื้นฐาน รวมทั้งเจตคติที่จ าเป็นต่อการศึกษา การประกอบอาชีพ และการศึกษา ตลอดชีวิตโดยมุ่งเน้นผู้เรียนเป็นส าคัญบนพื้นฐานความเชื่อว่าทุกคนสามารถเรียนรู้และพัฒนาตนเอง ได้เต็มศักยภาพ 1.2 หลักการ หลักการหลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน มีหลักการที่ส าคัญ ดังนี้ 1. เป็นหลักสูตรการศึกษาเพื่อความเป็นเอกภาพยองชาติมีจุดหมายและมาตรฐาน การเรียนรู้ เป็นเป้าหมายส าหรับพัฒนาเด็กและเยาวชนให้มีความรู้ ทักษะ เจตคติ และคุณธรรมบน พื้นฐานของความเป็นไทยควบคู่กับความเป็นสากล 2. เป็นหลักสูตรการศึกษาเพื่อปวงชน ที่ประชาชนทุกคนมีโอกาสได้รับการศึกษา อย่างเสมอภาค และมีคุณภาพ 3. เป็นหลักสูตรการศึกษาที่สนองการกระจายอ านาจ ให้สังคมมีส่วนร่วมในการจัด การศึกษาให้สอดคล้องกับสภาพและความต้องการของท้องถิ่น 4. เป็นหลักสูตรการศึกษาที่มีโครงสร้างยืดหยุ่นทั้งด้านสาระการเรียนรู้ เวลาและ การจัดการเรียนรู้ 5. เป็นหลักสูตรการศึกษาที่เน้นผู้เรียนเป็นส าคัญ 6. เป็นหลักสูตรการศึกษาส าหรับการศึกษาในระบบ นอกระบบ และตามอัธยาศัย ครอบคลุมทุกกลุ่มเป้าหมาย สามารถเทียบโอนผลการเรียนรู้ และประสบการณ์ 1.3 จุดมุ่งหมาย หลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน มุ่งพัฒนาผู้เรียนให้เป็นคนดี มีปัญญา มีความสุข มีศักยภาพ ในการศึกษาต่อ และประกอบอาชีพ จึงก าหนดเป็นจุดหมายเพื่อให้เกิดกับผู้เรียน เมื่อจบการศึกษาขั้น ฟื้นฐาน ดังนี้

7 1. มีคุณธรรม จริยธรรม และค่านิยมที่พึงประสงค์ เห็นคุณค่าของตนเอง มีวินัยและ ปฏิบัติตนตามหลักธรรมของพระพุทธศาสนา หรือศาสนาที่ตนนับถือ ยึดหลักปรัชญาของเศรษฐกิจ พอเพียง 2. มีความรู้ ความสามารถในการสื่อสาร การคิด การแก้ปัญหา การใช้เทคโนโลยี และมีทักษะชีวิต 3. มีสุขภาพกายและสุขภาพจิตที่ดี มีสุขนิสัย และรักการออกก าลังกาย 4. มีความรักชาติ มีจิตส านึกในความเป็นพลเมืองไทยและพลโลก ยึดมั่นในวิถีชีวิต และการปกครองตามระบอบประชาธิปไตยอันมีพระมหากษัตริย์ทรงเป็นประมุข 5. มีจิตส านึกในการอนุรักษ์วัฒนธรรมและภูมิปัญญาไทย การอนุรักษ์และพัฒนา สิ่งแวดล้อม มีจิตสาธารณะที่มุ่งท าประโยชน์และสร้างสิ่งที่ดีงามในสังคม และอยู่ร่วมกันในสังคมอย่าง มีความสุข 1.4 สมรรถนะส าคัญของผู้เรียน หลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน มุ่งพัฒนาผู้เรียนให้มีคุณภาพตามมาตรฐาน การเรียนรู้ ซึ่งการพัฒนาผู้เรียนให้บรรลุมาตรฐานการเรียนรู้ที่ก าหนดนั้น จะช่วยให้ผู้เรียนเกิด สมรรถนะส าคัญ 5 ประการ ดังนี้ 1. ความสามารถในการสื่อสาร เป็นความสามารถในการรับและส่งสาร มีวัฒนธรรม ในการใช้ภาษาถ่ายทอดความคิด ความรู้ความเข้าใจ ความรู้สึก และทัศนะของตนเองเพื่อแลกเปลี่ยน ข้อมูลข่าวสารและประสบการณ์อันจะเป็นประโยชน์ต่อการพัฒนาตนเองและสังคม รวมทั้งการเจจา ต่อรองเพื่อขจัดและลดปัญหาความขัดแย้งต่าง ๆการเลือกรับหรือไม่รับข้อมูลข่าวสารด้วยหลักเหตุผล และความถูกต้อง ตลอดจนการเลือกใช้วิธีการสื่อสารที่มีประสิทธิภาพโดยค านึงถึงผลกระทบที่มีต่อ ตนเองและสังคม 2. ความสามารถในการคิด เป็นคามสามารถในการคิดวิเคราะห์ การคิดสังเคราะห์ การคิดอย่างการคิดอย่างมีวิจารณญาณ และการคิดเป็นระบบ เพื่อน าไปสู่การสร้างองค์ความรู้หรือ สารสนเทศเพื่อการตัดสินใจเกี่ยวกับตนเองและสังคมได้อย่างเหมาะสม 3. ความสามารถในการแก้ปัญหา เป็นความสามารถในการแก้ปัญหาและอุปสรรค ต่าง ๆ ที่เผชิญได้อย่างถูกต้องเหมาะสมบนพื้นฐานของหลักเหตุผล คุณธรรมและข้อมูลสารสนเทศ เข้าใจความสัมพันธ์และการเปลี่ยนแปลงของเหตุการณ์ต่าง ๆ ในสังคม แสวงหาความรู้ ประยุกต์ ความรู้มาใช้ในการป้องกันและแก้ไขปัญหาและมีการตัดสินใจที่มีประสิทธิภาพโดยค านึงถึงผลกระทบ ที่เกิดขึ้น ต่อตนเอง สังคมและสิ่งแวดล้อม 4 ความสามารถในการใช้ทักษะชีวิต เป็นความสามารถในการน ากระบวนการต่าง ๆ ไปใช้ในการด าเนินชีวิตประจ าวัน การเรียนรู้ด้วยตนเอง การเรียนรู้อย่างต่อเนื่อง การท างาน และการ

8 อยู่ร่วมกันในสังคมด้วยการสร้างเสริมความสัมพันธ์อันดีระหว่างบุคคล การจัดการปัญหาและความ ขัดแย้งต่าง ๆ อย่างเหมาะสม การปรับตัวให้หันกับการเปลี่ยนแปลงของสังคมและสภาพแวดล้อม และการรู้จักหลีกเสี่ยงพฤติกรรมไม่พึงประสงค์ที่ส่งผลกระทบต่อตนเองและผู้อื่น 5. ความสามารถในการใช้เทคโนโลยี เป็นความสามารถในการเลือกและใช้ เทคโนโลยีด้าน ต่าง ๆ และมีทักษะกระบวนการทางเทคโนโลยี เพื่อการพัฒนาตนเองและสังคม ในด้านการเรียนรู้ การสื่อสาร การท างานการแก้ปัญหาอย่างสร้างสรรค์ ถูกต้องเหมาะสมและมีคุณธรรม 1.5 คุณลักษณะอันพึงประสงค์ หลักสูตรแกนกลางการศึกษาชั้นพื้นฐาน มุ่งพัฒนาผู้เรียนให้มีคุณลักษณะอันพึง ประสงค์ เพื่อให้สามารถอยู่ร่วมกับผู้อื่นในสังคมได้อย่างมีความสุข ในฐานะเป็นพลเมืองไทยและพล โลก ดังนี้ 1. รักชาติ ศาสน์ กษัตริย์ 2. ชื่อสัตย์สุจริต 3. มีวินัย 4. ใฝ่เรียนรู้ 5. อยู่อย่างพอเพียง 6. มุ่งมั่นในการท างาน 7. รักความเป็นไทย 8. มีจิตสาธารณะ 1.6 การจัดการเรียนรู้ การจัดการเรียนรู้เป็นกระบวนการส าคัญในการน าหลักสูตรสู่การปฏิบัติ หลักสูตร แกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน เป็นหลักสูตรที่มีมาตรฐานการเรียนรู้ สมรรถนะส าคัญชองผู้เรียน และ คุณลักษณะอันพึงประสงค์ เป็นเป้าหมายส าหรับพัฒนาเด็กและเยาวชน ผู้สอนพยายามคัดสรร กระบวนการเรียนรู้ จัดการเรียนรู้ เพื่อพัฒนาผู้เรียนให้มีคุณภาพตามมาตรฐานการเรียนรู้ทั้ง 8 กลุ่ม สาระการเรียนรู้ รวมทั้งปลูกฝังเสริมสร้างคุณลักษณะอันพึงประสงค์ พัฒนาทักษะต่าง ๆ อันเป็น สมรรถนะส าคัญที่ต้องการให้เกิดแก่ผู้เรียน 2. กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 2.1 ความส าคัญของวิทยาศาสตร์ วิทยาศาสตร์มีบทบาทส าคัญยิ่งในสังคมโลกปัจจุบันและอนาคต เพราะวิทยาศาสตร์ เกี่ยวข้องกับทุกคนทั้งในชีวิตประจ าวันและการงานอาชีพต่าง ๆ ตลอดจนเทคโนโลยี เครื่องมือ เครื่องใช้และผลผลิตต่าง ๆ ที่มนุษย์ ได้ใช้เพื่ออ านวยความสะดวกในชีวิตและการท างาน เหล่านี้ล้วน

9 เป็นผลของความรู้วิทยาศาสตร์ ผสมผสานกับความคิดสร้างสรรค์และศาสตร์อื่น ๆ วิทยาศาสตร์ช่วย ให้มนุษย์ได้พัฒนาวิธีคิด ทั้งความคิดเป็นเหตุเป็นผลคิดสร้างสรรค์ คิดวิเคราะห์วิจารณ์ มีทักษะส าคัญ ในการค้นคว้าหาความรู้ ใช้ความรู้และทักษะเพื่อแก้ปัญหาหรือพัฒนางานด้วยกระบวนการออกแบบ เชิงวิศวกรรม มีความสามารถในการแก้ปัญหาอย่างเป็นระบบ รวมทั้งสามารถค้นหาข้อมูลหรือ สารสนเทศ ประเมินสารสนเทศ ประยุกต์ใช้ทักษะการคิดเชิงค านวณและความรู้ด้านวิทยาการ คอมพิวเตอร์ สื่อดิจิทัล เทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสาร เพื่อแก้ปัญหาในชีวิตจริงอย่าง สร้างสรรค์ สามารถตัดสินใจโดยใช้ข้อมูลที่หลากหลายและมีประจักษ์พยานที่ตรวจสอบได้ วิทยาศาสตร์เป็นวัฒนธรรมของโลกสมัยใหม่ ซึ่งเป็นสังคมแห่งการเรียนรู้ (knowledge-based society) ดังนั้นทุกคนจึงจ าเป็นต้องได้รับการพัฒนาให้รู้วิทยาศาสตร์ เพื่อที่จะมีความรู้ความเข้าใจใน ธรรมชาติและเทคโนโลยีที่มนุษย์สร้างสรรค์ขึ้น สามารถน าความรู้ไปใช้อย่างมีเหตุผล สร้างสรรค์ และ มีคุณธรรม (กระทรวงศึกษาธิการ, 2551) 2.2 ธรรมชาติและลักษณะเฉพาะของวิทยาศาสตร์ ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ได้มาด้วยความพยายามของมนุษย์ที่ใช้กระบวนการทาง วิทยาศาสตร์ (Scientific Process) ในการสืบเสาะหาความรู้ (Scientific Inquiry) โดยผ่านการ สังเกตส ารวจตรวจสอบ ศึกษาคว้าอย่างเป็นระบบและกรสีบนข้อมูล ท าให้เกิดองค์ความรู้ใหม่เพิ่ม ตลอดเวลา ความรู้และกระบวนการดังกล่าวมีการถ่ายทอดต่อเนื่องกันเป็นเวลายาวนาน ความรู้ วิทยาศาสตร์ต้องสามารถอธิบายและตรวจสอบได้ เพื่อน ามาใช้อ้างอิงทั้งในการสนับสนุนหรือโต้แย้ง เมื่อมีการค้นพบข้อมูล หรือหลักฐานใหม่ หรือแม้แต่ข้อมูลเดิมเดียวกันก็อาจเกิดความขัดแย้งขึ้นได้ถ้า นักวิทยาศาสตร์แปลความหมายด้วยวิธีการหรือแนวคิดที่แตกต่างกันความรู้วิทยาศาสตร์จึงอาจ เปลี่ยนแปลงได้ วิทยาศาสตร์เป็นเรื่องที่ทุกคนสามารถมีส่วนร่วมได้ ไม่ว่าจะอยู่ในส่วนใดของโลก วิทยาศาสตร์จึงเป็นผลจากการสร้างเสริมความรู้ของบุคคล การสื่อสารและการเผยแพร่ข้อมูล เพื่อให้ เกิดความคิดในเชิงวิเคราะห์วิจารณ์ มีผลให้ความรู้วิทยาศาสตร์เพิ่มขึ้นอย่างไม่หยุดยั้งและส่งผลต่อคน ในสังคมการศึกษาค้นคว้าและการใช้ความรู้ทางวิทยาศาสตร์จึงต้องอยู่ภายในขอบเขต คุณธรรม จริยธรรมเป็นที่ยอมรับของสังคม และเป็นการรักษาสิ่งแวดล้อมอย่างยั่งยืน ความรู้วิทยาศาสตร์เป็น พื้นฐานที่ส าคัญในการพัฒนาเทคโนโลยี เทคโนโลยีเป็นกระบวนการในงานต่าง 1 หรือกระบวนการใน การพัฒนา ปรับปรุงผลิตภัณฑ์ โดยอาศัยความรู้วิทยาศาสตร์ร่วมกับศาสตร์อื่น ๆ ทักษะ ประสบการณ์จินตนาการและความคิดริเริ่มสร้างสรรค์ ของมนุษย์โดยมีจุดมุ่งหมายที่จะให้ได้ ผลิตภัณฑ์ที่ตอบสนองความต้องการและแก้ปัญหา ของมวลมนุษย์เทคโนโลยีเกี่ยวข้องกับทรัพยากร กระบวนการและระบบการจัดการจึงต้องใช้เทคโนโลยีในทางสร้างสรรค์ต่อสังคมและสิ่งแวดล้อม

10 2.3 เป้าหมายของวิทยาศาสตร์ ในการเรียนการสอนวิทยาศาสตร์มุ่งเน้นให้ผู้เรียนได้ค้นพบความรู้ด้วยตนเองมากที่สุดเพื่อให้ ได้ทั้งกระบวนการและความรู้จากวิธีการสังเกต การส ารวจตรวจสอบ การทดลอง แล้วน าผลที่ได้มา จัดระบบเป็นหลักการ แนวคิด และองค์ความรู้การจัดการเรียนการสอนวิทยาศาสตร์จึงมีเป้าหมายที่ ส าคัญดังนี้ 1. เพื่อให้เข้าใจหลักการ ทฤษฎีและกฎที่เป็นพื้นฐานในวิชาวิทยาศาสตร์ 2. เพื่อให้เข้าใจขอบเขตของธรรมชาติของวิชาวิทยาศาสตร์และข้อจ ากัดใน การศึกษาวิชาวิทยาศาสตร์ 3. เพื่อให้มีทักษะที่ส าคัญในการศึกษาค้นคว้าและคิดค้นทางเทคโนโลยี 4. เพื่อให้ตระหนักถึงความสัมพันธ์ระหว่างวิชาวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยีมวลมนุษย์ และสภาพแวดล้อมในเชิงที่มีอิทธิพลและผลกระทบซึ่งกันและกัน 5. เพื่อน าความรู้ความเข้าใจ ในวิชาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีไปใช้ให้เกิด ประโยชน์ต่อสังคมและการด ารงชีวิต 6. เพื่อพัฒนากระบวนการคิดและจินตนาการ ความสามารถในการแก้ปัญหา และ การจัดการ ทักษะในการสื่อสาร และความสามารถในการตัดสินใจ 7. เพื่อให้เป็นผู้ที่มีจิตวิทยาศาสตร์ มีคุณธรรม จริยธรรม และค่านิยมในการใช้ วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีอย่างสร้างสรรค์ 2.4 สาระและมาตรฐานการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ สาระที่ 1 วิทยาศาสตร์ชีวภาพ มาตรฐาน ว 1.1 เข้าใจความหลากหลายของระบบนิเวศ ความสัมพันธ์ระหว่าง สิ่งไม่มีชีวิตกับสิ่งมีชีวิต และความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตกับสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ ในระบบนิเวศการ ถ่ายทอดพลังงาน การเปลี่ยนแปลงแทนที่ในระบบนิเวศ ความหมายของประชากร ปัญหาและ ผลกระทบที่มีต่อทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อมแนวทางในการอนุรักษ์ทรัพยากรธรรมชาติและ การแก้ไขปัญหาสิ่งแวดล้อมรวมทั้งน าความรู้ไปใช้ประโยชน์ มาตรฐาน ว 1.2 เข้าใจสมบัติของสิ่งมีชีวิต หน่วยพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต การล าเลียง สารเข้าและออกจากเซลล์ความสัมพันธ์ของโครงสร้างและหน้าที่ของระบบต่าง ๆของสัตว์และมนุษย์ที่ ท างานสัมพันธ์กัน ความสัมพันธ์ของโครงสร้างและหน้าที่ของอวัยวะต่าง ๆ ของพืชที่ท างานสัมพันธ์ กัน รวมทั้งน าความรู้ไปใช้ประโยชน์ มาตรฐาน ว 1.3 เข้าใจกระบวนการและความส าคัญของการถ่ายทอดลักษณะทาง พันธุกรรมสารพันธุกรรม การเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมที่มีผลต่อสิ่งมีชีวิต ความหลากหลายทาง ชีวภาพและวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต รวมทั้งน าความรู้ไปใช้ประโยชน์

11 สาระที่ 2 วิทยาศาสตร์กายภาพ มาตรฐาน ว 2.1 เข้าใจสมบัติของสสาร องค์ประกอบของสสาร ความสัมพันธ์ ระหว่างสมบัติของสสารกับโครงสร้างและแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาค หลักและธรรมชาติของการ เปลี่ยนแปลงสถานะของสสาร การเกิดสารละลาย และการเกิดปฏิกิริยาเคมี มาตรฐาน ว 2.2 เข้าใจธรรมชาติของแรงในชีวิตประจ าวัน ผลของแรงที่กระท าต่อ วัตถุ ลักษณะการเคลื่อนที่แบบต่าง ๆ ของวัตถุรวมทั้งน าความรู้ไปใช้ประโยชน์ มาตรฐาน ว 2.3 เข้าใจความหมายของพลังงาน การเปลี่ยนแปลงและการถ่ายโอน พลังงานปฏิสัมพันธ์ระหว่างสสารและพลังงาน พลังงานในชีวิตประจ าวัน ธรรมชาติของคลื่น ปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องกับเสียง แสง และคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า รวมทั้งน าความรู้ไปใช้ประโยชน์ สาระที่ 3 วิทยาศาสตร์โลก และอวกาศ มาตรฐาน ว 3.1 เข้าใจองค์ประกอบ ลักษณะ กระบวนการเกิด และวิวัฒนาการของ เอกภพกาแล็กซีดาวฤกษ์และระบบสุริยะ รวมทั้งปฏิสัมพันธ์ภายในระบบสุริยะที่ส่งผลต่อสิ่งมีชีวิต และการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีอวกาศ มาตรฐาน ว 3.2 เข้าใจองค์ประกอบและความสัมพันธ์ของระบบโลก กระบวนการ เปลี่ยนแปลงภายในโลกและบนผิวโลก ธรณีพิบัติภัย กระบวนการเปลี่ยนแปลงลมฟ้าอากาศและ ภูมิอากาศโลก รวมทั้งผลต่อสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อม สาระที่ 4 เทคโนโลยี มาตรฐาน ว 4.1 เข้าใจแนวคิดหลักของเทคโนโลยีเพื่อการด ารงชีวิตในสังคมที่มีการ เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว ใช้ความรู้และทักษะทางด้านวิทยาศาสตร์คณิตศาสตร์และศาสตร์อื่น ๆ เพื่อแก้ปัญหาหรือพัฒนางานอย่างมีความคิดสร้างสรรค์ด้วยกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม เลือกใช้เทคโนโลยีอย่างเหมาะสมโดยค านึงถึงผลกระทบต่อชีวิต สังคม และสิ่งแวดล้อม มาตรฐาน ว 4.2 เข้าใจและใช้แนวคิดเชิงค านวณในการแก้ปัญหาที่พบในชีวิตจริง อย่างเป็นขั้นตอนและเป็นระบบ ใช้เทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสารในการเรียนรู้การท างาน และ การแก้ปัญหาได้อย่างมีประสิทธิภาพ รู้เท่าทัน และมีจริยธรรม 2.5 คุณภาพของผู้เรียนวิทยาศาสตร์เมื่อจบชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 1. เข้าใจการล าเลียงสารเข้าและออกจากเซลล์กลไกการรักษาดุลยภาพของมนุษย์ ภูมิคุ้มกันในร่างกายของมนุษย์และความผิดปกติของระบบภูมิคุ้มกัน การใช้ประโยชน์จากสารต่าง ๆ ที่พืชสร้างขึ้น การถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม การเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม วิวัฒนาการที่ท าให้ เกิดความหลากหลายของสิ่งมีชีวิต ความส าคัญและผลของเทคโนโลยีทางดีเอ็นเอต่อมนุษย์สิ่งมีชีวิต และสิ่งแวดล้อม

12 2. เข้าใจความหลากหลายของไบโอมในเขตภูมิศาสตร์ต่าง ๆ ของโลก การ เปลี่ยนแปลงแทนที่ในระบบนิเวศ ปัญหาและผลกระทบที่มีต่อทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม แนวทางในการอนุรักษ์ทรัพยากรธรรมชาติและการแก้ไขปัญหาสิ่งแวดล้อม 3. เข้าใจชนิดของอนุภาคส าคัญที่เป็นส่วนประกอบในโครงสร้างอะตอม สมบัติบาง ประการของธาตุ การจัดเรียงธาตุในตารางธาตุ ชนิดของแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคและสมบัติต่าง ๆ ของสารที่มีความสัมพันธ์กับแรงยึดเหนี่ยว พันธะเคมีโครงสร้างและสมบัติของพอลิเมอร์การ เกิดปฏิกิริยาเคมีปัจจัยที่มีผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีและการเขียนสมการเคมี 4. เข้าใจปริมาณที่เกี่ยวกับการเคลื่อนที่ ความสัมพันธ์ระหว่างแรง มวลและความเร่ง ผลของความเร่งที่มีต่อการเคลื่อนที่แบบต่าง ๆ ของวัตถุ แรงโน้มถ่วง แรงแม่เหล็ก ความสัมพันธ์ ระหว่างสนามแม่เหล็กและกระแสไฟฟ้า และแรงภายในนิวเคลียส 5. เข้าใจพลังงานนิวเคลียร์ความสัมพันธ์ระหว่างมวลและพลังงาน การเปลี่ยน พลังงานทดแทนเป็นพลังงานไฟฟ้า เทคโนโลยีด้านพลังงาน การสะท้อน การหักเห การเลี้ยวเบนและ การรวมคลื่น การได้ยิน ปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องกับเสียง สีกับการมองเห็นสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและ ประโยชน์ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า 6. การแบ่งชั้นและสมบัติของโครงสร้างโลก สาเหตุ และรูปแบบการเคลื่อนที่ของ แผ่นธรณีที่สัมพันธ์กับการเกิดลักษณะธรณีสัณฐาน สาเหตุกระบวนการเกิดแผ่นดินไหว ภูเขาไฟ ระเบิด สึนามิผลกระทบ แนวทางการเฝ้าระวัง และการปฏิบัติตนให้ปลอดภัย 7. เข้าใจผลของแรงเนื่องจากความแตกต่างของความกดอากาศ แรงคอริออลิส ที่มี ต่อการหมุนเวียนของอากาศ การหมุนเวียนของอากาศตามเขตละติจูด และผลที่มีต่อภูมิอากาศ ความสัมพันธ์ของการหมุนเวียนของอากาศ และการหมุนเวียนของกระแสน้ าผิวหน้าในมหาสมุทรและ ผลต่อลักษณะลมฟ้าอากาศ สิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อม ปัจจัยต่าง ๆ ที่มีผลต่อการเปลี่ยนแปลง ภูมิอากาศโลก และแนวปฏิบัติเพื่อลดกิจกรรมของมนุษย์ที่ส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศโลก รวมทั้งการแปลความหมายสัญลักษณ์ลมฟ้าอากาศที่ส าคัญจากแผนที่อากาศ และข้อมูลสารสนเทศ 8. เข้าใจการก าเนิดและการเปลี่ยนแปลงพลังงาน สสาร ขนาด อุณหภูมิของเอกภพ หลักฐานที่สนับสนุนทฤษฎีบิกแบง ประเภทของกาแล็กซีโครงสร้างและองค์ประกอบของกาแล็กซีทาง ช้างเผือก กระบวนการเกิดและการสร้างพลังงาน ปัจจัยที่ส่งผลต่อความส่องสว่างของดาวฤกษ์และ ความสัมพันธ์ระหว่างความส่องสว่างกับโชติมาตรของดาวฤกษ์ความสัมพันธ์ระหว่างสีอุณหภูมิผิว และ สเปกตรัมของดาวฤกษ์วิวัฒนาการและการเปลี่ยนแปลงสมบัติบางประการของดาวฤกษ์กระบวนการ เกิดระบบสุริยะ การแบ่งเขตบริวารของดวงอาทิตย์ลักษณะของดาวเคราะห์ที่เอื้อต่อการด ารงชีวิต การเกิดลมสุริยะ พายุสุริยะและผลที่มีต่อโลก รวมทั้งการส ารวจอวกาศและการประยุกต์ใช้เทคโนโลยี อวกาศ

13 9. ระบุปัญหา ตั้งค าถามที่จะส ารวจตรวจสอบ โดยมีการก าหนดความสัมพันธ์ ระหว่างตัวแปรต่าง ๆ สืบค้นข้อมูลจากหลายแหล่ง ตั้งสมมติฐานที่เป็นไปได้หลายแนวทาง ตัดสินใจ เลือกตรวจสอบสมมติฐานที่เป็นไปได้ 10. ตั้งค าถามหรือก าหนดปัญหาที่อยู่บนพื้นฐานของความรู้และความเข้าใจทาง วิทยาศาสตร์ ที่แสดงให้เห็นถึงการใช้ความคิดระดับสูงที่สามารถส ารวจตรวจสอบหรือศึกษาค้นคว้าได้ อย่างครอบคลุมและเชื่อถือได้สร้างสมมติฐานที่มีทฤษฎีรองรับหรือคาดการณ์สิ่งที่จะพบ เพื่อน าไปสู่ การส ารวจตรวจสอบ ออกแบบวิธีการส ารวจตรวจสอบตามสมมติฐานที่ก าหนดไว้ได้อย่างเหมาะสมมี หลักฐานเชิงประจักษ์ เลือกวัสดุ อุปกรณ์ รวมทั้งวิธีการในการส ารวจตรวจสอบอย่างถูกต้องทั้งในเชิง ปริมาณและคุณภาพ และบันทึกผลการส ารวจตรวจสอบอย่างเป็นระบบ 11. วิเคราะห์แปลความหมายข้อมูล และประเมินความสอดคล้องของข้อสรุปเพื่อ ตรวจสอบกับสมมติฐานที่ตั้งไว้ให้ข้อเสนอแนะเพื่อปรับปรุงวิธีการส ารวจตรวจสอบ จัดกระท าข้อมูล และน าเสนอข้อมูลด้วยเทคนิควิธีที่เหมาะสม สื่อสารแนวคิด ความรู้จากผลการส ารวจตรวจสอบโดย การพูด เขียน จัดแสดงหรือใช้เทคโนโลยีสารสนเทศเพื่อให้ผู้อื่นเข้าใจโดยมีหลักฐานอ้างอิงหรือมี ทฤษฎีรองรับ 12. แสดงถึงความสนใจ มุ่งมั่น รับผิดชอบ รอบคอบ และซื่อสัตย์ ในการสืบเสาะหา ความรู้โดยใช้เครื่องมือและวิธีการที่ให้ได้ผลถูกต้อง เชื่อถือได้มีเหตุผลและยอมรับได้ว่าความรู้ทาง วิทยาศาสตร์อาจมีการเปลี่ยนแปลงได้ 13. แสดงถึงความพอใจและเห็นคุณค่าในการค้นพบความรู้พบค าตอบ หรือ แก้ปัญหาได้ท างานร่วมกับผู้อื่นอย่างสร้างสรรค์แสดงความคิดเห็นโดยมีข้อมูลอ้างอิงและเหตุผล ประกอบเกี่ยวกับผลของการพัฒนาและการใช้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีอย่างมีคุณธรรมต่อสังคม และสิ่งแวดล้อม และยอมรับฟังความคิดเห็นของผู้อื่น 14. เข้าใจความสัมพันธ์ของความรู้วิทยาศาสตร์ที่มีผลต่อการพัฒนาเทคโนโลยี ประเภทต่าง ๆ และการพัฒนาเทคโนโลยีที่ส่งผลให้มีการคิดค้นความรู้ทางวิทยาศาสตร์ที่ก้าวหน้าผล ของเทคโนโลยีต่อชีวิต สังคม และสิ่งแวดล้อม 15. ตระหนักถึงความส าคัญและเห็นคุณค่าของความรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีที่ ใช้ในชีวิตประจ าวัน ใช้ความรู้และกระบวนการทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีในการด ารงชีวิตและ การประกอบอาชีพ แสดงความชื่นชม ภูมิใจ ยกย่อง อ้างอิงผลงาน ชิ้นงานที่เป็นผลมาจากภูมิปัญญา ท้องถิ่น และการพัฒนาเทคโนโลยีที่ทันสมัย ศึกษาหาความรู้เพิ่มเติม ท าโครงงานหรือสร้างชิ้นงาน ตามความสนใจ

14 16. แสดงความซาบซึ้ง ห่วงใย มีพฤติกรรมเกี่ยวกับการใช้และรักษา ทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อมอย่างรู้คุณค่า เสนอตัวเองร่วมมือปฏิบัติกับชุมชนในการป้องกัน ดูแลทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อมของท้องถิ่น 17. วิเคราะห์แนวคิดหลักของเทคโนโลยีได้แก่ ระบบทางเทคโนโลยีที่ซับซ้อนการ เปลี่ยนแปลงของเทคโนโลยีความสัมพันธ์ระหว่างเทคโนโลยีกับศาสตร์อื่น โดยเฉพาะวิทยาศาสตร์หรือ คณิตศาสตร์วิเคราะห์ เปรียบเทียบ และตัดสินใจเพื่อเลือกใช้เทคโนโลยีโดยค านึงถึงผลกระทบต่อชีวิต สังคม เศรษฐกิจ และสิ่งแวดล้อม ประยุกต์ใช้ความรู้ทักษะ ทรัพยากรเพื่อออกแบบสร้างหรือพัฒนา ผลงาน ส าหรับแก้ปัญหาที่มีผลกระทบต่อสังคม โดยใช้กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม ใช้ ซอฟต์แวร์ช่วยในการออกแบบและน าเสนอผลงาน เลือกใช้วัสดุ อุปกรณ์และเครื่องมือได้อย่างถูกต้อง เหมาะสม ปลอดภัย รวมทั้งค านึงถึงทรัพย์สินทางปัญญา 18. ใช้ความรู้ทางด้านวิทยาการคอมพิวเตอร์สื่อดิจิทัล เทคโนโลยีสารสนเทศและ การสื่อสาร เพื่อรวบรวมข้อมูลในชีวิตจริงจากแหล่งต่าง ๆ และความรู้จากศาสตร์อื่น มาประยุกต์ใช้ สร้างความรู้ใหม่ เข้าใจการเปลี่ยนแปลงของเทคโนโลยีที่มีผลต่อการด าเนินชีวิต อาชีพ สังคม วัฒนธรรม และใช้อย่างปลอดภัย มีจริยธรรม 3. ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ นักวิทยาศาสตร์ที่ท างานตามขั้นตอนของวิธีการทางวิทยาศาสตร์นั้นจะประสบ ความส าเร็จ หรือล้มเหลว ขึ้นอยู่กับความสามารถและทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ของแต่ละ คนที่ได้มาซึ่ง ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ คือ การค้นคว้าทดลองในขณะที่ท าการทดลอง ผู้ทดลองมีโอกาส ฝึกฝนทั้งใน ด้านการปฏิบัติและพัฒนาความคิด เช่น ฝึกการสังเกต การบันทึกข้อมูล การตั้งสมมติฐาน และท าการ ทดลอง พฤติกรรมที่เกิดขึ้นจากการปฏิบัติและฝึกฝนความคิดอย่างมีระบบนี้เรียกว่า ทักษะ กระบวนการทางวิทยาศาสตร์ (ภพ เลาไพบูลย์. 2542 : 14) 3.1 ความหมายของทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ นักการศึกษาหลายท่านได้ให้ความหมาย ของทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ไว้ดังนี้ พลศักดิ์ แสงพรมศรี ปิยะเนตร จันทร์ถิระติกุลและประสาท เนืองเฉลิม (2558: 401-418) กล่าวสรุปไว้ว่า ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์เป็นพฤติกรรมที่เกิดจาก ทักษะความสามารถทางการคิดที่นักวิทยาศาสตร์และผู้ที่น าวิธีการทางวิทยาศาสตร์ต่าง ๆ มาใช้เพื่อ ศึกษาค้นคว้า แสวงหาความรู้และแก้ปัญหาต่าง ๆ อันเกิดจากการปฏิบัติและฝึกฝนจนเกิดความ ช านาญและความคล่องแคล่ว

15 นิตยา ภูผาบาง (2559) กล่าวสรุปไว้ว่า ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ เป็น ความช านาญและความสามารถในการใช้ทักษะกระบวนการคิดซึ่งเป็นทักษะ ทางปัญญาเพื่อค้นหา ความรู้รวมทั้งแก้ปัญหาเพื่อค้นหาความรู้ 116 นัจรีภรณ์ สิมมารุณ ทรงศักดิ์ ภูสีอ่อน ประสาท เนืองเฉลิม (2559 : 18) กล่าวสรุป ไว้ว่า ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์เป็นกระบวนการพื้นฐานส าหรับค้นคว้าหาความรู้ ของ นักวิทยาศาสตร์หรือผู้ที่ค้นหาความรู้ตามวิธีการทางวิทยาศาสตร์ ได้แก่ การสังเกต การจ าแนก ประเภท การวัด การค านวณ การหาความสัมพันธ์ระหว่างสเปสและเวลา การจัดกระท าและสื่อ ความหมายข้อมูล การลงความคิดเห็นจากข้อมูล การพยากรณ์ การตั้งสมมติฐาน การก าหนดและ ควบคุมตัวแปร การก าหนดนิยามเชิงปฏิบัติการ การทดลองและการตีความหมายข้อมูลและการลง ข้อสรุปได้อย่างคล่องแคล่วถูกต้องและแม่นย า เพื่อการเสาะแสวงหาความรู้หรือแก้ปัญหา โดย พฤติกรรมเหล่านี้เกิดจากการฝึกฝนทางด้านความคิดและการปฏิบัติอย่างเป็นระบบเป็นเวลานานจน เกิดการสั่งสมเป็นทักษะทางสติปัญญาท า ให้สามารถพิจารณาเลือกใช้ได้อย่างเหมาะสมใน กระบวนการ เสาะแสวงหาข้อเท็จจริง กฎ หรือหลักการ จนเกิดเป็นองค์ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ใหม่ๆ รัตน์ดาวัล วรรณปะเถาว์ ประสาท เนืองเฉลิม (2560 : 36) กล่าวสรุปไว้ว่า ทักษะ กระบวนการทางวิทยาศาสตร์เป็นพฤติกรรมที่แสดงออกอันเป็นผลมาจากปฏิบัติและฝึกฝน ความคิด อย่างเป็นระบบระเบียบในการแสวงหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์ได้อย่างคล่องแคล่วและช านาญ 3.2 ประเภทของทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ ได้มีผู้จ าแนกไว้ดังนี้ Klopfer (1971 : 574-580) ได้ให้ความหมายทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ไว้ ว่าเป็นทักษะที่ใช้ในการสืบสวนความรู้ทางวิทยาศาสตร์ซึ่งประกอบด้วยทักษะที่ส าคัญ คือ 1. การสังเกตและการวัดเป็นขั้นการเก็บรวบรวมข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับปัญหา การวางแผนการทดลองเพื่อทดสอบสมมติฐาน 2. การมองเห็นปัญหาและแนวทางในการหาค าตอบซึ่ง ได้แก่การตั้งสมมติฐาน การ วางแผนการทดลองและการท าการทดลองเพื่อทดสอบสมมติฐาน 3. การแปรผลจากข้อมูลและลงข้อสรุป เป็นการน าข้อมูลที่ได้จากการสังเกตการ ทดลองหาความสัมพันธ์และการหาความหมายเพื่อสรุปเป็นความจริง หลักการ กฎและความคิด รวบยอด 4. การสร้างทฤษฎี การตรวจสอบและการปรับปรุงแก้ไขทฤษฎีที่สร้างขึ้น เพื่ออธิบายปรากฏการณ์หรือสาเหตุของปัญหาที่พบ การสร้างทฤษฎีนี้จัดได้ว่าเป็นจุดมุ่งหมายสูงสุด ของการค้นคว้า

16 Kuslan และ Stone (1968 : 229) สรุปว่า ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ ประกอบด้วยทักษะต่าง ๆ ดังนี้ 1. ทักษะการสังเกต 2. ทักษะการวัด 3. ทักษะการทดลอง 4. ทักษะการบรรยาย 5. ทักษะการลงข้อสรุปโดยทั่วไป 6. ทักษะการคิดหาเหตุผลเชิงอุปมาน Garland (1973 : 7) แบ่งได้ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ออกเป็น 9 ทักษะ คือ 1. การสังเกต หมายถึง การรับรู้ด้วยประสาทสัมผัสและการน าข้อมูลที่ได้รับมา น าเสนอ 2. การจัดกระท าข้อมูล หมายถึง การรายงานการบันทึกการวิเคราะห์และ การน าเสนอข้อมูลที่ได้มาด้วยตนเองหรือกลุ่มหรือชั้น 3. การพยากรณ์และการสมมติฐาน หมายถึง แนวคิดที่จะน าไปสู่สมมติฐานและ วิธีการที่จะทดสอบสมมติฐานนั้น 4. การจ าแนกประเภท หมายถึง การจัดกลุ่มโดยดูความแตกต่างและ ความคล้ายคลึงซึ่งรวมไปถึงการพิจารณาถึงคุณสมบัติที่สิ่งนั้นมีอยู่ด้วย 5. การบ่งชี้ หมายถึง ความสามารถในการบอกสมาชิกในกลุ่มได้ โดยดูจาก สมบัติและลักษณะที่ผิดไปจากกลุ่ม 6. การวัด หมายถึง ความสามารถในการบอกปริมาตรที่แน่นอนและถูกต้อง โดยใช้ระบบการวัดที่เป็นมาตรฐาน สามารถบอกได้ว่าอะไรที่มากกว่าหรือน้อยกว่านอกจากนี้ ยังรวมถึงการเลือกหน่วยที่เหมาะในการวัดและปริมาตรที่เหมาะสมที่จะใช้ในการทดลอง 7. การพัฒนาเทคนิควิธีการปฏิบัติในห้องทดลอง หมายถึง ความสามารถใน การสร้างและใช้เครื่องมือทางวิทยาศาสตร์อย่างง่าย ๆ และรู้จักเก็บรักษาเครื่องมือได้อย่างถูกต้อง 8. การวิเคราะห์และการสังเคราะห์ หมายถึง ความสามารถในการตรวจสอบ พิจารณารายละเอียดของปัญหาหรือแนวคิดหรือมโนและการรวมถึงการน าข้อมูลย่อยมาพิจารณา รวมกันเพื่อน าไปสู่หลักเกณฑ์ต่าง ๆ 9. การสื่อความหมาย หมายถึง ความสามารถในการปฏิบัติร่วมกับผู้อื่น เพื่อที่จะ แสดงออกถึงความรู้สึกนึกคิดทั้งทางด้านนามธรรมและรูปธรรม

17 4. การจัดการเรียนการสอนตามแนวทางสะเต็มศึกษา 4.1 ความหมายของสะเต็มศึกษา แม้ว่าความหมายของค าว่า สะเต็มศึกษา หรือการจัดการเรียนรู้ตามแนว STEM จะ ยังไม่มีใครให้นิยามหรือความหมายที่ชัดเจนได้ (Jonathan M Breiner et al., 2012: 3-11) แต่จาก การศึกษาเอกสารงานวิจัยที่เกี่ยวข้องมีผู้ให้นิยามค าว่า สะเต็มศึกษา ไว้ดังนี้ สุพรรณี ชาญประเสริฐ (2557: 3-5) ได้สรุปว่า สะเต็มศึกษา เป็นแนวทางการ จัดการเรียนรู้ที่มีการบรูณาการวิทยาศาสตร์เทคโนโลยีวิศวกรรมและคณิตศาสตร์ โดยที่การจัดการ เรียนรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษาจะต้องมีการบรูณาการพฤติกรรมที่ต้องการหรือคาดหวังให้เกิดขึ้นกับ นักเรียนเข้ากับการเรียนรู้เนื้อหาด้วยพฤติกรรมเหล่านี้ รวมถึงการกระตุ้นให้เกิดความสนใจในการสืบ เสาะหาความรู้ การส ารวจตรวจสอบ การคิดอย่างมีเหตุมีผลในเชิงตรรกะ รวมถึงทักษะของการเรียนรู้ หรือการท างานแบบร่วมมือ พลศักดิ์ แสงพรมศรี ปิยะเนตร จันทร์ถิระติกุลและประสาท เนืองเฉลิม (2558: 401-418) สรุปว่าสะเต็มศึกษา คือ แนวทางการจัดการเรียนรู้ที่มีการบูรณาการข้ามกลุ่มสาระวิชา ระหว่างสาขาวิชาทั้งสี่ ได้แก่ วิชาวิทยาศาสตร์ วิชาเทคโนโลยี วิชาวิศวกรรมศาสตร์ และวิชา คณิตศาสตร์ โดยน าความรู้ของแต่ละวิชามาผสมผสานกันให้เป็นหนึ่งเดียว นัสรินทร์ บือชา (2558) กล่าวว่าสะเต็มศึกษา คือ การจัดการเรียนรูที่มีการบูรณา การศาสตร์เนื้อหาความรูวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยีและคณิตศาสตร์โดยผานกระบวนการทาง วิศวกรรมศาสตร์ โดยเน้นให้ผู้เรียนน าความรู้ในภาคทฤษฎีมาใช้แก้ปัญหาในชีวิตจริงที่เกิดขึ้น ส่งผล ให้ผู้เรียนเห็นความส าคัญของความรูด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี อันเป็นสิ่งส าคัญที่เป็นความรู้ และทักษะพื้นฐานในการด ารงชีวิตเพื่อการประกอบอาชีพและพัฒนาประเทศในอนาคต นิตยา ภูผาบาง (2559) สรุปว่า สะเต็มศึกษา เป็นรูปแบบการจัดการศึกษาที่บูรณา การกลุ่มสาระและทักษะกระบวนการของทั้ง 4 สาระ อันได้แก่ วิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์ โดยน าลักษณะธรรมชาติของแต่ละสาระวิชาและกระบวนการ จัดการเรียนรู้ให้กับผู้เรียนมาผสมผสานกันเพื่อให้ผู้เรียนได้เกิดการเรียนรู้และพัฒนาทักษะที่ส าคัญ และจ าเป็นอีกทั้งยังตอบสนองต่อการด ารงชีวิตอยู่ในยุคปัจจุบันและโลกอนาคต ปรเมศวร์ วงศ์ชาชม (2559) สรุปว่าสะเต็มศึกษา หมายถึง การจัดการเรียนรู้ที่มี การบรูณาการ วิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรม และคณิตศาสตร์ โดยมีการบรูณาการพฤติกรรมที่ ต้องการหรือคาดหวังให้เกิดขึ้นกับนักเรียนเข้ากับการเรียนรู้เนื้อหาด้วยพฤติกรรมเหล่านี้ รวมถึงการ กระตุ้นให้เกิดความสนใจในการสืบเสาะหาความรู้ การส ารวจตรวจสอบ การคิดอย่างมีเหตุมีผลในเชิง ตรรกะรวมถึงทักษะของการเรียนรู้หรือการท างานแบบร่วมมือกัน

18 จากการศึกษาความหมายสรุปได้ว่า ความหมายของสะเต็มศึกษา คือ แนวทางการจัดการ เรียนการสอนที่มีการบูรณาการความรู้ วิชาวิทยาศาสตร์ วิชาเทคโนโลยี วิชาวิศวกรรมศาสตร์ และ วิชาคณิตศาสตร์ เข้าด้วยกันโดยการน าความรู้ของแต่ละรายวิชามาผสมผสานกัน เพื่อให้ผู้เรียนเห็น ความสัมพันธ์และส าคัญของวิชาทั้งสี่ และเพื่อให้ผู้เรียนเกิดทักษะกระบวนการ น าความรู้ ทักษะ กระบวนการในแต่ละวิชามาผสมผสานกันเพื่อใช้ในการแก้ปัญหา ค้นคว้า สร้างสรรค์และพัฒนาสิ่ง ต่างๆ ในศตวรรษที่ 21 4.2 ประโยชน์จากการจัดการเรียนรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา 1. ผู้เรียนมีทักษะการคิดวิเคราะห์และสร้างนวัตกรรมใหม่ๆ ที่ใช้วิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ เทคโนโลยีและกระบวนการออกแบบทางวิศวกรรม เป็นพื้นฐาน 2. ผู้เรียนเข้าใจสาระและกระบวนการทางวิทยาศาสตร์และคณิตศาสตร์มากขึ้น 3. ส่งเสริมการจัดการเรียนรู้และเชื่อมโยงกันระหว่างกลุ่มสาระวิชา 4. หน่วยงานภาครัฐและเอกชนมีส่วนร่วมสนับสนุนการจัดกิจกรรมของครูและ บุคลากรทางการศึกษา 5. สร้างก าลังคนด้านสะเต็มของประเทศไทย เพื่อเพิ่มศักยภาพทางเศรษฐกิจของ ชาติ 4.3 สิ่งที่นักเรียนได้รับจากการจัดการเรียนรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา Bybee (2010 : 3-35) ได้กล่าวว่า การรู้วิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์ (STEM Literacy) เป็นจุดมุ่งหมายที่ส าคัญของหลักสูตรที่ควรบรรจุอยู่ในโรงเรียน โดยทั่วไป การเรียนรู้วิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์และคณิตศาสตร์ หมายรวมถึง ความ เข้าใจเกี่ยวกับแนวคิด กระบวนการ และความสามารถของผู้เรียนที่มีต่อความรู้ด้านสะเต็มศึกษา ที่ สัมพันธ์กับตัวบุคคล สังคมรอบข้าง และประเด็นปัญหาที่เกิดขึ้นบนโลก และยังหมายรวมถึง การบูร ณาการสาขาวิชาวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์และคณิตศาสตร์ ดังนี้ 1. การได้เรียนถึงความรู้ด้านสะเต็มศึกษาและใช้ความรู้เหล่านั้นมาระบุปัญหา ได้ เรียนรู้องค์ความรู้ใหม่ และประยุกต์ใช้ความรู้ที่สัมพันธ์กับ STEM ในประเด็นปัญหาต่างๆ 2. เข้าใจลักษณะของสาขาด้านสะเต็มศึกษา ว่าเป็นความพยายามของมนุษย์ที่ได้ รวมเอากระบวนการสืบเสาะหาความรู้ ความรู้ทางเทคโนโลยี วิทยาศาสตร์และคณิตศาสตร์มาใช้ใน การออกแบบทางวิศวกรรมศาสตร์ 3. ตระหนักถึงรูปแบบของสะเต็มศึกษา ทั้งด้านเนื้อหา การใช้ปัญญา และเป็น วัฒนธรรมหนึ่งของโลก 4. เข้าร่วมในประเด็นที่สัมพันธ์กับสะเต็มศึกษา สามารถใช้แนวคิดเกี่ยวกับสะเต็ม ศึกษาว่าเป็นสิ่งที่เกี่ยวข้องกับพลเมืองโลก

19 Lantz (2009 : 125) สรุปการจัดการเรียนรู้ตามแนวทางของสะเต็มศึกษาเป็นการ ส่งเสริมคุณภาพการสอนและประเมินผลของนักเรียน สิ่งที่นักเรียนได้พัฒนาจากการเรียนรู้ตาม แนวทางของสะเต็มศึกษา ดังนี้ 1. ความสามารถในการแก้ปัญหาทางวิทยาสตร์ กล่าวคือ สามารถที่จะก าหนดค าถามและปัญหา ออกแบบและค้นคว้าเพื่อรวบรวมข้อมูล ลงข้อสรุป และสามารถประยุกต์ใช้กับสถานการณ์ใหม่ๆ ได้ โดยใช้ทักษะความรู้ ทางวิทยาศาสตร์และ คณิตศาสตร์ร่วมด้วย 2. ความเป็นผู้มีความคิดริเริ่มสร้างสรรค์ กล่าวคือ สามารถวิเคราะห์สถานการณ์ปัญหาที่เกิดเพื่อก าหนดกรอบหรือขอบเขต ที่จะศึกษา โดยใช้ความรู้ด้านวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ และเทคโนโลยี เป็นพื้นฐานสู่การออกแบบ ทางวิศวกรรมเพื่อสร้างสรรค์สิ่งต่างๆ เพื่อสนองความต้องการของโลกปัจจุบัน 3. ความสามารถในการประดิษฐ์ กล่าวคือ ออกแบบอย่างสร้างสรรค์ ท าการทดลอง และออกแบบซ้ าโดยการบูรณาการความรู้ด้าน วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี เพื่อน าไปสู่การน าไปใช้ในชีวิตจริงเพื่อตอบสนองความต้องการของสังคม 4. ความเชื่อมั่นในตัวเอง กล่าวคือ สามารถที่จะสร้างแรงกระตุ้นในการพัฒนาตนเอง มีแรงจูงใจในการพัฒนาความรู้และเพิ่ม ความเชื่อมั่นในตนเองในการท างานในช่วงเวลาและสถานการณ์ที่แตกต่างกันไป 5. ความคิดอย่างมีเหตุและผล กล่าวคือ สามารถที่จะเข้าใจเหตุและผลและตรรกะ ผ่านกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ และวิศวกรรมศาสตร์ในการออกแบบสิ่งประดิษฐ์หรือนวัตกรรมต่างๆ ได้ 6. ความรู้ทางด้านเทคโนโลยี กล่าวคือ มีความเข้าใจและสามารถอธิบายธรรมชาติของเทคโนโลยี การพัฒนาทักษะที่จ าเป็น และ สามารถน าความรู้ไปใช้ประยุกต์ใช้ได้อย่างเหมาะสม 4.4 ลักษณะการจัดการเรียนรู้ที่สนับสนุนการเรียนรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา ลักษณะของการจัดกิจกรรมการเรียนรู้ที่สนับสนุนการเรียนรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา จะมีลักษณะดังนี้ (ธานี จันทร์นาง. 2556 ; พรทิพย์ ศิริภัทราชัย. 2556 ; มนตรี จุฬาวัฒนฑล. 2556 ; รักษพล ธนานุวงศ์. 2556 ; อภิสิทธิ์ ธงไชย. 2556 ; Lantz. 2009 ; Breiner and others. 2012) 1. มีลักษณะเป็นการสอนแบบสืบเสาะหาความรู้ การจัดการเรียนรู้ตามแนวทางของ STEM ตั้งอยู่บนพื้นฐานของการเรียนแบบ สืบเสาะซึ่งเป็นแนวทางที่ท าให้ได้มาซึ่งองค์ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ โดยผ่านการลงมือปฏิบัติทดลอง จริง เพื่อให้นักเรียนเข้าใจทั้งเนื้อหาและแนวคิดของแต่ละเรื่องที่เรียน โดยจากการศึกษาพบว่า การ

20 สอนแบบสืบเสาะท าให้นักเรียนมีความสนใจเรียนวิทยาศาสตร์เพิ่มขึ้นและมีเจตคติที่ดีต่อวิทยาศาสตร์ เพิ่มขึ้นด้วย 2. มีลักษณะการสอนที่ใช้ปัญหาหรือโครงงานเป็นฐาน การสอนแบบใช้ปัญหาหรือโครงงานเป็นฐาน เป็นการเรียนการสอนที่เหมาะส าหรับ สายวิชาชีพที่เป็น วิทยาศาสตร์และวิศวกรรมศาสตร์ ท าให้ผู้เรียนมีส่วนร่มในการท างานร่วมกัน เป็นกลุ่ม ร่วมกันถาม ร่วมกันแก้ปัญหาเพื่อก าหนดกรอบหรือขอบเขตเพื่อศึกษาและหาแนวทางใน การแก้ปัญหา โดยใช้ความรู้ทางด้านวิทยาศาสตร์มาช่วยแก้ปัญหา มีการสะท้อนความคิดจาก ประสบการณ์โดยตรงของนักเรียนและรวมทั้งมีการใช้สื่อเทคโนโลยีเข้าร่วม จนน าไปสู่โครงงานเพื่อ สร้างสิ่งประดิษฐ์ขึ้นใช้แก้ปัญหาในที่สุด 3. มีการบูรณาการสื่อเทคโนโลยีเข้ามาใช้ในการจัดการเรียนรู้ กล่าวคือ สื่อเทคโนโลยีจะช่วยในการส่งเสริมการสอนและการเรียนรู้ของผู้เรียน โดยเนื้อหาได้รับการ ปรับปรุงให้ทันสมัยโดยครูหรือจากโรงเรียน สามารถเข้าถึงได้ทันทีจากการเชื่อมต่ออินเตอร์เน็ต เป็น ต้น 5. ความสามารถการคิดแก้ปัญหา 5.1 ความหมายของการคิดแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ สุวิทย์ มูลค า (2551:15) ได้ให้ความหมายของการคิดแก้ปัญหาไว้ว่า เป็นความสามารถทาง สมองที่จะคิดพิจารณาไตร่ตรองอย่างพินิจพิเคราะห์ถึงสิ่งต่าง ๆ ที่เป็นประเด็น ส าคัญที่ท าให้สภาวะ ความไม่สมดุลเกิดขึ้น โดยพยายามหาทางคลี่คลายขจัดปัดเป่าประเด็นส าคัญเหล่านั้นให้เข้าสู่สภาวะ ปกติ 5.2 กระบวนการแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ สุวิทย์ มูลค า (2551 : 28) ได้กล่าวถึงขั้นตอนของกระบวนการคิดแก้ปัญหาไว้ 6 ขั้นตอน ดังนี้ ขั้นที่ 1. ก าหนดปัญหา เป็นการทบทวนปัญหาที่ พบเพื่อท าความเข้าใจให้ถ่องแท้ใน ประเด็นต่าง ๆ รวมทั้งการก าหนดขอบเขตของปัญหา ขั้นที่ 2 การตั้งสมมติฐานหรือหาสาเหตุของปัญหา เป็นการคาดคะเนคาตอบของ ปัญหาโดยใช้ความรู้และประสบการณ์ช่วยในการคาดคะเนรวมทั้งพิจารณาสาเหตุของปัญหาว่ามาจาก สาเหตุใด หรือมีวิธีการแก้ปัญหาใดบ้าง ขั้นที่ 3 วางแผนแก้ปัญหา เป็นการคิดหาวิธีการ เทคนิคเพื่อแก้ปัญหาและก าหนด ขั้นตอนย่อยของการแก้ปัญหาไว้อย่างเหมาะสม ขั้นที่ 4 เก็บรวบรวมข้อมูลเป็นการค้นคว้าหาความรู้จากแหล่งต่าง ๆ ตามแผนที่วาง ไว้ซึ้งขั้นนี้จะเป็นขั้นของการทดลองหรือลงมือแก้ปัญหา

21 ขั้นที่ 5 วิเคราะห์ข้อมูลหรือทดสอบสมมติฐานเป็นการน าข้อมูลที่รวบรวมได้มาท า การวิเคราะห์ วินิจฉัยว่ามีความถูกต้อง เที่ยงตรงและเชื่อถือได้มากน้อยเพียงใดและทดสอบ สมมติฐานที่ตั้งไว้ ขั้นที่ 6 สรุปผล เป็นการประเมินผลวิธีการแก้ปัญหาคือการตัดสินใจเลือกวิธี แก้ปัญหาที่ได้ผลดีที่สุด โดยอาจสรุปในรูปของหลักการที่จ าน าไปอธิบายเป็นค าตอบจนน าความรู้ไปใช้ จากกระบวนการแก้ปัญหาข้างต้น สามารถสรุปได้ว่า กระบวนการคิดแก้ปัญหา ประกอบด้วย 5 ขั้นตอน ดังนี้ ขั้นที่ 1. ระบุปัญหา ขั้นที่ 2. วิเคราะห์สาเหตุของปัญหา ขั้นที่ 3. ค้นหาวิธีการ แก้ปัญหา ขั้นที่ 4. ด าเนินการแก้ปัญหา ขั้นที่ 5. ประเมินผลการแก้ปัญหา 5.3 หลักการในการส่งเสริมการคิดแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ ภาวินี บุญธิมา (2553 : 14 ) กล่าวถึงลักษณะของครูที่ดีในการสอนการแก้ปัญหา ดังนี้ 1. ครูที่ดีควรเป็นครูที่กระตุ้นให้เด็กมองเห็นปัญหา ขบวนการคิด วิธีแก้ปัญหาใน รูปแบบที่สร้างสรรค์ไม่ใช่ค าตอบเดียวตายตัวแล้วพอใจ 2. ทัศนคติของครูเป็นสิ่งที่จ าเป็นต้องมีลักษณะที่ชอบคิดสร้างสรรค์ 3. เป็นคนที่มีการเตรียมปัญหาให้นักเรียนได้ฝึกฝนอยู่เป็นประจ า 4. เป็นคนที่รู้จักปรับปรุง เปลี่ยนแปลงตามสถานการณ์ 5. เป็นผู้รู้ขีดความสามารถของนักเรียน 6. เป็นผู้มีความเชื่อมั่นในตนเอง มีความศรัทธาต่องานของตน จากบทบาทของผู้สอนและลักษณะของครูที่ดีในการสอนแก้ปัญหา สรุปได้ว่า ผู้สอน หรือครูเป็นผู้ที่มีความส าคัญเป็นอย่างยิ่งในการกระตุ้นให้ให้ผู้เรียนเกิดกระบวนการคิด แก้ปัญหา ดังนั้นครู จึงต้องเป็นผู้มีความคิดสร้างสรรค์ รู้จักปรับปรุงเปลี่ยนแปลงไปตาม สถานการณ์และต้อง ดูแลช่วยเหลือ จัดกิจกรรมการเรียนรู้ให้เหมาะสมกับผู้เรียน เพื่อเป็นการส่งเสริมให้เด็กได้ฝึกทักษะ การคิดแก้ปัญหาได้เป็นอย่างดี 6. วิจัยที่เกี่ยวข้อง วรรณา สายสว่าง. (2564). ได้ศึกษาผลการจัดการเรียนรู้สะเต็มศึกษาร่วมกับทักษะปฏิบัติที่มี ต่อความสามารถ ในการแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ของนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 6. ผลการวิจัย พบว่า 1) กระบวนการจัดการเรียนรู้สะเต็มศึกษาร่วมกับทักษะปฏิบัติ มีความเหมาะสม ในทุกขั้นตอน ของกระบวนการจัดการเรียนรู้สะเต็มศึกษาร่วมกับทักษะปฏิบัติ มีคะแนนเฉลี่ยความเหมาะสมอยู่ใน ระดับ มากที่สุด (x̅= 4.66, S.D = 0.59) 2) ความสามารถในการแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ เรื่อง ไฟฟ้า ของนักเรียน ชั้นประถมศึกษาปีที่ 6 หลังได้รับการจัดการเรียนรู้ด้วยกระบวนการจัดการเรียนรู้ สะเต็มศึกษาร่วมกับทักษะปฏิบัติสูงกว่าเกณฑ์ร้อยละ 70 ของคะแนนเต็ม อย่างมีนัยส าคัญทางสถิติที่ ระดับ 0.05 (x̅= 25.03 จากคะแนนเต็ม 30 คะแนน, S.D. = 2.40 และ t = 10.47)

22 3) ความสามารถในการให้เหตุผลทางคณิตศาสตร์ เรื่อง ไฟฟ้า ของนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 6 หลังได้รับการจัดการเรียนรู้ด้วยกระบวนการจัดการเรียนรู้สะเต็มศึกษาร่วมกับทักษะปฏิบัติสูงกว่า เกณฑ์ร้อยละ 70 ของคะแนนเต็ม อย่างมีนัยส าคัญทางสถิติที่ระดับ 0.05 (x̅= 16.05 จากคะแนน เต็ม 20 คะแนน, S.D. = 2.03 และ t = 6.33) ฐิตินันท์ ม่วงจีน. (2564). ได้ศึกษาผลการจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษาร่วมกับเทคนิคกลุ่ม ร่วมมือที่ส่งผลต่อ ความคิดสร้างสรรค์ทางวิทยาศาสตร์และความสามารถในการแก้ปัญหาทาง วิทยาศาสตร์ของนักเรียนระดับชั้นมัธยมศึกษาปีที่5 เมื่อควบคุมทักษะการท างานเป็นทีม. ผลการ จัดการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษาร่วมกับเทคนิคกลุ่มร่วมมือที่ ส่งผลต่อความคิดสร้างสรรค์ทาง วิทยาศาสตร์และความสามารถในการแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ตัวอย่างเป็น นักเรียนระดับชั้น มัธยมศึกษาปีที่5 ภาคเรียนที่2 ปี การศึกษา 2564 โรงเรียนมัธยมวัดหนองจอก ผลการวิจัยพบว่า นักเรียนกลุ่มทดลองมีความคิดสร้างสรรค์ทางวิทยาศาสตร์และความสามารถในการแก้ปัญหาทาง วิทยาศาสตร์หลังเรียนสูงกว่าก่อนเรียนอย่างมีนัยส าคัญทางสถิติที่ระดับ .05 (t = 19.65, df = 17, p = 0.00, t = 16.82, df = 17, p = 0.00) ตามล าดับ และนักเรียนกลุ่มทดลองมีความคิดสร้างสรรค์ ทางวิทยาศาสตร์และความสามารถใน การแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์สูงกว่านักเรียนกลุ่มควบคุม เมื่อ ควบคุมทักษะการท างานเป็นทีม (F = 52.19, df = 1, p = 0.00, F = 25.93, df = 1, p = 0.00) ปรานวดี อุ่นญาติ. (2564). ได้ศึกษาผลของการจัดการเรียนรู้สะเต็มศึกษาตามแนวทาง กระบวนการออกแบบเชิง วิศวกรรมร่วมกับเทคนิคสแคมเปอร์(SCAMPER) ที่มีต่อความสามารถใน การแก้ปัญหาอย่างสร้างสรรค์ส าหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่2. มีจุดประสงค์เพื่อศึกษา (1) ผลการ จัดการเรียนรู้สะเต็มศึกษาตามแนวทาง กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมร่วมกับเทคนิคสแคมเปอร์ และการจัดการเรียนรู้สะเต็มศึกษาตามแนวทาง กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมที่มีต่อ ความสามารถในการแก้ปัญหาอย่างสร้างสรรค์ระดับชั้นมัธยมศึกษาปี ที่2 (2) ความพึงพอใจของ นักเรียนที่ได้รับการจัดการเรียนรู้สะเต็มศึกษาตามแนวทางกระบวนการออกแบบเชิง วิศวกรรม ร่วมกับเทคนิคสแคมเปอร์และการจัดการเรียนรู้สะเต็มศึกษาตามแนวทางกระบวนการออกแบบเชิง วิศวกรรม ผลการวิจัยพบว่า (1) นักเรียนกลุ่มทดลองที่ได้รับการจัดการเรียนรู้สะเต็มศึกษาตาม แนวทาง กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมร่วมกับเทคนิคสแคมเปอร์และการจัดการเรียนรู้สะเต็ม ศึกษาตามแนวทาง กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมมีความสามารถในการแก้ปัญหาอย่าง สร้างสรรค์ พบว่า ก่อนเรียนกลุ่มที่1 และ2 มีคะแนนเฉลี่ยไม่แตกต่างกันในภาพรวมและราย องค์ประกอบ หลังเรียนในภาพรวมกลุ่มทดลองที่1 และ 2 มีคะแนนเฉลี่ยแตกต่างกัน ในราย องค์ประกอบ องค์ประกอบที่1 ไม่แตกต่างกัน ส่วนองค์ประกอบที่2 และ 3 แตกต่างกัน อย่างมี นัยส าคัญทางสถิติที่ระดับ 0.05 (2) กลุ่มทดลองที่ 1และกลุ่มทดลองที่ 2 มีคะแนนเฉลี่ย ความสามารถในการแก้ปัญหาอย่างสร้างสรรค์โดยภาพรวมและรายองค์ประกอบหลังเรียนสูงกว่าก่อน

23 เรียน อย่างมีนัยส าคัญทางสถิติที่ 0.05 (3) นักเรียนที่ได้รับการจัดการเรียนรู้ทั้งสองกลุ่มมีความพึง พอใจอยู่ในระดับมาก 7. กรอบแนวคิดการวิจัย กรอบแนวคิดการวิจัยในครั้งนี้ ปรากฏดังภาพที่ 1 ภาพที่ 1 กรอบแนวคิดการวิจัย กิจกรรมการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษา ประกอบด้วยขั้นตอน 6 ขั้น ดังนี้ ขั้นที่ 1 ระบุปัญหา ขั้นที่ 2 รวบรวมข้อมูลและแนวคิดที่ เกี่ยวข้องกับปัญหา ขั้นที่ 3 ออกแบบวิธีแก้ปัญหา ขั้นที่ 4 วางแผนและด าเนินการแก้ปัญหา ขั้นที่ 5 ทดสอบ ประเมินผล และปรับปรุง แก้ไขการแก้ปัญหาหรือชิ้นงาน ขั้นที่ 6 น าเสนอวิธีการแก้ปัญหาผลการ แก้ปัญหาหรือชิ้นงาน ความสามรถในการคิดแก้ปัญหา ตามกระบวนการแก้ปัญหาของ เวียร์ (Weir,1974) มีขั้นตอนดังนี้ ขั้นที่ 1 การระบุปัญหา ขั้นที่ 2 การวิเคราะห์ปัญหา ขั้นที่ 3 การเสนอวิธีการแก้ปัญหา ขั้นที่ 4 การตรวจสอบผลลัพธ์

24 บทที่ 3 วิธีด าเนินการวิจัย การวิจัยครั้งนี้เป็นการวิจัยเชิงทดลอง มีวัตถุประสงค์1)เพื่อศึกษาความสามารถการคิด แก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 เรื่อง กรด-เบส ที่ได้รับการจัดการเรียน การสอนรูปแบบสะเต็มศึกษา (STEM Education) 2)เพื่อเปรียบเทียบความสามารถการคิดแก้ปัญหา ทางวิทยาศาสตร์ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 เรื่อง กรด-เบส ที่ได้รับการจัดการเรียนการสอน รูปแบบสะเต็มศึกษา (STEM Education) ผู้วิจัยได้ด าเนินการดังขั้นตอนต่อไปนี้ 1. ประชากรและกลุ่มตัวอย่าง 2. แบบแผนการวิจัย 3. เครื่องมือที่ใช้ในการวิจัย 4. การสร้างและหาคุณภาพเครื่องมือ 5. การเก็บรวบรวมข้อมูล 6. การวิเคราะห์ข้อมูล 7. สถิติที่ใช้ในการวิเคราะห์ข้อมูล 1. ประชากรและกลุ่มตัวอย่าง 1. ประชากร ประชากรที่ใช้ในการวิจัยครั้งนี้ เป็นนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 โรงเรียนพิบูลย์รักษ์พิทยา อ าเภอพิบูลย์รักษ์ จังหวัดอุดรธานี ปีการศึกษา 2566 จ านวน 78 คน จาก 2 ห้องเรียน 2. กลุ่มตัวอย่าง กลุ่มตัวอย่างที่ใช้ในการวิจัยครั้งนี้ เป็นนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 โรงเรียนพิบูลย์รักษ์ พิทยา อ าเภอพิบูลย์รักษ์ จังหวัดอุดรธานี ปีการศึกษา 2566 ภาคเรียนที่ 2 ปีการศึกษา 2566 จ านวน 1 ห้องเรียน จ านวนนักเรียน 38 คน ซึ่งได้มาจากการเลือกแบบเจาะจง 2. แบบแผนการวิจัย การวิจัยครั้งนี้มีแบบแผนการทดลอง (Experimental Design) กลุ่มเดียว ทดสอบก่อนและ หลังทดลอง One Group Pretest – Posttest Design (พวงรัตน์ ทวีรัตน์, 2540: 60-61) แบบแผนที่ใช้ในการทดลอง สอบก่อน ทดลอง สอบหลัง T1 X T2

25 T1 หมายถึง การทดสอบก่อนเรียน (Pretest) T2 หมายถึง การทดสอบหลังเรียน (Posttest) X หมายถึง การจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษา (STEM Education) รายวิชาเคมี เรื่อง กรด–เบส 3. เครื่องมือที่ใช้ในการวิจัย 1. แผนการจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษา (STEM Education) เรื่อง กรด-เบส จ านวน 3 แผน ๆ ละ 3 ชั่วโมง 2. แบบวัดความสามารถการคิดแก้ปัญหาทางวิทยาสตร์ของผู้เรียน 4. การสร้างและหาคุณภาพเครื่องมือ 4.1 แผนการจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษา (STEM Education) เรื่อง กรด – เบส ผู้วิจัยได้ท าการสร้างแผนการจัดการเรียนรู้ตามรูปแบบการจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษา (STEM Education) โดยได้ศึกษาและท าความเข้าใจเกี่ยวกับขั้นตอนการสร้าง ดังนี้ 1. ศึกษาเอกสารและงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับหลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551, กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี สาระวิทยาศาสตร์เพิ่มเติมเคมี หน่วยการเรียนรู้ที่ 10 กรด – เบส, หนังสือเรียนวิทยาศาสตร์ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 เรื่อง กรด – เบส, คู่มือการสอนวิทยาศาสตร์ รวมทั้งเอกสารและงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับการจัดการเรียนรู้แบบสะเต็ม ศึกษา 2. วิเคราะห์และก าหนดจุดประสงค์การเรียนรู้ 3. เขียนแผนการจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษา เรื่อง กรด – เบส จ านวน 3 แผน ดังนี้ แผนการจัดการเรียนรู้ที่ 1. สมบัติกรดเบสของสารละลายเกลือ 3 ชั่วโมง แผนการจัดการเรียนรู้ที่ 2. pH ของสารละลายกรดและเบส 3 ชั่วโมง แผนการจัดการเรียนรู้ที่ 3. สารละลายบัฟเฟอร์ 3 ชั่วโมง 4. น าแผนการจัดการเรียนรู้ที่สร้างขึ้นเสนอต่ออาจารย์ที่ปรึกษาเพื่อปรับปรุงแก้ไข ตรวจสอบความถูกต้องเหมาะสม ความสอดคล้องและความเป็นไปได้ระหว่างจุดประสงค์การเรียนรู้ เนื้อหาสาระ กิจกรรมการเรียนรู้การวัดผลประเมินผลและพิจารณาให้ข้อเสนอแนะ 5. น าแผนการจัดการเรียนรู้ที่ปรับปรุงแก้ไขตามข้อเสนอแนะของอาจารย์ที่ปรึกษา เสนอ ต่อผู้เชี่ยวชาญจ านวน 3 ท่าน ซึ่งเป็นผู้เชี่ยวชาญด้านการสอนวิทยาศาสตร์ และการวัดผลและ ประเมินผล เพื่อตรวจสอบความเที่ยงตรงเชิงเนื้อหา (Content Validity) ของแผนจัดการเรียนรู้โดย พิจารณาจากค่าดัชนีความสอดคล้อง (Index of item objective congruence : IOC) ระหว่าง จุดประสงค์การเรียนรู้ เนื้อหากระบวนการจัดการเรียนรู้และการวัดประเมินผล โดยให้ผู้เชี่ยวชาญแต่ ละท่านพิจารณาตรวจสอบให้คะแนนดังนี้

26 ให้คะแนนเป็น +1 เมื่อแน่ใจว่าองค์ประกอบของแผนการจัดการเรียนรู้ มีความเหมาะสมและ สอดคล้องกัน ให้คะแนนเป็น 0 เมื่อไม่แน่ใจว่าองค์ประกอบของชุดแผนการจัดการเรียนรู้ มีความเหมาะสม และสอดคล้องกัน ให้คะแนนเป็น –1 เมื่อแน่ใจว่าองค์ประกอบของชุดแผนการจัดการเรียนรู้ มีความไม่เหมาะสม และไม่สอดคล้องกัน แล้วน าคะแนนที่ได้มาหาค่าดัชนีความสอดคล้องของแผนการจัดการเรียนรู้ โดยพิจารณาค่า ดัชนีความสอดคล้องขององค์ประกอบตั้งแต่ 0.67 ขึ้นไป 6. ปรับปรุงแก้ไขแผนจัดการเรียนรู้ตามข้อเสนอแนะของผู้เชี่ยวชาญ แล้วน าเสนออาจารย์ ที่ปรึกษาเพื่อตรวจสอบความถูกต้องอีกครั้ง น าแผนการจัดการเรียนรู้ที่ผ่านการปรับปรุงแก้ไขแล้ว ไป ทดลองใช้กับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 ที่ไม่ใช่กลุ่มตัวอย่างจ านวน 38 คน ที่มีระดับความสามารถ เก่ง ปานกลาง และอ่อน เพื่อดูความเหมาะสมของกระบวนการจัดการเรียนรู้ เวลาที่ใช้และปัญหาที่ เกิดขึ้น แล้วน ามาปรับปรุงแก้ไข 7. น าแผนการจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษา เรื่อง กรด – เบส ไปใช้กับนักเรียนกลุ่ม ตัวอย่างต่อไป 4.2 แบบวัดความสามารถการคิดแก้ปัญหาทางวิทยาสตร์ของผู้เรียน แบบวัดความสามารถการคิดแก้ปัญหาทางวิทยาสตร์เรื่อง กรด-เบส ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 เป็น แบบปรนัยชนิด 4 ตัวเลือกจ านวน 10 ข้อ ขั้นตอนด าเนินการในการสร้างดังต่อไปนี้ 2.1 ศึกษาเนื้อหาและจุดประสงค์การเรียนรู้ เรื่อง กรด-เบส ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 ตาม หลักสูตรแกนกลางขั้นพื้นฐานพุทธศักราช 2551 ฉบับปรับปรุง 2560 2.2 วิเคราะห์ความสัมพันธ์ระหว่างเนื้อหาส าคัญ เพื่อใช้ในการออกข้อสอบและ สร้างตาราง วิเคราะห์ข้อสอบเพื่อเป็นกรอบในการสร้างแบบทดสอบวัดความสามารถการคิดแก้ปัญหาทาง วิทยาศาสตร์ของนักเรียน 2.3 สร้างแบบวัดความสามารถการคิดแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ตามจุดประสงค์การ เรียนรู้เรื่อง กรด-เบส จ านวน 10 ข้อ โดยเป็นแบบปรนัย 4 ตัวเลือก มีขั้นตอนในการด าเนินการสร้าง ข้อสอบดังนี้ 2.3.1. ศึกษาวิธีการสร้างแบบทดสอบปรนัยชนิดเลือกตอบจากหนังสือการประเมินการ เรียนรู้ (ชลิต ชูก าแพง, 2551) 2.3.2. ศึกษาเนื้อหาและจุดประสงค์การเรียนรู้ และการคิดแก้ปัญหาทางวิทยาสตร์ชั้น มัธยมศึกษาปีที่ 5 ตามหลักสูตรการศึกษาขั้นพื้นฐานพุทธศักราช 2551 (ฉบับปรับปรุง 2560)

27 2.3.3. วิเคราะห์ความสัมพันธ์ระหว่างจุดประสงค์การเรียนรู้และการคิดแก้ปัญหาทาง วิทยาศาสตร์เพื่อก าหนดจ านวนข้อสอบให้สอดคล้องกับจุดประสงค์การเรียนรู้ที่ตั้งไว้ 2.3.4 สร้างแบบทดสอบให้ครอบคลุมจุดประสงค์ และการคิดแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ และน าแบบทดสอบเสนอต่ออาจารย์ที่ปรึกษา เพื่อพิจารณาตรวจอบความถูกต้องเหมาะสม ความ ชัดเจนของข้อค าถามและค าตอบที่เป็นตัวเลือกความสอดคล้อง และความครอบคลุมกับจุดประสงค์ การเรียนรู้ รวมทั้งความซ้ าซ้อนของประเด็นตัวเลือกที่เป็นค าตอบ 2.3.5 สร้างแบบประเมินความเที่ยงตรงของแบบทดสอบเพื่อให้ผู้เชี่ยวชาญ จ านวน 3 คน ประเมินความสอดคล้องระหว่างข้อสอบและจุดประสงค์การเรียนรู้ 2.4 น าแบบวัดการคิดแก้ปัญหาทางวิทยาสตร์ที่สร้างขึ้นไปให้คณะกรรมการควบคุม พิจารณา ความถูกต้องและเหมาะสมของข้อค าถามกับประเด็นที่ชี้วัด 2.5 น าแบบวัดการคิดแก้ปัญหาทางวิทยาสตร์ เสนอต่อผู้เชี่ยวชาญเพื่อพิจารณาความ สอดคล้อง ระหว่างค าถามกับประเด็นที่วัด (Index of item Objective Congruence หรือ IOC) ซึ่ง มีเกณฑ์การ ประเมิน ดังนี้ +1 เมื่อแน่ใจว่าค าถามนั้นวัดได้ตรงตามจุดประสงค์ 0 เมื่อไม่แน่ใจว่าค าถามนั้นวัดได้ตรงตามจุดประสงค์ -1 เมื่อแน่ใจว่าค าถามนั้นวัดไม่ตรงตามจุดประสงค์ 2.6 น าผลการประเมินที่ได้มาวิเคราะห์เพื่อพิจารณาคามอดคล้อง (Index of item Objective Congruence หรือ IOC) แล้วคัดเลือกข้อค าถามที่มีค่าเฉลี่ยตั้งแต่ 0.50 ถึง 1.00 2.7 น าแบบวัดทักษะกระบนการทางวิทยาศาสตร์ฉบับสมบูรณ์มาจัดพิมพ์ และน าไปใช้เป็น เครื่องมือในการวิจัยเพื่อเก็บรบรมข้อมูลกับกลุ่มเป้ามายต่อไป 5. การเก็บรวบรวมข้อมูล 1. ก่อนท าการทดลอง นักเรียนกลุ่มตัวอย่างท าแบบทดสอบการคิดแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ เพื่อน าคะแนนมาวิเคราะห์ เพื่อน าคะแนนมาวิเคราะห์เป็นคะแนนก่อนเรียน 2. ผู้วิจัยด าเนินการสอนนักเรียนกลุ่มตัวอย่าง โดยใช้แผนการการจัดการเรียนรู้รูปแบบสะเต็ม ศึกษา (STEM Education) เรื่องกรด-เบส จ านวน 3 แผน ๆ ละ 3 ชั่วโมง รวม 9 ชั่วโมง รวมทั้งหมด 3 สัปดาห์ 3. เมื่อสิ้นสุดการทดลอง ท าการทดลองหลังเรียน โดยให้นักเรียนกลุ่มตัวอย่างท าแบบทดสอบ การคิดแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ชุดเดิมกับทดสอบก่อนเรียน เพื่อน าคะแนนมาวิเคราะห์เป็นคะแนน หลังเรียน

28 6. การวิเคราะห์ข้อมูล น าคะแนนผลการทดสอบการวัดความสามารถการคิดแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ก่อนเรียน และหลังเรียน มาคิดคะแนนเป็นร้อยละ ค่าเฉลี่ย และส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน (S.D) แล้วน าคะแนน ทั้งสองมาเปรียบเทียบโดยใช้สถิติ t-test Dependent Samples ที่ใช้ในการวิเคราะห์ข้อมูล 7. สถิติที่ใช้ในการวิเคราะห์ข้อมูล 1. สถิติที่ใช้ในการวิเคราะห์คุณภาพเครื่องมือ 1.1 วิเคราะห์หาความเที่ยงตรงเชิงเนื้อหา ของแผนการจัดการเรียนรู้แบบรูปแบบสะเต็ม ศึกษา แบบทดสอบวัดความสามารถในการแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์และแบบทดสอบทักษะ กระบวนการทางวิทยาศาสตร์โดยการค านวณค่าดัชนีความสอดคล้อง (IOC) 1.2 หาความยากง่าย (p) และอ านาจจ าแนก (r) ของแบบทดสอบวัดความสามารถการคิด แก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์และแบบทดสอบทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ 1.3 หาความเชื่อมั่นทั้งฉบับของแบบทดสอบวัดความสามารถการแก้ปัญหาทาง วิทยาศาสตร์และแบบทดสอบทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์โดยค านวณจากสูตร K-R20 2. สถิติพื้นฐาน 2.1 ค่าร้อยละ 2.2 ค่าเฉลี่ย 2.3 ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน 3. สถิติที่ใช้ในการทดสอบสมมติฐาน เปรียบเทียบคะแนนความสามารถในการแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ ทางการเรียน วิทยาศาสตร์ก่อนเรียนและหลังเรียน โดยใช้สถิติ t-test Dependent Samples

29 บทที่ 4 ผลการวิจัย การวิจัยครั้งนี้เป็นการวิจัยเชิงทดลอง มีวัตถุประสงค์1)เพื่อศึกษาความสามารถการแก้ปัญหา ทางวิทยาศาสตร์ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 เรื่องกรด-เบส ที่ได้รับการจัดการเรียนการสอน รูปแบบสะเต็มศึกษา (STEM Education) 2)เพื่อเปรียบเทียบความสามารถการแก้ปัญหาทาง วิทยาศาสตร์ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 เรื่องกรด-เบส ที่ได้รับการจัดการเรียนการสอน รูปแบบสะเต็มศึกษา (STEM Education) ซึ่งผลการวิเคราะห์ข้อมูล มีรายละเอียดดังต่อไปนี้ ผลการศึกษาความสามารถการคิดแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษา ปีที่ 5 เรื่องกรด-เบส ที่ได้รับการเรียนรู้รูปแบบสะเต็มศึกษา 1. ผลการศึกษาความสามารถการคิดแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษา ปีที่ 5 เรื่องกรด-เบส ที่ได้รับการเรียนรู้รูปแบบสะเต็มศึกษา ผู้วิจัยได้ศึกษาและเปรียบเทียบผลการเรียนรู้ก่อนเรียนและหลังเรียน ของนักเรียนชั้น มัธยมศึกษาปีที่ 5/1 จ านวน38 คน ซึ่งเป็นนักเรียนกลุ่มตัวอย่าง โดยการจัดการเรียนการนตาม แผนการจัดการเรียนรู้รูปแบบสะเต็มศึกษา ท าการทดสอบวัดผลการเรียนรู้ก่อนเรียนและหลังเรียน โดยใช้แบบทดสอบวัดผลการเรียนรู้เรื่อง กรด-เบส เป็นแบบทดสอบปรนัย ชนิด 4 ตัวเลือก จ านวน 30 ข้อ ดังแสดงผลในตารางที่ 1 ตารางที่ 1 แสดงค่าเฉลี่ย ค่าร้อยละ และส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน คะแนนความสามารถการคิด แก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 เรื่อง กรด-เบส ก่อนเรียนและหลังเรียน ที่ได้รับการจัดการเรียนรู้รูปแบบสะเต็มศึกษา (STEM Education) คนที่ ก่อนเรียน หลังเรียน คะแนน ร้อยละ คะแนน ร้อยละ 1 2 3 4 5 13 12 9 15 14 34.21 31.58 23.68 39.47 36.84 26 26 28 29 27 68.42 68.42 73.68 76.32 71.05

30 ตารางที่ 1 แสดงค่าเฉลี่ย ค่าร้อยละ และส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน ความสามารถการคิดแก้ปัญหาทาง วิทยาศาสตร์ ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 เรื่อง กรด-เบส ก่อนเรียนและหลังเรียน ที่ได้รับการ จัดการเรียนรู้รูปแบบสะเต็มศึกษา (STEM Education) (ต่อ) คนที่ ก่อนเรียน หลังเรียน คะแนน ร้อยละ คะแนน ร้อยละ 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 9 13 9 13 10 10 14 6 15 13 10 16 9 16 13 9 13 15 14 12 13 14 15 10 9 14 23.68 34.21 23.68 34.21 26.32 26.32 36.84 15.79 39.47 34.21 26.32 42.11 23.68 42.11 34.21 23.68 34.21 39.47 36.84 31.58 34.21 36.84 39.47 26.32 23.68 36.84 26 26 28 28 26 28 28 27 28 26 28 26 25 29 26 27 28 27 27 26 25 25 26 27 28 26 68.42 68.42 73.68 73.68 71.05 73.68 68.42 73.68 68.42 65.79 76.32 68.42 71.05 73.68 71.05 71.05 68.42 65.79 65.79 68.42 71.05 73.68 68.42 63.16 71.05 71.05

31 ตารางที่ 1 แสดงค่าเฉลี่ย ค่าร้อยละ และส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน ความสามารถการคิดแก้ปัญหาทาง วิทยาศาสตร์ ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 เรื่อง กรด-เบส ก่อนเรียนและหลังเรียน ที่ได้รับการ จัดการเรียนรู้รูปแบบสะเต็มศึกษา (STEM Education) (ต่อ) คนที่ ก่อนเรียน หลังเรียน คะแนน ร้อยละ คะแนน ร้อยละ 32 33 34 35 36 37 38 9 12 8 15 12 14 9 23.68 31.57 21.05 39.47 31.57 36.84 23.68 24 27 27 27 26 26 27 71.05 68.42 71.05 71.05 68.42 68.42 71.05 คะแนนเฉลี่ย S.D 12.00 2.59 31.58 - 26.76 1.15 70.43 - จากตารางที่ 1. พบว่าความสามารถการคิดแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ ของนักเรียนชั้น มัธยมศึกษาปีที่ 5 เรื่องกรด-เบส ก่อนและหลังเรียนได้รับการจัดการเรียนรู้รูปแบบสะเต็มศึกษา (STEM Education) พบว่าคะแนนเฉลี่ยความสามารถการคิดแก้ปัญหา ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปี ที่ 5 เรื่องกรด-เบส ก่อนเรียนมีคะแนนเฉลี่ย เท่ากับ 12 คิดเป็นร้อยละ 31.58 และหลังเรียนมี ค่าเฉลี่ย เท่ากับ 26.76 คิดเป็นร้อยละ 70.43 2. ผลการเปรียบเทียบความสามารถการคิดแก้ปัญหาทางวิทยาสตร์ของนักเรียนชั้น มัธยมศึกษาปีที่ 5 เรื่อง กรด-เบส ก่อนเรียนและหลังเรียน ที่ได้รับการจัดการเรียนรู้รูปแบบสะเต็ม ศึกษา (STEM Education) การเปรียบเทียบคะแนนความสามรถการคิดแก้ปัญหาทางวิทยาสตร์ของนักเรียนชั้น มัธยมศึกษาปีที่ 5 เรื่อง กรด-เบส ก่อนเรียนและหลังเรียน ที่ได้รับการจัดการเรียนรู้รูปแบบสะเต็ม ศึกษา (STEM Education) ผู้วิจัยได้น าคะแนนจากแบบวัดก่อนเรียนและหลังเรียนมาหาค่าเฉลี่ย ค่า ร้อยละ และส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน โดยการทดสอบแบบไม่อิสระ (t-test for Dependent Samples) ดังตารางที่ 2

32 ตารางที่ 2 ผลการเปรียบเทียบความสามารถการคิดแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ของนักเรียนชั้น มัธยมศึกษาปีที่ 5 เรื่อง กรด-เบส ที่ได้รับการจัดการเรียนรู้รูปแบบสะเต็มศึกษา (STEM Education) การทดสอบ N ค่าเฉลี่ย ร้อยละ S.D. t-test p ก่อนเรียน 38 12.00 31.58 2.59 32.91 0.00*** หลังเรียน 38 26.76 70.43 1.15 **มีนัยส าคัญทางสถิติที่ระดับ 0.05 จากตารางที่ 2. พบว่า นักเรียนมีคะแนนเฉลี่ยก่อนเรียน เท่ากับ 12.00 คิดเป็นร้อยละ 31.58 และคะแนนหลังเรียนมีคะแนนเฉลี่ย เท่ากับ 26.76 คิดเป็นร้อยละ 70.43 เมื่อน ามาเปรียบเทียบ ความแตกต่างระหว่างคะแนนเฉลี่ยก่อนเรียนและหลังเรียนโดยทดสอบแบบไม่อิสระ สรุปได้ว่า นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 เรื่องกรด-เบส ที่ได้รับการจัดการเรียนรู้รูปแบบสะเต็มศึกษา (STEM Education) มีความสามารถการคิดแก้ปัญหา หลังเรียนสูงกว่าก่อนเรียน อย่างมีนัยส าคัญทางสถิติที่ ระดับ 0.05

33 บทที่ 5 สรุป อภิปราย และข้อเสนอแนะ การพัฒนาความสามารถการคิดแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ เรื่องกรด-เบส ด้วยการจัดการ เรียนรู้รูปแบบสะเต็มศึกษา (STEM Education) ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 เรื่อง กรด-เบส มีขั้นตอนในการศึกษา และสรุปผล ดังนี้ 1. วัตถุประสงค์ของการวิจัย 2. สมมติฐานการวิจัย 3. ขอบเขตของการวิจัย 4. เครื่องมือที่ใช้ในการวิจัย 5. การเก็บรวบรวมข้อมูล 6. การคิดวิเคราะห์ข้อมูล 7. สรุปผลการวิจัย 8. อภิปรายผล 9. ข้อเสนอแนะ วัตถุประสงค์การวิจัย เพื่อศึกษาและเปรียบเทียบความสามารถการคิดแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ ก่อนเรียนและหลัง เรียนของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 เรื่องกรด-เบส ที่ได้รับการจัดการเรียนรู้รูปแบบสะเต็มศึกษา (STEM Education) สมมติฐานการวิจัย นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 หลังเรียนโดยใช้การจัดการเรียนรู้รูปแบบสะเต็มศึกษา (STEM Education) เรื่องกรด-เบส มีความสามารถการคิดแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ หลังเรียนสูงกว่าก่อน เรียน ขอบเขตของการวิจัย 1. ประชากรและกลุ่มตัวอย่าง 1.1 ประชากร ประชากรที่ใช้ในการวิจัยครั้งนี้ เป็นนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 โรงเรียนพิบูลย์รักษ์ พิทยา อ าเภอพิบูลย์รักษ์จังหวัดอุดรธานี ปีการศึกษา 2566 จ านวน 78 คน จาก 2 ห้องเรียน

34 1.2 กลุ่มตัวอย่าง กลุ่มตัวอย่างที่ใช้ในการวิจัยครั้งนี้ เป็นนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 โรงเรียนพิบูลย์ รักษ์พิทยา อ าเภอพิบูลย์รักษ์จังหวัดอุดรธานี ภาคเรียนที่ 2 ปีการศึกษา 2566 จ านวน 1 ห้องเรียน จ านวนนักเรียน 38 คน ซึ่งได้มาจากการเลือกแบบเจาะจง 2. ตัวแปรในการวิจัย 2.1 ตัวแปรต้น ได้แก่ การจัดการเรียนการสอนรูปแบบสะเต็มศึกษา วิชาเคมี เรื่อง กรด-เบส 2.2 ตัวแปรตาม ได้แก่ ความสามารถการคิดแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ 3.เนื้อหาในการวิจัย การวิจัยครั้งนี้ผู้วิจัยใช้เนื้อหาจากหลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551 (ฉบับปรับปรุง 2560) กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี รายวิชาเคมี 4 ชั้น มัธยมศึกษาปีที่ 5 สาระที่ 10 ประกอบด้วยเนื้อหาย่อยดังนี้ 3.1 สมบัติกรดเบสของสารละลายเกลือ 3.2 pH ของสารละลายกรดและเบส 3.3 สารละลายบัฟเฟอร์ 4. ระยะเวลาวิจัย การวิจัยครั้งนี้ผู้วิจัยได้ท าการศึกษาในภาคเรียนที่ 2 ปีการศึกษา 2566 โดยใช้เวลาใน การวิจัย 9 ชั่วโมง สัปดาห์ละ 3 ชั่วโมง รวมทั้งหมด 3 สัปดาห์ เครื่องมือที่ใช้ในการวิจัย 1. แผนการจัดการเรียนรู้รูปแบบสะเต็มศึกษา (STEM Education) เรื่องกรด-เบส จ านวน 3 แผน ๆ ละ 3 ชั่วโมง รวมจ านวนทั้งสิ้น 9 ชั่วโมง 2. แบบวัดความสามารถการคิดแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์เรื่องกรด-เบส ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 ซึ่งเป็นแบบปรนัย 4 ตัวเลือกจ านวน 10 ข้อ การเก็บรวบรวมข้อมูล 1. ก่อนท าการทดลอง นักเรียนกลุ่มตัวอย่างท าแบบทดสอบการคิดแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ เพื่อน าคะแนนมาวิเคราะห์ เพื่อน าคะแนนมาวิเคราะห์เป็นคะแนนก่อนเรียน

35 2. ผู้วิจัยด าเนินการสอนนักเรียนกลุ่มตัวอย่าง โดยใช้แผนการการจัดการเรียนรู้รูปแบบสะเต็ม ศึกษา (STEM Education) เรื่องกรด-เบส จ านวน 3 แผน ๆ ละ 3 ชั่วโมง รวม 9 ชั่วโมง รวมทั้งหมด 3 สัปดาห์ 3. เมื่อสิ้นสุดการทดลอง ท าการทดลองหลังเรียน โดยให้นักเรียนกลุ่มตัวอย่างท าแบบทดสอบ การคิดแก้ปัญหาทางวิทยาสตร์ชุดเดิมกับทดสอบก่อนเรียน เพื่อน าคะแนนมาวิเคราะห์เป็นคะแนน หลังเรียน การวิเคราะห์ข้อมูล น าคะแนนผลการคิดแก้ปัญหาทางวิทยาสตร์ก่อนเรียนและหลังเรียน มาคิด คะแนนเป็นร้อยละ ค่าเฉลี่ย และส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน (S.D) แล้วน าคะแนนทั้งสองมาเปรียบเทียบ โดยใช้สถิติt-test for Dependent Sample สรุปผลการวิจัย 1) ผลการศึกษาการคิดแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 เรื่อง กรด-เบส ที่ได้รับการจัดการเรียนรู้รูปแบบสะเต็มศึกษา (STEM Education) พบว่า นักเรียนมีคะแนน เฉลี่ยก่อนเรียน เท่ากับ 12.00 คิดเป็นร้อยละ 31.58 และหลังเรียนมีคะแนนเฉลี่ย เท่ากับ 26.76 คิด เป็นร้อยละ 70.43 2) ผลการเปรียบเทียบคะแนนก่อนเรียนและหลังเรียน โดยการทดสอบแบบที่ไม่ อิสระ (t-test for Dependent Sample) พบว่า นักเรียนมีความสามารถการคิดแก้ปัญหาทาง วิทยาศาสตร์ หลังเรียนสูงกว่าก่อนเรียนอย่างมีนัยส าคัญทางสถิติที่ระดับ 0.05 อภิปรายผล จากการวิจัยครั้งนี้เป็นการศึกษาการคิดแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์โดยการจัดการเรียนรู้ รูปแบบสะเต็มศึกษา (STEM Education) เรื่องกรด-เบส รายวิชาเคมี เพื่อพัฒนาความสามารถการ คิดแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 ด้วยจากผลการวิจัยสามารถน า ประเด็นส าคัญมาอภิปรายผลได้ดังนี้ ความสามารถการคิดแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 นักเรียน โดยรวมก่อนเรียนมีคะแนนเฉลี่ย เท่ากับ 12.00 มีส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน เท่ากับ 2.59 คิดเป็นร้อย ละ 31.58 และหลังเรียนมีคะแนนเฉลี่ย เท่ากับ 26.76 มีส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน เท่ากับ 1.15 คิดเป็น ร้อยละ 70.43 เมื่อน ามาทดสอบด้วย t-test for Dependent Sample พบว่านักเรียนมี ความสามารถการคิดแก้ปัญหา หลังเรียนสูงกว่าก่อนเรียน อย่างมีนัยส าคัญทางสถิติที่ระดับ .05 แสดงว่านักเรียนที่ได้รับการจัดการเรียนรู้รูปแบบสะเต็มศึกษา (STEM Education) มีความสามารถ

36 การคิดแก้ปัญหาทางวิทยาสตร์หลังเรียนสูงกว่าก่อนเรียน ซึ่งสอดคล้องกับผลการศึกษาผลการจัดการ เรียนรู้สะเต็มศึกษาร่วมกับทักษะปฏิบัติที่มีต่อความสามารถ ในการแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ของ นักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 6. ความสามารถในการแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ เรื่อง ไฟฟ้า ของ นักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 6 หลังได้รับการจัดการเรียนรู้ด้วยกระบวนการจัดการเรียนรู้สะเต็ม ศึกษาร่วมกับทักษะปฏิบัติสูงกว่าเกณฑ์ร้อยละ 70 ของคะแนนเต็ม อย่างมีนัยส าคัญทางสถิติที่ ระดับ 0.05 วรรณา สายสว่าง.(2564). ทั้งนี้อาจเนื่องมาจากการจัดกิจกรรมการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษา (STEM Education) ซึ่ง เป็นการจัดกิจกรรมที่ส่งเสริมให้นักเรียนได้สร้างความรู้ด้วยตนเอง มีโอกาสปฏิสัมพันธ์แลกเปลี่ยน เรียนรู้ระหว่างนักเรียนด้วยกัน ได้ฝึกฝนทักษะกระบวนการต่าง ๆ อย่างต่อเนื่องเป็นขั้นตอน ซึ่งแต่ละ ขั้นตอนช่วยให้นักเรียนได้ท ากิจกรรมหลากหลาย จึงสามารถเรียนรู้ได้อย่างดี ซึ่งเป็นวิธีการที่ส าคัญที่ สามารถสร้างและพัฒนานักเรียนให้เกิดลักษณะต่างๆ ตามที่สังคมต้องการ ดังนั้น การเรียนรู้รูปแบบ สะเต็มศึกษา (STEM Education) จึงให้ความส าคัญกับผู้เรียน โดยส่งเสริมให้ผู้เรียนรู้จักตนเอง และ ได้พัฒนาศักยภาพของตนเองอย่างเต็มที่ ส่งผลให้ผู้เรียนรู้จักคิดแก้ปัญหาเป็นระบบ โดยการก าหนด ปัญหาที่ได้จากการเรียนรู้ เช่น การฝึกฝนให้ผู้เรียนมองเห็นปัญหา ก าหนดขอบเขตของปัญหาแล้ว คาดคะเน หาวิธีวางแผนแก้ปัญหา แล้วศึกษาค้นคว้าความรู้จากแหล่งต่างๆ โดยเรียนรู้ร่วมกัน แล้วน า ข้อมูลที่รวบรวมไว้มาวิเคราะห์ประเมินผลวิธีการแก้ปัญหาทางวิทยาสตร์หรือตัดสินใจเลือกวิธีการที่ดี ที่สุดในการแก้ปัญหาได้ การจัดการเรียนรู้รูปแบบสะเต็มศึกษา (STEM Education) มีขั้นตอนที่ส าคัญ ทั้งหมด6 ขั้นตอน ดังนี้ ขั้นตอนที่ 1) ระบุปัญหา (Problem Identification) เป็นการท าความเข้าใจ ปัญหาหรือความท้าทาย วิเคราะห์เงื่อนไขหรือข้อจ ากัดของสถานการณ์ปัญหา เพื่อก าหนดขอบเขต ของปัญหา ซึ่งจะน าไปสู่การสร้างชิ้นงานหรือวิธีการในการแก้ปัญหา ขั้นตอนที่ 2) รวบรวมข้อมูลและ แนวคิดที่เกี่ยวข้องกับปัญหา (Related Information Search) เป็นการรวบรวมข้อมูลและแนวคิด ทางวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ และเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับแนวทางการแก้ปัญหาและประเมินความ เป็นไปได้ ข้อดีและข้อจ ากัด ขั้นตอนที่ 3) ออกแบบวิธีการแก้ปัญหา (Solution Design) เป็นการ ประยุกต์ใช้ข้อมูลและแนวคิดที่เกี่ยวข้องเพื่อการออกแบบชิ้นงานหรือวิธีการในการแก้ปัญหา โดย ค านึงถึงทรัพยากร ข้อจ ากัดและเงื่อนไขตามสถานการณ์ที่ก าหนด ขั้นตอนที่ 4) วางแผนและ ด าเนินการแก้ปัญหา (Planning and Development) เป็นการก าหนดล าดับขั้นตอนของการสร้าง ชิ้นงานหรือวิธีการ แล้วลงมือสร้างชิ้นงานหรือพัฒนาวิธีการเพื่อใช้ในการแก้ปัญหา ขั้นตอนที่ 5) ทดสอบ ประเมินผล และปรับปรุงแก้ไขวิธีการแก้ปัญหาหรือชิ้นงาน (Testing, Evaluation and Design Improvement) เป็นการทดสอบและประเมินการใช้งานของชิ้นงานหรือวิธีการ โดยผลที่ได้ อาจน ามาใช้ในการปรับปรุงและพัฒนาให้มีประสิทธิภาพในการแก้ปัญหาได้อย่างเหมาะสมที่สุด และ

37 ขั้นตอนที่ 6) น าเสนอวิธีการแก้ปัญหาผลการแก้ปัญหาหรือชิ้นงาน (Presentation) เป็นการน าเสนอ แนวคิดและขั้นตอนการแก้ปัญหาของการสร้างชิ้นงานหรือการพัฒนาวิธีการให้ผู้อื่นเข้าใจและได้ ข้อเสนอแนะเพื่อการพัฒนาต่อไป (National Research Council (2012)) จากการอภิปรายผลข้างต้น แสดงให้เห็นว่าการจัดการเรียนรู้รูปแบบสะเต็มศึกษา (STEM Education) เป็นกระบวนการเรียนรู้แบบหนึ่ง ที่มุ่งให้ผู้เรียนแสวงหาความรู้ด้วยตนเอง โดยใช้ กระบวนการทางวิทยาศาสตร์หรือประสบการณ์เรียนรู้เพื่อให้ผู้เรียนได้ฝึกคิดแก้ปัญหาได้ด้วยตนเอง อีกทั้งยังช่วยให้ผู้เรียนเกิดทักษะการเรียนรู้ทั้งเนื้อหา หลักการ ทฤษฎี การได้ลงมือปฏิบัติ สามารถลง ความคิดเห็นร่วมกับผู้อื่นได้อย่างสร้างสรรค์ ตลอดจนสามารถสร้างสรรค์องค์ความรู้ได้ด้วยตนเอง ซึ่ง ถือว่าเป็นการเรียนรู้ที่ยั่งยืน และส่งผลให้ค่าเฉลี่ยของคะแนนความสามารถในการแก้ปัญหาทาง วิทยาสตร์ของผู้เรียนหลังเรียนสูงกว่าก่อนเรียน ข้อเสนอแนะ 1. การจัดกิจกรรมการเรียนรู้ตามแนวคิด STEAM Education ในแผนแรกเป็นเรื่องใหม่ ส าหรับนักเรียน ผู้สอนควรชี้แจงจุดประสงค์ของกิจกรรมให้ชัดเจน และเพิ่มเติมความรู้ STEAM Education เพื่อให้นักเรียนมีความรู้ ความเข้าใจก่อนการเรียนการสอน 2. ผู้สอนควรให้ความสนใจและใส่ใจในด้านทักษะการท างานของนักเรียน เพื่อให้นักเรียน สามารถท างานเสร็จได้ตรงตามเวลาที่ก าหนดและเกิดความปลอดภัยในการท างาน

38 บรรณานุกรม กมลวรรณ กันยาประสิทธ์. (2558). 5 คุณลกัษณะส าคัญของการสืบเสาะหาความรู้ (5 Essential features of inquiry).(เอกสารประกอบการสอน ศูนย์วิทยาศาสตรศึกษา มหาวิทยาลัยศรี นครินทรวิโรฒ PDF). กระทรวงศึกษาธิการ. (2551). หลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551. กรุงเทพมหานคร: โรงพิมพ์โรงพิมพ์ชุมนุมสหกรณ์การเกษตรแห่งประเทศไทย จ ากัด. กระทรวงศึกษาธิการ. (2560). ตัวชี้วัดและสาระการเรียนรู้แกนกลางกลุ่มสาระการเรียนรู้ วิทยาศาสตร์ (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. 2560) ตามหลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551. กรุงเทพมหานคร: โรงพิมพ์โรงพิมพ์ชุมนุมสหกรณ์การเกษตรแห่ง ประเทศไทย จ ากัด. กนิษฐา ภูดวงจิตร. (2563). การพัฒนาการจัดกิจกรรมการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้(5E) เทคนิค POE เพื่อส่งเสริมผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนและทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ขั้น บูรณาการ เรื่อง การเคลื่อนที่และแรง ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 2. (การวิจัยทางการศึกษา).มหาสารคามมหาวิทยาลัยสารคาม. ฉวัฒญา ฉิมมา. (2558). การพัฒนารูปแบบการเรียนแบบผสมผสานโดยใช้การเรียนรู้ด้วยโครงงาน เพื่อส่งเสริมความคิดสร้างสรรค์และทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ของนักเรียนชั้น มัธยมศึกษาปีที่ 2. (การวิจัยทางการศึกษา). มหาสารคาม มหาวิทยาลัยสารคาม. ฐิตินันท์ ม่วงจีน. (2564). ผลการจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษาร่วมกับเทคนิคกลุ่มร่วมมือที่ส่งผลต่อ ความคิดสร้างสรรค์ทางวิทยาศาสตร์และความสามารถในการแก้ปัญหาทาง วิทยาศาสตร์ของ นักเรียนระดับชั้นมัธยมศึกษาปี ที่5 เมื่อควบคุมทักษะการท างาน เป็นทีม ธัญญารัตน์ รัตนหิรัญ. (2562). การจัดการเรียนรู้ตามแนวสะเต็มศึกษาเพื่อพัฒนาทักษะกระบวนการ ทางวิทยาศาสตร์และความสามารถในการสร้างสรรค์ผลงาน ส าหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปี ที่ 1. ปรานวดี อุ่นญาติ. (2564). ผลของการจัดการเรียนรู้สะเต็มศึกษาตามแนวทางกระบวนการออกแบบ เชิง วิศวกรรมร่วมกับเทคนิคสแคมเปอร์(SCAMPER) ที่มีต่อความสามารถในการ แก้ปัญหา อย่างสร้างสรรค์ส าหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่2 วรรณภา อ่างทอง. (2563). การพัฒนาทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ขั้นบูรณาการของนักเรียน ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 ที่ได้รับการจัดการเรียนรู้แบบโครงงานตามแนวทางสะเต็มศึกษา (การวิจัยทางการศึกษา). มหาสารคาม มหาวิทยาลัยสารคาม.

39 วรรณภา เวทการ. (2565). การจัดการเรียนรู้ตามแนวคิดสะเต็มศึกษาด้วยกระบวนการออกแบบ เชิงวิศกรรมเพื่อส่งเสริมความคิดสร้างสรรค์และนวัตกรรม เรื่อง สมดุลกลของนักเรียนชั้น มัธยมศึกษาปีที่ 4. มหาวิทยาลัยนเรศวร. รัตน์ดาวัล วรรณปะเถาว์. (2560). การพัฒนาผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน ทักษะกระบวนการทาง วิทยาศาสตร์ขั้นบูรณาการของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 2 โดยการจัดการเรียนการสอน ตามแนวทางสะเต็มศึกษา.(การวิจัยทางการศึกษา). มหาสารคาม มหาวิทยาลัยสารคาม. สุวิทย์ มูลค า และอรทัย มูลค า. (2545). 21วิธีการเรียนรู้เพื่อพัฒนากระบวนการคิด.กรุงเทพฯ: ภาพ พิมพ์. อภิญญา สิงห์โต. (2563). การพัฒนากิจกรรมการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษาที่ส่งเสริมความสามารถใน การคิดแก้ปัญหา ส าหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1.

40 ภาคผนวก

41 ภาคผนวก ก รายชื่อผู้เชี่ยวชาญในการตรวจประเมินเครื่องมือวิจัย