กระบวนการทางวิทยาศาสตร์ (Science Process)

กระบวนการทางวทิ ยาศาสตร์ (Science Process)

กระบวนการทางวทิ ยาศาสตร์ ชว่ ยใหเ้ ราทกุ คนมคี วาม
สามารถในการแกป้ ญั หาไดอ้ ยา่ งเป็ นระบบและมี
ประสทิ ธภิ าพ

กระบวนการทางวทิ ยาศาสตร์ คอื วธิ กี ารและขนั้ ตอนทใ่ี ช ้
ดำเนนิ การคน้ ควา้ หาความรทู ้ างวทิ ยาศาสตร์ อยา่ งมรี ะบบและ
มปี ระสทิ ธภิ าพ แบง่ ออกเป็ น 3 ประเภท คอื วธิ กี ารทาง
วทิ ยาศาสตร์ ทกั ษะกระบวนการทางวทิ ยาศาสตร์ และจติ วทิ ยา
ศาสตร์
วธิ กี ารทางวทิ ยาศาสตร์ เป็ นวธิ กี ารทน่ี ักวทิ ยาศาสตรใ์ ชใ้ น
การแสวงหาความรู ้ หรอื หาความจรงิ หรอื ใชใ้ นการแกป้ ัญหา
ตา่ ง ๆ ดงั นัน้ การแสวงหาความรู ้ ความเขา้ ใจทถี่ กู ตอ้ งและน่า

เชอ่ื ถอื ในทกุ ๆ ศาสตร์ จะตอ้ งอาศยั วธิ กี ารทางวทิ ยาศาสตร์
เพอื่ ตอบคำถาม และเพอื่ แกป้ ัญหา
ปัจจบุ นั มนี ักวทิ ยาศาสตรห์ ลายทา่ นไดจ้ ำแนกวธิ กี ารทาง
วทิ ยาศาสตรไ์ วแ้ ตกตา่ งกนั ในทนี่ ขี้ อนำเสนอวธิ กี ารทาง
วทิ ยาศาสตร์ 5 ขนั้ ตอน ประกอบดว้ ย ขนั้ ท่ี 1 ตง้ั ปญั หา ขนั้ ท่ี
2 เก็บรวบรวมขอ้ มลู หรอื ขอ้ เท็จจรงิ ขน้ั ท่ี 3 สรา้ ง
สมมตฐิ าน ขนั้ ท่ี 4 ทดลองพสิ จู น์ และขน้ั ที่ 5 สรปุ ผล

กระบวนการทางวทิ ยาศาสตรม์ กั เรม่ิ ขนึ้ จากการสงั เกตและ
ตง้ั คำถาม
กระบวนการเรยี นการสอนวทิ ยาศาสตรใ์ นโลกยคุ ใหม่ จะตอ้ ง
สนับสนุนใหน้ ักศกึ ษาไดเ้ รยี นรจู ้ ากประสบการณท์ ไ่ี ดป้ ฏบิ ตั จิ รงิ
สมั ผัสจรงิ มกี ระบวนการสำรวจ ทดลอง ตรวจสอบดว้ ยเครอ่ื งมอื

แลกเปลยี่ นความเห็น ทำงานรว่ มกนั มคี วามรับผดิ ชอบ กลา้ คดิ
กลา้ แสดงออก ใชว้ ธิ กี ารและทกั ษะกระบวนการทางวทิ ยาศาสตร์

ทกั ษะกระบวนการทางวทิ ยาศาสตร์

ทกั ษะกระบวนการทางวทิ ยาศาสตร์ หมายถงึ ความชำนาญและ
ความสามารถในการใช ้การคดิ และกระบวนการคดิ เพอื่ คน้
หาความรู ้ รวมทงั้ การแกป้ ัญหาตา่ ง ๆ กระบวนการคดิ และเรยี นรู ้
รวมทงั้ การจนิ ตนาการ เป็ นผลของการคดิ เฉพาะดา้ นและรว่ มกนั
ของสมองทงั้ ซกี ซา้ ยและซกี ขวา ทกั ษะกระบวนการทาง
วทิ ยาศาสตรเ์ ป็ นหวั ใจทสี่ ำคญั ของกระบวนการศกึ ษาทางดา้ น
วทิ ยาศาสตร์ ซงึ่ แบง่ ออกเป็ น 13 ทกั ษะดว้ ยกนั สมาคมความ
กา้ วหนา้ ทางวทิ ยาศาสตรข์ องสหรัฐอเมรกิ า (American
Association for the Advancement of Science-AAAS)
กำหนดจดุ มงุ่ หมายของการใชก้ ระบวนการทางวทิ ยาศาสตรเ์ ป็ น
เครอ่ื งมอื ในการแสวงหาความรทู ้ งั้ สนิ้ 13 ทกั ษะ โดยความหมายท่ี
เกยี่ วขอ้ งในแตล่ ะทกั ษะมดี งั น้ี

ทกั ษะกระบวนการทางวทิ ยาศาสตร์

ทกั ษะการสงั เกต (Observation) หมายถงึ ความสามารถใน
การใชป้ ระสาทสมั ผัสอยา่ งใดอยา่ งหนง่ึ หรอื หลายอยา่ งรวม
กนั ไดแ้ ก่ ตา หู จมกู ลน้ิ และผวิ กาย เขา้ ไปสมั ผัสโดยตรงกบั
วตั ถหุ รอื ปรากฏการณต์ า่ งๆ โดยไมล่ งความเห็นของผสู ้ งั เกต
เป็ นวธิ กี ารพนื้ ฐานทจี่ ะไดข้ อ้ มลู มาตามความตอ้ งการ

การสงั เกตทดี่ คี วรหลกี เลย่ี งการใสค่ วามคดิ เห็นสว่ นตวั ของผู ้
สงั เกต เพอ่ื ใหเ้ กดิ ความแมน่ ยำของขอ้ มลู

ทกั ษะการวดั (Measurement) หมายถงึ ความสามารถในการใช ้
เครอื่ งมอื วดั หาปรมิ าณของสงิ่ ตา่ งๆ ไดอ้ ยา่ งถกู ตอ้ งแมน่ ยำ ความ
สามารถในการเลอื กใชเ้ ครอ่ื งมอื อยา่ งเหมาะสม และความสามารถ
ในการอา่ นคา่ ทไี่ ดจ้ ากการวดั ไดถ้ กู ตอ้ งและใกลเ้ คยี งกบั ความจรงิ
พรอ้ มทงั้ มหี น่วยกำกบั เสมอ

ทกั ษะการคำนวณ (Using numbers) หมายถงึ ความสามารถ
ในการบวก ลบ คณู หาร หรอื จัดกระทำกบั ตวั เลขทแ่ี สดงคา่
ปรมิ าณของสงิ่ ใดสง่ิ หนงึ่ ซง่ึ ไดจ้ ากการสงั เกต การวดั การทดลอง
โดยตรง หรอื จากแหลง่ อน่ื ตวั เลขทค่ี ำนวณนัน้ ตอ้ งแสดงคา่

ปรมิ าณในหน่วยเดยี วกนั ตวั เลขใหมท่ ไ่ี ดจ้ ากการคำนวณจะชว่ ย
ใหส้ อ่ื ความหมายไดต้ รงตามทต่ี อ้ งการและชดั เจนยง่ิ ขนึ้

ภาพตวั อยา่ งการใชท้ กั ษะการจำแนกประเภทในการจัด
หมวดหมขู่ องสง่ิ มชี วี ติ

ขอบคณุ ภาพจาก Encyclopedia Britannica
ทกั ษะการจำแนกประเภท (Classification) หมายถงึ ความ
สามารถในการจัดจำแนกหรอื เรยี งลำดบั วตั ถุ หรอื สงิ่ ทอ่ี ยใู่ น
ปรากฏการณต์ า่ งๆ ออกเป็ นหมวดหมโู่ ดยมเี กณฑใ์ นการจัดจำแนก
เกณฑด์ งั กลา่ วอาจใช ้ความเหมอื น ความแตกตา่ ง หรอื ความ
สมั พันธอ์ ยา่ งใดอยา่ งหนงึ่ กไ็ ด ้ โดยจัดสง่ิ ทม่ี สี มบตั บิ างประการ
รว่ มกนั ใหอ้ ยใู่ นกลมุ่ เดยี วกนั

ระหวา่ งสเปซกบั สเปซ และสเปซกบั เวลา (Space/space
Relationship and Space/Time Relationship) สเปซ
(Space) ของวตั ถุ หมายถงึ ทว่ี า่ งบรเิ วณทวี่ ตั ถนุ ัน้ ครอบครองอยู่
ซง่ึ จะมรี ปู รา่ งและลกั ษณะเชน่ เดยี วกบั วตั ถนุ ัน้ โดยทว่ั ไป
สเปซของวตั ถปุ ระกอบดว้ ยมี 3 มติ ิ (Dimensions) ไดแ้ ก่ ความ
กวา้ ง ความยาว ความสงู หรอื ความหนาของวตั ถุ ทกั ษะการ
หาความสมั พันธร์ ะหวา่ งสเปซกบั สเปซ และสเปซกบั เวลา หมาย
ถงึ ความสามารถในการระบคุ วามสมั พันธร์ ะหวา่ งสงิ่ ตอ่ ไปน้ี คอื

1) ความสมั พันธร์ ะหวา่ ง 2 มติ ิ กบั 3 มติ ิ

2) สง่ิ ทอ่ี ยหู่ นา้ กระจกเงากบั ภาพทป่ี รากฏจะเป็ นซา้ ยขวาของ
กนั และกนั อยา่ งไร

3) ตำแหน่งทอ่ี ยขู่ องวตั ถหุ นงึ่ กบั อกี วตั ถหุ นงึ่

4) การเปลย่ี นแปลงตำแหน่งทอี่ ยขู่ องวตั ถกุ บั เวลาหรอื สเปสของ
วตั ถุ ทเี่ ปลย่ี นแปลงไปกบั เวลา

ทกั ษะการหาความสมั พันธ์ เป็ นหนง่ึ ในทกั ษะทตี่ อ้ งใชส้ ำหรับการ
สรา้ งจนิ ตภาพ (Shape หมายถงึ รปู รา่ ง, Form หมายถงึ รปู ทรง)

ทกั ษะการจดั กระทำและสอื่ ความหมายขอ้ มลู (Organizing
data and communication) หมายถงึ ความสามารถในการนำ
ขอ้ มลู ทไ่ี ดจ้ ากการสงั เกต การวดั การทดลอง และจากแหลง่ อนื่ มา
จัดกระทำใหมโ่ ดยวธิ กี ารตา่ งๆ เชน่ การจัดเรยี งลำดบั การแยก
ประเภท หรอื คำนวณหาคา่ ใหม่ เพอ่ื ใหผ้ อู ้ น่ื เขา้ ใจมากขน้ึ อาจนำ
เสนอในรปู ของตาราง แผนภมู ิ แผนภาพ กราฟ สมการ เป็ นตน้

ทกั ษะการลงความเห็นจากขอ้ มลู (Inferring) หมายถงึ ความ
สามารถในการอธบิ ายขอ้ มลู ทมี่ อี ยอู่ ยา่ งมเี หตผุ ล โดยอาศยั ความรู ้
หรอื ประสบการณเ์ ดมิ มาชว่ ย ขอ้ มลู ทมี่ อี ยอู่ าจไดม้ าจากการสงั เกต
การวดั การทดลอง คำอธบิ ายนัน้ ได ้ มาจาก ความรหู ้ รอื
ประสบการณเ์ ดมิ ของผสู ้ งั เกตทพี่ ยายามโยงบางสว่ นทเี่ ป็ นความรู ้
หรอื ประสบการณเ์ ดมิ ใหม้ าสมั พันธก์ บั ขอ้ มลู ทตี่ นเองมอี ยู่

ทกั ษะการพยากรณ์ (Prediction) หมายถงึ ความสามารถใน
การทำนายหรอื คาดคะเนสง่ิ ทจี่ ะเกดิ ขนึ้ ลว่ งหนา้ โดยอาศยั การ
สงั เกตปรากฏการณท์ เี่ กดิ ขนึ้ ซ้ำๆ หรอื ความรทู ้ เ่ี ป็ นหลกั การ กฎ
หรอื ทฤษฎใี นเรอ่ื งนัน้ มาชว่ ยในการทำนาย การทำนายอาจทำได ้
ภายในขอบเขตขอ้ มลู และภายนอกขอบเขตขอ้ มลู การสรา้ ง
สมมตฐิ านเปรยี บเหมอื นการกำหนดเป้าหมายและทศิ ทางของ
วธิ กี ารหาคำตอบของกระบวนการนัน้ ๆ

ภาพถา่ ย: PeopleImages / iStock / Getty Images Plus

ทกั ษะการตง้ั สมมตฐิ าน ( Formulating hypothesis) หมาย
ถงึ ความสามารถในการใหค้ ำอธบิ ายซงึ่ เป็ นคำตอบลว่ งหนา้ อยา่ ง
มเี หตมุ ผี ล กอ่ นทจี่ ะดำเนนิ การทดลอง เพอื่ ตรวจสอบความถกู ตอ้ ง
เป็ นจรงิ ในเรอ่ื งนัน้ ๆ ตอ่ ไป สมมตฐิ านเป็ นขอ้ ความทแ่ี สดงการคาด
คะเน ซง่ึ อาจเป็ นคำอธบิ ายของสง่ิ ทไี่ มส่ ามารถตรวจสอบโดยการ
สงั เกตได ้ หรอื อาจเป็ นขอ้ ความทแ่ี สดงความสมั พันธท์ ค่ี าดคะเน
วา่ จะเกดิ ขน้ึ ระหวา่ งตวั แปรตน้ กบั ตวั แปรตาม ขอ้ ความของ
สมมตฐิ านนส้ี รา้ งขน้ึ โดยอาศยั การสงั เกตความรู ้ ประสบการณเ์ ดมิ
เป็ นพน้ื ฐาน การคาดคะเนคำตอบทคี่ ดิ ลว่ งหนา้ นย้ี งั ไมท่ ราบ หรอื
ยงั ไมเ่ ป็ นหลกั การ กฎ หรอื ทฤษฎมี ากอ่ น ขอ้ ความของสมมตฐิ าน

ตอ้ งสามารถทำการตรวจสอบโดยการทดลองและแกไ้ ขเมอื่ มคี
วามรใู ้ หมไ่ ด ้

ทกั ษะการกำหนดนยิ ามเชงิ ปฏบิ ตั กิ าร (Defining
operationally) หมายถงึ ความสามารถในการกำหนดความหมาย
และขอบเขตของคำ หรอื ตวั แปรตา่ งๆ ใหเ้ ขา้ ใจตรงกนั และ
สามารถสงั เกตและวดั ได ้ คำนยิ ามเชงิ ปฏบิ ตั กิ าร เป็ นความหมาย
ของคำศพั ทเ์ ฉพาะ เป็ นภาษางา่ ยๆ ชดั เจน ไมก่ ำกวม ระบสุ งิ่ ท่ี
สงั เกตได ้ และระบกุ ารกระทำซงึ่ อาจเป็ น การวดั การทดสอบ การ
ทดลองไวด้ ว้ ย

ทกั ษะการกำหนดและควบคมุ ตวั แปร (Identifying and
controlling variables) หมายถงึ การชบ้ี ง่ ตวั แปรตน้ ตวั แปร
ตาม และตวั แปรทต่ี อ้ งควบคมุ ในสมมตฐิ านหนงึ่ การควบคมุ
ตวั แปรนัน้ เป็ นการควบคมุ สงิ่ อน่ื ๆ นอกเหนอื จากตวั แปรตน้ ทจี่ ะ
ทำใหผ้ ลการทดลองคลาดเคลอื่ น ถา้ หากวา่ ไมค่ วบคมุ ใหเ้ หมอื น
กนั

ทกั ษะการทดลอง (Experimenting) หมายถงึ กระบวนการ
ปฏบิ ตั กิ ารเพอื่ หาคำตอบหรอื ทดสอบสมมตฐิ านทตี่ งั้ ไว ้ ในการ
ทดลองจะประกอบดว้ ยกจิ กรรม 3 ขนั้ ตอน คอื

– การออกแบบการทดลอง หมายถงึ การวางแผนการทดลองกอ่ น
ลงมอื ทดลองจรงิ เพอ่ื กำหนดวธิ กี ารดำเนนิ การทดลองซง่ึ เกย่ี วกบั
การกำหนดวธิ ดี ำเนนิ การทดลองซง่ึ เกย่ี วกบั การกำหนดและ
ควบคมุ ตวั แปร และวสั ดอุ ปุ กรณท์ ตี่ อ้ งการใชใ้ นการทดลอง

– การปฏบิ ตั กิ ารทดลอง หมายถงึ การลงมอื ปฏบิ ตั กิ ารทดลองจรงิ

– การบนั ทกึ ผลการทดลอง หมายถงึ การจดบนั ทกึ ขอ้ มลู ทไี่ ดจ้ าก
การทดลอง ซงึ่ อาจเป็ นผลของการสงั เกต การวดั และอนื่ ๆ

ทกั ษะการทดลองเป็ นกระบวนการตรวจสอบสมมตฐิ านทตี่ งั้ ไว ้
อาจเป็ นไปตามสมมตฐิ าน หรอื ไมเ่ ป็ นไปตามสมมตฐิ าน กไ็ ด ้
ทกั ษะการตคี วามหมายขอ้ มลู และลงขอ้ สรปุ (Interpreting
data and conclusion) หมายถงึ ความสามารถในการบอกความ
หมายของขอ้ มลู ทไ่ี ดจ้ ัดกระทำ และอยใู่ นรปู แบบทใ่ี ชใ้ นการสอื่
ความหมายแลว้ ซงึ่ อาจอยใู่ นรปู ตาราง กราฟ แผนภมู หิ รอื รปู ภาพ
ตา่ งๆ รวมทงั้ ความสามารถในการบอกความหมายขอ้ มลู ในเชงิ
สถติ ดิ ว้ ย และสามารถลงขอ้ สรปุ โดยการเอาความหมายของขอ้ มลู

ทไี่ ดท้ งั้ หมด สรปุ ใหเ้ ห็นความสมั พันธข์ องขอ้ มลู ทเ่ี กย่ี วขอ้ งกบั
ตวั แปรทต่ี อ้ งการศกึ ษาภายในขอบเขตของการทดลองนัน้ ๆ

จติ วทิ ยาศาสตรห์ รอื เจตคตทิ างวทิ ยาศาสตร์

หมายถงึ คณุ ลกั ษณะหรอื ลกั ษณะนสิ ยั ของบคุ คลทเี่ กดิ ขน้ึ จากการ
ศกึ ษาหาความรโู ้ ดยใช ้กระบวนการทางวทิ ยาศาสตร์ เรยี กวา่
เจตคตทิ างวทิ ยาศาสตร์

เจตคตทิ างวทิ ยาศาสตรป์ ระกอบดว้ ยคณุ ลกั ษณะตา่ ง ๆ ไดแ้ ก่
ความสนใจใฝ่ รู ้ ความมงุ่ มนั่ ความขยนั อดทน รอบคอบ มวี นิ ัย
ความรับผดิ ชอบ ความซอ่ื สตั ยส์ จุ รติ ประหยดั การรว่ มแสดงความ
คดิ เห็น และยอมรับฟังความคดิ เห็นของผอู ้ น่ื ความมเี หตผุ ล การ
ทำงานรว่ มกบั ผอู ้ นื่ ไดอ้ ยา่ งสรา้ งสรรค์

การทำงานของนักวทิ ยาศาสตรท์ กุ คนจะประสบความสำเร็จไดน้ ัน้
จะตอ้ งเรม่ิ ตน้ ดว้ ยความอยากรู ้ อยากเห็น ชอบสงสยั ชอบตงั้ คำ
ถาม มคี วามกระตอื รอื รน้ มคี วามรับผดิ ชอบ และมเี จตคตทิ ด่ี ตี อ่
วทิ ยาศาสตร์ กลา่ วคอื เป็ นผทู ้ ม่ี คี ณุ ธรรม จรยิ ธรรม รอบรู ้ ไฝ่ รู ้
ไฝ่ เรยี น ซอ่ื สตั ยส์ จุ รติ ไมล่ ำเอยี ง