ผลการพัฒนาความสามารถในการแก้ไขปัญหา โดยการจัดกิจกรรมการเรียนรู้แบบสะเต็มของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 เรื่อง โมเมนตัมและการชน จิรภัทร แสงเดช 63040113101 วิจัยนี้เป็นส่วนหนึ่งของรายวิชาการวิจัยและพัฒนานวัตกรรมการเรียนรู้ ตามหลักสูตรครุศาสตร์บัณฑิต สาขาวิชาวิทยาศาสตร์ทั่วไปและฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยราชภัฏอุดรธานี 2565
1 บทที่ 1 บทนำ ความเป็นมาและความสำคัญของปัญหา ปัจจุบันวิทยาศาสตร์มีบทบาทสำคัญยิ่งในสังคมโลก เพราะวิทยาศาสตร์เกี่ยวข้องกับชีวิต ทุกคน ทั้งในการดำรงชีวิตประจำวันและในงานอาชีพต่างๆ เครื่องมือเครื่องใช้เพื่ออำนวยความสะดวก ในชีวิตและในการทำงาน ล้วนเป็นผลของความรู้ทางวิทยาศาสตร์ผสมผสานกับความคิดสร้างสรรค์ และศาสตร์อื่นๆ ความรู้วิทยาศาสตร์ช่วยให้เกิดองค์ความรู้และความเข้าใจในปรากฏการณ์ธรรมชาติ มากมายมีผลให้เกิดการพัฒนาเทคโนโลยีอย่างมาก ในทางกลับกันเทคโนโลยีก็มีส่วนสำคัญมากที่จะให้ เกิดการศึกษาค้นคว้าความรู้ทางวิทยาศาสตร์ต่อไปอย่างไม่หยุดยั้ง วิทยาศาสตร์เป็นวัฒนธรรมขอโลก สมัยใหม่ซึ่งเป็นสังคมแห่งความรู้ ทุกคนจึงจำเป็นต้องได้รับการพัฒนาให้รู้ทางวิทยาศาสตร์ ความรู้ ทางวิทยาศาสตร์ไม่เพียงแต่นำมาใช้ในการพัฒนาคุณภาพชีวิตที่ดี แต่ยังช่วยให้คนมีความเข้าใจที่ ถูกต้องเกี่ยวกับการใช้ประโยชน์ การดูแลรักษาตลอดจนพัฒนาสั่งแวดล้อมธรรมชาติอย่างสมดุลและ ยั่งยืนและช่วยเพิ่มขีดความสามารถในการพัฒนาเศรษฐกิจ (กรมวิชาการ, 2546 : 1) สภาพการจัดการเรียนการสอนในปัจจุบันพบว่าครูบางส่วนยังมีพฤติกรรมการสอนแบบเดิม คือ สอนแบบบรรยายความรู้ นักเรียนเป็นผู้ฟังและจดจำความรู้ในเนื้อหามากกว่าการจัดกิจกรรมให้ ผู้เรียนได้ปฏิบัติเพื่อปลูกฝังให้ผู้เรียนเกิดทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ ทั้งนี้เป็นเพราะ ครูขาด ความเข้าใจวิธีการจัดกระบวนการเรียนรู้วิชาวิทยาศาสตร์ ที่ชัดเจน กิจกรรมที่จัดขึ้นไม่เน้นทักษะ กระบวนการทางวิทยาศาสตร์ ไม่ส่งเสริมให้นักเรียนแสวงหาความรู้ด้วยตนเอง ครูสอนให้นักเรียนได้ ปฏิบัติการทคลองโดยครูเป็นผู้ตัดสินใจทั้งหมดตั้งแต่การเลือกหัวข้อ ตั้งคำถาม จัดวัสดุอุปกรณ์ ออกแบบการทคลอง วิเคราะห์และสรุปผล จึงทำให้นักเรียนมีทักษะกระบวนการวิทยาศาสตร์ต่ำ (เสมียน คำเพราะ, 2548: 2) สอดคลื้องกับผลการศึกษาของ นันทกา คันธิยงค์ (2547: 3-4) ที่กล่าว ว่า ในส่วนที่เกี่ยวกับวิธีการจัดกิจกรรมการเรียนการสอนขอวครูผู้สอน พบว่ายังยึดครูเป็นศูนย์กลาง โดยใช้การบรรยายเป็นส่วนใหญ่ นักเรียนมี โอกาสปฏิบัติกิจกรรมและฝึกการแก้ปัญหาร่วมกันน้อย มาก แทบไม่มีปฏิสัมพันธ์กันในขณะที่การเรียนการสอนดำเนินอยู่ ส่งผลให้นักเรียนขาดการช่วยเหลือ
2 กันในการเรียนรู้เนื้อหาวิชาและขาดทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ ทำให้นักเรียนไม่กล้ำา แสดงออกไม่กล้ำาถามเมื่อไม่เข้าใจ โดยเฉพาะนักเรียนที่เรียนช้าจะขาดความเชื่อมั่นในตนเองและคิด ว่าตนไม่ไม่มีความสามารถที่จะเรียนวิทยาศาสตร์ได้ ทำให้ขาดความพยายามแรงจูงใจในการเรียนลด น้อยลง และนักเรียนจะมีปัญหามากขึ้นตามลำดับ เมื่อเรียนบทเรียนที่ซับซ้อนขึ้นจนในที่สุดนักเรียน เหล่านี้จะเบื่อและไม่ชอบเรียนวิชาวิทยาศาสตร์ จากการสอนนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ ๔ โรงเรียนขนาดใหญ่พิเศษแห่งหนึ่ง จังหวัด อุดรธานี ซึ่งผู้วิจัยเป็นนักศึกษาฝึกปฏิบัติการสอนในสถานศึกษาที่กลุ่มผู้มีส่วนร่วมในการวิจัยศึกษา จึงเกิดความคุ้นเคยกับกลุ่มผู้มีส่วนร่วมในการวิจัยอย่างดี ได้เข้าร่วมกิจกรรมต่าง ๆ กับกลุ่มผู้มีส่วน ร่วมจนเกิดความคุ้นเคยและความเข้าใจกับกลุ่มผู้มีส่วนร่วม และเนื่องจากผู้วิจัยได้ฝึกปฏิบัติการสอน ที่โรงเรียนนี้ทำให้ได้เข้าไปมีส่วนร่วมในการสังเกตชั้นเรียนและเข้าไปคลุกคลีกับกลุ่มผู้มีส่วนร่วมในการ วิจัยเป็นระยะเวลานาน และได้ทำการติดตามกลุ่มผู้มีส่วนร่วมในการวิจัยตลอดทั้งภาคเรียน การ สังเกตแบบนี้จะช่วยให้ผู้วิจัยให้ความสำคัญกับทุก ๆ รายละเอียดของกลุ่ม สังเกตได้ว่านักเรียน มี ความสามารถในการคิด แต่ยังไม่ถึงขั้นมีทักษะการคิดด้านต่าง ๆ พบว่านักเรียนส่วนใหญ่ขาดทักษะ การคิด โดยเฉพาะทักษะการแก้ปัญหา รวมถึงการมีส่วนร่วมในการแสดงความคิดเห็นในการทำงาน กลุ่ม ซึ่งการทำงานกลุ่มแต่ละครั้งนั้นนักเรียนที่เก่งจะมีบทบาทในการทำงานและแสดงความคิดเห็น แทบทั้งหมด จึงทำให้นักเรียนส่วนใหญ่ขาดทักษะการคิดแก้ปัญหา ขาดการตัดสินใจและการมีส่วน ร่วมในกิจกรรมในชั้นเรียนและการศึกษาที่ผ่านมายังไม่ส่งเสริมให้เกิดทักษะดังกล่าวเท่าที่ควร นอกจากนี้ในการเรียนการสอนเนื้อหาในกลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ยังถูกจำกัด ในเรื่องของเวลาที่มีน้อยแต่มีเนื้อหารายวิชามาก ซึ่งจะส่งผลต่อผลสัมฤทธิ์ของนักเรียน จากสภาพ ปัญหาดังกล่าว การจัดการเรียนการสอนเพื่อพัฒนาความสามารถในการคิดแก้ปัญหาจึงนับเป็นเรื่อง สำคัญที่ต้องปรับปรุงและพัฒนาอย่างจริงจังและต่อเนื่อง ด้วยการจัดกิจกรรมการเรียนรู้เพื่อ พัฒนาการคิดเน้นการเรียนรู้ด้วยการสร้างประเด็นปัญหาเพื่อนำไปสู่การค้นคว้าหาคำตอบที่เหมาะสม และหลากหลาย จากเหตุผลทั้งหมดที่กล่าวมาคณะผู้วิจัยเห็นว่าแนวทางสะเต็มศึกษา : (STEM Education) คือการสอนแบบบูรณาการข้ามกลุ่มสาระวิชาระหว่างศาสตร์สาขาต่าง ๆ ได้แก่ วิทยาศาสตร์ (Science: S) เทคโนโลยี(Technology) วิศวกรรมศาสตร์(Engineering ) และคณิตศาสตร์
3 (Mathematics) ซึ่งนำเอาจุดเด่นของแต่ละสาขาวิชามาผสมผสานให้ลงตัว เพื่อให้ผู้เรียนสามารถนำ ความรู้มาใช้แก้ปัญหาจากการลงมือปฏิบัติและออกแบบสิ่งประดิษฐ์สามารถพัฒนาความสามมารถใน การแก้ปัญหาได้ ผู้วิจัยจึงทำการศึกษาการผลการพัฒนาความสามารถในการแก้ไขปัญหา โดยการจัด กิจกรรมการเรียนรู้แบบสะเต็มของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 เรื่อง โมเมนตัมและการชน คำถามการวิจัย หลังจากนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่4 ได้รับการจัดการเรียนรู้โดยใช้กิจกรรมตามแนวทาง สะเต็มศึกษาเรื่อง โมเมนตัมและการชน จะมีความสามารถในการแก้ไขปัญหาแตกต่างจากเดิมหรือไม่ วัตถุประสงค์ของการวิจัย 1. เพื่อศึกษาพัฒนาการของความสามารถในการคิดแก้ปัญหา โมเมนตัมและการชน ของ นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 ปัญหา โดยการจัดกิจกรรมการเรียนรู้แบบสะเต็ม 2. เพื่อเปรียบเทียบความสามารถในการคิดแก้ปัญหาก่อนและหลังการจัดการเรียนรู้ แบบ สะเต็ม สมมติฐานของการวิจัย 1. นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 ที่ได้รับการจัดการเรียนรู้โดยใช้กิจกรรมตามแนวทางสะ เต็มศึกษาเรื่อง โมเมนตัมและการชน มีความสามารถในการแก้ปัญหาที่แตกต่างกัน 2. นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 มีความสามารถในการคิดแก้ปัญหาก่อนและหลังการ จัดการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษา แตกต่างกัน ขอบเขตของการวิจัย การศึกษาสมรรถนะการคิดแก้ปัญหาของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 เรื่อง โมเมนตัมและ การชน โดยการจัดการเรียนรู้แบบสะเต็ม
4 1. กลุ่มตัวอย่าง นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ ๔ ที่กำลังศึกษาอยู่ในภาคเรียนที่ ๒ ปีการศึกษา 256๖ โรงเรียน ขนาดใหญ่พิเศษแห่งหนึ่ง จังหวัดอุดรธานี จำนวน ๔๐ คน 2. ตัวแปร 2.1 ตัวแปรต้น ได้แก่ การจัดการเรียนรู้โดยใช้กิจกรรมตามแนวทางสะเต็มศึกษาเรื่อง โมเมนตัมและการชน 2.2 ตัวแปรตาม ได้แก่ความสามารถการคิดการแก้ปัญหา ของนักเรียนชั้น มัธยมศึกษปีที่ 4 3. เนื้อหาการวิจัย เนื้อหาที่ใช้ในการวิจัยครั้งนี้ เป็นเนื้อหากลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ ชั้น มัธยมศึกษาปีที่ 4 เรื่อง โมเมนตัมและการชน กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ตาม หลักสูตรแกนกลาง การศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551 (ฉบับบปรับปรุง 2560) มัธยมศึกษาปีที่ 4 จำนวน 4 แผน แต่ละแผนใช้เวลา 2 ชั่วโมง รวมทั้งสิ้น 8 ชั่วโมง 4. ระยะเวลาที่ใช้ในการวิจัย ภาคเรียนที่ 2 ปีการศึกษา 2566 5. สถานที่ในการวิจัย โรงเรียนขนาดใหญ่พิเศษแห่งหนึ่ง จังหวัดอุดรธานี นิยามศัพท์เฉพาะ เพื่อให้เกิดความเข้าใจที่ตรงกัน ผู้วิจัยจึงได้ให้ความหมายคำศัพท์เฉพาะสำหรับการวิจัย ดังนี้ 1. 1. สะเต็มศึกษา คือ แนวทางการจัดการเรียนการสอนที่มีการบูรณาการความรู้ วิชา วิทยาศาสตร์ วิชาเทคโนโลยี วิชาวิศวกรรมศาสตร์ และวิชาคณิตศาสตร์ เข้าด้วยกันโดยการนำความรู้ ของแต่ละรายวิชามาผสมผสานกัน เพื่อให้ผู้เรียนเห็นความสัมพันธ์และสำคัญของวิชาทั้งสี่ และเพื่อให้ ผู้เรียนเกิดทักษะกระบวนการ นำความรู้ ทักษะกระบวนการในแต่ละวิชามาผสมผสานกันเพื่อใช้ใน การแก้ปัญหา ค้นคว้า สร้างสรรค์และพัฒนาสิ่งต่างๆ ในศตวรรษที่ 21
5 2. ความสามารถการคิดแก้ปัญหา การที่นักเรียนสามารถคิดค้นหาวิธีที่จะนำมาใช้คิดแก้ปญหา โดยศึกษาวิธีจากแหล่งความรู้ ต่างๆ เช่น ห้องสมุด อินเตอร์เน็ต ถามจากผู้รู้ เป็นต้น แล้วตัดสินใจเลือกวิธีที่ดีที่สุดตามแนวคิดของ เวียร์ สรุป ความสามารถในการคิดแก้ปัญหาแบ่งออกเป็น 4 ขั้น ได้แก่ ขั้นระบุปัญหา หมายถึง ความสามารถในการบอกปัญหาจากสถานการณ์ที่กำหนด ขั้นวิเคราะห์ปัญหา หมายถึง ความสามารถในการบอกสาเหตุของปัญหาจาก สถานการณ์ที่กำหนด ขั้นกำหนดวิธีการแก้ปัญหา หมายถึง ความสามารถในการหาคิดวิธีการแก้ปัญหาให้ ตรงกับสาเหตุของ ปัญหา ขั้นตรวจสอบผลลัพธ์ หมายถึง ความสามารถในการอภิปรายผลที่เกิดขึ้นหลังจาก การคิดแก้ปัญหาว่า ผลที่เกิดขึ้นเป็นอย่างไรความสามารถ ในการคิดแก้ปัญหาสามารถวัดได้จาก แบบทดสอบวัด ความสามารถการคิดแก้ปัญหาเป็นแบบอัตนัย จำนวน ๕ ข้อ ซึ่งผู้วิจัยสร้างขึ้นและหา คุณภาพแล้ว ประโยชน์ที่คาดว่าได้รับ 1. ได้แนวทางการจัดการเรียนรู้โดยใช้กิจกรรมตามแนวทางสะเต็มศึกษาเรื่อง โมเมนตัม และการชน ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 เรื่อง สามารถนำไปใช้ในการจัดกิจกรรมการเรียนรู้ และเป็น แนวทางในการพัฒนาการจัดกิจกรรมการเรียนรู้ กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ใน ระดับชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 2. เป็นแนวทางสำหรับครู และผู้ที่สนใจในการพัฒนาชุดกิจกรรมการทดลองทาง วิทยาศาสตร์ เรื่อง โมเมนตั้มและการชน กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี และกลุ่ม สาระการเรียนรู้อื่นๆ ต่อไปตามความเหมาะสม
6 บทที่ 2 เอกสารและงานวิจัยที่เกี่ยวข้อง งานวิจัยเรื่องการพัฒนาความสามารถในการคิดแก้ปัญหา เรื่อง โมเมนตัมและการชน ของนักเรียน ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 โดยการจัดการเรียนรู้แบบสะเต็ม ผู้วิจัย ได้ศึกษาแนวคิด ทฤษฎี เอกสาร และงานวิจัยที่ เกี่ยวข้อง ในประเด็นต่อไปนี้ 1. การวิเคราะห์หลักสูตรแกนกลางขั้นพื้นฐาน 2. การจัดการเรียนการสอนตามแนวทางสะเต็มศึกษา 3. แนวคิด ทฤษฎีที่เกี่ยวกับความสามารถในการแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ 4. งานวิจัยที่เกี่ยวข้อง 5. กรอบแนวคิดการวิจัย 1. การวิเคราะห์หลักสูตรแกนกลางขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551 กลุ่มสาระ การเรียนรู้วิทยาศาสตร์และ เทคโนโลยี 1. กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ ตัวชี้วัดและสาระการเรียนรู้แกนกลาง กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. ๒๕๖๐) ตามหลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช ๒๕๕๑ นี้ได้กำหนดสาระการเรียนรู้ ออกเป็น ๔ สาระ ได้แก่ สาระที่ ๑ วิทยาศาสตร์ชีวภาพ สาระที่ ๒ วิทยาศาสตร์กายภาพ สาระที่ ๓ วิทยาศาสตร์โลก และอวกาศ และสาระที่ ๔ เทคโนโลยี มีสาระเพิ่มเติม ๔ สาระ ได้แก่ สาระชีววิทยา สาระ เคมีสาระฟิสิกส์และสาระโลกดาราศาสตร์และอวกาศ ซึ่งองค์ประกอบของหลักสูตร ทั้งในด้าน ของเนื้อหา การ จัดการเรียนการสอน และการวัดและประเมินผลการเรียนรู้นั้น มีความสำคัญอย่างยิ่ง ในการวางรากฐานการ เรียนรู้วิทยาศาสตร์ของผู้เรียนในแต่ละระดับชั้น ให้มีความต่อเนื่องเชื่อมโยงกัน ตั้งแต่ชั้นประถมศึกษาปีที่ ๑ จนถึงชั้นมัธยมศึกษาปีที่ ๖ สำหรับกลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ได้ กำหนดตัวชี้วัดและสาระการเรียนรู้ แกนกลาง ที่ผู้เรียนจำเป็นต้องเรียนเป็นพื้นฐาน เพื่อให้สามารถนำ ความรู้นี้ไปใช้ในการดำรงชีวิตหรือศึกษาต่อ ในวิชาชีพที่ต้องใช้วิทยาศาสตร์ได้โดยจัดเรียงลำดับความ ยากง่ายของเนื้อหาแต่ละสาระในแต่ละระดับชั้นให้มี การเชื่อมโยงความรู้กับกระบวนการเรียนรู้และ การจัดกิจกรรมการเรียนรู้ที่ส่งเสริมให้ผู้เรียนพัฒนาความคิด ทั้งความคิดเป็นเหตุเป็นผล คิด สร้างสรรค์ คิดวิเคราะห์วิจารณ์ มีทักษะที่สำคัญทั้งทักษะทางวิทยาศาสตร์และ
7 ทักษะในศตวรรษที่ ๒๑ ในการค้นคว้าและสร้างองค์ความรู้ด้วยกระบวนการสืบเสาะหาความรู้สามารถ แก้ปัญหาอย่างเป็น ระบบ สามารถตัดสินใจ โดยใช้ข้อมูลหลากหลายและประจักษ์พยานที่ตรวจสอบได้ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี(สสวท.) ตระหนักถึงความสำคัญของการ จัดการเรียนรู้ วิทยาศาสตร์ที่มุ่งหวังให้เกิดผลสัมฤทธิ์ต่อผู้เรียนมากที่สุด จึงได้จัดทำตัวชี้วัดและสาระ การเรียนรู้แกนกลาง กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. ๒๕๖๐) ตามหลักสูตร แกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช ๒๕๕๑ ขึ้น เพื่อให้สถานศึกษา ครูผู้สอนตลอดจน หน่วยงานต่าง ๆ ได้ใช้เป็นแนวทางในการ พัฒนาหนังสือเรียน คู่มือครูสื่อประกอบการเรียนการสอน ตลอดจนการวัดและประเมินผล โดยตัวชี้วัดและ สาระการเรียนรู้แกนกลาง กลุ่มสาระการเรียนรู้ วิทยาศาสตร์ (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. ๒๕๖๐) ตามหลักสูตร แกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐานพุทธศักราช ๒๕๕๑ ที่จัดทำขึ้นนี้ได้ปรับปรุงเพื่อให้มีความสอดคล้องและ เชื่อมโยงกันภายในสาระการเรียนรู้ เดียวกัน และระหว่างสาระการเรียนรู้ในกลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ ตลอดจนการเชื่อมโยง เนื้อหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์กับคณิตศาสตร์ด้วย นอกจากนี้ยังได้ปรับปรุงเพื่อให้มี ความทันสมัยต่อ การเปลี่ยนแปลง และความเจริญก้าวหน้าของวิทยาการต่าง ๆ และทัดเทียมกับนานาชาติ เป้าหมายของวิทยาศาสตร์ ในการเรียนการสอนวิทยาศาสตร์มุ่งเน้นให้ผู้เรียนได้ค้นพบความรู้ด้วยตนเองมาก ที่สุดเพื่อให้ได้ทั้งกระบวนการและความรู้จากวิธีการสังเกต การสำรวจตรวจสอบ การทดลอง แล้วนำผลที่ได้ มาจัดระบบเป็นหลักการ แนวคิด และองค์ความรู้ การจัดการเรียนการสอนวิทยาศาสตร์จึงมีเป้าหมายที่สำคัญ ดังนี้ ๑. เพื่อให้เข้าใจหลักการ ทฤษฎีและกฎที่เป็นพื้นฐานในวิชาวิทยาศาสตร์ ๒. เพื่อให้เข้าใจขอบเขตของธรรมชาติของวิชาวิทยาศาสตร์และข้อจำกัดใน การศึกษาวิชาวิทยาศาสตร์ ๓. เพื่อให้มีทักษะที่สำคัญในการศึกษาค้นคว้าและคิดค้นทางเทคโนโลยี ๔. เพื่อให้ตระหนักถึงความสัมพันธ์ระหว่างวิชาวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยีมวลมนุษย์ และสภาพแวดล้อมในเชิงที่ มีอิทธิพลและผลกระทบซึ่งกันและกัน ๕. เพื่อนำความรู้ความเข้าใจ ในวิชาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีไปใช้ให้เกิด ประโยชน์ต่อสังคมและการ ดำรงชีวิต ๖. เพื่อพัฒนากระบวนการคิดและจินตนาการ ความสามารถในการแก้ปัญหา และ การจัดการทักษะในการ สื่อสาร และความสามารถในการตัดสินใจ ๗. เพื่อให้เป็นผู้ที่มีจิตวิทยาศาสตร์ มีคุณธรรม จริยธรรม และค่านิยมในการใช้ วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี อย่างสร้างสรรค์
8 2. วิทยาศาสตร์เพิ่มเติม วิทยาศาสตร์เพิ่มเติมจัดทำขึ้นสำหรับผู้เรียนในระดับชั้นมัธยมศึกษาตอนปลายแผนการเรียน วิทยาศาสตร์ ที่จำเป็นต้องเรียนเนื้อหาในสาระชีววิทยา เคมีฟิสิกส์ และโลกดาราศาสตร์และอวกาศ ซึ่งเป็น พื้นฐานสำคัญและเพียงพอสำหรับการศึกษาต่อในระดับอุดมศึกษาในด้านวิทยาศาสตร์ เพื่อ ประกอบวิชาชีพ ในสาขาที่ใช้วิทยาศาสตร์เป็นฐาน เช่น แพทย์ ทันตแพทย์ สัตวแพทย์ เทคโนโลยีชีวภาพ เทคนิคการแพทย์ วิศวกรรม สถาปัตยกรรม ฯลฯ โดยมีผลการเรียนรู้ที่ครอบคลุม ด้านเนื้อหา ทักษะกระบวนการทาง วิทยาศาสตร์ และทักษะแห่งศตวรรษที่ ๒๑ รวมทั้งจิต วิทยาศาสตร์ที่ผู้เรียนจำเป็นต้องมีวิทยาศาสตร์เพิ่มเติม นี้ได้มีการปรับปรุงเพื่อให้มีเนื้อหาที่ทัดเทียมกับ นานาชาติเน้นกระบวนการคิดวิเคราะห์และการแก้ปัญหา รวมทั้งเชื่อมโยงความรู้สู่การนำไปใช้ใน ชีวิตจริง สรุปได้ดังนี้ ๑. ลดความซ้ำซ้อนของเนื้อหาระหว่างตัวชี้วัดในรายวิชาพื้นฐานและผลการเรียนรู้ รายวิชาเพิ่มเติม เพื่อให้ ผู้เรียนได้มีเวลาสำหรับการเรียนรู้และทำปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์เพิ่มขึ้น ๒. ลดความซ้ำซ้อนของเนื้อหาระหว่างสาระชีววิทยา เคมีฟิสิกส์และโลก ดารา ศาสตร์และอวกาศ โดยมีการ พิจารณาเนื้อหาที่มีความซ้ำซ้อนกัน แล้วจัดให้เรียนที่สาระใดสาระหนึ่ง เช่น เรื่องสารชีวโมเลกุล เดิมเรียนทั้ง ในสาระชีววิทยา และเคมีได้พิจารณาแล้วจัดให้เรียนในสาระ ชีววิทยา - เรื่องปิโตรเลียม เดิมเรียนทั้งในสาระเคมีและโลก ดาราศาสตร์และ อวกาศ ได้พิจารณาแล้วจัดให้ เรียนในสาระโลก ดาราศาสตร์และอวกาศ - เรื่องกฎของบอยล์กฎของชาร์ล ไอโซโทปกัมมันตรังสีได้พิจารณาแล้วจัด ให้เรียนในสาระเคมีและ เรื่องพลังงานนิวเคลียร์จัดให้เรียนในสาระฟิสิกส์ เนื่องจากเดิมเนื้อหาเหล่านี้ ทับซ้อนกันในสาระเคมีและฟิสิกส์ - เรื่องการทดลองของทอมสัน และการทดลองของมิลลิแกน เดิมเรียนทั้ง ในสาระเคมีและฟิสิกส์ได้ พิจารณาแล้วจัดให้เรียนในสาระเคมี ๓. ลดความซ้ำซ้อนกันระหว่างระดับมัธยมศึกษาตอนต้น และระดับมัธยมศึกษา ตอนปลาย เช่น - เรื่องระบบนิเวศและสิ่งแวดล้อมในสาระชีววิทยา ได้ปรับให้สาระการ เรียนรู้เนื้อหา และกิจกรรม มีความแตกต่างกันตามความเหมาะสมของระดับผู้เรียน - เรื่องเทคโนโลยีอวกาศ การเกิดลม การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของโลก พายุและมรสุม ได้มีการปรับ ให้สาระการเรียนรู้เนื้อหา และกิจกรรม เรียนต่อเนื่องกันจากระดับ มัธยมศึกษาตอนต้นไปสู่ระดับมัธยมศึกษา ตอนปลาย เพื่อไม่ให้ทับซ้อนกัน
9 ๔. ลดทอนเนื้อหาที่ยากเพื่อให้เหมาะสมกับกลุ่มของผู้เรียนในระดับมัธยมศึกษาตอนปลาย ๕. มีการเพิ่มเนื้อหาด้านต่าง ๆ ที่มีความทันสมัย สอดคล้องต่อการดำรงชีวิตใน ปัจจุบันและอนาคตมากขึ้น เช่น เรื่องเทคโนโลยีทางดีเอ็นเอ ที่มีต่อมนุษย์และสิ่งแวดล้อมในสาระ ชีววิทยา เรื่องทักษะและความปลอดภัยในปฏิบัติการเคมีนวัตกรรมและการแก้ปัญหาที่เน้นการบูรณา การในสาระเคมี เรื่องเทคโนโลยีด้านพลังงานและสิ่งแวดล้อม การสื่อสารด้วยสัญญาณดิจิ ทัลที่ เหมาะสมกับสังคมและ เศรษฐกิจดิจิทัลในปัจจุบัน รวมทั้งเนื้อหาเกี่ยวกับการค้นคว้าวิจัยด้านฟิสิกส์ อนุภาค เพื่อความสอดคล้องกับ ความก้าวหน้าของวิชาฟิสิกส์ในปัจจุบัน วิทยาศาสตร์เพิ่มเติมนี้ถึงแม้ว่าสถานศึกษาสามารถจัดให้ผู้เรียนได้ เรียนตามความเหมาะสม และตามจุดเน้นของสถานศึกษา แต่ในแนวทางปฏิบัติสถานศึกษาควรจัดให้ผู้เรียนได้ เรียนทุกสาระ เพื่อให้มีความรู้เพียงพอในการนำไปใช้เพื่อการศึกษาต่อ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื้อหาของสาระโลก ดารา ศาสตร์และอวกาศ ที่สถานศึกษามักมองข้ามความสำคัญของการเรียนสาระนี้ซึ่งเป็นการบูรณาการ ความรู้ทางด้านวิทยาศาสตร์ ทั้งฟิสิกส์ เคมีและชีววิทยา รวมทั้งศาสตร์อื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง เพื่อมาช่วยใน การ อธิบายและเข้าใจปรากฏการณ์ต่าง ๆ ในธรรมชาติทั้งการเปลี่ยนแปลงบนผิวโลก การเปลี่ยนแปลง ภายในโลก และการเปลี่ยนแปลงทางลมฟ้าอากาศ ซึ่งกระบวนการเปลี่ยนแปลงทั้งหมดดังกล่าวล้วน ส่งผลซึ่งกันและกัน รวมทั้งสิ่งมีชีวิตด้วย และที่สำคัญคือ ความรู้ในสาระนี้สามารถนำไปใช้ใน การศึกษาต่อเพื่อประกอบอาชีพใน หลาย ๆ ด้าน เช่น อาชีพที่เกี่ยวกับวัสดุศาสตร์การเดินเรือ การบิน การเกษตร การศึกษาประวัติศาสตร์วิศวกร อุตสาหกรรมน้ำมันเหมือง นักธรณีวิทยา นักอุตุนิยมวิทยา นักดาราศาสตร์นักบินอวกาศ ดังนั้นพื้นฐานความรู้ สาระโลกดาราศาสตร์และอวกาศ จะช่วยเปิด โอกาสทางด้านอาชีพที่หลากหลายให้กับผู้เรียน เพราะในอนาคต ข้างหน้า นอกจากมนุษย์จะต้องมี ความเข้าใจเกี่ยวกับโลกที่ตัวเองอาศัยอยู่แล้ว ยังต้องพัฒนาตนเองเพื่อศึกษา ข้อมูลต่าง ๆ ที่อยู่นอก โลกเพื่อนำข้อมูลเหล่านั้นกลับมาพัฒนาคุณภาพชีวิตให้ดีขึ้น วิทยาศาสตร์เพิ่มเติม ผู้เรียนจะได้เรียนรู้สาระสำคัญ ดังนี้ ชีววิทยา เรียนรู้เกี่ยวกับ การศึกษาชีววิทยา สารที่เป็นองค์ประกอบของสิ่งมีชีวิต เซลล์ของ สิ่งมีชีวิต พันธุกรรมและการถ่ายทอด วิวัฒนาการ ความหลากหลายทางชีวภาพโครงสร้างและการ
10 ทำงานของส่วนต่าง ๆ ในพืชดอก ระบบและการทำงานในอวัยวะต่าง ๆ ของสัตว์และมนุษย์และ สิ่งมีชีวิตและ สิ่งแวดล้อม เคมี เรียนรู้เกี่ยวกับ ปริมาณสาร องค์ประกอบและสมบัติของสาร การเปลี่ยนแปลงของสาร ทักษะและการ แก้ปัญหาทางเคมี ฟิสิกส์ เรียนรู้เกี่ยวกับ ธรรมชาติและการค้นพบทางฟิสิกส์แรงและการเคลื่อนที่ และพลังงาน สาระฟิสิกส์ 1.14 อธิบายและคำนวณโมเมนต้มของวัตถุและการดลจากสมการและพื้นที่ใต้กราฟ ความสัมพันธ์ระหว่างแรงลัพธ์กับเวลา รวมทั้งอธิบายความสัมพันธ์ระหว่างแรงดลกับโมเมนตัม เมื่อมีแรงลัพธ์ กระทำต่อวัตถุจะทำให้โมเมนตัมของวัตถุเปลี่ยนไป โดยแรงลัพธ์เท่ากับอัตราการเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมของ วัตถุ 1.15 ทดลอง อธิบาย และคำนวณปริมาณต่าง ๆที่เกี่ยวกับการชนของวัตถุในหนึ่งมิติ ทั้งแบบ ยืดหยุ่น ไม่ยืดหยุ่น และการดีดตัวแยกจากกันในหนึ่งมิติซึ่งเป็นไปตามกฎการอนุรักษ์โมเมนตัม 2. การจัดการเรียนการสอนตามแนวทางสะเต็มศึกษา 1.ความหมายของสะเต็มศึกษา แม้ว่าความหมายของคำว่า สะเต็มศึกษา หรือการจัดการเรียนรู้ตามแนว STEM จะยังไม่มีใครให้ นิยามหรือความหมายที่ชัดเจนได้ (Jonathan M Breiner et al., 2012: 3-11) แต่จากการศึกษาเอกสาร งานวิจัยที่เกี่ยวข้องมีผู้ให้นิยามคำว่า สะเต็มศึกษา ไว้ดังนี้ สุพรรณี ชาญประเสริฐ (2557: 3-5) ได้สรุปว่า สะเต็มศึกษา เป็นแนวทางการ จัดการเรียนรู้ที่มีการบรูณาการวิทยาศาสตร์เทคโนโลยีวิศวกรรมและคณิตศาสตร์ โดยที่การจัดการเรียนรู้ตาม แนวทางสะเต็มศึกษาจะต้องมีการบรูณาการพฤติกรรมที่ต้องการหรือคาดหวังให้เกิดขึ้นกับนักเรียนเข้ากับการ เรียนรู้เนื้อหาด้วยพฤติกรรมเหล่านี้ รวมถึงการกระตุ้นให้เกิดความสนใจในการสืบเสาะหาความรู้ การสำรวจ ตรวจสอบ การคิดอย่างมีเหตุมีผลในเชิงตรรกะ รวมถึงทักษะของการเรียนรู้หรือการทำงานแบบร่วมมือ พลศักดิ์ แสงพรมศรี ปิยะเนตร จันทร์ถิระติกุลและประสาท เนืองเฉลิม (2558: 401-418) สรุปว่าสะเต็มศึกษา คือ แนวทางการจัดการเรียนรู้ที่มีการบูรณาการข้ามกลุ่มสาระวิชาระหว่างสาขาวิชาทั้งสี่ ได้แก่ วิชาวิทยาศาสตร์ วิชาเทคโนโลยี วิชาวิศวกรรมศาสตร์ และวิชาคณิตศาสตร์ โดยนำความรู้ของแต่ละวิชา มาผสมผสานกันให้เป็นหนึ่งเดียว
11 นัสรินทร์ บือชา (2558) กล่าวว่าสะเต็มศึกษา คือ การจัดการเรียนรูที่มีการ บูรณาการศาสตร์เนื้อหาความรูวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยีและคณิตศาสตร์โดยผานกระบวนการทาง วิศวกรรมศาสตร์ โดยเน้นให้ผู้เรียนนำความรู้ในภาคทฤษฎีมาใชแกปญหาในชีวิตจริงที่เกิดขึ้น สงผลใหผู้เรียน เห็นความสำคัญของความรูด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี อันเป็นสิ่งสำคัญที่เป็นความรู้และทักษะพื้นฐานใน การดำรงชีวิตเพื่อการประกอบอาชีพและพัฒนาประเทศในอนาคต นิตยา ภูผาบาง (2559) สรุปว่า สะเต็มศึกษา เป็นรูปแบบการจัดการศึกษาที่ บูรณาการกลุ่มสาระและทักษะกระบวนการของทั้ง 4 สาระ อันได้แก่ วิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์ โดยนำลักษณะธรรมชาติของแต่ละสาระวิชาและกระบวนการจัดการ เรียนรู้ใหกับผู้เรียนมาผสมผสานกันเพื่อให้ผู้เรียนได้เกิดการเรียนรู้และพัฒนาทักษะที่สำคัญและจำเป็นอีกทั้งยัง ตอบสนองต่อการดำรงชีวิตอยู่ในยุคปัจจุบันและโลกอนาคต ปรเมศวร์ วงศ์ชาชม (2559) สรุปว่าสะเต็มศึกษา หมายถึง การจัดการเรียนรู้ที่มีการบรูณาการ วิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรม และคณิตศาสตร์ โดยมีการบรูณาการพฤติกรรมที่ต้องการหรือคาดหวังให้ เกิดขึ้นกับนักเรียนเข้ากับการเรียนรู้เนื้อหาด้วยพฤติกรรมเหล่านี้ รวมถึงการกระตุ้นให้เกิดความสนใจในการสืบ เสาะหาความรู้ การสำรวจตรวจสอบ การคิดอย่างมีเหตุมีผลในเชิงตรรกะรวมถึงทักษะของการเรียนรู้หรือการ ทำงานแบบร่วมมือกัน ดังนั้น จากการศึกษาเอกสารงานวิจัยที่เกี่ยวข้อง จึงขอสรุปความหมายของ สะเต็มศึกษา คือ แนวทางการจัดการเรียนการสอนที่มีการบูรณาการความรู้ วิชาวิทยาศาสตร์ วิชาเทคโนโลยี วิชา วิศวกรรมศาสตร์ และวิชาคณิตศาสตร์ เข้าด้วยกันโดยการนำความรู้ของแต่ละรายวิชามาผสมผสานกัน เพื่อให้ ผู้เรียนเห็นความสัมพันธ์และสำคัญของวิชาทั้งสี่ และเพื่อให้ผู้เรียนเกิดทักษะกระบวนการ นำความรู้ ทักษะ กระบวนการในแต่ละวิชามาผสมผสานกันเพื่อใช้ในการแก้ปัญหา ค้นคว้า สร้างสรรค์และพัฒนาสิ่งต่างๆ ใน ศตวรรษที่ 21 2. ประโยชน์จากการจัดการเรียนรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา 1. ผู้เรียนมีทักษะการคิดวิเคราะห์และสร้างนวัตกรรมใหม่ๆ ที่ใช้วิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ เทคโนโลยีและกระบวนการออกแบบทางวิศวกรรม เป็นพื้นฐาน 2. ผู้เรียนเข้าใจสาระและกระบวนการทางวิทยาศาสตร์และคณิตศาสตร์มากขึ้น 3. ส่งเสริมการจัดการเรียนรู้และเชื่อมโยงกันระหว่างกลุ่มสาระวิชา
12 4. หน่วยงานภาครัฐและเอกชนมีส่วนร่วมสนับสนุนการจัดกิจกรรมของครูและบุคลากรทางการ ศึกษา 5. สร้างกำลังคนด้านสะเต็มของประเทศไทย เพื่อเพิ่มศักยภาพทางเศรษฐกิจของชาติ 3. สิ่งที่นักเรียนได้รับจากการจัดการเรียนรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา Bybee (2010 : 3-35) ได้กล่าวว่า การรู้วิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และ คณิตศาสตร์ (STEM Literacy) เป็นจุดมุ่งหมายที่สำคัญของหลักสูตรที่ควรบรรจุอยู่ในโรงเรียนโดยทั่วไป การ เรียนรู้วิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์ หมายรวมถึง ความเข้าใจเกี่ยวกับแนวคิด กระบวนการ และความสามารถของผู้เรียนที่มีต่อความรู้ด้านสะเต็มศึกษา ที่สัมพันธ์กับตัวบุคคล สังคมรอบ ข้าง และประเด็นปัญหาที่เกิดขึ้นบนโลก และยังหมายรวมถึง การบูรณาการสาขาวิชาวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์ ดังนี้ 1. การได้เรียนถึงความรู้ด้านสะเต็มศึกษาและใช้ความรู้เหล่านั้นมาระบุปัญหา ได้เรียนรู้องค์ ความรู้ใหม่ และประยุกต์ใช้ความรู้ที่สัมพันธ์กับ STEM ในประเด็นปัญหาต่างๆ 2. เข้าใจลักษณะของสาขาด้านสะเต็มศึกษา ว่าเป็นความพยายามของมนุษย์ที่ได้ รวมเอา กระบวนการสืบเสาะหาความรู้ ความรู้ทางเทคโนโลยี วิทยาศาสตร์และคณิตศาสตร์มาใช้ในการออกแบบทาง วิศวกรรมศาสตร์ 3. ตระหนักถึงรูปแบบของสะเต็มศึกษา ทั้งด้านเนื้อหา การใช้ปัญญา และเป็นวัฒนธรรมหนึ่ง ของโลก 4. เข้าร่วมในประเด็นที่สัมพันธ์กับสะเต็มศึกษา สามารถใช้แนวคิดเกี่ยวกับสะเต็มศึกษาว่าเป็นสิ่ง ที่เกี่ยวข้องกับพลเมืองโลก Lantz (2009 : 125) สรุปการจัดการเรียนรู้ตามแนวทางของสะเต็มศึกษาเป็นการส่งเสริม คุณภาพการสอนและประเมินผลของนักเรียน สิ่งที่นักเรียนได้พัฒนาจากการเรียนรู้ตามแนวทางของสะเต็ม ศึกษา ดังนี้ 1. ความสามารถในการแก้ปัญหา กล่าวคือ สามารถที่จะกหนดคำถามและปัญหา ออกแบบและค้นคว้าเพื่อรวบรวมข้อมูล ลงข้อสรุป และ สามารถประยุกต์ใช้กับสถานการณ์ใหม่ๆ ได้ โดยใช้ทักษะความรู้ ทางวิทยาศาสตร์และคณิตศาสตร์ร่วมด้วย
13 2. ความเป็นผู้มีความคิดริเริ่มสร้างสรรค์ กล่าวคือ สามารถวิเคราะห์สถานการณ์ปัญหาที่เกิดเพื่อก าหนดกรอบหรือขอบเขต ที่จะศึกษา โดยใช้ความรู้ ด้านวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ และเทคโนโลยี เป็นพื้นฐานสู่การออกแบบทางวิศวกรรมเพื่อสร้างสรรค์สิ่งต่างๆ เพื่อสนองความต้องการของโลกปัจจุบัน 3. ความสามารถในการประดิษฐ์ กล่าวคือ ออกแบบอย่างสร้างสรรค์ ทำการทดลอง และออกแบบซ้ำโดยการบูรณาการความรู้ด้านวิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยี เพื่อนำไปสู่การน าไปใช้ในชีวิตจริงเพื่อตอบสนองความต้องการของสังคม 4. ความเชื่อมั่นในตัวเอง กล่าวคือ สามารถที่จะสร้างแรงกระตุ้นในการพัฒนาตนเอง มีแรงจูงใจในการพัฒนาความรู้และเพิ่มความ เชื่อมั่นในตนเองในการทำงานในช่วงเวลาและสถานการณ์ที่แตกต่างกันไป 5. ความคิดอย่างมีเหตุและผล กล่าวคือ สามารถที่จะเข้าใจเหตุและผลและตรรกะ ผ่านกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์และ วิศวกรรมศาสตร์ในการออกแบบสิ่งประดิษฐ์หรือนวัตกรรมต่างๆ ได้ 6. ความรู้ทางด้านเทคโนโลยี กล่าวคือ มีความเข้าใจและสามารถอธิบายธรรมชาติของเทคโนโลยี การพัฒนาทักษะที่จำเป็น และสามารถนำ ความรู้ไปใช้ประยุกต์ใช้ได้อย่างเหมาะสม 4.ลักษณะการจัดการเรียนรู้ที่สนับสนุนการเรียนรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา ลักษณะของการจัดกิจกรรมการเรียนรู้ที่สนับสนุนการเรียนรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา จะมีลักษณะ ดังนี้ (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 ตั้งอยู่บนพื้นฐานของการเรียนแบบสืบเสาะซึ่งเป็น แนวทางที่ทำให้ได้มาซึ่งองค์ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ โดยผ่านการลงมือปฏิบัติทดลองจริง เพื่อให้นักเรียนเข้าใจ ทั้งเนื้อหาและแนวคิดของแต่ละเรื่องที่เรียน โดยจากการศึกษาพบว่า การสอนแบบสืบเสาะทำให้นักเรียนมี ความสนใจเรียนวิทยาศาสตร์เพิ่มขึ้นและมีเจตคติที่ดีต่อวิทยาศาสตร์เพิ่มขึ้นด้วย
14 2. มีลักษณะการสอนที่ใช้ปัญหาหรือโครงงานเป็นฐาน การสอนแบบใช้ปัญหาหรือโครงงานเป็นฐาน เป็นการเรียนการสอนที่เหมาะสำหรับ สายวิชาชีพที่ เป็นวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมศาสตร์ ทำให้ผู้เรียนมีส่วนร่มในการทำงานร่วมกันเป็นกลุ่ม ร่วมกันถาม ร่วมกัน แก้ปัญหาเพื่อกำหนดกรอบหรือขอบเขตเพื่อศึกษาและหาแนวทางในการแก้ปัญหา โดยใช้ความรู้ทางด้าน วิทยาศาสตร์มาช่วยแก้ปัญหา มีการสะท้อนความคิดจากประสบการณ์โดยตรงของนักเรียนและรวมทั้งมีการใช้ สื่อเทคโนโลยีเข้าร่วม จนนำไปสู่โครงงานเพื่อสร้างสิ่งประดิษฐ์ขึ้นใช้แก้ปัญหาในที่สุด 3. มีการบูรณาการสื่อเทคโนโลยีเข้ามาใช้ในการจัดการเรียนรู้ กล่าวคือ สื่อเทคโนโลยีจะช่วยในการส่งเสริมการสอนและการเรียนรู้ของผู้เรียน โดยเนื้อหาได้รับการ ปรับปรุงให้ทันสมัยโดยครูหรือจากโรงเรียน สามารถเข้าถึงได้ทันทีจากการเชื่อมต่ออินเตอร์เน็ต เป็นต้น การจัดการเรียนการสอนตามแนวทางสะเต็มศึกษาเป็นการเรียนรู้ผ่านการ ปฏิบัติกิจกรรมหรือ โครงงานที่บูรณาการการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ เทคโนโลยี รวมกับ แนวคิดการออกแบบเชิง วิศวกรรม โดยนักเรียนได้ทำกิจกรรมเพื่อพัฒนาความรู้ความเข้าใจและฝึก ทักษะด้านวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์และเทคโนโลยี และได้นำความรู้มาออกแบบชิ้นงานหรือวิธีการ เพื่อแก้ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับ ชีวิตประจำวัน เพื่อให้ได้เทคโนโลยีซึ่งเป็นผลผลิตจากกระบวนการออกแบบ เชิงวิศวกรรม ซึ่งประกอบด้วย 6 ขั้นตอน คือ 1) ระบุปัญหา 2) รวบรวมข้อมูล 3) ออกแบบวิธีแก้ปัญหา 4) วางแผนและดำเนินการแก้ปัญหา 5) ทดสอบและปรับปรุงแก้ไข 6) นำเสนอผลการแก้ปัญหา 3. เอกสารที่เกี่ยวกับความสามารถในการแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ ความสามารถในการแก้ปัญหา เป็นกระบวนการทางความคิดที่เป็นปฏิกิริยาของจิตมนุษย์ ที่จะช่วยให้ แต่ละบุคคลสามารถที่จะปรับตัวเข้ากับสังคมและสิ่งแวดล้อมได้ และยังช่วยให้เกิดความพยายามที่จะบรรลุผล ในจุดมุ่งหมายที่ต้องการ ดังนั้นการคิดจึงนำไปสู่การกระทำและการปรับตัวที่พัฒนาดีขึ้น (ชุตินันท์ พุ่มกลิ่น, 2546) ซึ่งสอดคล้องกับเพียร์เจ (อัชรา เอิบสุขสิริ, 2556); อ้างอิงจากเพียร์เจ,1962) ให้ความหมายในการคิด แก้ปัญหาตามทฤษฎีพัฒนาการในแง่ความสามารถในการคิดแก้ปัญหาโดยเริ่มตั้งแต่เด็กอายุประมาณ 7–11 ปี เริ่มมีความคิดในการแก้ปัญหาแบบง่าย ๆ ภายในขอบเขตจำกัด ต่อมาเมื่อมีอายุประมาณ 12–15 ปี เด็กมี ความสามารถคิดหาเหตุผลที่ดีขึ้นและสามารถคิดแก้ปัญหาที่ซับซ้อนได้ นอกจากนี้(ศิริเพ็ญ ไหมวัด, 2551) กล่าวว่า การดำเนินชีวิตประจำวันมักต้องเผชิญกับปัญหาที่หลากหลาย มีความยุ่งยากซับซ้อนต่าง ๆ ส่งผลให้ เกิดปัญหามากขึ้นกว่าเดิม การฝึกให้มีทักษะในการคิดแก้ปัญหาจึงเป็นสิ่งที่จำเป็น เนื่องจากปัญหามักเป็น
15 จุดเริ่มต้นของการเรียนรู้สิ่งต่าง ๆ ซึ่งในกระบวนการเรียนรู้ทางวิทยาศาสตร์เริ่มต้นด้วยการสังเกตและระบุ ปัญหา นำไปสู่การตั้งสมมติฐาน การทดลอง การเก็บรวบรวมข้อมูล และการสรุปผล ดังนั้นหากมีทักษะในการ คิดแก้ปัญหาก็จะทำให้สามารถหาคำตอบหรือหนทางในการแก้ปัญหาได้สำเร็จเพื่อให้บรรลุจุดมุ่งหมายที่ ต้องการ ซึ่งสอดคล้องกับ Soden (Soden R, 1994) ที่กล่าวว่า ความหมายการคิดแก้ปัญหาคือ ทักษะด้าน การคิด นักเรียนต้องรู้วิธีการที่จะกระทำต่อความรู้ใหม่ ๆ เพื่อใช้ในการแก้ปัญหา และบุคคลที่จะเรียนรู้ได้ดีนั้น จะต้องมีความสามารถในการแก้ปัญหาที่ดีด้วย ดังนั้นจึงสรุปได้ว่า ความสามารถในการคิดแก้ปัญหา หมายถึง ความสามารถในการนำความรู้ ความ เข้าใจในกระบวนการทางวิทยาศาสตร์มาประยุกต์ใช้ในการแก้ปัญหา ซึ่งขึ้นอยู่กับแต่ละบุคคล เพื่อนำมาสู่การ บรรลุผลสำเร็จตามจุดมุ่งหมายที่ต้องการ 4. งานวิจัยที่เกี่ยวข้อง กมลฉัตร กล่อมอิ่ม ได้ศึกษาการเปรียบเทียบผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนของนักเรียนที่เรียนด้วยการ จัดการเรียนรู้แบบบูรณาการสะเต็มศึกษากับการดำเนินการเรียนรู้แบบปกติ สำหรับนักเรียนชั้นประถมศึกษาปี ที่ 4 พบว่า ผลสัมฤทธิ์ของนักเรียนหลังเรียนจะมากกว่าก่อนเรียนหลังจากที่นักเรียนที่ได้รับการจัดการเรียนรู้ แบบบูรณาการสะเต็มศึกษาอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติที่ระดับ 0.01 และนักเรียนที่ได้รับการจัดการเรียนรู้แบบ บูรณาการสะเต็มศึกษามีผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนสูงกว่านักเรียนที่ได้รับการจัดการเรียนรู้แบบปกติอย่างมี นัยสำคัญทางสถิติที่ระดับ0.01 (กมลฉัตร กล่อมอิ่ม, 2559) รักษ์ศิริ จิตอารี และคณะ ได้ศึกษาเรื่อง การพัฒนารูปแบบการสอนตามแนวทฤษฎีการสร้างความรู้ และการจัดการเรียนรู้ สะเต็มศึกษา เพื่อเสริมสร้างการรู้วิทยาศาสตร์สำหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 พบว่าการรู้เรื่อวิทยาศาสตร์ตร์ทีความสำคัญและเป็นสมรรถนะที่สำคัญยิ่งต่อนักเรียนจัดเป็นกิจกรรมการเรียน การสอนเพื่อพัฒนาการรู้วิทยาศาสตร์ประกอบด้วย 5ขั้น และผลการตรวจสอบคุณภาพโดยผู้ทรงคุณวุฒิ พบว่า รูปแบบที่พัฒนาขึ้นมีความเหมาะสมอยู่ในระดับมาก และผลการทดลองใช้รูปแบบพบว่านักเรียนที่มีคะแนน การรู้เรื่อวิทยาศาสตร์ตร์ใน 3 ด้านสูงกว่าก่อนเรียน แยกรายด้านได้อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติที่ระดับ 0.05 ( รักษ์ศิริจิตอารี, 2560) Micah ได้ศึกษา เรื่อง ข้อควรพิจารณาในการสอนสะเต็มศึกษาแบบบูรณาการพบว่า สะเต็มศึกษา แบบบูรณาการสามารถกระตุ้นให้นักเรียนมีอาชีพในสาขาสะเต็ม และอาจเพิ่มความสนใจในผลงานทาง คณิตศาสตร์และวิทยาศาสตร์ของพวกเขาเนื่องจากองคความรู้ใหม่ ๆ ที่เกิดขึ้นมานั้น เป็นความรู้ที่มาจาก
16 หลากหลายวิชา นอกจากนี้ สะเต็มยังสามารถใช้เป็นจุดเริ่มต้นสำหรับครูที่จะประสบความสำเร็จในการอำนวย ความสะดวกในการเรียนรู้ของนักเรียนในชั้นเรียนบูรณาการสะเต็ม (Stohlmann, Moore, และRoehrig, 2012) จำรัส อินทลาภาพร (จำรัส อินทลาภาพร, มารุต พัฒผล, วิชัย วงษ์ใหญ่, & ศรีสมร พุ่มสะอาด, 2558) ได้ศึกษาแนวทางการจัดการเรียนรู้ตามแนวทาง สะเต็มศึกษาสำหรับผู้เรียนระดับประถมศึกษา โดยมี วิธีดำเนินการวิจัย 2 ขั้นตอนคือ 1) ศึกษาแนวคิดและทฤษฎีที่เกี่ยวข้องกับสะเต็มศึกษาจากการสังเคราะห์ เอกสารและงานวิจัย 2) จัดประชุมสนทนากลุ่ม (focus group discussion) เพื่อสังเคราะห์แนวทางการ จัดการเรียนรู้และประเมินผลตามแนวทางสะเต็มศึกษา พบว่าในการจัดการเรียนรู้และการประเมินผลตาม แนวทางสะเต็มศึกษา ผู้สอนควรปฏิบัติดังนี้ คือ 1) ศึกษาสาระสำคัญของสาระวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ การ งานอาชีพและเทคโนโลยี และกระบวนการออกแบบทางวิศวกรรมในลักษณะของการบูรณาการ 2) จัด กิจกรรมการเรียนรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษาด้วยตนเองก่อนที่จะจัดกิจกรรมการเรียนรู้ให้แก่ผู้เรียน 3) จัดการเรียนรู้ที่เน้นปัญหาเป็นฐาน (problem–based learning) 4) จัดการเรียนรู้แบบโครงงานเป็นฐาน (project–based learning) 5) จัดกิจกรรมการเรียนรู้ที่เน้นให้ผู้เรียนทางานร่วมกันเป็นกลุ่ม มีการ แลกเปลี่ยนเรียนรู้และให้ข้อมูลย้อนกลับแก่ผู้เรียน เพื่อตรวจสอบความรู้ความเข้าใจของผู้เรียน 6) วัดและ ประเมินผลการเรียนรู้ตามสภาพจริง (authentic assessment) ซึ่งแนวทางในการจัดการเรียนรู้ตามแนวทาง สะเต็มศึกษาดังกล่าวเป็นการจัดการเรียนรู้ตามสภาพจริง (authentic learning) พลศักดิ์ แสงพรมศรี (พลศักดิ์ แสงพรมศรี, 2558) ได้เปรียบเทียบผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน ทักษะ กระบวนการทางวิทยาศาสตร์ขั้นสูง และเจตคติต่อการเรียนเคมีของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 ที่ได้รับการ จัดการเรียนรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษากับแบบปกติ ในการดำเนินงานวิจัยครั้งนี้มีเครื่องมือได้แก่ 1) แผนการ จัดการเรียนรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษาเรื่อง อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี 2) แบบทดสอบวัดผลสัมฤทธิ์ทางการ เรียน เรื่องอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี 3) แบบทดสอบวัดทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ขั้นสูง และ 4) แบบวัดเจตคติต่อการเรียนเคมี ผลการวิจัยพบว่า นักเรียนที่ได้รับการจัดการเรียนรู้สะเต็มศึกษา มีผลสัมฤทธิ์ ทางการเรียน ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ขั้นสูง และเจตคติต่อการเรียนเคมี สูงกว่าการเรียนรู้แบบ ปกติ
17 ความสามมารถในการแก้ปัญหา 5. กรอบแนวคิดการวิจัย กรอบแนวคิดการวิจัยในครั้งนี้ ปรากฏดังภาพที่ 1 ภาพที่ 1 กรอบแนวคิดการวิจัย การจัดการเรียนรู้โดย ใช้กิจกรรมการเรียนรู้ตามแนวทาง สะเต็มศึกษา เรื่องโมเมนตัมและการชน
18 บทที่ 3 วิธีดำเนินการวิจัย การวิจัยครั้งนี้ ประเด็นการศึกษาของผู้วิจัยส่วนใหญ่มีขอบเขตอยู่ที่การใช้กิจกรรมการเรียนรู้ตาม แนวทางสะเต็มศึกษา เรื่อง โมเมนตัมและการชน สำหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 ผู้วิจัยได้กำหนดหัวข้อ การดำเนินการวิจัยตามลำดับ ดังนี้ 1. ประชากรและกลุ่มตัวอย่าง 2. เครื่องมือที่ใช้ในการวิจัย 3. การเก็บรวบรวมข้อมูล 4. การวิเคราะห์ข้อมูล 5. สถิติที่ใช้ในการวิเคราะห์ข้อมูล ประชากรและกลุ่มตัวอย่าง 1. ประชากรที่ใช้ในการวิจัย ได้แก่ นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 โรงเรียนเรียนขนาดใหญ่พิเศษ ในจังหวัดอุดรธานีที่เรียนรายวิชาวิทยาศาสตร์ กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ ภาคเรียนที่ 2 ปีการศึกษา 2566 จำนวน 40 คน คัดเลือกโดยวิธี สุ่มแบบกลุ่ม ตัวแปรที่ศึกษา ตัวแปรต้น คือ การจัดการเรียนรู้แบบสะเต็ม ตัวแปรตาม คือ ความสามารถในแก้ปัญหา ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 เรื่อง โมเมนตัมและ การชน โรงเรียนขนาดใหญ่แห่งหนึ่ง จังหวัดอุดรธานี ระยะเวลาที่ใช้ในการวิจัย ระยะเวลาที่ใช้ในการวิจัย คือ ภาคเรียนที่ 2 ปีการศึกษา 2566 โดยใช้เวลา คาบ ใน 2 สัปดาห์ สัปดาห์ละ 2 คาบ มีการแบ่งช่วงเวลาในการใช้ชุดกิจกรรมการคิดเชิงออกแบบ 4 เรื่อง โมเมนตัมและการชน ชั้นมัธยมศึกษา ปี 4 ที่พัฒนาขึ้น ดังตาราง 2
19 ตาราง 2 แสดงการจัดการเรียนรู้โดยแผนการจัดการเรียนรู้รายวิชาชีววิทยาพื้นฐาน ชั้นมัธยมศึกษา ปีที่ ๔ เรื่อง โมเมนตัมและการชน โดยใช้การจัดกิจกรรมการเรียนรู้แบบสะเต็ม สัปดาห์ที่ เนื้อหา จำนวนชั่วโมง 1 สอบก่อนเรียน เรื่องโมเมนตัมและการชน โมเมนตัม 2 ชั่วโมง 1 แรงและกรเปลี่ยนแปลงโมเมนตัม 2 ชั่วโมง 2 การดล 2 ชั่วโมง 2 การอนุรักษ์โมเมนตัม ทดสอบหลังเรียนเรื่องโมเมนตัมและการชน 2 ชั่วโมง รวม 8 ชั่วโมง รูปแบบการวิจัย การวิจัยนี้เป็นการวิจัยเชิงคุณภาพที่เน้นกระบวนทัศน์เชิงตีความ (Interpretive paradigm) ซึ่งเป็น รูปแบบการวิจัยที่อาศัยการทำความเข้าใจแนวคิดที่กลุ่มผู้มีส่วนร่วมยึดถือปฏิบัติ ผู้วิจัยต้อง คลุกคลีกับกลุ่มผู้มี ส่วนร่วมโดยการเข้าไปเป็นส่วนหนึ่งของกลุ่ม โดยลักษณะของการวิจัยเป็น การศึกษาวิเคราะห์อย่างเป็นองค์ รวม มุ่งทำความใจความหมายและการอธิบาย ภายใต้แนวคิดที่ว่า ความจริงหรือความรู้ขึ้นอยู่กับบริบท (โชค ชัย ยืนยง,2549 อ้างถึงใน กฤษณ์ขจร กองศักดิ์, 2561) สามารถประเมินผลได้จากตัวบ่งชี้คุณภาพ 4 ประการ คือ ความน่าเชื่อถือ (Credibility) การพึ่งพากับ เกณฑ์อื่น (Dependability) การถ่ายโอนผลการวิจัย (Transferability) และการยืนยันผลการวิจัย (Confirmability) (โกศล จิตวิรัตน์, 2560) ผู้วิจัยเก็บรวบรวมข้อมูลผลงานนักเรียนโดยใช้ใบกิจกรรมและการสัมภาษณ์แบบไม่มี โครงสร้าง ซึ่ง ผู้วิจัยเป็นนักศึกษาฝึกปฏิบัติการสอนในสถานศึกษาที่กลุ่มผู้มีส่วนร่วมในการวิจัยศึกษา อยู่ จึงเกิดความคุ้นเคย กับกลุ่มผู้มีส่วนร่วมในการวิจัยอย่างดี ได้เข้าร่วมกิจกรรมต่าง ๆ กับกลุ่มผู้มี ส่วนร่วมจนเกิดความคุ้นเคยและ ความเข้าใจกับกลุ่มผู้มีส่วนร่วม และเนื่องจากผู้วิจัยได้ฝึกปฏิบัติการ สอนที่โรงเรียนนี้ทำให้ได้เข้าไปมีส่วนร่วม ในการสังเกตชั้นเรียนและเข้าไปคลุกคลีกับกลุ่มผู้มีส่วนร่วม ในการวิจัยเป็นระยะเวลานาน และได้ทำการ ติดตามกลุ่มผู้มีส่วนร่วมในการวิจัยตลอดทั้งภาคเรียน การสังเกตแบบนี้จะช่วยให้ผู้วิจัยให้ความสำคัญกับทุก ๆ รายละเอียดของกลุ่มผู้มีส่วนร่วมในการวิจัย จนสามารถนำมาวิเคราะห์และตีความได้ ตลอดจนผู้วิจัยได้นำ เครื่องมือที่ใช้ในการจัดการเรียนรู้ และ เครื่องมือที่ใช้ในการเก็บข้อมูลไปปรึกษาอาจารย์ที่ปรึกษาและ ผู้เชี่ยวชาญในเรื่องที่ผู้วิจัยศึกษาทั้งก่อน และหลังการเก็บข้อมูล ซึ่งทำให้งานวิจัยมีความน่าเชื่อถือ
20 (Credibility) ของวิจัยเชิงคุณภาพที่เน้น กระบวนทัศน์เชิงตีความซึ่งถือได้ว่าเป็นความตรงภายในเชิงคุณภาพ (Qualitative internal validity) การเก็บรวบรวมข้อมูลโดยการสัมภาษณ์จะบรรยายลักษณะและบริบทของกลุ่มผู้มีส่วนร่วม ในการ วิจัยโดยใช้แหล่งข้อมูลหลายแหล่งในการบรรยายจะกล่าวถึงลักษณะรายละเอียดต่างๆว่าข้อมูล นั้นถูกเก็บ รวบรวมอย่างไร มีวิธีการจัดกลุ่มข้อมูลอย่างไร มีวิธีการวิเคราะห์ข้อมูลอย่างไร จากวิธีการ ดังกล่าวทำให้ งานวิจัยนี้มีการพึ่งพากับเกณฑ์อื่น (Dependability) ของวิจัยเชิงคุณภาพที่เน้น กระบวนทัศน์เชิงตีความ ซึ่ง ถือได้ว่าเป็นความเที่ยงของการวิจัยเชิงคุณภาพ (Qualitative reliability) เครื่องมือที่ใช้ในการวิจัย เครื่องมือที่ใช้ในการวิจัย จำแนกตามลักษณะของการใช้ ดังนี้ 1) แผนการจัดการเรียนรู้รายวิชาฟิสิกส์1 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 เรื่อง โมเมนตัมและการชน โดยใช้การจัด กิจกรรมการเรียนรู้แบบสะเต็ม จำนวน แผน 4 ใช้เวลา 8 ชั่วโมง 2) แบบประเมินความสามารถในการคิดแก้ปัญหาพิจารณาจากการให้นักเรียน ทำใบงานในแต่ละแผนการ จัดการเรียนรู้ รวม 4 แผนการจัดการเรียนรู้ โดยมีการตรวจให้คะแนน ใบงานตามเกณฑ์การประเมิน ความสามารถในการคิดแก้ปัญหาโดยผ่านการตรวจสอบและนำมาหาค่า ดัชนีความสอดคล้อง (Index of Item Objective Congruence : IOC ) เท่ากับ 1.001. การเก็บรวบรวมข้อมูล การวิจัยในครั้งนี้เป็นการวิจัยที่มีแบบแผนการวิจัยเชิงทดลองแบบ One Group Pretest-Posttest Design (ล้วน สายยศ และอังคณา สายยศ. 2538: 248-249) มีลักษณะการทดลองดังภาพที่ 1 กลุ่ม ทดสอบก่อนเรียน ทดลอง ทดสอบหลังเรียน กลุ่มตัวอย่าง O1 X O2 เมื่อ O1 แทน การทดสอบก่อนเรียน (Pretest) O2 แทน การทดสอบหลังเรียน (Posttest) X แทน การจัดกิจกรรมการเรียนรู้โดยใช้ชุดกิจกรรมการทดลอง ภาพที่ 1 รูปแบบการทดลองแบบ One Group Pretest-Posttest Design
21 การวิจัยครั้งนี้ ผู้วิจัยดำเนินการทดลองและเก็บรวบรวมข้อมูลด้วยตนเอง โดยมีขั้นตอน ดังนี้ การจัดกิจกรรมการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษา ขั้นที่ 1 ระบุปัญหา นักเรียนวิเคราะห์ปัญหา โดยกำหนดสถานการณ์ของปัญหาเพื่อกำหนดขอบเขตของปัญหา ได้แก่ จาก สถานการณ์โรคระบาดจากเชื้อไวรัสโควิด - 19 ทำให้ประชาชนทุกคนต้องอยู่บ้านหยุดเชื้อเพื่อชาติ ต้องกักตัว อยู่ในบ้านของตนเองเกิดระบบการจัดส่งอาหาร สินค้าไปยังประชาชนตามบ้านเรือนต่าง ๆ และในระหว่าง ขนส่งสินค้าเกิดความเสียหายเนื่องจากกล่องบรรจุภัณฑ์ที่ไม่มีคุณภาพ ดังนั้นนักเรียนจะต้องออกแบบบรรจุ ภัณฑ์ที่แข็งแรง ป้องกันการกระแทก สำหรับบรรจุสิ่งของในการขนส่งในช่วงสถานการณ์การแพร่ระบาดของ โควิด-19 ซึ่งบรรจุภัณฑ์นั้นต้องสามารถลดความเสียหายการแตกของไข่ไก่ให้ได้มากที่สุด ขั้นที่ 2 รวบรวมข้อมูล นักเรียนสืบค้นข้อมูลเกี่ยวกับการปล่อยไข่จากที่สูงและศึกษาพื้นผิวกันกระแทก โดยศึกษาความรู้ทาง ฟิสิกส์ เรื่อง โมเมนตัม การดลและแรงดล ขั้นที่ 3 ออกแบบวิธีการแก้ปัญหา นักเรียนร่วมกันออกแบบกล่องบรรจุภัณฑ์โดยการร่างกล่องบรรจุภัณฑ์ บ่งบอกวัสดุที่ใช้ในการ ประดิษฐ์กล่องบรรจุภัณฑ์กันกระแทกเพื่อใช้อธิบายผลการทำกิจกรรมโดยใช้เทคโนโลยีมาใช้ในการออกแบบ ให้ได้กล่องกระแทกที่มีคุณภาพและบรรจุสิ่งของใช้งานได้อย่างปลอดภัย ขั้นที่ 4 วางแผนและดำเนินการแก้ปัญหา ดำเนินการตามที่ออกแบบและวางแผนไว้ ขณะดำเนินงานออกแบบนักเรียนจะพบปัญหา เช่น กล่อง บรรจุภัณฑ์ขนาดไม่พอเหมาะกับไข่ที่ใส่ในกล่อง วัสดุกันกระแทกแต่ละชนิดมีลักษณะและขนาดที่แตกต่างกัน ซึ่งนักเรียนต้องนำกล่องบรรจุภัณฑ์มาแก้ไขเพื่อให้ไข่ในกล่องมีความปลอดภัยมากที่สุด ขั้นที่ 5 ทดสอบและปรับปรุงแก้ไข นักเรียนร่วมกันทดสอบ ปรับปรุงแก้ไขกล่องกันกระแทกของกลุ่มตนเอง เพื่ออธิบายผลการทดลอง เมื่อกล่องบรรจุภัณฑ์กระทบพื้นทำไมไข่ไก่ในกล่องจึงไม่แตกหรือถ้าแตกจะปรับปรุงกล่องอย่างไรให้ดีขึ้นไข่ถึง จะไม่แตกเป็นกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมศาสตร์ ซึ่งจะต้องได้กล่องที่มีคุณภาพตามเกณฑ์ที่กำหนดไว้ ขั้นที่ 6 นำเสนอผลการแก้ปัญหา นักเรียนร่วมกันนำเสนอกระบวนการออกแบบกล่องบรรจุภัณฑ์กันกระแทกและผลการทดลองของ กลุ่มตนเองที่ได้หลังจากแก้ไขปัญหาแล้ว โดยออกแบบวิธีการนำเสนอข้อมูลที่เข้าใจง่ายและน่าสนใจ เช่นการ ทำคลิปวิดิโอเป็นต้น
22 การวิเคราะห์ข้อมูล การวิเคราะห์ข้อมูลและสถิติที่ใช้ การวิเคราะห์ผลการทดสอบวัดการคิดแก้ปัญหา ดำเนินการ ทดสอบความแตกต่างก่อนและหลังการเรียนของกลุ่มทดลอง โดยทดสอบความแตกต่างที่ระดับความ มี นัยสำคัญ .05 โดยสถิติ t-test วิเคราะห์โดยโปรแกรม SPSS สถิติที่ใช้ในการวิเคราะห์ข้อมูล 1 สถิติพื้นฐานที่ใช้ในการวิเคราะห์ข้อมูล ได้แก่ ค่าร้อยละ ค่าเฉลี่ย และค่าส่วนเบี่ยงเบน มาตรฐาน ดังนี้ 1.1 การหาค่าร้อยละ (Percentege) (ประภาพร ศรีตระกูล, 2553 อ้างถึงใน ยุพาภรณ์ หาญ เยี่ยม 2556) 1.2 การหาค่าเฉลี่ย (Mean) คำนวณจากสูตร (ประภาพร ศรีตระกูล, 2553 อ้างถึงใน ยุพา ภรณ์ หาญเยี่ยม 2556) 1.3 ค่าส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน (Standard Deviation) คำนวณจากสูตร ดังนี้ (ประภา พร ศรี ตระกูล, 2553 อ้างถึงใน ยุพาภรณ์ หาญเยี่ยม, 2556) 2 สถิติใช้ในการตรวจสอบคุณภาพเครื่องมือ 1) ค่าความเที่ยงตรง (Validity) ของแบบทดสอบความรู้ความเข้าใจ โดยใช้สูตรการหา ค่าความ สอดคล้อง IOC (สมนึก ภัททิยธนี, 2537)