การพัฒนาการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1

การพัฒนาการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 โดยประยุกต์ใช้การจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ ตามแนวทางสะเต็มศึกษา นางสาวณัฏฐนิชา สังกะเพชร รายงานวิจัยนี้เป็นส่วนหนึ่งของการศึกษาตามหลักสูตรครุศาสตรบัณฑิต สาขาวิชาวิทยาศาสตร์ทั่วไป คณะศึกษาศาสตร์และนวัตกรรมการศึกษา มหาวิทยาลัยกาฬสินธุ์ พ.ศ. 2565 ลิขสิทธิ์ของมหาวิทยาลัยกาฬสินธุ์

การพัฒนาการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 โดยประยุกต์ใช้การจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ ตามแนวทางสะเต็มศึกษา นางสาวณัฏฐนิชา สังกะเพชร รายงานวิจัยนี้เป็นส่วนหนึ่งของการศึกษาตามหลักสูตรครุศาสตรบัณฑิต สาขาวิชาวิทยาศาสตร์ทั่วไป คณะศึกษาศาสตร์และนวัตกรรมการศึกษา มหาวิทยาลัยกาฬสินธุ์ พ.ศ. 2565 ลิขสิทธิ์ของมหาวิทยาลัยกาฬสินธุ์

ก ชื่อเรื่อง การพัฒนาการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 โดยประยุกต์ใช้การจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ตามแนวทาง สะเต็มศึกษา ผู้วิจัย ณัฏฐนิชา สังกะเพชร อาจารย์ที่ปรึกษา ผู้ช่วยศาสตราจารย์ชุลิดา เหมตะศิลป์และอาจารย์ตะวัน ทองสุข ปริญญา ครุศาสตรบัณฑิต สาขาวิชาวิทยาศาสตร์ทั่วไป ปีการศึกษา 2565 บทคัดย่อ การวิจัยนี้เป็นการวิจัยปฏิบัติการในชั้นเรียน โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาการคิดเชิงวิทยาศาสตร์และ ศึกษาความพึงพอใจของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 โดยประยุกต์ใช้การจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ตาม แนวทางสะเต็มศึกษา กลุ่มเป้าหมายเป็นนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1/4 ที่กำลังศึกษาในภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 2565 ณ โรงเรียนธาตุนารายณ์วิทยา อำเภอเมืองสกลนคร จังหวัดสกลนคร จำนวน 39 คน วิเคราะห์ข้อมูลโดยใช้ ร้อยละ ค่าเฉลี่ย และส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน ผลการวิจัยปรากฏ ดังนี้1) นักเรียนที่ได้รับการจัดการเรียนรู้ โดยประยุกต์ใช้แบบสืบเสาะหาความรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา ในวงจรปฏิบัติการที่ 1 มีคะแนนการคิดเชิง วิทยาศาสตร์เฉลี่ยเท่ากับ 12.74 มีนักเรียนผ่านเกณฑ์ร้อยละ 75 จำนวน 15 คนและไม่ผ่านเกณฑ์ จำนวน 24 คน วงจรปฏิบัติการที่ 2 มีการพัฒนาปรับปรุงแก้ไขการจัดการเรียนรู้จากวงจรปฏิบัติการที่ 1 ทำให้นักเรียนมีคะแนน การคิดเชิงวิทยาศาสตร์เฉลี่ยเท่ากับ 16.51 มีนักเรียนผ่านเกณฑ์ จำนวน 39 คน 2) นักเรียนที่ได้รับการจัดการ เรียนรู้โดยประยุกต์ใช้แบบสืบเสาะหาความรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา มีความพึงพอใจอยู่ในระดับมากที่สุด คำสำคัญ : การคิดเชิงวิทยาศาสตร์ / แบบสืบเสาะหาความรู้ / สะเต็มศึกษา

ข ประกาศคุณูปการ ผู้วิจัยขอกราบขอบพระคุณเป็นอย่างสูงในความกรุณาของผู้ช่วยศาสตราจารย์ชุลิดา เหมตะศิลป์และ อาจารย์ตะวัน ทองสุข อาจารย์ที่ปรึกษาวิจัย ที่ได้อุตส่าห์สละเวลาอันมีค่ามาเป็นที่ปรึกษา พร้อมทั้งให้คำแนะนำ ตลอดระยะเวลาในการทำวิจัยฉบับนี้ จนทำให้งานวิจัยฉบับนี้สำเร็จลุล่วงได้อย่างสมบูรณ์และทรงคุณค่า กราบขอบพระคุณ อาจารย์สุพจน์ ดวงเนตร คุณครูชัญญมณ เหลาแหลม และคุณครูวัชรียา พรหมพันธุ์ ผู้เชี่ยวชาญในการตรวจสอบคุณภาพเครื่องมือที่ใช้ในการวิจัย ซึ่งประกอบด้วย แผนการจัดการเรียนรู้โดย ประยุกต์ใช้แบบสืบเสาะหาความรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา แบบทดสอบการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ และ แบบสอบถามความพึงพอใจ ตลอดจนนางวรลักษณ์ ตรงวัฒนาวุฒิหัวหน้ากลุ่มบริหารวิชาการ โรงเรียน ธาตุนารายณ์วิทยา อำเภอเมืองสกลนคร จังหวัดสกลนคร ที่ให้ความร่วมมือและอำนวยความสะดวกแก่ผู้วิจัยเป็น อย่างดีในการเข้าไปทำวิจัยและเก็บข้อมูล เหนือสิ่งอื่นใดขอกราบขอบพระคุณ บิดา มารดา ของผู้วิจัยที่ให้กำลังใจ และให้การสนับสนุนในทุก ๆ ด้านอย่างดีที่สุดเสมอมา คุณค่าและคุณประโยชน์อันพึงจะมีจากวิจัยฉบับนี้ ผู้วิจัยขอมอบและอุทิศแด่ผู้มีพระคุณทุก ๆ ท่าน ผู้วิจัย หวังเป็นอย่างยิ่งว่า งานวิจัยนี้จะเป็นประโยชน์ต่อการปรับปรุงคุณภาพการจัดการเรียนรู้ระดับมัธยมศึกษาตอนต้น ในประเทศและผู้ที่สนใจบ้างไม่มากก็น้อย ณัฏฐนิชา สังกะเพชร

ค สารบัญ บทที่ หน้า 1 บทนำ…………………………………………………………….................................…....………..…… 1 ความเป็นมาและความสำคัญของปัญหา..…………………….........…............................ 1 คำถามวิจัย...…………………….........….........................................…………....…………… 3 วัตถุประสงค์ของการวิจัย...…………………….........…...................…………....…………… 3 ขอบเขตการวิจัย.............…………………….........….......................…………....…………… 3 นิยามศัพท์เฉพาะ...........…………………….........….......................…………....…………… 4 ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับ...…………………….........….......................………… ………… 5 กรอบแนวคิดการวิจัย.....…………………….........….......................…………....…………… 6 2 เอกสารและงานวิจัยที่เกี่ยวข้อง.................................................................................... 7 หลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551 (ฉบับปรับปรุง 2560) กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์..……….........….......................…………....…………… 10 การคิดเชิงวิทยาศาสตร์...…………………….........….......................…………......………… 11 การจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้...…………………….........….....................…… 17 สะเต็มศึกษา...…………………….........….......................…………....……................……… 22 งานวิจัยที่เกี่ยวข้อง...…………………….........….......................…………..........…………… 29 3 วิธีดำเนินการวิจัย.......................................................................................................... 32 กลุ่มเป้าหมายในการวิจัย...…………………….........…..........................……....…………… 32 เครื่องมือที่ใช้ในการวิจัย……………………….........….....................…………....…………… 32 การเก็บรวบรวมข้อมูล.……………………….........….......................…………....…………… 33 การวิเคราะห์ข้อมูล......……………………….........….......................…………....…………… 35 สถิติที่ใช้ในการวิเคราะห์ข้อมูล……………….....….......................…………....…………… 35 4 ผลการวิจัย…………………....……………………….........……………...........................…………… 38

ง ผลการศึกษาการพัฒนาการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ของนักเรียนที่ได้รับการจัด การเรียนรู้โดยประยุกต์ใช้แบบสืบเสาะหาความรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา………... 38 ผลการศึกษาความพึงพอใจที่มีต่อการจัดการเรียนรู้โดยประยุกต์ใช้ แบบสืบเสาะหาความรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา…….........……………...................... 40 5 สรุป อภิปรายผล และข้อเสนอแนะ.............................................................................. 42 สรุปผลการวิจัย……………………....…………….....................……........................………. 42 อภิปรายผลการวิจัย……………………………....………………...….……..........................…. 43 ข้อเสนอแนะ……………………………………....…………………....…............................……. 46 บรรณานุกรม.......................................................................................................... ....................... 47 ภาคผนวก………………………....……………………………………….………………………………………………..... 51 ภาคผนวก ก รายชื่อผู้เชี่ยวชาญ…………………………...………...........................…………. 52 ภาคผนวก ข การตรวจสอบคุณภาพของเครื่องมือที่ใช้ในการวิจัย...…….........…………. 54 ภาคผนวก ค เครื่องมือที่ใช้ในการวิจัย...…………………....................................…………. 63 ภาคผนวก ง บันทึกข้อความ....................................................................................... 77 ประวัติผู้วิจัย………………………………………………………….……………................................................. 80

จ สารบัญตาราง ตารางที่ หน้า 1 แสดงผลการทดสอบการคิดเชิงวิทยาศาสตร์วงจรปฏิบัติการที่ 1 และ 2 ที่มี คะแนนเต็ม 20 คะแนน……………………………………………………………………………..... 38 2 แสดงผลการศึกษาความพึงพอใจที่มีต่อการจัดการเรียนรู้โดยประยุกต์ใช้การ จัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษาของนักเรียนชั้น มัธยมศึกษาปีที่ 2………………………………………………………………………………….…….. 40 3 แสดงความพึงพอใจที่มีต่อการจัดการเรียนรู้โดยประยุกต์ใช้การจัดการเรียนรู้แบบ สืบเสาะหาความรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา................................…………................ 43 4 ผลการประเมินความเหมาะสมของแผนการจัดการเรียนรู้ที่ 1………....................... 55 5 ผลการประเมินความเหมาะสมของแผนการจัดการเรียนรู้ที่ 2 ………...................... 56 6 ผลการประเมินความเหมาะสมของแผนการจัดการเรียนรู้ที่ 3………....................... 57 7 ผลการประเมินความเหมาะสมของแผนการจัดการเรียนรู้ที่ 4………....................... 58 8 ผลการประเมินความเหมาะสมของแผนการจัดการเรียนรู้ที่ 5………....................... 59 9 ผลการประเมินความเหมาะสมของแผนการจัดการเรียนรู้ที่ 6………....................... 60 10 ผลการประเมินดัชนีความสอดคล้องของแบบทดสอบการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ (IOC) ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 2 จำนวน 20 ข้อ โดยผู้เชี่ยวชาญ 3 คน.......................... 61 11 ผลการประเมินดัชนีความสอดคล้องของแบบสอบถามความพึงพอใจในการจัดการ เรียนรู้โดยประยุกต์ใช้การจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ของนักเรียนชั้น มัธยมศึกษาปีที่ 2 จำนวน 10 ข้อ โดยผู้เชี่ยวชาญ 3 คน......................................... 62

ฉ สารบัญภาพ ภาพที่ หน้า 1 กรอบแนวคิดในการดำเนินงานวิจัย………….………...........................……………......... 6 2 แผนการจัดการเรียนรู้ที่ 1.……………………….….………...................................…........ 64 3 แผนการจัดการเรียนรู้ที่ 2…………………….......……...........................……………......... 65 4 แผนการจัดการเรียนรู้ที่ 3……………………………………...........................………......... 66 5 แผนการจัดการเรียนรู้ที่ 4……………………………………......................……………......... 67 6 แผนการจัดการเรียนรู้ที่ 5……………………………………......................……………......... 68 7 แผนการจัดการเรียนรู้ที่ 6…………………………………….........................…………......... 69 8 บันทึกข้อความ เรื่อง เรียนเชิญผู้เชี่ยวชาญตรวจสอบเครื่องมือวิจัย........................ 78 9 บันทึกข้อความ เรื่อง ขอความอนุเคราะห์บุคลากรเป็นผู้เชี่ยวชาญตรวจสอบ เครื่องมือวิจัย................................................................................................... ........ 79

1 บทที่ 1 บทนำ ความเป็นมาของปัญหา การเรียนรู้วิทยาศาสตร์เป็นการพัฒนาผู้เรียนให้ได้รับทั้งความรู้ กระบวนการและเจตคติ ผู้เรียนทุกคน ควรได้รับการกระตุ้นส่งเสริมให้สนใจ และกระตือรือร้นที่จะเรียนรู้วิทยาศาสตร์ มีความสงสัยเกิดคำถามใน สิ่งต่าง ๆ ที่เกี่ยวกับโลกธรรมชาติรอบตัว มีความมุ่งมั่นและมีความสุขที่จะศึกษา ค้นคว้า สืบเสาะหาความรู้ เพื่อรวบรวมข้อมูล วิเคราะห์ผล นำไปสู่คำตอบของคำถาม สามารถตัดสินใจด้วยการใช้ข้อมูลอย่างมีเหตุผล การสอนวิทยาศาสตร์ในปัจจุบันจึงจำเป็นต้องให้ความสำคัญกับการพัฒนาความรู้ด้านเนื้อหาวิทยาศาสตร์ควบคู่ไป กับการพัฒนากระบวนการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ ซึ่งเป็นกระบวนการคิดที่ยึดหลักเหตุผลและความสอดคล้องกันของหลักฐานเชิงประจักษ์ซึ่งบุคคลใช้ใน การสืบเสาะหาความรู้เพื่อนำไปสู่คำตอบของคำถามหรือปัญหาที่ถูกต้องและเชื่อถือได้ โดยอาศัยความรู้ทาง วิทยาศาสตร์และกระบวนการทางวิทยาศาสตร์เข้ามาช่วยในการพิสูจน์และสำรวจตรวจสอบหาคำตอบของปัญหา นอกจากนี้ การคิดเชิงวิทยาศาสตร์จะแตกต่างจากการคิดทั่วไปเนื่องจากเป็นการคิดที่ใช้หลักเหตุผลและอ้างอิงจาก หลักฐานที่มีอยู่ ดังที่สำนักงานคณะกรรมการการศึกษาแห่งชาติและสำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย (2541 : หน้า 9-11) ได้ระบุว่า สิ่งสำคัญที่เป็นประโยชน์ต่อทุกคนก็คือ การที่ทุกคนรู้จักคิดแบบวิทยาศาสตร์ หมายความว่า ทุกคนไม่ยอมเชื่ออะไรจนกว่ามีเหตุผลเพียงพอ ไม่ว่าจะโดยการพิสูจน์ให้ประจักษ์แก่ตาตนเองหรือตรวจสอบ แหล่งที่มาของข้อมูลข่าวสารว่ามาจากแหล่งที่เชื่อถือได้หรือไม่ จากความสำคัญของการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ข้างต้น ครูผู้สอนจึงต้องตระหนักถึงการสอนวิทยาศาสตร์ เพื่อพัฒนาการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ให้แก่นักเรียน เนื่องจากการคิดเชิงวิทยาศาสตร์เป็นตัวกระตุ้นให้ผู้เรียนเกิด ความอยากรู้ อยากเห็น จนเกิดเป็นคำถามหรือปัญหา ทำให้นักเรียนอยากลงมือปฏิบัติ เพื่อสนองต่อความต้องการ ของตนเอง จนนำไปสู่กระบวนการสืบเสาะหาความรู้ โดยนักเรียนสามารถใช้วิธีการทางวิทยาศาสตร์ในการพิสูจน์ หลักฐาน ทำการแก้ปัญหาอย่างมีหลักการ สอดคล้องกับมกราพันธุ์ จูฑะรสก (2551 : หน้า 69) กล่าวว่าบุคคลที่มี

2 การคิดเชิงวิทยาศาสตร์ เมื่อดำเนินกิจกรรมหรือแก้ปัญหาใดก็จะกระทำอย่างมีขั้นตอน สอดคล้องกับสถาบัน ส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (2552 : หน้า 29) ได้สรุปความคิดเชิงวิทยาศาสตร์ว่าเป็นความคิด ที่ใช้ในการพิสูจน์และสำรวจตรวจสอบหาข้อเท็จจริง โดยมีการใช้ทั้งความรู้วิทยาศาสตร์และกระบวนการ ทางวิทยาศาสตร์ การจัดการเรียนรู้เพื่อพัฒนาการคิดเชิงวิทยาศาสตร์แก่ผู้เรียนสามารถทำได้โดยการสร้างสถาณการณ์ และโอกาสให้ผู้เรียนได้ใช้วิธีการทางวิทยาศาสตร์ในการสืบเสาะหาความรู้ เพื่อให้ได้รับข้อมูลความรู้และทำ ความเข้าใจแนวคิดทางวิทยาศาสตร์ โดยผู้เรียนจะต้องลงมือทำด้วยตนเอง ซึ่งกลยุทธ์ในการชักชวนให้ผู้เรียนได้ ลงมือทำ คือ การให้ผู้เรียนได้ทำงานที่ตนเองสนใจโดยงานนั้นจะต้องเปิดโอกาสให้ผู้เรียนใช้วิธีการทางวิทยาศาสตร์ ในการสืบเสาะหาความรู้ มีการประยุกต์ใช้ความรู้แนวคิด การแก้ปัญหา และฝึกฝนทักษะในด้านต่าง ๆ ใน การทำงาน (Serumola และคณะ, 2003 : หน้า 5) ซึ่งแนวทางหนึ่งในการจัดการเรียนการสอนที่สอดคล้องกับ การพัฒนาการคิดเชิงวิทยาศาสตร์คือ การจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา เนื่องจากการจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา เป็นการจัดการเรียนรู้ ที่ส่งเสริมความรู้ความเข้าใจเน้นให้ผู้เรียนลงมือปฏิบัติกิจกรรมต่าง ๆ ด้วยตนเอง อาศัยความรู้ทางวิทยาศาสตร์ และทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ เพื่อหาหลักฐานเชิงประจักษ์หรือข้อมูลสนับสนุนในการสืบเสาะหาความรู้ ความเข้าใจในเรื่องต่าง ๆ ค้นหาคำตอบของปัญหาที่ถูกต้องและนำมาใช้ประโยชน์ในชีวิตประจำวันได้ สอดคล้อง กับ ประสาท เนืองเฉลิม (2557 : หน้า 149) ที่กล่าวว่าการเรียนการสอนแบบสืบเสาะหาความรู้จะช่วยให้ผู้เรียน ได้พัฒนาตนเองในหลาย ๆ ด้าน และนำไปสู่การคิดและดำเนินชีวิต ในการจัดการเรียนการสอนแต่ละครั้ง ครูจำเป็นต้องมีเครื่องมือช่วยในการจัดการเรียนรู้ชุดกิจกรรมการเรียนรู้เป็นเครื่องมือหนึ่งที่เน้นการจัดกิจกรรม ให้ผู้เรียนศึกษาค้นคว้าด้วยตนเองตามความสามารถและความสนใจมีผลดีต่อการเรียนการสอน ทำให้ผู้เรียน สามารถค้นคว้าหาความรู้และคำตอบของปัญหาได้ด้วยตนเอง รู้จักคิดวิเคราะห์และแสวงหาความรู้ เพื่อเชื่อม โยง ความคิดไปสู่การแก้ปัญหาการตัดสินใจโดยเน้นการนำความรู้ไปใช้แก้ปัญหาในชีวิตจริง จากการสังเกตและปฏิบัติการสอนรายวิชาวิทยาศาสตร์พื้นฐาน โรงเรียนธาตุนารายณ์วิทยา พบว่า นักเรียนไม่เข้าใจถึงกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ว่ามีลำดับขั้นตอนอย่างไร และไม่สามารถทำการทดลองหรือ แก้ปัญหาอย่างมีหลักการได้ เพื่อเป็นการยืนยันข้อมูลที่ได้รับ ผู้วิจัยจึงใช้เครื่องมือวัดการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ ทดสอบกับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 โรงเรียนธาตุนารายณ์วิทยา จำนวน คน เกณฑ์การผ่านร้อยละ 75 ผล ปรากฏว่า ดังนั้นผู้วิจัยจึงต้องการแก้ปัญหาดังกล่าวโดยการบูรณาการสะเต็มศึกษาเข้ากับการจัดการเรียนรู้แบบ สืบเสาะหาความรู้ เพื่อพัฒนาการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ของนักเรียนให้ดียิ่งขึ้น

3 คำถามวิจัย 1. การคิดเชิงวิทยาศาสตร์ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 เรื่อง หน่วยพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต โดยประยุกต์ใช้การจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา หลังเรียนสูงกว่าก่อนเรียน หรือไม่ 2. การจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษามีผลต่อความพึงพอใจของนักเรียน ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 ที่เรียน เรื่อง หน่วยพื้นฐานของสิ่งมีชีวิตหรือไม่ วัตถุประสงค์ของการวิจัย 1. เพื่อพัฒนาการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 โดยประยุกต์ใช้การจัดการเรียนรู้ แบบสืบเสาะหาความรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา ให้ผ่านเกณฑ์ร้อยละ 75 ของคะแนนเต็ม 2. เพื่อศึกษาความพึงพอใจของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 ที่มีต่อการจัดการเรียนรู้โดยประยุกต์ใช้ แบบสืบเสาะหาความรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา ขอบเขตการวิจัย ขอบเขตเนื้อหา เนื้อหารายวิชาวิทยาศาสตร์ ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 เรื่อง หน่วยพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต ตามหลักสูตร แกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551 (ฉบับปรับปรุง 2560) สาระที่ 1 วิทยาศาสตร์ชีวภาพ มาตรฐาน ว 1.2 ตัวชี้วัด ม.1/1 - ม.1/5 ขอบเขตด้านกลุ่มเป้าหมาย นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1/4 โรงเรียนธาตุนารายณ์วิทยา อำเภอเมือง จังหวัดสกลนคร ที่กำลัง ศึกษาอยู่ในภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 2565 จำนวน คน ซึ่งไม่ผ่านเกณฑ์การทดสอบการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ ร้อยละ 75 ที่กำหนด ขอบเขตระยะเวลา

4 ระยะเวลาที่ใช้ในการวิจัย คือ ปีการศึกษา 2565 ขอบเขตด้านตัวแปร ตัวแปรอิสระ การจัดการเรียนรู้โดยประยุกต์ใช้แบบสืบเสาะหาความรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา ตัวแปรตาม 1. การคิดเชิงวิทยาศาสตร์ 2. ความพึงพอใจต่อการจัดการเรียนรู้โดยประยุกต์ใช้แบบสืบเสาะหาความรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา นิยามศัพท์เฉพาะ การจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา คือ การจัดการเรียนรู้ที่สนับสนุน ให้นักเรียนสร้างองค์ความรู้จากการสำรวจและสืบค้นความรู้ที่นักเรียนสนใจด้วยตนเองอาศัยความรู้ ทางวิทยาศาสตร์และทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ เพื่อหาหลักฐานเชิงประจักษ์หรือข้อมูลสนับสนุน ในการสืบเสาะหาความรู้ ค้นหาคำตอบของปัญหาที่ถูกต้องและนำมาใช้ประโยชน์ในชีวิตประจำวันได้ โดยใน การจัดกิจกรรมการเรียนรู้จะแทรกแนวคิดสะเต็มศึกษาเข้าไประหว่างการสอน ซึ่งมีทั้งหมด 4 ขั้น ดังนี้ 1 สร้างความสนใจ เป็นการกระตุ้นให้นักเรียนเกิดความสงสัย โดยครูจะให้ประเด็นใน การศึกษาผ่านการตั้งคำถามหรือกิจกรรมการเรียนรู้ แล้วนักเรียนสร้างประเด็นที่จะศึกษาตามความสนใจของ นักเรียน 2 สำรวจและค้นหา นักเรียนทำการสำรวจตรวจสอบ ทดลอง ค้นหาความรู้กับสิ่งที่นักเรียน ต้องการเรียนรู้ โดยครูเป็นผู้วางแผนแนวทางของเนื้อหา เพิ่มเติมความรู้ให้กับนักเรียนมีการแทรกแนวทางสะเต็ม ศึกษาในระหว่างกิจกรรม 3 ลงข้อสรุปและขยายความรู้ หมายถึง นักเรียนร่วมกันสรุปผลการทดลองการค้นคว้า และ บันทึกผลเป็นข้อสรุปตามความเข้าใจของตนเอง โดยมีครูเป็นผู้ช่วยเพิ่มเติมความรู้และตรวจสอบความถูกต้องของ เนื้อหา และนักเรียนนำองค์ความรู้ที่ได้มาขยายผลโดยการออกแบบและสร้างแบบจำลองที่ใช้ในการแก้ปัญหา มีการแทรกแนวทางสะเต็มศึกษาเข้าไปในชิ้นงาน 4 ประเมินผล เป็นขั้นที่เปิดโอกาสให้นักเรียนได้ประเมินตัวเอง และประเมินเพื่อนภายใน ชั้นเรียนจากการนำเสนอชิ้นงานที่สร้างขึ้น

5 การคิดเชิงวิทยาศาสตร์ หมายถึง กระบวนการคิดที่ยึดหลักเหตุผลและความสอดคล้องกันของหลักฐาน เชิงประจักษ์ ซึ่งบุคคลใช้ในการสืบเสาะหาความรู้ เพื่อนำไปสู่คำตอบของคำถามหรือปัญหาที่ถูกต้องและเชื่อถือได้ โดยอาศัยความรู้ทางวิทยาศาสตร์และกระบวนการทางวิทยาศาสตร์เข้ามาช่วยในการพิสูจน์และสำรวจตรวจสอบ หาข้อเท็จจริงหรือคำตอบ ซึ่งผู้วิจัยได้ปรับลำดับการคิดเชิงวิทยาศาสตร์โดยอาศัยลำดับขั้นของวิธีการทาง วิทยาศาสตร์ตามแนวคิดของ MacCracken และคณะ (1976) ดังนี้ 1. การคิดเพื่อระบุปัญหา หมายถึง นักเรียนจะต้องระบุปัญหาให้ชัดเจน ไม่กำกวม เมื่อนักเรียนได้คำตอบแล้วควรจะกำหนดขอบเขตของปัญหาด้วย 2. การคิดเพื่อตั้งสมมติฐาน หมายถึง นักเรียนคิดหาคำตอบที่เป็นไปได้ของปัญหาหรือคำตอบ ที่นักเรียนคาดหวัง อาจสร้างสมมติฐานได้หลายข้อ แต่ละข้อจะมีข้อถูกเพียงข้อเดียวซึ่งไม่อาจรู้ได้ว่าข้อใดถูกต้อง หรือข้อใดผิด จึงต้องทดสอบด้วยการทดลองหรือการสำรวจหลักฐานดังนั้นจึงควรจัดเรียงอันดับสมมติฐานที่คาดว่า จะมีโอกาศถูกมากไว้อันดับต้น ๆ แล้วทำการทดสอบก่อน ถ้าผลการทดสอบไม่สนับสนุนก็เลือกสมมติฐานข้อต่อไป การสร้างสมติฐานต้องสร้างด้วยความรอบคอบ โดยสร้างจากข้อมูลที่ได้จากการสังเกต และอาศัยประสบการณ์และ ความรู้เดิมที่เกี่ยวข้อง 3. การคิดเพื่อรวบรวมข้อมูล หมายถึง นักเรียนทำการรวบรวมข้อมูลหรือหลักฐาน เพื่อยืนยันสมมติฐานที่สร้างขึ้นว่าถูกหรือผิด หลักฐานเหล่านี้อาจได้จากการทดลอง การสังเกตข้อเท็จจริงปลีกย่อย จากการทดลอง การสำรวจหาข้อเท็จจริงจากแหล่งภายนอก การซักถามจากผู้ทรงภูมิปัญญา การสังเกต ปรากฏการณ์และการอ่านจากเอกสาร เมื่อได้หลักฐานเพียงพอแล้วก็นำหลักฐานนี้ไปแปลผลและลงข้อสรุป ในขั้นต่อไป 4. การคิดเพื่อตีความหมายข้อมูลและลงข้อสรุป หมายถึง นักเรียนนำข้อมูลหรือหลักฐาน ที่ได้จากการรวบรวมมาตีความหมาย อธิบายความสัมพันธ์กันของข้อมูลและตอบปัญหาหรือคำถามโดยสรุปอ้างอิง ข้อมูลที่ได้รับจากการตรวจสอบสมมติฐาน ความพึงพอใจ หมายถึง ความรู้สึกนึกคิดในทางบวกของนักเรียนที่มีต่อการจัดการเรียนรู้โดย ประยุกต์ใช้แบบสืบเสาะหาความรู้ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 ภายหลังการจัดกิจกรรมการเรียนรู้ ซึ่งได้จาก การวัดความพึงพอใจโดยใช้แบบสอบถามความพึงพอใจที่ผู้วิจัยได้สร้างขึ้น ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับ

6 1. ได้แบบทดสอบการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ เรื่อง หน่วยพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 โดยประยุกต์ใช้การจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา 2. ได้แบบสอบถามความพึงพอใจของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 ที่มีต่อการจัดการเรียนรู้ โดยประยุกต์ใช้แบบสืบเสาะหาความรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา ที่มีคุณภาพสำหรับนำไปจัดการเรียนรู้วิชา วิทยาศาสตร์ 3. เป็นแนวทางสำหรับครูผู้สอนในการจัดกิจกรรมการเรียนรู้ เพื่อพัฒนาการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ โดยประยุกต์ใช้การจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา กรอบแนวคิดการวิจัย ตัวแปรอิสระ ตัวแปรตาม ภาพที่ 1 กรอบแนวคิดในการดำเนินงานวิจัย การจัดการเรียนรู้โดยประยุกต์ใช้แบบสืบเสาะหา ความรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา 4 ขั้น ดังนี้ 1. สร้างความสนใจ 2. สำรวจและค้นหา 3. ลงข้อสรุปและขยายความรู้ 4. ประเมินผล 1. การคิดเชิงวิทยาศาสตร์ 2. ความพึงพอใจต่อการจัดการเรียนรู้ โดยประยุกต์ใช้แบบสืบเสาะหาความรู้ ตามแนวทางสะเต็มศึกษา

7 บทที่ 2 เอกสารและงานวิจัยที่เกี่ยวข้อง การวิจัย เรื่องการพัฒนาการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 โดยประยุกต์ใช้ การจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา ผู้วิจัยได้ศึกษาค้นคว้าเอกสารและงานวิจัย ที่เกี่ยวข้องดังต่อไปนี้ 1. หลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551 (ฉบับปรับปรุง 2560) กลุ่มสาระ การเรียนรู้วิทยาศาสตร์ 2. การคิดเชิงวิทยาศาสตร์ 2.1 ความหมายการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ 2.2 ลำดับขั้นของการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ 2.3 ความสำคัญของการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ 2.4 การวัดและประเมินผลความสามารถในการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ 3. การจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ 3.1 ความเป็นมาของการจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ 3.2 ความหมายของการจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ 3.3 ขั้นตอนของการจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ 3.4 บทบาทของครูในการจัดการเรียนรูปแบบสืบเสาะหาความรู้ 3.5 ข้อดีของการจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ 4. สะเต็มศึกษา 4.1 ความหมายของสะเต็มศึกษา 4.2 แนวคิดและทฤษฎีพื้นฐานที่เกี่ยวข้องกับสะเต็มศึกษา 4.3 หลักการของแนวคิดสะเต็มศึกษา 4.3 ลักษณะของการบูรณาการสะเต็มศึกษา 5. งานวิจัยที่เกี่ยวข้อง 5.1 งานวิจัยภายในประเทศ 5.2 งานวิจัยต่างประเทศ

8 1. หลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551 (ฉบับปรับปรุง 2560) กลุ่มสาระการเรียนรู้ วิทยาศาสตร์ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) ได้จัดทำตัวชี้วัดและสาระการเรียนรู้ แกนกลางกลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. 2560) ตามหลักสูตรแกนกลางการศึกษา ขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551 โดยมีจุดเน้นเพื่อต้องการพัฒนาผู้เรียนให้มีความรู้ความสามารถทัดเทียมกับ นานาชาติ ได้เรียนรู้วิทยาศาสตร์ที่เชื่อมโยงความรู้กับการใช้กระบวนการสืบเสาะหาความรู้และแก้ปัญหาที่ หลากหลาย มีการทำกิจกรรมด้วยการลงมือปฏิบัติเพื่อให้ผู้เรียนได้ใช้ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์และ ทักษะแห่งศตวรรษที่ 21 (กระทรวงศึกษาธิการ : 2560) กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. 2560) ตามหลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551 มีทั้งหมด 4 สาระ ประกอบด้วย 10 มาตรฐาน โดยมีสาระและมาตรฐาน ดังนี้ สาระที่ 1 วิทยาศาสตร์ชีวภาพ มาตรฐาน ว 1.1 เข้าใจความหลากหลายของระบบนิเวศ ความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งไม่มีชีวิตกับ สิ่งมีชีวิต และความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตกับสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ ในระบบนิเวศ การถ่ายทอดพลังงาน การเปลี่ยนแปลงแทนที่ในระบบนิเวศ ความหมายของประชากร ปัญหาและผลกระทบที่มีต่อทรัพยากรธรรมชาติ และสิ่งแวดล้อม แนวทางในการอนุรักษ์ทรัพยากรธรรมชาติและการแก้ไขปัญหาสิ่งแวดล้อม รวมทั้งนำความรู้ไปใช้ ประโยชน์ มาตรฐาน ว 1.2 เข้าใจสมบัติของสิ่งมีชีวิต หน่วยพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต การลำเลียงสารเข้าและ ออกจากเซลล์ ความสัมพันธ์ของโครงสร้างและหน้าที่ของระบบต่าง ๆ ของสัตว์และมนุษย์ที่ทำงานสัมพันธ์กัน ความสัมพันธ์ของโครงสร้างและหน้าที่ของอวัยวะต่าง ๆ ของพืชที่ทำงานสัมพันธ์กัน รวมทั้งนำความรู้ไปใช้ ประโยชน์ มาตรฐาน ว 1.3 เข้าใจกระบวนการและความสำคัญของการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม สารพันธุกรรม การเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมที่มีผลต่อสิ่งมีชีวิต ความหลากหลายทางชีวภาพและวิวัฒนาการของ สิ่งมีชีวิต รวมทั้งนำความรู้ไปใช้ประโยชน์ สาระที่ 2 วิทยาศาสตร์กายภาพ มาตรฐาน ว 2.1 เข้าใจสมบัติของสสาร องค์ประกอบของสสาร ความสัมพันธ์ระหว่างสมบัติ ของสสารกับโครงสร้างและแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาค หลักและธรรมชาติของการเปลี่ยนแปลงสถานะของสสาร การเกิดสารละลาย และการเกิดปฏิกิริยาเคมี

9 มาตรฐาน ว 2.2 เข้าใจธรรมชาติของแรงในชีวิตประจำวัน ผลของแรงที่กระทำต่อวัตถุ ลักษณะ การเคลื่อนที่แบบต่าง ๆ ของวัตถุ รวมทั้งนำความรู้ไปใช้ประโยชน์ มาตรฐาน ว 2.3 เข้าใจความหมายของพลังงาน การเปลี่ยนแปลงและการถ่ายโอนพลังงาน ปฏิสัมพันธ์ระหว่างสสารและพลังงาน พลังงานในชีวิตประจำวัน ธรรมชาติของคลื่น ปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องกับ เสียง แสง และคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า รวมทั้งนำความรู้ไปใช้ประโยชน์ สาระที่ 3 วิทยาศาสตร์โลก และอวกาศ มาตรฐาน ว 3.1 เข้าใจองค์ประกอบ ลักษณะ กระบวนการเกิด และวิวัฒนาการของเอกภพ กาแล็กซี ดาวฤกษ์ และระบบสุริยะ รวมทั้งปฏิสัมพันธ์ภายในระบบสุริยะที่ส่งผลต่อสิ่งมีชีวิต และการประยุกต์ใช้ เทคโนโลยีอวกาศ มาตรฐาน ว 3.2 เข้าใจองค์ประกอบและความสัมพันธ์ของระบบโลก กระบวนการเปลี่ยนแปลง ภายในโลกและบนผิวโลก ธรณีพิบัติภัย กระบวนการเปลี่ยนแปลงลมฟ้าอากาศและภูมิอากาศโลก รวมทั้งผลต่อ สิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อม สาระที่ 4 เทคโนโลยี มาตรฐาน ว 4.1 เข้าใจแนวคิดหลักของเทคโนโลยีเพื่อการดำรงชีวิตในสังคมที่มีการเปลี่ยนแปลง อย่างรวดเร็ว ใช้ความรู้และทักษะทางด้านวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ และศาสตร์อื่น ๆ เพื่อแก้ปัญหาหรือพัฒนางาน อย่างมีความคิดสร้างสรรค์ด้วยกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม เลือกใช้เทคโนโลยีอย่างเหมาะสม โดยคำนึงถึง ผลกระทบต่อชีวิต สังคม และสิ่งแวดล้อม มาตรฐาน ว 4.2 เข้าใจและใช้แนวคิดเชิงคำนวณในการแก้ปัญหาที่พบในชีวิตจริงอย่าง เป็นขั้นตอนและเป็นระบบ ใช้เทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสารในการเรียนรู้การทำงาน และการแก้ปัญหาได้ อย่างมีประสิทธิภาพ รู้เท่าทัน และมีจริยธรรม (กระทรวงศึกษาธิการ : 2560) 2. การคิดเชิงวิทยาศาสตร์ 2.1 ความหมายการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ จากการศึกษาเกี่ยวกับความหมายและองค์ประกอบของการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ของนักการศึกษา และนักวิชาการต่าง ๆ พบว่ามีการใช้คำว่า การคิดเชิงวิทยาศาสตร์ (Scientific Thinking) และการให้เหตุผลเชิง วิทยาศาสตร์ (Scientific Reasoning) ในความหมายทำนองเดียวกัน ทั้งนี้ได้มี นักวิชาการและนักการศึกษา หลายท่านได้ให้ความหมายของการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ไว้ดังต่อไปนี้

10 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (2546 : 23) ได้กล่าวถึงการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ สรุปได้ว่า เป็นความคิดที่ใช้ในการพิสูจน์และสำรวจตรวจสอบหาข้อเท็จจริง โดยมีการใช้ทั้งความรู้วิทยาศาสตร์ และกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ช่วยวางแผนตรวจสอบ พิสูจน์ จนกระทั่งสามารถอธิบายด้วยหลักการ ทางวิทยาศาสตร์ ภานุเดช หงษาวงศ์ (2548 : 126) ระบุว่า “การคิดเชิงวิทยาศาสตร์ คือ ความคิดที่สามารถใช้ การพิสูจน์หาข้อเท็จจริง โดยอาศัยหลักการ กฎและทฤษฎีตลอดจนกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ ความคิด ทางวิทยาศาสตร์อาจเริ่มจากความคิดที่เป็นนามธรรม แล้วสามารถพิสูจน์ให้เป็นรูปธรรมได้ ชมรมสถิติพัฒนา สวนสุนันทา (2552: 5-6) ได้กล่าวถึงการคิดแบบวิทยาศาสตร์ สรุปได้ว่า กระบวนการคิดแบบวิทยาศาสตร์ เป็นกระบวนการคิดที่ใช้ในการแก้ปัญหาหรือหาคำตอบของปัญหา ซึ่งลำดับ ขั้นตอนของกระบวนการคิดมาจากการวิเคราะห์วิธีการค้นหาความรู้ของนักวิทยาศาสตร์ หลักสำคัญของการคิดแบบนี้ คือ การคาดคะเนคำตอบ (สมมติฐาน) ของปัญหาและการหาข้อมูลมาตรวจสอบว่าการคาดคะเนคำตอบนั้นถูกต้อง หรือไม่ การคิดตามกระบวนการ คิดแบบวิทยาศาสตร์นี้ไม่ได้ใช้เฉพาะแก้ปัญหาทางด้านวิทยาศาสตร์เท่านั้น แต่สามารถใช้ในการแก้ปัญหาได้หลากหลายสาขา กล่าวโดยสรุป การคิดเชิงวิทยาศาสตร์ คือความคิดที่สามารถใช้การพิสูจน์หาข้อเท็จจริง โดยอ้างหลักการ ทฤษฎี ตลอดจนกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ ซึ่งบุคคลใช้ในการสืบเสาะหาความรู้ เพื่อนำไปสู่คำตอบของคำถาม หรือปัญหาที่ถูกต้องและเชื่อถือได้ 2.2 ลำดับขั้นของการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ นักการศึกษาและนักวิทยาศาสตร์ได้เสนอขั้นของวิธีการทางวิทยาศาสตร์ไว้ดังนี้ MacCracken และคณะ (MacCracken และคณะ, 1976 อ้างถึงใน สุวัฒก์ นิยมค้า, 2551: 152- 153) ได้เสนอขั้นตอนของวิธีการทางวิทยาศาสตร์ไว้ 4 ลำดับขั้น ดังนี้ 1. ขั้นตั้งปัญหา จะกระทำภายหลังที่ได้พบปรากฏการณ์แล้ว การตั้งปัญหาจะต้องระบุ ให้ชัดเจนลงไป ไม่กํากวม โดยทั่วไปแล้วนิยมตั้งปัญหาในรูปของคำถาม เพราะปัญหาก็คือคำถามที่ต้องการคำตอบ เมื่อตั้งคำถามแล้วควรจะได้กำหนดขอบเขตของปัญหาด้วยว่าเรากำหนดวงแค่ไหน อะไรที่อยู่ภายในแวดวงที่เราศึกษา อะไรที่อยู่นอกขอบเขต และอะไรที่เป็นข้อจำกัด 2. ขั้นตั้งสมมติฐาน เป็นการคิดหาคำตอบที่น่าจะเป็นไปได้ของปัญหาหรือคำตอบที่คาดหวัง ควรจะเป็นอย่างไร สำหรับปัญหาหนึ่ง ๆ อาจจะสร้างสมมติฐานได้หลายข้อ แต่จะมีข้อที่ถูกเพียงข้อเดียว ซึ่งไม่อาจรู้ ได้ว่า ข้อใดถูกต้องหรือข้อใดผิด จึงต้องทดสอบด้วยการทดลองหรือการสำรวจหลักฐาน ดังนั้นจึงควรจัดเรียงอันดับ สมมติฐานที่คาดว่าจะมีโอกาสถูกมากไว้อันดับต้น ๆ แล้วทำการทดสอบก่อน ถ้าผลการทดสอบไม่สนับสนุนก็เลือก

11 สมมติฐานข้อต่อไป การสร้างสมมติฐานต้องสร้างด้วยความรอบคอบ โดยสร้างจากข้อมูลที่ได้จากการสังเกต อาศัย ประสบการณ์ และความรู้เดิมที่เกี่ยวข้อง รวมทั้งความคิดสร้างสรรค์และใช้วิธีอุปมาน 3. ขั้นรวบรวมข้อมูล เป็นการรวบรวมหลักฐานหรือข้อมูลเพื่อยืนยันสมมติฐานที่สร้างขึ้นว่า ถูกหรือผิด หลักฐานเหล่านี้อาจได้จากการทดลอง การสังเกตข้อเท็จจริงปลีกย่อยจากการ ทดลอง การสำรวจหา ข้อเท็จจริงจากแหล่งภายนอก การซักถามจากผู้ทรงภูมิปัญญา การสังเกต ปรากฏการณ์ การอ่านจากเอกสาร เมื่อได้หลักฐานเพียงพอแล้วก็นำหลักฐานนี้ไปแปลผลและลงข้อสรุปในขั้นต่อไป 4. ขั้นตีความหมายข้อมูลและลงข้อสรุป เป็นการนำข้อมูลหรือหลักฐานที่ได้จากการรวบรวม มาตีความหมาย พิจารณาหาความจริงที่เกิดขึ้นในข้อมูล เพื่อที่จะลงข้อสรุปต่อไป การสรุปนี้คือการยอมรับหรือ ปฏิเสธสมมติฐาน (ถ้ามี) ถ้ายอมรับก็นำไปสู่การสร้างเป็นกฎหรือ ทฤษฎีต่อไป บางครั้งอาจจะได้ปัญหาใหม่ที่จะ ศึกษาหาความรู้ต่อไปได้ จันทร์เพ็ญ เชื้อพานิช (2542 76) ได้สรุปขั้นตอนการสืบสอบหรือวิธีการทางวิทยาศาสตร์เป็น 5 ขั้นตอน ดังนี้ 1. ระบุปัญหา 2. ตั้งสมมติฐาน 3. รวบรวมข้อมูล 4. วิเคราะห์ข้อมูล 5. สรุปความรู้ใหม่ ยุพา วีระไวทยะ (2544: 119-13) เเบ่งขั้นตอนของวิธีการทางวิทยาศาสตร์ไว้ 5 ขั้นตอน ดังนี้ 1. ขั้นกำหนดปัญหา (Identify Problem) 2. ขั้นตั้งสมมติฐาน (State Hypothesis) 3. ขั้นทดสอบสมมติฐาน (Test Hypothesis) 4. ขั้นรวบรวมข้อมูล (Collect Data) 5. ขั้นสรุป (Conclusion) จากขั้นตอนของวิธีการทางวิทยาศาสตร์ที่นักวิชาการและนักการศึกษาได้เสนอไว้ข้างต้น จะเห็นได้ว่า มีการกำหนดขั้นตอนของวิธีการทางวิทยาศาสตร์ไว้ต่างกันขึ้นอยู่กับรายละเอียดของการแบ่ง แต่กระบวนการ ทั้งหมดไม่แตกต่างกัน โดยสามารถลำดับขั้นของวิธีการกงวิทยาศาสตร์ ได้เป็น 4 ขั้นตอน ซึ่งเป็นที่ยอมรับใน วงการศึกษาทั่วไป ดังนี้คือ 1. ขั้นระบุปัญหา 2. ขั้นตั้งสมมติฐาน 3. ขั้นทดสอบสมมติฐาน

12 4. ขั้นตีความหมายข้อมูลและลงข้อสรุป ในการวิจัยครั้งนี้ผู้วิจัยได้ปรับลำดับขั้นการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ โดยอาศัยลำดับขั้นของวิธีการทาง วิทยาศาสตร์ตามแนวคิดของ MacCracken และคณะ (1976) ซึ่งจะได้ลำดับขั้นของการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ ดังนี้ 1. การคิดเพื่อระบุปัญหา หมายถึง นักเรียนจะต้องระบุปัญหาให้ชัดเจน ไม่กำกวม เมื่อ นักเรียนได้คำตอบแล้วควรจะกำหนดขอบเขตของปัญหาด้วย 2. การคิดเพื่อตั้งสมมติฐาน หมายถึง นักเรียนคิดหาคำตอบที่เป็นไปได้ของปัญหาหรือคำตอบ ที่นักเรียนคาดหวัง อาจสร้างสมมติฐานได้หลายข้อ แต่ละข้อจะมีข้อถูกเพียงข้อเดียว ซึ่งไม่อาจรู้ได้ว่าข้อใดถูกต้อง หรือข้อใดผิด จึงต้องทดสอบด้วยการทดลองหรือการสำรวจหลักฐาน ดังนั้นจึงควรจัดเรียงอันดับสมมติฐานที่ คาดว่าจะมีโอกาศถูกมากไว้อันดับต้น ๆ แล้วทำการทดสอบก่อน ถ้าผลการทดสอบไม่สนับสนุนก็เลือกสมมติฐาน ข้อต่อไป การสร้างสมติฐานต้องสร้างด้วยความรอบคอบ โดยสร้างจากข้อมูลที่ได้จากการสังเกต และอาศัย ประสบการณ์และความรู้เดิมที่เกี่ยวข้อง 3. การคิดเพื่อรวบรวมข้อมูล หมายถึง นักเรียนทำการรวบรวมข้อมูลหรือหลักฐาน เพื่อยืนยัน สมมติฐานที่สร้างขึ้นว่าถูกหรือผิด หลักฐานเหล่านี้อาจได้จากการทดลอง การสังเกตข้อเท็จจริงปลีกย่อยจาก การทดลอง การสำรวจหาข้อเท็จจริงจากแหล่งภายนอก การซักถามจากผู้ทรงภูมิปัญญา การสังเกตปรากฏการณ์ และการอ่านจากเอกสาร เมื่อได้หลักฐานเพียงพอแล้วก็นำหลักฐานนี้ไปแปลผลและลงข้อสรุปในขั้นต่อไป 4. การคิดเพื่อตีความหมายข้อมูลและลงข้อสรุป หมายถึง นักเรียนนำข้อมูลหรือหลักฐานที่ได้ จากการรวบรวมมาตีความหมาย อธิบายความสัมพันธ์กันของข้อมูลและตอบปัญหาหรือคำถามโดยสรุปอ้างอิง ข้อมูลที่ได้รับจากการตรวจสอบสมมติฐาน 2.3 ความสำคัญของการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ นักวิชาการและนักการศึกษาหลายท่านได้กล่าวถึงความสำคัญของการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ ดังนี้ Paul และ Elder (2003: 2) อธิบายถึงความสำคัญของการสอนคิดเชิงวิทยาศาสตร์ ดังนี้ 1. การคิดเชิงวิทยาศาสตร์ช่วยให้ผู้คิดเกิดคำถามและปัญหาทางวิทยาศาสตร์ที่สำคัญเพิ่มขึ้น และช่วยให้สร้างคำถามหรือปัญหาได้อย่างถูกต้องชัดเจน 2. การคิดเชิงวิทยาศาสตร์ช่วยให้ผู้คิดรวบรวมและประเมินข้อมูลข่าวสารทางวิทยาศาสตร์ได้ ตรงประเด็น สามารถใช้แนวคิดทฤษฎีในการตีความข้อมูลข่าวสารเหล่านั้นได้อย่างมีประสิทธิภาพ 3. การคิดเชิงวิทยาศาสตร์ทำให้ผู้คิดแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์และลงข้อสรุปทาง วิทยาศาสตร์ได้อย่างมีเหตุผลยิ่งขึ้น รวมถึงทำการทดสอบการแก้ปัญหาและข้อสรุปเหล่านั้นอย่างนี้หลักการและได้ มาตรฐาน

13 4. การคิดเชิงวิทยาศาสตร์ทำให้ผู้คิดมีระบบการคิดแบบวิทยาศาสตร์ที่ยอมรับความคิดเห็น อื่น ๆ และไม่มีความลำเอียง ประเมินและยอมรับข้อสมมติฐานทางวิทยาศาสตร์และผลลัพธ์ที่เกี่ยวข้องกับ ข้อสมมติฐานตามความเป็นจริง 5. การคิดเชิงวิทยาศาสตร์ช่วยให้ผู้คิดสื่อสารกับผู้อื่นเพื่อแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ที่มี ความซับซ้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ Bergere และ Boelryk (2004 : 2.3) กล่าวถึงความสำคัญของการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ ดังนี้ 1. การคิดเชิงวิทยาศาสตร์ทำให้เกิดความอยากรู้อยากเห็น ความสงสัยใคร่รู้ และนำมาซึ่ง การตั้งคำถามเกี่ยวกับสิ่งต่าง ๆ รอบตัว และทำให้เกิดกระบวนการสืบเสาะหาความรู้ตามมา 2. การคิดเชิงวิทยาศาสตร์ทำให้มีความเข้าใจเกี่ยวกับความเชื่อมโยงกันของโลกกายภาพ โลก ชีวภาพและสังคมมากขึ้น และตระหนักรู้ว่าการตัดสินใจกระทำการใด ๆ ล้วนส่งผลกระทบ ต่อสิ่งอื่น ๆ ไม่มาก ก็น้อยเพราะทุกสิ่งในโลกล้วนมีความสัมพันธ์กัน 3. การคิดเชิงวิทยาศาสตร์ช่วยพัฒนาทักษะการคิดในระดับสูงที่มีความซับซ้อนยิ่งขึ้น เช่น การสืบเสาะ การคิดวิเคราะห์ การคิดสังเคราะห์ การคิดอย่างมีวิจารณญาณ และการคิดอย่างมี เหตุผล เป็นต้น เนื่องจากการใช้วิธีการทางวิทยาศาสตร์ทำให้ได้ฝึกฝนทักษะการคิดเหล่านีและช่วยให้ผู้เรียนเกิดวงจรการเรียนรู้ ได้อย่างสมบูรณ์ กล่าวโดยสรุป การคิดเชิงวิทยาศาสตร์มีความสำคัญเนื่องจากเป็นตัวกระตุ้นให้ผู้คิดมีความอยากรู้ อยากเห็น ซึ่งทำให้เกิดคำถามและปัญหานำไปสู่กระบวนการสืบเสาะหาความรู้ ทำให้ผู้คิดได้ฝึกฝน การใช้ กระบวนการทางวิทยาศาสตร์ในการสำรวจตรวจสอบพิสูจน์หลักฐาน ทำการทดสอบการแก้ปัญหาอย่างมีหลักการ 2.4 การวัดและประเมินผลความสามารถในการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ ทิศนา แขมมณี (2547, อ้างใน เฉลิม ฟักอ่อน, 2547 : 18) ได้เสนอแนวทางการวัดและประเมินผล การเรียนรู้ด้านการคิด ซึ่งแบ่งออกเป็น 2 ส่วน ดังนี้ 1. วัดและประเมินทักษะการคิด โดยการสังเกต สอบถาม หรือใช้แบบวัดกระบวนการใน การคิดของผู้เรียนและกำหนดเกณฑ์การประเมินให้ชัดเจน 2. วัดและประเมินผลการคิด โดยการให้คะแนนผลงานชิ้นงานที่เป็นผลของการคิด ซึ่งควรมี การกำหนดเกณฑ์การประเมินให้ชัดเจนเช่นเดียวกัน ลักขณา สรีวัฒน์ (2549 : 48-50) กล่าวถึงแนวทางการวัดและประเมินผลความสามารถในการคิดว่า สามารถจำแนกออกเป็น 2 แนวทาง คือ แนวทางของนักวัดกลุ่มจิตมิติ (Psychometric) และแนวทางของการวัด จากการปฏิบัติจริง (Authentic Performance Measurement) ซึ่งมีรายละเอียด ของการวัดและประเมินผล ในแต่ละแนวทาง ดังนี้

14 1. แนวทางของนักวัดกลุ่มจิตมิติ (Psychometric) แนวทางการคจิตมิตินี้เป็นของกลุ่มนักวัด ทางการศึกษาและจิตวิทยาที่พยายามศึกษาและวัดคุณลักษณะภายในของมนุษย์มาเป็นเวลานานเกือบศตวรรษ เริ่มโดยการศึกษาและวัดเชาวน์ปัญญา (Intelligence) และศึกษาโครงสร้างทางสมองของมนุษย์ด้วยความเชื่อว่ามี ลักษณะเป็นองค์ประกอบและมีระดับความสามารถที่แตกต่างกันในแต่ละคน ซึ่งสามารถวัดได้โดยการใช้ แบบทดสอบมาตรฐาน ต่อมาได้มีการขยาย แนวคิดของการวัดความสามารถทางสมองไปสู่การวัดผลสัมฤทธิ์ บุคลิกภาพ ความถนัด และความสามารถในด้านต่าง ๆ กัน รวมไปถึงความสามารถในการคิดด้วย การวัดความสามารถในการคิดตามแนวทางของนักวัดกลุ่มจิตมิติส่วนใหญ่สนใจการวัด ความสามารถในการคิดอย่างมีวิจารณญาณ (Critical Thinking) ซึ่งได้มีการพัฒนาแบบทดสอบกันอย่างหลากหลาย เช่น แบบทดสอบมาตรฐานที่ใช้สำหรับวัดความสามารถในการคิดซึ่งมีผู้สร้างไว้ แล้ว และแบบทดสอบสำหรับวัด ความสามารถในการคิดที่สามารถสร้างขึ้นใช้เอง 1.1 แบบทดสอบมาตรฐานที่ใช้สำหรับวัดความสามารถในการคิด แบบทดสอบ มาตรฐานที่มีผู้สร้างไว้แล้วสำหรับใช้วัดความสามารถในการคิด จำแนกเป็น 2 ประเภท ได้แก่ 1.1.1 แบบทดสอบการคิดทั่วไป (General Thinking Test) เป็นแบบทดสอบ มาตรฐานที่ใช้สำหรับวัดความสามารถด้านการคิดทั่วไป แบบทดสอบประเภทนี้เป็นแบบทดสอบ ที่มุ่งวัดให้ ครอบคลุมความสามารถในการคิดโดยเป็นความคิดที่อยู่บนฐานของการใช้ความรู้ทั่วไป ส่วนใหญ่เป็นแบบ เลือกตอบ (Multiple Choice) 1.1.2 แบบทดสอบความสามารถในการคิดลักษณะเฉพาะ (Aspect-Specific Critical Test) ได้แก่ 1.1.2.1 Cornell Class Reasoning Test, Form X 1.1.2.2 Cornell Condition Reasoning Test, form X 1.1.2.3 Logical Reasoning 1.1.2.4 Test on Appraising Observation 1.2 แบบทดสอบสำหรับวัดความสามารถในการคิดที่สามารถสร้างขึ้นใช้เองในกรณีที่ แบบทดสอบมาตรฐานสำหรับการคิดที่มีใช้กันอยู่ทั่วไปนั้นไม่สอดคล้องกับเป้าหมายของการวัดเช่น จุดเน้น ที่ต้องการ ขอบเขตความสามารถทางการคิดที่มุ่งวัด หรือกลุ่มเป้าหมายที่ต้องการใช้ แบบทดสอบ เป็นต้น คงจะต้องแก้ปัญหาโดยวิธีการสร้างแบบวัดการคิดขึ้นใช้เอง เพื่อให้เหมาะสม กับความต้องการในการวัดให้เกิดผล ที่เชื่อถือได้อย่างแท้จริง 1.2.1 การสร้างแบบวัดความสามารถทางการคิดการคิดเป็นกิจกรรมทางสมอง ที่เกิดขึ้นอยู่ตลอดเวลา ซึ่งการคิดที่ให้ความสนใจในที่นี้เป็นการคิดอย่างมีจุดหมาย (Directed Thinking) ซึ่งเป็น การคิดที่นำไปสู่เป้าหมายโดยตรงหรือคิดค้นข้อสรุปด้วยคำตอบสำหรับใช้ในการตัดสินใจหรือแก้ปัญหาสิ่งใดสิ่งหนึ่ง

15 การคิดจึงเป็นความสามารถอย่างหนึ่งทางสมองการคิดเป็นนามธรรมที่มีลักษณะซับซ้อนไม่สามารถมองเห็นได้ ไม่สามารถสังเกตหรือสัมผัสวัดได้โดยตรงจึงต้องอาศัยหลักการวัดทางจีมิติ (Psychometric) มาช่วยในการจัดการ วัดความสามารถทางการคิดของบุคคลผู้สร้างเครื่องมือจะต้องมีความรอบรู้ในแรงคิดหรือทฤษฎีเกี่ยวกับการคิด เพื่อนำมาเป็นครอบหรือโครงสร้างของการคิดเมื่อมีการกำหนดนิยามเชิงปฏิบัติการของปฏิบัติการของโครงสร้าง องค์ประกอบการคิดแล้วจะทำให้ได้ตัวชี้วัดหรือลักษณะพฤติกรรมเฉพาะที่เป็นรูปธรรมซึ่งสามารถบ่งชี้ถึงโครงสร้าง องค์ประกอบของการคิดจากนั้นจึงเขียนข้อความตามตัวชี้วัดหรือลักษณะพฤติกรรมเฉพาะของแต่ละองค์ประกอบ ของการคิดนั้น ๆ 1.2.2 กำหนดกรอบของการวัดและนิยามเชิงปฏิบัติการผู้พัฒนาแบบวัดควรศึกษาเอกสาร แนวคิดทฤษฎีที่เกี่ยวข้องกับความสามารถทางการคิดตามจุดมุ่งหมายที่ต้องการผู้พัฒนาแบบวัด ควรคัดเลือกแนวคิดหรือทฤษฎีที่เหมาะสมกับบริบทและจุดมุ่งหมายที่ต้องการเป็นหลักยึดและศึกษาให้เข้าใจ อย่างลึกซึ้งเพื่อกำหนดโครงสร้างองค์ประกอบของความสามารถทางการคิดตามทฤษฎีและให้นิยามเชิงปฏิบัติการของ แต่ละองค์ประกอบในเชิงรูปธรรมของพฤติกรรมที่สามารถบ่งชี้ถึงลักษณะของแต่ละองค์ประกอบของการคิดนั้นได้ 1.2.3 สร้างผังข้อสอบ (Table of Specification) การสร้างฝังข้อสอบเป็นการกำหนด เค้าโครงของแบบวัดความสามารถทางการคิดที่ต้องการสร้างให้ครอบคลุมโครงสร้างองค์ประกอบใดบ้างตามทฤษฎี และกำหนดว่าแต่ละส่วนมีน้ำหนักความสำคัญมากน้อยเพียงใด ในกรณีที่ต้องการสร้างแบบวัดความสามารถ ทางการคิดสำหรับใช้เฉพาะวิชาใดวิชาหนึ่งผู้พัฒนาแบบวัดจะต้องกำหนดเนื้อหาของวิชานั้นด้วยว่าจะใช้เนื้อหา ใดบ้างที่เหมาะสมจะนำมาใช้วัดความสามารถทางการคิดพร้อมทั้งกำหนดน้ำหนักความสำคัญของแต่ละเนื้อหาใน แต่ละองค์ประกอบความสามารถทางการคือเป็นสังข้อสอบสำหรับนำไปใช้เขียนข้อสอบต่อไป 2 แนวทางของการวัดจากการปฏิบัติจริง (Authentic Performance Measurement) สำหรับ แนวทางของการวัดนี้เป็นทางเลือกใหม่ที่เสนอโดยกลุ่มนักจัดการเรียนรู้ในบริบทที่เป็นธรรมชาติ โดยการเน้นการวัด จากการปฏิบัติในชีวิตจริงหรือคล้ายจริงที่มีคุณค่าต่อตัวผู้ปฏิบัติ มิติของการวัดครอบคลุมทักษะการคิดที่ซับซ้อน ในการปฏิบัติงาน ความร่วมมือในการแก้ปัญหาและการประเมินตนเอง เทคนิคการวัด ใช้การสังเกตสภาพงาน ปฏิบัติจากการเขียนเรียงความการแก้ปัญหาในสถานการณ์ที่เหมือนโลกแห่งความจริง และการรวบรวมในแฟ้มรวม ผลงาน (Portfolio) ที่ดีเด่น สรุปได้ว่า การวัดและประเมินผลความสามารถในการคิดเชิงวิทยาศาสตร์สามารถทำได้ 2 แนวทางใหญ่ ๆ แนวทางแรก คือ วัดและประเมินผลความสามารถทางการคิด แนวทางที่ 2 วัดและประเมินผล ความสามารถทางการคิดจากการปฏิบัติจริง โดยขั้นตอนในการสร้างแบบวัดและประเมินผลความสามารถทาง การคิด สามารถทำได้โดย 1) ศึกษาเอกสาร แนวคิด ทฤษฎีที่เกี่ยวข้องกับความสามารถทางการคิด 2) กำหนด โครงสร้าง/องค์ประกอบความสามารถทางการคิดที่ต้องการ 3) กำหนดรูปแบบการประเมินว่าจะประเมิน ด้วยการทดสอบด้วยแบบทดสอบ ประเมินตามสภาพจริงหรือรูปแบบอื่น ๆ 4) กำหนดผังข้อสอบหรือผัง

16 การประเมินความสามารถทางการคิดว่าจะให้ครอบคลุมโครงสร้างองค์ประกอบการคิดใดบ้างพร้อมทั้งกำหนด น้ำหนักแต่ละส่วนและคัดเลือกเนื้อหาวิชาที่ต้องการวัด โดยในงานวิจัยนี้ได้วัดและประเมินผลการคิดเชิง วิทยาศาสตร์โดยใช้แบบทดสอบการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ 4 ด้าน คือ 1) การคิดเพื่อระบุปัญหา 2) การคิดเพื่อ ตั้งสมมติฐาน 3) การคิดเพื่อรวบรวมข้อมูล 4) การคิดเพื่อตีความหมายข้อมูลและลงข้อสรุป 3. การจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ กระบวนการเรียนการสอนเน้นการสืบเสาะหาความรู้ (Inquiry process) จะเป็นการพัฒนาให้ผู้เรียน ได้รับความรู้ และทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ปลูกฝังให้นักเรียนใช้ความคิดของตนเอง สามารถเสาะหา ความรู้ หรือวิเคราะห์ข้อมูลได้ 3.1 ความเป็นมาของการจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (ภพ เลาหไพบูลย์. 2534 : 119-120) ได้ เสนอแนะขั้นตอนการสอนแบบสืบเสาะหาความรู้เป็น 3 ขั้นตอน ดังนี้ 1. การอภิปรายเพื่อนำสู่การทดลอง 2. การทดลอง 3. การอภิปรายเพื่อสรุปผลการทดลอง สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ระบุว่า ผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนเมื่อเทียบกับ นานาชาติ นักเรียนของไทยได้คะแนนเฉลี่ยค่อนข้างต่ำทำข้อสอบภาคทฤษฎีได้ แต่ทำข้อสอบภาคปฏิบัติไม่ได้ นักการศึกษาจึงมองแนวทางจัดการเรียนรู้แนวใหม่ตามแนวทฤษฎีการเรียนรู้แบบสรรค์สร้างความรู้ (Constructivism) ที่เชื่อว่าการเรียนรู้เกิดขึ้นในตัวของผู้เรียนเอง โดยครูเป็นผู้กระตุ้น ผู้อํานวยความสะดวก ซักถามและจัดสถานการณ์ให้เหมาะสมกับความรู้เดิมของผู้เรียนและยึดตามแนวทางของนักการศึกษากลุ่ม BSCS (Biological Science Curriculum Study) ซึ่งได้เสนอขั้นตอนในการจัดการเรียนรู้เป็น 5 ขั้นตอน (สมบัติ กาญจนารักพงค์และคณะ. 2549 : 4-5 ; อ้างอิงจาก นันทิยา บุญเคลือบ และคณะ. 2540. แนวคิดในการจัดการ เรียนการสอนวิชาวิทยาศาสตร์. หน้า 44) คือ ขั้นสร้างความสนใจ ขั้นสำรวจและค้นหา ขั้นอธิบายและลงข้อสรุป ขั้นขยายความรู้ และขั้นประเมิน แต่ครูทั่วไปยังไม่นิยมนำไปใช้จนกระทั่งสถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และ เทคโนโลยีได้เผยแพร่ เมื่อประกาศใช้หลักสูตรการศึกษาขั้นพื้นฐาน พ.ศ.2544 โดยเรียกว่าวิธีการสืบเสาะหา ความรู้ (Inquiry cycle) 3.2 ความหมายของการจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ นักการศึกษาและนักวิชาการได้ให้ความหมายของการจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ไว้ ดังนี้

17 สุวิทย์ มูลคำ และอรทัย มูลคำ (2545 : 136) ระบุว่า “การจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ คือ กระบวนการเรียนรู้ที่เน้นการพัฒนาความสามารถในการแก้ปัญหาด้วยวิธีการฝึกให้ผู้เรียนรู้จักศึกษาค้นคว้าความรู้ โดยผู้สอนตั้งคำถามกระตุ้นให้ผู้เรียนใช้กระบวนการทางความคิด หาเหตุผลจนค้นพบความรู้หรือแนวทาง ในการแก้ไขปัญหาที่ถูกต้องด้วยตนเอง สรุปเป็นหลักการกฎเกณฑ์หรือวิธีการในการแก้ปัญหาและสามารถนำไป ประยุกต์ใช้ประโยชน์ในการควบคุม ปรับปรุง เปลี่ยนแปลงหรือสร้างสรรค์สิ่งแวดล้อมในสภาพการณ์ต่าง ๆ ได้ อย่างกว้างขวาง” สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (2545 : 147) การสืบเสาะเป็นกระบวนการ ต่อเนื่องกันไป เพื่อแก้ปัญหา เพื่อได้ความซึ่งเป็นพื้นฐานของการเรียนรู้ต่อไป จากที่กล่าวมาทั้งหมดสรุปได้ว่า การจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ หมายถึง วิธีการที่มุ่ง ส่งเสริมให้ผู้เรียนรู้จักค้นคว้าหาความรู้ด้วยตนเอง โดยใช้กระบวนการทางวิทยาศาสตร์ ครูมีหน้าที่เพียงจัดสภาพ การเรียนการสอนให้เอื้อต่อกระบวนการที่จะคิดแก้ปัญหาโดยใช้คำถาม ครูจะต้องสร้างแรงจูงใจและทำให้ ห้องเรียนมีบรรยากาศอิสระเพื่อการซักถามและอภิปราย ดังนั้นกล่าวได้ว่า การสอนแบบสืบเสาะหาความรู้ เป็นวิธีการสอนแบบส่งเสริมให้ผู้เรียนคิดเป็น ทำเป็น และแก้ปัญหาได้ด้วยตนเอง 3.3 ขั้นตอนของการจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ การจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ประกอบด้วยขั้นตอนที่สำคัญ ดังนี้ วินซิติและบัทเทเมอร (Windschiti & Buttemer. 2000 : 32 ; อ้างอิงจาก Nation Science Education. 1996. Benchmarks for Science Literacy. p.93) ได้กล่าวถึงกระบวนการเรียนรู้แบบสืบเสาะหา ความรู้เบื้องต้น โดยอาศัยความรู้เดิมของผู้เรียนเป็นหลักแบ่งเป็น 3 ขั้นตอนคือ 1. การตั้งคำถามเกี่ยวกับสิ่งที่สงสัยใคร่รู้หรือการระบุปัญหา 2. การสืบเสาะหาความรู้เพื่อตอบคำถาม 3. การวิเคราะห์และอธิบายสิ่งที่ค้นพบอย่างสมเหตุสมผล แต่ละขั้นตอนมีความสำคัญ แต่ขั้นตอนที่สำคัญที่สุดน่าจะเป็นการวิเคราะห์และอธิบายสิ่งที่ค้นพบ เพราะขั้นนี้ผู้เรียนเป็นผู้สร้างความรู้หรือแนวคิดขึ้นใหม่โดยอ้างอิงถึงหลักฐานข้อมูลที่รวบรวมได้จากการสังเกต หรือทดลอง และเชื่อมโยงองค์ความรู้ที่มีอยู่เดิมกับการสรุปที่ได้จากการค้นพบอย่างสมเหตุสมผล ภพ เลาหไพบูลย์ (2542 : 154-155) ได้แบ่งการจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้เป็น 3 ขั้นตอน ขั้นตอนที่ 1 การสำรวจสถานการณ์ต่างๆ ได้แก่วัสดุ ปรากฏการณ์ หาคำอธิบายทั่วไปและ ตั้งสมมติฐาน เสนอแนะการทดลองเพื่อทดสอบสมมติฐาน ขั้นตอนที่ 2 เป็นการสร้างรูปแบบแนวคิด หลักการต่าง ๆ

18 ขั้นตอนที่ 3 เป็นการสืบค้นหาความรู้เมื่อได้มโนมติ หลักการต่าง ๆ แล้วก็ทำการขยายแนวคิด หรือหลักการไปใช้ในสถานการณ์ใหม่ โดยเริ่มทำการสำรวจใหม่อีกเป็นวงจรของการเรียนรู้(Learning cycle) ทำให้ผู้เรียนได้เรียนรู้วิธีที่จะเรียน (Learning how to learn) ไสว ฟักขาว (2544 : 102-104) กล่าวถึงขั้นตอนการจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ไว้ 6 ขั้นตอน ดังนี้ ขั้นที่ 1 นำเสนอสถานการณ์หรือสิ่งที่เป็นปัญหา โดยครูอาจเล่าเรื่องโดยใช้สื่ออุปกรณ์ ภาพประกอบหรือนำของจริงมาแสดงก็ได้ ขั้นที่ 2 สังเกต ครูให้นักเรียนสังเกตสิ่งที่ครูนำเสนอ โดยใช้ประสาทสัมผัสทั้ง 5 หรืออาจใช้ เครื่องมือบางอย่างช่วยก็ได้ ขั้นที่ 3 อธิบาย ครูให้นักเรียนคิดสาเหตุของปัญหาแล้วตั้งสมมติฐานเกี่ยวกับปัญหานั้น จากความรู้และประสบการณ์เดิมของนักเรียน ขั้นที่ 4 ทดสอบ ครูให้นักเรียนช่วยกันตั้งคำถามเพื่อรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับปัญหาให้มากที่สุด เพื่อทดสอบสมมติฐาน โดยครูจะไม่พยายามตอบคำถามในลักษณะที่จะอธิบายคำตอบของปัญหา แต่อาจตอบเพียง "ใช่" หรือ "ไม่ใช่" เท่านั้น นอกจากการถามแล้ว ครูอาจให้นักเรียนศึกษาหรือทำการทดลองเพื่อพิสูจน์สมมติฐาน ด้วยก็ได้ ในกรณีที่เรื่องไม่ยุ่งยาก และใช้เวลาไม่มาก ขั้นที่ 5 สรุป ครูให้นักเรียนสรุปความรู้ที่ได้จากขั้นทดสอบ เพื่ออธิบายคาตอบของปัญหา ขั้นที่ 6 นำความรู้ไปใช้ครูกระตุ้นให้นักเรียนนำความรู้ที่ได้ประยุกต์ใช้ให้เกิดประโยชน์ ในชีวิตประจำวัน สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (2547 : 14-16) กล่าวถึงขั้นตอนการจัด การเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ ดังนี้ 1. สร้างความสนใจ (Engagement) เป็นการนำเข้าสู่บทเรียนหรือเรื่องที่สนใจซึ่งอาจเกิดขึ้น เองจากความสงสัย หรืออาจเริ่มจากความสนใจของตัวนักเรียนเองหรือเกิดจากการอภิปรายภายในกลุ่ม หรืออาจ เริ่มจากความสนใจอาจมาจากเหตุการณ์ที่กําลังเกิดขึ้นอยู่ในช่วงเวลานั้น หรือเป็นเรื่องที่เชื่อมโยงกับความรู้เดิม ที่เพิ่งเรียนรู้มาแล้วเป็นตัวกระตุ้นให้นักเรียนสร้างคำถาม กำหนดประเด็นที่จะศึกษา ในกรณีที่ยังไม่มีประเด็นใด น่าสนใจ ครูอาจให้ศึกษาจากสื่อต่างๆ หรือเป็นผู้กระตุ้นด้วยการเสนอประเด็นขึ้นมาก่อนแต่ไม่ควรบังคับ ให้นักเรียนยอมรับประเด็นหรือคำถามที่ครูกําลังสนใจเป็นเรื่องที่จะใช้ศึกษา เมื่อมีคำถามที่น่าสนใจและนักเรียน ส่วนใหญ่ยอมรับให้เป็นประเด็นที่ต้องการศึกษา จึงร่วมกันกำหนดขอบเขตและแจกแจงรายละเอียดของเรื่องที่จะ ศึกษาให้มีความชัดเจนยิ่งขึ้น อาจรวมทั้งการรวบรวมความรู้ประสบการณ์เดิม หรือความรู้จากแหล่งต่าง ๆ ที่ช่วย นำไปสู่ความเข้าใจเรื่องหรือประเด็นที่จะศึกษามากขึ้นและมีแนวทางที่ใช้ในการสำรวจตรวจสอบอย่างหลากหลาย

19 2. ขั้นสำรวจและค้นหา (Exploration) เมื่อทำความเข้าใจในประเด็นหรือคำถามที่สนใจ จะศึกษาอย่างถ่องแท้แล้ว ก็มีการวางแผนกำหนดแนวทางการสำรวจตรวจสอบตั้งสมมติฐานกำหนดทางเลือก ที่เป็นไปได้ ลงมือปฏิบัติเพื่อเก็บรวบรวมข้อมูลข้อสนเทศ หรือปรากฏการณ์ต่าง ๆ วิธีการตรวจสอบอาจทำได้ หลายวิธี เช่น ทำการทดลอง ทำกิจกรรมภาคสนาม การใช้คอมพิวเตอร์เพื่อช่วยสร้างสถานการณ์จำลอง (Simulation) การศึกษาหาข้อมูลจากเอกสารอ้างอิงหรือจากแหล่งข้อมูลต่าง ๆ เพื่อให้ได้มาซึ่งข้อมูลอย่าง เพียงพอที่จะใช้ในขั้นต่อไป 3. ขั้นอธิบายและลงข้อสรุป (Explanation) เมื่อได้ข้อมูลอย่างเพียงพอจากการสำรวจ ตรวจสอบ แล้วจึงนำข้อมูล ข้อสนเทศ ที่ได้มาวิเคราะห์ แปลผล สรุปผล และนำเสนอผลที่ได้ในรูปต่าง ๆ เช่น บรรยาย สรุป สร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์หรือรูปวาด สร้างตาราง ฯลฯ การค้นพบในขั้นนี้อาจเป็นไปได้ หลายทาง เช่น สนับสนุนสมมติฐานที่ตั้งไว้ โต้แย้งกับสมมติฐานที่ตั้งไว้หรือไม่เกี่ยวข้องกับประเด็นที่กำหนดไว้ แต่ผลที่ได้จะอยู่ในรูปใดก็สามารถสร้างความรู้และช่วยให้เกิดการเรียนรู้ได้ 4. ขั้นขยายความรู้ (Elaboration) เป็นการนำความรู้ที่สร้างขึ้นไปเชื่อมโยงกับความรู้เดิมหรือ แนวคิดที่ได้ค้นคว้าเพิ่มเติม หรือนำแบบจำลองหรือข้อสรุปที่ได้ไปใช้อธิบายสถานการณ์หรือเหตุการณ์อื่น ๆ ถ้าใช้อธิบายเรื่องต่าง ๆ ได้มาก ก็แสดงว่าข้อจำกัดน้อยซึ่งก็จะช่วยให้เชื่อมโยงกับเรื่องราวต่างๆ และทำให้เกิด ความรู้กว้างขวางขึ้น 5. ขั้นประเมิน (Evaluation) เป็นการประเมินการเรียนรู้ด้วยกระบวนการต่าง ๆ ว่านักเรียน มีความรู้อะไรบ้าง อย่างไร และมากน้อยเพียงใด จากขั้นนี้จะนำไปสู่การนำความรู้ไปประยุกต์ใช้ในเรื่องอื่น ๆ กล่าวโดยสรุป การเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ เป็นการจัดการเรียนรู้ที่ไม่ตายตัว ครูผู้สอนต้อง นำมาบูรณาการหรือเลือกใช้ให้เหมาะสมกับนักเรียน สภาพแวดล้อม จุดประสงค์การเรียนรู้ ตลอดจนเนื้อหาสาระ การเรียนรู้แต่ละครั้ง ขั้นตอนการจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้มีหลายขั้นตอน ซึ่งผู้วิจัยได้ประยุกต์ใช้ ขั้นตอนการจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ของสถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ประกอบด้วย 4 ขั้น ดังนี้ ขั้นที่ 1 สร้างความสนใจ ขั้นที่ 2 สำรวจและค้นหา ขั้นที่ 3 ลงข้อสรุปและขยายความรู้ ขั้นที่ 4 ประเมิน 3.4 บทบาทของครูในการจัดการเรียนรูปแบบสืบเสาะหาความรู้ คาลลาฮาน (Callahan. 1991 : 261-262) ได้กล่าวถึงบทบาทของครูในการจัดการเรียนรู้แบบ สืบเสาะหาความรู้ ซึ่งสรุปได้ดังนี้ 1. ครูมีหน้าที่ให้คำแนะนำกับนักเรียนเรียนมากกว่าบอกให้นักเรียนทำตาม 2. ครูตั้งคำถาม เลือกประเด็นที่น่าสนใจ เพื่อกระตุ้นให้นักเรียนเรียนคิดและพยายามค้นหา คำตอบ

20 3. ในขณะที่นักเรียนค้นหาคำตอบ ครูควรแนะนำในการค้นพบโดยหาความชัดเจนกับปัญหา 4. ครูพยายามสร้างบรรยากาศในชั้นเรียนที่เป็นการส่งเสริมการสร้างข้อคาดเดา การตั้ง ข้อสงสัยและการคิดแก้ปัญหา 5. สนับสนุนให้นักเรียนตั้งสมมติฐานและเปิดโอกาสให้นักเรียนได้ตรวจสอบสมมติฐาน ด้วยตนเอง 6. ช่วยนักเรียนในการวิเคราะห์และประเมินความคิดของตนเอง โดยเปิดโอกาสให้มี การอภิปรายเปิดในชั้นเรียน และพยายามกระตุ้นให้นักเรียนพยายามคิดโดยไม่มีการข่มขู่ เมื่อคำตอบไม่เป็นไป ตามที่คาดหวัง กระทรวงศึกษาธิการ (2544 : 36) กล่าวถึงบทบาทของครูในการจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหา ความรู้ไว้ดังนี้ 1. ครูจะต้องจัดสภาพแวดล้อมสถานการณ์หรือสิ่งเร้าต่าง ๆ ที่เป็นปัญหาให้นักเรียนได้ ฝึกสังเกต เปรียบเทียบ จนเห็นปัญหาและเกิดความสงสัยใคร่รู้ 2. ครูกระตุ้นให้นักเรียนหาสาเหตุของปัญหานั้นด้วยการตั้งคำถาม 3. ให้นักเรียนตั้งสมมติฐานเชิงทำนายแล้วพิสูจน์ แล้วให้นักเรียนช่วยกันสรุป 4. ครูส่งเสริมให้นักเรียนนำหลักการและกฎเกณฑ์ที่ค้นพบไปใช้ในการแก้ปัญหาเพื่อให้เกิด การควบคุมและสร้างสรรค์สิ่งแวดล้อมในสภาพการณ์ต่าง ๆ ได้อย่างกว้างขวาง 3.5 ข้อดีของการจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ ภพ เลาหไพบูลย์ (2542 : 156-157) ได้กล่าว ถึงข้อดีของการจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ มีดังนี้ 1. นักเรียนมีโอกาสได้พัฒนาความคิดอย่างเต็มที่ได้ศึกษาค้นคว้าด้วยตนเองจึงมีความอยาก เรียนรู้อยู่ตลอดเวลา 2. นักเรียนมีโอกาสได้ฝึกความคิด และฝึกการกระทำ ทำให้ได้เรียนรู้วิธีจัดระบบความคิดและ วิธีแสวงหาความรู้ด้วยตนเอง ทำให้ความรู้คงทนและถ่ายโยงการเรียนรู้ได้ กล่าวคือ ทำให้สามารถจดจำได้นานและ นำไปใช้ในสถานการณ์ใหม่ได้อีกด้วย 3. นักเรียนเป็นศูนย์กลางของการเรียนการจัดการเรียนรู้ 4. นักเรียนสามารถเรียนรู้มโนมติ และหลักการทางวิทยาศาสตร์ได้เร็วขึ้น 5. นักเรียนจะเป็นผู้มีเจตคติที่ดีต่อการเรียนการจัดการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ จากคำกล่าวของ ภพ เลาหไพบูลย์ สอดคล้องกับ พิมพันธ์ เดชะคุปต์ (2544 : 60-61) ได้กล่าวถึง ข้อดีของการจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ไว้ดังนี้

21 1. เป็นการพัฒนาศักยภาพด้านสติปัญญา คือ ฉลาดขึ้นเป็นนักริเริ่มสร้างสรรค์และ นักจัดระเบียบ 2. การค้นพบด้วยตัวเองทำให้เกิดแรงจูงใจภายในมากกว่าการเรียนแบบท่องจำ 3. ฝึกให้นักเรียนรู้วิธีค้นหาความรู้ แก้ปัญหาด้วยตนเอง 4. ช่วยให้จดจำความรู้ได้นาน และสามารถถ่ายโยงความรู้ได้ 5. นักเรียนเป็นศูนย์กลางการเรียนการจัดการเรียนรู้ จะทำให้การเรียนมีความหมายเป็นการเรียน ที่มีชีวิตชีวา 6. ช่วยพัฒนามโนทัศน์แก่ผู้เรียน 7. พัฒนาให้นักเรียนมีเจตคติทางวิทยาศาสตร์ 8. ช่วยให้นักเรียนเกิดความเชื่อมั่นว่าจะทำการสิ่งใด ๆ จะสำเร็จด้วยตนเอง สามารถคิดและ แก้ปัญหาด้วยตนเอง ไม่ย่อท้อต่ออุปสรรค 9. นักเรียนมีเจตคติที่ดีต่อวิชาวิทยาศาสตร์ 10. ได้ประสบการณ์ตรงฝึกทักษะการแก้ปัญหาและทักษะการใช้เครื่องมือวิทยาศาสตร์ 11. สามารถนำความรู้ไปใช้ในชีวิตประจำวันได้ และปฏิบัติได้ด้วยตนเอง ซึ่งจะทำให้ผู้เรียน เกิดความเข้าใจและจดจำได้มีเจตคติที่ดีต่อวิชาวิทยาศาสตร์และสามารถนำไปใช้ประโยชน์ต่อไปได้ จากที่กล่าวมาข้างต้นสรุปได้ว่าข้อดีของการจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ นักเรียนเป็น ศูนย์กลาง นักเรียนได้พัฒนาความคิดอย่างเต็มที่ ได้ศึกษาค้นคว้าด้วยตนเองจึงมีความอยากเรียนรู้อยู่ตลอดเวลา นักเรียนรู้วิธีค้นหาความรู้ แก้ปัญหาด้วยตนเอง 4. สะเต็มศึกษา 4.1 ความหมายของแนวคิดสะเต็มศึกษา คำว่า “สะเต็ม” หรือ “STEM” เป็นคำย่อจากภาษาอังกฤษของศาสตร์ 4 สาขาวิชา ได้แก่ วิทยาศาสตร์ (Science) เทคโนโลยี (Technology) วิศวกรรมศาสตร์ (Engineering) และคณิตศาสตร์(Mathematics) ซึ่ง ชลาธิป สมาหิโต (2557 : หน้า 1) ได้ให้คำจำกัดความของ STEM ไว้ว่า เป็นการจัดการศึกษาแบบบูรณาการความรู้ ทางวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์โดยนำลักษณะทางธรรมชาติของแต่ละสาระวิชามา ผสมผสานและจัดเป็นการเรียนรู้ให้กับผู้เรียนโดยเน้นการนำความรู้ไปใช้ในการแก้ปัญหาในชีวิตจริง รวมทั้ง การพัฒนากระบวนการผลิตใหม่ที่เป็นประโยชน์ต่อการดำเนินชีวิต และการทำงาน ซึ่งชื่อของ “STEM” เกิดจาก การย่อชื่ออักษรตัวแรกของ 4 สาระวิชาเข้าด้วยกัน ดังนี้ Science (วิทยาศาสตร์) คือ การเรียนรู้เรื่องราวของธรรมชาติ เช่น ปรากฏการณ์ต่าง ๆ โดยผ่าน กระบวนการคิดอย่างเป็นระบบ ซึ่งวิทยาศาสตร์นั้นมีเป้าหมายหลักเพื่อใช้อธิบายกฎเกณฑ์หรือปรากฏการณ์ต่าง ๆ

22 ตามธรรมชาติ โดยใช้หลักและระเบียบวิธีการทางวิทยาศาสตร์ ซึ่งประกอบด้วย 5 ขั้นตอน ได้แก่ 1) การสังเกต และการตั้งปัญหาจากสิ่งที่พบ 2) การตั้งสมมติฐาน คือ การคาดคะเนเหตุการณ์ต่าง ๆ จากสิ่งที่พบโดยใช้เหตุผล 3) การศึกษาค้นคว้าและรวบรวมข้อมูล 4) การทดลองเพื่อเป็นการตรวจสอบความถูกต้องของสมมติฐาน และ 5) การสรุปผล Technology (เทคโนโลยี) คือ วิทยาการที่นำเอาความรู้ทางวิทยาศาสตร์มาใช้ให้เกิดประโยชน์ในทาง ปฏิบัติและอุตสาหกรรม หากจะพูดให้เข้าใจง่ายขึ้น เทคโนโลยีก็คือ สิ่งที่เราสร้างหรือพัฒนาขึ้นมาเพื่ออำนวย ความสะดวกในการดำรงชีวิต ไม่ใช่มีความหมายเพียงแค่คอมพิวเตอร์หรือสื่ออิเล็กทรอนิกส์เท่านั้น แต่หมายรวมไป ถึงสิ่งประดิษฐ์ตามยุคสมัยต่าง ๆ อย่างเครื่องใช้ไฟฟ้าหรือรวมไปถึงเครื่องใช้ทั่วไปอย่าง ยางลบ มีด กรรไกร กบเหล่าดินสอ เป็นต้น Engineering (วิศวกรรมศาสตร์) คือ ทักษะกระบวนการในการออกแบบ สร้างแบบรวมไปถึงการวางแผน เพื่อแก้ไขปัญหา โดยการใช้องค์ความรู้ด้านต่าง ๆ มาสร้างสรรค์ออกแบบผลงานที่ใช้งานได้จริง ซึ่งกระบวนการ ในการทำงานของวิศวกรรมศาสตร์นั้น สามารถนำมาบูรณาการกับหลักแนวคิดของวิทยาศาสตร์เทคโนโลยีและ คณิตศาสตร์ ซึ่งจะช่วยส่งเสริมทำให้เกิดการพัฒนาทางความคิดออกแบบสิ่งต่าง ๆ ได้อย่างสร้างสรรค์มาก Mathematics (คณิตศาสตร์) คือ วิชาที่ว่าด้วยเรื่องของการคำนวณ เป็นการเรียนรู้ในเรื่องราวของจำนวน ตัวเลข รูปแบบ ปริมาตร รูปทรงต่าง ๆ รวมไปถึงแบบรูปและความสัมพันธ์(พีชคณิต) ฯลฯ ซึ่งทักษะ ทางคณิตศาสตร์นี้เป็นทักษะที่สามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้กับทุกแขนงวิชาเพราะเป็นศาสตร์ที่สามารถพิสูจน์ได้มี ความแม่นยำ และเรายังสามารถพบคณิตศาสตร์ได้ในชีวิตประจำวันของเราแทบทุกที่ทุกเวลาอีกด้วย นอกจากนี้ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี(2557) ยังได้ให้ความหมายของสะเต็ม ศึกษา คือ แนวทางการจัดการศึกษาให้ผู้เรียนเกิดการเรียนรู้และสามารถบูรณาการความรู้ทางวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี กระบวนการทางวิศวกรรม และคณิตศาสตร์ ไปใช้ในการเชื่อมโยงและแก้ปัญหาในชีวิตจริง รวมทั้ง การพัฒนากระบวนการหรือผลผลิตใหม่ควบคู่ไปกับการพัฒนาทักษะแห่งศตวรรษที่ 21 ดังนั้น สะเต็มศึกษา จึงไม่ใช่เรื่องใหม่ แต่เป็นการต่อยอดหลักสูตร โดยบูรณาการการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี กระบวนการ ทางวิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์เพื่อนำไปใช้แก้ปัญหาในชีวิตจริง และการประกอบอาชีพในอนาคต สะเต็มศึกษาจึงส่งเสริมการเรียนรู้ผ่านกิจกรรมหรือโครงงานที่มุ่งแก้ปัญหาที่พบเห็นในชีวิตจริง เพื่อสร้างเสริม ประสบการณ์ ทักษะชีวิตความคิดสร้างสรรค์ นำไปสู่การสร้างนวัตกรรม ผู้เรียนที่มีประสบการณ์ในการทำกิจกรรม หรือโครงงานสะเต็มจะมีความพร้อมที่จะไปปฏิบัติงานที่ต้องใช้องค์ความรู้ และทักษะด้านวิทยาศาสตร์คณิตศาสตร์ และเทคโนโลยีในภาคการผลิต และการบริการที่สำคัญต่ออนาคตของประเทศ จากที่กล่าวมาข้างต้น แนวคิดสะเต็มศึกษาเป็นแนวทางการจัดการศึกษาที่บูรณาการเนื้อหาและทักษะ ในลักษณะข้ามสาระวิชา โดยให้ความสำคัญกับทางด้านวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยีวิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์ ก่อให้เกิดความเข้าใจอย่างลึกซึ้งในสิ่งที่เรียน ขยายสู่การแก้ปัญหาในชีวิตประจำวัน เพื่อนำไปสู่การเตรียม

23 ความพร้อมให้กับเด็กในการประยุกต์ใช้ความรู้และทักษะอย่างความหมายและเหมาะสมกับวัย สามารถดำรงชีวิต อย่างมีคุณภาพในศตวรรษที่ 21 และมุ่งสู่การเพิ่มขีดความสามารถในการแข่งขันทางเศรษฐกิจระดับสากล 4.2 แนวคิดและทฤษฎีพื้นฐานที่เกี่ยวข้องกับสะเต็มศึกษา วศิณีส์อิศรเสนา ณ อยุธยา (2560 : หน้า 15-29) กล่าวถึง แนวคิดและทฤษฎีพื้นฐานการเรียนแบบ สะเต็มศึกษาว่ามีแนวคิดและทฤษฎีพื้นฐานจาก 1) การเรียนที่เน้นเด็กหรือผู้เรียนเป็นศูนย์กลางการเรียน (ChildCentered, Student-Centered, Learning-Centered) 2) การสร้างองค์ความรู้หรือที่เรียกว่า Constructivist การสร้างองค์ความรู้เกี่ยวข้องกับการเรียนการสอนแบบสะเต็มศึกษา 3) การเรียนรู้ด้วยการลงมือกระท ำ หรือ การเรียนรู้อย่างกระตือรือร้น (Active Learning) 4) การคิดแก้ปัญหา (Problem Solving) และ 5) การเรียนแบบ ร่วมมือกัน (Coorporative Learning) ซึ่งมีรายละเอียดดังนี้ 1. การเรียนที่เน้นเด็กหรือผู้เรียนเป็นศูนย์กลางการเรียน (Child-centered, Student centered, Learning-centered) กระบวนการเรียนรู้ที่เหมาะสมที่สุดเพื่อให้ผู้เรียนได้รับความรู้อย่างเต็มที่เพราะเกิดจาก ความต้องการเรียนรู้และความสนใจของผู้เรียนเองและก่อให้เกิดการเรียนรู้ได้ตลอดชีวิต คือ การเรียนรู้โดย เน้นผู้เรียนเป็นสำคัญ หรือเน้นเด็กเป็นศูนย์กลางการเรียน การเรียนแบบเน้นเด็กเป็นศูนย์กลางการเรียนเป็นเรื่อง ที่มีมานานแล้ว แต่ยังนิยมใช้เป็นแนวทางการสอนอยู่ ความคิดในเรื่องการเน้นเด็กเป็นศูนย์กลางการเรียนเริ่มที่ ประเทศสหรัฐอเมริกา โดยศาสตราจารย์จอห์น ดิวอี้(John Dewey) ที่มีความเชื่อว่า เด็กเรียนรู้ได้ดีจากเนื้อหา ที่เชื่อมโยงจากตัวเด็กเอง เด็กเรียนรู้จากประสบการณ์ที่มีอยู่เดิมและประสบการณ์ใหม่ของเด็ก ซึ่งการเรียนรู้นี้ เป็นการเรียนรู้โดยตัวเด็กเองเป็นสำคัญ ซึ่งเราเรียกกันต่อมาว่า “การเรียนรู้ที่เน้นเด็กเป็นสำคัญ” ซึ่ง Welmer (2012) ได้กล่าวถึงลักษณะการเรียนที่เน้นผู้เรียนเป็นสำคัญ คือ 1.1) การสอนที่เน้นผู้เรียนด้วยการให้นักเรียนทำงานหนักและยุ่งในการเรียน ครูต้องทำงาน มากขึ้น เพื่อให้นักเรียนได้เรียนรู้จากการตั้งคำถาม เตรียมเนื้อหา ยกตัวอย่าง ให้ข้อมูลและแนะนำนักเรียนเพิ่มขึ้น ครูต้องทำงานมากกว่านักเรียนเพื่อให้นักเรียนได้มีทักษะในการเรียนรู้และเพื่อพัฒนานักเรียน 1.2) การสอนที่เน้นผู้เรียนเป็นศูนย์กลางการเรียนด้วยทักษะในการเรียนการสอน ครูที่เน้นผู้เรียน เป็นศูนย์กลางการเรียน โดยสอนให้นักเรียนคิดแก้ปัญหาและประเมินผลจากสิ่งที่เกิดขึ้นด้วยการวิเคราะห์สร้าง สมมติฐาน คิดและทำกิจกรรมที่โต้แย้งกับสมมติฐาน ซึ่งเป็นทักษะที่สำคัญและเป็นแนวทางในการเรียนรู้โดยครู เน้นให้นักเรียนเรียนรู้ให้มากที่สุด จากการวิจัยพบว่า นักเรียนสามารถเรียนรู้ได้เร็วขึ้นถ้าได้รับวิธีการสอนและ เนื้อหาที่ชัดเจน 1.3) การสอนที่เน้นผู้เรียนด้วยการสนับสนุนให้นักเรียนแสดงออกในสิ่งที่ได้เรียนรู้และวิธีการ ในการเรียนรู้ครูที่เน้นนักเรียนเป็นศูนย์กลางการเรียนรู้ใช้การสนทนาพูดคุยเกี่ยวกับการเรียนรู้ ถามนักเรียนเรียนรู้อะไร ตั้งคำถามที่ท้าทายตามสมมติฐานของนักเรียน และสนับสนุนให้นักเรียนรู้จักรับผิดชอบ ตัดสินใจในสิ่งที่เขาเรียนรู้

24 1.4) การสอนที่เน้นผู้เรียนด้วยการกระตุ้นนักเรียนโดยการควบคุมกระบวนการเรียนรู้บางส่วน ครูเป็นผู้ตัดสินใจเลือกสิ่งที่เด็กควรจะเรียนรู้และวิธีการเรียนรู้ ภายใต้เงื่อนไขที่ครูสามารถตรวจสอบการเรียนรู้ ของนักเรียน โดยครูเตรียมเนื้อหา ตำรา หลักสูตรไม่ได้ให้นักเรียนตัดสินใจทั้งหมด เพราะเป็นการลดแรงจูงใจของ นักเรียน ครูอาจให้นักเรียนเลือกบางส่วนในการเรียน เช่น วิธีการเรียนรู้ หรือการประเมินผล 1.5) การสอนที่เน้นผู้เรียนด้วยการส่งเสริมการทำงานร่วมกัน อาจใช้ห้องเรียน(ออนไลน์) ใน การจัดการเรียนรู้ ครูไม่ใช่เพียงสอนนักเรียนอย่างเดียว แต่ควรเรียนรู้จากนักเรียนด้วยครูที่สอนโดยเน้นผู้เรียน เป็นสำคัญ ทำงานเพื่อพัฒนาการเรียนรู้ของนักเรียน และคำนึงถึงการเรียนรู้รายบุคคลเป็นเป้าหมายที่สำคัญที่สุด ของการจัดประสบการณ์ในการเรียนในการจัดการเรียนการสอนแบบสะเต็มศึกษาเป็นการเน้นผู้เรียนให้เป็น ศูนย์กลางการเรียน นักเรียนเป็นผู้เรียนรู้เอง โดยครูเป็นผู้สนับสนุนและชี้นำให้นักเรียนเข้าสู่การเรียนรู้ เพื่อนักเรียนจะได้เรียนในสิ่งที่ตนมีความสนใจ อยากรู้และสนุกที่จะเรียนรู้ แล้วครูให้นักเรียนได้ลงมือ ทำกิจกรรม โดยเน้นนักเรียนเป็นศูนย์กลางการเรียนรู้ 2. การสร้างองค์ความรู้ หรือที่เรียกว่า Constructivist การสร้างองค์ความรู้เกี่ยวข้องกับการเรียนการสอนแบบสะเต็มศึกษา เพราะการจัดการเรียนการสอนแบบ สะเต็มศึกษาสอนให้นักเรียนสร้างองค์ความรู้จากการเรียน นักเรียนเรียนด้วยกระบวนการคิด การหาความรู้ การออกแบบ การแก้ปัญหา การสร้างสรรค์ การลงมือทำกิจกรรมเพื่อให้เกิดผลงานมาเสนอแบ่งปันความรู้ กับเพื่อน ซึ่งศาสตราจารย์จอร์จ เอส มอริสัน (Professor George S. Morrison) ได้สรุปไว้ในหนังสือชื่อ Early Childhood Education Today (Morrison, 2012 : p. 128-130) ว่า เป็นทฤษฎีพัฒนาทางสติปัญญาและ การเรียนรู้ตามแนวทางของจอห์น ดิวอี้ (John Dewey) จอง เพียเจต์ (Jean Piaget) และเลฟ ไวก็อตสกี้ (Lev Vygotsky) แนวทางในการสร้างองค์ความรู้สนับสนุนความเชื่อว่า เด็กเรียนรู้อย่างกระตือรือร้นเพื่อหาความรู้ พัฒนาการทางสติปัญญาของเด็กจะเกิดขึ้นได้ถ้าเด็กได้รับการแนะนำว่าจะเรียนรู้อย่างไร ครูต้องรู้ว่าอะไรเป็นสิ่งที่ เราต้องสอนเด็กและเราจะสอนเด็กอย่างไร ขึ้นอยู่กับการจัดสิ่งแวดล้อมของครูและพ่อแม่ เด็กเรียนรู้และ เกิดความคิดรวบยอด ซึ่งความคิดรวบยอดของการสร้างองค์ความรู้เกิดจาก 2.1 เด็กสร้างองค์ความรู้จากประสบการณ์หรือสิ่งที่เด็กรู้อยู่แล้ว 2.2 เด็กเป็นผู้ที่กระตือรือร้นในการสร้างองค์ความรู้ในการแก้ปัญหาและคิดด้วยตนเอง 2.3 เด็กได้รับประสบการณ์จากผู้คน สถานที่ และสิ่งต่าง ๆ ในการสร้างองค์ความรู้ 2.4 เด็กเรียนรู้จากประสบการณ์และกิจกรรมต่าง ๆ ที่เด็กเริ่มต้นและสนใจ 2.5 การจัดการเรียนการสอนที่เด็กเป็นศูนย์กลางการเรียน 3. การเรียนรู้ด้วยการลงมือกระทำ หรือการเรียนรู้อย่างกระตือรือร้น (Active learning) การเรียนรู้ ด้วยการลงมือกระทำ หมายถึง เด็กสร้างองค์ความรู้จากการลงมือทำกิจกรรมต่าง ๆ และทำกิจกรรมนั้น ๆ อย่างกระตือรือร้น ซึ่งกิจกรรมนั้นเกี่ยวข้องกับการแก้ปัญหาต่าง ๆ หรือหมายถึง เด็กสร้างองค์ความรู้ผ่านกิจกรรม

25 โดยใช้ร่างกายและจิตใจ เด็กกระตือรือร้นในการตั้งคำถามหรือการเรียนรู้ที่เด็กได้กระทำกับวัตถุ ได้มีปฏิสัมพันธ์ กับบุคคล ความคิดและเหตุการณ์ จนสามารถสร้างองค์ความรู้ด้วยตนเอง หลักการของการเรียนรู้แบบลงมือ กระทำคือ 1) การกระทำโดยตรง 2) การสะท้อนของการกระทำ 3) การเสริมแรงภายใน การคิดค้นและกิจกรรม ทั่วไป 4) การแก้ปัญหา ทฤษฎีของเพียเจต์ คือ Schemes หรือโครงสร้างทางสติปัญญาของคนมีการพัฒนาที่ปรับเปลี่ยนอยู่ ตลอดเวลา หมายถึง เด็กได้รับข้อมูลโดยการเรียนรู้ด้วยประสาทสัมผัสทั้งห้าจากคนหรือสิ่งของโดยผ่าน ประสบการณ์เดิม และความประทับใจ/การซึมซับ (Assimilation) ร่วมกับกระบวนการที่เด็กเปลี่ยนความคิด พฤติกรรม หรือความเชื่อโดยใช้จริง ซึ่งเป็นการเปลี่ยนความคิดใหม่ (Accommodation) และเกิดความสมดุลทั้ง 2 อย่างที่เกิดขึ้นเป็นข้อมูล สำหรับเพียเจต์แล้วการสร้างองค์ความรู้เป็นกระบวนการกระทำที่เกิดขึ้นภายในบุคคล กระบวนการสร้างการกระทำด้วยเหตุผลและการกระทำเกิดขึ้นระหว่างประสบการณ์ ความคิด และพื้นฐานที่เด็ก สร้างองค์ความรู้ เกิดจากมุมมองของเด็กที่มองโลกอย่างไร ซึ่งภาษาเป็นสิ่งที่สื่อว่าเด็กมองโลกว่าเป้นอย่างไร เพียเจต์มองว่า เด็กกระตือรือร้นในการสร้างองค์ความรู้เพื่อจะเข้าใจสิ่งต่าง ๆ ด้วย กระบวนการที่เด็กค้นพบสิ่งต่าง ๆด้วยตนเอง เพียเจต์มองว่า เด็กเป็นนักวิทยาศาสตร์น้อย เด็กแต่ละคนเป็นนักคิด บทบาทของผู้ใหญ่ คือการสร้าง สิ่งแวดล้อมให้เด็กตั้งสมมติฐานและใช้คำถามที่เหมาะสมกับเด็ก 4. การคิดแก้ปัญหา (Problem Solving) การคิด หมายถึง การประมวลผลองค์ความรู้ในการแก้ปัญหา ซึ่งมีทั้งความคิดของผู้กำหนดความคิด (ซึ่ง ก็คือการแก้ปัญหา) และการคิดแบบไร้ทิศทาง ดังนั้น ความคิดเป็นค าที่รวมถึงการแก้ปัญหาที่เกิดขึ้น เป็นส่วนของ ความคิด (เช่น ความคิดของผู้ก าหนดความคิด) ด้วยเหตุผล การตัดสินใจ การคิดอย่างมีวิจารณญาณ และความคิด สร้างสรรค์เป็นส่วนย่อยของการแก้ปัญหา เป็นชนิดของการแก้ปัญหาด้วยการใช้เหตุผลในการแก้ปัญหากับงานที่ เฉพาะเจาะจง มีเป้าหมายที่จะแก้ปัญหา เราอาจวาดข้อสรุปจากสถานที่ โดยใช้กฎตรรกะที่ขึ้นอยู่กับการใช้เหตุ หักล้าง หรือการยกเหตุผลมาแก้ปัญหา (Education.com, 2014) การแก้ปัญหา คือ กิจกรรมที่มีจุดมุ่งหมาย โดยตรง จุดมุ่งหมายนี้อาจเลือกโดยตัวเราหรือผู้อื่นก็ได้ การแก้ปัญหาอาจเกี่ยวข้องกับทั้งแง่บวกและแง่ลบ อาจใช้ การประนีประนอมหรือความก้าวร้าวในการแก้ปัญหาที่มีข้อขัดแย้ง (Robson, 2006 : p.218-219) ซึ่ง Beecroft, Duffy and Moran (2003 : p.17-19) ได้กล่าวถึงการแก้ปัญหาว่ามีพื้นฐาน 4 ประการ ได้แก่ 1) การชี้ปัญหาโดย การวินิจฉัยปัญหา เทคนิคคือ การทำแผนภูมิในการชี้ปัญหาอย่างเป็นขั้นตอน เป็นกระบวนการที่ชี้เหตุและผลให้ นิยามและวิเคราะห์หาสาเหตุที่แท้จริงของปัญหา 2) หาทางแก้ไขหลาย ๆ ทางแล้วค่อยเลือกใช้ทางที่ดีที่สุดเพียง ทางเดียว 3) ประเมินผลก่อนเพื่อเลือกทางที่ถูกต้องที่สุดและดีที่สุด 4) สนับสนุนและทำตามแนวทางที่จะแก้ปัญหา เป็นการคิดที่เกี่ยวข้องกับสติปัญญา การแก้ปัญหาเชื่อมโยงกับการคิด การมีเหตุผล การตัดสินใจ การคิด วิพากษ์วิจารณ์ และการแก้ปัญหา การคิดแก้ปัญหาเป็นวิธีการเรียนการสอนที่สำคัญของสะเต็มศึกษา เพราะ การสอนแบบสะเต็มศึกษามีจุดมุ่งหมายที่สำคัญคือ การสอนเด็กรุ่นใหม่ให้มีทักษะในการแก้ปัญหา เพราะโลกใน

26 ศตวรรษที่ 21 เป็นโลกแห่งวิวัฒนาการที่มีการเปลี่ยนแปลงทางนวัตกรรมและเทคโนโลยีอยู่ตลอดเวลา ซึ่งจะเห็นว่า การจัดการสอนสะเต็มศึกษาด้วยกระบวนการทางวิศวกรรมศาสตร์เน้นการแก้ปัญหาเป็นหลัก 5. การเรียนแบบร่วมมือกัน (Coorporative Learning) การเรียนแบบร่วมมือกัน หรือการเรียนแบบสหร่วมใจ (Coorporative Learning) เป็นการเรียนที่ผู้เรียน ร่วมมือกัน ทำกิจกรรมในการเรียนทำตามหน้าที่ของตนเองให้สำเร็จตามจุดมุ่งหมายหรือหัวข้อที่ผู้เรียนได้รับ มอบหมายไว้ ซึ่งเป็นการทำงานเป็นกลุ่มตั้งแต่ 2 คนขึ้นไป ส่วนใหญ่ผู้เรียนจะเลือกทำงานกับเพื่อนที่ทำงานด้วยกันได้ ซึ่ง Morrison (2014 : p.352-353) ได้กล่าวว่า การเรียนแบบร่วมมือ เป็นการเรียนที่ทำให้เด็กทำงานด้วยกันให้ สำเร็จตามจุดมุ่งหมายทั่วไป มีองค์ประกอบ 5 ประการ คือ 1) มีการพึ่งพากันในทางบวก มีทัศนคติที่ดีในการทำงานร่วมกัน สมาชิกมีจุดประสงค์เท่า ๆ กัน มีการแบ่งงาน แบ่งอุปกรณ์การทำงาน แบ่งปันข้อมูล แบ่งบทบาทหน้าที่ของแต่ละคนซึ่งช่วยสะท้อนความคิดกันใน กลุ่ม 2) มีการทำงานแบบมีปฏิสัมพันธ์กัน หันหน้าเข้าหากัน สมาชิกในกลุ่มให้การสนับสนุนกันใน การทำงาน ช่วยเหลือและสนับสนุนให้งานสำเร็จด้วยการสื่อสารกันโดยตรง 3) สมาชิกแต่ละคนมีความรับผิดชอบ จัดการงานของตนเอง แบ่งงานอย่างเท่าเทียมกันและ รายงานให้กลุ่มทราบ เพื่อทำงานให้สำเร็จตามที่ได้รับมอบหมาย 4) การสื่อสารและทักษะกลุ่มย่อย สมาชิกเรียนรู้กันในการทำงาน เชื่อใจกัน สื่อสารอย่างชัดเจน สนับสนุนในการทำงาน และการแก้ปัญหา 5) กระบวนการกลุ่ม เป็นการอุทิศตนในการทำงานเป็นกลุ่ม ตัดสินใจว่าจะช่วยเหลือกันหรือไม่ จะร่วมมือกันทำงานต่อไปหรือจะเปลี่ยนแปลง ซึ่งการจัดการเรียนการสอนแบบร่วมมือ มีรากฐานมาจากแนวทาง ของจอห์น ดิวอี้ เป็นทางเลือกในยุคพิพัฒนาการ ที่เน้นเด็กเป็นศูนย์กลางการเรียนโดยการจัดสิ่งแวดล้อมทาง การศึกษาให้เด็กได้ร่วมมือกันในการเรียน เพื่อนำไปสู่การพัฒนาทางสติปัญญา ภาษา และวัฒนธรรม การเรียนแบบสะเต็มศึกษาเป็นการเรียนที่มีทั้งเด็กทำงานตามลำพังและเด็กทำงานร่วมกัน โดยครูเป็น ผู้แนะนำและอำนวยความสะดวก โดยต้องแบ่งปันความรู้ใช้กระบวนการในการทำงานและผลงานที่ทำให้เพื่อน ได้รับความรู้และประสบการณ์ร่วมกัน ส่วนใหญ่กระบวนการสอนแบบสะเต็มศึกษาจึงจัดให้เด็กได้ร่วมมือกัน นอกจากนี้เด็กยังได้ฝึกทักษะการทำงานร่วมกับผู้อื่น การแบ่งปัน การรู้จักบทบาทหน้าที่ของตนเอง การรับผิดชอบ เพื่อให้งานที่ทำบรรลุเป้าหมาย ซึ่งตรงกับ ทักษะในศตวรรษที่ 21 ที่มนุษย์ควรมีและเหมาะกับการศึกษาของ ประเทศไทยที่ต้องการพัฒนาคนไทยให้มีความสามัคคี ร่วมใจในการทำสิ่งต่าง ๆ มีน้ำใจ ประชาธิปไตย และร่วมมือ กับผู้อื่น เพื่อเรียนรู้และประสบความสำเร็จ ซึ่งครูควรแทรกจริยธรรมในการดำรงชีวิตร่วมกับผู้อื่นในการสอน สะเต็มศึกษาด้วย

27 จากที่กล่าวข้างต้น แนวคิดและทฤษฎีพื้นฐานการเรียนแบบสะเต็มศึกษาที่ผู้วิจัยใช้ในการวิจัยในครั้งนี้ ประกอบด้วย 1) การเรียนที่เน้นเด็กหรือผู้เรียนเป็นศูนย์กลางการเรียน (ChildCentered, Student-Centered, Learning-Centered) 2) การสร้างองค์ความรู้หรือที่เรียกว่า Constructivist การสร้างองค์ความรู้เกี่ยวข้องกับ การเรียนการสอนแบบสะเต็มศึกษา 3) การเรียนรู้ด้วยการลงมือกระทำ หรือการเรียนรู้อย่างกระตือรือร้น (Active Learning) 4) การคิดแก้ปัญหา (Problem Solving) และ 5) การเรียนแบบร่วมมือกัน (Coorporative Learning) 4.3 หลักการของแนวคิดสะเต็มศึกษา แนวคิดสะเต็มศึกษาเป็นแนวทางในการจัดการและส่งเสริมการเรียนการสอน โดยเชื่อมโยงความรู้และ ทักษะทางวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์เข้าด้วยกัน ทั้งนี้ได้มีผู้อธิบายหลักการของ แนวคิดสะเต็มศึกษา ไว้ดังนี้ Vasquez, Sneider and Comer (2014 : p.5) ได้กล่าวถึงหลักการของแนวคิดสะเต็มศึกษา ซึ่ง ประกอบด้วยหลักการสำคัญ 5 ประการ ดังนี้ 1. เน้นการบูรณาการความรู้ การบูรณาการตั้งแต่ 2 วิชาขึ้นไป โดยครูเชื่อมโยงการสอนหลาย ๆ วิชา เข้าด้วยกันในการสอน เช่น วิชาคณิตศาสตร์วิทยาศาสตร์ สังคมศึกษา ซึ่งการสอนแบบนี้เราเรียกว่า สหวิทยาการ การสอนแบบนี้ช่วยให้นักเรียนเชื่อมโยงความคิดรวบยอดกับความรู้ที่ได้รับโดยใช้นวัตกรรมการเรียนการสอน ใช้ ความคิดในด้านต่าง ๆ เช่น สร้างสรรค์ และความคิดเพื่อแก้ปัญหาหรือคิดในสถานการณ์ที่ได้รับมอบหมาย 2. การสร้างความสัมพันธ์ คือ การคิดว่าจะนำความรู้ที่ได้รับไปใช้ประโยชน์อะไรต่อไปโดย การเชื่อมโยงความสัมพันธ์ระหว่างความรู้กับการนำไปใช้ประโยชน์ 3. การเน้นทักษะที่จ าเป็นในศตวรรษที่ 21 เน้นที่เราจะหาความรู้ได้อย่างไรและใช้ความรู้ได้อย่างไร โดยการสอนสิ่งที่ทำให้เกิดความคิดสร้างสรรค์ เพื่อแก้ปัญหาสื่อสารความรู้และความคิดทำงานเป็นทีม เพื่อจะได้มี ความรู้และความคิดในอนาคต 4. สร้างการสอนที่ท้าทายความรู้ความสามารถตามวัยและระดับชั้น เน้นทักษะในศตวรรษที่ 21 และ ความรู้ที่หลากหลายไม่ใช่แค่เรียนเพียงอย่างเดียว 5. รู้จักประยุกต์โดยผสมผสานในการเรียนการสอนแบบ STEM สามารถนำวิธีการสอนที่หลากหลาย มาประยุกต์ในการจัดการเรียนการสอน สำหรับสถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) (2557) ให้หลักการของแนวคิดสะเต็มศึกษา ซึ่งมีลักษณะ 5 ประการ ดังนี้ 1. การสอนที่เน้นบูรณาการ 2. การช่วยให้เด็กสร้างความเชื่อมโยงระหว่างเนื้อหาวิชาและทักษะทางวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์กับชีวิตประจำวัน 3. การมุ่งเน้นทักษะในศตวรรษที่ 21

28 4. การท้าทายความคิดของเด็ก 5. การเปิดโอกาสให้เด็กได้แสดงความคิดเห็น และความเข้าใจที่สอดคล้องกับเนื้อหาทาง วิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์ จากที่กล่าวมาข้างต้น หลักการของแนวคิดสะเต็มศึกษาประกอบด้วย 4 หลักการ ได้แก่ 1) การรวมความรู้ทางวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์เข้าด้วยกัน 2) การนำความรู้ใหม่ที่ได้รับไปประยุกต์ใช้กับสถานการณ์จริง 3) การมุ่งเน้นทักษะในศตวรรษที่ 21 4) การวางแผนการจัดกิจกรรมที่ท้าทายความคิดของเด็ก 4.4 ลักษณะของการบูรณาการแนวคิดสะเต็มศึกษา การบูรณาการแนวคิดสะเต็มศึกษาเป็นการบูรณาการการเรียนรู้ที่ครูสามารถสอดแทรกทักษะในศตวรรษ ที่ 21 เพื่อให้เกิดประสบการณ์ที่มีความหมายและสัมพันธ์กับประสบการณ์การเรียนรู้ของเด็ก ทั้งนี้ได้มีผู้อธิบาย ลักษณะของการบูรณาการแนวคิดสะเต็มศึกษา ไว้ดังนี้ Vasquez, Sneider and Comer (2014 : p.32) ได้อธิบายการบูรณาการแนวคิดสะเต็มศึกษา ไว้4 ลักษณะ ดังนี้ 1. การบูรณาการภายในวิชา (Disciplinary Integration) เป็นการจัดการเรียนรู้ที่เด็กเรียนเนื้อหาและ ทักษะทางวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์ แยกออกจากกันในแต่ละสาระการเรียนรู้ 2. การบูรณาการแบบพหุวิทยาการ (Multidisciplinary Integration/Thematic Integration) เป็น การจัดการเรียนรู้ที่เด็กเรียนเนื้อหาและทักษะทางวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์ แยกออกจากกันในแต่ละสาระการเรียนรู้ แต่จะมีการอ้างอิงถึงหัวเรื่อง (Theme) เดียวกันเพื่อเชื่อมโยงระหว่าง สาระการเรียนรู้นั้น ๆ ทำให้เด็กมีโอกาสเรียนในสิ่งที่หลากหลาย เชื่อมโยงแนวคิดและประยุกต์ทักษะในบริบทต่าง ๆ 3. การบูรณาการแบบสหวิทยาการ (Interdisciplinary Integration) เป็นการจัดการเรียนรู้ที่เด็กเรียน เนื้อหาและทักษะอย่างน้อย 2 สาระการเรียนรู้หรือมากกว่านั้น โดยสาระการเรียนรู้ที่เรียนมีความสอดคล้องและ เชื่อมโยงกันเพื่อนำไปสู่การเรียนรู้เนื้อหาและทักษะในเชิงลึก 4. การบูรณาการแบบข้ามสาขาวิชา (Transdisciplinary Integration) เป็นการจัดการเรียนรู้ที่ช่วยให้เด็ก เชื่อมโยงเนื้อหาและทักษะทางคณิตศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และวิทยาศาสตร์โดยประยุกต์ความรู้ และทักษะที่เรียนไปสู่การแก้ปัญหาในการเรียนรู้ และขยายสู่การแก้ปัญหาในชีวิตประจำวัน เพื่อช่วยให้เกิด การเปลี่ยนแปลงต่อประสบการณ์การเรียนรู้ของเด็ก

29 จากที่กล่าวมาข้างต้น ลักษณะของการบูรณาการแนวคิดสะเต็มศึกษามีการบูรณาการในหลายลักษณะ แต่ลักษณะของการบูรณาการที่เหมาะสมสำหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาที่ผู้วิจัยเลือกใช้ คือ การบูรณาการแบบ ข้ามสาขาวิชา ซึ่งเน้นการประยุกต์ความรู้และทักษะต่าง ๆ ไปสู่การแก้ปัญหาในชีวิตประจำวันได้อย่างเหมาะสม 5. งานวิจัยที่เกี่ยวข้อง 5.1 งานวิจัยภายในประเทศ ธิดารัตน์ อินปาต๊ะ (2554) ได้ศึกษาความสามารถในการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ของนักเรียน ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 3 ที่ได้รับการสอนแบบสืบเสาะหาความรู้โดยเสริมกิจกรรมการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ ผลการวิจัย พบว่า 1. คะแนนความสามารถในการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 3 ที่ได้รับการสอนแบบ สืบเสาะหาความรู้โดยเสริมกิจกรรมการคิด เชิงวิทยาศาสตร์หลังเรียนสูงกว่าก่อนเรียน 2. คะแนนผลสัมฤทธิ์ ทางการเรียนวิทยาศาสตร์ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 3 ที่ได้รับการสอนแบบสืบเสาะหาความรู้โดยเสริม กิจกรรมการคิดเชิงวิทยาศาสตร์หลังเรียนสูงกว่าก่อนเรียน วรภา บางสาลี (2559) ได้ศึกษาการพัฒนาความสามารถในการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ของนักเรียน ชั้นประถมศึกษาปีที่ 5 โรงเรียนบ้านวังพรม อำเภอวังทอง จังหวัดพิษณุโลก โดยการจัดการเรียนรู้แบบวัฏจักร การสืบเสาะหาความรู้ 7 ขั้น (7E) ปรากฏผลดังนี้ 1. ความสามารถในการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ของนักเรียน ชั้นประถมศึกษาปีที่ 5 โรงเรียนบ้านวังพรม อำเภอวังทอง จังหวัดพิษณุโลก โดยใช้การจัดการเรียนรู้แบบวัฏจักร การสืบเสาะหาความรู้ 7 ขั้น (7E) ก่อนเรียนอยู่ในระดับปรับปรุง หลังเรียนอยู่ในระดับดี ซึ่งความสามารถในการคิด เชิงวิทยาศาสตร์ของนักเรียนหลังเรียนอยู่ในระดับสูงขึ้น 2. ความสามารถในการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ของนักเรียนชั้น ประถมศึกษาปีที่ 5 โรงเรียนบ้านวังพรม อำเภอวังทอง จังหวัดพิษณุโลก โดยการจัดการเรียนรู้แบบวัฏจักร การสืบเสาะหาความรู้ 7 ขั้น (7E) หลังเรียนสูงกว่าก่อนเรียนอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติที่ระดับ 0.5 3 ความพึงพอใจ ของนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 5 โรงเรียนบ้านวังพรม อำเภอวังทอง จังหวัดพิษณุโลก ที่มีต่อการจัดการเรียนรู้ แบบวัฏจักรการสืบเสาะหาความรู้ 7 ขั้น (7E) อยู่ในระดับมาก วรีลักษณ์ เจริญชาติ (2561) ได้ศึกษาการพัฒนาการคิดเชิงวิทยาศาสตร์โดยใช้การสอนแบบ สืบเสาะหาความรู้ตามวัฏจักรการเรียนรู้แบบ 7 ขั้น เรื่อง พันธุกรรม กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ นักเรียน ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 3 ผลการวิจัยพบว่า 1. การจัดการเรียนรู้ เรื่อง พันธุกรรม โดยใช้การสอนแบบสืบเสาะหา ความรู้ตามวัฏจักรการเรียนรู้แบบ 7 ขั้น มีประสิทธิภาพเท่ากับ 79.80/77.38 ซึ่งสูงกว่าเกณฑ์ 75/75 ที่กำหนด 2. การคิดเชิงวิทยาศาสตร์ของนักเรียนที่ได้รับการจัดกิจกรรมการเรียนรู้ หลังเรียนโดยใช้การสอนแบบสืบเสาะหา ความรู้ตามวัฏจักรการเรียนรู้แบบ 7 ขั้น เรื่อง พันธุกรรม สูงกว่าก่อนเรียนอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติที่ระดับ .01 3. ผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนของนักเรียน ที่ได้รับการจัดกิจกรรมการเรียนรู้ หลังเรียนโดยใช้การสอนแบบสืบเสาะหา

30 ความรู้ตามวัฏจักรการเรียนรู้แบบ 7 ขั้น เรื่อง พันธุกรรม สูงกว่าก่อนเรียนอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติที่ระดับ .01 4. ความพึงพอใจต่อการเรียนวิทยาศาสตร์ของนักเรียนที่เรียนโดยใช้การสอนแบบสืบเสาะหาความรู้ตามวัฏจักร การเรียนรู้แบบ 7 ขั้น เรื่อง พันธุกรรม อยู่ในระดับมากที่สุด 5.2 งานวิจัยต่างประเทศ Baskoro Adi Prayitno ศึกษาแนวทางการส่งเสริมทักษะการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ของนักเรียนที่มี ความแตกต่างประเภทกิจกรรมทางวิทยาศาสตร์ผ่านการสอบถามข้อมูลพร้อมคำแนะนำ ผลการวิจัยนี้ชี้ให้เห็น รูปแบบกิจกรรมทางวิทยาศาสตร์ที่ถูกต้อง เริ่มจากนักเรียนสังเกต กำหนดปัญหา ตั้งสมมติฐาน รวบรวม และ วิเคราะห์ข้อมูลแล้วจึงสรุปได้ว่าหากนักศึกษาสามารถทำวิทยาการได้กิจกรรมอย่างเหมาะสมจึงจะสามารถเสริม ทักษะการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ได้อย่างเหมาะสมที่สุด โดยใช้การเรียนรู้การสอบถามแบบมีคำแนะนำ ผลการศึกษา นี้สามารถใช้เป็นพื้นฐานในการทดสอบประสิทธิภาพของชุดการเรียนรู้ตามการสอบถามตามคำแนะนำบนตัวแปร อื่นๆ เช่น วิกฤต ทักษะการคิด ความสามารถทางปัญญา ทักษะทางสังคม และอื่นๆ Ali Abdi (2014) ศึกษาผลของวิธีการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ต่อนักเรียนผลสัมฤทธิ์ทาง การเรียนหลักสูตรวิทยาศาสตร์ จากผลการวิจัยที่ได้รับจากการศึกษาสามารถกล่าวได้ว่า มีความแตกต่างอย่างมี นัยสำคัญระหว่างความสำเร็จ ระดับของนักศึกษาที่ได้รับการศึกษาจากการเรียนการสอนตามการจัดการเรียนรู้ แบบสืบเสาะหาความรู้ 5E และ นักเรียนที่ได้รับการศึกษาตามแบบแผนวิธีการสอน นักศึกษาที่ได้รับการศึกษาจาก การเรียนการสอนตามการจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ 5E วิธีการประสบความสำเร็จมากกว่านักเรียนที่ ได้รับการศึกษาด้วยวิธีการสอนแบบเดิม ๆ

31 บทที่ 3 วิธีดำเนินการวิจัย การดำเนินการวิจัย เรื่อง การพัฒนาการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 โดย ประยุกต์ใช้การจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษาครั้งนี้ใช้กระบวนการวิจัยในชั้นเรียน ซึ่งผู้วิจัยได้นำเสนอวิธีดำเนินการวิจัยเป็น 2 วงจร ดังนี้ กลุ่มเป้าหมายในการวิจัย นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1/4 ปีการศึกษา 2565 ของโรงเรียนธาตุนารายณ์วิทยา อำเภอเมืองสกลนคร จังหวัดสกลนคร จำนวน 39 คน ได้จากการทดสอบการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ให้ผ่านเกณฑ์ร้อยละ 75 ที่กำหนด เครื่องมือที่ใช้ในการวิจัย 1. แผนการจัดการเรียนรู้โดยประยุกต์ใช้แบบสืบเสาะหาความรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษาของ นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1/4 จำนวน 6 แผน ใช้เวลาทั้งสิ้น 12 ชั่วโมง 1) แผนการจัดการเรียนรู้โดยประยุกต์ใช้แบบสืบเสาะหาความรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา ที่ผ่านการหาคุณภาพในวงจรปฏิบัติการที่ 1 มีจำนวน 3 แผน แผนละ 2 ชั่วโมง รวมเวลา 6 ชั่วโมง ประกอบด้วย เรื่อง กล้องจุลทรรศน์มีค่าเฉลี่ยคุณภาพเหมาะสมมากที่สุด หมายถึง มีคุณภาพดีมาก เรื่อง โครงสร้างและหน้าที่ ของเซลล์มีค่าเฉลี่ยคุณภาพเหมาะสมมาก หมายถึง มีคุณภาพดี และเรื่อง เซลล์พืชและเซลล์สัตว์มีค่าเฉลี่ย คุณภาพเหมาะสมมากที่สุด หมายถึง มีคุณภาพดีมาก 2) แผนการจัดการเรียนรู้โดยประยุกต์ใช้แบบสืบเสาะหาความรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา ที่ผ่านการหาคุณภาพในวงจรปฏิบัติการที่ 2 มีจำนวน 3 แผน แผนละ 2 ชั่วโมง รวมเวลา 6 ชั่วโมง ประกอบด้วย เรื่องความแตกต่างระหว่างเซลล์พืชและเซลล์สัตว์มีค่าเฉลี่ยคุณภาพเหมาะสมมาก หมายถึง มีคุณภาพดี เรื่อง

32 การแพร่ มีค่าเฉลี่ยคุณภาพเหมาะสมมากที่สุด หมายถึง มีคุณภาพดีมาก และเรื่องการออสโมซิส มีค่าเฉลี่ยคุณภาพ เหมาะสมมากที่สุด หมายถึง มีคุณภาพดีมาก 2. แบบทดสอบการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ ที่ผู้วิจัยสร้างขึ้น โดยอ้างอิงหลักการวัดการคิดเชิง วิทยาศาสตร์ตามองค์ประกอบ 4 ด้าน ได้แก่ การคิดเพื่อระบุปัญหา การคิดเพื่อตั้งสมมติฐาน การคิดเพื่อรวบรวม ข้อมูล การคิดเพื่อตีความหมายข้อมูลและลงข้อสรุป มีลักษณะเป็นแบบทดสอบแบบปรนัย 4 ตัวเลือก จำนวน 2 วงจร ๆ ละ 20 ข้อ มีค่าดัชนีความสอดคล้องตั้งแต่ 0.80-1.00 3. แบบสอบถามความพึงพอใจที่ผู้วิจัยสร้างขึ้น มีลักษณะเป็นมาตราส่วนประเมินค่า 5 ระดับ จำนวน 10 ข้อ ซึ่งเป็นแบบสอบถามความพึงพอใจที่มีต่อการจัดการเรียนรู้โดยประยุกต์ใช้แบบสืบเสาะหาความรู้ ตามแนวทางสะเต็มศึกษา มีค่าดัชนีความสอดคล้องตั้งแต่ 0.80-1.00 การเก็บรวมรวมข้อมูล การวิจัยครั้งนี้เป็นไปเพื่อพัฒนาการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ และศึกษาความพึงพอใจของนักเรียน โดย ประยุกต์ใช้แบบสืบเสาะหาความรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา เรื่องหน่วยพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต ซึ่งดำเนินการตาม วงจรปฏิบัติการ 2 วงจรปฏิบัติการ โดยแต่ละวงจรมีขั้นตอน ดังนี้ วงจรปฏิบัติการที่ 1 1. ขั้นวางแผน (Plan) 1) ศึกษาปัญหาทางด้านการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ของนักเรียน โดยการสังเกตพฤติกรรม การเรียนรู้ในห้องเรียน และเพื่อเป็นการยืนยันข้อมูลที่ได้รับดังกล่าว จึงใช้เครื่องมือวัดการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ ทดสอบกับนักเรียน ผลปรากฏว่ามีนักเรียนที่มีปัญหาด้านการคิดเชิงวิทยาศาสตร์อยู่ระดับปรับปรุง จำนวน 39 คน 2) ศึกษาแนวคิดทฤษฎี หลักการ เอกสารและงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับแนวทางในการสร้าง แผนการจัดการเรียนรู้โดยประยุกต์ใช้แบบสืบเสาะหาความรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา แบบทดสอบการคิดเชิง วิทยาศาสตร์และแบบสอบถามความพึงพอใจ เพื่อนำมาใช้วางแผนการจัดการเรียนรู้ 3) ดำเนินการสร้างและพัฒนาเครื่องมือที่ใช้ในการวิจัย ประกอบด้วย แผนการจัด การเรียนรู้โดยประยุกต์ใช้แบบสืบเสาะหาความรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา เครื่องมือที่ใช้ในการเก็บรวบรวมข้อมูล ประกอบด้วยแบบทดสอบการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ และแบบสอบถามความพึงพอใจที่มีต่อการจัดการเรียนรู้โดย ประยุกต์ใช้แบบสืบเสาะหาความรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา 4) นำแผนการจัดการเรียนรู้ และเครื่องมือวิจัยที่ผู้วิจัยสร้างขึ้น ส่งให้ผู้เชี่ยวชาญ จำนวน 3 คน ตรวจสอบความถูกต้อง พิจารณาความเหมาะสมของเนื้อหาและขอข้อเสนอแนะจากผู้เชี่ยวชาญ

33 5) ตรวจสอบและปรับปรุงเครื่องมือตามคำแนะนำของผู้เชี่ยวชาญ จัดพิมพ์เครื่องมือเพื่อใช้ ในการเก็บรวบรวมข้อมูล และนำเครื่องมือที่ผ่านการพิจารณาและปรับแก้แล้วมาใช้ในวงจรปฏิบัติการที่ 1 2. ขั้นปฏิบัติการ (Act) ดำเนินกิจกรรมการเรียนรู้ตามเนื้อหาของแผนการเรียนรู้ในวงจรที่ 1 โดยผู้วิจัยได้กำหนดแผน การจัดการเรียนรู้ตามเนื้อหาในวงจรปฏิบัติการที่ 1 แบ่งออกเป็น 3 แผน เวลา 6 ชั่วโมง ประกอบด้วย แผนการจัดการเรียนรู้ที่ 1 เรื่อง กล้องจุลทรรศน์ จำนวน 2 ชั่วโมง แผนการจัดการเรียนรู้ที่ 2 เรื่อง โครงสร้างและหน้าที่ของเซลล์ จำนวน 2 ชั่วโมง แผนการจัดการเรียนรู้ที่ 3 เรื่อง เซลล์พืชและเซลล์สัตว์ จำนวน 2 ชั่วโมง 3. ขั้นสังเกต (Observe) นำแบบทดสอบการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ท้ายวงจรปฏิบัติการไปทดสอบกับนักเรียนกลุ่มเป้าหมาย หลังจากสิ้นสุดกิจกรรมการเรียนการสอนตามวงจรปฏิบัติการที่ 1 4. ขั้นสะท้อนผล (Reflection) ผู้วิจัยประเมินผลการจัดการเรียนรู้โดยประยุกต์ใช้แบบสืบเสาะหาความรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา จากการทดสอบ วิเคราะห์หาสาเหตุของปัญหาและผลการปฏิบัติ เพื่อออกแบบการจัดการเรียนรู้ในวงจรปฏิบัติการที่ 2 ให้มีคุณภาพยิ่งขึ้น วงจรปฏิบัติการที่ 2 1. ขั้นวางแผน (Plan) ผู้วิจัยวิเคราะห์ข้อมูลของปัญหาและผลการจัดการเรียนรู้ของวงจรปฏิบัติการที่ 1 แล้วนำไปพัฒนาใน วงจรปฏิบัติการที่ 2 โดยประยุกต์ใช้การจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษาที่ได้พัฒนา จากจุดบกพร่องของวงจรปฏิบัติการที่ 1 โดยร่วมสะท้อนผลกับครูพี่เลี้ยง 2. ขั้นปฏิบัติการ (Act) ผู้วิจัยปรับแผนการจัดการเรียนรู้ในวงจรปฏิบัติการที่ 2 ตามคำแนะนำของครูพี่เลี้ยงและการสะท้อน ปัญหาในวงจรปฏิบัติการที่ 1 โดยได้แบ่งแผนการจัดการเรียนรู้ออกเป็น 3 แผน เวลา 6 ชั่วโมง ตามเนื้อหาในวงจร ปฏิบัติการที่ 2 ดังนี้

34 แผนการจัดการเรียนรู้ที่ 4 เรื่อง ความแตกต่างระหว่าง เซลล์พืชและเซลล์สัตว์ จำนวน 2 ชั่วโมง แผนการจัดการเรียนรู้ที่ 5 เรื่อง การแพร่ จำนวน 2 ชั่วโมง แผนการจัดการเรียนรู้ที่ 6 เรื่อง การออสโมซิส จำนวน 2 ชั่วโมง 3. ขั้นสังเกต (Observe) 1) นำแบบทดสอบการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ท้ายวงจรปฏิบัติการไปทดสอบกับนักเรียนกลุ่มเป้าหมาย หลังจากสิ้นสุดกิจกรรมการเรียนการสอนตามวงจรปฏิบัติการตามวงจรปฏิบัติการที่ 2 2) นำแบบสอบถามความพึงพอใจให้นักเรียนกลุ่มเป้าหมายประเมินความพึงพอใจในการจัดการเรียนรู้ หลังการจัดการเรียนรู้ตามวงจรปฏิบัติการที่ 2 4. ขั้นสะท้อนผล (Reflection) ผู้วิจัยประเมินผลการจัดการเรียนรู้โดยประยุกต์ใช้แบบสืบเสาะหาความรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา จากการทดสอบ วิเคราะห์หาสาเหตุของปัญหาและผลการปฏิบัติ และสรุปผลการวิจัย การวิเคราะห์ข้อมูล การวิจัยครั้งนี้ดำเนินการวิเคราะห์ข้อมูลตามองค์ประกอบ ดังนี้ 1. วิเคราะห์การคิดเชิงวิทยาศาสตร์ของนักเรียนที่ได้รับการจัดการเรียนรู้โดยประยุกต์ใช้การจัด การเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา สถิติพื้นฐานที่ใช้ในการวิเคราะห์ข้อมูล ได้แก่ ค่าเฉลี่ย ร้อยละ และส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน 2. วิเคราะห์ความพึงพอใจของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 2 ที่ได้รับการจัดการเรียนรู้โดย ประยุกต์ใช้แบบสืบเสาะหาความรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา สถิติพื้นฐานที่ใช้ในการวิเคราะห์ข้อมูล ได้แก่ ค่าเฉลี่ย ร้อยละ และส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน

35 สถิติที่ใช้ในการวิเคราะห์ข้อมูล 1. สถิติบรรยาย 1.1 ร้อยละ (Percentage) ใช้สูตร ดังนี้ (บุญชม ศรีสะอาด, 2545, หน้า 104) P = x 100 N f เมื่อ P แทน ร้อยละ f แทน ความถี่ที่ต้องการแปลงให้เป็นร้อยละ N แทน จำนวนความถี่ทั้งหมด 1.2 คะแนนเฉลี่ย (X̅) ใช้สูตร ดังนี้ (บุญชม ศรีสะอาด, 2545, หน้า 104) (X̅) = N X เมื่อ (X̅) แทน คะแนนเฉลี่ย X แทน ผลรวมคะแนนทั้งหมดในกลุ่ม N แทน จำนวนคะแนนในกลุ่ม 1.3 ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน (Standard Deviation) มีสูตร ดังนี้ (บุญชม ศรีสะอาด, 2545, หน้า 104) S.D. = N(N 1) 2 ( X) 2 N X − − เมื่อ S.D. แทน ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน X แทน คะแนนแต่ละตัว N แทน จำนวนคะแนนในกลุ่ม

36 2. สถิติหาคุณภาพเครื่องมือ 2.1 การหาความตรงเชิงเนื้อหา (Content Validity) ด้วยการหาค่าดัชนีความสอดคล้อง (IOC: Index of Item Objective Congruence) โดยมีเกณฑ์การพิจารณา ค่า IOC ที่มีค่า 0.50 ขึ้นไป ใช้สูตร (สุวิมล ติร กานันท์, 2551, หน้า 148) N R IOC = เมื่อ IOC แทน ค่าความสอดคล้องของนิยามเชิงปฏิบัติการกับข้อคำควบกล้ำ ในแบบประเมินทักษะการอ่านออกเสียงคำควบกล้ำ R แทน ผลรวมของคะแนนความคิดเห็นของผู้เชี่ยวชาญ N แทน จำนวนผู้เชี่ยวชาญ 2.2 การหาค่าความยากของแบบทดสอบ การแยกคนในกลุ่มสูงกับกลุ่มต่ำ ใช้เทคนิค 50% โดยใช้ สูตร (บุญชม ศรีสะอาด, 2545, หน้า 84) 2f Ru Rl p + = เมื่อ p แทน ระดับความยาก f แทน จำนวนคนในกลุ่มสูงหรือกลุ่มต่ำซึ่งเท่ากัน Ru แทน จำนวนคนกลุ่มสูงที่ตอบถูก Rl แทน จำนวนคนกลุ่มต่ำที่ตอบถูก 2.3 การหาค่าอำนาจจำแนกรายข้อของแบบทดสอบ โดยใช้วิธีการวิเคราะห์สหสัมพันธ์แบบพอยด์ไบ ซีเรียล (Point Biserial / Correlation) การแยกคนในกลุ่มสูงกับกลุ่มต่ำ ใช้เทคนิค 50% โดยใช้สูตร (บุญชม ศรี สะอาด, 2545, หน้า 84) f Ru Rl r − = เมื่อ r แทน อำนาจจำแนก f แทน จำนวนคนในกลุ่มสูงหรือกลุ่มต่ำซึ่งเท่ากัน

37 Ruแทน จำนวนคนกลุ่มสูงที่ตอบถูก Rl แทน จำนวนคนกลุ่มต่ำที่ตอบถูก 2.4 การหาค่าความเที่ยง (Reliability) ของแบบทดสอบ โดยใช้สูตร Kuder Richarson. KR - 20 (บุญชม ศรีสะอาด, 2545, หน้า 88) ) 2 S pq (1 k 1 k tt r − − = rtt แทน ความเที่ยงของแบบประเมินทักษะการอ่านออกเสียง k แทน จำนวนข้อของแบบประเมิน p แทน สัดส่วนของผู้ตอบถูกในข้อหนึ่ง ๆ N R = เมื่อ R แทนจำนวนผู้ตอบถูกในข้อนั้น และ N แทนจำนวนผู้สอบ q แทน สัดส่วนของผู้ตอบถูกในข้อหนึ่ง ๆ S 2 แทน ความแปรปรวนของคะแนน 3. สถิติอ้างอิง การทดสอบสมมติฐาน เป็นการนำคะแนนก่อนและหลังการจัดการเรียนรู้มาเปรียบเทียบกัน ด้วยการทดสอบอันดับที่มีเครื่องหมายกำกับแบบจับคู่ของวิลคอลซัน (The Wilcoxon Signed Ranks Test Di = Xi – Yi Di เป็นอันดับของผลต่าง Di เป็น + เมื่อ Xi > Yi Di เป็น − เมื่อ Xi < Yi

38 บทที่ 4 ผลการวิจัย ผลการวิจัยเรื่อง การพัฒนาการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 โดยประยุกต์ใช้ การจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา สรุปตามวัตถุประสงค์ 2 ข้อ ดังนี้ 1. ผลการพัฒนาการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 โดยประยุกต์ใช้การจัด การเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษาให้ผ่านเกณฑ์ร้อยละ 75 ของคะแนนเต็ม 2. ผลการศึกษาความพึงพอใจของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 ที่ได้รับการจัดการเรียนรู้โดย ประยุกต์ใช้แบบสืบเสาะหาความรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา จำนวน 39 คน 1. ผลการพัฒนาการคิดเชิงวิทยาศาสตร์เรื่องงานและพลังงาน ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 2 โดยประยุกต์ใช้ การจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา ให้ผ่านเกณฑ์ร้อยละ 75 ของคะแนนเต็ม ตารางที่1 ผลการทดสอบการคิดเชิงวิทยาศาสตร์วงจรปฏิบัติการที่ 1 และ 2 ที่มีคะแนนเต็ม 20 คะแนน นักเรียนคนที่ วงจรปฏิบัติการที่ 1 วงจรปฏิบัติการที่ 2 คะแนน (20) ร้อยละ คะแนน (20) ร้อยละ 1 15 75 17 85 2 *09 45 15 75 3 *10 50 16 80 4 16 80 18 90 5 15 75 16 80 6 *10 50 15 75 7 *11 55 15 75 ตารางที่1 ผลการทดสอบการคิดเชิงวิทยาศาสตร์วงจรปฏิบัติการที่ 1 และ 2 ที่มีคะแนนเต็ม 20 คะแนน (ต่อ)

39 นักเรียนคนที่ วงจรปฏิบัติการที่ 1 วงจรปฏิบัติการที่ 2 คะแนน (20) ร้อยละ คะแนน (20) ร้อยละ 8 *12 60 16 80 9 *14 70 15 75 10 *10 50 17 85 11 *11 55 17 85 12 15 75 16 80 13 *14 70 16 80 14 16 80 19 95 15 *10 50 15 75 16 16 80 20 100 17 *08 40 15 75 18 *09 45 15 75 19 *06 30 16 80 20 *10 50 17 85 21 *14 70 17 85 22 *11 55 15 75 23 17 85 16 80 24 16 80 17 85 25 15 75 16 80 26 *12 60 16 80 27 *11 55 17 85 28 17 85 19 95 29 15 75 18 90 30 *09 45 15 75 31 16 80 18 90 32 17 85 17 85 33 15 75 16 80 34 *13 65 17 85

40 นักเรียนคนที่ วงจรปฏิบัติการที่ 1 วงจรปฏิบัติการที่ 2 คะแนน (20) ร้อยละ คะแนน (20) ร้อยละ 35 *14 70 18 90 36 15 75 18 90 37 *10 50 17 85 38 *11 55 16 80 39 *12 60 15 75 *หมายถึงนักเรียนที่ไม่ผ่านเกณฑ์ร้อยละ 75 จากตารางที่ 1 พบว่า วงจรปฏิบัติการที่ 1 นักเรียนจำนวนทั้งหมด 39 คน มีคะแนนเฉลี่ยเท่ากับ 12.74 จากคะแนนเต็ม 20.00 คะแนน คิดเป็นร้อยละ 63.72 มีนักเรียนผ่านเกณฑ์ร้อยละ 75 จำนวน 15 คน คิดเป็นร้อยละ 38.46 และไม่ผ่านเกณฑ์จำนวน 24 คน คิดเป็นร้อยละ 61.54 ของจำนวนนักเรียนทั้งหมด วงจร ปฏิบัติการที่ 2 นักเรียนมีคะแนนเฉลี่ยเท่ากับ 16.51 คิดเป็นร้อยละ 82.56 มีนักเรียนผ่านเกณฑ์ร้อยละ 75 จำนวน 39 คน คิดเป็นร้อยละ 100 ของนักเรียนทั้งหมด

41 2. ผลการศึกษาความพึงพอใจของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 ที่ได้รับการจัดการเรียนรู้โดยประยุกต์ใช้ แบบสืบเสาะหาความรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา จำนวน 25 คน ตารางที่ 2 ผลการศึกษาความพึงพอใจที่มีต่อการจัดการเรียนรู้โดยประยุกต์ใช้แบบสืบเสาะหาความรู้ตามแนวทาง สะเต็มศึกษาของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 รายการประเมิน ̅ S.D. เกณฑ์การประเมิน 1. เนื้อหาที่เรียนเป็นเรื่องที่ฉันชอบ 4.60 0.56 มากที่สุด 2. ฉันได้ศึกษาค้นคว้าด้วยตนเอง 4.60 0.80 มากที่สุด 3. เนื้อหาไม่ยากจนเกินไป 4.72 0.52 มากที่สุด 4. เนื้อหามีประโยชน์ฉันสามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้ 4.80 0.32 มากที่สุด 5. เนื้อหาที่ฉันเรียนเป็นเรื่องที่ควรรู้เพราะเกี่ยวข้องกับตัวของเราเอง 4.76 0.34 มากที่สุด 6. ครูทบทวนความรู้เดิมเพื่อเชื่อมโยงกับกิจกรรมการเรียนรู้ใหม่ 4.80 0.24 มากที่สุด 7. ฉันมีความสุขกับการจัดการเรียนรู้โดยประยุกต์ใช้แบบสืบเสาะ หาความรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา 4.84 0.21 มากที่สุด 8. ฉันและเพื่อน ๆ ได้ฝึกการตั้งคำถามและหาคำตอบด้วยตนเอง 4.76 0.34 มากที่สุด 9. ฉันมีโอกาสได้สนทนาแลกเปลี่ยนข้อมูลต่าง ๆ ในการเรียนรู้กับ เพื่อน ๆ จนได้รับความรู้ 4.84 0.13 มากที่สุด 10 ฉันพอใจที่ได้ศึกษาค้นคว้าและทำการทดลองด้วยตนเอง 4.84 0.21 มากที่สุด รวมเฉลี่ย 4.76 0.16 มากที่สุด จากตารางที่ 2 พบว่า ความพึงพอใจของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษปีที่ 1/4 ที่ได้รับการจัดการเรียนรู้โดย ประยุกต์ใช้แบบสืบเสาะหาความรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา อยู่ในระดับมากที่สุด โดยมีค่าเฉลี่ยเท่ากับ 4.76 และ ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานเท่ากับ 0.16

42 บทที่ 5 สรุป อภิปรายผล และข้อเสนอแนะ การวิจัยเรื่อง การพัฒนาการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 โดยประยุกต์ใช้ การจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษาครั้งนี้ใช้กระบวนการวิจัยในชั้นเรียน โดยมี วัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 โดยประยุกต์ใช้แบบสืบเสาะหา ความรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา ให้ผ่านเกณฑ์ร้อยละ 75 ของคะแนนเต็ม และเพื่อศึกษาความพึงพอใจของ นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 ที่มีต่อการจัดการเรียนรู้โดยประยุกต์ใช้แบบสืบเสาะหาความรู้ตามแนวทางสะเต็ม ศึกษา กลุ่มเป้าหมาย ได้แก่ นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1/4 ปีการศึกษา 2565 ของโรงเรียนธาตุนารายณ์วิทยา อำเภอเมืองสกลนคร จังหวัดสกลนคร จำนวน 39 คน ได้จากการทดสอบการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ให้ผ่านเกณฑ์ร้อย ละ 75 ที่กำหนด เครื่องมือที่ใช้ในการวิจัย ได้แก่ แผนการจัดการเรียนรู้โดยประยุกต์ใช้แบบสืบเสาะหาความรู้ตาม แนวทางสะเต็มศึกษาของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1/4 จำนวน 6 แผน แบบทดสอบการคิดเชิงวิทยาศาสตร์ และแบบสอบถามความพึงพอใจ ผลการวิจัยพบว่า วงจรปฏิบัติการที่ 1 นักเรียนได้รับการพัฒนาการคิดเชิง วิทยาศาสตร์ผ่านเกณฑ์ร้อยละ 75 จำนวน 15 คน คิดเป็นร้อยละ 38.46 วงจรปฏิบัติการที่ 2 นักเรียนผ่านเกณฑ์ ร้อยละ 75 จำนวน 39 คน คิดเป็นร้อยละ 100 2) นักเรียนมีความพึงพอใจในการจัดการเรียนรู้โดยประยุกต์ใช้ แบบสืบเสาะหาความรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา อยู่ในระดับมากที่สุด