กระบวนการทางวิทยาศาสตร์

เอกสารประกอบการจัดกจิ กรรมการเรยี นการสอนวชิ าวิทยาศาสตร์ เร่ือง กระบวนการทางานของนักวทิ ยาศาสตร์ นางพฒั นปภา ศิรมิ าลา ตาแหน่ง ครู โรงเรียนสกลราชวทิ ยานกุ ลู สานักงานเขตพ้นื ทก่ี ารศกึ ษามัธยมศึกษาสกลนคร สานักงานคณะกรรมการการศกึ ษาขั้นพ้ืนฐาน กระทรวงศึกษาธิการ

กระบวนการทางวทิ ยาศาสตร์ (Scientific method) ประกอบดว้ ย 1.การสงั เกตและระบุปญั หา การสงั เกตนาไปสู่การสงสยั และระบุปญั หา เพ่ือนาไปสกู่ ารหาคาตอบของสง่ิ ที่ สงสยั นั้น 2.การต้ังสมมติฐาน เปน็ การสรา้ งคาอธบิ ายหรือคาตอบของปัญหาไวล้ ว่ งหน้า การ ต้ังสมมติฐานเป็นแนวทางในการสารวจหรือทดลองว่าคาอธิบายหรือคาตอบนน้ั เป็น จริงหรอื ไม่ สมมติฐานไมจ่ าเปน็ ตอ้ งถูกต้อง หากสารวจหรอื ทดลองแล้วพบวา่ ไม่ เป็นจริงสามารถตงั้ สมมตฐิ านเพอื่ หาคาตอบใหมไ่ ด้ 3.การวางแผนและการสารวจหรือการทดลอง หรอื การเกบ็ ข้อมูล การสารวจหรอื การทดลองเพอื่ หาคาตอบหรอื คาอธบิ ายต้องมีการวาง แผนการสารวจหรือการออกแบบการทดลองให้สอดคลอ้ งกบั สมมติฐาน 4.การวเิ คราะหข์ อ้ มูลและสร้างคาอธิบาย เม่อื ได้ข้อมลู จากการสารวจหรอื ทดลองแลว้ จึงมีการนาข้อมูลมาวเิ คราะห์ แปลความหมาย และสร้างคาอธิบายข้อมูลเหล่านั้น 5.การสรุปผลและการสอ่ื สาร หากไดค้ าอธบิ ายเก่ยี วกับขอ้ มูล สมมติฐานและปญั หาทเ่ี ป็นเหตเุ ป็นผลกัน และเชือ่ ถือได้ โดยการสารวจหรือทอลองหลายครั้งยงั ไดข้ ้อมูลและคาอธบิ ายท่ี สนับสนนุ หรือสอดคล้องกนั กส็ ามารถสรุปผลเป็นความรู้ใหมแ่ ละเผยแพรต่ อ่ ไปได้



ทกั ษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ เปน็ ทักษะการคดิ ของนักวทิ ยาศาสตรท์ ี่นามาใชใ้ นการศึกษาค้นควา้ สืบเสาะหา ความรู้ และแก้ปัญหาตา่ งๆ ทกั ษะกระบวนการทางวทิ ยาศาสตรไ์ ดแ้ บง่ ออกเป็น 14 ทักษะ 1. การสงั เกต (observation) หมายถงึ ความสามารถในการใช้ประสาทสัมผสั อยา่ งใดอยา่ ง หนงึ่ หรอื หลายอยา่ ง ไดแ้ ก่ ตา หู จมกู ล้ิน และผิวกาย เขา้ ไปสมั ผัสโดยตรงกบั วัตถุหรือ เหตุการณ์ เพอื่ หาข้อมลู หรอื รายละเอยี ดของสงิ่ ต่างๆ โดยไมใ่ สค่ วามเห็นของผสู้ งั เกตลงไป 2. การวัด (measurement) หมายถงึ ความสามารถในการเลือกและการใช้เคร่ืองมือทา การวดั หาปริมาณของสงิ่ ตา่ งๆ ออกมาเป็นตวั เลขทแี่ น่นอนได้อยา่ งเหมาะสมและถูกต้อง โดยมีหน่วยกากับเสมอ 3. การจาแนกประเภท (classification) หมายถงึ การแบ่งพวก หรอื เรยี งลาดบั วตั ถุหรอื สง่ิ ที่อยู่ในปรากฏการณ์ โดยใชเ้ กณฑค์ วามเหมือน ความแตกต่าง หรอื ความสมั พนั ธอ์ ยา่ งใด อยา่ งหน่งึ 4. การหาความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งสเปชกบั สเปช และสเปชกับเวลา (space/space relationships and space/time relationships) สเปชของวัตถุ หมายถึง ทีว่ ่างท่วี ตั ถุน้ัน ครองท่ี ซ่งึ จะมรี ปู รา่ งลกั ษณะเชน่ เดยี วกับวตั ถุนัน้ โดยทว่ั ไปแล้วสเปชของวตั ถจุ ะมี 3 มติ ิ คอื ความกวา้ ง ความยาว และความสงู (หรือหนา) ความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งสเปชกบั เวลา ไดแ้ ก่ ความสมั พันธ์ระหวา่ งการเปล่ยี นตาแหนง่ ทอ่ี ยขู่ องวัตถุกบั เวลา หรือความสมั พันธ์ ระหวา่ งสเปชของวัตถุทเ่ี ปล่ียนไปกบั เวลา 5. การคานวณ (using numbers) หมายถงึ การนบั จานวนของวัตถแุ ละการนาตัวเลข แสดงจานวนที่นับได้ มาคิดคานวณโดยการบวก ลบ คณู หาร หรอื หาค่าเฉลี่ย 6. การจดั กระทา และการสอื่ ความหมายข้อมลู (organizing data andcommunication) หมายถึง การนาผลการสังเกต การวดั การทดลองจากแหล่งต่างๆ มาจดั กระทาเสยี ใหม่ โดย อาศยั วิธกี ารตา่ ง ๆ เชน่ การหาความถี่ การเรียนลาดับ การจดั แยกประเภท การคานวณหา ค่าใหม่ เปน็ ตน้ เพือ่ ใหบ้ ุคคลอนื่ เข้าใจความหมายของขอ้ มลู ดียง่ิ ขึน้ โดยอาจนาเสนอในรูป ของตาราง แผนภูมิ แผนภาพ ไดอะแกรม วงจร กราฟ สมการ หรอื เขยี นบรรยาย 7. การลงความเหน็ จากขอ้ มลู (inferring) หมายถึง การเพมิ่ ความคดิ เหน็ ให้กบั ข้อมูลท่ีได้ จากการสงั เกตอยา่ งมเี หตผุ ล โดยอาศยั ความรหู้ รอื ประสบการณเ์ ดิมมาชว่ ย

8. การพยากรณ์ (prediction) หมายถึง การสรปุ คาตอบล่วงหนา้ กอ่ นการทดลอง โดย อาศยั ข้อมลู ทไี่ ด้จากการสงั เกตหรือขอ้ มูลจากประสบการณท์ ี่เกิดขนึ้ ซา้ ๆ หลกั การ กฎ หรอื ทฤษฎีในเร่อื งนนั้ มาชว่ ยในการสรุป การพยากรณ์มสี องทางคอื การพยากรณภ์ ายใน ขอบเขตของขอ้ มลู ทม่ี ีอยู่ ( interpolating ) และการพยากรณภ์ ายนอกขอบเขตข้อมูลทม่ี ี อยู่ ( extrapolating ) 9. การตั้งสมมตฐิ าน (formulating hypotheses) หมายถึง การคิดหาคาตอบล่วงหนา้ ก่อนจะกระทาการทดลองโดยอาศัยการสังเกต ความรู้ ประสบการณ์เดมิ เป็นพน้ื ฐาน คาตอบทคี่ ิดลว่ งหนา้ ซึ่งยังไมท่ ราบหรือยงั ไมเ่ ป็นหลักการ กฎ หรือทฤษฎีมากอ่ น สมมตฐิ าน หรอื คาตอบทค่ี ิดไวล้ ่วงหน้ามักกล่าวไว้เป็นขอ้ ความท่ีบอกความสมั พนั ธ์ระหวา่ งตวั แปรต้น (ตัวแปรอสิ ระ) กับตัวแปรตาม สมมตฐิ านทตี่ ้งั ไว้ อาจถกู หรอื ผดิ ก็ได้ซงึ่ จะทราบภายหลังการ ทดลองเพอ่ื หาคาตอบสนบั สนุน หรือคดั คา้ นสมมตฐิ านทีต่ ง้ั ไว้ 10. การกาหนดนิยามเชงิ ปฏบิ ัติการ (defining operationally) หมายถงึ การกาหนด ความหมายและขอบเขตของตัวแปรที่อยู่ในสมติฐานทีต่ อ้ งการทดสอบใหเ้ ข้าใจตรงกัน และ สามารถสังเกตหรอื วดั ได้ 11. การกาหนดและควบคมุ ตัวแปร (identifying and controlling variables) หมายถงึ การบง่ ชีต้ วั แปรต้น ตวั แปรตาม และตัวแปรท่ตี อ้ งควบคมุ ในสมมตฐิ านหนึง่ ๆ การควบคมุ ตัวแปรเป็นการควบคุมสิ่งอน่ื ๆ นอกเหนอื จากตวั แปรต้น ถา้ หากไม่ควบคุมใหเ้ หมอื น ๆ กนั จะทาใหผ้ ลการทดลองคลาดเคลอ่ื น 12. การทดลอง (experimenting) หมายถึง การลงลงมือปฏบิ ัติการทดลองจริง โดยมี 3 ประเภท คือ การทดลองแบบแบง่ กลุ่มเปรยี บเทียบ ไม่มกี ลุม่ เปรยี บเทยี บและลองผิดลองถกู การทดลองเปน็ กระบวนการปฏิบัติการเพอ่ื หาคาตอบหรอื การเพอื่ ทดสอบสมมตฐิ านที่ต้งั ไว้ ประกอบด้วย 3 ขั้นตอน คือ การออกแบบการทดลอง การปฏิบตั กิ ารทดลอง การบนั ทกึ ผล การทดลอง 13. การตคี วามหมายขอ้ มลู และการลงขอ้ สรปุ (interpreting data conclusion) การตีความหมายขอ้ มลู คือ การแปลความหมายหรือการบรรยายลักษณะและสมบัตขิ อง ข้อมลู ที่มีอยู่ การลงข้อสรุป หมายถึง การสรุปความสมั พนั ธ์ของขอ้ มลู ทงั้ หมด 14. การสรา้ งแบบจาลอง (Modeling Construction) หมายถงึ การนาเสนอขอ้ มูล แนวคิด ความคดิ รวบยอด เพอื่ ใหผ้ ู้อ่ืนเขา้ ใจในรูปของแบบจาลองต่างๆ เชน่ กราฟ รปู ภาพ ภาพเคลอื่ นไหว วสั ดุ สงิ่ ของ สง่ิ ประดิษฐ์ หุ่น เป็นต้น