หน่วยที่ 1 กระบวนการทางวิทยาศาสตร์

หน่วยที่ 1 กระบวนการทางวิทยาศาสตร์ สาระสำคัญ วิทยาศาสตร์เข้ามามีบทบาทในการดำรงชีวิตของมนุษย์ในปัจจุบันเป็น อย่างมากการพั ฒนาประเทศจึงให้ความสำคัญในการพั ฒนาการเรียนรู้และ นำความรู้ทางวิทยาศาสตร์มาพั ฒนาจนเกิดเทคโนโลยีการหาความรู้ตาม กระบวนการทางวิทยาศาสตร์ประกอบด้วยวิธีการทางวิทยาศาสตร์ทักษะ กระบวนการทางวิทยาศาสตร์และเจตคติทางวิทยาศาสตร์ซึ่งวิธีการทาง วิทยาศาสตร์จะช่วยพั ฒนาวิธีคิดการคิดเป็นเหตุเป็นผลความคิด สร้างสรรค์ประกอบด้วย 5 ขั้นตอนคือระบุปัญหาตั้งสมมติฐานปฏิบัติการ ทดลองวิเคราะห์ข้อมูลและสรุปผลการทดลองส่วนทักษะกระบวนการทาง วิทยาศาสตร์ประกอบด้วย13ทักษะเมื่อฝึกทักษะกระบวนการทาง วิทยาศาสตร์ให้เกิดความชำนาญโดยมีเจตคติทางวิทยาศาสตร์จะทำให้ สามารถศึกษาปัญหาต่างๆเพื่ อค้นหาคำตอบได้ซึ่งผู้เรียนสามารถฝึก หาความรู้ตามกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ได้จากการทำโครงงาน วิทยาศาสตร์ซึ่งมีอยู่ 4 ประเภท ได้แก่ โครงงานประเภทสำรวจโครงงานประเภททดลองโครง งานประเภทสิ่งประดิษฐ์และโครงงานประเภททฤษฎีเรื่องที่จะศึกษา

1.1 ความหมายของวิทยาศาสตร์ คำว่า วิทยาศาสตร์ ตรงกับคำภาษาอังกฤษว่า“Science” เป็นศัพท์ ภาษาละติน ว่า “Scientia” แปลว่า ความรู้ทั่วไป มีผู้ให้ความหมาย ไว้หลากหลาย ดังนี้ มหาวิทยาลัยราชภัฎยะลา (2555 : 2) ให้ความหมาย วิทยาศาสตร์ หมายถึง องค์ความรู้เกี่ยวกับความจริง และปรากฎ การณ์ของโลกที่มนุษย์ค้นพบด้วยกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ และรวบรวมเป็นหมวดหมู่อย่างเ ป็นระเบียบ สมปรารถนา วงศ์บุญหนัก (2553 : 1) กล่าวว่า วิทยาศาสตร์ คือ ความรู้จากการศึกษา สิ่งที่สนใจ และวิธีการที่ทำให้ได้ความรู้เหล่า นั้น โดยทั่วไปกระบวนการหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์ประกอบด้วย ระเบียบวิธีการทางวิทยาศาสตร์ และทัศนคติเชิงวิทยาศาสตร์ พจนานุกรมฉบับราชบัณฑิตยสถาน (2554 : 54) ให้ความหมาย ว่า วิทยาศาสตร์ คือ ความรู้ที่ได้จากการสังเกตและค้นคว้าจาก ปรากฎการณ์ธรรมชาติแล้วจัดเข้าเป็นระเบียบ ปราการ ศรีวิเศษ และคณะ (2554 : 3) กล่าวว่า วิทยาศาสตร์ เป็นความรู้ที่เกี่ยวกับสิ่งต่าง ๆ ในธรรมชาติ และกระบวนการ ค้นคว้าหาความรู้ที่มีขั้นตอน มีระเบียบแบบแผนเพื่ อปรับปรุง เปลี่ยนแปลงให้เกิดประโยชน์ต่อการดำรงชีวิตของมนุษย์ จากความหมายดังกล่าวสรุปได้ว่า วิทยาศาสตร์ หมายถึง ความรู้ เกี่ยวกับธรรมชาติและการแสวงหาความรู้ที่ด้วยกระบวนการทาง วิทยาศาสตร์ที่ประกอบด้วยวิธีการทางวิทยาศาสตร์ทักษะ กระบวนการทางวิทยาศาสตร์และเจตคติทางวิทยาศาสตร์ซึ่งเป็นก ระบวนการคิด และการกระทำที่มีขั้นตอน มีระเบียบแบบแผน

1.2 องค์ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ องค์ความรู้ทางวิทยาศาสตร์เป็นความรู้ที่ได้จากการศึกษาธรรมชาติ แบ่งได้ 6 ประเภท ประกอบด้วย 1.2.1 ข้อเท็จจริง (Fact) คือ ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ ที่เกิดจากการ สังเกตปรากฏการณ์ธรรมชาติและสิ่งต่างๆโดยใช้ประสาทสัมผัสทั้งห้า ได้แก่ ตา หู จมูก ลิ้น และผิวกาย หรือความรู้ ที่เกิดจากการตรวจวัด ด้วยอุปกรณ์โดยวิธีการอย่างง่ายๆผลที่ได้จากการสังเกตและการวัด ทุกครั้ง ต้องเหมือนเดิม น 1.2.2 ความคิดรวบยอด (Concept) คือ ความคิดที่มีต่อเหตุการณ์ หรือปรากฏการณ์โดยการนำข้อเท็จจริงมาประมวลเข้าด้วยกันเป็นข้อ สรุปของเรื่องนั้น ซึ่งแต่ละบุคคลอาจจะมีความคิดรวบยอดต่อสิ่งหนึ่ง สิ่งใดแตกต่างกันได้ ขึ้นอยู่กับความรู้ประสบการณ์ที่มี และเหตุผลของ บุคคลนั้นๆ 1.2.3 หลักการ (Principle) เป็นความจริงที่สามารถทดสอบได้ ผล การทดสอบทุกครั้งได้ผลเหมือนเดิม หลักการต่างจากความคิดรวบ ยอด โดยหลักการเป็นสิ่งที่ทุกคนเข้าใจตรงกัน สามารถใช้อ้างอิงได้ แต่ความคิดรวบเรื่องเดียวกันของแต่ละบุคคลอาจไม่เหมือนกัน ทั้งนี้ ขึ้นกับประสบการณ์ของแต่ละบุคคลหลักการอาจเกิดจากการผสม ผสานของความคิดรวบยอดตั้งแต่ 2 ความคิด ที่สัมพันธ์กันเข้าด้วย กัน 1.2.4 สมมติฐาน (Hypothesis) หมายถึง ข้อความที่สร้างขึ้นเพื่อใช้ คาดคะเนคำตอบ ของปัญหาล่วงหน้าก่อนที่จะดำเนินการทดลอง สมมติฐานจะเป็นที่ยอมรับหรือไม่ขึ้นอยู่กับหลักฐานเหตุผลที่สนับสนุน หรือคัดค้าน 1.2.5 กฎ (Law) เป็นหลักการที่ระบุความสัมพันธ์ระหว่างเหตุกับผล ได้ ผ่านการทดสอบจนเป็นที่น่าเชื่อถือ 1.2.6 ทฤษฎี (Theory) เป็นความรู้ที่นักวิทยาศาสตร์สร้างขึ้น มี ลักษณะเป็นข้อความ เพื่อใช้อธิบายปรากฏการณ์หนึ่งๆ หรือความ คิดที่ได้จากสมมติฐานที่ผ่านการตรวจสอบหลายๆ ครั้ง สามารถใช้ อธิบายกฎ หลักการ และการคาดคะเนข้อเท็จจริงในเรื่องทำนอง เดียวกันได้

11.3.31.ก2ก.ร6ระะบทบฤววนษนฎกีกา(ารTรทhทeาาoงงrวิyวทิท)ยยเปา็าศนศคาาสวสาตตมร์รรู์้ที่นักวิทยาศาสตร์สร้างขึ้น มี ลักษณะเป็นข้อความ เพื่อใช้อธิบายปรากฏการณ์หนึ่งๆ หรือ ความคิดที่ได้จากสมมติฐานที่ผ่านการตรวจสอบหลายๆ ครั้ง สามารถใช้อธิบายกฎ หลักการ และการคาดคะเนข้อเท็จจริงใน เรื่องทำนองเดียวกันได้ 1.3.1 วิธีการทางวิทยาศาสตร์ (Scientific method) หมายถึง กระบวนการคิดและวิธีการทำงานเพื่ อศึกษาค้นคว้าหาความรู้ของ ปรากฏการณ์ต่างๆ ประกอบด้วย 5 ขั้นตอนดังนี้ 1.3.1.1 การระบุปัญหา (Problem) วิธีการทางวิทยาศาสตร์ เริ่มต้นจากการสังเกตสิ่งที่อยู่รอบๆตัว 1.3.1.2 การตั้งสมมติฐาน (Hypothesis) คือ การคาดคะเน คำตอบของปัญหาที่ศึกษาล่วงหน้า โดยอาศัยความรู้ ฐานข้อมูล ที่ได้จากการสังเกตสิ่งที่อยู่รอบตัว 1.3.2 ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ (Scientific process skills) หมายถึง พฤติกรรมที่บุคคลใช้แสวงหาความรู้ และแก้ ปัญหาโดยใช้กระบวนการทางวิทยาศาสตร์ วิธีการวิทยาศาสตร์ และเจตคติทางวิทยาศาสตร์ เพื่อแก้ปัญหาต่างๆ ซึ่งสถาบันส่ง เสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) แบ่งไว้ 13 ทักษะ ประกอบด้วย ดังนี้ ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ขั้นพื้นฐาน 8 ทักษะ ได้แก่ 1.3.2.1ทักษะการสังเกต 1.3.2.2ทักษะการวัด 1.3.2.3ทักษะการคำนวณ 1.3.2.4ทักษะการจำแนกประเภท 1.3.2.5ทักษะการหาความสัมพั นธ์ระหว่าง 1.3.2.6ทักษะการจัดกระทำและสื่อความหมายข้อมูล 1.3.2.7ทักษะการลงความเห็นข้อมูล 1.3.2.8ทักษะการพยากรณ์ ทักษะขั้นบรูณาการ 5 ทักษะ ได้แก่ 1.3.2.90 ทักษะการตั้งสมมติฐาน 1.3.2.10ทักษะการกำหนดและควบคุมตัวแปร 1.3.2.11ทักษะการกำหนดนิยามเชิงปฏิบัติการ 1.3.2.12 ทักษะการทดลอง 1.3.2.13 ทักษะการตีความหมายข้อมูลและการลงสรุป

1.4 โครงงานวิทยาศาสตร์ วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีมีความเจริญก้าวหน้าไปอย่างรวดเร็ว มนุษย์ซึ่งเป็นทั้งผู้สร้าง และผู้ใช้เทคโนโลยี จึงมีความพยายามที่ จะศึกษาค้นคว้าวิจัยเพื่อหาความรู้ใหม่ๆ ทางวิทยาศาสตร์และนำ มาสร้างสิ่งอำนวยความสะดวก หรือสิ่งต่างๆ เพื่อพัฒนา คุณภาพชีวิตและสังคม การบูรณาการความรู้ทางวิทยาศาสตร์ และความรู้สาขาวิชาชีพ เพื่อจัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์ซึ่งเป็น กิจกรรม การเรียนการสอนที่ฝึกทักษะผู้เรียน ใช้วิธีการทางวิทยาศาสตร์ ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ และเจตคติทางวิทยาศาสตร์ จัดทำผลงานในสาขาวิชาชีพหรือเรื่องที่สนใจ 1.4.1 ความหมายของโครงงานวิทยาศาสตร์ หมายถึง การศึกษาความรู้วิทยาศาสตร์ในเรื่องใดเรื่อง หนึ่ง ที่สนใจ เพื่อพบองค์ความรู้ใหม่ วิธีการใหม่ สิ่งประดิษฐ์ใหม่ ทางวิทยาศาสตร์ด้วยตัวของผู้เรียน โดยใช้วิธีการทาง วิทยาศาสตร์ ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ และเจตคติทาง วิทยาศาสตร์ ในการแก้ปัญหา โดยเรื่องที่ศึกษานั้นต้องคำนึง ถึงขอบเขตจำกัด เช่น ระยะเวลาในการศึกษา ความพร้อม เรื่องวัสดุอุปกรณ์ สถานที่ และระดับความรู้ความสามารถของผู้ ศึกษา 1.4.2 ประโยชน์ของโครงงานวิทยาศาสตร์ โครงงานวิทยาศาสตร์มีความสำคัญและก่อประโยชน์โดยตรงแก่ นักเรียน เป็นการฝึกให้นักเรียนรู้จักศึกษาค้นคว้าด้วยตนเอง สร้างความ สัมพันธ์อันดีกับครูและกับเพื่อนร่วมงาน รู้จักการทำงานอย่าง เป็นระบบ โดยใช้วิธีการทางวิทยาศาสตร์เป็นแนวทางในการแก้ ปัญหา และใช้เวลาว่างให้เป็นประโยชน์ 1.4.3 หลักการของโครงงานวิทยาศาสตร์ มีหลักการที่สำคัญ 4 ประการ ได้แก่ 1.4.3.1 เป็นกิจกรรมที่เกี่ยวกับวิทยาศาสตรเทคโนโลยี 1.4.3.2 เป็นกิจกรรมที่แสวงหาความรู้ด้วยตนเอง 1.4.3.3 เป็นการหาความรู้ โดยใช้วิธีการทางวิทยาศาสตร์ 1.4.3.4 เน้นการคิดเป็น ทำเป็น และการแก้ปัญหาเป็น