newIntro-to-STEM.pdf

ใบความร้ทู ่ี 1 เร่ือง ความรเู้ บื้องตน้ เกีย่ วกับสะเตม็ ศกึ ษา ในชว่ งหลายปีท่ผี า่ นมา พบว่า อัตรากำ� ลังคนของบุคลากรดา้ นวิทยาศาสตร์ คณติ ศาสตร์ เทคโนโลยี และ วิศวกรรมศาสตร์ในช่วงศตวรรษที่ 20 มีแนวโน้มลดลง และนักเรียนที่จบการศึกษาระดับมัธยมศึกษาตอนปลาย มคี วามสนใจในการศกึ ษาตอ่ ดา้ นวทิ ยาศาสตร์ คณติ ศาสตรล์ ดลง อกี ทงั้ ผลการเรยี นรดู้ า้ นวทิ ยาศาสตร์ และคณติ ศาสตร์ ของนกั เรยี นมแี นมโนม้ ลดลง ปรากฏการณด์ งั กลา่ วขา้ งตน้ สะทอ้ นใหเ้ หน็ ถงึ ปญั หาในการจดั การเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตร์ และคณติ ศาสตรใ์ นโรงเรยี นซง่ึ อาจทำ� ใหน้ กั เรยี นขาดแรงบนั ดาลใจในการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตร์ และคณติ ศาสตร์ อกี ทง้ั ขาดการเชอื่ มโยงระหวา่ งความรดู้ งั กลา่ วกบั ชวี ติ ประจำ� วนั รวมถงึ การประกอบอาชพี ในอนาคต เพอ่ื สรา้ งแรงบนั ดาลใจ และชว่ ยใหน้ กั เรยี นไดเ้ รยี นรวู้ ทิ ยาศาสตรอ์ ยา่ งมคี วามหมาย ทงั้ เปน็ การพฒั นาทกั ษะในศตวรรษที่ 21 อนั เปน็ ทกั ษะ ทจี่ ำ� เปน็ ในการดำ� รงชวี ติ และการพฒั นานวตั กรรมเพอื่ สรา้ งอาชพี ใหแ้ กเ่ ยาวชน และเตรยี มพรอ้ มกำ� ลงั คนทมี่ คี ณุ ภาพ เขา้ สรู่ ะบบเศรษฐกจิ สถาบนั สง่ เสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี (สสวท.) จงึ เสนอแนวทางการจดั การเรยี นรู้ สะเต็มศึกษา (Science Technology Engineering and Mathematics Education: STEM Education) ที่เปิดโอกาสให้นักเรียนได้เรียนรู้ และประยุกต์ความรู้วิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์ ในสถานการณ์ที่ใกล้เคียงกับสถานการณ์ท่ีพบในชีวิตประจ�ำวันและการประกอบอาชีพ นอกจากนี้ ในระหว่างการ เรียนรู้ดังกล่าว ผู้เรียนยังได้พัฒนาทักษะการคิดอย่างมีวิจารณญาน (critical thinking) ทักษะการท�ำงานเป็นทีม (collaboration skill) ทกั ษะการสื่อสาร (communication skill) และความคดิ สรา้ งสรรค์ (creativity) ดังท่แี สดง ในภาพท่ี 1 ภาพที่ 1 กรอบแนวคดิ การเรียนรใู้ นศตวรรษท่ี 21 12 คมู่ ือหลกั สตู รอบรมครสู ะเต็มศึกษา

ความหมายของสะเตม็ ศกึ ษา สะเต็มศึกษา เป็นแนวทางการจัดการศึกษาให้ผู้เรียนเกิดการเรียนรู้และสามารถบูรณาการความรู้ ทางวทิ ยาศาสตร์ เทคโนโลยี กระบวนการทางวศิ วกรรม และคณติ ศาสตร์ ไปใชใ้ นการเชอ่ื มโยงและแกป้ ญั หา ในชวี ติ จรงิ รวมทัง้ การพัฒนากระบวนการหรือผลผลติ ใหมค่ วบคไู่ ปกบั การพัฒนาทักษะแหง่ ศตวรรษท่ี 21 การจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษาเป็นการเรียนรู้ผ่านกิจกรรมหรือโครงงานที่บูรณาการการเรียนรู้ วิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ เทคโนโลยี ผนวกกับกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม โดยผู้เรียนจะได้ท�ำกิจกรรม เพื่อพัฒนาความรูค้ วามเขา้ ใจและฝึกทกั ษะด้านวิทยาศาสตร์ คณติ ศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี และนำ� ความรมู้ าออกแบบ ช้ินงานหรือวิธีการเพ่ือตอบสนองความต้องการหรือแก้ปัญหาท่ีเกี่ยวข้องกับชีวิตประจ�ำวัน เพื่อให้ได้เทคโนโลยี ซงึ่ เปน็ ผลผลติ จากกระบวนการออกแบบเชงิ วศิ วกรรม ลกั ษณะสำ� คญั ของสะเต็มศึกษาประกอบดว้ ย 5 ประการ ดงั ภาพที่ 2 ได้แก่ (1) เปิดโอกาสให้ผู้เรยี นได้บูรณาการความรู้ และทกั ษะของวิชาที่เกย่ี วข้องในสะเต็มศกึ ษาในระหว่าง การเรียนรู้ (2) มกี ารท้าทายผเู้ รยี นให้ได้แกป้ ัญหาหรือสถานการณ์ทผ่ี ู้สอนกำ� หนด (3) มีกิจกรรมกระตนุ้ การเรยี นรู้ แบบแอกทีฟ (active learning) ของผู้เรียน (4) ชว่ ยให้ผเู้ รยี นไดพ้ ฒั นาทักษะในศตวรรษท่ี 21 ผ่านการท�ำกจิ กรรม หรือสถานการณ์ท่ีผู้สอนกำ� หนดให้ และ (5) สถานการณ์หรือปัญหาที่ใช้ในกิจกรรมมีความเช่ือมโยงกับชีวิตประจ�ำ วนั ของผู้เรยี นหรอื การประกอบอาชพี ในอนาคต บรู ณาการ เชอื่ มโยง ท้าทายผเู้ รียน ชวี ติ จรงิ พัฒนาทักษะ กระตุน้ active ในศตวรรษที่ 21 learning ภาพที่ 2 ลักษณะส�ำคญั ของสะเตม็ ศกึ ษา ศนู ยส์ ะเต็มศกึ ษาแห่งชาติ 13

องค์ประกอบ 4 วิชาของสะเตม็ ศกึ ษา ในการจดั การเรยี นรตู้ ามแนวทางสะเตม็ ศกึ ษามคี วามเกยี่ วขอ้ งกบั วชิ าการหรอื วทิ ยาการทเ่ี ปน็ หลกั 4 วชิ า ด้วยกัน ได้แก่ วทิ ยาศาสตร์ คณติ ศาสตร์ เทคโนโลยี และวศิ วกรรมศาสตร์ อย่างไรกต็ าม เมือ่ เปรียบเทียบวิชาการ ทั้ง 4 กับหลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพ้ืนฐาน พุทธศักราช 2551 ของประเทศไทย พบว่า สะเต็มศึกษามี ความเกี่ยวข้องกับกลุม่ สาระการเรยี นรู้ 3 กลมุ่ สาระฯ ได้แก่ กลุ่มสาระการเรียนรวู้ ทิ ยาศาสตร์ กลุ่มสาระการเรียนรู้ คณิตศาสตร์ และกล่มุ สาระการเรยี นรกู้ ารงานอาชีพและเทคโนโลยี ภาพที่ 3 ตัวช้วี ดั และสาระการเรยี นรู้แกนกลาง กล่มุ สาระการเรียนรูท้ ี่เก่ียวขอ้ งกับสะเต็มศกึ ษา ดังน้ัน เม่ือครูหรือนักการศึกษาออกแบบกิจกรรมการเรียนรู้สะเต็มศึกษาจึงต้องค�ำนึงถึงธรรมชาติ ของวิชาการท้ัง 4 เป้าหมายของการจัดการเรียนรู้ใน 3 กลุ่มสาระฯ ที่กล่าวข้างต้น รวมถึงตัวช้ีวัดในหลักสูตร แกนกลางซ่ึงถูกกำ� หนดขึน้ ให้สอดคล้องกับความสามารถในการรับรู้ของนกั เรียนแต่ละระดบั ชน้ั ในการจัดการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ และเทคโนโลยีนั้น มีเป้าหมายหลักในการพัฒนาผู้เรียน ใหเ้ ปน็ ผรู้ วู้ ทิ ยาศาสตร์ (science literate) ผรู้ คู้ ณติ ศาสตร์ (math literate) และผรู้ เู้ ทคโนโลยี (technology literate) ซง่ึ เปา้ หมายของการเรยี นร้ใู นวชิ าการท่เี กี่ยวข้องกบั สะเต็มศกึ ษา ประกอบดว้ ย เป้าหมายของการสอนวิทยาศาสตร์ คือ การพัฒนาให้ผู้เรียนมีความรู้ ความเข้าใจเก่ียวกับเน้ือหา (หลกั กฎ และทฤษฎ)ี วชิ าวทิ ยาศาสตร์ (ฟสิ กิ ส์ เคมี ชวี วทิ ยา และโลก อวกาศ ดาราศาสตร)์ สามารถเชอ่ื มโยง ความเกย่ี วเนอื่ งเนอื้ หาระหวา่ งสาระวชิ า และมที กั ษะในการปฏบิ ตั กิ ารเชงิ วทิ ยาศาสตร์ มที กั ษะในการคดิ ทเ่ี ปน็ เหตุ เป็นผล สามารถค้นหาความรู้และแก้ปัญหาอย่างเป็นระบบ สามารถตัดสินใจโดยใช้ข้อมูลที่หลากหลายและ มปี ระจกั ษพ์ ยานทตี่ รวจสอบได้ 14 ค่มู อื หลักสูตรอบรมครสู ะเต็มศึกษา

เปา้ หมายของการสอนคณติ ศาสตร์ คอื การพฒั นาใหผ้ เู้ รยี นมคี วามสามารถในการวเิ คราะห์ ใหเ้ หตผุ ล และการประยุกต์แนวคิดทางคณิตศาสตร์ เพื่ออธิบายและท�ำนายปรากฏการณ์ต่างๆ ภายใต้บริบทที่แตกต่างกัน รวมถงึ ตระหนกั ถงึ บทบาทของคณติ ศาสตรแ์ ละสามารถใชค้ ณติ ศาสตรช์ ว่ ยในการวนิ จิ ฉยั และการตดั สนิ ใจทดี่ ี เป้าหมายของการสอนเทคโนโลยี คือ การพัฒนาให้ผู้เรียนมีความเข้าใจ และความสามารถใน การใช้งาน จัดการ และเข้าถึงเทคโนโลยี (กระบวนการหรือส่ิงประดิษฐ์ที่สร้างขึ้นเพ่ือตอบสนองความต้องการ ของมนษุ ย)์ เปา้ หมายของการสอนวศิ วกรรมศาสตร์ คอื การพฒั นาใหผ้ เู้ รยี นมที กั ษะในออกแบบและสรา้ งเทคโนโลยี โดยประยกุ ตใ์ ชค้ วามรวู้ ทิ ยาศาสตร์ คณติ ศาสตร์ และเทคโนโลยที ม่ี อี ยอู่ ยา่ งคมุ้ คา่ การเปรยี บเทียบแนวคิดและทักษะดา้ นวทิ ยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์ การกลา่ วอา้ งถงึ การนำ� แนวคดิ การออกแบบเชงิ วศิ วกรรมมาบรู ณาการกบั การเรยี นรศู้ าสตรอ์ นื่ ๆ อกี 4 ศาสตร์ นั้น น�ำมาสู่ความพยายามในการอธิบายความแตกต่างระหว่างศาสตร์ 4 ศาสตร์ท่ีมีความใกล้เคียงกันมาก ได้แก่ วิทยาศาสตร์ วิศวกรรมศาสตร์ เทคโนโลยี และคณิตศาสตร์ สภาวิจัยแห่งประเทศสหรัฐอเมริกา (The National Research Council: NRC) ได้ให้ความหมายของวิศวกรรมศาสตร์และเทคโนโลยี พร้อมท้ังเปรียบเทียบทักษะ ของศาสตรท์ งั้ สองกบั ทกั ษะทางวทิ ยาศาสตรไ์ วด้ งั ตารางท่ี 1 ตารางท่ี 1 ตารางเปรยี บเทยี บแนวปฏิบัติทางวิทยาศาสตร์ วิศวกรรมศาสตร์ เทคโนโลยี และคณิตศาสตร์ วทิ ยาศาสตร์ วศิ วกรรมศาสตร์ เทคโนโลยี คณิตศาสตร์ (ตเ้ังพคอ่ื �ำเถขาา้ มใจธรรมชาติ) น(เยิ พาอื่มพปัฒัญนหาาคุณภาพชวี ติ ) ตเทรคะโหนนโักลยถตีงึ บอ่ ทสบังคามทของ ทแกำ� ค้ปวญั าหมาเขา้ ใจและพยายาม พัฒนาและใช้โมเดล พฒั นาและใชโ้ มเดล โใชมค้เดณลติ ศาสตร์ในการสรา้ ง คออน้ กคแวบา้ บวแิจลยั ะทลดงมลออื งท�ำการ คออ้นกคแวบ้า บวแจิ ลัยะทลดงมลอืองทำ� การ เเรทียคนโนรู้วโลธิ ีกยาใี หรใมชๆ่ ง้ าน ใกชา้เรคแรกอื่ ป้ งมญั อื หทาี่เหมาะสมใน วิเคราะหข์ ้อมลู วิเคราะห์ข้อมูล แใหมค้ ่นวยาำ� มส�ำคญั กบั ความ ใคชำ� ค้ นณวณติ ศาสตร์ ชว่ ยในการ คใช�ำค้ นณวณติ ศาสตร์ ช่วยในการ เดเวขทิศา้ ้าคนวใโกจวนรบิทโรทยลมายบศใีานาทสกขตาอรรงพ์ แัฒลนะา หใชมต้ าวั ยเหลขรอืในเหกตารุผใลหค้ วาม สร้างค�ำอธิบาย ออกแบบวิธกี ารแกป้ ญั หา พโคยรางยงาามนหในากวธิารกี แากรแ้ปลญั ะหใชา้ แใชนห้ วลคกั ดิ ฐานในการยืนยัน ใแชน้หวลคกั ดิ ฐานในการยืนยนั ตโตดด่อั ยสสพังินจิคใจามรเแลณลือาะกถสใงึชง่ิ ผแเ้ ทลวดกคลรโนะอ้ โทมลบยี อวสิพรนื่ า้างกขษ้อ์กโาตร้แใยห้งเ้ แหลตะุผสลาขมอางรผถู้ ประเมนิ และสือ่ สารแนวคดิ ประเมนิ และสื่อสารแนวคดิ วมธิอีใงนหกาาแรลเหะนตำ�ุผเลสนอระเบียบ ที่มา: Vasquez, J.A., Sneider, C., and Comer, M. (2013). STEM Lesson Essentials: Integrating Science, Technology, Engineering, and Mathematics, p.38. ศนู ย์สะเต็มศึกษาแห่งชาติ 15

จากตารางท่ี 1 แนวปฏิบัติ (practice) ทางวิทยาศาสตร์มีกระบวนการส่วนใหญ่เหมือนกับแนวปฏิบัติ ทางวิศวกรรมศาสตร์ กลา่ วคอื ทงั้ สองศาสตร์มีการพัฒนาและใชโ้ มเดลในการดำ� เนินงาน มกี ารออกแบบและลงมอื ค้นคว้าวิจัยเพ่ือรวบรวมข้อมูล และวิเคราะห์ข้อมูลดังกล่าว ทั้งวิทยาศาสตร์ และวิศวกรรมศาสตร์ต้องการความรู้ ทางคณิตศาสตร์ในการค�ำนวณ นอกจากนี้ ทั้งนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรมีการใช้หลักฐานในการยืนยันแนวคิด ซงึ่ อาจเปน็ คำ� ตอบของขอ้ สงสยั เกย่ี วกบั ธรรมชาตหิ รอื ปญั หา และสดุ ทา้ ยตอ้ งมกี ารประเมนิ และสอ่ื สารแนวคดิ ดงั กลา่ ว อย่างไรก็ตาม แนวปฏิบัติท้ังสองมีความแตกต่างกันอยู่ 2 ประการ คือ (1) ในขณะท่ีวิชาวิทยาศาสตร์ พยายามต้ังค�ำถามเพื่อเรียนรู้และท�ำความเข้าใจธรรมชาติ วิศวกรรมศาสตร์พยายามนิยามปัญหาซึ่งเกิดจาก ความไม่พอใจและต้องการพฒั นาคุณภาพชวี ติ ของมนษุ ย์ และ (2) ผลลพั ธ์ของการท�ำงานทางวิทยาศาสตร์ คือการ สร้างค�ำอธิบายเพื่อตอบข้อสงสัยเกี่ยวกับธรรมชาติ ในขณะที่ผลลัพธ์ของการท�ำงานทางวิศวกรรมศาสตร์คือวิธีการ แกป้ ญั หาเพอื่ พฒั นาคณุ ภาพชวี ติ ของมนษุ ย์ และวธิ กี ารดงั กลา่ วจะนำ� มาซงึ่ ผลผลติ ทเ่ี ปน็ เทคโนโลยใี หมห่ รอื นวตั กรรม กระบวนการออกแบบเชงิ วศิ วกรรม ดงั ทไ่ี ดก้ ลา่ วไวแ้ ลว้ วา่ ลกั ษณะทช่ี ดั เจนขอ้ หนง่ึ ของการจดั การเรยี นรแู้ บบสะเตม็ ศกึ ษา คอื การผนวกกระบวนการ ออกแบบเชงิ วศิ วกรรมเขา้ กบั การเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตร์ คณติ ศาสตร์ และเทคโนโลยี ของผเู้ รยี น กลา่ วคอื ในขณะทผ่ี เู้ รยี น ทำ� กิจกรรมเพือ่ พฒั นาความรู้ ความเข้าใจ และฝกึ ทักษะด้านวทิ ยาศาสตร์ คณติ ศาสตร์ และเทคโนโลยี ผเู้ รียนต้องมี โอกาสนำ� ความรมู้ าออกแบบวธิ กี ารหรอื กระบวนการเพอ่ื แกป้ ญั หา เพอื่ ใหไ้ ดเ้ ทคโนโลยซี งึ่ เปน็ ผลผลติ จากกระบวนการ ออกแบบเชงิ วศิ วกรรม (NRC, 2012) กระบวนการออกแบบเชงิ วศิ วกรรมประกอบดว้ ย องคป์ ระกอบ 6 ขนั้ ตอน ไดแ้ ก่ 1. ระบปุ ญั หา (Problem Identification) ขนั้ ตอนนเี้ รมิ่ ตน้ จากการทผ่ี แู้ กป้ ญั หาตระหนกั ถงึ สง่ิ ทเี่ ปน็ ปญั หา ในชีวิตประจ�ำวนั และจ�ำเป็นต้องหาวิธีการหรอื สร้างสิง่ ประดิษฐ์ (Innovation) เพือ่ แก้ไขปญั หาดังกล่าว ในการแก้ ปัญหาในชีวิตจริงบางคร้ังค�ำถามหรือปัญหาท่ีเราระบุอาจประกอบด้วยปัญหาย่อย ในขั้นตอนของการระบุปัญหา ผแู้ กป้ ญั หาต้องพิจารณาปัญหาหรอื กจิ กรรมย่อยท่ตี อ้ งเกดิ ขึ้นเพื่อประกอบเป็นวธิ ีการในการแก้ปญั หาใหญด่ ้วย 2. รวบรวมขอ้ มูลและแนวคดิ ทเ่ี กย่ี วข้องกบั ปญั หา (Related Information Search) หลังจากผแู้ กป้ ญั หา ท�ำความเขา้ ใจปญั หาและสามารถระบุปัญหาย่อย ขนั้ ตอนตอ่ ไปคือการรวบรวมข้อมูลและแนวคดิ ท่ีเกี่ยวข้องกบั การ แก้ปัญหาดงั กลา่ ว ในการคน้ หาแนวคดิ ท่เี กี่ยวขอ้ งผแู้ ก้ปญั หาอาจมกี ารด�ำเนนิ การ ดังน้ี (1) การรวบรวมข้อมลู คือ การสบื คน้ วา่ เคยมใี ครหาวธิ แี กป้ ญั หาดงั กลา่ วนแ้ี ลว้ หรอื ไม่ และหากมเี ขาแกป้ ญั หาอยา่ งไร และมขี อ้ เสนอแนะใดบา้ ง (2) การคน้ หาแนวคดิ คอื การคน้ หาแนวคดิ หรอื ความรทู้ างวทิ ยาศาสตร์ คณติ ศาสตร์ หรอื เทคโนโลยที เ่ี กย่ี วขอ้ งและ สามารถประยุกต์ในการแก้ปัญหาได้ ในขั้นตอนน้ี ผู้แก้ปัญหาควรพิจารณาแนวคิดหรือความรู้ทั้งหมดที่สามารถ ใช้แก้ปัญหาและจดบันทึกแนวคิดไว้เป็นทางเลือก และหลังจากการรวบรวมแนวคิดเหล่านั้นแล้วจึงประเมินแนวคิด เหล่าน้นั โดยพจิ ารณาถึงความเป็นไปได้ ความคุ้มทนุ ข้อดแี ละจุดออ่ น และความเหมาะสมกับเงอ่ื นไขและขอบเขต ของปญั หา แลว้ จงึ เลอื กแนวคดิ หรือวธิ กี ารทเี่ หมาะสมทสี่ ดุ 3. ออกแบบวิธีการแก้ปัญหา (Solution Design) หลังจากเลือกแนวคิดท่ีเหมาะสมในการแก้ปัญหาแล้ว ข้ันตอนต่อไป คอื การน�ำความรทู้ ไี่ ด้รวบรวมมาประยกุ ต์เพ่ือออกแบบวิธกี าร กำ� หนดองคป์ ระกอบของวิธีการหรือ ผลผลติ ทง้ั นี้ ผแู้ กป้ ญั หาตอ้ งอา้ งองิ ถงึ ความรวู้ ทิ ยาศาสตร์ คณติ ศาสตร์ และเทคโนโลยที รี่ วบรวมได้ ประเมนิ ตดั สนิ ใจ เลอื กและใช้ความรู้ท่ไี ดม้ าในการสรา้ งภาพรา่ งหรือก�ำหนดเค้าโครงของวิธีการแก้ปญั หา 16 คู่มือหลกั สตู รอบรมครูสะเตม็ ศกึ ษา

4. วางแผนและด�ำเนนิ การแกป้ ัญหา (Planning and Development) หลงั จากท่ีไดอ้ อกแบบวธิ กี ารและ กำ� หนดเค้าโครงของวิธีการแกป้ ัญหาแลว้ ขน้ั ตอนตอ่ ไปคือการพัฒนาต้นแบบ (Prototype) ของสิ่งทไ่ี ดอ้ อกแบบไว้ ในขั้นตอนนี้ ผู้แก้ปัญหาต้องก�ำหนดข้ันตอนย่อยในการท�ำงานรวมท้ังก�ำหนดเป้าหมายและระยะเวลาในการด�ำเนิน การแต่ละข้ันตอนยอ่ ยให้ชัดเจน 5. ทดสอบ ประเมนิ ผล และปรบั ปรงุ แกไ้ ขวธิ กี ารแกป้ ญั หาหรอื ชนิ้ งาน (Testing, Evaluation and Design Improvement) เป็นขั้นตอนทดสอบและประเมินการใช้งานต้นแบบเพื่อแก้ปัญหา ผลที่ได้จากการทดสอบและ ประเมนิ อาจถกู นำ� มาใชใ้ นการปรบั ปรงุ และพฒั นาผลลพั ธใ์ หม้ ปี ระสทิ ธภิ าพในการแกป้ ญั หามากขน้ึ การทดสอบและ ประเมนิ ผลสามารถเกิดข้นึ ไดห้ ลายครัง้ ในกระบวนการแก้ปญั หา 6. น�ำเสนอวิธีการแก้ปัญหา ผลการแก้ปัญหาหรือชิ้นงาน (Presentation) หลังจากการพัฒนา ปรับปรุง ทดสอบและประเมนิ วธิ กี ารแกป้ ญั หาหรอื ผลลพั ธจ์ นมปี ระสทิ ธภิ าพตามทตี่ อ้ งการแลว้ ผแู้ กป้ ญั หาตอ้ งนำ� เสนอผลลพั ธ์ ต่อสาธารณชน โดยต้องออกแบบวิธีการน�ำเสนอข้อมลู ที่เข้าใจงา่ ยและนา่ สนใจ ? ภาพที่ 4 กระบวนการออกแบบเชิงวศิ วกรรม ในการทำ� งานไมจ่ ำ� เปน็ ตอ้ งมลี ำ� ดบั ทแ่ี นน่ อน โดยขนั้ ตอนทงั้ หมดสามารถสลบั ไปมาหรอื ยอ้ นกลบั ขนั้ ตอนได้ กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมแสดงได้ดังภาพท่ี 4 เพื่อให้เห็นรายละเอียดท่ีชัดเจนขึ้นของแต่ละองค์ประกอบ ของกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม ลองพิจารณาตัวอย่างกระบวนการออกแบบห้องท�ำความเยน็ ดังนี้ ศนู ย์สะเต็มศกึ ษาแหง่ ชาติ 17

ระบุปัญหา (Problem Identification) ในสภาพอากาศที่ร้อนอบอ้าว มีความจ�ำเป็นต้องเก็บผักผลไม้ ในท่ที ี่อุณหภมู ิต�่ำเพอื่ คงความสดใหม่ จงึ เกิดค�ำถามขึ้นว่าท�ำอยา่ งไรจึงจะสรา้ งตู้หรือห้องทค่ี งอุณหภมู ใิ หต้ ำ่� อยู่เสมอ แม้อุณหภมู ิภายนอกจะสูงกต็ าม รวบรวมข้อมูลและแนวคิดที่เก่ียวข้องกับปัญหา (Related Information Search) การค้นพบทาง วทิ ยาศาสตรไ์ ด้อธบิ ายว่า (1) สสารโดยท่วั ไปมีการคลายความร้อนเมอื่ เปลี่ยนสถานะจากไอเป็นของเหลว และมีการ ดดู ความร้อนเมอ่ื เปล่ยี นสถานะจากของเหลวเป็นไอ และ (2) สสารในสถานะไอสามารถเปลี่ยนเปน็ ของเหลวได้ เมอ่ื ไดร้ บั ความดนั ทส่ี งู ขนึ้ และเปลย่ี นกลบั เปน็ ไอไดเ้ มอ่ื ลดความดนั ลง จงึ ไดแ้ นวคดิ วา่ หากนำ� สารทเ่ี ปลย่ี นสถานะไดง้ า่ ย และมีคุณสมบัติการถ่ายเทความร้อนได้ดีมาท�ำให้เปล่ียนสถานะจากของเหลวเป็นไอภายในตู้ และเปลี่ยนสถานะ กลบั เปน็ ของเหลวภายนอกตู้ กจ็ ะเกดิ การถา่ ยเทอณุ หภมู จิ ากภายในตอู้ อกไปนอกตไู้ ด้ ในทน่ี เี้ ทคโนโลยดี า้ นเครอื่ งจกั ร กลทางไฟฟ้า (หรอื มอเตอร์) สามารถนำ� มาประยุกต์เปน็ เคร่ืองอดั แรงดันให้สารเปลย่ี นสภาพจากไอเป็นของเหลวได้ เพอ่ื ใหเ้ กดิ ประสทิ ธภิ าพสงู ทสี่ ดุ ในการถา่ ยเทพลงั งานความรอ้ น ควรมกี ารนำ� เอาสารหลายๆ ชนดิ มาทดลอง เปรยี บเทยี บอตั ราการดูดและคลายความรอ้ น และพลงั งานทต่ี อ้ งใชใ้ นการท�ำให้สารนัน้ ๆ เปลีย่ นสถานะไปมา ออกแบบวิธีการแก้ปัญหา (Solution Design) หลังจากท่ีได้ศึกษาแนวคิดทางวิทยาศาสตร์ท่ีเกี่ยวข้อง กบั การสรา้ งตูห้ รอื ห้องทค่ี งอุณหภูมใิ หต้ ำ่� เสมอแลว้ ขนั้ ตอ่ ไป ผแู้ กป้ ญั หาตอ้ งออกแบบกระบวนการสรา้ งผลติ ภณั ฑท์ ี่ ใชต้ น้ ทนุ ตำ่� แตไ่ ดป้ ระสทิ ธภิ าพทตี่ อ้ งการ โดยการเลอื กสรรวตั ถดุ บิ และชนิ้ สว่ นทเี่ หมาะสม คำ� นวณปรมิ าณสารทต่ี อ้ งใช้ รวมถึงค�ำนวณขนาดของมอเตอร์ที่ใช้ท�ำอุปกรณ์อัดแรงดันด้วยแบบจ�ำลองทางคณิตศาสตร์เพ่ือให้การถ่ายเทความ รอ้ นเหมาะสมกบั ขนาดของห้องท่ตี อ้ งการทำ� ความเย็น วางแผนและดำ� เนินการแกป้ ญั หา (Planning and Development) หลงั จากที่ได้ออกแบบวิธีการและ กำ� หนดเคา้ โครง ปริมาณสาร และขนาดองคป์ ระกอบตา่ งๆ ทีต่ อ้ งใช้สรา้ งผลิตภัณฑ์เรียบร้อยแลว้ ผู้แก้ปัญหาลงมือ พฒั นาต้นแบบ (Prototype) ของสิง่ ทไ่ี ดอ้ อกแบบไว้ ในขั้นตอนนี้ ผ้แู ก้ปญั หาตอ้ งกำ� หนดขนั้ ตอนยอ่ ยในการทำ� งาน รวมทัง้ กำ� หนดเป้าหมายและระยะเวลาในการด�ำเนินการแต่ละข้นั ตอนยอ่ ยในการสร้างผลติ ภัณฑ์ให้ชัดเจน ทดสอบ ประเมินผล และปรับปรุงแก้ไขวิธีการแก้ปัญหาหรือชิ้นงาน (Testing, Evaluation and Design Improvement) ออกแบบอปุ กรณต์ น้ แบบทกี่ กั เกบ็ สารทำ� ความเยน็ ไวใ้ นระบบปดิ โดยทำ� ใหเ้ กดิ การระเหย กลายเปน็ ไอภายในหอ้ งทต่ี อ้ งการทำ� ความเยน็ และควบแนน่ กลบั เปน็ ของเหลวภายนอกหอ้ ง เพอื่ ประเมนิ ประสทิ ธภิ าพ และประสิทธิผลในการใชง้ านก่อนน�ำไปพัฒนาเปน็ ผลติ ภัณฑ์ น�ำเสนอวิธีการแก้ปัญหา ผลการแก้ปัญหาหรือชิ้นงาน (Presentation) น�ำกระบวนการออกแบบ ท่ไี ดน้ �ำเสนอต่อผู้ทสี่ นใจหรอื ผ้ใู หท้ ุนสนบั สนุน เพ่ือใหเ้ กดิ การผลติ ในปรมิ าณมากและใช้งานในวงกวา้ งต่อไป ตามท่ไี ด้กลา่ วไปแลว้ กระบวนการทง้ั หมดนี้ไมจ่ ำ� เปน็ ต้องเกดิ ขึ้นเปน็ ล�ำดบั ดังตวั อยา่ งเสมอไป การทดสอบ และประเมินผลสามารถท�ำได้ในระหว่างการวางแผนและด�ำเนินการแก้ปัญหาเช่นกัน หากผลลัพธ์ไม่อยู่ในเกณฑ์ ท่ียอมรับได้ไม่ว่าจะเป็นเรื่องต้นทุนหรือประสิทธิภาพของอุปกรณ์ ก็อาจจ�ำเป็นต้องย้อนกลับไปค้นหาแนวคิดอ่ืน ข้ึนมาใหม่ เป็นต้น 18 คูม่ อื หลักสูตรอบรมครสู ะเตม็ ศกึ ษา

อย่างไรก็ตาม เม่ือน�ำกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมมาผนวกกับการเรียนรู้ในช้ันเรียนเพ่ือส่งเสริม ทักษะในศตวรรษที่ 21 ของผู้เรียนน้ัน ในข้ันออกแบบวิธีการแก้ปัญหา ผู้สอนสามารถจัดกิจกรรมการเรียนรู้ ที่เปิดโอกาสให้ผู้เรียนได้ประมวลความรู้ต่างๆ ท่ีได้จากการสืบค้นและรวบรวมขอ้ มลู ประเมนิ ตดั สนิ ใจเลอื กและ ใชค้ วามรเู้ หลา่ นน้ั เพอื่ ออกแบบวธิ กี ารแกป้ ญั หา ขน้ั ตอนนจี้ ะชว่ ยกลนั่ กรองแนวคิดเบ้ืองต้นของผู้เรียนได้เป็นอย่างดี นอกจากนี้ ยังเป็นการเปิดโอกาสให้ผู้สอนได้ตรวจสอบความเข้าใจเกี่ยวกับแนวคิดวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์และ เทคโนโลยี รวมถึงความสามารถในการประยุกต์ความรู้ดังกล่าวของผู้เรียนได้ชัดเจนมากขึ้น อย่างไรก็ตามการ แก้ปัญหาหรือการสร้างสรรค์ช้ินงานมักเป็นกระบวนการที่ต้องท�ำซ้�ำและต่อเน่ืองจนกว่าจะสามารถแก้ปัญหาหรือ สรา้ งสรรคช์ ิ้นงานน้นั ๆ ได้ การบรู ณาการในสะเตม็ ศึกษา สะเตม็ ศึกษาเป็นการเรียนรแู้ บบบูรณาการ ท่ใี ช้ความรแู้ ละทกั ษะในดา้ นตา่ งๆ ผา่ นการทำ� กจิ กรรม (activity based) หรอื การทำ� โครงงาน (project based) ทเี่ หมาะสมกบั วยั และระดบั ชนั้ ของผเู้ รยี น การเรยี นรแู้ บบสะเตม็ ศกึ ษา ดงั กลา่ วนี้ จะชว่ ยใหผ้ เู้ รยี นไดพ้ ฒั นาทกั ษะการคดิ ทกั ษะการใชเ้ ทคโนโลยสี ารสนเทศ ทกั ษะการแกป้ ญั หา และทกั ษะ การสอื่ สาร ซง่ึ ทกั ษะดงั กลา่ วนเ้ี ปน็ ทกั ษะการเรยี นรใู้ นศตวรรษที่ 21 ทผ่ี เู้ รยี นพงึ มี นอกจากนผี้ เู้ รยี นยงั ไดค้ วามรแู้ บบ องค์รวมทส่ี ามารถน�ำไปเช่ือมโยงหรอื ประยกุ ต์ใชใ้ นชวี ิตประจำ� วันได้ ผู้สอนทั้งหลายอาจจะมีความกังวลกับการน�ำสะเต็มศึกษาเข้าสู่การจัดการเรียนรู้ในช้ันเรียน เนื่องจาก ไม่ทราบว่าจะมีแนวปฏิบัติหรือวิธีการด�ำเนินการอย่างไรบ้าง ท้ังน้ีการจัดการเรียนรู้สะเต็มศึกษาตามแนวทางของ สสวท. นนั้ เนน้ รปู แบบของการบรู ณาการซง่ึ เปน็ สง่ิ ทผ่ี สู้ อนคนุ้ เคยกนั เปน็ อยา่ งดี เนอื่ งจากการจดั การเรยี นร้ตู ามแนว พระราชบัญญัติการศึกษา พุทธศักราช 2542 มุ่งเน้นให้มีการจัดการเรียนรู้แบบองค์รวม โดยมีการ บูรณาการ ความคิดรวบยอด กระบวนการจัดการเรียนรู้ และทักษะด้านต่างๆ ให้เหมาะสมกับแต่ละระดับการศึกษา รวมท้ัง เช่ือมโยงความรู้ไปสู่การนำ� ไปใช้ในชวี ิตจรงิ การจดั การเรยี นรู้แบบบรู ณาการจะชว่ ยลดความซ�้ำซอ้ นของเนอื้ หาวิชา ตา่ งๆ สามารถยดื หยนุ่ เวลาในการจดั การเรยี นรไู้ ด้ ใชแ้ หลง่ เรยี นรไู้ ดห้ ลากหลาย และผเู้ รยี นไดเ้ รยี นในสงิ่ ทตี่ นเองสนใจ เพมิ่ ขน้ึ บูรณาการคืออะไร บูรณาการ (Integration) หมายถึงการน�ำศาสตร์สาขาวิชาต่างๆ ท่ีมีเน้ือหาสัมพันธ์ เกย่ี วขอ้ งกนั มาจดั ประสบการณก์ ารเรยี นรใู้ นลกั ษณะของการผสมผสานเขา้ ดว้ ยกนั เพอื่ ใหส้ อดคลอ้ งกบั ความตอ้ งการ และสภาพชีวิตจริงของผเู้ รียน บรู ณาการทำ� ไดอ้ ยา่ งไร การบรู ณาการสามารถ ทำ� ได้หลายรูปแบบ เช่น การบูรณาการเนือ้ หา (Integra- tion of subject areas) การบรู ณาการกระบวนการเรยี น รู้ (Integration of learning process) และการบรู ณาการ เป้าหมายของการเรียนรู้ (Integration of learning outcome) เปน็ ต้น ซงึ่ มรี ายละเอียดดงั น้ี ศูนย์สะเต็มศึกษาแหง่ ชาติ 19

1. การบรู ณาการเนอื้ หา เปน็ การนำ� เนอ้ื หาของสาระตา่ งๆ หรอื ระหวา่ งกลมุ่ สาระมาสมั พนั ธเ์ กยี่ วขอ้ ง เชอื่ มโยง เป็นเรอื่ งเดียวกัน โดยอาจก�ำหนดหัวขอ้ หรือหวั เร่ืองเป็นประเด็นปัญหา แลว้ นำ� เนอ้ื หาต่างๆ ทีเ่ กยี่ วข้องกับหัวเรอ่ื ง หรือหัวข้อนั้นมาผสมผสานกันโดยใช้ทักษะต่างๆ เข้ามาเช่ือมโยง เพื่อให้ผู้เรียนได้ความรู้ ทักษะ และเจตคติตาม ท่ตี อ้ งการ 2. การบรู ณาการกระบวนการเรยี นรู้ เปน็ การนำ� รปู แบบและวธิ กี ารตา่ งๆ ของการถา่ ยทอดความรขู้ องผสู้ อน มาผสมผสานเขา้ ดว้ ยกนั ในการจดั การเรยี นรแู้ กผ่ เู้ รยี น หรอื การจดั ใหผ้ เู้ รยี นไดส้ ามารถแสวงหาความรจู้ ากกระบวนการ และวิธีการต่างๆ เพื่อใหไ้ ดม้ าซึ่งองคค์ วามรู้ โดยผสู้ อนอาจก�ำหนดหวั ขอ้ หรอื หัวเรอื่ งเป็นประเดน็ ในการศกึ ษา แลว้ ดวู า่ ในประเดน็ ทจี่ ะศกึ ษานนั้ มเี น้อื หาอะไรบา้ งและแตล่ ะเนื้อหาจะสอนดว้ ยวธิ ใี ด 3. การบรู ณาการเปา้ หมายของการเรยี นรู้ เปน็ การบรู ณาการทย่ี ดึ เปา้ หมายของการเรยี นรเู้ ปน็ หลกั โดยผสู้ อน อาจก�ำหนดหัวข้อหรือหัวเร่ืองเป็นประเด็นในการศึกษา แล้วดูว่าในประเด็นท่ีจะศึกษาน้ันมีเป้าหมายท่ีต้องการ ให้ผู้เรียนได้เรียนรู้เก่ียวกับอะไร จากนั้นก็น�ำเนื้อหาต่างๆ ท่ีมีความสัมพันธ์เกี่ยวข้องกันกับประเด็นท่ีจะศึกษานั้น มาผสมผสานเชือ่ มโยงกัน โดยมเี ป้าหมายของการเรียนรเู้ ปน็ เรอ่ื งเดียวกนั จากทกี่ ลา่ วมาแลว้ นน้ั ผสู้ อนสามารถเลอื กรปู แบบการบรู ณาการไปใชไ้ ดต้ ามความเหมาะสมของเนอื้ หา หรอื ตามสภาพแวดลอ้ มและความสอดคลอ้ งทเี่ ปน็ จรงิ ในโรงเรยี น โดยสง่ิ ทคี่ วรคำ� นงึ จากการจดั การเรยี นรแู้ บบบรู ณาการ เพื่อให้เกิดประสิทธิภาพสูงสุดตอ่ ผ้เู รียนมีดงั นี้ 1. จดั การเรยี นการสอนโดยเนน้ ผเู้ รยี นเปน็ สำ� คญั โดยใหผ้ เู้ รยี นมสี ว่ นรว่ มในกระบวนการเรยี นรใู้ หม้ ากทสี่ ดุ 2. ส่งเสริมให้ผู้เรียนได้ร่วมท�ำงานกลุ่มด้วยตนเอง โดยจัดกิจกรรมต่างๆ ให้หลากหลายเพื่อให้ผู้เรียน ได้มสี ว่ นรว่ มในการทำ� งานด้วยกนั 3. จดั ประสบการณต์ รงใหแ้ กผ่ เู้ รยี น โดยใหผ้ เู้ รยี นไดเ้ รยี นรจู้ ากสง่ิ ทเ่ี ปน็ จรงิ ทเี่ กดิ ขนึ้ จรงิ ในชวี ติ และสามารถ น�ำความรู้น้ันไปประยุกตใ์ ช้ในชีวติ ประจำ� วันได้ 4. จัดบรรยากาศในชั้นเรียนที่ส่งเสริมให้ผู้เรียนเกิดความกล้าในการแสดงออก โดยผู้สอนต้องเปิดโอกาส ให้ผู้เรียนได้แลกเปล่ียนความคิดเห็นกับผู้อ่ืนในกลุ่ม และในชั้นเรียนสม�่ำเสมอ เพื่อสร้างความม่ันใจให้กับผู้เรียน ในการกลา้ ทจ่ี ะแสดงความคดิ เห็นของตนเองออกมา 5. ปลกู ฝงั จิตสำ� นกึ ค่านยิ ม และจริยธรรม ท่ถี ูกต้องและดีงาม โดยสอดแทรกในกระบวนการจัดการเรยี นรู้ เพ่อื ใหผ้ เู้ รยี นสามารถแยกแยะความถกู ตอ้ งและดีงามในการด�ำรงชวี ิตในสงั คมได้ แนวทางการนำ� กจิ กรรมสะเต็มศกึ ษาไปใช้ในการจดั การเรียนรู้ กจิ กรรมสะเตม็ ศกึ ษาที่ สสวท. พัฒนาข้นึ นีเ้ ปน็ ตัวอย่างใหผ้ ู้สอนไดเ้ ห็นแนวทาง โดยมีจดุ เริ่มตน้ มาจากการ กำ� หนดประเดน็ ในการศกึ ษาแลว้ พจิ ารณาเลอื กตวั ชวี้ ดั ของแตล่ ะกลมุ่ รายวชิ าทางดา้ นวทิ ยาศาสตร์ คณติ ศาสตร์ และ เทคโนโลยี ว่ามีตัวชี้วัดใดบ้างท่ีสามารถน�ำมาจัดกิจกรรมแบบบูรณาการร่วมกันได้ ผนวกกับแนวคิดการออกแบบ เชิงวิศวกรรม จากนั้นใช้รูปแบบการจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ในการด�ำเนินกิจกรรม ท้ังน้ีผู้สอนสามารถ ใช้แนวทางดังกล่าวนี้ไปพัฒนากิจกรรมสะเต็มศึกษาแบบบูรณาการได้ด้วยตนเอง ซึ่งการจัดกิจกรรมสะเต็มศึกษา แบบบรู ณาการอาจไมจ่ ำ� เปน็ ตอ้ งบรู ณาการไดค้ รบทกุ รายวชิ าทกี่ ลา่ วมาแลว้ กไ็ ด้ แตม่ จี ดุ เนน้ ใหผ้ เู้ รยี นไดใ้ ชท้ กั ษะตา่ งๆ 20 คู่มือหลกั สตู รอบรมครสู ะเต็มศึกษา

ในการแก้ปัญหาด้วยตนเอง โดยทักษะท่ีส�ำคัญท่ีจะต้องกล่าวถึงได้แก่ ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ ทักษะ ทางคณิตศาสตร์ และทักษะในศตวรรษท่ี 21 ซ่ึงประกอบด้วย ทักษะการคิด ทักษะการใช้เทคโนโลยีสารสนเทศ ทกั ษะการแก้ปัญหา ทักษะการสื่อสาร เป็นตน้ การนำ� กจิ กรรมสะเตม็ ศกึ ษาไปใชใ้ นการจดั การเรยี นรใู้ นชน้ั เรยี น สามารถดำ� เนนิ การได้ 3 แนวทางไดแ้ ก่ 1. จดั กจิ กรรมสอดแทรกไปตามเนอ้ื หาทเ่ี กย่ี วขอ้ งของแตล่ ะรายวชิ าภายในคาบเรยี น ซง่ึ กจิ กรรมสะเตม็ ศกึ ษา ที่จะน�ำเข้าไปสอดแทรกในคาบเรียนน้ัน มักจะเป็นกิจกรรมท่ีมีจ�ำนวนชั่วโมงท่ีเหมาะสมที่จะสามารถจัดกิจกรรม ได้เสร็จสิ้นภายในคาบเรียน โดยผู้สอนแต่ละรายวิชาอาจพิจารณาจากตัวช้ีวัดของกิจกรรมนั้นๆ เป็นเกณฑ์ หรือ พิจารณาจากจุดประสงค์ของกิจกรรมก็ได้ว่าเกี่ยวข้องกับเน้ือหาใดบ้าง จากนั้นเม่ือถึงคาบของการเรียนการสอน ในเนือ้ หานนั้ ๆ กส็ ามารถนำ� กจิ กรรมสะเต็มศกึ ษาเข้าไปใช้ในการจัดการเรียนการสอนได้ 2. จัดกิจกรรมไว้ในรายวิชาเลือกเสรีของกลุ่มวิชาต่างๆ โดยการสอนในรูปแบบนี้อาจท�ำได้ในรายวิชา ทเี่ กยี่ วขอ้ งกบั การแกโ้ จทยป์ ญั หาพเิ ศษ หรอื การทำ� โครงงาน เปน็ ตน้ รปู แบบการสอนโดยวธิ นี เี้ หมาะสำ� หรบั กจิ กรรม สะเต็มศึกษาท่ีต้องใช้ระยะเวลาในการด�ำเนินกิจกรรมค่อนข้างมากหรือมีความซับซ้อนและยาก และมีข้อดีที่ ทางผู้สอนสามารถจัดหาอาจารย์ท่ีปรึกษาให้แก่ผู้เรียนได้ครอบคลุมในเนื้อหาที่เกี่ยวข้องเพื่อให้ค�ำแนะน�ำในการ แกป้ ัญหา หรือออกแบบ และสร้างชิ้นงานของผู้เรียนได้ 3. จดั กจิ กรรมไวใ้ นกลมุ่ กจิ กรรมนอกหอ้ งเรยี นตา่ งๆ เชน่ ชมุ นมุ ชมรม คา่ ย ซง่ึ รปู แบบการจดั กจิ กรรมแบบนี้ มักเป็นกิจกรรมสะเต็มศึกษาที่มีหัวข้อหรือหัวเรื่องที่เก่ียวข้องกับการแก้ไขปัญหาต่างๆ เช่น ปัญหาสิ่งแวดล้อม การอนรุ ักษท์ รัพยากรธรรมชาตแิ ละสงิ่ แวดลอ้ ม การสรา้ งนวัตกรรมทีส่ ามารถใช้ในการแก้ปัญหาตา่ งๆ ของสว่ นรวม การจัดกิจกรรมโดยวิธีนม้ี ีข้อดีที่ผเู้ รียนสามารถท�ำกจิ กรรมไดต้ ลอดเวลาและต่อเนอ่ื ง อยา่ งไรกต็ ามการจดั กจิ กรรมสะเตม็ ศกึ ษาแบบบรู ณาการนม้ี งุ่ หวงั ใหผ้ เู้ รยี นเกดิ ผลสมั ฤทธทิ์ างดา้ นการเรยี น ผา่ นการใชท้ กั ษะตา่ งๆ ทเ่ี กย่ี วขอ้ งในการศกึ ษาคน้ ควา้ คดิ คน้ และแกป้ ญั หาดว้ ยตนเอง โดยมผี สู้ อนเปน็ ผใู้ หค้ ำ� ปรกึ ษา และตอ้ งอาศยั ความรว่ มมอื จากทกุ ภาคสว่ นทเี่ กย่ี วขอ้ งในการชว่ ยกนั ขบั เคลอื่ นใหก้ ารเรยี น การสอน ดา้ นวทิ ยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ และเทคโนโลยกี ้าวไปขา้ งหนา้ ตอ่ ไป การวัดและประเมนิ ผล การวัดและการประเมินผลการเรียนรู้ เป็นสิ่งที่ควบคู่กันกับการจัดการเรียนรู้ในช้ันเรียน เป็นกระบวนการ ที่จะได้ข้อมูลสารสนเทศที่แสดงถึงพัฒนาการความก้าวหน้าและความส�ำเร็จของผู้เรียน รวมทั้งได้ข้อมูลท่ีจะเป็น ประโยชนต์ อ่ การสง่ เสรมิ ใหผ้ เู้ รยี นเกดิ การพฒั นาและเรยี นรตู้ ามศกั ยภาพ การประเมนิ ผลเปน็ กลไกหนง่ึ ในการประกนั คุณภาพการศกึ ษาท้งั ภายในและภายนอก พระราชบัญญัติการศึกษาแห่งชาติ พุทธศักราช 2542 ได้ระบุถึงวิธีการประเมินผลการเรียนรู้ไว้ว่า ใหส้ ถานศกึ ษาจดั การประเมนิ ผลผเู้ รยี น โดยพจิ ารณาจากพฒั นาการของผเู้ รยี น ความประพฤติ การสงั เกต พฤตกิ รรม การเรยี น การรว่ มกจิ กรรมและการทดสอบควบคไู่ ปในกระบวนการเรยี นการสอนตามความเหมาะสมของแตล่ ะระดบั และรูปแบบการศกึ ษา จากพระราชบญั ญตั กิ ารศกึ ษาแหง่ ชาตฉิ บบั ดงั กลา่ วทำ� ใหเ้ หน็ แนวทางการวดั ผลและประเมนิ ผลตามหลกั สตู ร การศึกษาขนั้ พนื้ ฐาน ดังน้ี ศูนยส์ ะเต็มศกึ ษาแหง่ ชาติ 21

1. การวัดผลและประเมินผลเป็นส่วนหน่ึงของกระบวนการเรียนรู้จะต้องด�ำเนินการควบคู่กันไป อยา่ งสอดคล้องและตอ่ เนอ่ื ง 2. ในการจัดการเรียนรู้มุ่งพัฒนาผู้เรียนท้ังด้านความรู้ ความคิด ทักษะ กระบวนการและเจตคติ การประเมนิ พฒั นาการของผเู้ รยี นจึงตอ้ งประเมินให้ครอบคลมุ ทุกดา้ น 3. เพื่อให้การประเมินครอบคลุมทุกด้านและได้ข้อมูลเพียงพอที่จะประเมินพัฒนาการความก้าวหน้าและ ความส�ำเร็จของผู้เรียน จะต้องใช้กระบวนการและวิธีการประเมินผลหลากหลายวิธี และต่อเนื่องทั้งการสังเกต พฤตกิ รรมการเรยี นและการเขา้ รว่ มกจิ กรรม การวดั ผลและประเมนิ ผลตามแนวทางสะเตม็ ศกึ ษานนั้ เนน้ การวดั และประเมนิ ผลในสภาพจรงิ และทผ่ี เู้ รยี น แสดงออกขณะท�ำกิจกรรมเพอื่ การเรยี นรู้ ซ่ึงสามารถสะท้อนถึงความรู้ ความคดิ เจตคติ และความสามารถท่แี ท้จริง ของผู้เรียน นอกจากน้ีข้อมูลที่ได้จากการวัดผลและประเมินผลยังเป็นประโยชน์ต่อตัวผู้เรียนและตัวผู้สอน ที่จะได้ รบั ทราบพฒั นาการความกา้ วหนา้ ในการเรยี นรู้ และความสำ� เรจ็ ของผเู้ รยี นวา่ อยใู่ นระดบั ใด มจี ดุ เดน่ ใดทค่ี วรจะสง่ เสรมิ ให้ผเู้ รียนไดพ้ ฒั นาเต็มศักยภาพ และมีจดุ อ่อนใดทค่ี วรจะไดร้ ับการแก้ไข รวมทั้งผู้สอนจะไดข้ ้อมูลทเ่ี ปน็ แนวทางใน การจดั กจิ กรรมการเรยี นรแู้ ละปรบั ปรงุ การจดั การเรยี นรใู้ หม้ ปี ระสทิ ธภิ าพยง่ิ ขน้ึ และยงั เปน็ ประโยชนต์ อ่ ผเู้ กย่ี วขอ้ ง เช่น ผู้ปกครองที่จะได้ใช้ข้อมูลจากการวัดและประเมินผลส่งเสริมและพัฒนาผู้เรียนให้พัฒนาเต็มตามศักยภาพ ตามความถนดั และความสนใจของแตล่ ะบคุ คล ซง่ึ แนวทางการวัดและประเมินผลมีดงั น้ี 1. การประเมินจากสภาพจรงิ การประเมินจากสภาพจริง (authentic assessment) คือ การประเมินความสามารถท่แี ท้จรงิ ของผู้เรยี น จากการแสดงออก การกระทำ� หรอื ผลงานเพอ่ื สรา้ งความรดู้ ว้ ยตนเอง ในขณะทผ่ี เู้ รยี นแสดงออกในการปฏบิ ตั กิ จิ กรรม หรอื สรา้ งชน้ิ งาน ซงึ่ สามารถสะทอ้ นใหเ้ หน็ ถงึ กระบวนการคดิ ระดบั สงู กระบวนการทำ� งาน และความสามารถในการ แก้ปัญหาหรือการแสวงหาความรู้ การประเมินจากสภาพจริงจะมีประสิทธิภาพก็ต่อเม่ือมีการประเมินหลายๆ ด้าน โดยใช้วิธีประเมินหลากหลายวิธีในสถานการณ์ต่างๆ ที่สอดคล้องกับชีวิตจริง และต้องประเมินอย่างต่อเน่ือง เพื่อใหไ้ ดข้ อ้ มลู ทม่ี ากพอท่ีจะสะท้อนถงึ การพัฒนาและความสามารถทแี่ ท้จรงิ ของผูเ้ รยี นได้ ลักษณะส�ำคัญของการประเมินจากสภาพจริง 1. การประเมินต้องผสมผสานไปกับการเรียนการสอนและต้องประเมินอย่างต่อเน่ือง โดยใช้วิธีประเมิน หลายๆ วิธีทค่ี รอบคลมุ พฤตกิ รรมหลายๆ ด้านในสถานการณท์ ่ีแตกต่างกนั 2. สามารถประเมนิ กระบวนการคดิ ทซี่ บั ซอ้ น ความสามารถในการปฏบิ ตั งิ าน ศกั ยภาพของผเู้ รยี นในแงข่ อง ผู้ผลติ และกระบวนการทไ่ี ด้ผลผลติ มากกว่าทจี่ ะประเมนิ ว่าผเู้ รยี นสามารถจดจำ� ความรูอ้ ะไรได้บา้ ง 3. เป็นการประเมนิ ทม่ี ุ่งเนน้ ศักยภาพโดยรวมของผู้เรียนท้ังด้านความรู้พนื้ ฐาน ความคดิ ระดบั สงู ความสามารถในการแกป้ ัญหา การส่ือสาร เจตคติ ลกั ษณะนสิ ยั ทักษะในด้านต่างๆ และความสามารถในการท�ำงานร่วมกบั ผู้อ่นื 22 ค่มู ือหลักสตู รอบรมครูสะเต็มศกึ ษา

4. เป็นการประเมินท่ีใหค้ วามสำ� คญั ต่อพฒั นาการของผู้เรียน ข้อมูลทไ่ี ด้จากการประเมนิ หลายๆ ด้าน และ หลากหลายวิธสี ามารถน�ำมาใชใ้ นการวนิ ิจฉยั จุดเดน่ ของผเู้ รยี นทีค่ วรจะให้การส่งเสรมิ และวินจิ ฉยั จุดดอ้ ยท่ีจะต้อง ให้ความช่วยเหลือหรือแก้ไข เพื่อให้ผู้เรียนได้พัฒนาเต็มตามศักยภาพ ตามความสนใจ และความสามารถของ แตล่ ะบคุ คล 5. ข้อมูลท่ีได้จากการประเมินจะสะท้อนให้เห็นถึงกระบวนการเรียนการสอน และการวางแผนการสอน ของผู้สอนว่าเป็นไปตามจุดมุ่งหมายของการเรียนการสอนหรือไม่ ผู้สอนสามารถน�ำข้อมูลจากการประเมินมาปรับ กระบวนการน�ำเสนอเน้อื หา กิจกรรมและตวั แปรอืน่ ๆ ทีเ่ ก่ียวขอ้ งใหเ้ หมาะสมในการเรยี นการสอนตอ่ ไป 6. เปน็ การประเมนิ ทผ่ี เู้ รยี นไดม้ สี ว่ นรว่ มเพอ่ื สง่ เสรมิ ใหผ้ เู้ รยี นรจู้ กั ตวั เอง เชอ่ื มน่ั ในตนเองและสามารถพฒั นา ตนเองได้ 7. เป็นการประเมินท่ีท�ำให้การเรียนการสอนมีความหมาย และเพิ่มความเชื่อม่ันได้ว่าผู้เรียนสามารถ ถา่ ยโอนการเรียนรไู้ ปสู่การดำ� รงชวี ติ ในสังคมได้ วธิ ีการและแหลง่ ข้อมลู ท่ีใช้ เพือ่ ให้การวดั และประเมนิ ผลได้สะทอ้ นความสามารถที่แทจ้ ริงของผู้เรียน ผลการประเมนิ อาจจะไดม้ าจาก แหล่งข้อมูลและวิธกี ารต่างๆ ดงั ต่อไปน้ี 1. สงั เกตการแสดงออกเปน็ รายบคุ คลหรอื รายกลมุ่ 2. ชิ้นงาน ผลงาน รายงาน 3. การสัมภาษณ์ 4. บันทึกของผเู้ รียน 5. การประชุมปรกึ ษาหารือร่วมกนั ระหวา่ งผู้เรยี นและครู 6. การวดั และประเมินผลภาคปฏบิ ตั ิ (practical assessment) 7. การวัดและประเมนิ ผลด้านความสามารถ (performance assessment) 8. การวดั และประเมินผลการเรียนรูโ้ ดยใช้ แฟ้มผลงาน (portfolio assessment) 9. การทดสอบ ศูนยส์ ะเตม็ ศึกษาแหง่ ชาติ 23

2. การวัดและการประเมินผลดา้ นความสามารถ (performance assessment) 1. ความสามารถของผเู้ รยี นประเมนิ ไดจ้ ากการแสดงออกโดยตรงจากการทำ� งานตา่ งๆ จากสถานการณท์ ี่ กำ� หนดให้ ซึ่งเปน็ ของจริงหรือใกลเ้ คียงกบั สภาพจริง และเปิดโอกาสให้ผู้เรียนได้แก้ปญั หาจากสถานการณจ์ รงิ หรอื ปฏิบัตงิ านได้จริง โดยประเมนิ จากกระบวนการท�ำงาน กระบวนการคิด โดยเฉพาะความคดิ ขนั้ สูงและผลงานทไี่ ด้ 2. การประเมนิ ผลดา้ นความสามารถ ประเมนิ ไดท้ ง้ั การแสดงออก กระบวนการทำ� งานและผลผลติ ของงาน จะให้ความสำ� คญั ตอ่ กระบวนการท�ำงาน กระบวนการคดิ คุณภาพของงานมากกวา่ ผลสำ� เรจ็ ของงาน 3. ลกั ษณะสำ� คญั ของการประเมนิ ความสามารถ คอื กำ� หนดวตั ถปุ ระสงคข์ องงาน วธิ กี ารทำ� งาน ผลสำ� เรจ็ ของงาน มคี ำ� สงั่ ควบคมุ สถานการณใ์ นการปฏบิ ตั งิ าน และมเี กณฑก์ ารใหค้ ะแนนทช่ี ดั เจน การประเมนิ ความสามารถ ทแี่ สดงออกของผเู้ รยี นทำ� ไดห้ ลายแนวทางตา่ งๆ กนั ขน้ึ อยกู่ บั สภาพแวดลอ้ ม สถานการณ์ และความสนใจของผเู้ รยี น ดงั ตัวอย่างต่อไปนี้ 1) การมอบหมายงานให้ท�ำ งานที่มอบให้ท�ำต้องมีความหมาย มีความส�ำคัญ มีความสัมพันธ์ กบั หลกั สตู ร เน้อื หาวชิ า และชวี ิตจรงิ ของผู้เรยี น ผเู้ รยี นต้องใช้ความรหู้ ลายดา้ นในการปฏบิ ัติงานที่สามารถสะทอ้ น ให้เหน็ ถึงกระบวนการท�ำงาน และการใช้ความคิดอยา่ งลึกซงึ้ 2) การกำ� หนดชน้ิ งาน หรอื อปุ กรณ์ หรอื สง่ิ ประดษิ ฐใ์ หผ้ เู้ รยี นวเิ คราะหอ์ งคป์ ระกอบและกระบวนการ ท�ำงาน และเสนอแนวทางเพ่ือพัฒนาใหม้ ปี ระสิทธภิ าพดขี ึน้ การมอบหมายชน้ิ งานใหผ้ เู้ รยี น ควรจะประชมุ ปรกึ ษาหารอื และทำ� ความตกลงรว่ มกนั ระหวา่ งผสู้ อน และผเู้ รยี นในการวางแผนการปฏบิ ตั งิ าน เพอ่ื สะดวกในการดำ� เนนิ กจิ กรรมของผเู้ รยี น และการตดิ ตามความกา้ วหนา้ ของผ้สู อน 3) การก�ำหนดตัวอย่างงานให้และให้ผู้เรียนศึกษางานแล้วปฏิบัติตามขั้นตอน ให้เหมือนหรือดีกว่า เชน่ การทำ� สไลด์ถาวรศกึ ษาเนื้อเยือ่ พชื การท�ำเฮอรบ์ าเรียม การเพาะเลยี้ งเนอ้ื เย่อื เปน็ ตน้ 4) การสรา้ งสถานการณจ์ ำ� ลองทสี่ มั พนั ธก์ บั ชวี ติ จรงิ ของผเู้ รยี น เมอ่ื กำ� หนดสถานการณแ์ ลว้ ใหผ้ เู้ รยี น ลงมือปฏบิ ัติ แกป้ ญั หาหรือใช้ความคดิ ระดบั สงู ในการแกป้ ัญหา 5) การทดสอบโดยใช้แบบทดสอบข้อเขียน การประเมินตามสภาพจริงจะลดความส�ำคัญของการ ทดสอบเนื่องจากจะมีการใช้แบบทดสอบลดลง แต่อย่างไรก็ตามข้อสอบข้อเขียนก็ยังมีความจ�ำเป็น เน่ืองจากใช้ วดั ความสามารถทางดา้ นความรคู้ วามเขา้ ใจในหลกั การตา่ งๆ ได้ ดงั นน้ั ในกระบวนการประเมนิ จงึ ยงั คงใชแ้ บบทดสอบ ข้อเขียนร่วมด้วยโดยจะลดบทบาทของแบบทดสอบที่วัดพฤติกรรม ด้านความรู้ ความจ�ำ แต่จะมุ่ง เน้นประเมิน ดา้ นความเขา้ ใจ การน�ำไปใช้ และทกั ษะกระบวนการทางวทิ ยาศาสตร์ และกระบวนการคดิ ระดบั สงู แบบทดสอบ ในลักษณะน้จี ะตอ้ งสร้างสถานการณใ์ ห้ผเู้ รยี นตอบและสถานการณท์ น่ี �ำมาใช้ควรสัมพนั ธก์ บั ชีวิตจรงิ ของผเู้ รียน 24 ค่มู อื หลักสตู รอบรมครสู ะเตม็ ศกึ ษา

เอกสารอ้างอิง: สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.). กระทรวงศึกษาธิการ. (2557). หลักสูตรอบรม ศกึ ษานเิ ทศก.์ กรงุ เทพมหานคร. ส�ำนักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพ้ืนฐาน กระทรวงศึกษาธิการ. (2551). ตัวช้ีวัดและสาระการเรียนรู้ แกนกลาง กลุ่มสาระการเรยี นรกู้ ารงานอาชพี และเทคโนโลยี ตามหลักสตู รแกนกลางการศึกษาขน้ั พนื้ ฐาน พุทธศกั ราช 2551. กรงุ เทพมหานคร. โรงพมิ พช์ ุมนมุ สหกรณก์ ารเกษตรแห่งประเทศไทย. ส�ำนักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐาน กระทรวงศึกษาธิการ. (2551). ตัวช้ีวัดและสาระการเรียนรู้ แกนกลาง กลมุ่ สาระการเรยี นรคู้ ณติ ศาสตร์ ตามหลกั สตู รแกนกลางการศกึ ษาขน้ั พนื้ ฐาน พทุ ธศกั ราช 2551. กรุงเทพมหานคร. โรงพิมพช์ ุมนุมสหกรณ์การเกษตรแห่งประเทศไทย. ส�ำนักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐาน กระทรวงศึกษาธิการ. (2551). ตัวช้ีวัดและสาระการเรียนรู้ แกนกลาง กลมุ่ สาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตร์ ตามหลกั สตู รแกนกลางการศกึ ษาขนั้ พน้ื ฐาน พทุ ธศกั ราช 2551. กรุงเทพมหานคร. โรงพิมพช์ มุ นุมสหกรณ์การเกษตรแหง่ ประเทศไทย. Hanover Research, 2011. District Administration Practice. International Technology and Engineering Educators Association (ITEEA). (2007). Standard for Technology Literacy. Retrieve February 22, 2013, from http://www.iteea.org/TAA/Publica- tions/TAA_Publications.html National Research Council, 2012. A Framework for K-12 Science Education: Practices, Crosscutting Concept, and Core Ideas. Committee on New Science Education Standards, Board on Science Education, Division of Behavioral and Social Science and Education. Washington, DC: National Academy Press. Vasquez, J.A., Sneider, C., and Comer, M. (2013). STEM Lesson Essentials: Integrating Science, Technology, Engineering, and Mathematics. Portsmouth, NH: Heinemann. ศนู ยส์ ะเตม็ ศกึ ษาแหง่ ชาติ 25