ทักษะและกระบวนการทางวิทยาศาสตร์

บทความวชิ าการการสอนวิทยาศาสตรโดยเนนทักษะกระบวนการ สมเกียรติ พรพิสุทธิมาศ**ภาควิชาชวี วทิ ยา และหนว ยวจิ ยั วิทยาศาสตร เทคโนโลยี และส่งิ แวดลอมเพือ่ การเรียนรู คณะวทิ ยาศาสตรมหาวิทยาลยั ศรนี ครนิ ทรวโิ รฒ 114 ถนนสุขมุ วิท แขวงคลองเตยเหนอื เขตวัฒนา กรงุ เทพฯ 10110โทรศพั ท: 02-649-5000 ตอ 8101, 8306; e-mail: [email protected], [email protected] จดุ มุงหมายสําคญั สาํ หรบั การสอนวิทยาศาสตร ทกั ษะกระบวนการทางวิทยาศาสตรคือการสอนใหผูเรียนสามารถใชกระบวนการคิด(thinking skill) ดวยตนเองได และชวยใหผูเรียนเกิด สมาคมอเมริกันเพ่ือความกาวหนาทางทักษะที่สําคัญ โดยเนนใหผูเรียนสามารถตั้ง วิทยาศาสตร (The American Association for theสมมติฐาน (hypothesizing) ได และสามารถจัดการ Advancement of Science : AAAS, 1970) จําแนกขอมูลตางๆ ดวยทักษะการคิดอยางมีเหตุผล ทักษะท่ี ทักษะกระบวนการตามลักษณะความยากงายของสําคัญนี้สามารถอธิบายไดดวยคําศัพทท่ีเกี่ยวของ ทักษะตางๆ ออกเปน 2 ประเภทไดแก ทักษะตางๆ เชน วิธีทางวิทยาศาสตร (scientific method) กระบวนการทางวิทยาศาสตรข้ันพ้ืนฐาน (basic orความคิดท่ีเปนวิทยาศาสตร (scientific thinking) และ simpler science process skill) และทักษะการคิดเชิงวิจารณ (critical thinking) คําศัพทท่ีนิยมใช ก ร ะ บ ว น ก า ร ท า ง วิ ท ย า ศ า ส ต ร ข้ั น ผ ส ม ผ ส า นกั น ท่ั ว ไ ป แ ท น ทั ก ษ ะ ดั ง ก ล า ว นี้ คื อ ทั ก ษ ะ (integrated or more complex science process skill)กระบวนการทางวิทยาศาสตร (science process skill) ซ่ึงรายละเอยี ดแสดงดังตารางที่ 1ซ่ึงหมายถึงความสามารถและความชํานาญในการใชความคิดและกระบวนการคิดเพ่ือคนควาหาความรู 1. ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตรและแกปญหาตางๆ การคิดลักษณะน้ีเปนทักษะทาง ขั้นพ้ืนฐานปญญา (intellectual skill) ซ่ึงเปนการทํางานของสมอง และไมใชทักษะที่เกิดข้ึนจากการทํา ประกอบดวย 8 ทักษะไดแก การสังเกตปฏบิ ัตกิ ารตา งๆ (psychomotor หรอื hands-on skill) (observing) การวัด (measuring) การจําแนกประเภท (classifying) การหาความสัมพันธระหวางสเปส กับสเปสและสเปสกับเวลา (using space/space and space/time relationships) การใชตัวเลข (usingกา วทันโลกวทิ ยาศาสตร ปที่ 8(2): 2551 28

2. ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร ขั้นผสมผสาน ประกอบดวย 5 ทักษะไดแก การต้ัง สมมติฐาน (formulating hypothesis) การกําหนด นิยามเชิงปฏิบัติการ (operational defining of the variable การกําหนดและควบคมุ ตัวแปร (identifying and controlling variable) การทดลอง (experimenting) และการตีความหมายขอมูลและ ลงขอ สรปุ (interpreting data and conclusion)ตารางที่ 1. ความหมายของทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตรตาง ๆ และตัวบงชี้การเกิดทักษะกระบวนการทาง วิทยาศาสตร (competency indicator)ทกั ษะ ความหมาย ความสามารถที่แสดงวา เกิดทักษะแลวI. ทักษะกระบวนการทางวทิ ยาศาสตรข น้ั พืน้ ฐาน1. การสังเกต การสังเกต หมายถึง การใชอวัยวะรับสัมผัส - ช้ีบงและบรรยายลักษณะเชิงคุณภาพโดยใชประสาท ตาง ๆ อยางใดอยางหนึ่งหรือหลายอยางรวมกัน สมั ผัสอยางใดอยา งหนึง่ หรือหลายอยางรวมกนั ไดแก ตา หู จมูก ลิ้น และกายสัมผัส โดยการ - บรรยายสมบัติเชิงปริมาณของวัตถุโดยการกะ มองเห็น ไดยิน ดมกลิ่น รับรส และสัมผัสวัตถุหรือ ประมาณได เหตุการณตางๆ เพื่อเก็บขอมูลรายละเอียดของส่ิง - บรรยายการเปลี่ยนแปลงของสง่ิ ท่สี งั เกตได นั้ น ๆ โ ด ย ไ ม ใ ส เ อ า ค ว า ม รู สึ ก นึ ก คิ ด ห รื อ ประสบการณเ ดมิ ของผูส งั เกตลงไป ขอมูลท่ีไดจากการสังเกตจําแนกลักษณะของ ขอมูลท่ีเก็บรวบรวมไดเปน 3 ประเภท ไดแก ขอมูลลักษณะเชิงคุณภาพ ขอมูลเชิงปริมาณ (โดย กะประมาณ) และขอมูลเก่ียวกับการเปล่ียนแปลง ลักษณะตา งๆ ของสิง่ ทศ่ี กึ ษา2. การวัด การวัด หมายถึง การเลือกและใชเคร่ืองมือวัด - เลอื กเครื่องมือไดเ หมาะสมกับส่งิ ท่ีตองการวัด เพื่อหาปริมาณของส่ิงตางๆ ออกมาเปนตัวเลขที่ - บอกเหตุผลในการเลอื กเครอ่ื งมอื วดั ได แนนอนไดอยางเหมาะสมและถูกตอง โดยมีหนวย - บอกวธิ วี ัดและวธิ ีใชเ คร่ืองมือวดั ไดอ ยางถกู ตอง กาํ กบั เสมอ - วดั ปริมาณตางๆ เชน ความกวาง ความยาว ความ สงู อณุ หภูมิ ปริมาตร น้าํ หนัก ไดอยา งถูกตอง - ระบุหนว ยของตัวเลขจากการวัดไดกา วทันโลกวิทยาศาสตร ปท ่ี 8(2): 2551 29

ตารางท่ี 1. (ตอ)ทักษะ ความหมาย ความสามารถท่ีแสดงวาเกิดทักษะแลว3. การจาํ แนก การจําแนกประเภท หมายถึง การแบงพวกหรือ - เรียงลําดับหรือแบงพวกส่ิงตางๆ จากเกณฑท ่ีผอู ่ืนประเภท เรียงลําดับวัตถุหรือเหตุการณออกเปนประเภทตางๆ กําหนดใหไ ด โดยใชขอมูลพ้ืนฐานจากสมบัติของส่ิงที่ศึกษาน้ัน - เรยี งลาํ ดบั หรอื แบง พวกสิ่งตางๆ โดยใชเ กณฑของ เปนเกณฑ ซ่ึงอาจเปนความเหมือน ความแตกตาง ตนเองได หรอื ความสมั พนั ธร ะหวา งส่ิงทก่ี าํ ลังศึกษา - บอกเกณฑท ี่ผอู ่นื ใชเรยี งลําดับหรือแบง พวกได4. การหาความ สเปสของวัตถุ หมายถึง ที่วางที่วัตถุน้ัน - ชบี้ งรูป 2 มิติและวัตถุ 3 มิติทกี่ ําหนดใหไดสมั พนั ธ ครอบครองอยู ซึ่งมีลักษณะเชนเดียวกับวัตถุน้ัน - วาดรูป 2 มติ ิจากวัตถุหรอื รูป 3 มิตทิ ีก่ ําหนดใหไดระหวางสเปส โดยทั่วไปสเปสของวัตถุมีลักษณะเปนสามมิติ - บอกชอื่ ของรูปและรูปทรงเรขาคณิตไดกับสเปสและ ไดแ ก ความกวาง ความยาว และความสูง - บอกความสมั พนั ธร ะหวาง 2 มิตกิ ับ 3 มิติได ไดแกสเปสกับเวลา ความสัมพนั ธร ะหวา งสเปสของวตั ถุ ไดแก (1) ระบุรปู ทรง 3 มิตทิ เ่ี หน็ จากการหมุนรูป 2 มติ ิ ความสัมพันธระหวางรูป 2 มิติและรูปทรง 3 มิติ (2) เม่อื เหน็ เงารปู 2 มติ ิ ของวัตถุแลว สามารถบอก และความสมั พนั ธระหวา งตาํ แหนงท่อี ยูของวตั ถุ รปู ทรง 3 มติ ขิ องวัตถุตนกาํ เนิดของเงาได หน่ึงกับวัตถุอีกชนิดหน่ึง สวนความสัมพันธ (3) เม่อื เหน็ วตั ถรุ ปู ทรง 3 มิติ สามารถบอกเงา 2 ระหวางสเปสกับเวลา ไดแก การแสดงทิศทางหรือ มิติ ทจี่ ะเกิดข้ึนได ตําแหนงของวัตถุในเวลาตาง ๆ กนั (4) บอกรปู ของรอยตัด 2 มิตทิ เ่ี กดิ ขึน้ จากตดั วัตถุ รูปทรง 3 มติ ิออกเปน 2 สวนได - บอกตําแหนงหรอื ทศิ ทางของวัตถใุ ดๆ ได - บอกทศิ ทางทส่ี มั พนั ธระหวางวัตถหุ นึง่ กับวัตถุอน่ื ได - บอกความสมั พันธข องสง่ิ ท่ีอยูหนา กระจกและภาพ ท่ีปรากฏในกระจกวาเปนซา ยหรือขวาของกนั และ กนั ได - บอกความสมั พนั ธระหวางการเปลย่ี นแปลงตาํ แหนง ที่อยขู องวัตถกุ ับเวลาได - บอกความสมั พนั ธร ะหวางการเปลยี่ นแปลงขนาด หรือปรมิ าณของสิ่งตาง ๆ กับเวลาได5. การใชตัวเลข การใชตัวเลข หมายถึง การนับจํานวนของ - สามารถนับจํานวนสง่ิ ของหรือเหตุการณไ ดอยา งหรือการ วัตถุหรือเหตุการณและการนําตัวเลขแสดงจํานวนที่ ถูกตองและใชตัวเลขแสดงจํานวนที่นบั ไดคาํ นวณ นับไดมาคิดคํานวณ โดยใชการบวก ลบ คูณ หาร - บอกวิธีคํานวณได คดิ คํานวณไดอยางถกู ตอง และ หาคาเฉลย่ี หรอื วธิ ีการคํานวณอ่ืนๆ แสดงวธิ คี ํานวณไดกาวทันโลกวทิ ยาศาสตร ปท่ี 8(2): 2551 30

ตารางท่ี 1. (ตอ )ทกั ษะ ความหมาย ความสามารถที่แสดงวาเกิดทักษะแลว6. การจัดกระทาํ การจัดกระทําและสื่อความหมายขอมูล - เลอื กรปู แบบการนําเสนอขอ มูลไดอยา งเหมาะสมและสอ่ื ความ หมายถึง การนําขอมูลท่ีไดจากการสังเกต การวัด - บอกเหตุผลในการเลือกรูปแบบนาํ เสนอขอมูลไดหมายขอมูล การทดลอง และจากแหลงอื่นๆ มาจัดกระทําใหม - ออกแบบการนําเสนอขอมูลตามรปู แบบท่เี ลือกได เชน การหาความถี่ เรียงลําดับ จัดแยกประเภท หรือ - เปลี่ยนแปลงขอ มลู ใหอยูในรูปใหมท่ีเขา ใจไดงายขึ้น คํานวณหาคาใหม ที่สามารถแสดงใหผูอื่นเขาใจ - บรรยายลักษณะของสิ่งใดๆ ดวยขอความที่เหมาะสม ความหมายของขอมูลชุดน้ันไดดีข้ึน โดยอาจแสดง กระทัดรดั จนสื่อความหมายใหผ ูอ่นื เขา ใจได ในรูปของตาราง แผนภูมิ แผนภาพ แผนผัง วงจร - บรรยายหรอื วาดแผนผงั แสดงตําแหนงของสถานที่ กราฟ สมการ การเขยี น และการบรรยาย จนส่ือความหมายใหผอู ่นื เขา ใจได7. การลงความ การลงความคิดเห็นจากขอมูล หมายถึงการ - อธบิ ายหรือสรุปโดยเพิ่มเติมความคิดเห็นใหกับคดิ เห็นจาก เพิ่มเติมความคิดเห็นใหกับขอมูลท่ีไดจากการ ขอ มูลทไ่ี ดจากการสังเกตโดยใชความรูหรอืขอมูล สังเกตอยางมีเหตุผล โดยอาศัยพื้นฐานความรูเดิม ประสบการณเ ดิม หรือประสบการณเดิมชวยในการแสดงความ คิดเหน็ นั้นๆ8. การทํานาย การทํานายหรือการพยากรณ หมายถึง การ - การพยากรณทว่ั ไป: ทาํ นายผลที่จะเกิดขึ้นจากหรือการ สรุปผลลัพธหรือคําตอบลวงหนากอนทดลอง โดย ขอมูลทเี่ ปน หลักการ กฎ หรือทฤษฎที ีม่ ีอยไู ดพยากรณ อาศั ยหลั กฐานจากข อมูล ขอ เท็จ จ ริง ห รื อ - การพยากรณจากขอมูลเชิงปริมาณ: ปรากฏการณที่เกิดซ้ําๆ กัน หลักการ กฎ หรือ (1) ทาํ นายผลทจ่ี ะเกดิ ขึ้นภายในขอบเขตของ ทฤษฎีทม่ี อี ยแู ลว ขอมลู เชิงปริมาณทีม่ ีอยไู ด การพยากรณขอมูลเชิงปริมาณหรือขอมูลท่ี (2) ทาํ นายผลท่ีจะเกดิ ข้ึนภายนอกขอบเขตของ สามารถแสดงเปนตารางหรือกราฟได ทําได 2 ขอ มูลเชิงปรมิ าณท่มี อี ยูไ ด แบบ คือ การพยากรณภายในขอบเขตของขอมูลที่ ศึกษา และการพยากรณภายนอกของขอ มูลท่ศี กึ ษาII. ทักษะกระบวนการวิทยาศาสตรข ้ันผสมผสาน9. การต้ัง การต้ังสมมติฐาน หมายถึงการคิดหาคําตอบ - หาคําตอบลว งหนา กอนการทดลองโดยอาศัยการสมมตฐิ าน ลวงหนากอนทําการทดลอง โดยอาศัยการสังเกต สงั เกต ความรู และประสบการณเดมิ ความรูและประสบการณเดิมเปนพื้นฐาน คําตอบท่ี คิดลวงหนานี้เปนส่ิงท่ียังไมทราบหรือยังไมเปน หลกั การ กฎ หรือทฤษฎีมากอ น สมมติฐานหรือคําตอบท่ีคิดไวลวงหนาสวน ใหญเปนขอความท่ีบอกความสัมพันธระหวางตัว แปรตนและตวั แปรตาม สมมติฐานท่ีตั้งไวอาจถูกหรือผิด ซ่ึงจะทราบ ไดภายหลังการทดลองหาคําตอบเพ่ือสนับสนุน หรอื คัดคานสมมตฐิ านทต่ี ัง้ ไวกา วทันโลกวทิ ยาศาสตร ปที่ 8(2): 2551 31

ตารางที่ 1. (ตอ )ทักษะ ความหมาย ความสามารถท่ีแสดงวาเกดิ ทักษะแลว10. การกําหนด การกําหนดนิยามเชิงปฏิบัติการ หมายถึงการ - กําหนดความหมายและขอบเขตของคาํ ศพั ทหรือนยิ ามเชิง กําหนดความหมายและขอบเขตของคําตางๆ (ท่ีอยู ตวั แปรตางๆ ท่ีสามารถสงั เกตและวดั ไดปฏิบัติการ ในสมมติฐานที่ตองการทดลอง) ใหเขาใจตรงกัน และสามารถสังเกตหรือวดั ได11. การกําหนด การกาํ หนดตัวแปร หมายถึง การบงชี้ตัวแปรตน - ชี้บงและกําหนดตัวแปรตน ตัวแปรตาม และและควบคุม ตัวแปรตาม และตัวแปรเกิน (extraneous variable) ตัวแปรท่ตี อ งควบคุม (control variable) ไดตัวแปร ทตี่ อ งควบคมุ ในสมมติฐานหนึ่งๆ ตัวแปรตนหรือตัวแปรอิสระ คือ ส่ิงท่ีเปนเหตุที่ ทําใหเกิดผลตางๆ หรือส่ิงที่เราตองการทดลองดูวา เปน สาเหตุท่กี อ ใหเกดิ ผลเชน น้นั จริงหรอื ไม ตัวแปรตาม คือ สิ่งท่ีเปนผลเนื่องมาจากตัว แปรตน เม่ือตัวแปรตนเปลี่ยนแปลงไปตัวแปรตาม จะเปล่ียนแปลงตามดว ย ตัวแปรที่ตองควบคุม คือ ส่ิงอ่ืนๆ นอกจากตัว แปรตนที่สงผลกระทบตอการทดลอง ซึ่งจะตอง ควบคุมใหเหมือนๆ กัน จึงจะทําใหไมเกิดความ คลาดเคลอ่ื นของการทดลองได12. การทดลอง การทดลอง หมายถึง การทําปฏิบัติการดวยวิธี - กาํ หนดตัวแปรตน ตัวแปรตาม และตัวแปร ใดๆ เพ่ือหาคําตอบหรือตรวจสอบสมมติฐานที่ตั้ง ควบคมุ ได ไว ทักษะนปี้ ระกอบดวย 3 กิจกรรมหลัก ไดแก - วางแผนการทดลอง โดยระบุขน้ั ตอน อปุ กรณ (1) การออกแบบการทดลอง หมายถึง การ เครื่องมอื และสารเคมที ี่ตอ งใชได วางแผนกอนลงมือทดลองจริง เพื่อกําหนดวิธีการ - ปฏิบัตกิ ารตามแผนท่ีวางไวไดจนสาํ เร็จ ทดลอง ซ่ึงตองมีการกําหนดและควบคุมตัวแปร - บันทกึ ผลการทดลองทไี่ ดอ ยางถูกตองและ และเลือกใชอุปกรณหรือสารเคมีตางๆ ท่ีจะใชใน เทยี่ งตรง การทดลองไดอยา งเหมาะสม (2) การปฏิบัติการทดลอง หมายถึง การลงมือ ทําปฏบิ ัตกิ ารทดลองจริง (3) การบันทึกผลการทดลอง หมายถึง การจด บันทึกขอมูลท่ีไดจากการทดลอง ซึ่งอาจเปนผล การสังเกต สาํ รวจ วัด หรือวธิ อี ื่นๆ13. การตคี วาม- การตีความหมายขอมูล หมายถึง การแปล - แปลความหมายหรอื บรรยายลักษณะและสมบตั ิหมายขอมลู ความหมายหรือบรรยายลักษณะและสมบัติของ ของขอมูลทีม่ ีอยไู ดและการลง ขอมลู ทมี่ ีอยู - สรปุ ความสมั พนั ธของขอ มูลทไ่ี ดจ ากการทดลองขอสรปุ การตีความหมายขอมูลในบางคร้ังอาจตองใช และเปรยี บเทยี บกับขอ มลู ของผูอื่นได ทักษะกระบวนการอนื่ ๆ ดวย เชน ทักษะการสังเกต ทักษะการคํานวณ เปนตน การลงขอสรุป หมายถึง การสรุปความ สมั พนั ธข องขอ มลู จากการทดลองไดกาวทันโลกวิทยาศาสตร ปที่ 8(2): 2551 32

ความสําคญั ของทักษะกระบวนการทาง หาความรูดานวิทยาศาสตร (scientific inquiry) และ กิจกรรมทางวิทยาศาสตร (scientific enterprise) การวิทยาศาสตร เรียนรูดวยทักษะกระบวนการวิทยาศาสตรในระดับ ประถมศึกษาและมัธยมศึกษาอยางมีประสิทธิภาพ ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตรเปน สามารถพัฒนาขึ้นไดโดยการเรียนรูดวยการคนพบลักษณะที่ใชอธิบายลักษณะทั่วไปของการคิดอยางมี (discovery learning) ซ่ึงเปนทฤษฎีของเจโรมี บรูนเหตุผล ซึ่งทําใหผูเรียนเรียนรูและมีความเขาใจใน เนอร (Jerome Bruner) โดยผูเรียนเรียนรูเพ่ือหาเนื้อหาวิทยาศาสตรไดอยางมีประสิทธิภาพ โดย ปฏิสัมพันธระหวางส่ิงที่สนใจกับสิ่งแวดลอมดวยเ ช่ื อ ม โ ย ง ร ะ ห ว า ง ป ร ะ ส บ ก า ร ณ ใ ห ม แ ล ะ ตนเองจากพื้นฐานประสบการณและความรูเดิมที่ประสบการณเดิมที่มีอยู ทักษะเหลานี้ชวยใหผูเรียน แตกตางกันในแตละระดับช้ันที่ศึกษาอยู จากน้ันจึงสามารถขยายแนวความคิดจากขอมูลที่เก็บรวบรวม นํามาสรางเปนความรูใหม ในลักษณะเดียวกับได (small idea) และเชื่อมโยงขอมูลเหลาน้ันเพื่อ ทฤษฎีสรางความรูดวยตนเองของพีเอเจต (Peajetianอธิบายโดยภาพรวม (big idea) ของปรากฎการณ constructivism)ใดๆ ไดอยางมีเหตุผล นอกจากน้ียังตองทดสอบแนวคิดภาพรวมท่ีผูเรียนสรางข้ึนดวยวิธีการตางๆ ดังน้ันทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตรดว ย จงึ เปนทกั ษะแกน (core skill หรือ key skill หรือ life skill) ที่จําเปนสําหรับการเรียนรูตลอดชีวิต (lifelong การเรียนรูเนื้อหาวิทยาศาสตรดวยทักษะ learning) และชวยพัฒนาทักษะในการสื่อสารกระบวนการวิทยาศาสตรนี้เปนการสะสมแนวคิด (communicating skill) ความคิดเชิงวิจารณ (criticalท า ง วิ ท ย า ศ า ส ต ร อ ย า ง ต อ เ นื่ อ ง แ ล ะ เ พิ่ ม เ ติ ม thinking) และทักษะในการแกปญหา (problem-ประสบการณทางวิทยาศาสตรจากหลักฐานทาง solving skill) จากหลักฐานที่เก็บรวบรวมไดในวิทยาศาสตรที่มีอยูในเวลาน้ันจากแหลงขอมูลตางๆ ชวงเวลานัน้ ๆรวมถงึ จากการทดลองดวยตนเองดวย การเรยี นรูด ว ยทักษะกระบวนการวิทยาศาสตรจึงมีความสําคัญใน ก า ร ส อ น วิ ท ย า ศ า ส ต ร โ ด ย ใ ช ทั ก ษ ะการพัฒนาความเขาใจเนื้อหาดานวิทยาศาสตรดังน้ันการพัฒนาทักษะกระบวนการวิทยาศาสตรจึง กระบวนการทางวิทยาศาสตรเปนเปาหมายสําคัญในดานวิทยาศาสตรศึกษา ซึ่งปจจุบันไดบรรจุในหลักสูตรวิทยาศาสตรทั่วทุก เมื่อผูเรียนเรียนรูดวยทักษะกระบวนการทางภมู ภิ าคของโลก วิทยาศาสตรแลว จะเกิดลักษณะท่ีสอดคลองกับการ สอนวิทยาศาสตรแบบโครงงาน (project-based ทักษะกระบวนการวิทยาศาสตรชวยให science instruction : PIBI) (Berenfeld, 1994; NRC,ผูเรียนเขาถึงการรูวิทยาศาสตร (science literacy) ได 1996) ดงั นี้ตามลักษณะที่สมาคมอเมริกันเพ่ือความกาวหนาทางวิ ท ย า ศ า ส ต ร กํ า ห น ด ไ ด แ ก โ ล ก ทั ศ น ท า ง (1) สามารถกําหนดและตั้งคําถามงานวิจัยวทิ ยาศาสตร (scientific worldview) การสืบเสาะเพ่ือ ไดกา วทันโลกวิทยาศาสตร ปท่ี 8(2): 2551 33

(2) สามารถกําหนดสมมตฐิ านการวจิ ัยได ผูเรียนที่เรียนดวยการสืบเสาะเพื่อหาความรูดาน (3) สามารถกําหนดตัวแปรที่สามารถวัดคา วิทยาศาสตรน้ีจะมีความสามารถในการตั้งขอสมมติเชิงคุณภาพหรือปรมิ าณได (assumption) ใชความคิดแบบวิเคราะหอยางเปน (4) ส า ม า ร ถ อ อ ก แ บ บ วิ ธี ก า ร สํ า ร ว จ เหตุผล และพิจารณาหาคําอธิบายหลายๆ อยางผลการวจิ ยั ได สําหรับพิสูจนขอสมมติที่ตนเองตั้งไวได (NRC, (5) ปฏิบัติการเพื่อทดสอบสมมติฐานการ 1996)วิจยั ได (6) บันทึก วิเคราะห และตคี วามขอ มลู ได ปจจุบันเปนท่ียอมรับวาวิธีการสอนแบบ (7) สามารถสรปุ ผลจากขอมลู ได สืบเสาะ (inquiry-based instruction) เปนวิธีท่ี (8) นําเสนอขอมูลในรูปแบบการบรรยาย เหมาะสมท่ีสุดสําหรับการสอนเพื่อใหเกิดทักษะ(oral presentation) หรืองานเขียน (writing กระบวนการทางวิทยาศาสตร (Bybee et al., 2006)presentation) ได สําหรับวิธีการสอนวิทยาศาสตรในประเทศไทยใน ปจ จบุ นั เปน แบบใหผ เู รียนสรา งความรูไดดวยตนเอง ผูเรียนที่เรียนแบบโครงงานตองมีทักษะ (constructivism) โดยการสืบเสาะหาความรูตามกระบวนการทางวิทยาศาสตรตามระดับความรู รูปแบบการเรียนรู BSCS 5E (5E learning model)พ้ืนฐานและประสบการณเดิมท่ีมีอยูเพื่อวางแผนการ ซ่ึงประกอบดวย 5 ข้ันตอนไดแก การวางแผนทดลองและจัดการเวลาสําหรับโครงงานที่ผูเรียน (engage) การสํารวจ (explore) การอธิบาย (explain)สนใจได (Colly, 2006) นอกจากการสอนแบบ การขยายความรู (elaborate) และการประเมินโครงงานแลว ทักษะกระบวนการวิทยาศาสตรยัง (evaluate) (BSCS, 2006) จากการสอนแบบ BSCSนํามาใชในการเรียนการสอนแบบอ่ืนๆ เชน การ 5E ที่สรุปในตารางท่ี 2 จะเห็นไดวาการสอนแบบสืบเสาะเพื่อหาความรูดานวิทยาศาสตร (scientific สืบเสาะตามรูปแบบ BSCS 5E น้ีชวยใหผูเรียนเกิดinquiry) การเรียนรูโดยใชปญหาเปนฐาน (problem- ทักษะกระบวนการทางวทิ ยาศาสตรในทกุ ๆ ขั้นตอนbased learning : PBL) เปนตน จ น ส า ม า ร ถ ข ย า ย ผ ล เ พ่ื อ เ ป น ค ว า ม รู ห รื อ ป ร ะ ส บ ก า ร ณ พ้ื น ฐ า น ใ น ก า ร เ รี ย น รู ใ น เ น้ื อ ห า การสืบเสาะเพ่ือหาความรูวิทยาศาสตรนี้ วิทยาศาสตรอ่ืนๆ ท่ีเกี่ยวของได นอกจากน้ียังมีการเปนกิจกรรมที่ใชทักษะกระบวนการวิทยาศาสตร ขยายรูปแบบการเรียนรูแบบ BSCS 5E เปน 7E โดยอยางมาก ต้ังแตการสังเกต การตั้งคําถาม การสํารวจ เพิ่มเติมข้ันตอนกอนการวางแผนคือ การสํารวจขอมูลจากหนังสือ ตํารา หรือแหลงขอมูลอื่นๆ ที่มี ความเขาใจเดิม (elicit) และขั้นตอนสุดทายหลังจากอยูแลว การวางแผนทดลอง การทบทวนเพ่ือหา การประเมินคือ การขยายผลจากการประเมินหลักฐานท่ีเกี่ยวของกับการทดลอง การใชเครื่องมือ (extend) (Eisenkraft, 2003) ตัวอยางของการเรียนการตางๆ เพ่ือการรวบรวม วิเคราะห และตีความขอมูล สอนแบบ 7E ในบทเรียนเรื่อง “เข็มขัดนิรภัย” แสดงนําเสนอคําตอบ อธิบายและทํานายผลจากขอมูลการ ดังตารางที่ 3ทดลอง และนําเสนอขอมูลในรูปแบบตางๆ ดังนั้นกา วทันโลกวิทยาศาสตร ปที่ 8(2): 2551 34

ตารางท่ี 2.การสอนแบบสบื เสาะตามรปู แบบ BSCS 5E (Bybee et al., 2006)ขั้นตอน วิธีการโดยสรปุการวางแผน ผูสอนจัดกิจกรรมหรือเหตุการณในระยะเวลาส้ันๆ เพื่อกระตุนใหผูเรียนอยากรูการสาํ รวจ อยากเหน็ และเพอ่ื ใหผ เู รียนแสดงความรเู ดิมออกมา กิจกรรมดังกลาวควรเชื่อมโยง ระหวางประสบการณเดิมและสิ่งที่ผูเรียนกําลังเรียนรู ผูเรียนตองใชความรูเดิมที่มีการอธบิ าย และจัดเรียงความคิดใหมดว ยตนเองเพอ่ื ใหไ ดคําตอบของกจิ กรรมที่กําลงั ปฏิบตั อิ ยูการขยายความรู ผูสอนจัดกิจกรรมหรือสถานการณใหผูเรียนสํารวจปญหาหรือประเด็นท่ีผูเรียนการประเมนิ อยากรู เพื่อใหทราบถึงความเขาใจคลาดเคลื่อน (misconception) กระบวนการและ ทักษะท่ีตองใช รวมถึงการเปลี่ยนแปลงแนวคิดตางๆ ผูเรียนอาจทํากิจกรรม ปฏิบัติการตางๆ เพ่ือใหสามารถดึงความรูเดิมไปสรางแนวคิดใหมๆ สํารวจปญหา หรือคําถามทตี่ ้ังขน้ึ ออกแบบ และหาวธิ ตี อบคาํ ถามเบ้ืองตน ผูสอนจัดกิจกรรมหรือสถานการณท่ีเปดโอกาสใหผูเรียนวิเคราะห แสดงความรูท่ี ไดมาจากข้ันตอนการวางแผนและการสํารวจ รวมถึงแสดงทักษะกระบวนการทาง วิทยาศาสตรและพฤติกรรมทางวิทยาศาสตร ขั้นตอนนี้เปนการเปดโอกาสให ผูสอนไดนําเสนอความรู กระบวนการ และทักษะใหมไดโดยตรงดวยวิธีการตางๆ เชน การบรรยาย การสาธิต เปน ตน ซึง่ ทาํ ใหผูเรียนเขาใจเนื้อหาที่ผูสอนตองการได อยางถูกตอ ง ชดั เจน และสามารถเกิดความเขา ใจที่ลึกซ้ึงและสําคัญนอกเหนือไปจาก ความรูในหลกั สูตรได ผูสอนจัดกิจกรรมหรือสถานการณท่ีทาทายผูเรียนใหสามารถขยาย เพิ่มเติม หรือ เติมเต็มความเขาใจในเนื้อหาและทักษะตางๆ ได จากความรูใหมท่ีไดในข้ันตอน การอธิบาย ทําใหผูเรียนสามารถพัฒนาความรูความเขาใจท่ีลึกซ้ึงและกวางขวาง มี ขอ มลู มากข้ึน และมีทกั ษะที่เพียงพอ ซ่ึงสามารถนาํ ไปใชในกิจกรรมเพ่มิ เตมิ อืน่ ๆ ได ผูสอนจัดกิจกรรมหรือสถานการณท่ีทําใหผูเรียนสามารถวิเคราะห วิจารณ และ อภิปรายซักถามซึ่งกันและกัน เพื่อใหผูเรียนสามารถตรวจสอบความเขาใจดวย ตนเองได และเพ่ือใหผูส อนสามารถประเมินความกาวหนาทางการเรียนของผูเรียน ใหบ รรลตุ ามจดุ ประสงคข องการเรียนรูทก่ี าํ หนดไวกา วทันโลกวิทยาศาสตร ปท ี่ 8(2): 2551 35

ตารางท่ี 3.ตัวอยา งการเรียนการสอนแบบสืบเสาะตามรปู แบบ Eisenkraft’s 7E (Eisenkraft, 2003)ขน้ั ตอน ตัวอยางการเรียนการสอนแบบสบื เสาะแบบ Eisenkraft’s 7E เรื่อง “เข็มขดั นริ ภัย”การสาํ รวจความ ครูถามนักเรียนวา “สมมตวิ านักเรียนตอ งออกแบบเข็มขัดนริ ภัยสาํ หรับรถแขงความเร็วสงู นกั เรียนเขาใจเดมิ คดิ วาเข็มขัดนิรภัยตองมีความแตกตางจากเข็มขัดนริ ภยั ในรถยนตอนื่ ๆ อยางไร ขอใหนักเรยี น เขียนสรุปคําตอบท่ีนักเรียนคิดและเปรียบเทียบกับเพอ่ื นๆ ทีน่ ่ังขางๆ และครจู ะขอใหน ักเรยี นการวางแผน (1) บางคนอานคําตอบใหเ พ่อื นๆ ทง้ั หองฟง (ขนั้ ตอนนี้ใชเวลา 5 – 10 นาทีของเวลาเรยี นท้งั หมด)การสาํ รวจ (1)การอธิบาย (1) นักเรียนหาความสัมพันธระหวางอุบัติเหตุทางรถยนตที่ผูพบเห็นบอกเลาในภาพยนตรหรือ เหตกุ ารณในชวี ิตจรงิการวางแผน (2)การสํารวจ (2) เร่ิมจากนักเรียนทดลองสรางรูปปนคนจากดินเหนียวน่ังลงในรถยนตท่ีครูจัดให จากนั้นนํา รถยนตช นกับกาํ แพง และตรวจสอบการชนกําแพงของรถและรปู ปน คนการอธบิ าย (2)การขยายความรู ครูอธิบายเก่ียวกับปรากฏการณท่ีนักเรียนเห็นตามกฎขอที่ 1 ของนิวตัน กลาววา “วัตถุจะรักษาการประเมิน สภาพอยูนิ่งหรือเคล่ือนที่ดวยความเร็วคงท่ีในแนวเสนตรง นอกจากจะมีแรงลัพธที่มีคาไมการขยายผล เทา กับศนู ยมากระทาํ ตอ วตั ถุนน้ั ” นักเรียนดวู ิดีโอเรอื่ ง “การทดสอบการชนของรถยนต” เพ่ิมเตมิ ครถู ามนักเรียนวา ทําอยา งไรนักเรยี นถึงชวยใหร ูปปน คนไมไดรับการบาดเจบ็ จากการชนกําแพง นักเรยี นหรือครเู สนอแนะวา รูปปน คนตองการเข็มขดั นิรภยั สําหรบั การทดลองชนกําแพงซ้ําอีก ครง้ั นักเรียนใชล วดบางๆ ทําเข็มขดั นิรภยั และผกู รูปปนคนเขากบั รถยนตก อนการชนกาํ แพง หลังจากการทดลองเสร็จส้นิ นักเรยี นพบวาเข็มขัดนริ ภัยจากลวดสามารถปองกันไมใ หร ูปปน คนชนกับกําแพง แตลวดไดเ ฉอื นเนือ้ ดนิ เหนยี วเขาไปครึ่งหน่งึ ของตัวรปู ปน คน นักเรียนคิดวาตองสรางเข็มขัดนิรภัยใหกวางกวาเดิม ครูอธิบายเพ่ิมเติมเรื่องความสัมพันธ ระหวา งความดัน แรง และพืน้ ที่ นักเรียนสามารถสรางเข็มขัดนิรภัยท่ีดีกวาเดิม และอธิบายความสัมพันธระหวางแรงตางๆ และ กฎขอแรกของนิวตันได ครูขอใหนักเรียนออกแบบเข็มขัดนิรภัยสําหรับรถแขงท่ีมีความเร็ว 250 กิโลเมตรตอช่ัวโมง และเปรียบเทยี บกบั เขม็ ขดั นิรภัยที่รถแขง NASCAR ใช ครูทาทายใหนักเรียนสํารวจการทํางานของถุงลมนิรภัยและเปรียบเทียบความเหมือนและความ แตกตางระหวางเข็มขัดนิรภัยและถุงลมนิรภัย ครูถามนักเรียนวา “กลไกการทํางานของถุงลม นิรภัยเปนอยางไร ทําไมถุงลมนิรภัยจึงไมพองตัวออกมาเม่ือไดรับอุบัติเหตุเล็กนอยแตพองตัว ออกมาเมือ่ รถชนตน ไม”กา วทันโลกวิทยาศาสตร ปท่ี 8(2): 2551 36

นอกจากนก้ี ารเรยี นการสอนวิทยาศาสตรใ น บทสรปุปจจบุ นั ตามหลกั สูตรการศกึ ษาแกนกลางขั้นพื้นฐานยังเปล่ียนรูปแบบการจัดการเรียนรูจากการออกแบบ ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตรเปนการสอนแบบเดินหนา (forward design) เปนการ กระบวนการคิดทางปญญาที่ชวยใหผูเรียนเขาใจออกแบบการสอนแบบยอนกลับ (backward design) เน้ือหาทางวิทยาศาสตรไดดีข้ึน ซ่ึงจําแนกตามความซึ่งเปล่ียนแปลงจากการกําหนดส่ิงท่ีผูสอนตองการ ยากงายของทักษะตางๆ เปน 2 ประเภทไดแก ทักษะใหความรูโดยเขียนจุดประสงคการเรียนรูหรือ กระบวนการวทิ ยาศาสตรขั้นพื้นฐาน (8 ทักษะ) และจดุ ประสงคเชงิ พฤติกรรมกอน จากนั้นสรา งกจิ กรรม ทักษะกระบวนการวิทยาศาสตรข้ันผสมผสาน (5การเรียนรูและออกแบบการวัดประเมินผล มาเปน ทักษะ) ซง่ึ ชว ยใหผ ูเรียนสามารถเชื่อมโยงความรเู ดิมการกําหนดสิ่งที่ผูเรียนควรไดรับหลังจากการเรียน และแนวคิดใหมไดอยางถูกตองเหมาะสม การสอนแลว หรือเปาหมายการเรียนรู ซ่ึงเปนการวัด วิ ท ย า ศ า ส ต ร เ พื่ อ ใ ห เ กิ ด ทั ก ษ ะ ก ร ะ บ ว น ก า รสมรรถนะของผูเรียน (learner’s competency) วิทยาศาสตรนั้นทําไดหลายรูปแบบเชน การสอนจากนั้นออกแบบการวัดประเมินผลและกําหนด แบบโครงงาน การสอนแบบใชปญหาเปนฐาน หรือกิจกรรมการเรียนรูดวยรูปแบบตางๆ แทน สําหรับ การสอนแบบสืบเสาะ จากการวิจัยของ BSCS พบวาการสอนแบบสืบเสาะตามรูปแบบ BSCS 5E การสอนแบบสืบเสาะตามรูปแบบ BSCS 5E ชวยใหสามารถออกแบบการสอนแบบยอนกลับไดเชนกัน ผูเรียนมีทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตรไดดีดงั ในภาพท่ี 1 ที่สุด นอกจากนี้การสอนแบบสืบเสาะยังสามารถ ออกแบบยอนกลับตามการเรียนการสอนในปจจุบัน กาํ หนดผลลัพธที่ตอ งการ ไดเพ่ือใหผูเรียนมีสมรรถนะในเรื่องของทักษะ (จากมาตรฐานการเรยี นร)ู กระบวนการวทิ ยาศาสตรท ด่ี ดี ว ย กาํ หนดหลกั ฐานการเรียนรทู ีย่ อมรับได และออกแบบกจิ กรรมเพื่อตรวจสอบและประเมินผล พฒั นาประสบการณและกจิ กรรมการเรยี นรูโ ดยใช ข้นั ตอนตา งๆ ในรูปแบบการสอนแบบ BSCS 5Eภาพท่ี 1. การออกแบบการสอนแบบยอนกลบั ของการสืบเสาะตามรปู แบบ BSCS 5E ท่ีมา : (Bybees et al., 2006)กาวทันโลกวิทยาศาสตร ปท่ี 8(2): 2551 37

บรรณานกุ รม process skills through project-based science instruction. Science Activities 43(1): 26-33.พิมพพันธ เดชะคุปต, พเยาว ยินดีสุข, สุรสงห นิรชร, Dirk, C., and Cunningham, M. (2006). Enhancing วิภา เกียรติธนะบํารุง, ธาริณี วิทยาอนิวรรตน, diversity in science: Is teaching science process อมรรัตน บุบผโชติ และคณะ. (2549). วิธี skills the answer? Cell Biology Education 5: วิทยาการเขียนแผนจัดการเรียนรูวิทยาศาสตร 218-226. ดวยหลักการสอน 3S+I: การบูรณาการท่ีเนน Eisenkraft, A. (2003). Expanding the 5E model. ผูเรียนเปนศูนยกลาง. กรุงเทพฯ: สถาบัน The Science Teacher 70(6): 56-59. พัฒนาคณุ ภาพวิชาการ. Harlen, W. (1999). Purposes and procedures of assessing science process skills. Assessment inวรรณทพิ า รอดแรงคา และพิมพันธ เดชะคุปต. (2542). Education 6(1): 129-144. การพัฒนาการคิดของครูดวยกิจกรรมทักษะ Monhardt, L., and Monhardt, R. (2006). Creating a กระบวนการทางวิทยาศาสตร. กรุงเทพฯ: context for the learning of science process skills สถาบันพฒั นาคุณภาพวชิ าการ. through picture books. Early Childhood Education Journal 34(1): 67-71.American Association for the Advancement of National Research Council [NRC]. (1996). Science. (1989). American Association for the National Science Education Standards. Advancement of Science Project 2061: Washington, DC: National Academy Press. Science for All Americans. Washington, DC: Padilla, M. J. (1990). The Science Process Skills. AAAS. NARST Research Matters – to the Science Teacher. USA: National Association forBerenfeld, B. (1994). Technology and the new Research in Science teaching. model of science education: The global lab Wilke, R. R., and Straits, W. J. (2001). The effects experience. Machine-Mediated Learning 4(2- of discovery learning in a lower-division 3): 203-207. biology course. Advances in Physiology Education 25: 62-69.Biological Sciences Curriculum Study [BSCS]. Wilke, R. R., and Straits, W. J. (2006). (2006). BSCS Science: An Inquiry Approach. Developing students’ process skills in today’s Dubuque, IA: Kendall/Hunt. science classroom. The Texas Science Teacher 35(1): 11-16.Bybee, R. W., Taylor, J. A., Gardner, A., Scotter, P. V., Powell, J. C., Westbrook, A., Landes, N., et al. (2006). The BSCS 5E Instructional Model: Origins and Effectiveness. Colorado Springs, CO: BSCS.Colly, K. E. (2006). Understanding ecology content knowledge and acquiring scienceกาวทันโลกวิทยาศาสตร ปท่ี 8(2): 2551 38