(คู่มือ) หนังสือเรียนสสวท เพิ่มเติมชีววิทยา1

ชีววิทยา เลม่ 1 บทท่ี 1 | การศกึ ษาชีววิทยา 39 ขนั้ ตอนในการจดั การเรยี น กจิ กรรมของครู กิจกรรมของนกั เรียน การสอน 5. ขน้ั อภปิ รายในช้ันเรยี น ครูใช้ค�ำ ถามในการอภปิ ราย นักเรยี นแตล่ ะกลุม่ ออกมา ในชน้ั เรยี นและจดั การมอบ รายงานหนา้ ชน้ั เรยี น และ หมายให้แต่ละกลุ่มได้ออกมา ร่วมอภิปรายในประเดน็ นำ�เสนอแนวคดิ ทเ่ี ป็น ต่าง ๆ ขอ้ สรุปของกลุ่ม 6. ขั้นสรปุ ครูให้นักเรียนแต่ละกล่มุ ได้ นกั เรยี นแต่ละกลมุ่ นำ�ขอ้ คดิ ทบทวนแนวคดิ ทไี่ ด้จากการ เห็นจากกลุ่มอ่นื  ๆ มา อภิปราย และลงขอ้ สรปุ ที่ วเิ คราะหเ์ พอื่ ตัดสินใจและ เปน็ ความคิดเห็นร่วมของ ลงความเห็นด้วยกัน นักเรียนในชั้น 7. ขั้นน�ำ ไปใช้ ตรวจสอบกิจกรรมอนื่  ๆ ที่ ทำ�กจิ กรรมเพ่ิมเติมตาม เก่ยี วขอ้ งใหน้ ักเรียนทำ� ความสนใจตามท่คี รมู อบ เพมิ่ เติมตามความสนใจ หมายให้ จากแนวการจดั การเรยี นการสอนชวี จรยิ ธรรมทก่ี ลา่ วมานเี้ ปน็ เพยี งตวั อยา่ งหนง่ึ ทค่ี รผู สู้ อน สามารถนำ�ไปประยุกต์ใช้ไดก้ ับการสอนเนอื้ หาอื่น ๆ ส�ำ หรับการสอนชวี จริยธรรมน้จี ะเปน็ การ กระตุ้นและส่งเสริมทักษะการคิดเชิงวิเคราะห์ วิพากษ์วิจารณ์ และการคิดแบบมีเหตุผลให้แก่ นักเรียนได้ เนื่องจากนักเรียนเป็นผู้ที่ต้องตัดสินใจเก่ียวกับประเด็นต่าง ๆ ท่ีเก่ียวข้องกับสังคม และคาดหวังวา่ จะชว่ ยใหน้ ักเรยี นมีส่วนรว่ มในการรับผดิ ชอบต่อสังคมได้ เอกสารอา้ งองิ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี กระทรวงศึกษาธิการ. (2553). หนังสือเรียนรายวิชาเพ่ิมเติม ชีววิทยา เล่ม 1 กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ ชั้นมัธยมศึกษาปีท่ี 4-6 ตามหลักสูตรแกนกลางการศึกษาข้ันพ้ืนฐาน พุทธศักราช 2551. กรงุ เทพมหานคร: โรงพิมพ์ สกสค. ลาดพร้าว. สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

40 บทท่ี 1 | การศกึ ษาชวี วทิ ยา ชีววทิ ยา เลม่ 1 Helland, D.E. (2002). “What is Bioethics?”. (Online). Available : http://uni.hi.is/ vilhjarn/files/2015/02/Teaching.Bioeth.pdf. (Retrieved 09/04/2018) Macer, DRJ. (2006). A Cross Cultural Introduction to Bioethics. Eubios Ethics Institute. (Online). Available : http://www.eubios.info/ccib.htm (Retrieved 08/04/2018) Nelson, G.M. Teaching Bioethics. (Online). Available : http://www.accessexcellence. org/AE/AEPC/WWC/1992/teaching_bioethics.html (Retrieved 09/04/2018) National Institutes of Health. (2009). Exploring Bioethics. (Online). Available : https://science.education.nih.gov/supplements/ExploringBioethics.pdf. (Retrieved 09/04/2018) 1.2 การศึกษาชีววทิ ยาและวธิ ีการทางวทิ ยาศาสตร์ จุดประสงค์การเรียนรู้ 1. อธบิ ายวิธีทางวิทยาศาสตร์ และยกตัวอย่างนกั วทิ ยาศาสตร์ของไทยและผลงานทศี่ กึ ษา 2. อภิปรายและระบุความสำ�คัญของการตั้งปัญหา ความสัมพันธ์ระหว่างปัญหา สมมติฐาน และวิธีการตรวจสอบสมมติฐาน 3. ออกแบบการทดลองและทดลองเพอ่ื ตรวจสอบสมมตฐิ านตามวธิ กี ารทางวทิ ยาศาสตร์ จาก ตัวอย่างการศึกษา 1.2.1 การศกึ ษาชีววิทยา ครอู าจใชค้ �ำ ถามน�ำ ในหนงั สอื เรยี นเพอื่ น�ำ เขา้ สบู่ ทเรยี นวา่ ชวี วทิ ยามคี วามส�ำ คญั ตอ่ ชวี ติ ของ เราอย่างไร โดยครูให้นักเรียนนึกถึงกิจวัตรประจำ�วันของนักเรียนว่าในแต่ละวันมีเรื่องที่เก่ียวกับ ชวี วิทยาในดา้ นใดบ้างจากนัน้ ให้นักเรยี นตอบค�ำ ถามในหนงั สือเรยี นดังน้ี สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชวี วิทยา เลม่ 1 บทท่ี 1 | การศึกษาชวี วิทยา 41 ให้นักเรียนยกตัวอย่างสิ่งที่นักเรียนเคยสนใจท่ีอยากจะเรียนรู้เก่ียวกับส่ิงมีชีวิต 1 ตัวอย่าง สิ่งนนั้ ศกึ ษาเกย่ี วกบั อะไรและเกย่ี วข้องกับแขนงใดของวชิ าชีววทิ ยา ตวั อย่างแนวคำ�ตอบเชน่ - การเลยี้ งกลว้ ยไม้ : ศกึ ษาเกย่ี วกบั ลกั ษณะของกลว้ ยไม้ ชนดิ ของกลว้ ยไม้ วธิ กี ารเลย้ี งดู การ บำ�รุงรักษาให้ออกดอกสวยงาม เป็นต้น ส่ิงที่สนใจจะศึกษานี้ เก่ียวข้องกับแขนงวิชา พฤกษศาสตร์ เกษตรศาสตร์ เทคโนโลยชี วี ภาพ - การเล้ียงปลาหางนกยูง: ศึกษาเก่ียวกับลักษณะของปลาหางนกยูง การผสมพันธุ์ปลาเพ่ือ ให้มสี สี นั สวยงาม การขยายพนั ธป์ุ ลา เปน็ ตน้ สิ่งท่สี นใจจะศกึ ษานี้ เก่ยี วขอ้ งกับแขนงวิชา สัตววิทยา เทคโนโลยีชวี ภาพ (การคัดเลอื กและปรบั ปรุงพนั ธุ)์ จากนนั้ ครใู หน้ กั เรยี นรว่ มกนั สรปุ ถงึ สง่ิ ทนี่ กั เรยี นสนใจเกย่ี วกบั สงิ่ มชี วี ติ อาจพบวา่ มหี ลากหลาย ซ่งึ ความสนใจในการศกึ ษาเกีย่ วกบั สงิ่ มีชวี ิตนัน้ เป็นพ้ืนฐานในการน�ำ ไปส่กู ารศกึ ษาชีววิทยาไดห้ ลาก หลายแขนงในเวลาต่อมา ความรดู้ ังกลา่ วนี้ก่อให้เกดิ ประโยชน์ตอ่ สงิ่ มีชีวิตทุกชนิดโดยเฉพาะมนุษย์ 1.2.2 วธิ ีการทางวทิ ยาศาสตร์ ครูอาจใช้คำ�ถามว่า การศึกษาชีววิทยาโดยใช้วิธีการทางวิทยาศาสตร์เป็นอย่างไร และ วิธีการวิทยาศาสตร์เป็นเรื่องของทุกคนจริงหรือไม่ จากนั้นให้นักเรียนร่วมกันอภิปรายเกี่ยวกับวิธี การที่นักชีววทิ ยา นกั เรียน นักศึกษา บคุ คลทั่วไปทสี่ นใจทางด้านชีววทิ ยาใช้ในการศึกษาชวี วิทยาใน แขนงต่าง ๆ ซ่งึ วิธีการดังกลา่ วนไ้ี ด้แก่ วธิ ีการทางวิทยาศาสตร์ (scientific method) ซึ่งประกอบด้วย การสังเกต (observation) การต้ังสมมติฐาน (hypothesis) การตรวจสอบสมมติฐาน (hypothesis testing) การเกบ็ รวบรวมขอ้ มลู และการวเิ คราะหข์ อ้ มลู (data collection and analysis) และการสรปุ ผล (conclusion) การสงั เกต ครใู หน้ กั เรยี นอภปิ รายเกยี่ วกบั การท�ำ งานและลกั ษณะของนกั วทิ ยาศาสตร์ และเนน้ ใหน้ กั เรยี น ไดท้ ราบวา่ การเปน็ คนชา่ งสงั เกตชว่ ยใหน้ กั เรยี นเกบ็ ขอ้ มลู ไดล้ ะเอยี ดและมคี วามรอบคอบ สามารถตง้ั คำ�ถามได้รดั กมุ แล้วใหน้ ักเรียนสงั เกตลักษณะของสงิ่ มีชีวิตตามกจิ กรรม 1.4 ครูชี้แจงว่าถ้านักเรียนอยากทราบว่าตนเองเป็นคนช่างสังเกตมากน้อยแค่ไหน จะทราบได้โดย การท�ำ กิจกรรม 1.4 นี้ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

42 บทที่ 1 | การศกึ ษาชีววทิ ยา ชวี วิทยา เล่ม 1 กิจกรรม 1.4 การสังเกตและการตั้งคำ�ถาม จดุ ประสงค์ 1. สังเกตและบนั ทกึ เกยี่ วกบั ลักษณะของสงิ่ มีชีวิต 2. ต้ังคำ�ถามเกี่ยวกบั ส่งิ ทีน่ กั เรยี นสังเกต 3. เปรยี บเทียบข้อมูลและคำ�ถามของนกั เรยี นกับเพื่อน แนวการจดั กจิ กรรม 1. ครูแบ่งกลุ่มนักเรียนแล้วให้นักเรียนแต่ละกลุ่มเลือกสังเกตส่ิงมีชีวิตจากรูปที่กำ�หนด ก. ข. และ ค. แล้วให้นกั เรียนทำ�ตามข้ันตอนในกจิ กรรมดังน้ี - สังเกตลักษณะของส่ิงมีชีวิตท่ีศึกษาให้มากที่สุด แล้วบันทึกสิ่งที่สังเกตได้ภายในเวลา 5 นาที (ครอู าจจับเวลาให้เร่มิ สังเกตไดพ้ ร้อม ๆ กนั ทกุ กลมุ่ ) - เขียนค�ำ ถามอยา่ งน้อย 2-3 ข้อ เกี่ยวกบั สิ่งทนี่ กั เรียนสงั เกตได้ 2. ครูให้นักเรียนกลุ่มท่ีเลือกศึกษารูปท่ีเหมือนกันมารวมกลุ่มกัน เพื่อแลกเปลี่ยนข้อมูลและ เปรียบเทียบข้อมูลและคำ�ถามที่ได้จากการสังเกตของนักเรียนกับข้อมูลและคำ�ถามของ เพอื่ นนกั เรียนคนอ่นื แลว้ ตอบค�ำ ถามในหนงั สอื เรยี น ซึ่งมแี นวคำ�ตอบดงั น้ี ข้อมูลที่นักเรียนบันทึกได้จากการสังเกต เม่ือนำ�มาเปรียบเทียบกับคนอ่ืน ๆ แล้วมีข้อมูล ละเอยี ด ครบถว้ นหรือไม่ อยา่ งไร นักเรยี นบางคนอาจบนั ทกึ ได้ละเอียดครบถ้วน บางคนอาจบันทกึ ไม่ครบถ้วน คำ�ถามท่นี ักเรยี นตง้ั ขึ้น เมอ่ื เปรียบเทียบกบั เพ่ือน ๆ แล้วเป็นอย่างไร คำ�ถามบางค�ำ ถามอาจนำ�ไปสู่การคน้ หาคำ�ตอบทน่ี า่ สนใจ บางค�ำ ถามอาจไม่นา่ สนใจ ลองท�ำ ดู ให้นักเรียนสืบค้นข้อมูล การค้นพบและผลงานของนักวิทยาศาสตร์ไทย ที่เป็นผลมาจาก การสงั เกตและตั้งคำ�ถามมาอย่างน้อย 1 ผลงาน ตัวอย่างการค้นพบและผลงานของนักวิทยาศาสตร์ไทย ที่เป็นผลมาจากการสังเกตและ ต้งั ค�ำ ถาม เช่น สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชวี วทิ ยา เล่ม 1 บทท่ี 1 | การศกึ ษาชีววทิ ยา 43 ศ.ภญ.ดร.กฤษณา ไกรสนิ ธุ์ (เภสชั กรยปิ ซี) ผู้คิดค้นยา “GPO-VIR” ซ่ึงเป็นการรวมตัวยารักษาโรคเอดส์ 3 ชนิดในเม็ดเดียวเป็นคร้ัง แรกของโลก โดยจุดเริ่มตน้ ของการคิดคน้ ยาชนิดนม้ี าจากการสังเกตและตัง้ คำ�ถามท่วี ่า “คนเป็นโรคเอดส์ ตอ้ งกินยาเยอะมาก แลว้ ต้องกนิ ตรงเวลา อยา่ งเช่น กนิ ทกุ 12 ชัว่ โมง คอื 12 ชว่ั โมงเปะ๊  ๆ ไม่ไดม้ กี ินกอ่ นอาหาร หลังอาหารแบบยาทวั่ ไป ท�ำ ใหผ้ ้ปู ่วยมคี ่าใชจ้ า่ ยใน การรกั ษาสงู มาก อกี ทงั้ ยงั มปี ญั หาลมื กนิ ยา กนิ ยาไมค่ รบอยบู่ อ่ ย ๆ ท�ำ ใหเ้ ชอื้ ดอ้ื ยาและตอ้ ง ขยับไปใช้ยาท่ีราคาแพงขึ้นอยู่เร่ือย ๆ ถ้าหากเราสามารถรวมยาเอดส์หลาย ๆ ตัวไว้ใน เม็ดเดยี วได้ ปัญหานีก้ ็จะหมดไป แต่ความยากอยูท่ ่ที ำ�อย่างไร ให้ยาเอดส์ทงั้ 3 ตวั อยู่ ด้วยกันได้ โดยไม่มีปัญหาเร่ืองความไม่เข้ากันของยา และยังคงประสิทธิภาพและ ประสทิ ธผิ ลไม่ต่างจากการทานยาทัง้ 3 ชนดิ แยกกนั ” ประวตั แิ ละผลงานของ ศ.ภญ.ดร.กฤษณา ไกรสนิ ธ์ุ ศ.ภญ.ดร.กฤษณา ไกรสินธ์ุ เกิดเมื่อวันที่ 21 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2495 ที่ อ.เกาะสมุย จ.สรุ าษฎรธ์ านี ครอบครวั คอ่ นขา้ งมฐี านะ คณุ พอ่ ของอาจารยเ์ ปน็ คณุ หมอ สว่ นคณุ แมเ่ ปน็ พยาบาล สว่ นญาต ิ ๆ ท�ำ ธุรกิจโรงแรมทเ่ี กาะสมยุ - การศึกษา : จบช้ันมัธยมศึกษาจากโรงเรียนราชินี จากน้ันศึกษาต่อในระดับอุดมศึกษาท่ี คณะเภสชั ศาสตร์ มหาวทิ ยาลยั เชยี งใหม่ และศกึ ษาในระดบั ปรญิ ญาโท สาขาเภสชั วเิ คราะห์ มหาวทิ ยาลยั สตรชั คไลด์ (Strahclyde) และปรญิ ญาเอก สาขาเภสชั เคมี มหาวทิ ยาลยั บาธ (Bath) ประเทศสหราชอาณาจกั ร - การท�ำ งาน : หลงั เรยี นจบไดท้ �ำ งานเปน็ อาจารยป์ ระจ�ำ ภาควชิ าเภสชั เคมี คณะเภสชั ศาสตร์ มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ ดำ�รงตำ�แหน่งหัวหน้าภาควิชาเภสัชเคมี ในปีต่อมาลาออก จากการเป็นอาจารย์ แล้วสมัครเข้ามาทำ�งานที่องค์การเภสัชกรรม เนื่องจากเห็นว่าหาก ทำ�งานด้านวิจัยยา จะสามารถช่วยผู้คนได้มากกว่า และเนื่องจากปี พ.ศ. 2535 จำ�นวนผู้ ปว่ ยโรคเอดสใ์ นไทยเพ่ิมข้นึ อย่างรวดเรว็ ท�ำ ให้สนใจศกึ ษาวิจัยยาต้านไวรสั เอดส์ หลงั จาก ความพยายาม3ปีในปีพ.ศ.2538กป็ ระสบความส�ำ เรจ็ ในการผลติ ยาสามญั “ZIDOVUDINE” หรอื azidothymidine (AZT) ทเ่ี ป็นยาตา้ นไวรัสเอดส์ไดเ้ ป็นครั้งแรกของโลก หลังจากนน้ั ได้วิจัยต่อยอดยาอีกหลายชนิด แต่ท่ีประสบความสำ�เร็จและดังมากท่ีสุดคือ “GPO-VIR” ซึ่งเปน็ การรวมตัวยารกั ษาโรคเอดส์ 3 ชนิดในเม็ดเดียวเปน็ ครั้งแรกของโลก (ทีม่ า: https://www.tobepharmacist.com) สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

44 บทท่ี 1 | การศกึ ษาชวี วิทยา ชีววทิ ยา เลม่ 1 หลังจากท่นี กั เรยี นท�ำ กจิ กรรม 1.4 เสร็จแลว้ ครคู วรยกยอ่ งชมเชยนักเรียนทส่ี ามารถบนั ทึกสิง่ ที่นักเรียนสังเกตได้อย่างละเอียดและสร้างสรรค์หรือบันทึกลักษณะท่ีผู้อื่นสังเกตไม่เห็น และเน้นให้ นักเรียนทั้งหมดตระหนักว่าการสังเกตเป็นทักษะที่สำ�คัญนำ�ไปสู่การค้นพบปัญหาและการรวบรวม ขอ้ มลู ดังนัน้ นักเรียนจงึ ควรฝกึ ให้เป็นคนช่างสังเกต สนใจธรรมชาตแิ ละสงิ่ แวดลอ้ มรอบตัว จากนนั้ ครจู งึ ยกตวั อยา่ งการคน้ พบยาเพนซิ ลิ ลนิ ยาปฏชิ วี นะชนดิ แรกของโลก ซง่ึ ไดม้ าจากการ เป็นคนช่างสังเกต ช่างคิด ช่างวิเคราะห์ และความอยากรู้อยากเห็นของอเล็กซานเดอร์ เฟลมิง นักจุลชีววิทยาชาวอังกฤษ โดยช้ีให้เห็นว่าการค้นพบนี้เป็นการค้นพบโดยบังเอิญ แต่ก่อให้เกิด คณุ ประโยชนอ์ ย่างมหาศาล ครใู หน้ กั เรยี นรว่ มกนั สรปุ วา่ ปญั หาไดม้ าอยา่ งไร ซง่ึ นกั เรยี นควรสรปุ ไดว้ า่ ไดม้ าจากการสงั เกต ปรากฏการณ์และความอยากรู้อยากเหน็ ของมนษุ ย์ จากน้นั ให้นกั เรยี นอภิปรายและตอบค�ำ ถามเกย่ี ว กับ ค�ำ กลา่ วของแอลเบริ ต์ ไอน์สไตน์ ทก่ี ลา่ ววา่ “การตั้งปัญหาย่อมส�ำ คัญกวา่ การแก้ปญั หา สว่ นการ ต้งั ปัญหาใหม ่ ๆ และการกำ�หนดแนวทางท่อี าจเป็นไปไดจ้ ากปญั หาเก่า ๆ ในทกั ษะใหมย่ ่อมต้องอาศยั ความคิดสร้างสรรค์ ซึ่งถือว่าเป็นความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์อย่างแท้จริง” แล้วตอบคำ�ถามใน หนังสือเรียนซ่ึงมีแนวค�ำ ตอบดังน้ี จากตัวอย่างการค้นพบเช้ือราเพนิซิลเลียมของเฟลมิง นักเรียนคิดว่าเฟลมิงมีสมบัติของนัก วทิ ยาศาสตร์อยา่ งไรบ้าง การเปน็ คนช่างสังเกต สามารถคน้ พบปัญหา ซ่ึงนำ�ไปสู่การค้นหาสาเหตขุ องปญั หา นกั เรียนเห็นดว้ ยกับค�ำ กลา่ วของไอนส์ ไตน์หรือไม่ เพราะเหตุใด ควรให้นักเรียนตอบอย่างอิสระ โดยควรให้เหตุผลทางวิชาการมาสนับสนุนความคิดเห็นของ นักเรยี น ครูใหน้ กั เรยี นฝกึ การต้งั ค�ำ ถามตอ่ ไป โดยให้ทำ�กิจกรรม 1.5 ดงั นี้ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชีววทิ ยา เลม่ 1 บทที่ 1 | การศกึ ษาชีววิทยา 45 กิจกรรม 1.5 การต้ังคำ�ถามจากสถานการณท์ ่เี ป็นปัญหา จุดประสงค์ ตั้งค�ำ ถามจากสถานการณท์ เ่ี ป็นปัญหา แนวการจัดกิจกรรม ในกจิ กรรมนไี้ ดก้ �ำ หนดสถานการณท์ เี่ ปน็ การทดลองมาให้ เพอื่ ตอ้ งการใหน้ กั เรยี นวเิ คราะห์ เปรยี บเทยี บปฏกิ ริ ยิ าทเ่ี กดิ ขนึ้ ในน�ำ้ สบั ปะรดและน�ำ้ เชอ่ื มทนี่ กั เรยี นสองคนบรรจไุ วใ้ นขวดคนละ ใบ ใบท่ีหนึ่งมฟี องอากาศเกิดมากกวา่ อีกใบหนงึ่ และมีกล่ินแอลกอฮอล์มากกวา่ ดว้ ย เน่ืองจาก ในนำ้�สบั ปะรดมยี สี ต์ชว่ ยสลายน้ำ�ตาลในน�ำ้ สับปะรด ท�ำ ใหเ้ กดิ แก๊ส CO2 และแอลกอฮอล์ ครคู วรถามเพอื่ ใหน้ กั เรยี นทราบประเดน็ ปญั หาของสถานการณ์ คอื ขวดบรรจขุ องเหลวทงั้ 2 ใบ เกดิ ปรมิ าณแกส๊ CO2 และแอลกอฮอลไ์ มเ่ ทา่ กนั แลว้ ใหน้ กั เรยี นตอบค�ำ ถามเพอ่ื ตงั้ ค�ำ ถาม จากสถานการณ์ที่เป็นปญั หา จากสถานการณ์ที่เปน็ ปญั หานีน้ ักเรยี นคดิ ว่าคำ�ถามทอี่ าจเป็นไปไดม้ ีอะไรบ้าง ค�ำ ถามที่อาจเป็นไปได้ คือ 1. อณุ หภูมขิ องสถานท่ีเก็บมีผลตอ่ การสลายน้�ำ ตาลของยสี ตห์ รือไม่ 2. ความเข้มขน้ ของน้�ำ ตาลในน้ำ�สับปะรดมผี ลตอ่ การสลายน้�ำ ตาลของยสี ต์หรือไม่ 3. ปริมาณน้ำ�สบั ปะรดมีผลตอ่ การสลายน้�ำ ตาลของยีสตห์ รือไม่ 4. ปริมาตรอากาศในขวดมีผลต่อการสลายน้ำ�ตาลของยสี ตห์ รอื ไม่ 5. ปรมิ าณยสี ต์ในน�้ำ สบั ปะรดมผี ลตอ่ การสลายนำ้�ตาลของยีสต์หรอื ไม่ ครคู วรชแี้ จงใหเ้ หน็ วา่ หลงั จากเกบ็ ขอ้ มลู เพมิ่ เตมิ นกั เรยี นทงั้ สองคนพบวา่ ขวดน�้ำ สบั ปะรด ทงั้ สองขวดตงั้ อยใู่ นสภาพทมี่ อี ณุ หภมู เิ ทา่ กนั มขี นาดขวดและรปู รา่ งของขวดเหมอื นกนั ดงั นนั้ นกั เรยี น จงึ อาจตดั ค�ำ ถามเรอ่ื งอณุ หภมู แิ ละปรมิ าตรของอากาศในขวดออกไป แลว้ ตอบค�ำ ถาม สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

46 บทที่ 1 | การศกึ ษาชีววทิ ยา ชวี วิทยา เลม่ 1 ถา้ มกี ารเกบ็ ขอ้ มลู เพมิ่ เตมิ และพบวา่ ขวดน�้ำ สบั ปะรดทง้ั 2 ขวด ตงั้ อยใู่ นสภาพทมี่ อี ณุ หภมู ิ เท่ากัน ขนาดของขวด และรูปร่างของขวดเหมือนกันทุกประการ นักเรียนคิดว่าข้อมูล เพียงพอทีจ่ ะตัง้ ค�ำ ถามชัดเจนแลว้ หรือไม่ ถ้ายังไมช่ ดั เจนนักเรียนควรหาข้อมลู ใดเพม่ิ เติม แตถ่ า้ นักเรียนคดิ ว่าสามารถต้ังค�ำ ถามไดช้ ัดเจนแลว้ จงระบุคำ�ถามว่า ค�ำ ถามมีอะไรบา้ ง คำ�ถามอาจเกีย่ วข้องกับ 1. ความเข้มขน้ ของน้ำ�ตาลในนำ�้ สบั ปะรดผสมนำ�้ เชือ่ ม 2. ปรมิ าณยสี ตใ์ นน้�ำ สบั ปะรด 3. พันธุข์ องสบั ปะรด 4. อายุของผลสบั ปะรด 5. สถานทีป่ ลกู สบั ปะรด ลองท�ำ ดู ใหน้ กั เรยี นยกตวั อยา่ งสถานการณจ์ รงิ ทเ่ี กยี่ วกบั ชวี วทิ ยา แลว้ วเิ คราะหว์ า่ จากสถานการณ์ ทเ่ี ปน็ ปญั หานี้ นกั เรยี นคดิ วา่ ค�ำ ถามทอ่ี าจเปน็ ไปไดม้ อี ะไรบา้ ง ตง้ั ค�ำ ถามมาอยา่ งนอ้ ยคนละ 2 ค�ำ ถาม ยกตวั อยา่ งสถานการณจ์ รงิ ทเ่ี กยี่ วกบั ชวี วทิ ยา เชน่ บษุ บาเตรยี มตวั อยา่ งหนกั ทจี่ ะตอ้ งสอบ ปลายภาคเพอื่ ใหไ้ ดค้ ะแนนทดี่ ี และเกบ็ สะสมคะแนนเอาไวส้ �ำ หรบั การเขา้ เรยี นตอ่ ในระดบั มหาวทิ ยาลยั โดยในแตล่ ะวนั หลงั จากทเ่ี รยี นในชนั้ เรยี นปกตแิ ลว้ เธอยงั ตอ้ งไปเรยี นพเิ ศษ เพิ่มเตมิ ในวชิ าต่าง ๆ อีกหลายวิชา เม่อื กลบั มาถึงบ้านเธอก็ใช้เวลาในตอนคำ�่ โหมอ่านและ ทบทวนบทเรยี นตา่ ง ๆ เธอท�ำ เชน่ นเี้ ปน็ เวลากวา่ 1 เดอื นกอ่ นทจี่ ะถงึ วนั สอบ เพอ่ื น ๆ ตา่ ง กส็ งสยั วา่ เธอท�ำ ไดอ้ ยา่ งไร เธอใหค้ �ำ ตอบแกเ่ พอ่ื น ๆ วา่ เธอตอ้ งดมื่ กาแฟอยา่ งนอ้ ยวนั ละ 4 แกว้ โดยเธอเชอ่ื วา่ คาเฟอนี ในกาแฟเปน็ ตวั ท�ำ ใหเ้ ธอเกดิ ความตนื่ ตวั และกระชมุ่ กระชวย เมอ่ื วนั สอบปลายภาคมาถงึ บษุ บาไดเ้ ขา้ หอ้ งสอบดว้ ยความมน่ั ใจ และเมอื่ เรมิ่ สอบวชิ าแรก ผ่านไป เธอท�ำ ข้อสอบไดด้ ี แต่หลงั จากที่สอบวชิ าตอ่ มาอีกหลายวิชา เธอเรม่ิ มีอาการเบลอ ปวดหัว ตัวสั่น ตนื่ ตระหนก จนไมส่ ามารถท�ำ ขอ้ สอบตอ่ ไปได้ ค�ำ ถามทเ่ี ก่ียวกบั สถานการณจ์ ริงน้ี เช่น สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชีววิทยา เล่ม 1 บทท่ี 1 | การศกึ ษาชีววิทยา 47 - อาการเบลอ ปวดหวั ตัวสนั่ ต่ืนตระหนกนมี้ ีผลมาจากการด่ืมกาแฟหรอื ไม่ - คาเฟอีนในกาแฟมผี ลต่อการท�ำ งานของสมองหรือไม่ - บษุ บาดม่ื เครือ่ งด่ืมอยา่ งอ่ืนนอกเหนอื จากกาแฟอกี หรือไม่ - บุษบามีโรคประจำ�ตัวอะไรบ้างที่เม่ือได้รับสารคาเฟอีนเข้าไปจึงออกฤทธ์ิทำ�ให้เกิด อาการเบลอ ปวดหัว ตวั สั่น ตน่ื ตระหนก - การด่ืมกาแฟในปริมาณมากต่อวันต่อเน่ืองกันเป็นเวลายาวนานทำ�ให้นอนไม่หลับจึง สง่ ผลทำ�ใหเ้ กิดอาการเบลอ ปวดหวั ตวั สั่น ต่นื ตระหนกหรอื ไม่ - ฯลฯ การต้งั สมมติฐาน ครูให้นักเรียนทบทวนความหมายของสมมติฐานซ่ึงนักเรียนคงทราบแล้วว่า สมมติฐานคือ คำ�ตอบที่อาจเป็นไปได้ของคำ�ถามหรือปัญหา ดังน้ันการตั้งสมมติฐานจึงต้องยึดปัญหาและ ข้อเท็จจริงเป็นหลัก ปัญหาหนึ่งปัญหาอาจมีคำ�ตอบได้หลายแนวทาง ดังน้ันจึงอาจมีสมมติฐานได้ หลายขอ้ เปน็ การฝกึ ใหน้ กั เรียนมีใจกว้าง รอบคอบ สุขมุ ไมร่ บี ตัดสินใจวา่ สมมตฐิ านแรกเปน็ ค�ำ ตอบ ทถ่ี กู ตอ้ ง ในหวั ขอ้ นตี้ อ้ งการใหน้ กั เรยี นฝกึ ก�ำ หนดปญั หาใหช้ ดั เจนจากขอ้ มลู ทกี่ �ำ หนดใหแ้ ลว้ จงึ ฝกึ ตง้ั สมมตฐิ าน โดยใช้ คำ�วา่ ถ้า …… ดงั นนั้ ….. เมื่อให้นักเรียนสังเกตปัจจัยต่าง ๆ ท่ีมีผลต่อการเจริญเติบโตของพืชแล้วจึงให้นักเรียนตอบ คำ�ถามในหนงั สอื เรยี น ซง่ึ มแี นวคำ�ตอบดังนี้ นักเรียนคิดวา่ ปัญหาคอื อะไร และควรต้ังสมมติฐานอย่างไร เมอ่ื นกั เรยี นวเิ คราะหข์ อ้ มลู แลว้ พบวา่ ความชนื้ และธาตอุ าหารในดนิ ไมน่ า่ จะเปน็ สาเหตทุ ที่ �ำ ให้ พืชเจริญเตบิ โตแตกต่างกนั ดังน้นั นักเรียนควรมงุ่ ประเดน็ ไปที่ปริมาณแสง ปัญหาจงึ ควรเปน็ ดงั น้ี ความเขม้ ของแสงมีผลตอ่ การเจริญเติบโตของพชื หรือไม่ สมมตฐิ าน ควรเปน็ ดงั ท่ีปรากฏจากข้อมลู ในหนงั สือเรยี น จากน้นั ให้นักเรียนตอบค�ำ ถาม สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

48 บทที่ 1 | การศึกษาชีววทิ ยา ชวี วิทยา เล่ม 1 จงวิเคราะหส์ มมตฐิ านของนักเรยี นท้งั 2 คนว่าถูกต้องหรือไม่ และมีขอ้ แตกต่างกันอยา่ งไร ถูกต้อง เพราะสมมติฐานของนักเรียนท้ัง 2 คนในส่วนที่เป็น ดังน้ัน จะแนะแนวทางในการ ออกแบบการทดลองออกเป็น 2 กลุ่ม กลุม่ หน่งึ ใหพ้ ชื เจริญเติบโตในที่แจ้ง อีกกลุ่มใหพ้ ชื เจรญิ เติบโตในท่ีร่ม ส่วนท่ีแตกต่างกัน คือ นักเรียนคนแรกไม่ได้ระบุนิยามปฏิบัติการของการ เจริญเตบิ โตของพืชวา่ จะวดั จากความสูง หรอื ความอวบ หรือจ�ำ นวนใบ หรือน้ำ�หนักแห้ง ส่วน สมมตฐิ านของนกั เรยี นคนที่ 2 ระบุนยิ ามปฏิบตั กิ ารของการเจรญิ เติบโตว่าจะวัดจากความสูง ดงั นน้ั สมมติฐานของนักเรียนคนที่ 2 ช้แี นะวธิ ีวัดผลการทดลองดว้ ย ครูควรเน้นให้นักเรียนทราบว่าการต้ังสมมติฐานที่ดีจะช่วยแนะแนวทางในการตรวจสอบ สมมติฐานและวธิ วี ดั ผลการทดลอง ครูช้แี จงเพ่ิมเติมวา่ นกั เรยี นสามารถต้ังสมมตฐิ านไดด้ ี โดยปฏบิ ตั ิกิจกรรม 1.6 กิจกรรม 1.6 การตงั้ สมมติฐาน จดุ ประสงค์ ต้ังสมมติฐานจากปัญหาทีก่ �ำ หนดขน้ึ แนวการจดั กิจกรรม ครใู หน้ กั เรยี นใชต้ วั อยา่ งปญั หาทนี่ กั เรยี นไดต้ งั้ ขนึ้ มาจากการท�ำ กจิ กรรม 1.5 ทผี่ า่ นมาเพอื่ กำ�หนดเปน็ สมมติฐาน ซง่ึ ตัวอย่างการตั้งสมมตฐิ านมีดังน้ี ตวั อยา่ ง ปญั หาที่ 1 : ความเขม้ ขน้ ของน�้ำ ตาลในน�ำ้ สบั ปะรดมผี ลตอ่ การสลายน�ำ้ ตาลของยสี ตห์ รอื ไม่ สมมตฐิ าน : ถ้าความเข้มข้นของนำ้�ตาลในนำ้�สับปะรดมีผลต่อการสลายน้ำ�ตาลของยีสต์ ดงั นนั้ ในน�้ำ สบั ปะรดทมี่ คี วามเขม้ ขน้ ของน�ำ้ ตาลสงู จะเกดิ แกส๊ CO2 มากกวา่ ใน น�ำ้ สับปะรดท่มี ีความเข้มข้นของน้�ำ ตาลตำ่� สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชีววิทยา เล่ม 1 บทท่ี 1 | การศึกษาชวี วิทยา 49 ปญั หาท่ี 2 : ปริมาณยสี ต์ในนำ�้ สบั ปะรดมผี ลตอ่ การสลายน้�ำ ตาลของยสี ต์หรือไม่ สมมติฐาน : ถ้าปริมาณยีสต์ในน้ำ�สับปะรดมีผลต่อการสลายนำ้�ตาล ดังนั้นในนำ้�สับปะรดที่ มีปริมาณยีสต์มาก ย่อมเกิดแก๊ส CO2 มากกว่าในนำ้�สับปะรดท่ีมีปริมาณยีสต์ น้อย จากนัน้ ใหน้ ักเรียนอภิปรายและตอบค�ำ ถามในหนังสือเรียน ซึ่งมีแนวคำ�ตอบดงั น้ี สมมติฐานมีความสำ�คญั ในการแกข้ อ้ สงสัยทางวทิ ยาศาสตรอ์ ย่างไร สมมติฐานมีความสำ�คัญในการแก้ข้อสงสัยทางวิทยาศาสตร์ กล่าวคือ เป็นคำ�ตอบที่ คาดคะเนว่าน่าจะเป็นคำ�ตอบของปัญหาท่ีสงสัย ส่วนจะใช่คำ�ตอบท่ีแท้จริงหรือไม่ จะตอ้ งผ่านการตรวจสอบอย่างรอบคอบ ลองท�ำ ดู ใหน้ กั เรยี นตงั้ สมมตฐิ านจากสถานการณจ์ รงิ ทเี่ กยี่ วกบั ชวี วทิ ยาจากลองท�ำ ดใู นกจิ กรรม 1.5 มาอยา่ งน้อย 2 สมมติฐาน ตัวอยา่ งสมมติฐานท่ีตัง้ ข้ึนมาจากค�ำ ถามในลองท�ำ ดูของกจิ กรรม 1.5 มดี งั น้ี ปญั หา : อาการเบลอ ปวดหวั ตัวส่นั ตน่ื ตระหนกนมี้ ีผลมาจากการดม่ื กาแฟหรือไม่ สมมตฐิ าน : ถ้าอาการเบลอ ปวดหัว ตวั สัน่ ตน่ื ตระหนกน้ีมผี ลมาจากการด่มื กาแฟ ดงั นน้ั ในกาแฟตอ้ งมีสารบางอย่างท่อี อกฤทธ์ทิ �ำ ให้เกดิ อาการดงั กล่าว หรือ : ถ้าอาการเบลอ ปวดหัว ตัวสั่น ต่นื ตระหนกน้ีมีผลมาจากการดม่ื กาแฟ ดงั นน้ั ผทู้ ด่ี ม่ื กาแฟในปรมิ าณมากตอ้ งมอี าการดงั กลา่ วนม้ี ากกวา่ ผทู้ ด่ี ม่ื กาแฟในปรมิ าณ ทน่ี อ้ ย ปญั หา : คาเฟอีนในกาแฟมีผลต่อการท�ำ งานของสมองหรือไม่ สมมตฐิ าน : ถ้าคาเฟอีนในกาแฟมีผลต่อการทำ�งานของสมอง ดังนั้นผู้ท่ีเกิดอาการเบลอ ปวดหวั ตวั ส่ัน และตืน่ ตระหนกเป็นผลมาจากคาเฟอนี ทม่ี อี ยู่ในกาแฟ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

50 บทที่ 1 | การศึกษาชวี วิทยา ชีววทิ ยา เลม่ 1 ปญั หา : บุษบาดืม่ เครอ่ื งด่ืมอยา่ งอ่นื นอกเหนือจากกาแฟอีกหรือไม่ สมมติฐาน : ถ้าบุษบาด่ืมเครื่องด่ืมอย่างอ่ืนนอกเหนือจากกาแฟ ซึ่งเคร่ืองด่ืมน้ัน ๆ มสี ารคาเฟอนี อยดู่ ว้ ย ดงั นน้ั ปรมิ าณคาเฟอนี ทบี่ ษุ บาไดร้ บั ตอ่ วนั จงึ มปี รมิ าณ เพิ่มข้ึนและส่งผลทำ�ใหเ้ กิดอาการเบลอ ปวดหวั ตวั สั่น ตื่นตระหนก ปญั หา : บษุ บามโี รคประจ�ำ ตวั อะไรบา้ งทเ่ี มอ่ื ไดร้ บั สารคาเฟอนี เขา้ ไปจงึ ออกฤทธท์ิ �ำ ให้ เกดิ อาการเบลอ ปวดหัว ตวั ส่นั ตน่ื ตระหนก สมมตฐิ าน : ถ้าบุษบามีโรคหัวใจเป็นโรคประจำ�ตัว ดังน้ันการเกิดอาการเบลอ ปวดหัว ตวั สนั่ ตน่ื ตระหนก จึงเป็นผลมาจากสารคาเฟอนี ทไี่ ปออกฤทธ์ติ ่อการทำ�งาน ของหัวใจดว้ ย ปัญหา : การด่ืมกาแฟในปริมาณมากต่อวันต่อเน่ืองกันเป็นเวลายาวนานทำ�ให้นอนไม่ หลบั สง่ ผลทำ�ให้เกิดอาการเบลอ ปวดหวั ตวั ส่ัน ตนื่ ตระหนกหรอื ไม่ สมมติฐาน : ถ้าด่ืมกาแฟในปริมาณมากต่อวันเป็นเวลายาวนานทำ�ให้เกิดอาการเบลอ ปวดหัว ตัวส่ัน ต่ืนตระหนก ดังนั้นการนอนไม่หลับจึงเป็นผลมาจากการดื่ม กาแฟ ฯลฯ การตรวจสอบสมมตฐิ าน ครูควรให้นักเรียนสืบค้นและอภิปรายข้อมูลเก่ียวกับวิธีการตรวจสอบสมมติฐาน ซึ่งมีได้หลาย วิธี เชน่ การสังเกต การตอบแบบสอบถาม การสมั ภาษณ์ การสำ�รวจ การทดลอง เปน็ ต้น ให้นักเรียนวิเคราะห์ว่าการตรวจสอบสมมติฐานทางวิทยาศาสตร์ควรใช้วิธีใด ซึ่งนักเรียนควร เลอื กใช้วิธีการทดลองทมี่ ีการควบคุม เพราะสามารถควบคมุ ตวั แปรได้ ซง่ึ ทำ�ให้ไดข้ อ้ สรปุ ท่ีนา่ เชอ่ื ถอื จากนั้นจึงให้นักเรียนศึกษาข้อมูลการดำ�เนินการทดลองจากหนังสือเรียนแล้วตอบคำ�ถามซึ่งมีแนว ค�ำ ตอบดงั น้ี จากการทดลองนีต้ ัวแปรต้น ตวั แปรตาม ตวั แปรทค่ี วบคมุ คอื อะไร ตัวแปรต้น คอื ความเข้มข้นของสารละลายนำ้�ตาลท่แี ตกตา่ งกัน ตวั แปรตาม คือ ปรมิ าณของแกส๊ คาร์บอนไดออกไซด์ท่เี กดิ ขึน้ ตัวแปรทคี่ วบคุม คือ ปรมิ าณของยสี ต์ ปริมาณน�้ำ สับปะรด ขนาดของขวดรูปชมพู่ อุณหภมู ิ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชีววิทยา เลม่ 1 บทที่ 1 | การศึกษาชวี วิทยา 51 การเกบ็ รวบรวมข้อมลู และการวเิ คราะห์ขอ้ มูล ครใู หน้ กั เรยี นรว่ มกนั อภปิ รายเกยี่ วกบั บนั ทกึ ผลการทดลองและการเกบ็ ขอ้ มลู ซง่ึ อาจจดั กระท�ำ ข้อมูลได้หลายแบบ เช่น การเขียนเป็นตารางหรือกราฟ เป็นต้น ซึ่งต้องสอดคล้องกับผลการทดลอง และขอ้ มลู จากตวั อยา่ งในหนงั สอื เรยี นไดเ้ ลอื กบนั ทกึ ลงในตาราง จากนนั้ ฝกึ ใหน้ กั เรยี นวเิ คราะหข์ อ้ มลู โดยตอบคำ�ถามในหนังสือเรียนซ่ึงมีแนวคำ�ตอบดังน้ี นกั เรยี นจะอธิบายผลการทดลองนี้อยา่ งไร เม่อื ความเขม้ ข้นของนำ้�ตาลในนำ้�สบั ปะรดเพิ่มข้ึน ปริมาณแกส๊ CO2 จะมากขนึ้ ผลการทดลองน้ีเช่ือถอื ได้หรือไม่ อยา่ งไร นา่ จะเชอื่ ถือได้ เพราะไดท้ ดลองถงึ 3 ครัง้ เพราะเหตุใดจึงท�ำ การทดลองซ้ำ� 3 คร้งั จงอธบิ าย เพื่อใหไ้ ดข้ อ้ มลู ทนี่ ่าเชอ่ื ถือ จะต้องท�ำ การทดลองหลาย ๆ คร้งั แล้วหาคา่ เฉลี่ย เน่อื งจากผลการ ทดลองแต่ละครงั้ มคี า่ ไมเ่ ทา่ กนั ซึ่งอาจเกดิ จากความคลาดเคลอ่ื นของการวดั ถ้าท�ำ การทดลองอีกครั้ง ขอ้ มูลจะเหมอื นเดิมหรือไม่ อยา่ งไร อาจไมเ่ หมอื นเดมิ เพราะเปน็ การทดลองคนละครงั้ อาจมกี ารคลาดเคลอื่ นจากการวดั การสงั เกต แตค่ วรได้คา่ ทใ่ี กลเ้ คยี งกนั ขน้ั ตอนใดในการทดลองน้ีน่าจะท�ำ ใหผ้ ลการทดลองคลาดเคล่ือนและควรแก้ไขอยา่ งไร การชั่งยีสต์ และน�้ำ ตาล อาจทำ�ให้ผลการทดลองคลาดเคลอื่ น ควรแกไ้ ขโดยใชเ้ ครือ่ งชงั่ เครือ่ ง เดียวกัน ผู้ชั่งคนเดียวกัน หรือการปิดฝาจุกถ้าปิดไม่แน่น แก๊สท่ีเกิดขึ้นอาจร่ัวไปได้อาจแก้ไข โดยใช้วาสลีนทารอบ ๆ จุกยางบริเวณปากขวดรูปชมพู่ และหลอดนำ�แก๊สบริเวณปากขวดรูป ชมพู่ เพอ่ื ไม่ให้แก๊สรวั่ ออกมา การสรุปผลการทดลอง ครูให้นักเรียนอภิปรายเกี่ยวกับการสรุปผลการทดลอง โดยยึดความสอดคล้องกับสมมติฐาน เปน็ หลกั แลว้ ตอบค�ำ ถามในหนงั สือเรียน ซึง่ มแี นวค�ำ ตอบดงั น้ี สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

52 บทท่ี 1 | การศกึ ษาชวี วิทยา ชวี วิทยา เลม่ 1 การสรุปเช่นน้สี อดคลอ้ งกบั สมมตฐิ านท่ีตั้งไว้หรอื ไม่ สอดคลอ้ งกัน ผลการทดลองจ�ำ เปน็ ต้องสอดคล้องกบั สมมติฐานทต่ี ง้ั ไว้เสมอไปหรือไม่ ผลการทดลองทเ่ี กิดข้นึ อาจจะสอดคลอ้ งหรือไมส่ อดคล้องกบั สมมตฐิ าน ถ้าผลการทดลองไมส่ อดคลอ้ งกับสมมตฐิ านท่ตี ง้ั ไว้ นักเรยี นควรจะด�ำ เนนิ การอยา่ งไร พิจารณาหาข้อผิดพลาดแล้วดำ�เนินการทดลองซำ้� ถ้าทดลองซ้ำ�หลายครั้งผลการทดลองไม่ สอดคล้องกับสมมติฐานที่ต้ังไว้ ควรตั้งสมมติฐานใหม่ และดำ�เนินการตรวจสอบสมมติฐาน อกี คร้งั หลงั จากทนี่ กั เรยี นทราบถงึ วธิ กี ารทางวทิ ยาศาสตรท์ ใ่ี ชใ้ นการศกึ ษาชวี วทิ ยาแลว้ ครใู หน้ กั เรยี น ทำ�กิจกรรม 1.7 เพือ่ ทบทวนความรทู้ ่ีเรยี นมาแล้วดงั นี้ กจิ กรรม 1.7 วิธกี ารทางวทิ ยาศาสตร์ และการรายงานผลการทดลอง จดุ ประสงค์ ฝกึ ทกั ษะการใชว้ ิธีการทางวิทยาศาสตร์ และการรายงานผลการทดลอง แนวการจัดกจิ กรรม ครนู �ำ อภปิ รายใหน้ กั เรยี นสรปุ ขน้ั ตอนในการศกึ ษาของนกั วทิ ยาศาสตร์ และจงู ใจใหน้ กั เรยี น แตล่ ะกลมุ่ ด�ำ เนนิ การแบบเดยี วกบั นกั วทิ ยาศาสตร์ นบั ตง้ั แตก่ ารก�ำ หนดปญั หา การตงั้ สมมตฐิ าน การออกแบบการทดลองและการด�ำ เนนิ การทดลอง และการสรปุ ผล ก�ำ หนดเวลานัดหมายให้ แตล่ ะกลุ่มน�ำ ผลการทดลองเสนอต่อชนั้ เรยี น แลว้ ตอบค�ำ ถาม ตัวอยา่ งในการศกึ ษา เช่น ปญั หา : อุณหภูมมิ ีผลตอ่ การสลายน�้ำ ตาลของยสี ตใ์ นนำ�้ สบั ปะรดหรือไม่ สมมตฐิ าน : ถ้าอุณหภูมิมีผลต่อการสลายนำ้�ตาลของยีสต์ในนำ้�สับปะรด ดังน้ันอุณหภูมิ ท่ีแตกต่างกันย่อมมีผลต่อปริมาณแก๊ส CO2 ท่ีได้จากการสลายนำ้�ตาลของยีสต์ แตกตา่ งกัน สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชวี วิทยา เลม่ 1 บทท่ี 1 | การศกึ ษาชีววทิ ยา 53 การออกแบบการทดลอง 1. ตัวแปรต้น คือ อุณหภมู ทิ ่แี ตกต่างกนั 2. ตวั แปรตาม คือ ปรมิ าณแกส๊ CO2 3. ตวั แปรท่คี วบคมุ คอื - ขนาดของขวดรูปชมพู่ - ปริมาณน้�ำ สบั ปะรด - ปริมาณยสี ต์ การดำ�เนินการทดลอง 1. ปอกสับปะรดหั่นเป็นชิน้ เล็ก ๆ ค้ันเอาแตน่ ำ้�สบั ปะรด 2. ตวงน้�ำ สับปะรด 10 mL ใสล่ งในขวดรูปชมพู่ขนาด 250 mL ทำ�เชน่ เดียวกันนี้ 3 ขวด 3. ชัง่ ยีสต์ 2.5 กรมั ใสล่ งในขวดรูปชมพู่ ในข้อ 2 ทัง้ 3 ขวด 4. น�ำ ชดุ ท่ี 1 ไปแช่ในบีกเกอรท์ ี่ปรับอุณหภมู ิเปน็ 0 °C ชุดที่ 2 ไปแช่ในบีกเกอร์ทป่ี รับอุณหภมู เิ ปน็ 25 °C ชดุ ที่ 3 ไปแชใ่ นบกี เกอรท์ ีป่ รับอุณหภมู เิ ป็น 40 °C 5. แต่ละชุดปดิ ดว้ ยจุกยางทม่ี ีหลอดนำ�แกส๊ เสียบอยู่ เพ่อื เก็บแกส๊ โดยการแทนที่น้ำ� 6. ต้งั ชุดการทดลองไว้ประมาณ 10 นาที สงั เกตปริมาณแกส๊ ท่เี กดิ ขึ้น 7. ทำ�การทดลองขอ้ 2- 6 ซ�้ำ อีก 2 ครั้ง แลว้ นำ�ผลการทดลองที่ไดม้ าหาคา่ เฉลีย่ ตารางบนั ทกึ ผลการทดลอง อุณหภมู ิ ปรมิ าณแกส๊ CO2 ทีเ่ กิดข้นึ (mL) (°C) ครงั้ ที่ 1 ครัง้ ที่ 2 ครั้งท่ี 3 คา่ เฉลี่ย 0 0.3 0.33 25 1.5 0.4 0.3 1.33 40 2.2 1.5 1 2.20 2.3 2.1 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

54 บทท่ี 1 | การศกึ ษาชวี วทิ ยา ชีววิทยา เล่ม 1 สรุปผลการทดลอง อณุ หภูมมิ ผี ลต่อการสลายน้ำ�ตาลของยีสต์ในน้ำ�สบั ปะรด ส�ำ หรับค�ำ ถามทา้ ยกจิ กรรม ควรมีแนวการตอบดงั นี้ เฉลยคำ�ถามทา้ ยกิจกรรม จากผลการทดลองของนกั เรยี นและผลการทดลองของเพือ่ น จะสรุปไดว้ า่ อยา่ งไร อุณหภมู มิ ผี ลตอ่ การสลายน�้ำ ตาลของยีสต์ในนำ้�สับปะรด จากการทดลองน้ี น่าจะศึกษาในเรื่องใดเพ่มิ เติมอีกบา้ ง ใหน้ กั เรยี นตอบอยา่ งอสิ ระแตค่ รคู วรพจิ ารณาวา่ สมเหตสุ มผลและสอดคลอ้ งกบั ปญั หาเดมิ หรอื ไม่ อยา่ งไร ขอ้ เสนอแนะ : ถา้ นกั เรยี นสนใจปญั หาอนื่ และตอ้ งการศกึ ษาปญั หานน้ั  ๆ ครคู วรสนบั สนนุ ใหน้ ักเรียนด�ำ เนินการตรวจสอบตามท่สี นใจ ลองทำ�ดู ถ้าหากการทดลองของนักเรียนแต่ละกลุ่มได้ผลท่ีไม่เหมือนกัน นักเรียนจะหาสาเหตุและ รายงานผลการทดลองในประเดน็ ใดได้บา้ ง ผลการทดลองทีไ่ ด้แตกต่างกัน อาจมาจากสาเหตดุ ังน้ี 1. เกิดจากการก�ำ หนดปัญหา และสมมตฐิ านไมต่ รงกบั ประเด็นท่ศี ึกษา 2. ออกแบบการทดลอง และดำ�เนินการทดลองไม่สอดคล้องกับปัญหาและสมมติฐานท่ี ตั้งไว้ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชีววทิ ยา เล่ม 1 บทที่ 1 | การศึกษาชีววิทยา 55 หลังจากทำ�กิจกรรม 1.7 แลว้ ครคู วรให้นกั เรยี นรว่ มกนั อภิปรายเพ่ือให้ไดข้ อ้ สรุปว่าการตรวจ สอบสมมตฐิ านอาจท�ำ โดยผตู้ รวจสอบคนเดยี วหรอื หลายคนกไ็ ด้ ถา้ ความรทู้ ไ่ี ดค้ น้ พบนสี้ ามารถน�ำ ไป ประยกุ ตใ์ ช้ได้อยา่ งกวา้ งขวางก็สามารถน�ำ ไปตั้งเป็นทฤษฎีได้ เชน่ ทฤษฎีเซลล์ หรือถ้าความรทู้ ี่ ไดร้ บั เป็นความจรงิ กน็ �ำ ไปตง้ั เปน็ กฎได้ เช่น กฎของเมนเดล ซ่ึงนกั เรียนจะได้ศกึ ษาต่อไป ครูควรใหน้ ักเรียนรว่ มกันสรปุ วา่ การศกึ ษาชวี วิทยาประกอบดว้ ย 2 ส่วน คือ ส่วนทีเ่ ปน็ ความรู้ และส่วนท่ีเป็นกระบวนการที่ใช้ในการศึกษา จากนั้นจึงให้นักเรียนคิดวิเคราะห์แล้วตอบคำ�ถามใน หนงั สือเรยี นซึ่งมแี นวค�ำ ตอบดังนี้ จากกิจกรรม 1.5 นักเรียนบอกได้หรือไม่ว่าส่วนใดบ้างที่จัดว่าเป็นความรู้และส่วนใดบ้างที่จัด ว่าเป็น กระบวนการ ส่วนที่เป็นความรู้จากกิจกรรม 1.5 พบว่าการสลายนำ้�ตาลของยีสต์จะได้แอลกอฮอล์ ส่วนที่ เป็นกระบวนการ คอื การต้งั สมมติฐาน การตรวจสอบสมมตฐิ าน การทดลอง การเกบ็ รวบรวม ข้อมูลและวิเคราะห์ข้อมูล และการสรุปผลการทดลอง ซึ่งในหัวข้อน้ีครูควรอธิบายให้นักเรียน ทราบเพ่ิมเติมว่า ความรู้ท่ีได้จากการทดลองยังต้องผ่านการตรวจสอบจากนักวิทยาศาสตร์ หลาย ๆ ท่าน จนกระทง่ั ได้ขอ้ สรปุ ท่เี ปน็ หลกั การเดยี วกนั ความรู้ส่วนนี้จงึ สามารถนำ�ไปตั้งเปน็ กฎ และทฤษฎี เช่น กฎของเมนเดล และทฤษฎเี ซลล์ เปน็ ต้น สมมตฐิ านต่างจากทฤษฎอี ย่างไร สมมติฐานเป็นคำ�ตอบท่ีคาดคะเนไว้ยังไม่ได้ตรวจสอบ ส่วนทฤษฎีคือสมมติฐานที่ได้ผ่านการ ตรวจสอบแล้วหลายครง้ั วา่ เป็นจริง และสามารถน�ำ ไปประยกุ ต์ใชไ้ ดอ้ ย่างกว้างขวาง หลังจากนั้นครูควรช้ีให้เห็นประโยชน์ของวิธีการทางวิทยาศาสตร์ท่ีมีประโยชน์ต่อตัวนักเรียน ประเทศชาติ และมวลมนษุ ยชาติ นอกจากนค้ี รคู วรชใี้ หน้ กั เรยี นเหน็ วา่ การศกึ ษาทางชวี วทิ ยา นอกจากจะตอ้ งใชก้ ระบวนการทาง วิทยาศาสตร์แล้ว นักเรียนต้องมีความเข้าใจและตระหนักในธรรมชาติของความรู้วิทยาศาสตร์ด้วย เช่นกัน ดังที่นักวิทยาศาสตร์ทั้งหลายได้ศึกษาและมีผลงานประจักษ์ วิธีการหน่ึงในการจัดการเรียนรู้ เพอ่ื สง่ เสรมิ ความเขา้ ใจธรรมชาตขิ องวทิ ยาศาสตร์ คอื การให้นักเรยี นศกึ ษาประวัตกิ ารค้นพบความรู้ ทางวทิ ยาศาสตร์ในดา้ นต่าง ๆ แลว้ ร่วมกนั วเิ คราะห์ และอภิปรายเกี่ยวกับธรรมชาตขิ องวิทยาศาสตร์ ท่ีมอี ยใู่ นประวัติการศกึ ษานั้น ซึ่งครูใหน้ กั เรียนทำ�กจิ กรรม 1.8 เพ่ือศึกษากรณตี วั อยา่ งการศกึ ษาทาง ชวี วิทยาจากการคน้ พบของ โรบนิ วอรเ์ รน และ แบรร์ ่ี มารแ์ ชล ตอ่ ไป สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

56 บทท่ี 1 | การศึกษาชวี วทิ ยา ชีววิทยา เลม่ 1 กจิ กรรม 1.8 ก ารศกึ ษาการทำ�งานของนกั วทิ ยาศาสตร์ จากกรณีศึกษา การคน้ พบแบคทเี รียทเี่ ปน็ สาเหตุหน่ึงของโรคกระเพาะอาหาร จดุ ประสงค์ วิเคราะหว์ ิธกี ารทำ�งานของนักวทิ ยาศาสตรจ์ ากกรณศี กึ ษาทก่ี �ำ หนดให้ แนวการจัดกจิ กรรม ครูควรให้นักเรยี นอ่านบทความจากกิจกรรมเกย่ี วกบั ประวัตกิ ารค้นพบของ โรบนิ วอร์เรน และ แบรร์ ี่ มาร์แชล จากน้ันใหน้ ักเรยี นร่วมกันวเิ คราะห์ และอภปิ รายในประเด็นตา่ ง ๆ ดังน้ี ข้อมูลจากการศึกษาของนักวิทยาศาสตร์คนหน่ึงสามารถส่งผลต่อการต้ังคำ�ถามของ นกั วิทยาศาสตร์ อีกคนหน่งึ ไดอ้ ยา่ งไร การค้นพบแบคทีเรียที่อาศัยในกระเพาะอาหารจากการศึกษาของวอร์เรน ทำ�ให้มาร์แชล สนใจ และตงั้ คำ�ถามตอ่ วา่ “แบคทเี รยี เหล่าน้นั เขา้ ไปอาศยั ในกระเพาะอาหารได้อยา่ งไร” ความร้คู วามเข้าใจทางวทิ ยาศาสตร์สง่ ผลต่อการตง้ั คำ�ถามของนักวิทยาศาสตรอ์ ย่างไร การต้ังคำ�ถามของนักวิทยาศาสตร์อยู่บนพ้ืนฐานของความรู้ความเข้าใจทางวิทยาศาสตร์ เชน่ ความรทู้ างวทิ ยาศาสตร์กอ่ นการค้นพบของวอรเ์ รนและมาร์แชล ระบุวา่ สภาพทีเ่ ปน็ กรดในกระเพาะอาหารไมเ่ หมาะสมกบั การด�ำ รงชวี ติ ของแบคทเี รยี สว่ นใหญ่ น�ำ ไปสกู่ ารตงั้ คำ�ถามวา่ แบคทีเรีย Helicobacter pylori อาศยั อยใู่ นกระเพาะอาหารได้อย่างไร จากการศกึ ษาของมารแ์ ชลทพี่ บวา่ ผปู้ ว่ ยทม่ี แี ผลในกระเพาะอาหาร รอ้ ยละ 77 และผปู้ ว่ ย ที่มีแผลในล�ำ ไสเ้ ล็กตอนตน้ มีแบคทีเรีย Helicobacter pylori ในกระเพาะอาหาร นำ�ไปสู่ การต้ังสมมติฐานทีส่ ามารถทดสอบไดอ้ ยา่ งไร สามารถต้ังสมมตฐิ านไดด้ งั น้ีคือ “ถ้าแบคทีเรีย Helicobacter pylori มีบทบาทในการก่อโรคกระเพาะอาหาร ดังนั้นเม่ือ มนษุ ยไ์ ดร้ บั แบคทเี รยี Helicobacter pylori และเกดิ การตดิ เชอ้ื มนษุ ยค์ นนนั้ จะเกดิ อาการ ของโรคกระเพาะอาหาร” และ “ถ้ารักษาผู้ป่วยโรคกระเพาะอาหารด้วยยาปฏิชีวนะซึ่งออกฤทธ์ิทำ�ลายเช้ือแบคทีเรีย Helicobacter pylori ดงั นน้ั ผู้ป่วยจะหายขาดจากโรคดงั กล่าว” สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชวี วทิ ยา เลม่ 1 บทท่ี 1 | การศกึ ษาชวี วิทยา 57 การศึกษาของมาร์แชลแสดงให้เห็นถึงการสำ�รวจตรวจสอบอย่างเป็นระบบ ถูกต้อง ครอบคลุมทงั้ ในเชิงปรมิ าณและคุณภาพ อย่างไร ในการศึกษาในช่วงแรก มาร์แชลใช้วิธีการที่หลากหลาย ท้ังในเชิงปริมาณและคุณภาพ มี การตรวจเน้ือเยื่อ การสัมภาษณ์สืบประวัติผู้ป่วย นำ�ข้อมูลเชิงปริมาณที่ได้มาวิเคราะห์ใน เชิงสถิติ และนำ�ข้อมูลเชิงคุณภาพ เช่น ประวัติการทำ�ฟัน มาใช้เพื่อการอธิบายสาเหตุท่ี เป็นไปได้ในการรบั แบคทเี รยี ของผู้ป่วย มาร์แชลมีวิธีการอย่างไรในการวิเคราะห์ข้อมูลเพื่อตรวจสอบกับสมมติฐานที่ว่า “ถ้ารักษา ผู้ป่วยโรคกระเพาะอาหารอักเสบด้วยยาปฏิชีวนะซ่ึงออกฤทธ์ิทำ�ลายเชื้อแบคทีเรีย H. pylori ผู้ปว่ ยจะหายขาดจากโรคดังกล่าว” มาร์แชล วิเคราะห์ข้อมูลการตรวจซำ้�ผู้ป่วยท่ีหายจากอาการของโรค เม่ือเวลาผ่านไป 3 เดอื น 6 เดอื น และ 12 เดอื น เพอื่ ศกึ ษาวา่ ผปู้ ว่ ยกลบั มาเปน็ โรคอกี ครงั้ หรอื ไม่ โดยวเิ คราะห์ เปน็ รอ้ ยละของผปู้ ว่ ยทก่ี ลบั มาเปน็ โรคอกี ครง้ั การวเิ คราะหด์ งั กลา่ วสอดคลอ้ งกบั สมมตฐิ าน ท่ีตง้ั ไว้ ทำ�ให้สมมติฐานดงั กล่าวไดร้ ับการยอมรับในทีส่ ดุ จากการศกึ ษาของ วอรเ์ รน และ มารแ์ ชล สง่ ผลใหค้ วามรูเ้ ดิมเปล่ยี นแปลงไปอยา่ งไร ผลการศกึ ษาของวอรเ์ รน และมารแ์ ชล สง่ ผลใหค้ วามรเู้ ดมิ เกยี่ วกบั สาเหตขุ องโรคกระเพาะ อาหารเปล่ียนแปลงไป จากที่เชื่อว่า ความเครียด และรูปแบบการดำ�รงชีวิตของคนเป็น สาเหตหุ ลกั ของการเป็นโรค ในทส่ี ุดมกี ารยอมรบั วา่ แบคทีเรีย Helicobacter pylori นนั้ มบี ทบาทส�ำ คญั ในการกอ่ โรค ลองทำ�ดู ให้นักเรียนนำ�ความรู้เกี่ยวกับชีวจริยธรรมมาใช้อภิปรายเก่ียวกับกรณีท่ีมาร์แชลใช้ตนเอง เปน็ ผู้ทดลองวา่ มีความเหมาะสมหรอื ไม่ อย่างไร สำ�หรับคำ�ตอบท่ีนักเรียนควรจะอภิปรายได้ก็คือว่า กรณีที่มาร์แชลใช้ตนเองเป็นผู้ทดลอง น้ัน ตามหลักชีวจริยธรรมแลว้ ไมค่ วรทำ� เนอ่ื งจากมนษุ ยเ์ ป็นสง่ิ มีชวี ติ ที่แตกตา่ งจากสตั ว์ท่ี มพี ฒั นาการดา้ นตา่ ง ๆ สงู มวี ัฏจักรชวี ติ ทยี่ าวนาน รวมทงั้ มอี งค์ประกอบด้านอนื่  ๆ เขา้ มา เก่ียวข้องด้วย เช่น สังคม ศาสนา และวัฒนธรรม ปกติการทดลองกับส่ิงมีชีวิตจะนิยมใช้ ทดลองกบั สตั วข์ นาดเลก็ ทม่ี วี ฏั จกั รชวี ติ ทสี่ น้ั เชน่ พวกหนู กระตา่ ย เปน็ ตน้ กอ่ นทจ่ี ะมกี าร ทดลองในลงิ เพื่อยนื ยนั ถงึ ผลท่ีได้แลว้ น�ำ ไปส่กู ารทดลองในมนษุ ยใ์ นภายหลงั สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

58 บทท่ี 1 | การศกึ ษาชีววิทยา ชวี วทิ ยา เล่ม 1 หลงั จากทน่ี กั เรยี นท�ำ กจิ กรรมเสรจ็ แลว้ ครคู วรใหน้ กั เรยี นรว่ มกนั สรปุ อกี ครง้ั หนง่ึ วา่ การศกึ ษา ทางวทิ ยาศาสตร์หรอื ชีววิทยา นอกจากตอ้ งอาศัยวธิ ีการทางวิทยาศาสตร์ (scientific method) แล้ว ยังต้องมีความเข้าใจและตระหนักในธรรมชาติของความรู้วิทยาศาสตร์ด้วยเช่นกัน ว่าสามารถ เปลี่ยนแปลงได้และผลของการเปล่ยี นแปลงนนั้ จะเปน็ ประโยชน์ตอ่ การดำ�รงชวี ติ ของมนุษยต์ ่อไป จากนั้นครูนำ�เข้าสู่หัวข้อต่อไป โดยชี้ให้นักเรียนเห็นว่านักเรียนสามารถนำ�วิธีการทำ�งานของ นักวิทยาศาสตร์ไปใช้ในการศึกษาในการทำ�โครงงานในวิชาต่าง ๆ ได้ เพ่ือฝึกกระบวนการคิด การวางแผนในการทำ�งานและการแก้ปัญหา ซ่ึงจะเป็นพื้นฐานในการประกอบอาชีพ การดำ�รงชีวิต และการพฒั นาประเทศชาติไดต้ ่อไปในอนาคต 1.3 กิจกรรมสะเต็มศกึ ษาและกระบวนการออกแบบเชงิ วศิ วกรรม จุดประสงค์การเรียนรู้ 1. อธิบายและบอกความสำ�คัญของสะเตม็ ศกึ ษาท่ใี ช้กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมเพื่อ ใชใ้ นการแก้ปญั หาในชวี ติ จรงิ 2. เปรียบเทียบความเหมือนหรือความแตกต่างระหว่างวิธีการทางวิทยาศาสตร์และ กระบวนการออกแบบเชงิ วศิ วกรรม 3. ออกแบบกจิ กรรมตามแนวทางสะเตม็ ศึกษาโดยใช้กระบวนการออกแบบเชงิ วศิ วกรรม แนวการจดั การเรยี นรู้ ครูนำ�เข้าสู่บทเรียนโดยการยกตัวอย่างการศึกษาของนักวิทยาศาสตร์เรื่องใดเร่ืองหน่ึงท่ีแสดง ให้เห็นว่าในบางคร้ังเร่ืองท่ีต้องการจะศึกษาไม่ได้ใช้ความรู้ทางสาขาใดเพียงแขนงเดียวแต่มักจะ เกย่ี วขอ้ งกบั ความรใู้ นแขนงอน่ื  ๆ ดว้ ย เชน่ คณติ ศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี เปน็ ตน้ ในปจั จบุ นั นมี้ แี นวทาง การจัดการศึกษาท่ีบูรณาการความรู้ในด้านต่าง ๆ เข้าด้วยกันเพื่อเช่ือมโยงและแก้ปัญหาในชีวิตจริง จากนนั้ นำ�เข้าสู่หวั ขอ้ สะเต็มศึกษา 1.3.1 สะเต็มศึกษาคอื อะไร ครูให้ความรู้เกี่ยวกับสะเต็มศึกษา (Science Technology Engineering and Mathematics Education : STEM Education) แกน่ กั เรยี นวา่ เปน็ แนวทางการจดั การเรยี นรแู้ บบหนงึ่ ทสี่ ง่ เสริมให้ นกั เรยี นไดใ้ ชท้ ักษะการคดิ โดยเฉพาะทักษะการคดิ วิเคราะห์ ทักษะการคดิ แก้ปัญหา และทกั ษะการ คิดสรา้ งสรรค์ผ่านการท�ำ กจิ กรรม ทม่ี จี ุดเรมิ่ ต้นจากการมองเห็นปัญหาท่เี กิดขึ้นในชวี ิตประจำ�วนั สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชวี วทิ ยา เล่ม 1 บทท่ี 1 | การศึกษาชีววิทยา 59 ของนกั เรยี น และมคี วามตอ้ งการจะแกป้ ญั หานน้ั  ๆ โดยใชอ้ งคค์ วามรทู้ เ่ี กย่ี วขอ้ งดา้ นวทิ ยาศาสตร์ เทคโนโลยี วศิ วกรรมศาสตร์ และคณติ ศาสตร์ ซง่ึ การแกป้ ญั หานน้ั  ๆ อาจน�ำ ไปสกู่ ารพฒั นานวตั กรรม ในด้านต่าง ๆ ได้ เช่น ด้านการเกษตร อุตสาหกรรม พลังงาน การคมนาคม การจัดการสิ่งแวดล้อม เปน็ ต้น ครูใช้คำ�ถามนำ�เพ่ือเช่ือมโยงความรู้สะเต็มศึกษากับการศึกษาชีววิทยาว่ามีความสัมพันธ์กัน อยา่ งไร โดยยกตวั อยา่ งกระตบิ ขา้ ว ซงึ่ เปน็ การออกแบบภาชนะใสข่ า้ วเหนยี ว ทที่ �ำ ใหส้ ามารถเกบ็ ความ ร้อนของขา้ วไวไ้ ด้นานทส่ี ุด แลว้ ใหน้ ักเรยี นตอบค�ำ ถามในหนงั สือเรียน ซึง่ มแี นวคำ�ตอบดงั นี้ การศกึ ษาตามแนวทางสะเตม็ ศกึ ษากบั การศกึ ษาชวี วทิ ยา มจี ดุ เรม่ิ ตน้ ทเี่ หมอื นหรอื แตกตา่ งกนั อย่างไร การศกึ ษาตามแนวทางสะเตม็ ศกึ ษากบั การศกึ ษาชวี วทิ ยา มจี ดุ เรม่ิ ตน้ ทเี่ หมอื นกนั คอื การสงั เกต การเป็นคนช่างสงสัย การมองเห็นปัญหาแล้วเกิดเป็นคำ�ถาม และนำ�ไปสู่การศึกษาเพื่อแก้ ปัญหานน้ั 1.3.2 กระบวนการออกแบบเชิงวศิ วกรรม ครูเชื่อมโยงความรู้เก่ียวกับการศึกษาชีววิทยาท่ีใช้วิธีการทางวิทยาศาสตร์ในการศึกษา กับ สะเตม็ ศกึ ษาท่ใี ชก้ ระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมในการศึกษา โดยมีขน้ั ตอนตา่ ง ๆ นำ�เสนอวธิ ีการ 1ระบุปญั หา 6ท�ำ กจิ กรรม แก้ปัญหา ผลการแกป้ ญั หา หรอื ช้นิ งาน 5ทดสอบ ประเมนิ ผล กระบวนการ 2รวบรวมขอ้ มลู ออกแบบ และแนวคิด และปรบั ปรงุ แก้ไข ทเี่ กยี่ วข้อง วธิ ีการท�ำ กิจกรรม เชิงวิศวกรรม กบั ปัญหา แก้ปญั หา หรือช้ินงาน 3ออกแบบวิธกี าร ทำ�กจิ กรรม 4วางแผน แกป้ ัญหา และดำ�เนินการ แกป้ ัญหา ขน้ั ตอนของกระบวนการออกแบบเชิงวศิ วกรรม สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

60 บทท่ี 1 | การศกึ ษาชีววทิ ยา ชวี วทิ ยา เล่ม 1 ครูอธิบายเพม่ิ เติมในแตล่ ะขน้ั ดงั นี้ 1. ระบุปญั หา (problem identification) เปน็ การท�ำ ความเขา้ ใจปญั หาหรอื ความทา้ ทาย วเิ คราะหเ์ งอ่ื นไขหรอื ขอ้ จ�ำ กดั ของสถานการณ์ ปัญหา เพ่ือกำ�หนดขอบเขตของปัญหาซ่ึงจะนำ�ไปสู่การสร้างช้ินงานหรือวิธีการในการแก้ ปัญหา 2. รวบรวมข้อมลู และแนวคิดทเ่ี กีย่ วข้องกบั ปญั หา (related information search) เปน็ การรวบรวมขอ้ มลู และแนวคดิ ทางวทิ ยาศาสตร์ คณติ ศาสตร์ และเทคโนโลยี ทเี่ กย่ี วขอ้ ง กับแนวทางการแกป้ ัญหาและประเมนิ ความเป็นไปได้ ข้อดแี ละข้อจำ�กัด 3. ออกแบบวิธกี ารแก้ปญั หา (solution design) เปน็ การประยกุ ตใ์ ชข้ อ้ มลู และแนวคดิ ทเ่ี กยี่ วขอ้ งเพอื่ การออกแบบชนิ้ งานหรอื วธิ กี ารในการ แก้ปญั หา โดยคำ�นงึ ถงึ ทรัพยากร ข้อจำ�กัด และเงอื่ นไขตามสถานการณ์ทีก่ ำ�หนด 4. วางแผนและด�ำ เนนิ การแก้ปญั หา (planning and development) เป็นการกำ�หนดลำ�ดับขั้นตอนของการสร้างชิ้นงานหรือวิธีการ แล้วลงมือสร้างชิ้นงานหรือ พฒั นาวธิ กี ารเพือ่ ใช้ในการแก้ปญั หา 5. ทดสอบ ประเมินผล และปรับปรุงแก้ไขวิธีการแก้ปัญหาหรือช้ินงาน (testing, evaluation and design improvement) เป็นการทดสอบและประเมินการใช้งานของชิ้นงานหรือวิธีการ โดยผลท่ีได้อาจนำ�มาใช้ใน การปรบั ปรงุ และพฒั นาใหม้ ปี ระสิทธภิ าพในการแกป้ ญั หาได้อย่างเหมาะสมทีส่ ดุ 6. น�ำ เสนอวิธกี ารแกป้ ัญหา ผลการแกป้ ญั หาหรือช้นิ งาน (presentation) เปน็ การน�ำ เสนอแนวคดิ และขน้ั ตอนการแกป้ ญั หาของการสรา้ งชนิ้ งานหรอื การพฒั นาวธิ กี าร ใหผ้ อู้ ่ืนเข้าใจและได้ข้อเสนอแนะเพ่อื การพฒั นาตอ่ ไป ครูอาจนำ�วีดิทัศน์กิจกรรมสะเต็มศึกษาดีเด่นระดับนานาชาติ ให้นักเรียนดูเป็นตัวอย่างเพื่อให้ เกดิ ความเขา้ ใจในกระบวนการออกแบบเชงิ วศิ วกรรม ท่ีเผยแพร่อยใู่ นเว็บไซต์ สสวท. เช่น เร่ือง การ ศกึ ษาพฤตกิ รรมการตอบสนองตอ่ แรงโนม้ ถว่ งของหนอนไหมเพอื่ ใชค้ วบคมุ การพน่ ใยในการผลติ แผน่ ใยไหม ของโรงเรียนดำ�รงราษฎรส์ งเคราะห์ จ.เชยี งราย จากนัน้ ใหน้ กั เรยี นทำ�กจิ กรรม 1.9 ในหนงั สือ เรียน สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชวี วทิ ยา เล่ม 1 บทท่ี 1 | การศกึ ษาชีววทิ ยา 61 กจิ กรรม 1.9 ถัว่ งอกสร้างอาชพี จุดประสงค์ 1. ออกแบบและท�ำ การทดลอง เพอื่ เพาะถั่วงอกให้ไดล้ ักษณะตามทต่ี ้องการ 2. อธิบายปจั จัยภายนอกท่มี ผี ลต่อการเจรญิ เติบโตของพืช ใช้ความรเู้ กี่ยวกบั ปัจจัยทม่ี ีผลต่อ การงอกของเมลด็ สภาพพกั ตวั ของเมลด็ สารควบคมุ การเจรญิ ของพชื (ออกซนิ ไซโทไคนนิ กรดแอบไซซกิ ) 3. สามารถน�ำ ความรทู้ างคณติ ศาสตรแ์ ละวทิ ยาศาสตรม์ าใชเ้ ลอื กวสั ดทุ ใ่ี ชใ้ นการเพาะถว่ั งอก โดยคำ�นึงถึงพื้นที่ในการปลูกรวมทัง้ ตน้ ทนุ และก�ำ ไรทไี่ ด้ วสั ดแุ ละอุปกรณ์ 8. ตะแกรงไนลอน 1. เมล็ดถว่ั เขียว 9. ถุงด�ำ 2. เครอื่ งช่งั 10. ฝักบัวรดน้ำ� 3. กรรไกรหรอื มดี 11. ถุงพลาสติก 4. ขวดพลาสติก 12. ด้ายหรือเชือก 5. ตะกรา้ พลาสตกิ 13. อุปกรณ์อ่นื  ๆ ทเ่ี หลือใชห้ าได้ในท้องถ่ิน 6. กะละมงั พลาสตกิ เชน่ ขวดกาแฟ กระถางตน้ ไม้ โอ่งดินเผา 7. กระสอบปา่ น แนวการจดั กิจกรรม ก่อนทค่ี รูจะมอบหมายให้นักเรียนท�ำ กจิ กรรมนี้ ครอู าจให้นกั เรยี นรว่ มกนั สรุปสาระส�ำ คญั ของเน้ือหาว่าการเจริญเติบโตของพืชเก่ียวข้องกับองค์ความรู้อะไรบ้าง ซ่ึงนักเรียนควรสรุปได้ วา่ การเจริญเติบโตของพืชเกี่ยวข้องกบั ปัจจัยต่าง ๆ ท้งั ปัจจยั ภายนอกและปัจจยั ภายใน ปจั จยั ภายนอก ไดแ้ ก่ แสง น�ำ้ ธาตอุ าหาร ปรมิ าณแกส๊ คารบ์ อนไดออกไซด์ และปรมิ าณแกส๊ ออกซเิ จน ปัจจัยภายใน ได้แก่ ฮอร์โมนพืช ซึ่งพืชมีการสังเคราะห์ข้ึนเพื่อควบคุมการเจริญเติบโตในช่วง ชวี ิตต่าง ๆ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

62 บทท่ี 1 | การศึกษาชีววทิ ยา ชีววิทยา เล่ม 1 จากนน้ั ครใู หน้ กั เรยี นท�ำ กจิ กรรมตามแนวทางสะเตม็ ศกึ ษา โดยกอ่ นใหน้ กั เรยี นท�ำ กจิ กรรม ครคู วรเช่ือมโยงความรูท้ ี่เกย่ี วขอ้ งดา้ นวิทยาศาสตร์ (Science: S) เทคโนโลยี (Technology: T) วิศวกรรมศาสตร์ (Engineering: E) และคณิตศาสตร์ (Mathematics: M) ที่เก่ียวกับถั่วงอก สร้างอาชีพ ดงั น้ี วทิ ยาศาสตร์ เมลด็ และเอม็ บรโิ อ ปจั จยั ทมี่ ผี ลตอ่ การงอกของเมลด็ (น�ำ้ หรอื ความชนื้ ออกซเิ จน อณุ หภมู ิ แสง) สภาพพกั ตวั ของเมลด็ การตรวจสอบคณุ ภาพของเมลด็ พนั ธุ์ สารควบคมุ การเจรญิ ของพชื (ออกซนิ ไซโทไคนนิ กรดแอบไซซิก) การตอบสนองของพชื ตอ่ สง่ิ แวดลอ้ ม คณติ ศาสตร์ เรขาคณิตเพ่ือการออกแบบต่าง ๆ เพื่อให้ได้ปริมาตรที่ต้องการ เช่น ออกแบบบรรจุภัณฑ์ การคำ�นวณต้นทุน ก�ำ ไร เทคโนโลยี (เทคโนโลยสี ารสนเทศและการสือ่ สาร และการออกแบบและเทคโนโลย)ี การสร้างส่ิงของเคร่ืองใช้ ผลิตภัณฑ์ หรือวิธีการ ตามกระบวนการเทคโนโลยี ปฏิบัติตาม ขน้ั ตอนดงั นี้ (1) ก�ำ หนดปญั หาหรอื ความตอ้ งการ (2) รวบรวมขอ้ มลู (3) เลอื กวธิ กี าร (4) ออกแบบ และปฏิบัติการ พัฒนา วิเคราะห์และเลือกแนวคิดที่ดีที่สุด แล้วจึงร่างภาพฉายและสร้างแบบ จ�ำ ลองจากภาพฉาย อาจใชค้ อมพวิ เตอรช์ ว่ ยในการออกแบบ หรอื ถา่ ยทอดความคดิ เกยี่ วกบั วธิ ี การด้วยผังงาน แลว้ ลงมอื ปฏิบตั ิ (5) ทดสอบ (6) ปรบั ปรงุ แก้ไข (7) ประเมินผล โดยการทำ�งาน ตามกระบวนการเทคโนโลยีต้องคำ�นึงถึงข้อจำ�กัดทางเทคโนโลยี การสร้างสิ่งของเคร่ืองใช้ ผลิตภัณฑ์ หรือวิธีการควรมีการฝึกความคิดสร้างสรรค์ 4 ลักษณะคือ ความคิดริเริ่ม ความคิด คลอ่ ง ความคดิ ยดื หยุ่น และความคดิ ละเอียดลออ จากนน้ั ครูด�ำ เนนิ กจิ กรรมตามขั้นตอนตา่ ง ๆ ของกระบวนการออกแบบเชิงวศิ วกรรม ดงั นี้ ข้นั ระบุปญั หา 1. ครูให้นักเรียนศึกษารูปอาหารที่มีถ่ัวงอกเป็นองค์ประกอบ เช่น ผัดถั่วงอก กระเพาะ ปลา หอยทอด ผัดไทย ออส่วน กว๋ ยเตย๋ี ว แลว้ ใหน้ กั เรียนพจิ ารณาว่าถัว่ งอกในอาหาร ตา่ ง ๆ น้ัน มรี ปู ร่างลกั ษณะทีเ่ หมอื นหรอื ต่างกนั อยา่ งไร ตัวอย่างรปู อาหาร เชน่ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชีววทิ ยา เลม่ 1 บทท่ี 1 | การศึกษาชีววิทยา 63 ผดั ถั่วงอก ก๋วยเตย๋ี ว ผัดไทย กระเพาะปลา 2. ครูแบ่งนักเรียนเป็นกลุ่ม กลุ่มละ 4-5 คน ให้ศึกษาวีดิทัศน์เกี่ยวกับการเพาะถั่วงอก ทางการคา้ การเพาะถว่ั งอกในครวั เรอื นเพอื่ ประกอบอาหาร แลว้ รว่ มกนั อภปิ รายเกยี่ ว กบั สถานการณต์ อ่ ไปนี้ การนำ�ถ่ัวงอกมาประกอบอาหารนิยมใช้ถั่วงอกที่มีลักษณะแตกต่างกันขึ้นกับชนิดของ อาหาร เช่น ผดั ถวั่ งอกและกว๋ ยเตยี๋ วมกั ใชถ้ ว่ั งอกทอี่ วบอ้วน แต่กระเพาะปลามักใชถ้ ่ัวงอกที่มี ลกั ษณะผอมและยาว ถา้ ก�ำ หนดใหถ้ วั่ เขยี วเรม่ิ ตน้ 0.5 กโิ ลกรมั และมพี น้ื ทสี่ �ำ หรบั เพาะถว่ั งอก 0.5 ตารางเมตร ใหไ้ ดก้ �ำ ไรจากการขายมากทส่ี ุด และการเพาะถั่วงอกในครง้ั นีผ้ เู้ พาะไม่มีเวลา รดน�ำ้ ดว้ ยตนเอง ซง่ึ โดยทวั่ ไป ถวั่ งอกตอ้ งการน�ำ้ ทกุ ๆ 2-3 ชวั่ โมง ถวั่ งอกทเ่ี พาะไดต้ อ้ งมลี กั ษณะ ดงั นี้ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

64 บทท่ี 1 | การศึกษาชวี วทิ ยา ชีววิทยา เลม่ 1 1. ถ่วั งอกทม่ี ลี ักษณะผอมยาว ตรง อยา่ งนอ้ ย 0.5 กโิ ลกรมั 2. ถว่ั งอกท่ีมีลกั ษณะอวบสั้น อย่างนอ้ ย 0.5 กิโลกรัม 3. ถั่วงอกที่มีใบสเี ขยี ว อยา่ งนอ้ ย 0.5 กโิ ลกรัม ***โดยก�ำ หนดให้ถัว่ เขียว 0.5 กโิ ลกรมั สามารถเพาะเปน็ ถัว่ งอกได้ประมาณ 3 กิโลกรัม ขัน้ รวบรวมขอ้ มูลและแนวคิดที่เกย่ี วข้องกับปัญหา 3. ครใู ห้นกั เรยี นสืบค้นข้อมลู เกี่ยวกบั ปจั จยั ทท่ี ำ�ให้ถว่ั งอกมลี กั ษณะตา่ ง ๆ เช่น อวบสน้ั ยาว มีสีต่าง ๆ และวธิ กี ารเพาะใหไ้ ดถ้ ัว่ งอกตามลกั ษณะท่ีต้องการ 4. จากนน้ั ใหน้ กั เรยี นศกึ ษาใบความรทู้ ่ี 1 ปจั จยั ทมี่ ผี ลตอ่ การเพาะถว่ั งอก และใบความรู้ ท่ี 2 ตัวอย่างวิธีการเพาะถ่ัวงอก เพ่ือให้นักเรียนมีความรู้เพียงพอสำ�หรับนำ�ไปใช้ใน การออกแบบกจิ กรรม ขัน้ ออกแบบวธิ ีการแก้ปญั หา 5. ครใู หน้ กั เรยี นพจิ ารณาวสั ดอุ ปุ กรณท์ ไ่ี ดจ้ ดั เตรยี มไว้ จากนน้ั ออกแบบการเพาะถว่ั งอก เพอื่ ใหไ้ ดถ้ ว่ั งอกตามลกั ษณะทต่ี อ้ งการ โดยใหค้ �ำ นงึ ถงึ ปญั หากรณที ผ่ี เู้ พาะถวั่ งอกไมม่ ี เวลารดน้ำ�ด้วยตนเองต้องออกแบบระบบการรดน้ำ�ด้วย โดยเขียนร่างการออกแบบ ลงบนกระดาษแผน่ ใหญ่ พร้อมทัง้ บนั ทกึ ลงในใบกจิ กรรม ข้ันวางแผนและดำ�เนนิ การแกป้ ัญหา 6. ครูให้นักเรียนเพาะถ่ัวงอกตามที่ได้ออกแบบไว้ พร้อมทั้งปรับปรุงแก้ไขวิธีการเพาะ ถั่วงอก (หมายเหตุ : การเพาะถ่ัวงอกต้องใช้เวลาอย่างน้อย 3 วัน จึงต้องเลือกวันที่จะเริ่ม ทดลองปลูกเป็นวันจันทร์หรือวันอังคารเพ่ือให้นักเรียนมีเวลาเพาะและดูแลรดน้ำ� ถ่ัวงอกได้ ในกรณีท่ีชั่วโมงเรียนไม่ตรงกับวันจันทร์หรืออังคาร ครูอาจให้นักเรียน จัดเตรยี มอปุ กรณ์และใส่ถั่วเขยี วใหเ้ สรจ็ เรียบร้อยภายในชั่วโมงเรยี น) ขนั้ ทดสอบ ประเมนิ ผล และปรบั ปรุงแก้ไขวิธกี ารแก้ปญั หา หรือชน้ิ งาน 7. นกั เรยี นบนั ทกึ ผลการเพาะถวั่ งอก สรปุ วเิ คราะหผ์ ลการเพาะถวั่ งอก และอภปิ รายถงึ ปัจจัยต่าง ๆ ท่ีมีผลต่อการเพาะถ่ัวงอก เพ่ืออธิบายว่าการออกแบบและการเพาะ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชวี วิทยา เลม่ 1 บทที่ 1 | การศึกษาชีววิทยา 65 ถวั่ งอก ได้ผลตามลกั ษณะทตี่ อ้ งการหรือไม่ อยา่ งไร และในกรณที ีก่ ารเพาะถัว่ งอกไม่ เปน็ ไปตามท่ไี ดอ้ อกแบบไวจ้ ะมวี ธิ กี ารปรบั ปรงุ และแก้ไขการเพาะถั่วงอกอยา่ งไร 8. จัดเตรยี มขอ้ มลู ทไี่ ดจ้ ากการเพาะถว่ั งอกเพ่อื นำ�เสนอโดยใช้ซอฟต์แวรป์ ระยกุ ต์ หรอื นำ�เสนอในรูปแบบอน่ื ๆ ท่ีน่าสนใจ ขนั้ น�ำ เสนอวิธกี ารแกป้ ญั หา ผลการแกป้ ัญหาหรอื ช้ินงาน 9. ครูให้นักเรียนนำ�เสนอและร่วมกันอภิปรายแนวคิดและวิธีการออกแบบในการเพาะ ถ่วั งอกตามลักษณะทีต่ ้องการ รวมทงั้ ระบแุ นวทางปรับปรงุ แกไ้ ขวิธกี ารเพาะถั่วงอก 10. ครูนำ�อภิปรายเพื่อให้ได้ข้อสรุปเกี่ยวกับความรู้ท่ีเก่ียวข้องกับการเพาะถั่วงอก และ การเพาะเมล็ดพชื อน่ื ๆ เชน่ ถัว่ เหลือง ทานตะวนั ถ่วั ลันเตา ว่าเหมอื นหรือแตกต่าง จากการเพาะถว่ั งอกอย่างไร การวดั ผลประเมินผล ประเมินจากผลงาน การใช้กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม ความสำ�เร็จของชิ้นงาน การน�ำ เสนอผลงาน และการตอบค�ำ ถามในการท�ำ กจิ กรรม โดยมอี ตั ราสว่ นการใหค้ ะแนน ดงั นี้ รายการประเมนิ เครอ่ื งมือทใี่ ชป้ ระเมิน คะแนน (ร้อยละ) ผลงาน น้�ำ หนักของถว่ั งอก และลกั ษณะ 15 ของถ่วั งอกท่ีได้ 20 การออกแบบเชิงวิศวกรรม ใบบันทึกกิจกรรม / ใบร่างการ ออกแบบ 20 20 ความสำ�เร็จของช้ินงาน ใบประเมนิ ช้ินงาน การน�ำ เสนอผลงานและการสื่อสาร ใบประเมินการน�ำ เสนอ การวางแผนและความรว่ มมอื ใบประเมินการวางแผนและ 20 ในการท�ำ งาน ความรว่ มมอื ในการทำ�งาน 5 การตอบคำ�ถามในการท�ำ กจิ กรรม ใบบันทึกกจิ กรรม สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

66 บทท่ี 1 | การศกึ ษาชีววทิ ยา ชวี วิทยา เล่ม 1 เกณฑก์ ารให้คะแนน รายการ คะแนน ประเมนิ 0 คะแนน 5 คะแนน 10 คะแนน 15 คะแนน 20 คะแนน การ ไมม่ ีรอ่ งรอย มกี ารใช้ มีการใช้ ใช้กระบวนการ ใชก้ ระบวนการ ออกแบบเชงิ ของการใช้ กระบวนการ กระบวนการ วศิ วกรรม กระบวนการ ออกแบบเชิง ออกแบบเชงิ ออกแบบเชิง ออกแบบเชงิ ออกแบบเชงิ วิศวกรรมแต่ วิศวกรรมแต่ วศิ วกรรม ขาดขน้ั ตอนใด ขาดการสืบคน้ วศิ วกรรม และมี วศิ วกรรมทมี่ ี ขัน้ ตอนหน่ึง ข้อมูลกอ่ นการ และขาดการ ออกแบบ การสบื ค้นข้อมูล การสืบคน้ ข้อมูล สบื ค้นข้อมลู ก่อนการ แต่ขาดการเชื่อม และใชข้ ้อมลู ออกแบบ โยงจากข้อมลู ที่ เพ่ือเป็นพื้นฐาน สืบคน้ ได้ ประกอบการ ตดั สนิ ใจในการ ออกแบบ ความสำ�เร็จ ไมส่ ามารถ สามารถทำ�งาน สามารถท�ำ งาน สามารถท�ำ งาน สามารถท�ำ งาน ของผลงาน ทำ�งานใหส้ ำ�เรจ็ ส�ำ เร็จ และเป็น สำ�เร็จและเปน็ สำ�เรจ็ แต่ ไมเ่ ปน็ ส�ำ เร็จแตเ่ ปน็ ไป ไปตามเง่อื นไข ไปตามเงอื่ นไข เกอื บทงั้ หมด ครบถว้ น ตามเงอื่ นไข ตามเง่ือนไข ทัง้ หมด บางสว่ น การน�ำ เสนอ ไมส่ ามารถ สามารถนำ�เสนอ สามารถน�ำ เสนอ สามารถนำ�เสนอ สามารถน�ำ เสนอ ผลงานและ นำ�เสนอผลงาน ผลงานได้ แต่ ผลงานได้อย่าง ผลงานได้อยา่ ง ผลงานไดอ้ ย่าง การสือ่ สาร ได้ ขาดความนา่ น่าสนใจ นา่ สนใจ น่าสนใจ สนใจหรือขาด สามารถส่ือสาร สามารถสื่อสาร สามารถส่ือสาร ปฏสิ มั พนั ธก์ บั ไดด้ ี แตข่ าด ไดอ้ ย่างชดั เจน ไดอ้ ยา่ งชดั เจน ผูฟ้ ัง ปฏิสัมพันธ์กับ และมี มปี ฏิสมั พันธ์กบั ผู้ฟงั ปฏสิ มั พันธก์ บั ผูฟ้ ัง และใช้ ผฟู้ ัง โปรแกรม ซอฟต์แวร์ ประยุกต์ การวางแผน ไม่มกี ารวางแผน ลงมอื ปฏบิ ตั โิ ดย ไม่มีการวางแผน มีการประชุม มกี ารประชุม และความ ไม่มกี ารวางแผน การท�ำ งานรว่ ม วางแผนการ วางแผนการ รว่ มมอื ใน ระดมความคดิ กนั ไมม่ ีการแบ่ง ทำ�งาน มกี าร ทำ�งาน มกี าร การท�ำ งาน และลงขอ้ สรุป หนา้ ท่คี วามรบั แบ่งหน้าทค่ี วาม แบง่ หน้าท่ีความ ของกลุ่ม ผิดชอบ แตม่ ี รบั ผิดชอบ แต่ รบั ผดิ ชอบ มี การระดมความ ไมม่ ีการระดม การระดมความ คิดและลงข้อ ความคิด ไม่มี คิด มกี าร สรุปรว่ มกนั การอภิปราย อภิปราย และลง และลงข้อสรุป ข้อสรุปร่วมกัน ร่วมกนั สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชีววิทยา เลม่ 1 บทท่ี 1 | การศกึ ษาชวี วิทยา 67 ผลงาน ถัว่ งอกทไ่ี ด้มลี ักษณะตามท่ีต้องการ ดงั นี้ ท่ี รายการประเมนิ 1 คะแนน คะแนน 5 คะแนน ≤ 0.25 กโิ ลกรัม 3 คะแนน ≥0.5 กิโลกรมั 1 ถ่วั งอกท่ีมลี ักษณะ 0.26-0.49 กิโลกรมั ผอมยาว ตรง ≤ 0.25 กโิ ลกรัม ≥0.5 กโิ ลกรมั 0.26-0.49 กิโลกรัม 2 ถว่ั งอกที่มลี กั ษณะ ≤ 0.25 กโิ ลกรมั ≥0.5 กิโลกรัม อวบสั้น 0.26-0.49 กโิ ลกรมั 3 ถั่วงอกท่ีใบสีเขียว แหล่งเรียนรู้เพิม่ เติม 1. ใบความรู้ที่ 1 ปจั จัยทม่ี ผี ลตอ่ การเพาะถั่วงอก 2. ใบความรู้ท่ี 2 ตวั อย่างวิธีการเพาะถ่ัวงอก 3. วดี ทิ ัศน์การเพาะถวั่ งอกเชงิ พาณชิ ย์ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

68 บทท่ี 1 | การศึกษาชีววิทยา ชวี วทิ ยา เล่ม 1 ใบบนั ทกึ กิจกรรมถ่วั งอกสรา้ งอาชีพ 1. จากสถานการณท์ ีก่ ำ�หนด ใหร้ ะบุปญั หาและเง่ือนไข ปญั หา การเพาะถวั่ งอกผเู้ พาะไมม่ เี วลารดน�้ำ และตอ้ งการเพาะถว่ั งอกใหม้ ี 3 ลกั ษณะไดแ้ ก่ 1. ถว่ั งอกท่ีมลี กั ษณะผอมยาว ตรง 2. ถัว่ งอกท่มี ีลักษณะอวบสั้น 3. ถว่ั งอกที่มีใบสเี ขยี ว ภายใต้เงอ่ื นไข ดงั น้ี กำ�หนดให้ถ่วั เขียวเริ่มตน้ 0.5 กโิ ลกรมั และมีพืน้ ทส่ี �ำ หรบั เพาะถว่ั งอก 0.5 ตารางเมตร ให้ ไดก้ �ำ ไรจากการขายมากทสี่ ดุ และการเพาะถว่ั งอกในครงั้ นผ้ี เู้ พาะไมม่ เี วลารดน�ำ้ ดว้ ยตนเอง ซงึ่ โดยท่วั ไปถั่วงอกต้องการน้�ำ ทกุ ๆ 2-3 ช่วั โมง ถ่ัวงอกทีเ่ พาะไดต้ อ้ งมีลกั ษณะดังน้ี 1. ถัว่ งอกท่ีมลี กั ษณะผอมยาว ตรง อยา่ งน้อย 0.5 กโิ ลกรัม 2. ถวั่ งอกทม่ี ลี กั ษณะอวบสั้น อยา่ งนอ้ ย 0.5 กโิ ลกรัม 3. ถั่วงอกทม่ี ใี บสีเขยี ว อย่างน้อย 0.5 กิโลกรมั ***โดยกำ�หนดใหถ้ ่วั เขยี ว 0.5 กโิ ลกรัม สามารถเพาะเปน็ ถว่ั งอกไดป้ ระมาณ 3 กโิ ลกรมั 2. ออกแบบการทดลองและทดลองเพาะถวั่ งอกเพอื่ ใหไ้ ดถ้ ั่วงอกตามลกั ษณะท่ตี ้องการ 2.1 ตวั แปรตน้ ของการทดลอง คือ น้ำ�หรือความชนื้ แก๊สออกซเิ จน อุณหภูมิ แสง 2.2 ตวั แปรตามของการทดลอง คือ ลกั ษณะของถวั่ งอกท้งั 3 แบบ ไดแ้ ก่ 1. ถวั่ งอกท่ีมลี ักษณะผอมยาวตรง 2. ถว่ั งอกทม่ี ลี ักษณะอวบสน้ั 3. ถ่วั งอกทม่ี ีใบสีเขยี ว 2.3 ปจั จยั ที่มผี ลต่อการงอกของเมล็ดพชื ทน่ี �ำ มาเพาะ ปัจจยั ภายนอกคอื น�ำ้ หรอื ความชน้ื แกส๊ ออกซเิ จน อณุ หภมู ิ แสง การพกั ตวั ของเมลด็ โครงสรา้ งของเมลด็ ปจั จัยภายในคือ ฮอรโ์ มนพชื หรอื สารควบคุมการเจริญเตบิ โตของพืช สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชวี วิทยา เลม่ 1 บทที่ 1 | การศึกษาชวี วิทยา 69 3. ระบุแนวคดิ ทใี่ ช้ในการออกแบบอปุ กรณเ์ พาะถั่วงอก ขึ้นอย่กู บั นักเรยี นแตล่ ะคน 4. วาดภาพชดุ การเพาะถวั่ งอกทไ่ี ดจ้ ากการออกแบบ พรอ้ มระบเุ หตผุ ลทเ่ี ลอื กใชว้ สั ดอุ ปุ กรณ์ ชนดิ น้ัน ๆ 5. ตารางบนั ทกึ ผลการทดลอง ลักษณะถ่วั งอก ถั่วเขยี วเรม่ิ ตน้ ถ่ัวงอก ถั่วเขยี วทีใ่ ช้จรงิ ถ่วั งอก ผอมยาว ตรง (กิโลกรัม) ท่ีต้องการ (กโิ ลกรมั ) ท่ไี ด้จากการเพาะ (กโิ ลกรัม) (กโิ ลกรมั ) 0.5 อวบส้ัน 0.5 ใบสีเขยี ว 0.5 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

70 บทท่ี 1 | การศกึ ษาชีววิทยา ชวี วิทยา เลม่ 1 6. ปัจจัยทมี่ ผี ลต่อการเพาะถว่ั งอกแตล่ ะแบบ ลกั ษณะถว่ั งอก ปัจจัยท่ที �ำ ให้ได้ถ่วั งอกตามลกั ษณะที่ต้องการ ผอมยาว ตรง อวบสั้น ใบสีเขยี ว 7. จากการเพาะถั่วงอกจงตอบคำ�ถามตอ่ ไปนี้ 7.1 วธิ ีการค�ำ นวณต้นทนุ ในการผลิตเป็นอย่างไร 7.2 ในการเพาะถ่วั งอกคร้ังนี้ได้กำ�ไรหรือขาดทนุ อธิบาย 7.3 ในกรณที ีข่ าดทุนมวี ิธีการอยา่ งไรทจ่ี ะทำ�ใหไ้ ดก้ �ำ ไร กิจกรรม 1.10 กจิ กรรมสะเตม็ ศึกษา จุดประสงค์ 1. เลือกหวั ข้อในการทำ�กจิ กรรมสะเต็มศกึ ษาที่เกีย่ วขอ้ งกับชวี ิตประจ�ำ วนั 2. ออกแบบกจิ กรรมสะเตม็ ศกึ ษา โดยใชก้ ระบวนออกแบบเชงิ วศิ วกรรม และด�ำ เนนิ การศกึ ษา ตามท่ีออกแบบไดถ้ กู ตอ้ ง 3. น�ำ เสนอผลการศกึ ษาและเผยแพร่ให้นักเรียนกลมุ่ อืน่ ๆ ภายในโรงเรยี นในรูปแบบตา่ ง ๆ แนวการจดั กิจกรรม 1. ครูอาจกำ�หนดธีม (theme) ในการศึกษาท่ีเก่ียวกับสภาพปัญหาหรือสถานการณ์ท่ีเกิดขึ้น ในชวี ติ ประจ�ำ วนั เชน่ สง่ิ แวดลอ้ ม พลงั งาน การเกษตร จากนน้ั ใหน้ กั เรยี นเลอื กหวั ขอ้ หรอื ปญั หาในการทำ�กจิ กรรมสะเตม็ ศึกษา 1 หวั ข้อ 2. ครูใหน้ กั เรยี นแตล่ ะกลุ่มเขยี นเค้าโครงของกิจกรรม สง่ ครูทปี่ รึกษา เพ่อื ขอคำ�แนะนำ�กอ่ น จากนัน้ ออกแบบวิธีการศึกษา โดยใช้กระบวนการออกแบบเชงิ วิศวกรรม สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชีววทิ ยา เลม่ 1 บทท่ี 1 | การศึกษาชีววทิ ยา 71 3. ด�ำ เนนิ การศกึ ษาตามขน้ั ตอนทวี่ างแผนไว้ รวบรวมขอ้ มลู ใหค้ รบถว้ นและเขยี นรายงานการ ศึกษา 4. จดั ท�ำ โปสเตอรแ์ สดงผลงานการท�ำ กจิ กรรมสะเตม็ ศกึ ษาของนกั เรยี นและน�ำ เสนอหนา้ ชน้ั เรยี น ตวั อยา่ งผลการท�ำ กจิ กรรม กิจกรรมนี้ข้ึนอยู่กับการออกแบบของนักเรียน ซ่ึงอาจจะออกมาในลักษณะของการแก้ ปญั หาหรอื การสร้างช้นิ งานกไ็ ด้ แนวการวัดและประเมนิ ผล ด้านความรู้ - การตงั้ ปญั หา ความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งปญั หา สมมตฐิ าน และวธิ กี ารตรวจสอบสมมตฐิ านจาก แบบฝกึ หดั หรอื แบบทดสอบ - การออกแบบการทดลองและทดลองจากตัวอย่างการศึกษา - การใช้กระบวนการออกแบบเชงิ วศิ วกรรมเพอื่ ใช้ในการแกป้ ญั หาในชีวิตจริง ดา้ นทักษะ - การสงั เกต การวดั การจ�ำ แนกประเภท การจดั กระท�ำ และสอ่ื ความหมายขอ้ มลู การลงความ เหน็ จากข้อมลู การตัง้ สมมติฐาน การก�ำ หนดนิยามเชิงปฏิบัตกิ าร การกำ�หนดและควบคุม ตวั แปร การทดลอง (ขนั้ ออกแบบการทดลอง) การคดิ อยา่ งมวี จิ ารณญาณและการแกป้ ญั หา การสื่อสารสารสนเทศและการรู้เท่าทันสื่อ จากการสาธิตการทดลอง และการออกแบบ การทดลอง ดา้ นจิตวทิ ยาศาสตร์ - ความอยากรู้อยากเห็นและความมุ่งมั่นอดทน จากการสังเกตพฤติกรรมในการตั้งคำ�ถาม การออกแบบการทดลอง และการอภิปรายร่วมกัน - ความรบั ผดิ ชอบ และความรว่ มมอื ชว่ ยเหลอื จากการสงั เกตพฤตกิ รรมในการออกแบบการ ทดลอง และการอภิปรายรว่ มกัน สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

72 บทท่ี 1 | การศกึ ษาชีววทิ ยา ชีววิทยา เลม่ 1 แหล่งเรียนร้เู พิม่ เติม หนงั สือประกอบการคน้ ควา้ วงจันทร์ วงศ์แก้ว. หลกั สรีรวทิ ยาของพชื . ห้างหนุ้ ส่วนจำ�กัดฟันน่พี ับบลชิ ชง่ิ . 2535. สุพจน์ ใช้เทียมวงศ์ และคณะ. หลักชีววิทยา. พิมพ์คร้ังท่ี 11. สำ�นักพิมพ์มหาวิทยาลัย รามค�ำ แหง. 2539. ธีระชัย ปูรณโชติ. การสอนกิจกรรมโครงงานวิทยาศาสตร์: คู่มือสำ�หรับครู. โรงพิมพ์ จฬุ าลงกรณม์ หาวทิ ยาลัย. 2531. Biggs, A. and the others. (1998). A Blencoe Program, Biology : The Dynamics of Life, Teacher Wraparound Edition. Mcgraw - Hill, Inc. Hopson, J. L. and Wessells, N. K. (1990). Essentials of Biology. McGraw - Hill, Inc. Hopson, J. L. and Wessells, N. K. (1995). The Nature of Life (3rd ed). McGraw- Hill, Inc. Roberts, M. (1986). Biology of Life (2nd ed). Thomas Nelson and Sons Ltd. Raven, H. P. and Johnson, B. G. (1998). Understanding Biology. Wm. C. Brown Communications, Inc. สถานที่ โครงการสว่ นพระองค์ที่พระตำ�หนักจติ รลดารโหฐาน โครงการหลวงตามจงั หวดั ตา่ ง ๆ ศูนย์ศึกษาการพัฒนาเขาหินซ้อนอันเน่ืองมาจากพระราชดำ�ริ อำ�เภอพนมสารคาม จังหวัดฉะเชิงเทรา โครงการสาธติ การพฒั นาผลติ ภณั ฑจ์ ากสมนุ ไพร โรงพยาบาลเจา้ พระยาอภยั ภเู บศร อ�ำ เภอ เมือง จงั หวดั ปราจนี บรุ ี สถานบี ำ�รุงพันธุพ์ ชื และสตั ว์ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชีววทิ ยา เล่ม 1 บทท่ี 1 | การศกึ ษาชีววทิ ยา 73 Website Green World Foundation. (Online). Available : http://www.greenworld.or.th. (Retrieved 09/04/2018) นติ ยสารสารคด.ี (Online). Available : http://www.sarakadee.com. (Retrieved 08/04/2018) Press Release: The 2005 Nobel Prize in Physiology or Medicine to Barry J. Marshall and J. Robin Warren. Nobelprize.org. Nobel Media AB 2014. (Online). Available : http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/ laureates/2005/press.html. (Retrieved 09/04/2018) Barry J. Marshall. (2005). Helicobacter Connection. (Online). Available : http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2005/ marshall-lecture.pdf. (Retrieved 10/04/2018) เฉลยแบบฝึกหดั ท้ายบทท่ี 1 1. จงนำ�ตัวอักษรหน้าลักษณะสำ�คัญของส่ิงมีชีวิตเติมลงในช่องว่างหน้าข้อความให้มีความ สมั พันธ์กัน (ตอบได้มากกวา่ 1 คำ�ตอบ) ก. มกี ระบวนการเมแทบอลซิ มึ ข. มกี ารสบื พันธแุ์ ละการเจรญิ เติบโต ค. มกี ารตอบสนองตอ่ สงิ่ เรา้ ง. มีการควบคุมสมดุลของร่างกาย จ. มกี ารจัดระบบภายในสิ่งมีชีวิต �ข��.��ค��.�1) การสปี กี ของจงิ้ หรดี เพศผู้ ���ข��.���2) ลกู อ๊อดของกบมีลักษณะท่แี ตกตา่ งไปจาก พอ่ แม่ ก. �ง��.��จ��.�3) ตบั ออ่ นเปน็ อวัยวะทท่ี �ำ งานเกี่ยวข้องกบั ระบบยอ่ ยอาหาร และระบบตอ่ มไรท้ อ่ �ค��.��ง��.�4) แมวเลยี อุ้งเทา้ ในชว่ งของวันทม่ี อี ากาศรอ้ น ���ข��.���5) ตน้ ขา่ มีตน้ ออ่ นงอกออกมาเจริญอยูด่ ้านข้าง ���ค��.���6) การยกเท้าหนที ันทเี ม่ือเหยียบของมีคม ���จ��.���7) ไซเล็มและโฟลเอม็ เป็นเน้ือเยื่อที่ทำ�หนา้ ทล่ี �ำ เลียงสารในพืชดอก �ก��.��ค��.�8) เสือวิ่งไล่ม้าลายในทุ่งหญา้ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

74 บทที่ 1 | การศึกษาชวี วทิ ยา ชวี วทิ ยา เลม่ 1 �ค��.��ง��.�9) การหดตัวและคลายตัวของกลา้ มเน้ืออยา่ งรวดเรว็ ท�ำ ใหเ้ กิดอาการสนั่ เม่ืออย่ใู นท่ี มีอากาศหนาวเย็น �ก��.��จ��.�10) ต ัวอ่อนของแมลงปอกินลูกอ๊อด ลูกปลา ส่วนแมลงปอตัวเต็มวัยกินแมลงเป็น อาหาร ���ข��.���11) แมวมชี วี ติ อยูไ่ ด้นานประมาณ 25 ปี ���ง��.���12) นักว่งิ มาราธอนควรดมื่ เคร่อื งด่ืมเกลอื แร่เพอ่ื ชดเชยน�ำ้ และแร่ธาตทุ ี่สญู เสียไป 2. ในการศกึ ษาหยดน�้ำ จากบอ่ แหง่ หนงึ่ ดว้ ยกลอ้ งจลุ ทรรศนพ์ บกอ้ นวตั ถทุ รงกลมรหี ลายขนาด มีเยื่อบางปกคลุม เม่ือหยดนำ้�เกลือ และกรดแอซีติกลงข้างหยดนำ้� พบว่าวัตถุเคลื่อนหนี น�้ำ เกลือแต่เคล่อื นเขา้ หากรดแอซตี ิก ข้อใดเป็นหลกั ฐานว่าวัตถนุ ้นั เปน็ ส่งิ มีชีวติ ก. การสบื พนั ธ์ุ และการเจรญิ เติบโต ข. การเปล่ยี นแปลงทางเคมีในรา่ งกาย ค. การตอบสนองต่อสงิ่ เรา้ ง. การควบคุมสมดุลของสารในรา่ งกาย 3. นกั เรยี นคนหนง่ึ มคี วามคดิ วา่ การฉายรงั สที �ำ ใหต้ น้ สม้ มผี ลขนาดใหญ่ จงึ แบง่ ตน้ สม้ ออกเปน็ 2 กลุ่ม กลุ่มละ 10 ต้น กลุ่มที่ 1 ฉายรังสี กลุ่มที่ 2 ไม่ฉายรังสี แล้วนำ�ต้นส้มไปปลูกใน สภาพแวดล้อมท่ีเหมือนกัน เมื่อออกผลก็นำ�ผลส้มมาวัดขนาด และบันทึกผล จากการ ทดลองของนักเรยี น ข้อใดเป็นตัวแปรต้น ตัวแปรตาม และตวั แปรควบคุม ตามล�ำ ดับ ก. ขนาดของผลส้ม การฉายรงั สี ตน้ ส้มที่ได้รับรังสี ข. ขนาดของผลสม้ การฉายรังสี สภาพแวดล้อมท่ปี ลูกส้ม ค. การฉายรังสี ขนาดของผลส้ม ตน้ ส้มท่ไี ด้รบั รงั สี ง. การฉายรังสี ขนาดของผลส้ม สภาพแวดล้อมที่ปลกู สม้ 4. จากขอ้ มูลขอ้ ที่ 3. ข้อใดทำ�ให้ผลการทดลองน่าเชื่อถือนอ้ ยลง ก. ควบคุมใหม้ กี ารถ่ายเรณภู ายในตน้ เดียวกนั ข. เพ่ิมจ�ำ นวนตน้ ส้มเปน็ กลุ่มละ 20 ต้น ค. ใหต้ น้ ส้มกลมุ่ ท่ี 1 และ 2 มสี ายพันธุต์ ่างกนั ง. เก็บผลการทดลองไว้โดยไม่เผยแพร่ส่สู าธารณชน สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชวี วิทยา เล่ม 1 บทท่ี 1 | การศึกษาชีววิทยา 75 5. การกระท�ำ ในขอ้ ใดทข่ี ัดตอ่ หลกั ชวี จริยธรรม ก. การตัดตอ่ ยนี เพอื่ สร้างพชื ดดั แปรพนั ธุกรรม ข. ก ารใชส้ ารสงั เคราะหท์ ม่ี สี มบตั เิ หมอื นฮอรโ์ มนพชื เพอื่ พฒั นารงั ไขเ่ ปน็ ผลโดยไมม่ ี การปฏสิ นธิ ค. การใช้ฟอร์มาลีนยืดอายุของพืชผัก ง. การน�ำ เทคโนโลยที าง DNA มาใชใ้ นการวนิ จิ ฉัยโรค 6. จงใส่เครอื่ งหมาย √ หน้าขอ้ ความที่ถกู ตอ้ ง ใสเ่ ครอ่ื งหมาย × หน้าขอ้ ความที่ไม่ถูกตอ้ ง และ ขีดเส้นใต้เฉพาะคำ� หรือส่วนของข้อความที่ไม่ถูกต้อง และแก้ไขโดยตัดออก หรือเติมคำ� หรือข้อความ ทถ่ี กู ต้องลงในชอ่ งวา่ ง ���√�����1 ใ นการศึกษาวิจัยทางวิทยาศาสตร์เพื่อแก้ข้อสงสัยว่าคนท่ีบริโภคอาหารทะเลจะมี โอกาสเป็นโรคคอพอกนอ้ ยกว่าคนทไ่ี ม่บริโภคอาหารทะเล ควรเริม่ ตน้ จากการเก็บ รวบรวมขอ้ มลู และการวเิ คราะหข์ อ้ มลู ���√�����2 ขอ้ มลู ทไ่ี ดจ้ ากการสงั เกต และสืบค้นข้อมูลมีความส�ำ คญั ตอ่ การตง้ั สมมติฐาน ���×�����3 การตรวจสอบความถกู ตอ้ งของทฤษฎเี ปน็ ขน้ั ตอนหนง่ึ ของวธิ กี ารทางวทิ ยาศาสตร์ แกไ้ ขเป็น สมมติฐาน ���×�����4 ส รีรวิทยา (physiology) เป็นสาขาของชีววิทยาที่ศึกษาเกี่ยวกับโครงสร้างของ รา่ งกาย กรณีที่ 1 สรีรวิทยา (physiology) เป็นสาขาของวิชาชีววิทยาที่ศึกษาเกี่ยวกับ โครงสร้างของร่างกาย แกไ้ ขเปน็ สรรี วทิ ยา (physiology) เปน็ สาขาของวชิ าชวี วทิ ยาทศ่ี กึ ษาเกย่ี วกบั การ ท�ำ งานของระบบตา่ ง ๆ ในรา่ งกาย กรณีท่ี 2 สรีรวิทยา (physiology) เป็นสาขาของวิชาชีววิทยาท่ีศึกษาเก่ียวกับ โครงสรา้ งของร่างกาย แก้ไขเป็น กายวิภาคศาสตร์ (anatomy) เป็นสาขาของชีววิทยาท่ีศึกษาเก่ียวกับ โครงสรา้ งของรา่ งกาย ���×�����5 นักเรียนตัง้ สมมตฐิ านว่า ถ้าพืช A เปน็ พืชดินเคม็ ดังน้นั พชื A สามารถเจริญเตบิ โต ไดด้ ใี นบรเิ วณปา่ ชายเลนซงึ่ ดนิ มเี กลอื โซเดยี มคลอไรดม์ าก ตวั แปรตน้ คอื การเจรญิ เตบิ โตของพืช A และตวั แปรตาม คือ ปริมาณเกลอื โซเดยี มคลอไรดท์ ี่พืชไดร้ ับ แก้ไขเปน็ ปรมิ าณเกลอื โซเดียมคลอไรดท์ ่พี ชื ได้รับ และตัวแปรตาม คอื การเจรญิ เตบิ โตของพชื A สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

76 บทท่ี 1 | การศกึ ษาชวี วิทยา ชีววทิ ยา เลม่ 1 ����√����6 ก ารทดลองเลี้ยงปลานิลสายพนั ธ์ุเดียวกนั มอี ายุ นำ้�หนกั และจำ�นวนเทา่ กัน 2 กลมุ่ โดยเล้ียงในบ่อท่ีมีสภาพเหมือนกัน ให้อาหารสูตรเดียวกัน แต่วิธีให้อาหารต่างกัน ดังน้ี กล่มุ ท่ี 1 ให้อาหารวันละ 1 ครงั้ กลุ่มที่ 2 ให้อาหารวันละ 3 ครั้ง แต่ละคร้ังมีปริมาณอาหารเป็น ⅓ เท่า ที่กลมุ่ ที่ 1 ไดร้ บั สุ่มช่งั นำ�้ หนกั ปลานิลคร้ังละ 10 ตัว ทกุ สปั ดาห์ จ�ำ นวน 5 สปั ดาห์ ตวั แปรตน้ ของการทดลอง คือ จำ�นวนครง้ั ในการใหอ้ าหารตอ่ วนั ����√����7 การเก่ยี วพันของมือเกาะของต�ำ ลงึ จัดเปน็ การตอบสนองตอ่ สง่ิ เรา้ ของพืช ����×����8 ก ารออกแบบวิธีการตรวจสอบสมมติฐาน เป็นขั้นตอนที่สำ�คัญของกระบวนการ ออกแบบเชงิ วิศวกรรม แกไ้ ขเป็น การออกแบบวธิ กี ารแกป้ ญั หา 7. ให้นักเรียนศึกษาขอ้ มลู ต่อไปน้ีแลว้ ตอบค�ำ ถามขอ้ 7.1-7.3 ไสเ้ ดอื นดนิ ไดช้ อ่ื วา่ เปน็ เครอ่ื งจกั รชวี ภาพยอ่ ยสลายขยะ สามารถยอ่ ยสลายขยะอนิ ทรยี ไ์ ด้ อย่างรวดเร็ว ชอนไชลงใต้ดินได้ลึกมาก ซึ่งเป็นการไถพรวนทางธรรมชาติท่ีเคร่ืองจักรกล ทางการเกษตรไม่สามารถทำ�ได้ ทำ�ให้โครงสร้างของดินดีขึ้น ดินร่วนซุย มีการระบายนำ้� และอากาศลงสู่ดินได้ดี นอกจากนี้ไส้เดือนดินยังใช้เป็นอาหารล่อเหยื่อตกปลา และ ผลิตภัณฑ์จากไส้เดือนดินสามารถนำ�มาทำ�เป็นปุ๋ยน้ำ�หมักฉีดผัก ผลไม้ ทั้งน้ีไส้เดือนดินมี ราคาจำ�หน่ายกิโลกรมั ละ 300 บาทขึน้ ไปตามชนิดของสายพนั ธุ์ 7.1 นกั เรยี นคนหนง่ึ ตอ้ งการเพาะเลยี้ งไสเ้ ดอื นดนิ เพอ่ื ประโยชนท์ างการคา้ นกั เรยี นคนนี้ จะต้องออกแบบวธิ ีการเลย้ี งไส้เดอื นดินอย่างไร จงึ จะได้ไส้เดือนดนิ จำ�นวนมาก จากขอ้ มลู ทม่ี อี ยนู่ ส้ี ามารถวเิ คราะหเ์ พอื่ ใชใ้ นการออกแบบวธิ กี ารเลยี้ งไสเ้ ดอื นดนิ ดงั นี้ 1. ไสเ้ ดือนดนิ มีราคาจ�ำ หน่ายกิโลกรมั ละ 300 บาท 2. ผลติ ภณั ฑจ์ ากไส้เดอื นดินสามารถน�ำ มาท�ำ เปน็ ปยุ๋ น้ำ�หมักฉดี ผกั ผลไมไ้ ด้ 3. ไสเ้ ดือนดนิ ยงั ใช้เป็นอาหารลอ่ เหยื่อตกปลาได้ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชวี วิทยา เลม่ 1 บทท่ี 1 | การศึกษาชวี วิทยา 77 ในการเลยี้ งไสเ้ ดอื นดนิ เพอื่ การคา้ นนั้ 1) ตอ้ งเลย้ี งไสเ้ ดอื นดนิ ใหส้ ามารถเพมิ่ ปรมิ าณไดม้ าก และ 2) การเกบ็ และรวบรวมผลติ ภณั ฑข์ องไสเ้ ดอื นดนิ เพอ่ื น�ำ ไปขายในรปู ของปยุ๋ จะท�ำ อยา่ งไร ซง่ึ นกั เรยี นสามารถสบื คน้ ขอ้ มลู เพม่ิ เตมิ เพอ่ื ใหม้ คี วามรเู้ พยี งพอส�ำ หรบั การออกแบบการทดลอง ดังนี้ 1. สายพนั ธุไ์ สเ้ ดอื นดิน 2. วฏั จกั รชวี ิต 3. อาหาร 4. สภาพแวดลอ้ มท่ีเหมาะสมในการเล้ยี ง การออกแบบวิธีการเลย้ี งไส้เดือนดนิ 1. สายพันธ์ขุ องไสเ้ ดือนดิน ควรเลือกสายพันธทุ์ ี่เปน็ ทนี่ ิยมในทอ้ งตลาดและเพ่ือการนำ� มาใช้ประโยชน์ เช่น ใชเ้ ปน็ เหยื่อตกปลา ใช้เพือ่ การเกษตรในการปรับโครงสร้างของ ดิน หรือใช้เพ่ือนำ�ผลิตภัณฑ์จากไส้เดือนดินมาทำ�เป็นปุ๋ยนำ้�หมัก เป็นต้น เพราะ ไส้เดือนดินแต่ละสายพันธ์ุจะมีต้นทุนในการจำ�หน่าย พ่อพันธ์ุแม่พันธ์ุท่ีมีราคา แตกตา่ งกัน 2. วัฏจักรชีวิต มีความสำ�คัญต่อการเล้ียงไส้เดือนดิน เพราะในการเจริญเติบโตของ ไส้เดือนดินจะมีการเปล่ียนแปลงรูปร่างลักษณะ การดำ�รงชีวิตจนเจริญเติบโตเป็น ตัวเต็มวัย และมีการสืบพันธุ์เพ่ือเพ่ิมจำ�นวนประชากร การเล้ียงไส้เดือนดินเพ่ือเพิ่ม ปริมาณควรมีการวางแผนกำ�หนดว่าในแต่ละช่วงเวลาของวัฏจักรชีวิต ต้องจัด สภาพแวดล้อมให้เหมาะสมต่อการเจริญเติบโตและการขยายพันธ์ุของไส้เดือนดิน อยา่ งไรบ้าง 3. อาหาร อาหารท่ีใช้เลี้ยงไส้เดือนดินควรเป็นอาหารประเภทใด เช่น ผัก เศษอาหาร ใบไม้ท่ีเป็น พืชสด ควรให้อาหารวันละก่ีคร้ัง เพ่ือให้มีความเหมาะสมและเพียงพอ ตอ่ ความต้องการ และกำ�หนดตารางเวลาการใหอ้ าหาร 4. สภาพแวดลอ้ มที่เหมาะสมในการเลีย้ ง เนื่องจากไส้เดือนดนิ เป็นสัตว์ทอ่ี าศัยอย่ใู นดิน เป็นส่วนใหญ่ สภาพแวดล้อมท่ีจะดัดแปลงเพื่อการเพาะเล้ียงให้เหมือนธรรมชาติท่ี ไส้เดือนดินอาศัยอยู่ควรเป็นอย่างไร เช่น ภาชนะท่ีใช้เพาะเล้ียง อุณหภูมิ ความชื้น รวมทั้งการระบายของเสียท่ีเป็นมูลของไส้เดือนดินที่จะนำ�มาใช้เป็นผลิตภัณฑ์จะ ออกแบบเพือ่ เก็บมลู ไสเ้ ดอื นดินอยา่ งไร สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

78 บทที่ 1 | การศกึ ษาชีววทิ ยา ชวี วิทยา เลม่ 1 7.2 จากข้อมูลดังกล่าวน้ีเพียงพอต่อการออกแบบการทดลองเพ่ือขยายพันธุ์ไส้เดือนดิน หรือไม่ ถ้าไม่เพียงพอ นักเรียนคิดว่ายังขาดข้อมูลด้านใดบ้างท่ีใช้ประกอบการ ออกแบบการทดลอง ขอ้ มลู ทก่ี ลา่ วมาไมเ่ พยี งพอตอ่ การออกแบบการทดลองเพอื่ การขยายพนั ธไุ์ สเ้ ดอื นดนิ ควรเพม่ิ ข้อมลู ต่อไปน้ี 1. สายพนั ธ์ุ และวัฏจักรชีวิตของไส้เดือนดินทจี่ ะเลี้ยง 2. วิธีการให้อาหาร ปริมาณ และระยะเวลาในการใหอ้ าหาร 3. การเก็บผลผลิต และผลิตภณั ฑข์ องไส้เดือนดนิ 7.3 มีตัวแปรตน้ ตัวแปรตาม และตวั แปรควบคมุ ใดบา้ งท่เี กย่ี วขอ้ งกบั การทดลอง คำ�ตอบข้อนี้ขึ้นอยู่กับแต่ละบุคคล เนื่องจากในกรณีที่จะระบุตัวแปรต้น ตัวแปรตาม และตวั แปรควบคมุ ไดน้ น้ั ใหข้ นึ้ อยกู่ บั การตง้ั สมมตฐิ านของการทดลอง ซงึ่ อาจมหี ลาย สมมติฐานได้ 8. ถึงแม้ว่าในปัจจุบันมีทางเลือกอื่น ๆ ในการเรียนการสอนและการวิจัยเกี่ยวกับสัตว์ที่ไม่ จำ�เปน็ ต้องใชส้ ตั วท์ ดลองแล้ว เพราะเหตใุ ดจงึ พบว่ายงั คงมกี ารทดลองลกั ษณะดังกล่าวใน สัตวอ์ ยูอ่ ีก เนื่องจากการศึกษาที่เกี่ยวข้องกับการทำ�งานของอวัยวะในระบบต่าง ๆ ท่ีมีความสัมพันธ์ กันและมีการทำ�งานประสานกัน ไม่สามารถทำ�การทดลองในหลอดทดลองได้ จึงมีความ จำ�เป็นที่ต้องทำ�การทดลองในสัตว์ทดลอง เนื่องจากการทดลองในสภาพภายนอกร่างกาย กับสภาพภายในร่างกายส่ิงมีชีวิตมีปัจจัยแวดล้อมต่างกัน เช่น ในร่างกายจะมีการทำ�งาน ของระบบอวยั วะต่าง ๆ เพ่ือรักษาสมดลุ ของรา่ งกาย เชน่ การควบคมุ อณุ หภูมิของรา่ งกาย ความเป็นกรด-เบสในเลือด เป็นต้น เพราะฉะนั้นการทดลองบางอย่างภายนอกร่างกาย เป็นการทดลองแยกส่วน ๆ ตามเป้าประสงค์เฉพาะโดยไม่ได้คำ�นึงถึงการทำ�งานประสาน กนั ของระบบทีเ่ ก่ยี วขอ้ ง สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชีววิทยา เลม่ 1 บทที่ 1 | การศกึ ษาชีววิทยา 79 9. ให้นักเรียนยกตัวอย่างการเรียนการสอน และการวิจัยเก่ียวกับสัตว์ที่ไม่จำ�เป็นต้องใช้สัตว์ ทดลอง ตัวอย่างการเรียนการสอนและการวิจัยเก่ียวกับสัตว์ท่ีไม่จำ�เป็นต้องใช้สัตว์ทดลอง เช่น การทดลองเสมอื นจรงิ ทเี่ กยี่ วขอ้ งกบั การท�ำ งานของระบบตา่ ง ๆ ภายในรา่ งกายของมนษุ ย์ การศึกษาทางสรวี ิทยาของสตั ว์ หรอื การทดลองกบั เซลล์ในหลอดทดลอง สามารถใช้แบบ จ�ำ ลองคอมพวิ เตอรไ์ ด้ และไมข่ ัดต่อจรรยาบรรณการใชส้ ตั วท์ ดลองและชีวจรยิ ธรรม 10. ใหน้ ักเรยี นศึกษาสถานการณท์ ่ีก�ำ หนดใหด้ งั ตอ่ ไปน้ี แล้วตอบค�ำ ถามข้อ 10.1-10.2 ยุวเกษตรกรคนหนึ่งมีพื้นท่ีว่างเปล่าใกล้บ้านประมาณ 600 ตารางเมตร และต้องการหา รายได้ จากการปลกู ผกั โดยเลือกปลูกมะเขอื เทศเชอรี ซงึ่ เปน็ พชื อายสุ นั้ เก็บผลผลิตไดเ้ ร็ว เป็นทีน่ ิยมบรโิ ภคของคนรนุ่ ใหม่ เพอ่ื เป็นการหลีกเลย่ี งการใช้สารฆ่าแมลง เขาจึงปลกู พืช ในโรงเรือนหรือท่ีเรียกว่าปลูกผักกางมุ้ง แต่มีข้อเสียคือไม่มีแมลงมาช่วยผสมเกสรเพื่อให้ มะเขือเทศเชอรตี ิดลกู 10.1 จากข้อมูลดังกลา่ วน้ี ให้นกั เรียนระบุวา่ ปญั หาคืออะไร ปัญหาจากสถานการณ์ท่กี �ำ หนดให้ คอื มะเขือเทศเชอรีปลูกในโรงเรือนไม่มีแมลงมา ชว่ ยผสมเกสร ทำ�ให้มะเขือเทศเชอรีไม่ติดผล 10.2 นักเรียนจะใช้กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมอย่างไร ในการแก้ปัญหาการปลูก มะเขอื เทศเชอรใี นโรงเรือนดงั กลา่ วน้ี ใช้กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมเพื่อแก้ปัญหาการปลูกมะเขือเทศเชอรี ในโรงเรอื นประกอบด้วยขน้ั ตอนต่อไปนี้ 1. ระบุปัญหา ปญั หาทพ่ี บคอื มะเขอื เทศเชอรที ป่ี ลกู ในโรงเรอื นไมม่ แี มลงมาชว่ ยผสมเกสรท�ำ ให้ มะเขือเทศเชอรีไมต่ ดิ ผล 2. รวบรวบข้อมูลและแนวคิดทเ่ี กยี่ วขอ้ งกบั ปญั หา การปลูกพืชในโรงเรือนมีข้อดี คือ สามารถควบคุมป้องกันโรคและแมลงศัตรูพืช ไดง้ า่ ย ไมต่ ้อง ใชส้ ารเคมีก�ำ จดั แตข่ อ้ เสยี ที่พบคือ ไมม่ ีแมลงช่วยผสมเกสรท�ำ ให้ มะเขือเทศเชอรีไมต่ ดิ ผล - นกั เรยี นควรไปสบื คน้ ขอ้ มลู เพม่ิ เตมิ เกยี่ วกบั ฮอรโ์ มนพชื และสารเคมสี งั เคราะหท์ ี่ มีคุณสมบัติเหมือนฮอร์โมนพืช ที่ทำ�ให้มะเขือเทศเชอรีสามารถพัฒนารังไข่เป็น สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

80 บทท่ี 1 | การศึกษาชวี วิทยา ชวี วทิ ยา เล่ม 1 ผลไดโ้ ดยไมต่ อ้ งมกี ารปฏิสนธิ 3. ออกแบบวธิ ีการแก้ปญั หา ใช้การฉีดพ่นสารเคมีสังเคราะห์ท่ีมีคุณสมบัติเหมือนฮอร์โมนพืช โดยคำ�นึงถึง สภาพของต้นมะเขือเทศเชอรีว่ามีความแข็งแรงพร้อมท่ีจะติดผล ซึ่งสังเกตจาก กา้ นชอ่ ดอกทมี่ ขี นาดใหญ่ และมปี รมิ าณดอกคอ่ นขา้ งมาก ฉดี พน่ ในชว่ งทอ่ี ากาศ ไมร่ ้อน เชน่ ตอนเชา้ หรือตอนเย็น 4. วางแผนและดำ�เนนิ การแก้ปญั หาโดยดำ�เนนิ การดงั นี้ 4.1 ปลกู มะเขือเทศเชอรีในโรงเรือน 4.2 ฉดี พน่ สารเคมสี งั เคราะหท์ ม่ี คี ณุ สมบตั เิ หมอื นฮอรโ์ มนพชื ใหม้ ะเขอื เทศเชอรี ในชว่ งทเ่ี หมาะสม 4.3 สังเกตการตดิ ผลของมะเขือเทศเชอรี 5. ทดสอบ ประเมนิ ผล และปรับปรุงแก้ไขวธิ กี ารแกป้ ญั หาหรอื ชนิ้ งาน 5.1 เกบ็ รวบรวมขอ้ มลู เชน่ ความเหมาะสมชนดิ ของสารเคมสี งั เคราะหท์ ม่ี สี มบตั ิ เหมอื นฮอรโ์ มนพชื และวธิ กี ารฉดี พน่ ปรมิ าณและคณุ ภาพผลผลติ ของมะเขอื เทศเชอรี 5.2 วเิ คราะหป์ ระสทิ ธภิ าพของการด�ำ เนนิ การและปรบั ปรงุ แกไ้ ขวธิ กี ารด�ำ เนนิ การ 6. นำ�เสนอวิธีการแก้ปัญหาผลการแกป้ ัญหาหรือชน้ิ งาน รายงานการด�ำ เนนิ การแกป้ ญั หาการทมี่ ะเขอื เทศเชอรที ป่ี ลกู ในโรงเรอื นไมม่ แี มลง มาชว่ ยผสมเกสร ท�ำ ใหม้ ะเขอื เทศเชอรไี มต่ ดิ ผล ดว้ ยการฉดี พน่ สารเคมสี งั คราะห์ ท่มี ีสมบตั เิ หมอื นฮอร์โมนพชื คำ�ตอบดังกล่าวเป็นเพียงตัวอย่างที่สามารถใช้กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมใน การแก้ปัญหาได้ นอกจากแนวทางการใช้สารเคมีสังคราะห์ที่มีสมบัติเหมือนฮอร์โมนพืชแล้ว นักเรียนอาจเสนอวิธีการเลี้ยงแมลงท่ีช่วยในการผสมเกสรให้มะเขือเทศเชอรีอย่างครบวงจร ตามวัฏจักรชีวิตของแมลง หรือควรใช้แรงงานมนุษย์ในการช่วยผสมเกสรแทนแมลง ทั้งนี้ต้อง ค�ำ นึงถึงข้อดี ขอ้ ด้อย และความคุ้มทุนในการเลอื กใชว้ ธิ กี ารต่าง ๆ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชีววทิ ยา เลม่ 1 บทท่ี 2 | เคมที ี่เปน็ พน้ื ฐานของสิ่งมีชวี ิต 81 2บทท่ี | เคมที ีเ่ ปน็ พ้นื ฐานของสิ่งมีชีวติ ipst.me/7692 ผลการเรยี นรู้ 1. สบื คน้ ขอ้ มลู อธบิ ายเกย่ี วกบั สมบตั ขิ องน�้ำ และบอกความส�ำ คญั ของน�้ำ ทม่ี ตี อ่ สงิ่ มชี วี ติ และ ยกตัวอย่างธาตุชนดิ ตา่ ง ๆ ท่มี ีความสำ�คัญตอ่ รา่ งกายส่งิ มีชวี ิต 2. สืบค้นข้อมูล อธิบายโครงสร้างของคาร์โบไฮเดรต ระบุกลุ่มของคาร์โบไฮเดรต รวมทั้ง ความสำ�คัญของคาร์โบไฮเดรตที่มีต่อสิ่งมชี วี ติ 3. สืบค้นขอ้ มลู อธบิ ายโครงสรา้ งของโปรตนี และความสำ�คัญของโปรตนี ทม่ี ีตอ่ สิ่งมชี วี ติ 4. สบื ค้นข้อมลู อธิบายโครงสร้างของลพิ ดิ และความส�ำ คญั ของลพิ ดิ ท่ีมตี ่อส่งิ มชี ีวติ 5. อธิบายโครงสร้างของกรดนิวคลิอิก และระบุชนิดของกรดนิวคลิอิกและความสำ�คัญของ กรดนิวคลิอกิ ที่มีตอ่ ส่งิ มชี วี ติ 6. สืบคน้ ขอ้ มลู และอธบิ ายปฏิกริ ยิ าเคมีทเ่ี กดิ ขึ้นในสง่ิ มีชีวติ 7. อธิบายการทำ�งานของเอนไซม์ในการเร่งปฏิกิริยาเคมีในสิ่งมีชีวิตและระบุปัจจัยท่ีมีผลต่อ การท�ำ งานของเอนไซม์ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

82 บทที่ 2 | เคมีท่ีเปน็ พ้นื ฐานของสง่ิ มีชวี ติ ชวี วิทยา เลม่ 1 การวเิ คราะห์ผลการเรียนรู้ ผลการเรียนรู้ 1. สบื คน้ ขอ้ มลู อธบิ ายเกย่ี วกบั สมบตั ขิ องน�้ำ และบอกความส�ำ คญั ของน�ำ้ ทมี่ ตี อ่ สง่ิ มชี วี ติ และ ยกตัวอย่างธาตชุ นิดตา่ งๆ ท่มี คี วามสำ�คัญต่อร่างกายสิ่งมชี วี ิต จุดประสงคก์ ารเรยี นรู้ 1. สืบคน้ ข้อมูล อธบิ ายเกีย่ วกับอะตอม ธาตแุ ละสารประกอบ 2. ยกตัวอย่างและบอกความส�ำ คญั ของธาตชุ นดิ ตา่ งๆ ตอ่ สิง่ มีชวี ิต 3. สืบคน้ ขอ้ มูล อธบิ ายเก่ยี วกับโครงสรา้ งโมเลกลุ สมบัตขิ องนำ้�และบอกความส�ำ คญั ของน้ำ� ที่มีต่อส่งิ มีชีวิต ทักษะกระบวนการ ทกั ษะแหง่ ศตวรรษท่ี 21 จติ วทิ ยาศาสตร์ ทางวิทยาศาสตร์ 1. การสงั เกต 1. การสือ่ สารสารสนเทศและการรู้ 1. การใช้วิจารณญาณ 2. การลงความเหน็ จากข้อมูล เทา่ ทันส่ือ 2. ความรว่ มมือ การท�ำ งานเปน็ ทมี และภาวะผู้น�ำ ผลการเรียนรู้ 2. สืบค้นข้อมูล อธิบายโครงสร้างของคาร์โบไฮเดรต ระบุกลุ่มของคาร์โบไฮเดรต รวมท้ัง ความสำ�คัญของคาร์โบไฮเดรตท่ีมีต่อส่งิ มชี วี ติ จุดประสงคก์ ารเรยี นรู้ 1. สืบค้นข้อมูล อธิบายโครงสร้างของคาร์โบไฮเดรต ระบุกลุ่มของคาร์โบไฮเดรต รวมทั้ง ความสำ�คัญของคารโ์ บไฮเดรตทีม่ ตี ่อสงิ่ มีชวี ติ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชีววิทยา เลม่ 1 บทที่ 2 | เคมที ี่เป็นพื้นฐานของสิ่งมีชวี ิต 83 ทักษะกระบวนการ ทกั ษะแหง่ ศตวรรษท่ี 21 จิตวิทยาศาสตร์ ทางวทิ ยาศาสตร์ 1. การสงั เกต 1. การสื่อสารสารสนเทศและการรู้ 1. การใช้วจิ ารณญาณ 2. ความซ่ือสตั ย์ 2. การทดลอง เท่าทนั ส่ือ 3. ความมงุ่ ม่นั อดทน 4. ความรอบคอบ 3. การตคี วามหมายขอ้ มลู และ 2. ความรว่ มมือ การทำ�งานเป็นทมี การลงขอ้ สรปุ และภาวะผ้นู �ำ ผลการเรียนรู้ 3. สืบคน้ ข้อมลู อธบิ ายโครงสรา้ งของโปรตีน และความสำ�คัญของโปรตนี ที่มตี ่อสงิ่ มชี วี ติ จดุ ประสงค์การเรียนรู้ 1. สืบคน้ ขอ้ มลู อธบิ ายโครงสรา้ งของโปรตีน และความสำ�คญั ของโปรตีนท่ีมตี ่อสงิ่ มีชวี ิต ทักษะกระบวนการ ทักษะแหง่ ศตวรรษที่ 21 จิตวิทยาศาสตร์ ทางวทิ ยาศาสตร์ 1. การลงความเหน็ จากขอ้ มูล 1. การสอ่ื สารสารสนเทศและการรู้ 1. การใช้วจิ ารณญาณ เทา่ ทันสื่อ 2. ความรอบคอบ 2. ความรว่ มมอื การทำ�งานเป็นทีม และภาวะผูน้ ำ� ผลการเรียนรู้ 4. สบื ค้นขอ้ มลู อธบิ ายโครงสร้างของลพิ ดิ และความส�ำ คญั ของลิพดิ ทีม่ ตี ่อสิง่ มีชีวิต จดุ ประสงค์การเรียนรู้ 1. สืบค้นข้อมูล อธิบายโครงสร้างของลิพิดและระบุกลุ่มของลิพิดตามโครงสร้าง และ ความส�ำ คญั ของลิพิดทมี่ ีต่อส่งิ มีชีวติ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

84 บทที่ 2 | เคมที ี่เปน็ พ้ืนฐานของส่ิงมีชวี ติ ชีววทิ ยา เลม่ 1 ทักษะกระบวนการ ทกั ษะแห่งศตวรรษที่ 21 จิตวทิ ยาศาสตร์ ทางวิทยาศาสตร์ 1. การสังเกต 1. การสื่อสารสารสนเทศและการรู้ 1. การใช้วิจารณญาณ 2. การลงความเห็นจากขอ้ มูล เทา่ ทันสื่อ 2. ความร่วมมือ การท�ำ งานเปน็ ทีม และภาวะผู้น�ำ ผลการเรยี นรู้ 5. อธิบายโครงสร้างของกรดนิวคลิอิก และระบุชนิดของกรดนิวคลิอิกและความสำ�คัญของ กรดนิวคลอิ กิ ทม่ี ตี อ่ ส่งิ มีชวี ติ จุดประสงคก์ ารเรียนรู้ 1. อธบิ ายโครงสร้างและองค์ประกอบของนวิ คลโี อไทด์ DNA และ RNA 2. เปรียบเทยี บความแตกตา่ งระหว่างโครงสร้างของ DNA กบั RNA 3. ระบุความสำ�คัญของกรดนิวคลิอิกที่มีต่อสิง่ มีชีวติ ทักษะกระบวนการ ทักษะแหง่ ศตวรรษท่ี 21 จิตวทิ ยาศาสตร์ ทางวิทยาศาสตร์ 1. การสังเกต 1. การส่อื สารสารสนเทศและการรู้ 1. การใช้วิจารณญาณ 2. การลงความเห็นจากขอ้ มูล เท่าทนั ส่ือ ผลการเรียนรู้ 6. สืบค้นข้อมูลและอธบิ ายปฏิกิริยาเคมที ีเ่ กดิ ข้นึ ในส่ิงมีชวี ิต จุดประสงคก์ ารเรยี นรู้ 1. อธิบายและเปรียบเทียบปฏิกิริยาดูดพลังงานและปฏิกิริยาคายพลังงานท่ีเกิดขึ้นในเซลล์ ของส่งิ มชี ีวิต 2. อธิบายความสำ�คัญของการเกิดปฏิกิริยาควบคู่กันระหว่างปฏิกิริยาดูดพลังงานและ ปฏิกริ ยิ าคายพลังงานในสง่ิ มีชวี ติ 3. อธิบายความหมายและประเภทของเมแทบอลซิ มึ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชวี วทิ ยา เลม่ 1 บทท่ี 2 | เคมที เ่ี ปน็ พน้ื ฐานของสิง่ มชี ีวิต 85 ทักษะกระบวนการ ทักษะแหง่ ศตวรรษที่ 21 จิตวิทยาศาสตร์ ทางวทิ ยาศาสตร์ 1. การจำ�แนกประเภท 1. การสอ่ื สารสารสนเทศและการรู้ 1. ความอยากรู้อยากเห็น 2. การลงความเหน็ จากข้อมูล เทา่ ทนั สือ่ 2. ความสนใจในวทิ ยาศาสตร์ ผลการเรียนรู้ 7. อธบิ ายการทำ�งานของเอนไซมใ์ นการเรง่ ปฏกิ ริ ิยาเคมีในสงิ่ มชี วี ิตและระบุปจั จยั ที่มผี ลตอ่ การท�ำ งานของเอนไซม์ จุดประสงคก์ ารเรียนรู้ 1. อธิบายกลไกการทำ�งานของเอนไซม์ในการเร่งปฏิกิริยาเคมีในสิ่งมีชีวิต และการยับย้ัง การทำ�งานของเอนไซม์ 2. ระบปุ จั จยั ทมี่ ผี ลตอ่ การท�ำ งานของเอนไซม์ และอธบิ ายผลของปจั จยั นนั้  ๆ ทม่ี ตี อ่ ประสทิ ธภิ าพ ในการทำ�งานของเอนไซม์ ทักษะกระบวนการ ทักษะแหง่ ศตวรรษท่ี 21 จติ วิทยาศาสตร์ ทางวิทยาศาสตร์ 1. การสังเกต 1. การส่ือสารสารสนเทศและการรู้ 1. การใช้วิจารณญาณ 2. การวดั เทา่ ทนั สอื่ 2. ความเช่อื มั่นต่อหลักฐาน 3. การหาความสมั พันธข์ อง 2. การคดิ อย่างมวี จิ ารณญาณและ เชงิ ประจกั ษ์ สเปซกับเวลา การแกป้ ัญหา 3. ความใจกว้าง 4. การจัดกระทำ�ข้อมลู และ 4. การยอมรับความเหน็ ตา่ ง 3. ความรว่ มมือ การทำ�งานเป็นทีม 5. ความซ่ือสตั ย์ ส่ือความหมายของขอ้ มลู และภาวะผู้นำ� 6. ความมงุ่ มั่นอดทน 5. การลงความเหน็ จากขอ้ มูล 7. ความรอบคอบ 6. การตั้งสมมติฐาน 8. วัตถวุ ิสยั 7. การก�ำ หนดนยิ าม เชิงปฏิบตั ิการ 8. การก�ำ หนดและควบคุม ตวั แปร 9. การทดลอง 10. การตีความหมายข้อมูลและ ลงข้อสรปุ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

86 บทที่ 2 | เคมที เี่ ป็นพน้ื ฐานของสิ่งมีชีวติ ชวี วทิ ยา เลม่ 1 ผงั มโนทศั น์บทท่ี 2 เคมีในสง่ิ มีชีวิต องคป์ ระกอบหลัก ได้แก่ สารประกอบคาร์บอน มอโนแซ็กคาไรด์ ไดแซก็ คาไรด์ พอลแิ ซ็กคาไรด์ ให้พลงั งาน แบง่ เป็นประเภทต่างๆ เช่น คาร์โบไฮเดรต แบ่งเปน็ ทำ�หน้าที่ เปน็ อาหารสะสม องค์ประกอบ ของพชื และสัตว์ ของผนงั เซลล์ ประกอบดว้ ย โปรตนี กรดแอมิโน องคป์ ระกอบของเยือ่ หุ้มเซลล์ ท�ำ หนา้ ที่ ส่วนประกอบของเนือ้ เยอื่ ให้พลงั งาน กรดไขมนั ไตรกลีเซอไรด์ ฟอสโฟลพิ ดิ สเตอรอยด์ ลพิ ิด กล่มุ สำ�คญั ได้แก่ ทำ�หนา้ ที่ ใหพ้ ลงั งาน องค์ประกอบของ เป็นฉนวนควบคุมอณุ หภมู ิ เยอ่ื หุ้มเซลล์และผนงั เซลล์ และปอ้ งกันการสญู เสียน�้ำ ประกอบดว้ ย กรดนวิ คลอิ ิก นิวคลีโอไทด์ (น้ำ�ตาล ไนโตรจีนสั เบส หม่ฟู อสเฟต) ท�ำ หน้าท่ี เปน็ สารพนั ธุกรรม สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ชวี วิทยา เลม่ 1 บทที่ 2 | เคมที ี่เปน็ พ้นื ฐานของสิง่ มีชีวติ 87 น�้ำ ท�ำ หนา้ ท่ี เปน็ ตวั ทำ�ละลาย ล�ำ เลยี งสาร รักษาดลุ ยภาพอุณหภมู ิ เมแทบอลิซึม เกีย่ วข้องกบั รกั ษาดุลยภาพความเปน็ กรด-เบส แบง่ เป็น แคแทบอลิซึม แอแนบอลซิ ึม เปน็ ฮอร์โมน ใช้ใน เป็น เปน็ เอนไซม์ ปฏิกิรยิ าเคมใี นเซลล์ของสิง่ มีชวี ิต แบ่งเป็น มี ปฏิกิรยิ าดูดพลงั งาน ปฏิกริ ิยาคายพลังงาน ปัจจัยทีม่ ีผลตอ่ การทำ�งานของเอนไซม์ เป็นสารตงั้ ตน้ ในการ อุณหภมู ิ สงั เคราะห์ฮอรโ์ มน เชน่ pH สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

88 บทที่ 2 | เคมที ่เี ป็นพ้นื ฐานของสงิ่ มีชวี ติ ชีววทิ ยา เล่ม 1 สาระสำ�คัญ น้ำ�เป็นสารประกอบที่พบมากที่สุดในสิ่งมีชีวิต นำ้�มีบทบาทสำ�คัญในการรักษาดุลยภาพของ ร่างกาย เช่น น้ำ�เป็นตัวทำ�ละลายที่ดี เป็นตัวกลางของการเกิดปฏิกิริยาเคมีของกระบวนการ เมแทบอลิซึมในร่างกาย การลำ�เลียงสาร การย่อยอาหาร การหมุนเวียนเลือด การขับถ่ายของเสีย ออกจากร่างกาย รวมถึงการรักษาดุลยภาพของอุณหภูมิ และความเป็นกรด-เบส ของเลือดและ ของเหลวตา่ ง ๆ ในรา่ งกาย สงิ่ มชี วี ติ มธี าตคุ ารบ์ อน ไฮโดรเจน และออกซเิ จน เปน็ องคป์ ระกอบหลกั สว่ นธาตอุ น่ื  ๆ มปี รมิ าณ ท่ีแตกต่างกัน ส่วนใหญ่อยู่ในรูปของไอออน เช่น แคลเซียมไอออน (Ca2+) ถึงแม้สิ่งมีชีวิตต้องการ ธาตุบางชนิดในปริมาณเล็กน้อย แต่ถ้าได้รับปริมาณไม่เพียงพอหรือมีการสูญเสียไปอาจทำ�ให้ การท�ำ งานของอวยั วะต่าง ๆ ผดิ ปกติได้ สารทพ่ี บในสง่ิ มชี วี ติ มหี ลายประเภท เชน่ คารโ์ บไฮเดรต โปรตนี ลพิ ดิ กรดนวิ คลอิ กิ ซง่ึ เปน็ สาร ที่มีคาร์บอนและไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบหลัก และอาจมีธาตุอ่ืน ๆ เช่น ออกซิเจน ไนโตรเจน ฟอสฟอรสั และก�ำ มะถนั เปน็ องคป์ ระกอบอยดู่ ว้ ย สารเหลา่ นเี้ ปน็ องคป์ ระกอบของเซลล์ ชว่ ยใหร้ า่ งกาย เจริญเติบโต เป็นสารท่ีให้พลังงาน กรดนิวคลินิกมี 2 ชนิดคือ DNA และ RNA ทำ�หน้าที่เก็บและ ถ่ายทอดขอ้ มูลทางพันธกุ รรม รวมทงั้ ทำ�หนา้ ท่คี วบคมุ การสังเคราะห์โปรตีน เมแทบอลิซึมเป็นปฏิกิริยาเคมีท้ังหมดที่เกิดข้ึนในส่ิงมีชีวิตประกอบด้วยปฏิกิริยาดูดพลังงาน และปฏิกิริยาคายพลังงาน ปฏิกิริยาเคมีเหล่านี้จะดำ�เนินไปได้อย่างรวดเร็วจำ�เป็นต้องอาศัยเอนไซม์ ช่วยเร่งปฏิกิริยา โดยปฏิกิริยาเคมีต่าง ๆ ในสิ่งมีชีวิตทั้งปฏิกิริยาสลายสารอินทรีย์และสังเคราะห์ สารอินทรีย์ มักประกอบด้วยปฏิกิริยาเคมีหลายข้ันตอนเกิดต่อเนื่องกันอย่างเป็นลำ�ดับ และสามารถ ควบคุมได้ เอนไซมส์ ว่ นใหญเ่ ปน็ สารประเภทโปรตนี ท�ำ หนา้ ทเี่ รง่ ปฏกิ ริ ยิ าเคมโี ดยในขณะเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าเคมี ในเซลล์ สารตั้งต้นจะเข้าไปจับกับเอนไซม์ที่บริเวณเร่งอย่างจำ�เพาะ และจะถูกเปลี่ยนเป็น สารผลติ ภัณฑ์ อณุ หภูมิ ความเป็นกรด-เบส รวมทง้ั ความเขม้ ขน้ ของสารต้ังตน้ และความเขม้ ขน้ ของ เอนไซม์มีผลต่อปฏิกิริยาต่าง ๆ ในเซลล์ ปฏิกิริยาอาจชะงักหรือหยุดไป ถ้ามีสารที่มีสมบัติยับยั้ง การท�ำ งานของเอนไซมเ์ ขา้ รวมกับเอนไซมห์ รอื สารตง้ั ต้น สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี