unit_3

ทกั ษะกระบวนการทาง วทิ ยาศาสตร ์ และโครงงาน วทิ ยาศาสตร ์ ศนู ยว์ ทิ ยาศาสตรเ์พอื่ การศกึ ษา รงั สติ

ความหมายของโครงงาน ลดั ดา ภ่เู กียรติ (2544) สรุปความหมายของโครงงาน คือวธิ ีการเรียนรู้ที่เกิดจากความสนใจใคร่รู้ ท่ีอยากจะศึกษาคน้ ควา้ เกี่ยวกบั ส่ิงใดส่ิงหน่ึง หรือหลายๆสิ่งที่สงสัยและอยากรู้คาตอบใหล้ ึกซ้ึง ชดั เจน หรือตอ้ งการเรียนรู้ในเรื่องน้นั ใหม้ ากข้ึนกว่าเดิม โดยใชท้ กั ษะกระบวนการและปัญญา หลายๆ ดา้ นมีวธิ ีการศึกษาอยา่ งเป็นระบบและมีข้นั ตอนต่อเน่ือง มีการวางแผนในการศึกษาอยา่ ง ละเอียดแลว้ ลงมือปฎิบตั ิตามแผนงานที่วางใว้ จนใดข้ อ้ สรุปหรือผลการศึกษาหรือคาตอบเกี่ยวกบั เรื่องน้นั ๆ

ประเภทของโครงงานประเภทของโครงงาน สามารถจาแนกได้มากมายตามรูปแบบ เนื้อหา หรือธรรมชาตขิ องงาน โดยทั่วไปอาจแบ่งได้ 4 ประเภท โครงงานประเภทสารวจ โครงงานประเภทการทดลอง โครงงานประเภทสิ่งประดษิ ฐ์ โครงงานประเภททฤษฎี

โครงงานประเภทสารวจ เป็นโครงงานที่หาคาตอบไดจ้ ากการสารวจและรวบรวมขอ้ มลู ต่างๆ แลว้ นาขอ้ มูลเหล่าน้นั มา จดั เป็นหมวดหมู่ และนาเสนอเพ่ือใหเ้ ห็นลกั ษณะ หรือความสัมพนั ธใ์ นเรื่องที่ตอ้ งการศกึ ษาได้ ชดั เจนยงิ่ ข้ึน โครงงานประเภทน้ีจะไม่มีการจดั หรือกาหนดตวั แปรอิสระ ตวั อยา่ งเช่น  การสารวจ...............  การสารวจ..............

โครงงานประเภทการทดลอง เป็นโครงงานที่ทาการศึกษาคน้ หาคาตอบของปัญหาโดยมีการออกแบบ การทดลองและ ดาเนินการทดลองเพ่ือทดสอบสมมติฐานที่ต้งั ไว้ โครงงานประเภทน้ีตอ้ งมีการจดั กระทากบั ตวั แปรอิสระหรือตวั แปรตน้ ซ่ึงจะมีผลต่อตวั แปรตามหรือตวั แปรที่ตอ้ งการศกึ ษาและตอ้ งมีการ ควบคุมตวั แปรอ่ืนๆท่ีไม่ตอ้ งการศกึ ษาเอาไว้

โครงงานประเภทการทดลอง การกาหนดปัญหา ข้นั ตอนการดาเนินงานของโครงงานประเภทน้ี ประกอบดว้ ย การรวบรวมข้อมูล การต้งั จุดประสงค์  การวเิ คราะห์ข้อมูลและแปรผล การต้งั สมมตฐิ าน ข้อมูล การออกแบบการทดลอง  การสสรุปและอภปิ รายผล การดาเนินการทดลอง  การรายงานข้อมูล

โครงงานประเภทส่ิงประดิษฐ์ เป็นโครงงานท่ีศึกษาเก่ียวกบั การประยกุ ตท์ ฤษฎี หรือหลกั การท่ีเรียนมาประดิษฐเ์ ป็นเคร่ืองมือ หรืออุปกรณ์ เพื่อประโยชน์การใชส้ อยในชีวิตประจาวนั ส่ิงประดิษฐ์ดงั กล่าวอาจเป็ นส่ิงใหม่ท่ี ผเู้ รียนคิดริเร่ิม สร้างสรรคข์ ้ึนเองหรืออาจเป็ นการปรับปรุงดดั แปลงจากของเดิมท่ีมีอยแู่ ลว้ ใหม้ ี ประสิทธิภาพดียง่ิ ข้ึนกไ็ ด้ โครงงานประเภทน้ีรามถึงการสร้างแบบจาลองเพอ่ื อธิบายแนวความคิด ต่างๆ ดว้ ยในบางคร้ังเมื่อสร้างสิ่งประดิษฐข์ ้ึนมาแลว้ อาจนาไปใชใ้ นการทดลองเร่ืองใดเรื่องหน่ึง โดยเฉพาะกไ็ ด้

โครงงานประเภททฤษฎี เป็นโครงงานท่ีไดเ้ สนอทฤษฎี หลกั การ หรือแนวความคิดใหม่ ซ่ึงอาจอยใู่ นรูปของสูตร สมการ หรือคาอธิบายกไ็ ด้ โดยผเู้ สนอไดต้ ้งั กติกา หรือขอ้ ตกลงน้นั หรืออาจใชก้ ติกาและขอ้ ตกลงเดิมมา อธิบายปรากฏการณ์ต่างในแนวใหม่

ข้นั ตอนการทาโครงงาน  ข้นั ท่ี 1 การคดิ และเลือกหัวเร่ือง ผเู้ รียนตอ้ งสารวจตวั เองวา่ สนใจเรื่องใด ที่ไดเ้ รียนมาแลว้ หรือ อาจบูรณาการเรื่องที่เรียนมาแลว้ หรืออาจจะศกึ ษาจากเอกสารต่างๆ  ข้นั ที่ 2 การศึกษาเอกสารทเี่ กย่ี วข้อง เมื่อไดป้ ัญหาหรือหวั ขอ้ เร่ืองแลว้ ผเู้ รียนตอ้ งไปศกึ ษาเอกสาร ท่ีเกี่ยวขอ้ งกบั เร่ืองที่จะทาโครงงาน  ข้นั ท่ี 3 การเขยี นเค้าโครงของโครงงาน เป็นการวางแผนการทาโครงงานอยา่ งละเอียด ผรู้ ่วมงาน ทุกคนตอ้ งตระหนกั ถึงความสาคญั ของงาน  ข้นั ท่ี 4 การปฏบิ ตั กิ ารทาโครงงาน สิ่งท่ีผเู้ รียนควรคานึงถึง ไดแ้ ก่ การเตรียมวสั ดุ อุปกรณ์ และ สถานท่ีใหพ้ ร้อมก่อนการทาโครงงาน ในการดาเนินงานควรระมดั ระวงั รอบคอบ โดยเนน้ ความ ประหยดั และความปลอดภยั เป็นหลกั

ข้นั ตอนการทาโครงงาน (ต่อ) ข้นั ที่ 5 การเขยี นรายงานโครงงาน ประกอบดว้ ยส่วนต่างๆดงั น้ี  1.หนา้ ปก : ชื่อโครงงาน ช่ือและนามสกลุ ผจู้ ดั ทา สถานศึกษาท่ีสงั กดั ระดบั ช้นั และอาจารยท์ ี่ปรึกษาโครงงาน  2.สารบญั  3.บทคดั ยอ่ : สรุปเน้ือหาท้งั หมดแบบกะทดั รัด  4.กิตติกรรมประกาศ : ใหเ้ กียรติและระบุชื่อผทู้ ี่ช่วยเหลือในการทาโครงงาน  5.ท่ีมาและความสาคญั ของโครงงาน  6.สมมติฐานของการศึกษา  7.วตั ถุประสงคโ์ ครงงาน  8.ขอบเขตการทาโครงงาน  9.วธิ ีการดาเนินงาน  10.ผลการศึกษา  11.สรุปผล  12.อภิปราย หรือวิจารณ์ผลการทดลอง  13.เอกสารอา้ งอิง

ข้นั ตอนการทาโครงงาน (ต่อ) ข้นั ที่ 6 การจดั แผงโครงงานและการแสดงผลงานโครงงาน เป็นการแสดงออกถึงผลท่ีไดจ้ าก การศึกษาขก ค 120 ซม.ส่วน ก. ประกอบดว้ ย ช่ือโครงงาน ที่มาและความสาคญั วธิ ีดาเนินการ ผลการศึกษาภาพประกอบต่างๆส่วน ข. ประกอบดว้ ย ช่ือผจู้ ดั ทาโครงงาน บทคดั ยอ่ ภาพประกอบส่วน ค. ผลการศึกษา ภาพประกอบ สรุปผลการทดลอง ประโยชน์ท่ีไดร้ ับ

กระบวนการทางวทิ ยาศาสตร์ (Scientific process)เป็นกระบวนการที่นกั วทิ ยาศาสตร์ใชใ้ นการคน้ ควา้ หาความรู้จากธรรมชาติไดอ้ ยา่ งมีระบบมีองคป์ ระกอบดงั น้ี1. วธิ ีการทางวิทยาศาสตร์ (Scientific Method)2. เจตคติทางวิทยาศาสตร์ (Scientific attitude)3. ทกั ษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ (Scientific skill)

1. วธิ ีการทางวทิ ยาศาสตร์ (Scientific Method)34 5 Let’s think!6 21

1.วธิ ีการทางวทิ ยาศาสตร์เป็นวธิ ีการท่ีนกั วทิ ยาศาสตร์ใชแ้ สวงหาความรู้ แกป้ ัญหา โดยมีข้นั ตอน ดงั น้ี เผชิญปัญหา กาหนดขอบเขตของปัญหา ต้งั สมมติฐาน ทดลองและรวบรวมขอ้ มลู วิเคราะห์ขอ้ มลู สรุปผลและนาไปใช้ ความรู้ใหม่

2. เจตคตทิ างวทิ ยาศาสตร์ (Scientific attitude)คือ แนวคิดหรือความรู้สึกของบุคคลท่ีมีแนวโนม้ แสดงพฤติกรรมตอ่ ไปน้ี •ความอยากรู้อยากเห็น •มีความเพยี รพยายาม •ความมีเหตุผล •ความซื่อสัตย์www.generativeart.com/.../p03.M.T.Krasek.htm •ความมีระเบียบ รอบคอบ •ความใจกวา้ งAn artist needs a scientific attitude to his/her work as thescientist must have an artistic attitude to his/her.

3. ทักษะกระบวนการทางวทิ ยาศาสตร์ (Scientific Skill)

ทกั ษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ประกอบด้วย 13 ทกั ษะ ดงั นี้ ทกั ษะข้นั มูลฐาน (Basic process skills) 8 ทกั ษะ ไดแ้ ก่1. ทกั ษะการสังเกต ( Observing)2. ทกั ษะการวดั ( Measuring )3. ทกั ษะการจาแนกหรือทกั ษะการจดั ประเภทสิ่งของ ( Classifying )4. ทกั ษะการใชค้ วามสมั พนั ธ์ระหวา่ งสเปสกบั เวลา ( Using Space/Relationship )5. ทกั ษะการคานวณและการใชจ้ านวน ( Using Numbers )6. ทกั ษะการจดั กระทาและส่ือความหมายขอ้ มลู ( Communicating)7. ทกั ษะการลงความเห็นจากขอ้ มลู ( Inferring )8. ทกั ษะการพยากรณ์ ( Predicting )

ทกั ษะข้นั สูงหรือทกั ษะข้นั บรู ณาการ (Integrated process skills) 5 ทกั ษะ ไดแ้ ก่9. ทกั ษะการต้งั สมมติฐาน ( Formulating Hypothesis )10. ทกั ษะการกาหนดนิยามเชิงปฏิบตั ิการ (Operational Definition)11. ทกั ษะการควบคุมตวั แปร ( Controlling Variables )12. ทกั ษะการทดลอง ( Experimenting )13. ทกั ษะการตีความและลงขอ้ สรุป ( Interpreting data )

1. ทกั ษะการสังเกต ( Observing ) หมายถึง การใชป้ ระสาทสมั ผสั ท้งั 5 ในการสงั เกต ไดแ้ ก่ ใชต้ าดูรูปร่าง ใชห้ ูฟังเสียง ใชล้ ิ้นชิมรส ใชจ้ มูกดมกล่ิน และใชผ้ วิ กายสัมผสั ความร้อนเยน็การใชป้ ระสาทสัมผสั เหลา่ น้ีจะใชท้ ีละอยา่ งหรือหลายอยา่ งพร้อมกนั เพ่ือรวบรวมขอ้ มูลกไ็ ดโ้ ดยไม่เพิ่มความคิดเห็นของผสู้ ังเกตลงไป

การสงั เกตการเรียงตวั ของกอ้ นหิน 1. ขอ้ มูลเชิงคุณภาพ - หินแตล่ ะกอ้ นขนาดและรูปร่างต่างกนั - มีสีต่างกนั - ผวิ ขรุขระและแขง็ ฯลฯ 2. ขอ้ มลู เชิงปริมาณ - มีกอ้ นหินซอ้ นกนั จานวน 5 กอ้ น - กอ้ นล่างสุดหนาประมาณ 5 ซม. 3. ขอ้ มลู เก่ียวกบั การเปลี่ยนแปลง - ถา้ เลื่อนตาแหน่งของกอ้ นที่ 2 นบั จากดา้ นลา่ ง กจ็ ะทาใหก้ อ้ นดา้ นบน พงั ครืนลงมา ฯลฯ

2. ทกั ษะการวดั ( Measuring )หมายถึง การเลือกและการใชเ้ คร่ืองมือวดั ปริมาณของส่ิงของออกมาเป็นตวั เลขที่แน่นอนไดอ้ ยา่ งเหมาะสม และถกู ตอ้ งโดยมีหน่วยกากบั เสมอในการวดั เพ่อื หาปริมาณของส่ิงที่วดั ตอ้ งฝึ กใหผ้ เู้ รียนหาคาตอบ 4 ค่า ? จะวดั อะไร วดั ทาไม ใชเ้ ครื่องมืออะไรวดั จะวดั ไดอ้ ยา่ งไร

3. ทกั ษะการจาแนกหรือทกั ษะการจดั ประเภทสิ่งของ ( Classifying )หมายถึง การแบ่งพวกหรือการเรียงลาดบั วตั ถุ หรือสิ่งที่อยใู่ นปรากฏการณ์โดยการหาเกณฑห์ รือสร้างเกณฑใ์ นการจาแนกประเภท ซ่ึงอาจใชเ้ กณฑอ์ ยา่ งใดอยา่ งหน่ึงกไ็ ด้แล้วแต่ผ้เู รียนจะเลือกใช้เกณฑ์ใด เกณฑท์ ่ีใชใ้ นการจาแนกประเภทมี 3 อยา่ ง ไดแ้ ก่ ความเหมือน ความแตกต่าง ความสมั พนั ธ์

4. ทักษะการใช้ความสัมพันธ์ระหว่างสเปสกับเวลา (UsingSpace/Time Relationship)หมายถึง การหาความสัมพนั ธ์ระหวา่ งมิติต่างๆ ท่ีเกี่ยวกบั สถานท่ี รูปทรง ทิศทางระยะทาง พ้นื ท่ี เวลา ฯลฯการหาความสมั พนั ธ์ระหวา่ ง สเปสกบั สเปส เช่น การหารูปร่างของวตั ถุ โดยสังเกตจากเงาของวตั ถุ เมื่อใหแ้ สงตกกระทบวตั ถุในมุมต่างๆ กนั ฯลฯการหาความสัมพนั ธ์ระหวา่ ง เวลากบั เวลา เช่น การหาความสมั พนั ธ์ระหวา่ งจงั หวะการแกวง่ ของลกู ตุม้ นาฬิกากบั จงั หวะการเตน้ ของชีพจรฯลฯการหาความสมั พนั ธ์ระหวา่ งสเปสกบั เวลา เช่น การหาตาแหน่งของวตั ถุที่เคล่ือนที่ไปเม่ือเวลาเปล่ียนไป ฯลฯ

วาดรูป 2 มิติ จากวตั ถุหรือรูปทรง 3 มิติได้ บอกรูป ( 2 มิติ ) ที่เกิดจากรอยตดั เมื่อตดั วตั ถุ ( 3 มิติ ) ออกเป็น 2 ส่วน บอกเงา ( 2 มิติ ) ของวตั ถุที่เกิดข้ึน เม่ือเห็นวตั ถุ ( 3 มิติ )

5. ทกั ษะการคานวณและการใชจ้ านวน ( Using Numbers )หมายถึง การนาเอาจานวนที่ไดจ้ ากการวดั การสังเกต และการทดลองมาจดั กระทาให้เกิดค่าใหม่ เช่น การบวก ลบ คูณ หาร การหาค่าเฉล่ียการหาค่าต่างๆ ทางคณิตศาสตร์ เพ่ือนาค่าที่ไดจ้ ากการคานวณ ไปใช้ประโยชนใ์ นการแปลความหมาย และการลงขอ้ สรุป

6. ทกั ษะการจดั กระทาและสื่อความหมายขอ้ มูล ( Communicating)หมายถึง การนาเอาขอ้ มูล ซ่ึงไดม้ าจากการสังเกต การทดลอง ฯลฯมาจดั กระทาเสียใหม่ การจดั กระทาขอ้ มูล การส่ือความหมายขอ้ มูลดิบ นามาจดั เรียงลาดบั 1. ตาราง หาค่าความถ่ี 2. แผนภมู ิ แยกประเภท 3. วงจร คานวณหาค่าใหม่ 4. กราฟ นามาจดั เสนอในรูปแบบใหม่ 5. สมการ 6. บรรยาย

7. ทกั ษะการลงความเห็นจากขอ้ มูล ( Inferring )หมายถึง การเพม่ิ ความคิดเห็นของตนต่อขอ้ มูลที่ไดจ้ ากการสงั เกตอยา่ งมีเหตุผลจากพ้ืนฐานความรู้หรือประสบการณ์ที่มี -สามารถแยกความแตกตา่ งระหวา่ งการสังเกต และการลงความคิดเห็น -แปลความหมายขอ้ มลู ที่บนั ทึกไวห้ รือไดม้ าทางออ้ มแลว้ นามาทานายเหตุการณ์จาก ขอ้ มูล -เป็นการอธิบายที่อาศยั ความรู้หรือประสบการณ์เดิมหรือความคิดเห็นสว่ นตวั เพ่มิ เติมลงไปดว้ ย

8. ทกั ษะการพยากรณ์ ( Predicting )หมายถึง การคาดคะเนหาคาตอบล่วงหนา้ ก่อนการทดลองโดยอาศยั ขอ้ มูลท่ีได้จากการสังเกต การวดั รวมไปถึงความสัมพนั ธ์ระหว่างตวั แปรที่ได้ศึกษามาแลว้ หรืออาศยั ประสบการณ์ท่ีเกิดซ้า ๆ ความสามารถในการพยากรณ์มี 2 ลกั ษณะ •การพยากรณ์ทวั่ ไป •การพยากรณ์จากขอ้ มลู เชิงปริมาณ

ทกั ษะข้นั สูงหรือทกั ษะข้นั บูรณาการ 5 ทกั ษะ ไดแ้ ก่ 9. ทกั ษะการต้งั สมมติฐาน ( Formulating Hypothesis )หมายถึง การคิดหาค่าคาตอบล่วงหนา้ ก่อนจะทาการทดลอง โดยอาศยั การสงั เกต ความรู้ ประสบการณ์เดิมเป็นพ้นื ฐาน คาตอบที่คิดล่วงหนา้ ยงั ไม่เป็น หลกั การ กฎ หรือทฤษฎีมาก่อน คาตอบที่คิดไวล้ ่วงหนา้ น้ี มกั กล่าวไวเ้ ป็นขอ้ ความที่ บอกความสมั พนั ธ์ ระหวา่ งตวั แปรตน้ กบั ตวั แปรตาม

10. ทกั ษะการกาหนดนิยามเชิงปฏิบตั ิการ (Operational Definition)หมายถึง การกาหนดความหมาย และขอบเขตของคาต่าง ๆท่ีมีอยู่ในสมมติฐานท่ีจะทดลองใหม้ ีความรัดกมุ เป็นท่ีเขา้ ใจตรงกนั และสามารถสังเกตและวดั ได้เช่น ออกซิเจนเป็นกา๊ ซท่ีช่วยใหไ้ ฟติดเม่ือนากา้ นไมข้ ีดท่ีคุแดงอยแู่ หยล่ งไปในก๊าซน้นั แลว้ กา้ นไมข้ ีดจะลุกเป็นเปลวไฟ

11. ทกั ษะการควบคุมตวั แปร ( Controlling Variables )หมายถึง การควบคุมสิ่งอ่ืนๆ นอกเหนือจากตวั แปรอิสระ ท่ีจะทาให้ผลการทดลองคลาดเคลื่อน ถา้ หากว่าไม่ควบคุมให้เหมือนๆกัน และเป็ นการป้ องกนั เพ่ือมิให้มีขอ้โตแ้ ยง้ ขอ้ ผดิ พลาดหรือตดั ความไม่น่าเช่ือถือออกไป ตวั แปรแบ่งออกเป็น 3 ประเภท คือ1. ตวั แปรอิสระหรือตวั แปรตน้ คือ ส่ิงที่เป็นสาเหตุที่ทาใหเ้ กิดผลหรือส่ิงที่ตอ้ งการทดลอง 2. ตวั แปรตาม คือ ผลที่เกิดจากการกระทาของตวั แปรตน้ ในการทดลอง 3. ตวั แปรที่ตอ้ งควบคุม คือ ปัจจยั อ่ืนๆที่อาจมีผลต่อการทดลองท่ีตอ้ ง ควบคุมใหเ้ หมือนกนั

วสั ดุใดนาความร้อนไดด้ ีถา้ จะทดลองโดยการนาแท่งวสั ดุต่างชนิดกนั มาติดดว้ ยเทียนข้ีผ้ึง แลว้ นาปลายวัสดุแต่ละชนิดไปลนไฟ เพื่อดูว่าเทียนข้ีผ้ึงท่ีติดอยู่บนวัสดุใดหลอมเหลวและหลุดออกไปก่อนกนั ตวั แปรท่ีเกี่ยวขอ้ งคือ - ตวั แปรตน้ คือ ชนิดของแท่งวสั ดุ - ตวั แปรตาม คือ ระยะเวลาที่เทียนข้ีผ้งึ หลุดจากแท่งวสั ดุ - ตวั แปรควบคุม คือ ความร้อนของไฟ ระยะของกอ้ นเทียนข้ีผ้งึ ขนาดและ รูปร่างของกอ้ นเทียนข้ีผ้ึง ความแน่นของกอ้ นเทียนข้ีผ้งึ ที่ติดกบั แท่งวสั ดุ

12. ทกั ษะการทดลอง ( Experimenting )หมายถึง กระบวนการปฏิบตั ิการโดยใชท้ กั ษะต่างๆ เช่น การสงั เกต การวดั การพยากรณ์ การต้งั สมมติฐาน ฯลฯ มาใชร้ ่วมกนั เพ่ือหาคาตอบ หรือทดลองสมมุติฐานที่ต้งั ไว้ ซ่ึงประกอบดว้ ยกิจกรรม 3 ข้นั ตอน การออกแบบการทดลอง การปฏิบตั ิการทดลอง การบนั ทึกผลการทดลอง

13. ทกั ษะการตีความและลงขอ้ สรุป ( Interpreting data )ขอ้ มูลทางวทิ ยาศาสตร์ ส่วนใหญ่จะอยใู่ นรูปของลกั ษณะตาราง รูปภาพ กราฟ ฯลฯ การนาขอ้ มูลไปใชจ้ ึงจาเป็ นตอ้ งตีความให้สะดวกที่จะสื่อความหมายไดถ้ ูกตอ้ งและเขา้ ใจตรงกนั การตีความหมายขอ้ มูล คือ การบรรยายลกั ษณะและคุณสมบตั ิ การลงขอ้ สรุป คือ การบอกความสัมพนั ธ์ของขอ้ มลู ท่ีมีอยู่ เช่น ถา้ ความดนั นอ้ ย น้าจะเดือด ท่ีอุณหภมู ิต่าหรือน้าจะเดือดเร็ว ถา้ ความดนั มาก น้าจะเดือดท่ีอุณหภมู ิสูงหรือน้าจะเดือดชา้ ลง