การพัฒนารูปแบบการจัดการเรียนการสอนวิชาฟิสิกส์ระดับมัธยมศึกษาปลาย ตามแนวคิด STEM Education ด้วยกระบวนการชุมชนแห่งการเรียนรู้ (PLC)

ผู้วิจัย: นายชาญ   เถาวันนี

สถานที่ทำงาน:  โรงเรียนศรียานุสรณ์  สำนักงานเขตพื้นที่การศึกษามัธยมศึกษาเขต 17 จันทบุรี – ตราด

ความเป็นมาและความสำคัญของปัญหาการวิจัย

          ฟิสิกส์เป็นสาขาหนึ่งของวิทยาศาสตร์ที่มีความสำคัญต่อการศึกษาวิทยาศาสตร์ทุกสาขา พื้นฐานฟิสิกส์ที่ดีจะทำให้เกิดการเรียนรู้อย่างมีประสิทธิภาพ และเป็นรากฐานที่ดีต่อการศึกษาทางวิทยาศาสตร์พื้นฐานและวิทยาศาสตร์ประยุกต์ เช่น วิศวกรรม สถาปัตยกรรม แพทย์ศาสตร์ ฯลฯ สามารถประยุกต์ทำความเข้าใจแก้ปัญหาสถานการณ์และอธิบายสิ่งต่างๆ ทั้งที่เกิดในธรรมชาติและสถานการณ์ที่มนุษย์สร้างได้อย่างดี ฟิสิกส์จึงสำคัญในการสร้างรากฐานความเจริญด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีของประเทศ หลักสูตรการศึกษาระดับมัธยมปลายจึงกำหนดให้สายนักเรียนวิทยาศาสตร์ ต้องเรียนฟิสิกส์ แต่ด้วยเนื่องจากฟิสิกส์มีเนื้อหาซับซ้อน นักเรียนที่ไม่มีความถนัดจึงต้องใช้ระยะเวลาเรียนรู้ทำความเข้าใจมากกว่าวิทยาศาสตร์สาขาอื่น และต้องใช้เทคนิคการเรียนการสอนต่างๆ เข้าช่วยนักเรียนที่เรียนฟิสิกส์ไม่เข้าใจ ซึ่งมีสัดส่วนจำนวนมาก เกิดความเบื่อหน่าย มองไม่เห็นประโยชน์และความสำคัญ ทำให้เกิดทัศนคติทางลบ และเริ่มส่งผลกระทบต่อเนื่องไปยังการศึกษาระดับที่สูงขึ้นไป เช่น ในระดับอุดมศึกษา เพราะมีนักเรียนจำนวนมากมีความรู้ฟิสิกส์น้อยกว่าระดับที่ควรจะมี ขณะเข้าศึกษาในระดับอุดมศึกษา หากไม่หาทางลดปัญหาเกี่ยวกับการเรียนการสอนฟิสิกส์ระดับมัธยมศึกษาของประเทศไทยให้น้อยลง จะส่งผลต่อการเรียนรู้สาขาอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องจำนวนมาก เช่น วิศวกรรม สถาปัตยกรรม สาธารณสุข เทคโนโลยี เป็นต้น และส่งผลต่อการพัฒนาทางด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี โดยเฉพาะวิทยาศาสตร์กายภาพ เพราะจะทำให้บุคลากรด้านต่างๆ ตามที่กล่าวมาของประเทศลดลง จนไม่สามารถพัฒนาสร้างสรรค์นวัตกรรมใหม่ ๆ ออกมาได้

          สะเต็มศึกษา (STEM Education) เป็นแนวทางการจัดการเรียนการสอนที่เกิดในสหรัฐอเมริกา เนื่องจากพบว่า ขีดความสามารถของประเทศมีแนวโน้มลดลง ดังจะเห็นได้จากผลการทดสอบโครงการประเมินผลนักเรียนนานาชาติ (Program for International Student Assessment หรือ PISA) และทดสอบด้านคณิตวิทยาศาสตร์ระดับสากล (Trends in International Mathematics and Science Study หรือ TIMSS) ของสหรัฐอเมริกา ขณะนั้น ต่ำกว่าหลายประเทศ นักเรียนนักศึกษาที่ให้ความสนใจและความสำคัญต่อการเรียนวิชาเหล่านี้มีแนวโน้มลดลงเรื่อย ๆ รวมถึงคนทำงานด้านวิทยาศาสตร์เทคโนโลยี และวิศวกรรมที่เป็นประชากรของอเมริกาเองก็มีจำนวนน้อยลงเช่นกัน สาเหตุหนึ่งเป็นเพราะผู้เรียนไม่เห็นความสำคัญและประโยชน์ของการเรียน วิชาเหล่านี้ เนื่องจากวิชาเหล่านี้แยกโดดเดี่ยวจากกัน ไม่แสดงให้ผู้เรียนเห็นการเชื่อมโยงผสมผสานกัน (บูรณาการ) เพื่อแก้ปัญหาและใช้ประโยชน์ที่เป็นรูปธรรมและสอดคล้องกับสถานการณ์จริง ส่งผลให้ผู้เรียนให้ความรักและเห็นคุณค่าของวิชาเหล่านี้ลดลง ส่งผล กระทบต่อการพัฒนาความเจริญด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี และนวัตกรรมของประเทศในอนาคต จึงคาดว่าสะเต็มศึกษาจะเป็นแนวทางการเรียนการสอนหนึ่งที่ช่วยแก้ปัญหาดังกล่าวได้

          ด้วยข้อมูลและเหตุผลตามที่กล่าวมาแต่ต้น ทำให้ผู้วิจัยสนใจศึกษาและพัฒนารูปแบบการพัฒนาครูฟิสิกส์มัธยมศึกษา ด้านการออกแบบกิจกรรมการเรียนรู้ตามแนวคิดสะเต็มศึกษา โดยต้องการให้รูปแบบที่พัฒนาสอดคล้องกับบริบทของการเรียนการสอนฟิสิกส์ระดับมัธยมปลายของประเทศไทย สอดคล้องกับวิถีการเรียนการสอนของผู้เรียนและผู้สอน และสนองตอบความแตกต่างด้านต่าง ๆ เช่น จุดมุ่งหมายการเรียนการสอน เนื้อหาวิชา พื้นฐานความรู้เดิมของผู้เรียน สไตล์การเรียนรู้ของผู้เรียน วิธีสอนและประสบการณ์ของผู้สอน ความพร้อมด้านอุปกรณ์การสอน ฯลฯ ซึ่งการที่จะได้รูปแบบที่มีลักษณะดังที่กล่าวมานั้น ผู้วิจัยเห็นว่ากระบวนการศึกษาบทเรียน (Lesson Study) เป็นเครื่องมือหรือเป็นนวัตกรรมที่ทำให้บรรลุวัตถุประสงค์ของการวิจัยครั้งนี้ได้ ซึ่งผลที่ตามมาจะมีประโยชน์ต่อการพัฒนาการเรียนการสอนวิชาฟิสิกส์ระดับมัธยมปลายมากและส่งผลต่อเนื่องต่อการพัฒนาด้านเทคโนโลยีของประเทศได้มากในอนาคต เพื่อเป็นฐานของการพัฒนาทรัพยากรบุคคลด้านวิทยาศาสตร์สาขาวิชาฟิสิกส์ และสาขาอื่นที่จำเป็นต้องมีความรู้ฟิสิกส์เป็นฐานการเรียนรู้ และด้วยวัตถุประสงค์ปลายทางที่สำคัญยิ่งคือการพัฒนาประเทศไทยไปสู่ความเจริญที่ยั่งยืน รองรับวิสัยทัศน์ประเทศไทย 4.0

 

วัตถุประสงค์การวิจัย

          1. เพื่อศึกษาและพัฒนารูปแบบการจัดการเรียนการสอนวิชาฟิสิกส์ระดับมัธยมศึกษาปลายตามแนวคิด STEM Education ด้วยกระบวนการชุมชนแห่งการเรียนรู้ (PLC)
          2. เพื่อประเมินผล รูปแบบการจัดการเรียนการสอนรายวิชาฟิสิกส์ระดับมัธยมศึกษาปลายตามแนวคิด STEM Education ด้วยกระบวนการชุมชนแห่งการเรียนรู้ (PLC) ที่พัฒนาได้จากการวิจัยครั้งนี้ ในด้านต่าง ๆ

 

วิธีดำเนินการวิจัย

แบบแผนการวิจัย

          ผู้ศึกษาได้ศึกษาแนวคิดทฤษฎี เอกสารวิชาการ และงานวิจัยที่เกี่ยวข้อง เพื่อใช้เป็น กรอบความคิดในการทำวิจัยครั้งนี้ ซึ่งแสดงดังภาพ

ภาพแผนผังกรอบและแนวคิดในการวิจัย

ประชากรและกลุ่มตัวอย่าง

          ประชากร คือ นักเรียนแผนการวิทยาศาสตร์ – คณิตศาสตร์ ระดับชั้นมัธยมศึกษาตอนปลาย โรงเรียนศรียานุสรณ์ จังหวัดจันทบุรี

          กลุ่มตัวอย่าง คือ นักเรียนแผนการวิทยาศาสตร์ – คณิตศาสตร์ ระดับชั้นมัธยมศึกษาตอนปลายโรงเรียนศรียานุสรณ์ จังหวัดจันทบุรี จำนวน 110 คน ที่ได้จากการเลือกแบบ เจาะจง

เครื่องมือที่ใช้ในการเก็บรวบรวมข้อมูล

          เครื่องมือที่ใช้ในการวิจัยครั้งนี้ได้แก่ 1) แบบสัมฤทธิ์วัดผลสัมฤทธิ์การเรียน 2) แบบทดสอบทักษะการคิดวิจารณญาณ 3) แบบสอบถามทัศนคติต่อวิชาฟิสิกส์ และ 4) แบบสอบถามความคิดเห็น/พึงพอใจต่อกิจกรรมสะเต็มศึกษาซึ่งเครื่องมือทุกฉบับมีค่าความเชื่อมั่น มากกว่า 0.80

การเก็บรวบรวมข้อมูล

          1. รวบรวมข้อมูลที่เกี่ยวข้อง โดยการศึกษาเอกสารและงานวิจัย สนทนากลุ่ม (Focus group) และ สัมภาษณ์ผู้ทรงคุณวุฒิ
          2. ออกแบบรูปแบบฯ และตรวจสอบปรับปรุงโดยการสนทนากลุ่ม (Focus Group) ผู้ทรงคุณวุฒิ จากนั้นนํารูปแบบฯ ให้ครูฟิสิกส์ 4 คน ทดลองใช้ออกแบบกิจกรรมสะเต็มศึกษา และให้ครูฟิสิกส์ 4 คนนํากิจกรรมสะเต็มศึกษาที่ตนเองออกแบบไปทดลองสอนนักเรียน โดยใช้กระบวนการศึกษาบทเรียน (Lesson Study) พร้อมวัดและประเมินผล โดยแบ่งเป็นทดลองกับนักเรียนกลุ่มเล็ก 3 ครั้ง และจากนั้นนำไปทดลองกับนักเรียนกลุ่มใหญ่ในชั้นเรียน

การวิเคราะห์ข้อมูล

ผู้วิจัยใช้วิธีการวิเคราะห์ข้อมูล ดังนี้
          1. ใช้เทคนิคการตรวจสอบความถูกต้องของข้อมูลเชิงคุณภาพ คือ “เทคนิคสามเส้า (Data Triangulation)” (Denzin, 1970) และเทคนิคการวิเคราะห์ข้อมูลเชิงคุณภาพ คือ เทคนิคจำแนกและจัดระบบ (Typology and Taxonomy) เทคนิคสรุปอุปนัย (Analytic Induction) เทคนิคเปรียบเทียบเหตุการณ์ (Constant Comparison) เทคนิควิเคราะห์ข้อมูลเอกสาร (Content Analysis) และเทคนิควิเคราะห์สาเหตุและผล (Cause and Effect Analysis) กับข้อมูลประเภทต่าง ๆ ได้แก่ ข้อมูลที่ได้จากการศึกษาเอกสาร ข้อมูลจากการสัมภาษณ์ผู้สอน และผู้ทรงคุณวุฒิ ข้อมูลจากการสนทนากลุ่ม (Focus group) ผู้เรียน
          2. ใช้วิธีวิธีการทางสถิติ เพื่อวิเคราะห์ข้อมูลข้อมูลเชิงปริมาณ ดังต่อไปนี้   
                           2.1 ใช้สถิติการหาค่าเฉลี่ย (x̄) ค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน (S.D.) และ Pair Sample T – Test เพื่อเปรียบผลสัมฤทธิ์การเรียน และทักษะการคิดวิเคราะห์ ระหว่างก่อนทดลองและสิ้นสุดการทดลอง
                          2.2 ใช้วิธีการหาค่าเฉลี่ย (x̄) ค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน (S.D.) เพื่อหาค่าเฉลี่ยและค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานของข้อมูลที่ได้จากแบบสอบถามทัศนคติของผู้เรียนต่อวิชาเรียนและแบบสอบถามความพึงพอใจของผู้เรียนต่อการจัดกิจกรรมจากนั้นประเมินเป็นระดับทัศนคติและระดับความพึงพอใจ

 

สรุปผลการวิจัย

          1. ได้รูปแบบการพัฒนาครูฟิสิกส์มัธยมศึกษาด้านการออกแบบกิจกรรมการเรียนรู้ตามแนวคิดสะเต็มศึกษาในลักษณะแบบอิงปัญหา ซึ่งมีขั้นตอนการปฏิบัติการสอน    7 ขั้นตอน
          2. ผลจากการให้ครูฟิสิกส์ 4 คน ทดลองใช้รูปแบบฯ ออกแบบกิจกรรมสะเต็มศึกษาลักษณะอิงปัญหา (Problem based learning) ได้ จำนวน 3 เรื่อง ซึ่งผู้ทรงคุณวุฒิประเมินว่าทุกกิจกรรมมีคุณภาพอยู่ในระดับดี และดีมาก ซึ่งจะมีคุณภาพมากถ้ามีวิศวกรให้คำแนะนําหรือครูผู้สอนมีประสบการณ์เกี่ยวกับสิ่งประดิษฐ์มาก่อน
          3. ผลจากการให้ครูฟิสิกส์ 4 คน นํากิจกรรมสะเต็มศึกษาที่ตนเองออกแบบไปทดลองสอนนักเรียนของตนเอง พบว่านักเรียนทุกกลุ่มมีทัศนคติต่อวิชาฟิสิกส์ ทักษะการคิดวิจารณญาณ ผลสัมฤทธิ์การเรียน (ความสามารถในการบูรณาการความรู้ฟิสิกส์ คณิตศาสตร์ และเทคโนโลยี เพื่ออธิบายสถานการณ์ปัญหา) ดีขึ้นหรือสูงขึ้น รวมทั้งมีความพึงพอใจต่อกิจกรรมสะเต็มศึกษาในระดับมาก
          4. พบว่าสิ่งที่ส่งผลต่อการพัฒนาสะเต็มศึกษาของประเทศไทย คือ ความไม่เข้าใจวัตถุประสงค์ที่แท้จริงของสะเต็มศึกษา ความไม่เขาใจกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม (Engineering Process Design) โรงเรียนบางแห่งมีนโยบายและแนวปฏิบัติสะเต็มศึกษาไม่ชัดเจน และครูบางคนมีประสบการณ์ไม่เพียงพอที่จะให้คำแนะนํานักเรียนในการบูรณาการความรู้วิชาฟิสิกส์ คณิตศาสตร์และเทคโนโลยี เพื่ออธิบายสถานการณ์ ปัญหาต่างๆ ในสะเต็มศึกษา

คุณชอบนวัตกรรมนี้แค่ไหน

กดดาวเพื่อให้คะแนน

ค่าเฉลี่ย 3.8 / 5. จำนวนคะแนน 13

ให้คะแนนเพื่อเป็นกำลังใจให้ผู้สร้างนวัตกรรม

Share on facebook
แชร์ไปยัง Facebook
Share on twitter
แชร์ไปยัง Twitter
Share on whatsapp
แชร์ไปยัง WhatsApp
Share on print
พิมพ์หน้านี้

แสดงความคิดเห็น