ความเป็นมาและความสำคัญของปัญหาการวิจัย

          การจัดการศึกษาด้านคณิตศาสตร์มีบทบาทสำคัญต่อประเทศชาติ นำไปสู่การคิดค้นและสร้างสรรค์นวัตกรรมทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ตลอดจนเป็นพื้นฐานสำหรับการเรียนรู้ในสมัยใหม่ ช่วยพัฒนาความคิดของผู้เรียนให้สามารถคิดอย่างมีระบบ มีเหตุผลและสามารถแก้ปัญหาได้อย่างมีประสิทธิภาพ (การปฏิรูปอาชีวศึกษาของประเทศไทย, 2559)  การสอนด้านคณิตศาสตร์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งผู้วิจัยได้ดำเนินการสอนที่ผ่านมามุ่งเน้นการบรรยายมากกว่าการสอนที่เน้นให้ผู้เรียนลงมือปฏิบัติจริงในวิชาชีพที่ตนเองถนัด  ผู้เรียนไม่สามารถนำเอาความรู้มาใช้ในสอดคล้องกับสมรรถนะวิชาชีพของตนเองได้ ขาดการคิดเชิงสร้างสรรค์ รวมทั้งเนื้อหาค่อนข้างยากและมีความเป็นนามธรรมสูง ครูขาดการเชื่อมโยงเนื้อหาคณิตศาสตร์ไปสู่วิชาชีพ ทำให้ผู้เรียนเกิดความเบื่อหน่าย ไม่อยากเรียนเมื่อต้องเรียนเรื่องใหม่ๆ  ส่งผลให้ผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนต่ำลง และจะมีเจตคติที่ไม่ดีต่อการเรียนคณิตศาสตร์ วิจารณ์ พานิช (2557: 25) ได้กล่าวว่า จากทิศทางใหม่ของการพัฒนาการเรียนรู้สู่ศตวรรษที่ 21 พบว่าปัญหาของเด็กไทยที่ต้องพัฒนาอย่างมากคือ การสื่อสารและทำงานร่วมกับผู้อื่น คือเรื่องการแบ่งงานกันทำ ทักษะในการคิดแบบวิจารณญาณเชื่อมโยงสาระวิชาที่หลากหลายมาประยุกต์ในการเรียนรู้  จากปัญหาดังกล่าวข้างต้นครูผู้สอนพยายามค้นหาแนวทางและวิธีการในการจะพัฒนาผู้เรียนมีสมรรถนะวิชาชีพด้วยการบูรณาการด้วยการเรียนรู้แบบ STEM Education ในประเด็นทางสังคมที่สอดคล้องกับสมรรถนะวิชาชีพด้วยการนำข้อคำถามจากที่พบใช้ชีวิตจริงมาพัฒนาผู้เรียนโดยใช้สมรรนถะข้ามสายงาน (Transversal Competencies) มาเป็นฐานในการสร้างความคิด พัฒนาทักษะการเชื่อมโยงทางคณิตศาสตร์ที่นำมาสร้างนวัตกรรมใหม่ที่ตอบโจทย์โลกอนาคตและสอดคล้องกับสมรรถนะวิชาชีพ เพื่อให้ผู้เรียนนำไปเป็นฐานความคิดในการประกอบอาชีพในสถานประกอบการต่อไป

วัตถุประสงค์การวิจัย

          1. เพื่อบอกแนวปฏิบัติที่ดีในการจัดการเรียนรู้โดยใช้แนวคิดสะเต็มศึกษาโดยใช้ประเด็นทางสังคมที่เกี่ยวข้องกับสมรรถนะข้ามสายงานเป็นฐานเพื่อส่งเสริมความสามารถในการเชื่อมโยงทางคณิตศาสตร์ของนักเรียนระดับประกาศนียบัตรวิชาชีพชั้นสูงปีที่ 1 (ปวส.1)

          2. เพื่อพัฒนาทักษะการเชื่อมโยงทางคณิตศาสตร์ของนักเรียนระดับประกาศนียบัตรวิชาชีพชั้นสูงปีที่ 1 (ปวส.1) ผ่านการจัดการเรียนรู้ตามแนวคิดสะเต็มศึกษาโดยใช้ประเด็นทางสังคมที่เกี่ยวข้องกับสมรรถนะข้ามสายงานเป็นฐาน

          3. เพื่อศึกษาทักษะสะเต็มศึกษาของนักเรียนระดับประกาศนียบัตรวิชาชีพชั้นสูงปีที่ 1 (ปวส.1) ผ่านการจัดการเรียนรู้ตามแนวคิดสะเต็มศึกษาโดยใช้ประเด็นทางสังคมที่เกี่ยวข้องกับสมรรถนะข้ามสายงานเป็นฐาน 

วิธีดำเนินการวิจัย

แบบแผนการวิจัย

        ผู้วิจัยใช้รูปแบบงานวิจัยเชิงปฏิบัติการในชั้นเรียน (Classroom Action Research) ซึ่งเป็นงานวิจัยเชิงคุณภาพโดยใช้กระบวนการวิจัยที่เป็นวงจรตามรูปแบบของ Kemmis and Mctaggart (1998) มีขั้นตอนดำเนินงานทั้งหมด 4 ขั้นตอน ได้แก่ 1) ขั้นวางแผน (Plan) 2) ขั้นลงมือปฏิบัติ (Act) 3) ขั้นสังเกต (Observe) 4) ขั้นสะท้อนผลการปฏิบัติงาน (Reflect)

ประชากรและกลุ่มตัวอย่าง

          ประชากร ได้แก่ นักเรียนระดับประกาศนียบัตรวิชาชีพชั้นสูงปีที่ 1 (ปวส.1) ประเภทวิชาช่างอุตสาหกรรม  3 ห้องเรียน จำนวน 89 คน

          กลุ่มตัวอย่าง ได้มาจากการสุ่มแบบกลุ่ม (Cluster Random Sampling) โดยใช้ห้องเรียนเป็นหน่วยในการสุ่ม (Sampling Unit) ซึ่งได้มาจากการจับสลากมา 1 ห้องเรียนจำนวน 25 คน จากห้องเรียนมีนักเรียนมีสภาพคล้ายคลึงกันทุกห้องเรียน ได้นักเรียนชั้น ปวส.1 กลุ่มที่ 1 แผนกวิชาช่างอิเล็กทรอนิกส์ สาขางานอิเล็กทรอนิกส์อุตสาหกรรม

เครื่องมือที่ใช้ในการเก็บรวบรวมข้อมูล   

          เครื่องมือที่ใช้ในการทดลอง คือ แผนการจัดการเรียนรู้ตามแนวคิดสะเต็มศึกษาโดยใช้ประเด็นทางสังคมที่เกี่ยวข้องกับสมรรถนะข้ามสายงานเป็นฐาน

          เครื่องมือในการเก็บรวบรวมข้อมูล คือ

                  1. เครื่องมือที่ใช้ในการเก็บรวบรวมข้อมูลเพื่อบอกแนวปฏิบัติที่ดีในการจัดการเรียนรู้โดยใช้แนวคิดสะเต็มศึกษาโดยใช้ประเด็นทางสังคมที่เกี่ยวข้องกับสมรรถนะข้ามสายงานเป็นฐานเพื่อส่งเสริมความสามารถในการเชื่อมโยงทางคณิตศาสตร์ของนักเรียนระดับประกาศนียบัตรวิชาชีพชั้นสูงปีที่ 1 (ปวส.1) ประกอบด้วย  อนุทินของนักเรียน บันทึกหลังการจัดการเรียนรู้ และใบกิจกรรม

                  2. เครื่องมือที่ใช้ในการเก็บรวบรวมข้อมูลการพัฒนาทักษะการเชื่อมโยงทางคณิตศาสตร์ของนักเรียนระดับประกาศนียบัตรวิชาชีพชั้นสูงปีที่ 1 (ปวส.1)  ผ่านการจัดการเรียนรู้ตามแนวคิดสะเต็มศึกษาโดยใช้ประเด็นทางสังคมที่เกี่ยวข้องกับสมรรถนะข้ามสายงานเป็นฐาน ประกอบด้วย แบบวัดทักษะการเชื่อมโยงทางคณิตศาสตร์  แบบบันทึกการสัมภาษณ์การเชื่อมโยงทางคณิตศาสตร์

                  3. เครื่องมือที่ใช้ในการเก็บรวบรวมข้อมูลการประเมินทักษะสะเต็มศึกษาผ่านการจัดการเรียนรู้ตามแนวคิดสะเต็มศึกษาโดยใช้ประเด็นทางสังคมที่เกี่ยวข้องกับสมรรถนะข้ามสายงานเป็นฐาน ประกอบด้วย แบบประเมินทักษะสะเต็มศึกษา

การเก็บรวบรวมข้อมูล

          ผู้วิจัยทำการเก็บรวบรวมข้อมูลด้วยตนเองโดยมีขั้นตอน ดังนี้

                  1) อธิบายชี้แจงวัตถุประสงค์ของการวิจัยให้นักเรียนทราบ และอธิบายถึงบทบาทหน้าที่ของนักเรียนพร้อมทั้งชี้แจงการสัมภาษณ์นักเรียนหลังการจัดการเรียนรู้เพื่อนำข้อมูลที่ได้มาวิเคราะห์ผลการวิจัย

                  2) ก่อนการจัดการเรียนรู้นักเรียนทุกคนทำแบบวัดทักษะการเชื่อมโยงทางคณิตศาสตร์

                  3) ดำเนินการจัดการเรียนรู้ตามแนวคิดสะเต็มศึกษา โดยการจัดการเรียนรู้ตามแผนการจัดการเรียนรู้ที่เตรียมไว้จำนวน 3 แผนการเรียนรู้

                  4) ผู้วิจัยมอบหมายให้นักเรียนทำใบกิจกรรมระหว่างการจัดการเรียนรู้ในแต่ละคาบ

                  5) นักเรียนประเมินทักษะสะเต็มศึกษาภายในกลุ่มของตนเองร่วมกับครูผู้วิจัย

                  6) บันทึกข้อมูลหลังการจัดการเรียนรู้ซึ่งเป็นการสะท้อนผลการจัดการเรียนรู้โดยระบุจุดแข็งและจุดอ่อน ปัญหาหรืออุปสรรคและแนวทางการแก้ไขในประเด็นต่างๆ

                  7) หลังการจัดการเรียนรู้ครบทุกหัวข้อนักเรียนทุกคนทำแบบวัดทักษะการเชื่อมโยงทางคณิตศาสตร์

                8) หลังจากนักเรียนทำแบบวัดเสร็จสิ้นแล้วผู้วิจัยทำการตรวจคำตอบของนักเรียนหากนักเรียนคนใดตอบคำถามไม่ชัดเจน ผู้วิจัยจะนัดนักเรียนมาสัมภาษณ์พร้อมบันทึกผลการสัมภาษณ์นำไปวิเคราะห์ต่อไป

การวิเคราะห์ข้อมูล

          1. การวิเคราะห์ข้อมูลเพื่อบอกแนวปฏิบัติที่ดีในการจัดการเรียนรู้โดยใช้แนวคิดสะเต็มศึกษาโดยใช้ประเด็นทางสังคมที่เกี่ยวข้องกับสมรรถนะข้ามสายงานเป็นฐานเพื่อส่งเสริมความสามารถในการเชื่อมโยงทางคณิตศาสตร์ของนักเรียนระดับประกาศนียบัตรวิชาชีพชั้นสูงปีที่ 1 (ปวส.1) วิเคราะห์ด้วยวิธีการแบบอุปนัย (Inductive Analysis)

          2. การวิเคราะห์ข้อมูลการพัฒนาทักษะการเชื่อมโยงทางคณิตศาสตร์ของนักเรียนระดับประกาศนียบัตรวิชาชีพชั้นสูงปีที่ 1 (ปวส.1) ผ่านการจัดการเรียนรู้ตามแนวคิดสะเต็มศึกษาโดยใช้ประเด็นทางสังคมที่เกี่ยวข้องกับสมรรถนะข้ามสายงานเป็นฐานใช้การวิเคราะห์ทางสถิติอย่างง่าย ได้แก่ การหาค่าร้อยละ และค่าเฉลี่ยเลขคณิตซึ่งพิจารณาจากการมีองค์ประกอบของการเชื่อมโยงทางคณิตศาสตร์

          3. การประเมินทักษะด้านสะเต็มศึกษา ใช้ผลการประเมินโดยครู และนักเรียน มาวิเคราะห์โดยใช้สถิติค่าเฉลี่ย และส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน (S.D.) โดยใช้โปรแกรมสำเร็จรูป

สรุปผลการวิจัย

          1. แนวปฏิบัติที่ดีในการจัดการเรียนรู้โดยใช้แนวคิดสะเต็มศึกษาโดยใช้ประเด็นทางสังคมที่เกี่ยวข้องกับสมรรถนะข้ามสายงานเป็นฐานเพื่อส่งเสริมความสามารถในการเชื่อมโยงทางคณิตศาสตร์ของนักเรียน ได้แก่
                  1) ให้นักเรียนระบุประเด็นปัญหาหรือวิเคราะห์ปัญหาสร้างความสนใจผ่านการใช้ข้อคำถามและสื่อวิดีทัศน์กระตุ้นการเรียนรู้
                  2) นักเรียนใช้เทคโนโลยีสารสนเทศสืบค้นข้อมูลเพื่อสร้างและสรุปแนวคิดนำมาสร้างสรรค์ผลงานในการแก้ปัญหาตามสถานการณ์
                  3) อธิบายแนวคิดในการสร้างแนวทางการแก้ปัญหาผ่านการสรุปประเด็นจากการอภิปรายภายในกลุ่มย่อย และสรุปองค์ความรู้ของตนเอง
                  4)  การสร้างข้อโต้แย้ง สร้างข้อกล่าวอ้างเพื่อสนับสนุนการตัดสินใจวิธีแก้ปัญหาที่ดีที่สุด
                  5) นักเรียนออกแบบและดำเนินการแก้ปัญหาในการสร้างชิ้นงาน ทดสอบและประเมินผลงานตามสถานการณ์ที่กำหนด
                  6) นักเรียนแสดงบทบาทสมมติผ่านการนำเสนอผลงานแบบตลาดวิชา Walk Rally ร่วมกับการใช้โปรแกรมสร้างวงจรไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ PROTEUS
                  7) การสะท้อนความคิดผ่านการใช้ใบกิจกรรมแบบมีโครงสร้างคำถามที่เกี่ยวข้องกับสมรรถนะวิชาชีพข้ามสายงาน

          2. นักเรียนมีการพัฒนาทักษะการเชื่อมโยงทางคณิตศาสตร์จากก่อนการจัดการเรียนรู้นักเรียนมีรูปแบบการเชื่อมโยงทางคณิตศาสตร์แบบการแสดงแทน การแสดงแทนเทียบเท่า  และแบบใช้คุณสมบัติทั่วไปเปลี่ยนไปเป็นรูปแบบการเชื่อมโยงทางคณิตศาสตร์แบบกระบวนการมากขึ้นเมื่อเสร็จสิ้นการจัดการเรียนรู้ ซึ่งนักเรียน 25 คน (ร้อยละ 100 ) มีคุณภาพของการเชื่อมโยงทางคณิตศาสตร์ในระดับดีเยี่ยม

          3. ทักษะสะเต็มศึกษาโดยใช้การจัดการเรียนรู้ตามแนวคิดสะเต็มศึกษาของนักเรียนโดยใช้ประเด็นทางสังคมที่เกี่ยวข้องกับสมรรถนะข้ามสายงานเป็นฐาน จากการประเมินตนเองและครูประเมินอยู่ในระดับปานกลาง