การวิจัยปฏิบัติการเพื่อพัฒนาสมรรถนะการประเมินและการออกแบบกระบวนการสืบเสาะหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 เรื่องกรด เบส โดยใช้การจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา

Abstract

Competency of evaluation and scientific inquiry process design are very important since students have to identify problems they wish to explore in scientific studies, tell what problems or questions can be investigated using scientific methods, and also propose a method of exploration from a given scientific question. The goal is that students are able to specify and evaluate methods for scientific problem evaluation and methods used by scientists to ensure reliability of information and objectivity of explanations. This is because in today’s society, a student must have an ability to identify issues and distinguish the issues to be studied from other issues to investigate by using scientific methods or to propose problem validation by using scientific methods given the context, and to assess problem validation by applying scientific knowledge and skills to design and plan a process of seeking knowledge and answer to problems. From the survey, it was found that students lacked of such competency so it was necessary to develop that competency. This research aims to 1) design scientific inquiry-based guidelines for learning management under STEM education approach which develop a competency of evaluation and scientific inquiry process design on the topic of acid-base for Grade 11 students, 2) measure the results of the scientific inquiry-based learning management under STEM education approach which influences the competency of evaluation and scientific inquiry process design on the topic of acid-base for Grade 11 students from scientific inquiry-based learning management under STEM education approach. A target group of this research included 26 students in Grade 11 enrolled in 1st semester of academic year 2019 at one school in Kamphaeng Phet Province. The researcher adopted a classroom-based action research methodology which was a repeat operation according to the PAOR cycle. Research instruments included three scientific inquiry-based learning plans under STEM education, test of competency of evaluation and scientific inquiry process design, learning activity sheets. Data analysis was analyzed using content analysis and verified using triangulation. Statistics for data analysis were mean, standard deviation, and content analysis. Results of this research were as follows: 1) the appropriate approach in learning management consisted of 1.1) Engagement: the teacher presented situations to the students for discussion, problem analysis from the given situations, including problem identification and distinguishment, or answering what problems could be examined through scientific processes, then choosing the problem which needed to be explored by scientific methods and presenting that problem; 1.2) Inquiry Process Design: students designed and presented a method to examine scientific problems and conducted the experiments as designed; 1.3) Explanation and Conclusion: students jointly assessed how they explored scientific issues to learn key concepts from doing learning activities by giving them an opportunity to present an experimental method and results and to discuss those results and summarize knowledge or ideas from those learning activities; 1.4) Innovation Improvement and Knowledge Elaboration: students improved their experiments and conduct experiments, then jointly discussed experimental results, summarized what knowledge or ideas was gained from that improvement, and jointly assessed methods for exploring scientific problems; 1.5) Evaluation: students presented the concepts and knowledge inquiry process for creating a piece of work, or method development for further advancement, or evaluating learning through processes; and 2) From scientific inquiry-based learning management under STEM education, the students had higher scores on the competency of evaluation and scientific inquiry process design than before learning, and students improved steadily in each cycle of operation. This meant scientific inquiry-based learning management under STEM education could improve the competency of evaluation and scientific inquiry process design for students.

สมรรถนะการประเมินและออกแบบกระบวนการสืบเสาะหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์มีความสำคัญอย่างยิ่ง โดยที่นักเรียนต้องระบุปัญหาที่ต้องการสำรวจในการศึกษาทางวิทยาศาสตร์ได้ บอกได้ว่าประเด็นปัญหาหรือคำถามใดสามารถตรวจสอบได้ด้วยวิธีการทางวิทยาศาสตร์ ร่วมถึงเสนอวิธีการสำรวจจากคำถามทางวิทยาศาสตร์ที่กำหนดให้ได้ โดยจะต้องบอกและประเมินวิธีสำรวจตรวจสอบปัญหาทางวิทยาศาสตร์และประเมินวิธีการที่นักวิทยาศาสตร์ใช้เพื่อให้แน่ใจถึงความน่าเชื่อถือของข้อมูลและความเป็นกลางของคำอธิบายได้ เนื่องจากในสังคมปัจจุบันต้องมีความสามารถในการระบุประเด็นปัญหาและแยกแยะประเด็นปัญหาที่ต้องการศึกษาออกจากประเด็นปัญหาอื่นเพื่อตรวจสอบด้วยวิธีการทางวิทยาศาสตร์หรือเสนอวิธีสำรวจตรวจสอบปัญหาด้วยวิธีทางวิทยาศาสตร์ภายใต้บริบทนั้น ๆ และประเมินวิธีการตรวจสอบปัญหาได้ โดยการนำความรู้และทักษะทางวิทยาศาสตร์มาใช้ประโยชน์ในออกแบบและวางแผนกระบวนการสืบเสาะหาความรู้และหาคำตอบจากประเด็นปัญหา ซึ่งจากการสำรวจ พบว่าสมรรถนะดังกล่าวของนักเรียนยังอยู่ในระดับต่ำซึ่งจำเป็นจะต้องได้รับการพัฒนา งานวิจัยนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อศึกษา 1) แนวทางการจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษาที่พัฒนาสมรรถนะประเมินและการออกแบบกระบวนการสืบเสาะหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์ เรื่อง กรด เบส ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 2) ผลการจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษาที่มีผลต่อสมรรถนะการประเมินและออกแบบกระบวนการสืบเสาะหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์ เรื่อง กรด เบส ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 โดยใช้การจัดการเรียนรู้ผ่านกระบวนการสืบเสาะหาความรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา กลุ่มเป้าหมายในการวิจัยครั้งนี้ คือ นักเรียนในชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 2562 จำนวน 26 คน ในโรงเรียนแห่งหนึ่งในจังหวัดกำแพงเพชร การวิจัยครั้งนี้ผู้วิจัยใช้รูปแบบการวิจัยปฏิบัติการในชั้นเรียนซึ่งเป็นการปฏิบัติการซ้ำตามวงจร PAOR จำนวน 3 วงจรปฏิบัติการ เครื่องมือวิจัย ได้แก่ แผนการจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา จำนวน 3 แผน แบบทดสอบสมรรถนะประเมินและการออกแบบกระบวนการสืบเสาะหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์ ใบกิจกรรมการจัดการเรียนรู้ วิเคราะห์ผลข้อมูลโดยใช้การวิเคราะห์เชิงเนื้อหาและตรวจข้อสอบข้อมูลเชิงคุณภาพแบบสามเส้า สถิติที่ในการวิเคราะห์ข้อมูล ได้แก่ ค่าเฉลี่ย ค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน และการวิเคราะห์เชิงเนื้อหา ผลการวิจัย พบว่า 1) แนวทางที่เหมาะสมในการจัดการเรียนรู้ ประกอบด้วย 1.1) ขั้นสร้างความสนใจ ครูนำเสนอสถานการณ์ให้นักเรียนร่วมกันอภิปราย วิเคราะห์ปัญหาจากสถานการณ์ รวมทั้งระบุปัญหาและแยกแยะประเด็นปัญหา หรือคำถามใดสามารถตรวจสอบได้ด้วยกระบวนการทางวิทยาศาสตร์และเลือกปัญหาที่ต้องการสำรวจตรวจสอบด้วยวิธีการทางวิทยาศาสตร์และนำเสนอประเด็นปัญหา 1.2) ขั้นการออกแบบกระบวนการสืบเสาะหาความรู้ นักเรียนออกแบบและนำเสนอวิธีการตรวจสอบปัญหาทางวิทยาศาสตร์และลงมือปฏิบัติการทดลองตามที่ออกแบบไว้ 1.4) ขั้นอธิบายและลงข้อสรุป นักเรียนร่วมกันประเมินวิธีสำรวจตรวจสอบประเด็นปัญหาทางวิทยาศาสตร์เพื่อเรียนรู้แนวคิดสำคัญจากการทำกิจการเรียนรู้ โดยเปิดโอกาสให้นักเรียนได้นำสนอวิธีการทดลองและผลการทดลองและร่วมกันอภิปรายผลการทดลองรวมทั้งสรุปความรู้หรือแนวคิดที่ได้จากกิจกรรมการเรียนรู้ 1.5) ขั้นปรับปรุงนวัตกรรมและขยายความรู้ นักเรียนปรับปรุงการทดลองและลงมือปฏิบัติการทดลอง และร่วมกันอภิปรายผลการทดลองรวมทั้งสรุปความรู้หรือแนวคิดที่ได้จากปรับปรุงการทดทดลองและร่วมกันประเมินวิธีการสำรวจตรวจสอบปัญหาทางวิทยาศาสตร์ 1.6) ขั้นการวัดและประเมินผล นักเรียนนำเสนอแนวคิดและขั้นตอนการสืบเสาะหาความรู้ของการสร้างชิ้นงานหรือการพัฒนาวิธีการ เพื่อการพัฒนาต่อไปหรือเป็นเป็นการประเมินการเรียนรู้ด้วยกระบวนการต่าง ๆ และ 2) การจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา นักเรียนมีคะแนนสมรรถนะการประเมินและออกแบบกระบวนการสืบเสาะหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์สูงกว่าก่อนเรียนและนักเรียนมีการพัฒนาการที่ดีขึ้นอย่างเป็นลำดับในแต่ละวงจรปฏิบัติการ แสดงให้เห็นว่าจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษาช่วยพัฒนาสมรรถนะการประเมินและออกแบบกระบวนการสืบเสาะหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์ของนักเรียนได้