เผยแพร่นวัตกรรมการศึกษา-นางสาวพิมพ์ณรดา จินดาธรานันท์
รายงานนวัตกรรมการศึกษา
**************************************************************************
ชื่อเรื่อง การพัฒนารูปแบบการสอนฟิสิกส์โดยใช้แนวคิดสะเต็มศึกษาร่วมกับการจัดการเรียนรู้โดยใช้ปัญหาเป็นฐาน เพื่อส่งเสริมสมรรถนะ ในการแก้ปัญหาแบบร่วมมือ รายวิชาฟิสิกส์3
เรื่องการเคลื่อนที่แบบโพรเจคไทล์ รหัสวิชา ว30203 ภาคเรียนที่ 2 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4
ผู้จัดทำ นางสาวพิมพ์ณรดา จินดาธรานันท์
โรงเรียน ขุขันธ์ สำนักงานเขตพื้นที่การศึกษามัธยมศึกษาศรีสะเกษ ยโสธร
ปีที่จัดทำ พ.ศ. 2567
ประเภทนวัตกรรม ด้านจัดการเรียนรู้
*****************************************************************************
1. หลักการ/ที่มาความสำคัญ
วิทยาศาสตร์มีความสำคัญต่อชีวิตและการประกอบอาชีพต่างๆเพราะทุกคนใช้เทคโนโลยีที่สร้างขึ้นเพื่อความ
สะดวกสบายในการดำรงชีวิต ทั้งหมดนี้ล้วนเป็นผลของความรู้วิทยาศาสตร์ ผสมผสานความคิดสร้างสรรค์และศาสตร์
อื่น ๆ ช่วยให้มนุษย์พัฒนาวิธีคิดเชิงเหตุผล คิดวิเคราะห์ คิดสร้างสรรค์ มีทักษะในการสืบเสาะหาความรู้ ส่งผลให้เกิดการพัฒนาความสามารถในการแก้ปัญหา อย่างเป็นขั้นตอนโดยมีแบบแผน ผ่านการตัดสินใจด้วยความรู้จำนวนมากและมีหลักฐานเชิงประจักษ์ ที่พิสูจน์ได้ วิทยาศาสตร์เป็นศาสตร์ของโลกสมัยใหม่ซึ่งเป็นโลกแห่งการเรียนรู้ (knowledge-based society) (กระทรวงศึกษาธิการ. 2560: 92) วิทยาศาสตร์เป็นการเรียนรู้เพื่อเข้าใจธรรมชาติ ผ่านกระบวนการทางวิทยาศาสตร์โดยเริ่มจากการสังเกต การสำรวจ และทาการทดลองเกี่ยวกับ ปรากฏการณ์ธรรมชาติต่าง ๆ แล้วนำผลมาวิเคราะห์ สร้างทฤษฎี และพัฒนาแนวคิด เพื่อสร้าง เทคโนโลยี ดังนั้นการเรียนวิทยาศาสตร์จึงมุ่งให้ผู้เรียนเป็นผู้สืบเสาะหาความรู้ให้มากที่สุด เพื่อให้ได้ ทักษะกระบวนการและความรู้ในการดำรงชีวิตทุกคนจึงต้องเรียนวิทยาศาสตร์ เพื่อที่จะเข้าใจ ในธรรมชาติและเทคโนโลยี พร้อมนำความรู้ไปใช้อย่างสร้างสรรค์มีเหตุผล และมีคุณธรรมทักษะเพื่อการดำรงชีวิตในศตวรรษที่ 21 ระบุว่าสาระวิชามีความสำคัญมากแต่ไม่เพียงพอ สำหรับการเรียนรู้เพื่อการดำรงชีวิตในศตวรรษที่ 21 ปัจจุบันการเรียนรู้สาระวิชา (content หรือ subject matter) ควรเป็นการเรียนจากการค้นคว้าเองของนักเรียน โดยครูช่วยแนะนำ และช่วยออกแบบกิจกรรม ที่ช่วยให้นักเรียนแต่ละคนสามารถประเมินความก้าวหน้าของการเรียนรู้ของตนเองได้ สาระวิชาหลัก (Core Subjects) ประกอบด้วย ภาษาแม่และภาษาสำคัญของโลก ศิลปะคณิตศาสตร์ การปกครองและ หน้าที่พลเมือง เศรษฐศาสตร์ วิทยาศาสตร์ ภูมิศาสตร์ และประวัติศาสตร์โดยวิชาแกนหลักนี้จะนำมาสู่ การกำหนดเป็นกรอบแนวคิดและยุทธศาสตร์สำคัญต่อการจัดการเรียนรู้ในเนื้อหาเชิงสหวิทยาการ (Interdisciplinary) หรือหัวข้อสำหรับศตวรรษที่ 21 โดยการส่งเสริมความเข้าใจในเนื้อหา วิชาแกนหลัก และสอดแทรกทักษะแห่งศตวรรษที่ 21 เข้าไปในทุกวิชาแกนหลัก ดังนี้ 1) ทักษะด้านการเรียนรู้ และนวัตกรรม จะเป็นตัวกำหนดความพร้อมของนักเรียนเข้าสู่โลกการทำงานที่มีความซับซ้อนมากขึ้น ในปัจจุบัน ได้แก่ ความริเริ่มสร้างสรรค์และนวัตกรรม การคิดอย่างมีวิจารณญาณและการแก้ปัญหา การสื่อสารและการร่วมมือ 2) ทักษะด้านสารสนเทศ สื่อ และเทคโนโลยี เนื่องด้วยในปัจจุบัน มีการเผยแพร่ข้อมูลข่าวสารผ่านทางสื่อและเทคโนโลยีมากมาย ผู้เรียนจึงต้องมีความสามารถในการแสดงทักษะการคิดอย่างมีวิจารณญาณและปฏิบัติงานได้หลากหลาย โดยอาศัยความรู้ในหลายด้าน ได้แก่ ความรู้ด้านสารสนเทศ ความรู้เกี่ยวกับสื่อและความรู้ด้านเทคโนโลยี 3) ทักษะด้านชีวิตและอาชีพ ในการดำรงชีวิตและทำงานในยุคปัจจุบันให้ประสบความสำเร็จนักเรียนจะต้องพัฒนาทักษะชีวิตที่สำคัญ ได้แก่ ความยืดหยุ่นและการปรับตัว การริเริ่มสร้างสรรค์และ เป็นตัวของตัวเอง ทักษะสังคมและสังคม ข้ามวัฒนธรรม การเป็นผู้สร้างหรือผู้ผลิต (Productivity) และ ความรับผิดชอบเชื่อถือได้(Accountability) และภาวะผู้นำและความรับผิดชอบ (Responsibility) (วิจารณ์ พานิช. 2555 : 16-21) นอกจากนี้ ประเทศไทยได้กำหนดกรอบแนวคิดในการจัดการศึกษาภายใต้บริบทโดยเน้น
การศึกษาในศตวรรษที่ 21 ในการพัฒนาทักษะในด้านต่างๆของผู้เรียน ได้แก่ ทักษะชีวิตและอาชีพ ทักษะด้าน
เทคโนโลยีสารสนเทศ และทักษะการเรียนรู้และนวัตกรรม 4 Cs ได้แก่ การคิดอย่างมีวิจารณญาณ (Critical Thinking) การสื่อสาร (Communication) การร่วมมือ (Collaboration) และการสร้างสรรค์ (Creativity) พันธกิจ ที่สำคัญของการจัดการศึกษา เพื่อคงความเป็นเอกลักษณ์แห่งชาติไทย โดยมีที่มาจากนโยบาย Thailand 4.0 ยุทธศาสตร์ชาติ 20 ปี(พ.ศ.2560-2579) และแผนพัฒนาเศรษฐกิจและสังคมแห่ชาติ ฉบับที่ 12 (พ.ศ.2560- 2567) ที่ให้ความสำคัญกับการพัฒนาและเสริมสร้างศักยภาพทรัพยากรมนุษย์อย่างยั่งยืน
ด้วยเหตุนี้จึงจําเป็นอย่างยิ่งที่แต่ละประเทศต้องเตรียมคนรุ่นใหม่ในศตวรรษที่ 21 ให้มีทักษะในการแก้ปัญหา รวมทั้งทักษะความร่วมมือและการทํางานร่วมกับผู้อื่น คณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐานจึงได้กําหนดให้ทักษะการ
แก้ปัญหาและการทํางานร่วมกับผู้อื่นนี้เป็นส่วนหนึ่งขององค์ประกอบ ทักษะชีวิตที่สําคัญ อีกทั้งยังเป็นทักษะสําคัญที่
ต้องเกิดขึ้นกับผู้เรียนในหลักสูตรแกนกลางการศึกษา ขั้นพื้นฐาน 2551 (กระทรวงศึกษาธิการ. 2551 : 48) ที่จะสร้าง
และพัฒนาเป็นภูมิคุ้มกันชีวิตให้กับเด็ก และเยาวชนเพื่อรองรับการเปลี่ยนแปลงและสภาพปัญหาที่เกิดขึ้น ทั้งใน
ปัจจุบันและเตรียมความพร้อม สําหรับอนาคตและเพื่อให้มีศักยภาพที่จะแข่งขันกับประเทศอื่น ๆ ทั่วโลกได้ ความสําคัญของทักษะ การแก้ปัญหาและความร่วมมือที่มีต่อเด็กและเยาวชนรุ่นใหม่ในศตวรรษที่ 21 ตามที่กล่าวมานี้
มีความสอดคล้องกับความสําคัญของการแก้ปัญหาแบบร่วมมือ ซึ่งเป็นการรวมกันของทักษะ การทํางานร่วมกันและ
ทักษะที่จําเป็นในการแก้ปัญหา OECD (2012 : 12) ได้กล่าวไว้ว่า สมรรถนะ การแก้ปัญหาแบบร่วมมือมีความสําคัญ
และจําเป็นทั้งในการจัดการศึกษาและการทํางาน เนื่องจาก ในการประเมิน PISA ปี 2003 ปี 2012 และปี 2015 ที่ผ่านมา มีการประเมินการแก้ปัญหา จากสถานการณ์โดยเป็นการแก้ปัญหาส่วนบุคคลงไม่สามารถเกิดขึ้นได้ในทันที
และเห็นได้ชัดแต่การแก้ปัญหาแบบร่วมมือนั้นแต่ละบุคคลจะแบ่งปันความเข้าใจ ความพยายาม และการทํางานร่วมกัน เพื่อแก้ปัญหาจากสถานการณ์ต่าง ๆ การแก้ปัญหาแบบร่วมมือมีข้อดีมากกว่าการแก้ปัญหา ส่วนบุคคล เนื่องจากช่วย
ให้มีสมาชิกในการทํางานที่มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น มีการรวบรวมความรู้ มุมมองละประสบการณ์จากสมาชิกแต่ละคน
อีกทั้งยังมีความคิดสร้างสรรค์และคุณภาพของการแก้ ปัญหาที่เพิ่มขึ้นจากความคิดของสมาชิกในกลุ่มคนอื่น ๆ ด้วย (สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยี. 2558 : ผู้วิจัยในฐานะครูผู้สอนกลุ่มสาระการเรียนรู้
วิทยาศาสตร์เทคโนโลยี จึงได้สังเกตพฤติกรรม การเรียนรู้ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 โรงเรียนขุขันธ์ในปีที่ผ่านมามา คือ นักเรียนสามารถ แก้ปัญหาจากสถานการณ์ที่ครูกําหนดให้ได้ดีในระดับหนึ่ง แต่เมื่อสังเกตพฤติกรรม
ของนักเรียนขณะ ทํากิจกรรมการแก้ปัญหาเป็นกลุ่ม พบว่า นักเรียนค่อนข้างแบ่งแยกกัน มีการสื่อสาร ติดตาม หรือมีปฏิสัมพันธ์กับเพื่อนร่วมกลุ่มค่อนข้างน้อย ไม่ค่อยมีการสร้างเป้าหมายและวางแผนก่อนการทํางาน และมักไม่แบ่งหน้าที่กันในการทํางานอย่างเป็นกิจลักษณะ ภาระงานจึงค่อนข้างหนักเฉพาะสมาชิกคน ใดคนหนึ่งเท่านั้นที่เป็นเสมือนหัวหน้ากลุ่ม คอยเสนอความรู้ มุมมอง หรือข้อคิดเห็นต่าง ๆ ของตนเอง สมาชิกคนอื่น ๆ จะปฏิบัติตามโดยไม่กล้าที่แสดงความคิดเห็นหรือแลกเปลี่ยนความรู้ มุมมอง และทําความเข้าใจในปัญหาและวิธีการแก้ปัญหาร่วมกัน ซึ่งพฤติกรรมดังที่กล่าวมานั้นยังไม่เป็นไปตามเป้าหมาย ที่ต้องการให้นักเรียนมีสมรรถนะแก้ปัญหาแบบร่วมมือเท่าใดนัก ด้วยเหตุนี้จึงจําเป็นอย่างยิ่งที่ระบบการศึกษาจะต้องดําเนินการเพื่อยกระดับสมรรถนะการแก้ปัญหาของนักเรียนให้สูงขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ครูต้องจัดการเรียนรู้ที่สามารถส่งเสริมให้นักเรียนมีสมรรถนะในการแก้ปัญหาและสามารถสื่อสาร และทํางานร่วม
กับผู้อื่นให้อยู่ในระดับสูง ผู้วิจัยจึงได้ศึกษาวิธีการที่จะสามารถช่วยส่งเสริมการแก้ปัญหาแบบร่วมมือของนักเรียน
พบว่า การจัดการเรียนรู้โดยใช้ปัญหาเป็นฐาน (Problem-Based Learning) เป็นการใช้ปัญหามาเป็นเครื่องมือ
ให้นักเรียนเกิดการเรียนรู้ตามจุดประสงค์ที่ตั้งไว้ โดยปัญหาที่ใช้อาจเป็นสถานการณ์ปัญหาจริงหรือ สถานการณ์
ปัญหาที่เกิดขึ้นเพื่อให้นักเรียนได้เผชิญกับปัญหาโดยตรง เป็นการนำเอาปัญหา มากระตุ้นให้นักเรียนเกิดความสนใจ อยากรู้ อยากเห็น นำไปสู่ความต้องการค้นหาคำตอบหรือแนวทาง ในการแก้ปัญหานั้น เป็นการจัดการเรียนรู้ที่มี
ความยืดหยุ่นหลากหลายมุ่งเน้นให้นักเรียนเกิดทักษะ การเรียนรู้และยังเป็นกระบวนการที่ช่วยส่งเสริมให้นักเรียน
สามารถดำเนินชีวิตอยู่ในสังคมที่มีความซับซ้อน ได้เป็นอย่างดี โดยการจัดการเรียนรู้โดยใช้ปัญหาเป็นฐานนี้นักเรียน
ต้องร่วมกันหาวิธีแก้ปัญหาเป็นกลุ่ม มีการบูรณาการความรู้ที่จำเป็นในการแก้ปัญหาเข้าด้วยกัน มีการฝึกการคิด
วิเคราะห์และแก้ปัญหาเป็นกลุ่ม เพื่อให้นักเรียนเข้าใจปัญหาและรู้จักแลกเปลี่ยนความคิดเห็นกับเพื่อนร่วมกลุ่มเพื่อให้
ได้วิธีการแก้ปัญหา ที่หลากหลาย (Gallagher. 1997 : 12) ซึ่งนับว่าเป็นลักษณะสำคัญของการจัดการเรียนรู้โดยใช้
ปัญหา เป็นฐานที่นักเรียนต้องมีการวางแผนการแก้ปัญหาร่วมกันกับสมาชิกในกลุ่มจากการเรียนรู้แบบเป็นกลุ่มย่อย ช่วยกันสืบค้นข้อมูล เป็นการฝึกทักษะการแก้ปัญหาด้วยเหตุผล ฝึกให้นักเรียนได้มีทักษะในการสื่อสาร และเข้าใจใน
ความแตกต่างระหว่างบุคคลรู้จักฝึกตนเองเพื่อพัฒนาความสามารถในการแก้ปัญหา พร้อมกับสมาชิกในกลุ่ม โดยหัวใจสำคัญของการจัดการเรียนรู้แบบนี้คือ ลักษณะของปัญหาหากครูใช้ สถานการณ์ปัญหาจัดขึ้นควรเป็น
ปัญหาที่มีความซับซ้อนเป็นสิ่งที่ต้องอาศัยการแบ่งปันข้อมูลจากสมาชิก หลาย ๆ คน หากใช้ข้อมูลโดยสาพังคนเดียว
อาจได้คำตอบที่ผิดพลาดและควรเป็นปัญหาที่มีวิธีการแก้ ที่หลากหลายต้องอาศัยการศึกษาค้นคว้าข้อมูลหรือ
ทำการทดลองเพื่อนำไปสู่คำตอบของปัญหาเหล่านั้นซึ่งกระบวนการจัดการเรียนรู้โดยใช้ปัญหาเป็นฐานประกอบ
ด้วย 6 ขั้นตอน ได้แก่ 1) กำหนดปัญหา 2) ทำความเข้าใจปัญหา 3) ดำเนินการศึกษาค้นคว้า 4) สังเคราะห์ความรู้
5) สรุปและประเมินค่า ของคำตอบ และ6) นำเสนอและประเมินผลงาน ทั้งนี้ยังมีนักการศึกษาบางท่านได้วิเคราะห์
ความสอดคล้อง ของการจัดการเรียนรู้โดยใช้ปัญหาเป็นฐานที่ส่งเสริมทักษะการเรียนในศตวรรษที่ 21 พบว่า
กระบวนการ จัดการเรียนรู้โดยใช้ปัญหาเป็นฐานช่วยส่งเสริมในนักเรียนได้ใช้ทักษะการคิดอย่างมีวิจารณญาณ และทักษะการแก้ปัญหาทักษะการทำงานเป็นทีมและฝึกภาวะผู้นำ ทักษะการสื่อสารข้อมูลสารสนเทศ และเท่าทัน
สื่อ เป็นต้น (ทิศนา แขมมณี. 2561 : 25) ซึ่งเป็นทักษะสำคัญที่ทำให้นักเรียนสามารถ แก้ปัญหาที่เกิดขึ้นในชีวิต
และอยู่ในสังคมร่วมกับผู้อื่นได้อย่างมีความสุข จากผลการวิจัยของชนะชัย ทะยอม สิรินภา กิจเกื้อxxxล และจินตนา กล่ำเทศ(2560 : 83) ที่ได้ ทำการวิจัยปฏิบัติการเพื่อพัฒนาสมรรถนะการแก้ปัญหาแบบร่วมมือโดยใช้รูปแบบ
การเรียนรู้แบบเสริม ต่อการเรียนรู้บนฐานของการใช้ปัญหาเป็นฐาน เรื่อง ปริมาณสารสัมพันธ์ สำหรับนักเรียนชั้น
มัธยมศึกษาปีที่ 4 ห้องเรียนพิเศษวิทยาศาสตร์พบว่า แนวทางการจัดการเรียนรู้ที่ช่วยส่งเสริมสมรรถนะ การแก้ปัญหาแบบร่วมมือได้ คือ การกำหนดสถานการณ์ปัญหาที่น่าสนใจและเกี่ยวข้องกับชีวิตประจำวัน การกำหนดภาระงานที่มากในชั้นเรียน ได้แก่ การทำการทดลองเพื่อหาคำตอบของการแก้ปัญหา การสร้างชิ้นงาน และการทดสอบผลการแก้ปัญหา เป็นต้น และการกระตุ้นให้นักเรียนสะท้อนความคิด และมีการประเมินความเข้าใจร่วมกันผ่านการอภิปรายโต้แย้ง สะท้อนให้เห็นว่า การจัดการเรียนรู้โดยใช้ ปัญหาเป็นฐานเป็นแนวทางการจัดการเรียนรู้ที่สามารถส่งเสริมสมรรถนะในการแก้ปัญหาแบบร่วมมือได้จริง
อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการแก้ปัญหาแบบร่วมมือนั้นจําเป็นที่จะต้องมีการบูรณาการความรู้ ละทักษะในสาขาวิชาอื่น ๆ มาใช้ในการแก้ปัญหาด้วย ดังนั้นผู้วิจัยจึงได้ศึกษาการจัดการเรียนรู้ ตามแนวคิดสะเต็มศึกษาร่วมด้วย นโยบายในปัจจุบันหลายประเทศทั่วโลกตระหนักและให้ความสำคัญ ต่อการเรียนการสอนด้านวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์และคณิตศาสตร์หรือเรียกกัน ทั่วไปว่า สะเต็มศึกษา (Science, Technology, Engineering, and Mathematics Education: STEM Education) ในการเตรียมกำลังคนให้มีความรู้ความสามารถในการขับเคลื่อน
เศรษฐกิจ และสังคมของประเทศ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสหรัฐอเมริกาเป็นประเทศแรกที่นำสะเต็มศึกษามาใช้ แก้ปัญหาการศึกษา เพราะสหรัฐอเมริกาประสบปัญหาการขาดแคลนกำลังคนด้านวิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยีที่เป็นกำลังสำคัญในการพัฒนานวัตกรรมและเทคโนโลยี อันเป็นรากฐานสำคัญ ในการเจริญเติบโตของเศรษฐกิจ ด้วยเหตุนี้สหรัฐอเมริกาจึงให้ความสำคัญในการพัฒนาทักษะ ด้านวิทยาศาสตร์เทคโนโลยีวิศวกรรมศาสตร์และคณิตศาสตร์อีกทั้งเห็นว่า การเรียนการสอน ด้านสะเต็มศึกษาเป็น
แนวทางหนึ่งในการส่งเสริมทักษะที่จำเป็นสำหรับผู้เรียนในศตวรรษที่ 21 ทั้งด้านปัญญา ทักษะการคิดวิเคราะห์ การคิดสร้างสรรค์ และด้านคุณลักษณะ ที่มุ่งให้ผู้เรียนมีทักษะ การทำงานเป็นกลุ่ม และมีการสื่อสารที่มีประสิทธิภาพ (ประสงสิทธิ์ ราชชมพู. 2562 : 544)
สำหรับประเทศไทย มีการแต่งตั้งคณะกรรมาธิการการสื่อสารมวลชน การวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และสารสนเทศ ตามมติที่ประชุมสภานิติบัญญัติครั้งที่ 14/2557 วันพฤหัสที่ 9 ตุลาคม พ.ศ. 2557 โดยมีหน้าที่ดำเนินการพิจารณาศึกษาเรื่องสะเต็มศึกษา (STEM Education) โดยความร่วมมือ ของคณะกรรมาธิการการศึกษาและการกีฬา สภานิติบัญญัติแห่งชาติ และสถาบันส่งเสริมการสอน วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) ซึ่งต่อมาได้เกิดเป็นความร่วมมือกันระหว่างคณะกรรมาธิการ การศึกษาและการกีฬา คณะกรรมาธิการการสื่อสารมวลชน การวิทยาศาสตร์เทคโนโลยี และสารสนเทศ สภานิติบัญญัติแห่งชาติ และสถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) ในการผลักดันในเรื่องสะเต็มศึกษาที่ชัดเจนขึ้น (คณะกรรมาธิการสื่อสารมวลชน การวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และสารสนเทศ สภานิติบัญญัติแห่งชาติ.2557: 2) ปัจจุบันประเทศไทยมีหน่วยงานสนับสนุน การจัดการเรียนการสอนด้านสะเต็มและส่งเสริมกิจกรรมสะเต็มนอกห้องเรียนเพื่อมุ่งเน้นการใช้ สะเต็มเพื่อการเรียนรู้ ในปีพ.ศ. 2559-2560 สำนักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐานได้เป็น หน่วยงานหลักในการดำเนินการขับเคลื่อนการจัดการเรียนรู้สะเต็มศึกษา แบ่งโรงเรียนออกเป็น 4 กลุ่ม ประกอบด้วย 1) โรงเรียนขับเคลื่อนการจัดการเรียนรู้สะเต็มศึกษา (STEM Education) ปี พ.ศ. 2559 เขตละ 10 โรงเรียน รวม 2,250 โรงเรียน 2) โรงเรียนศูนย์ฝึกอบรมและให้คำปรึกษาหลักสูตร ฝึกอบรม STEM Education ประจำจังหวัด 154 โรงเรียน 3) โรงเรียนศูนย์สะเต็มศึกษาภาค จำนวน 13(+7) โรงเรียน และโรงเรียนเครือข่าย
สะเต็มศึกษา จำนวน 78(+42) โรงเรียน รวมจำนวน 91(+49) โรงเรียน และ 4) โรงเรียนครู “สะเต็มศึกษา :
ต้นกล้า Smart Trainer Team” โรงเรียนละ 1 คน จำนวน 225 เขต ๆ ละ 10 โรงเรียน รวม 2,250 โรงเรียน (สำนักงานคณะกรรมการการศึกษา ขั้นพื้นฐาน. 2560 : 3)
กล่าวได้ว่าการจัดการเรียนรู้ตามแนวคิดสะเต็มศึกษา เป็นแนวทางการจัดการเรียนการสอน ที่เหมาะสมกับศตวรรษที่ 21 กล่าวคือเป็นแนวทางการจัดการเรียนการสอนแบบบูรณาการ ใน 4 สาขาวิชาเข้าด้วยกัน ได้แก่วิทยาศาสตร์(Science) เทคโนโลยี(Technology) วิศวกรรมศาสตร์ (Engineering) และคณิตศาสตร์(Mathematics) ซึ่ง สสวท. (2557: 11) ได้ให้ความหมายของการจัด การเรียนการสอนตามแนวคิดสะเต็มศึกษา (STEM Education) หมายถึง แนวทางการจัดการศึกษา ที่บูรณาการความรู้ใน 4 สหวิทยาการ ได้แก่วิทยาศาสตร์วิศวกรรมศาสตร์เทคโนโลยีและคณิตศาสตร์ โดยเน้นการนำความรู้ไปใช้ในการแก้ปัญหาในชีวิตจริง รวมทั้งการพัฒนากระบวนการหรือผลผลิต ใหม่ที่เป็นประโยชน์ต่อการดำเนินชีวิตและการทำงาน Vasquez, Comer, and Sneider (2013: 18) เสนอลักษณะการจัดการเรียนการสอนตามแนวคิดการบูรณาการสะเต็มศึกษา 5 ลักษณะ คือ 1) มุ่งเน้น ไปที่การบูรณาการ 2) เชื่อมโยงระหว่างเนื้อหาวิชากับชีวิตจริง 3) เน้นการพัฒนาทักษะที่จำเป็นสำหรับ ศตวรรษที่21 4)สร้างความท้าทายให้กับนักเรียน และ 5) มีการแลกเปลี่ยนความคิดเห็นกันระหว่าง นักเรียนจากผลการศึกษาของ National Research Council of The National Academies (2011) พบว่า การจัดการเรียนการสอนตามแนวคิดสะเต็มศึกษา (STEM Education) เป็นการจัดการเรียน การสอนที่ส่งเสริมให้นักเรียนพัฒนาความสามารถในการคิดอย่างมีวิจารณญาณ ซึ่งมีบทบาทสำคัญ ต่อการพัฒนาผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน (ความรู้ในเนื้อหาวิชา) กล่าวคือ ความสามารถในการคิด อย่างมีวิจารณญาณจะช่วยให้เข้าใจธรรมชาติและเป้าหมายของการเรียนรู้รู้เหตุผลของการค้นคว้า หาความรู้ทำให้รู้ว่าจะค้นหาอะไรอย่างไรเมื่อใด (ชนาธิป พรกุล. 2554 : 9) นอกจากนี้เป็นการเปิด โอกาสให้นักเรียนได้ทำงานร่วมกันเป็นทีม ฝึกการแก้ปัญหาและการชี้นำตนเองเพื่อให้ประสบ
ความสำเร็จในการเรียนรู้(Capraro,Capraro, & Morgan. 2013 : 2)
ดังนั้นในการวิจัยครั้งนี้ผู้วิจัยจึงสนใจที่จะพัฒนารูปแบบการสอนฟิสิกส์ โดยนำแนวคิด ทฤษฎีเกี่ยวข้องกับ
การจัดการเรียนการสอนตามแนวคิดสะเต็มศึกษาร่วมกับการจัดการเรียนการสอนโดยใช้ ปัญหาเป็นฐาน มาเป็นพื้นฐานในการพัฒนารูปแบบการสอนและจัดลำดับกิจกรรม การมีปฏิสัมพันธ์ ระหว่างนักเรียนและครูในการ
วิจัยครั้งนี้มีทดสอบประสิทธิผลของรูปแบบการสอนที่พัฒนาขึ้น โดยจัดการเรียนการสอนในกลุ่มสาระการเรียนรู้
วิทยาศาสตร์ รายวิชาฟิสิกส์3 เรื่องการเคลื่อนที่แบบโพรเจคไทล์ ตามหลักสูตร แกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พ.ศ.2551 (ฉบับปรับปรุง 2560) เพื่อผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนวิชา ฟิสิกส์3และส่งเสริมสมรรถนะในการแก้ปัญหาแบบ
ร่วมมือของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4
2. วัตถุประสงค์
2.1 เพื่อศึกษาข้อมูลพื้นฐาน ความจำเป็น ปัญหาในการพัฒนารูปแบบการสอนฟิสิกส์โดยใช้แนวคิดสะเต็มศึกษาร่วมกับการจัดการเรียนรู้โดยใช้ปัญหาเป็นฐานเพื่อส่งเสริมสมรรถนะในการแก้ปัญหาแบบร่วมมือ รายวิชาฟิสิกส์3 เรื่องการเคลื่อนที่แบบโพรเจคไทล์ รหัสวิชา ว30203 ภาคเรียนที่ 2 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4
2.2 เพื่อพัฒนารูปแบบการสอนฟิสิกส์โดยใช้แนวคิดสะเต็มศึกษาร่วมกับการจัดการเรียนรู้โดยใช้ปัญหาเป็นฐานเพื่อส่งเสริมสมรรถนะในการแก้ปัญหาแบบร่วมมือ รายวิชาฟิสิกส์3 เรื่องการเคลื่อนที่แบบโพรเจคไทล์ รหัสวิชา
ว30203 ภาคเรียนที่ 2 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 ให้มีประสิทธิภาพตามเกณฑ์ 80/80
2.3 เพื่อทดลองใช้รูปแบบการสอนฟิสิกส์โดยใช้แนวคิดสะเต็มศึกษาร่วมกับการจัดการเรียนรู้โดยใช้ปัญหาเป็นฐานเพื่อส่งเสริมสมรรถนะในการแก้ปัญหาแบบร่วมมือ รายวิชาฟิสิกส์3 เรื่องการเคลื่อนที่แบบโพรเจคไทล์
รหัสวิชา ว30203 ภาคเรียนที่ 2 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4
2.4 เพื่อประเมินและปรับปรุงรูปแบบการสอนฟิสิกส์โดยใช้แนวคิดสะเต็มศึกษาร่วมกับการจัดการเรียนรู้
โดยใช้ปัญหาเป็นฐานเพื่อส่งเสริมสมรรถนะในการแก้ปัญหาแบบร่วมมือ รายวิชาฟิสิกส์3 เรื่องการเคลื่อนที่แบบ
โพรเจคไทล์ รหัสวิชา ว30203 ภาคเรียนที่ 2 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4
3. ขอบเขตของการศึกษา
ตัวแปรที่ศึกษา
ตัวแปรอิสระ ได้แก่ รูปแบบการสอนฟิสิกส์โดยใช้แนวคิดสะเต็มศึกษาร่วมกับการจัดการเรียนรู้โดยใช้ปัญหาเป็นฐานเพื่อส่งเสริมสมรรถนะในการแก้ปัญหาแบบร่วมมือ
ตัวแปรตาม ได้แก่ คะแนนเฉลี่ยของผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนวิชาฟิสิกส์3 และสมรรถนะในการแก้ปัญหาแบบร่วมมือ
ประชากรและตัวอย่าง
ประชากรที่ใช้ในการศึกษา ครั้งนี้ได้แก่ นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 ห้อง 7 ห้อง 14 ห้อง 15 จำนวน. 90 คน
ตัวอย่างที่ใช้ในการศึกษา ครั้งนี้ ได้แก่ ...นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4/15 จำนวน. 30 คน
ซึ่งเป็นนักเรียนที่กำลังศึกษาในภาคเรียนที่....2...ปีการศึกษา 2566 ได้มาโดยวิธีการสุ่มแบบกลุ่ม
(Cluster Random Sampling)
เนื้อหาที่ใช้ เป็นเนื้อหารายวิชาฟิสิกส์3 หน่วยการเรียนรู้ 2 เรื่อง การเคลื่อนที่แบบโพรเจคไทล์
ระยะเวลาที่ใช้ ใช้เวลาทดลอง จำนวน..6.. ชั่วโมง ในระหว่างวันที่..8-22 มกราคม 2567..
4. วิธีการดำเนินการศึกษา
การวิจัยครั้งนี้เป็นการวิจัยและพัฒนา (Research and Development) โดยแบ่งการวิจัยเป็น 5 ขั้นตอน ดังนี้
ขั้นตอนที่ 1 การศึกษาข้อมูลพื้นฐาน ความจําเป็น สภาพปัญหาและเอกสารงานที่เกี่ยวข้องผู้วิจัยศึกษาข้อมูลเกี่ยวกับพื้นฐาน ความจําเป็น สภาพปัจจุบันของการจัดการเรียนการสอนวิชาฟิสิกส์ใน ระดับชั้นมัธยมศึกษาตอนปลาย ผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนวิชาฟิสิกส์ ความสามารถทางฟิสิกส์ ความสามารถในการแก้ปัญหา แบบร่วมมือ โดยเอกสารที่เกี่ยวข้อง ได้แก่ ผลการทดสอบทางการศึกษาระดับชาติขั้นพื้นฐาน (O - NET) ปีการศึกษา 2564 - 2565 และเก็บข้อมูลเพิ่มเติมโดยใช้แบบสอบถามจํานวน 3 ฉบับ ได้แก่ ฉบับที่ 1 แบบประเมินตนเองของนักเรียนด้านความ
สามารถทางฟิสิกส์ความสามารถในการแก้ปัญหาแบบร่วมมือฉบับที่ 2 แบบประเมินนักเรียนโดยครูด้านความสามารถ
ทางฟิสิกส์ ความสามารถในการแก้ปัญหาแบบร่วมมือ ฉบับที่ 3 แบบสอบถามครู เรื่อง สภาพและปัญหาการจัดการเรียนการ สอนฟิสิกส์ตามแนวคิดสะเต็มศึกษา และนําไปเสนอต่อผู้เชี่ยวชาญเพื่อประเมินความเหมาะสมจากนั้นนํามา
แบบสอบถามมา ใช้กับกลุ่มตัวอย่างดังต่อไปนี้ ฉบับที่ 1 ใช้กับกลุ่มตัวอย่างใช้ ได้แก่ นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4/15 จํานวน 30 คน ฉบับที่ 2 และ 3 ใช้กับกลุ่มตัวอย่าง ได้แก่ ครูผู้สอนรายวิชาฟิสิกส์ โรงเรียน-ขุขันธ์ ปีการศึกษา 2567 จํานวน 3 คน เพื่อนําผลที่ได้มาศึกษาข้อมูลพื้นฐาน ความจําเป็นสภาพปัญหา
ขั้นตอนที่ 2 การพัฒนารูปแบบการสอนฟิสิกส์ โดยใช้แนวคิดสะเต็มศึกษาร่วมกับการจัดการเรียนรู้โดยใช้ปัญหาเป็น ฐาน เพื่อส่งเสริมสมรรถนะในการแก้ปัญหาแบบร่วมมือ สําหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 และนําไปใช้ทดลองโดย การศึกษานําร่อง โดยผู้วิจัยแบ่งออกเป็น 2 ตอน ได้แก่
ตอนที่ 1 การพัฒนารูปแบบการสอนฟิสิกส์ โดยใช้แนวคิดสะเต็มศึกษาร่วมกับการจัดการเรียนรู้โดย
ใช้ ปัญหาเป็นฐาน เพื่อส่งเสริมสมรรถนะในการแก้ปัญหาแบบร่วมมือ สําหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 มีการดําเนินงานเริ่ม จากการออกแบบรูปแบบผู้วิจัยกําหนดแนวทางในการพัฒนารูปแบบสอน โดยนําผลการศึกษาจากขั้นตอนที่ 1 และกรอบแนวคิดทฤษฎีมาใช้ในการกําหนดแนวทางในการพัฒนารูปแบบสอน ต่อมาการกําหนดองค์ประกอบของรูปแบบ การสอน ประกอบด้วย 1)หลักการของรูปแบบการสอน 2)วัตถุประสงค์ของรูปแบบการสอน 3)กระบวนการจัดการเรียนการสอน และ4) การวัดและประเมินผล เมื่อได้รูปแบบการสอนแล้วจึงนําไปเสนอต่อผู้เชี่ยวชาญ จํานวน 3 ท่าน เพื่อประเมิน รูปแบบการสอนและนํากลับมาปรับปรุงตามคําแนะนําของผู้เชี่ยวชาญ
ตอนที่ 2 นําไปทดลองใช้ในการจัดการเรียนการสอนโดยใช้รูปแบบการสอนฟิสิกส์ โดยใช้แนวคิดสะ
เต็มศึกษาร่วมกับการจัดการเรียนรู้โดยใช้ปัญหาเป็นฐาน เพื่อส่งเสริมสมรรถนะในการแก้ปัญหาแบบร่วมมือ สําหรับนักเรียนชั้น มัธยมศึกษาปีที่ 4 โดยการศึกษานําร่อง โดยนํารูปแบบการสอนที่ปรับปรุงจตามคําแนะนําของผู้เชี่ยวชาญแล้ว มาทําการ ตรวจสอบความเป็นไปได้ของรูปแบบการสอนในสภาพจริง ซึ่งผู้วิจัยได้นําแผนการจัดการเรียนรู้ เรื่อง การเคลื่อนที่แบบโพรเจคไทล์ จํานวน 3 แผน แบบทดสอบผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน จํานวน 40 ข้อ แบบวัดความสามารถในการแก้ปัญหาแบบร่วมมือ จํานวน 20 ข้อ ที่ผ่านการประเมินความเหมาะสมจากผู้เชี่ยวชาญ ตามรูปแบบการสอนฟิสิกส์ โดยใช้แนวคิดสะเต็มศึกษา ร่วมกับการจัดการเรียนรู้โดยใช้ปัญหาเป็นฐาน เพื่อส่งเสริมสมรรถนะในการแก้ปัญหาแบบร่วมมือ สําหรับนักเรียนชั้น มัธยมศึกษาปีที่ 4 ไปใช้ในการศึกษานําร่อง กลุ่มตัวอย่างที่ใช้ในการศึกษานําร่อง ได้แก่ นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4/15 จํานวน 30 คน โดยใช้วิธีการสุ่มแบบกลุ่ม (Cluster Random Sampling) และใช้การทดลองแบบกลุ่มเดียววัดผลก่อนและ หลังการทดลอง (One Group Pretest - Posttest Design) โดยผู้วิจัยเป็นผู้จัดการเรียนรู้ด้วยตนเอง โดยใช้เวลาในการสอน สัปดาห์ละ 2 ชั่วโมง จํานวน 3 สัปดาห์ รวม 12 ชั่วโมง เมื่อผู้วิจัยศึกษานําร่องแล้วนําผลที่ได้มาวิเคราะห์ผล สรุปและ ประเมินผลการศึกษานําร่อง (Pilot Study) และนําผลการศึกษามาใช้ในการปรับปรุงรูปแบบการสอนก่อนการทดลองจริง
ขั้นตอนที่ 3 การนํารูปแบบการสอนฟิสิกส์ โดยใช้แนวคิดสะเต็มศึกษาร่วมกับการจัดการเรียนรู้โดยใช้
ปัญหาเป็นฐาน เพื่อส่งเสริมสมรรถนะในการแก้ปัญหาแบบร่วมมือ สําหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 ไปทดลองใช้จริงผู้วิจัยได้นํารูปแบบการสอนฟิสิกส์ โดยใช้แนวคิดสะเต็มศึกษาร่วมกับการจัดการเรียนรู้โดยใช้ปัญหาเป็นฐาน เพื่อ ส่งเสริมสมรรถนะในการแก้ปัญหาแบบร่วมมือ สําหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 ที่ได้จากการปรับปรุงจากการศึกษานําร่อง ไปทดลองกับกลุ่มตัวอย่าง โดยกลุ่มตัวอย่างที่ใช้ในการทดลอง ได้แก่ นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4/15 จํานวน 30 คน ได้มาโดย วิธีการสุ่มแบบกลุ่ม (Cluster Random Sampling) แบบแผนการทดลองและระยะเวลาในการดําเนินการทดลองการวิจัยใน ครั้งนี้เป็น การวิจัยเชิงทดลอง ซึ่งใช้แบบแผนการทดลองแบบ One Group Pre-test Post-test Design เครื่องมือที่ใช้ในการ ทดลอง ได้แก่ 1. แผนการจัดการเรียนรู้วิชาฟิสิกส์ จํานวน 12 แผน เรื่อง การเคลื่อนที่แบบโพรเจคไทล์ 2. แบบทดสอบผลสัมฤทธิ์ ทางการเรียนวิชาฟิสิกส์ จํานวน 40 ข้อ และ 3. แบบวัดความสามารถในการคิดอย่างมีวิจารณญาณ จํานวน 20 ข้อ โดยใช้ ระยะเวลาในการเก็บข้อมูล 6 สัปดาห์
ขั้นตอนที่ 4 การประเมินผลและปรับปรุงรูปแบบการสอนฟิสิกส์ โดยใช้แนวคิดสะเต็มศึกษาร่วมกับ
การจัดการเรียนรู้ โดยใช้ปัญหาเป็นฐาน เพื่อส่งเสริมสมรรถนะในการแก้ปัญหาแบบร่วมมือ สําหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 ผู้วิจัยได้นํารูปแบบการสอนที่พัฒนาขึ้นเสนอต่อผู้ทรงคุณวุฒิ จํานวน 5 ท่าน เพื่อให้ผู้ทรงคุณวุฒิ ประเมินผลรูปแบบการสอนที่พัฒนาขึ้น โดยเป็นการประเมินในการเปรียบเทียบ ดังนี้ 1. เปรียบเทียบคะแนนผลสัมฤทธิ์ ทางการเรียนวิชาฟิสิกส์ คะแนนหลังเรียนและก่อนเรียนของนักเรียนกลุ่มตัวอย่าง 2. เปรียบเทียบคะแนนความสามารถในการ แก้ปัญหาแบบร่วมมือหลังเรียนและก่อนเรียนของนักเรียนกลุ่มตัวอย่าง นําผลการประเมินรูปแบบการสอนฟิสิกส์ จาก ผู้ทรงคุณวุฒิมาวิเคราะห์ จากนั้น ปรับปรุงรูปแบบการสอนฟิสิกส์ โดยใช้แนวคิดสะเต็มศึกษาร่วมกับการจัดการเรียนรู้โดยใช้ ปัญหาเป็นฐาน เพื่อส่งเสริมสมรรถนะในการแก้ปัญหาแบบร่วมมือ สําหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 ตามคําแนะนําของ ผู้ทรงคุณวุฒิ
ขั้นตอนที่ 5 การประเมินผลและปรับปรุงรูปแบบการสอนฟิสิกส์โดยใช้แนวคิดสะเต็มศึกษาร่วมกับ
การจัดการเรียนรู้โดยใช้ปัญหาเป็นฐานเพื่อส่งเสริมสมรรถนะในการแก้ปัญหาแบบร่วมมือ รายวิชาฟิสิกส์3 เรื่องการเคลื่อนที่แบบโพรเจคไทล์ รหัสวิชา ว30203 ภาคเรียนที่ 2 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4
5. ผลการศึกษา
การพัฒนารูปแบบการสอนฟิสิกส์โดยใช้แนวคิดสะเต็มศึกษาร่วมกับการจัดการเรียนรู้โดยใช้ปัญหาเป็นฐาน
เพื่อส่งเสริมสมรรถนะในการแก้ปัญหาแบบร่วมมือ รายวิชาฟิสิกส์3 เรื่องการเคลื่อนที่แบบโพรเจคไทล์ รหัสวิชา
ว30203 ภาคเรียนที่ 2 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 ที่ผู้วิจัยได้พัฒนาขึ้นนั้นเป็นการจัดการ เรียนการสอนในรายวิชาฟิสิกส์มีความน่าสนใจ ไม่น่าเบื่อ ช่วยเพิ่มแรงจูงใจในการเรียนของผู้เรียน เนื่องจากผู้วิจัยได้ใช้ปัญหา เป็นฐานเข้ามาใช้ในการจัดการเรียน ทําให้ผู้เรียนเกิดการเรียนรู้ด้วยตนเอง ผู้เรียนค้นพบด้วยตนเอง ผู้เรียนน าความรู้ไปใช้ได้ จริง ผู้เรียนมีส่วนร่วมในการเรียนรู้มากกว่าการรับฟังเนื้อหาจากผู้สอนเพียงฝ่ายเดียว ด้วยเหตุนี้จึงส่งผลให้ผลสัมฤทธิ์ทางการ เรียนสูงขึ้น และความสามารถในการแก้ปัญหาของผู้เรียนสูงขึ้นอีกด้วย
1) จากการศึกษาข้อมูลพื้นฐาน ความจำเป็นปัญหาในการพัฒนารูปแบบการสอนฟิสิกส์โดยใช้แนวคิดสะเต็ม
ศึกษาร่วมกับการจัดการเรียนรู้โดยใช้ปัญหาเป็นฐานเพื่อส่ง
**************************************************************************
ชื่อเรื่อง การพัฒนารูปแบบการสอนฟิสิกส์โดยใช้แนวคิดสะเต็มศึกษาร่วมกับการจัดการเรียนรู้โดยใช้ปัญหาเป็นฐาน เพื่อส่งเสริมสมรรถนะ ในการแก้ปัญหาแบบร่วมมือ รายวิชาฟิสิกส์3
เรื่องการเคลื่อนที่แบบโพรเจคไทล์ รหัสวิชา ว30203 ภาคเรียนที่ 2 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4
ผู้จัดทำ นางสาวพิมพ์ณรดา จินดาธรานันท์
โรงเรียน ขุขันธ์ สำนักงานเขตพื้นที่การศึกษามัธยมศึกษาศรีสะเกษ ยโสธร
ปีที่จัดทำ พ.ศ. 2567
ประเภทนวัตกรรม ด้านจัดการเรียนรู้
*****************************************************************************
1. หลักการ/ที่มาความสำคัญ
วิทยาศาสตร์มีความสำคัญต่อชีวิตและการประกอบอาชีพต่างๆเพราะทุกคนใช้เทคโนโลยีที่สร้างขึ้นเพื่อความ
สะดวกสบายในการดำรงชีวิต ทั้งหมดนี้ล้วนเป็นผลของความรู้วิทยาศาสตร์ ผสมผสานความคิดสร้างสรรค์และศาสตร์
อื่น ๆ ช่วยให้มนุษย์พัฒนาวิธีคิดเชิงเหตุผล คิดวิเคราะห์ คิดสร้างสรรค์ มีทักษะในการสืบเสาะหาความรู้ ส่งผลให้เกิดการพัฒนาความสามารถในการแก้ปัญหา อย่างเป็นขั้นตอนโดยมีแบบแผน ผ่านการตัดสินใจด้วยความรู้จำนวนมากและมีหลักฐานเชิงประจักษ์ ที่พิสูจน์ได้ วิทยาศาสตร์เป็นศาสตร์ของโลกสมัยใหม่ซึ่งเป็นโลกแห่งการเรียนรู้ (knowledge-based society) (กระทรวงศึกษาธิการ. 2560: 92) วิทยาศาสตร์เป็นการเรียนรู้เพื่อเข้าใจธรรมชาติ ผ่านกระบวนการทางวิทยาศาสตร์โดยเริ่มจากการสังเกต การสำรวจ และทาการทดลองเกี่ยวกับ ปรากฏการณ์ธรรมชาติต่าง ๆ แล้วนำผลมาวิเคราะห์ สร้างทฤษฎี และพัฒนาแนวคิด เพื่อสร้าง เทคโนโลยี ดังนั้นการเรียนวิทยาศาสตร์จึงมุ่งให้ผู้เรียนเป็นผู้สืบเสาะหาความรู้ให้มากที่สุด เพื่อให้ได้ ทักษะกระบวนการและความรู้ในการดำรงชีวิตทุกคนจึงต้องเรียนวิทยาศาสตร์ เพื่อที่จะเข้าใจ ในธรรมชาติและเทคโนโลยี พร้อมนำความรู้ไปใช้อย่างสร้างสรรค์มีเหตุผล และมีคุณธรรมทักษะเพื่อการดำรงชีวิตในศตวรรษที่ 21 ระบุว่าสาระวิชามีความสำคัญมากแต่ไม่เพียงพอ สำหรับการเรียนรู้เพื่อการดำรงชีวิตในศตวรรษที่ 21 ปัจจุบันการเรียนรู้สาระวิชา (content หรือ subject matter) ควรเป็นการเรียนจากการค้นคว้าเองของนักเรียน โดยครูช่วยแนะนำ และช่วยออกแบบกิจกรรม ที่ช่วยให้นักเรียนแต่ละคนสามารถประเมินความก้าวหน้าของการเรียนรู้ของตนเองได้ สาระวิชาหลัก (Core Subjects) ประกอบด้วย ภาษาแม่และภาษาสำคัญของโลก ศิลปะคณิตศาสตร์ การปกครองและ หน้าที่พลเมือง เศรษฐศาสตร์ วิทยาศาสตร์ ภูมิศาสตร์ และประวัติศาสตร์โดยวิชาแกนหลักนี้จะนำมาสู่ การกำหนดเป็นกรอบแนวคิดและยุทธศาสตร์สำคัญต่อการจัดการเรียนรู้ในเนื้อหาเชิงสหวิทยาการ (Interdisciplinary) หรือหัวข้อสำหรับศตวรรษที่ 21 โดยการส่งเสริมความเข้าใจในเนื้อหา วิชาแกนหลัก และสอดแทรกทักษะแห่งศตวรรษที่ 21 เข้าไปในทุกวิชาแกนหลัก ดังนี้ 1) ทักษะด้านการเรียนรู้ และนวัตกรรม จะเป็นตัวกำหนดความพร้อมของนักเรียนเข้าสู่โลกการทำงานที่มีความซับซ้อนมากขึ้น ในปัจจุบัน ได้แก่ ความริเริ่มสร้างสรรค์และนวัตกรรม การคิดอย่างมีวิจารณญาณและการแก้ปัญหา การสื่อสารและการร่วมมือ 2) ทักษะด้านสารสนเทศ สื่อ และเทคโนโลยี เนื่องด้วยในปัจจุบัน มีการเผยแพร่ข้อมูลข่าวสารผ่านทางสื่อและเทคโนโลยีมากมาย ผู้เรียนจึงต้องมีความสามารถในการแสดงทักษะการคิดอย่างมีวิจารณญาณและปฏิบัติงานได้หลากหลาย โดยอาศัยความรู้ในหลายด้าน ได้แก่ ความรู้ด้านสารสนเทศ ความรู้เกี่ยวกับสื่อและความรู้ด้านเทคโนโลยี 3) ทักษะด้านชีวิตและอาชีพ ในการดำรงชีวิตและทำงานในยุคปัจจุบันให้ประสบความสำเร็จนักเรียนจะต้องพัฒนาทักษะชีวิตที่สำคัญ ได้แก่ ความยืดหยุ่นและการปรับตัว การริเริ่มสร้างสรรค์และ เป็นตัวของตัวเอง ทักษะสังคมและสังคม ข้ามวัฒนธรรม การเป็นผู้สร้างหรือผู้ผลิต (Productivity) และ ความรับผิดชอบเชื่อถือได้(Accountability) และภาวะผู้นำและความรับผิดชอบ (Responsibility) (วิจารณ์ พานิช. 2555 : 16-21) นอกจากนี้ ประเทศไทยได้กำหนดกรอบแนวคิดในการจัดการศึกษาภายใต้บริบทโดยเน้น
การศึกษาในศตวรรษที่ 21 ในการพัฒนาทักษะในด้านต่างๆของผู้เรียน ได้แก่ ทักษะชีวิตและอาชีพ ทักษะด้าน
เทคโนโลยีสารสนเทศ และทักษะการเรียนรู้และนวัตกรรม 4 Cs ได้แก่ การคิดอย่างมีวิจารณญาณ (Critical Thinking) การสื่อสาร (Communication) การร่วมมือ (Collaboration) และการสร้างสรรค์ (Creativity) พันธกิจ ที่สำคัญของการจัดการศึกษา เพื่อคงความเป็นเอกลักษณ์แห่งชาติไทย โดยมีที่มาจากนโยบาย Thailand 4.0 ยุทธศาสตร์ชาติ 20 ปี(พ.ศ.2560-2579) และแผนพัฒนาเศรษฐกิจและสังคมแห่ชาติ ฉบับที่ 12 (พ.ศ.2560- 2567) ที่ให้ความสำคัญกับการพัฒนาและเสริมสร้างศักยภาพทรัพยากรมนุษย์อย่างยั่งยืน
ด้วยเหตุนี้จึงจําเป็นอย่างยิ่งที่แต่ละประเทศต้องเตรียมคนรุ่นใหม่ในศตวรรษที่ 21 ให้มีทักษะในการแก้ปัญหา รวมทั้งทักษะความร่วมมือและการทํางานร่วมกับผู้อื่น คณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐานจึงได้กําหนดให้ทักษะการ
แก้ปัญหาและการทํางานร่วมกับผู้อื่นนี้เป็นส่วนหนึ่งขององค์ประกอบ ทักษะชีวิตที่สําคัญ อีกทั้งยังเป็นทักษะสําคัญที่
ต้องเกิดขึ้นกับผู้เรียนในหลักสูตรแกนกลางการศึกษา ขั้นพื้นฐาน 2551 (กระทรวงศึกษาธิการ. 2551 : 48) ที่จะสร้าง
และพัฒนาเป็นภูมิคุ้มกันชีวิตให้กับเด็ก และเยาวชนเพื่อรองรับการเปลี่ยนแปลงและสภาพปัญหาที่เกิดขึ้น ทั้งใน
ปัจจุบันและเตรียมความพร้อม สําหรับอนาคตและเพื่อให้มีศักยภาพที่จะแข่งขันกับประเทศอื่น ๆ ทั่วโลกได้ ความสําคัญของทักษะ การแก้ปัญหาและความร่วมมือที่มีต่อเด็กและเยาวชนรุ่นใหม่ในศตวรรษที่ 21 ตามที่กล่าวมานี้
มีความสอดคล้องกับความสําคัญของการแก้ปัญหาแบบร่วมมือ ซึ่งเป็นการรวมกันของทักษะ การทํางานร่วมกันและ
ทักษะที่จําเป็นในการแก้ปัญหา OECD (2012 : 12) ได้กล่าวไว้ว่า สมรรถนะ การแก้ปัญหาแบบร่วมมือมีความสําคัญ
และจําเป็นทั้งในการจัดการศึกษาและการทํางาน เนื่องจาก ในการประเมิน PISA ปี 2003 ปี 2012 และปี 2015 ที่ผ่านมา มีการประเมินการแก้ปัญหา จากสถานการณ์โดยเป็นการแก้ปัญหาส่วนบุคคลงไม่สามารถเกิดขึ้นได้ในทันที
และเห็นได้ชัดแต่การแก้ปัญหาแบบร่วมมือนั้นแต่ละบุคคลจะแบ่งปันความเข้าใจ ความพยายาม และการทํางานร่วมกัน เพื่อแก้ปัญหาจากสถานการณ์ต่าง ๆ การแก้ปัญหาแบบร่วมมือมีข้อดีมากกว่าการแก้ปัญหา ส่วนบุคคล เนื่องจากช่วย
ให้มีสมาชิกในการทํางานที่มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น มีการรวบรวมความรู้ มุมมองละประสบการณ์จากสมาชิกแต่ละคน
อีกทั้งยังมีความคิดสร้างสรรค์และคุณภาพของการแก้ ปัญหาที่เพิ่มขึ้นจากความคิดของสมาชิกในกลุ่มคนอื่น ๆ ด้วย (สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยี. 2558 : ผู้วิจัยในฐานะครูผู้สอนกลุ่มสาระการเรียนรู้
วิทยาศาสตร์เทคโนโลยี จึงได้สังเกตพฤติกรรม การเรียนรู้ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 โรงเรียนขุขันธ์ในปีที่ผ่านมามา คือ นักเรียนสามารถ แก้ปัญหาจากสถานการณ์ที่ครูกําหนดให้ได้ดีในระดับหนึ่ง แต่เมื่อสังเกตพฤติกรรม
ของนักเรียนขณะ ทํากิจกรรมการแก้ปัญหาเป็นกลุ่ม พบว่า นักเรียนค่อนข้างแบ่งแยกกัน มีการสื่อสาร ติดตาม หรือมีปฏิสัมพันธ์กับเพื่อนร่วมกลุ่มค่อนข้างน้อย ไม่ค่อยมีการสร้างเป้าหมายและวางแผนก่อนการทํางาน และมักไม่แบ่งหน้าที่กันในการทํางานอย่างเป็นกิจลักษณะ ภาระงานจึงค่อนข้างหนักเฉพาะสมาชิกคน ใดคนหนึ่งเท่านั้นที่เป็นเสมือนหัวหน้ากลุ่ม คอยเสนอความรู้ มุมมอง หรือข้อคิดเห็นต่าง ๆ ของตนเอง สมาชิกคนอื่น ๆ จะปฏิบัติตามโดยไม่กล้าที่แสดงความคิดเห็นหรือแลกเปลี่ยนความรู้ มุมมอง และทําความเข้าใจในปัญหาและวิธีการแก้ปัญหาร่วมกัน ซึ่งพฤติกรรมดังที่กล่าวมานั้นยังไม่เป็นไปตามเป้าหมาย ที่ต้องการให้นักเรียนมีสมรรถนะแก้ปัญหาแบบร่วมมือเท่าใดนัก ด้วยเหตุนี้จึงจําเป็นอย่างยิ่งที่ระบบการศึกษาจะต้องดําเนินการเพื่อยกระดับสมรรถนะการแก้ปัญหาของนักเรียนให้สูงขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ครูต้องจัดการเรียนรู้ที่สามารถส่งเสริมให้นักเรียนมีสมรรถนะในการแก้ปัญหาและสามารถสื่อสาร และทํางานร่วม
กับผู้อื่นให้อยู่ในระดับสูง ผู้วิจัยจึงได้ศึกษาวิธีการที่จะสามารถช่วยส่งเสริมการแก้ปัญหาแบบร่วมมือของนักเรียน
พบว่า การจัดการเรียนรู้โดยใช้ปัญหาเป็นฐาน (Problem-Based Learning) เป็นการใช้ปัญหามาเป็นเครื่องมือ
ให้นักเรียนเกิดการเรียนรู้ตามจุดประสงค์ที่ตั้งไว้ โดยปัญหาที่ใช้อาจเป็นสถานการณ์ปัญหาจริงหรือ สถานการณ์
ปัญหาที่เกิดขึ้นเพื่อให้นักเรียนได้เผชิญกับปัญหาโดยตรง เป็นการนำเอาปัญหา มากระตุ้นให้นักเรียนเกิดความสนใจ อยากรู้ อยากเห็น นำไปสู่ความต้องการค้นหาคำตอบหรือแนวทาง ในการแก้ปัญหานั้น เป็นการจัดการเรียนรู้ที่มี
ความยืดหยุ่นหลากหลายมุ่งเน้นให้นักเรียนเกิดทักษะ การเรียนรู้และยังเป็นกระบวนการที่ช่วยส่งเสริมให้นักเรียน
สามารถดำเนินชีวิตอยู่ในสังคมที่มีความซับซ้อน ได้เป็นอย่างดี โดยการจัดการเรียนรู้โดยใช้ปัญหาเป็นฐานนี้นักเรียน
ต้องร่วมกันหาวิธีแก้ปัญหาเป็นกลุ่ม มีการบูรณาการความรู้ที่จำเป็นในการแก้ปัญหาเข้าด้วยกัน มีการฝึกการคิด
วิเคราะห์และแก้ปัญหาเป็นกลุ่ม เพื่อให้นักเรียนเข้าใจปัญหาและรู้จักแลกเปลี่ยนความคิดเห็นกับเพื่อนร่วมกลุ่มเพื่อให้
ได้วิธีการแก้ปัญหา ที่หลากหลาย (Gallagher. 1997 : 12) ซึ่งนับว่าเป็นลักษณะสำคัญของการจัดการเรียนรู้โดยใช้
ปัญหา เป็นฐานที่นักเรียนต้องมีการวางแผนการแก้ปัญหาร่วมกันกับสมาชิกในกลุ่มจากการเรียนรู้แบบเป็นกลุ่มย่อย ช่วยกันสืบค้นข้อมูล เป็นการฝึกทักษะการแก้ปัญหาด้วยเหตุผล ฝึกให้นักเรียนได้มีทักษะในการสื่อสาร และเข้าใจใน
ความแตกต่างระหว่างบุคคลรู้จักฝึกตนเองเพื่อพัฒนาความสามารถในการแก้ปัญหา พร้อมกับสมาชิกในกลุ่ม โดยหัวใจสำคัญของการจัดการเรียนรู้แบบนี้คือ ลักษณะของปัญหาหากครูใช้ สถานการณ์ปัญหาจัดขึ้นควรเป็น
ปัญหาที่มีความซับซ้อนเป็นสิ่งที่ต้องอาศัยการแบ่งปันข้อมูลจากสมาชิก หลาย ๆ คน หากใช้ข้อมูลโดยสาพังคนเดียว
อาจได้คำตอบที่ผิดพลาดและควรเป็นปัญหาที่มีวิธีการแก้ ที่หลากหลายต้องอาศัยการศึกษาค้นคว้าข้อมูลหรือ
ทำการทดลองเพื่อนำไปสู่คำตอบของปัญหาเหล่านั้นซึ่งกระบวนการจัดการเรียนรู้โดยใช้ปัญหาเป็นฐานประกอบ
ด้วย 6 ขั้นตอน ได้แก่ 1) กำหนดปัญหา 2) ทำความเข้าใจปัญหา 3) ดำเนินการศึกษาค้นคว้า 4) สังเคราะห์ความรู้
5) สรุปและประเมินค่า ของคำตอบ และ6) นำเสนอและประเมินผลงาน ทั้งนี้ยังมีนักการศึกษาบางท่านได้วิเคราะห์
ความสอดคล้อง ของการจัดการเรียนรู้โดยใช้ปัญหาเป็นฐานที่ส่งเสริมทักษะการเรียนในศตวรรษที่ 21 พบว่า
กระบวนการ จัดการเรียนรู้โดยใช้ปัญหาเป็นฐานช่วยส่งเสริมในนักเรียนได้ใช้ทักษะการคิดอย่างมีวิจารณญาณ และทักษะการแก้ปัญหาทักษะการทำงานเป็นทีมและฝึกภาวะผู้นำ ทักษะการสื่อสารข้อมูลสารสนเทศ และเท่าทัน
สื่อ เป็นต้น (ทิศนา แขมมณี. 2561 : 25) ซึ่งเป็นทักษะสำคัญที่ทำให้นักเรียนสามารถ แก้ปัญหาที่เกิดขึ้นในชีวิต
และอยู่ในสังคมร่วมกับผู้อื่นได้อย่างมีความสุข จากผลการวิจัยของชนะชัย ทะยอม สิรินภา กิจเกื้อxxxล และจินตนา กล่ำเทศ(2560 : 83) ที่ได้ ทำการวิจัยปฏิบัติการเพื่อพัฒนาสมรรถนะการแก้ปัญหาแบบร่วมมือโดยใช้รูปแบบ
การเรียนรู้แบบเสริม ต่อการเรียนรู้บนฐานของการใช้ปัญหาเป็นฐาน เรื่อง ปริมาณสารสัมพันธ์ สำหรับนักเรียนชั้น
มัธยมศึกษาปีที่ 4 ห้องเรียนพิเศษวิทยาศาสตร์พบว่า แนวทางการจัดการเรียนรู้ที่ช่วยส่งเสริมสมรรถนะ การแก้ปัญหาแบบร่วมมือได้ คือ การกำหนดสถานการณ์ปัญหาที่น่าสนใจและเกี่ยวข้องกับชีวิตประจำวัน การกำหนดภาระงานที่มากในชั้นเรียน ได้แก่ การทำการทดลองเพื่อหาคำตอบของการแก้ปัญหา การสร้างชิ้นงาน และการทดสอบผลการแก้ปัญหา เป็นต้น และการกระตุ้นให้นักเรียนสะท้อนความคิด และมีการประเมินความเข้าใจร่วมกันผ่านการอภิปรายโต้แย้ง สะท้อนให้เห็นว่า การจัดการเรียนรู้โดยใช้ ปัญหาเป็นฐานเป็นแนวทางการจัดการเรียนรู้ที่สามารถส่งเสริมสมรรถนะในการแก้ปัญหาแบบร่วมมือได้จริง
อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการแก้ปัญหาแบบร่วมมือนั้นจําเป็นที่จะต้องมีการบูรณาการความรู้ ละทักษะในสาขาวิชาอื่น ๆ มาใช้ในการแก้ปัญหาด้วย ดังนั้นผู้วิจัยจึงได้ศึกษาการจัดการเรียนรู้ ตามแนวคิดสะเต็มศึกษาร่วมด้วย นโยบายในปัจจุบันหลายประเทศทั่วโลกตระหนักและให้ความสำคัญ ต่อการเรียนการสอนด้านวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์และคณิตศาสตร์หรือเรียกกัน ทั่วไปว่า สะเต็มศึกษา (Science, Technology, Engineering, and Mathematics Education: STEM Education) ในการเตรียมกำลังคนให้มีความรู้ความสามารถในการขับเคลื่อน
เศรษฐกิจ และสังคมของประเทศ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสหรัฐอเมริกาเป็นประเทศแรกที่นำสะเต็มศึกษามาใช้ แก้ปัญหาการศึกษา เพราะสหรัฐอเมริกาประสบปัญหาการขาดแคลนกำลังคนด้านวิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยีที่เป็นกำลังสำคัญในการพัฒนานวัตกรรมและเทคโนโลยี อันเป็นรากฐานสำคัญ ในการเจริญเติบโตของเศรษฐกิจ ด้วยเหตุนี้สหรัฐอเมริกาจึงให้ความสำคัญในการพัฒนาทักษะ ด้านวิทยาศาสตร์เทคโนโลยีวิศวกรรมศาสตร์และคณิตศาสตร์อีกทั้งเห็นว่า การเรียนการสอน ด้านสะเต็มศึกษาเป็น
แนวทางหนึ่งในการส่งเสริมทักษะที่จำเป็นสำหรับผู้เรียนในศตวรรษที่ 21 ทั้งด้านปัญญา ทักษะการคิดวิเคราะห์ การคิดสร้างสรรค์ และด้านคุณลักษณะ ที่มุ่งให้ผู้เรียนมีทักษะ การทำงานเป็นกลุ่ม และมีการสื่อสารที่มีประสิทธิภาพ (ประสงสิทธิ์ ราชชมพู. 2562 : 544)
สำหรับประเทศไทย มีการแต่งตั้งคณะกรรมาธิการการสื่อสารมวลชน การวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และสารสนเทศ ตามมติที่ประชุมสภานิติบัญญัติครั้งที่ 14/2557 วันพฤหัสที่ 9 ตุลาคม พ.ศ. 2557 โดยมีหน้าที่ดำเนินการพิจารณาศึกษาเรื่องสะเต็มศึกษา (STEM Education) โดยความร่วมมือ ของคณะกรรมาธิการการศึกษาและการกีฬา สภานิติบัญญัติแห่งชาติ และสถาบันส่งเสริมการสอน วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) ซึ่งต่อมาได้เกิดเป็นความร่วมมือกันระหว่างคณะกรรมาธิการ การศึกษาและการกีฬา คณะกรรมาธิการการสื่อสารมวลชน การวิทยาศาสตร์เทคโนโลยี และสารสนเทศ สภานิติบัญญัติแห่งชาติ และสถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) ในการผลักดันในเรื่องสะเต็มศึกษาที่ชัดเจนขึ้น (คณะกรรมาธิการสื่อสารมวลชน การวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และสารสนเทศ สภานิติบัญญัติแห่งชาติ.2557: 2) ปัจจุบันประเทศไทยมีหน่วยงานสนับสนุน การจัดการเรียนการสอนด้านสะเต็มและส่งเสริมกิจกรรมสะเต็มนอกห้องเรียนเพื่อมุ่งเน้นการใช้ สะเต็มเพื่อการเรียนรู้ ในปีพ.ศ. 2559-2560 สำนักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐานได้เป็น หน่วยงานหลักในการดำเนินการขับเคลื่อนการจัดการเรียนรู้สะเต็มศึกษา แบ่งโรงเรียนออกเป็น 4 กลุ่ม ประกอบด้วย 1) โรงเรียนขับเคลื่อนการจัดการเรียนรู้สะเต็มศึกษา (STEM Education) ปี พ.ศ. 2559 เขตละ 10 โรงเรียน รวม 2,250 โรงเรียน 2) โรงเรียนศูนย์ฝึกอบรมและให้คำปรึกษาหลักสูตร ฝึกอบรม STEM Education ประจำจังหวัด 154 โรงเรียน 3) โรงเรียนศูนย์สะเต็มศึกษาภาค จำนวน 13(+7) โรงเรียน และโรงเรียนเครือข่าย
สะเต็มศึกษา จำนวน 78(+42) โรงเรียน รวมจำนวน 91(+49) โรงเรียน และ 4) โรงเรียนครู “สะเต็มศึกษา :
ต้นกล้า Smart Trainer Team” โรงเรียนละ 1 คน จำนวน 225 เขต ๆ ละ 10 โรงเรียน รวม 2,250 โรงเรียน (สำนักงานคณะกรรมการการศึกษา ขั้นพื้นฐาน. 2560 : 3)
กล่าวได้ว่าการจัดการเรียนรู้ตามแนวคิดสะเต็มศึกษา เป็นแนวทางการจัดการเรียนการสอน ที่เหมาะสมกับศตวรรษที่ 21 กล่าวคือเป็นแนวทางการจัดการเรียนการสอนแบบบูรณาการ ใน 4 สาขาวิชาเข้าด้วยกัน ได้แก่วิทยาศาสตร์(Science) เทคโนโลยี(Technology) วิศวกรรมศาสตร์ (Engineering) และคณิตศาสตร์(Mathematics) ซึ่ง สสวท. (2557: 11) ได้ให้ความหมายของการจัด การเรียนการสอนตามแนวคิดสะเต็มศึกษา (STEM Education) หมายถึง แนวทางการจัดการศึกษา ที่บูรณาการความรู้ใน 4 สหวิทยาการ ได้แก่วิทยาศาสตร์วิศวกรรมศาสตร์เทคโนโลยีและคณิตศาสตร์ โดยเน้นการนำความรู้ไปใช้ในการแก้ปัญหาในชีวิตจริง รวมทั้งการพัฒนากระบวนการหรือผลผลิต ใหม่ที่เป็นประโยชน์ต่อการดำเนินชีวิตและการทำงาน Vasquez, Comer, and Sneider (2013: 18) เสนอลักษณะการจัดการเรียนการสอนตามแนวคิดการบูรณาการสะเต็มศึกษา 5 ลักษณะ คือ 1) มุ่งเน้น ไปที่การบูรณาการ 2) เชื่อมโยงระหว่างเนื้อหาวิชากับชีวิตจริง 3) เน้นการพัฒนาทักษะที่จำเป็นสำหรับ ศตวรรษที่21 4)สร้างความท้าทายให้กับนักเรียน และ 5) มีการแลกเปลี่ยนความคิดเห็นกันระหว่าง นักเรียนจากผลการศึกษาของ National Research Council of The National Academies (2011) พบว่า การจัดการเรียนการสอนตามแนวคิดสะเต็มศึกษา (STEM Education) เป็นการจัดการเรียน การสอนที่ส่งเสริมให้นักเรียนพัฒนาความสามารถในการคิดอย่างมีวิจารณญาณ ซึ่งมีบทบาทสำคัญ ต่อการพัฒนาผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน (ความรู้ในเนื้อหาวิชา) กล่าวคือ ความสามารถในการคิด อย่างมีวิจารณญาณจะช่วยให้เข้าใจธรรมชาติและเป้าหมายของการเรียนรู้รู้เหตุผลของการค้นคว้า หาความรู้ทำให้รู้ว่าจะค้นหาอะไรอย่างไรเมื่อใด (ชนาธิป พรกุล. 2554 : 9) นอกจากนี้เป็นการเปิด โอกาสให้นักเรียนได้ทำงานร่วมกันเป็นทีม ฝึกการแก้ปัญหาและการชี้นำตนเองเพื่อให้ประสบ
ความสำเร็จในการเรียนรู้(Capraro,Capraro, & Morgan. 2013 : 2)
ดังนั้นในการวิจัยครั้งนี้ผู้วิจัยจึงสนใจที่จะพัฒนารูปแบบการสอนฟิสิกส์ โดยนำแนวคิด ทฤษฎีเกี่ยวข้องกับ
การจัดการเรียนการสอนตามแนวคิดสะเต็มศึกษาร่วมกับการจัดการเรียนการสอนโดยใช้ ปัญหาเป็นฐาน มาเป็นพื้นฐานในการพัฒนารูปแบบการสอนและจัดลำดับกิจกรรม การมีปฏิสัมพันธ์ ระหว่างนักเรียนและครูในการ
วิจัยครั้งนี้มีทดสอบประสิทธิผลของรูปแบบการสอนที่พัฒนาขึ้น โดยจัดการเรียนการสอนในกลุ่มสาระการเรียนรู้
วิทยาศาสตร์ รายวิชาฟิสิกส์3 เรื่องการเคลื่อนที่แบบโพรเจคไทล์ ตามหลักสูตร แกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พ.ศ.2551 (ฉบับปรับปรุง 2560) เพื่อผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนวิชา ฟิสิกส์3และส่งเสริมสมรรถนะในการแก้ปัญหาแบบ
ร่วมมือของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4
2. วัตถุประสงค์
2.1 เพื่อศึกษาข้อมูลพื้นฐาน ความจำเป็น ปัญหาในการพัฒนารูปแบบการสอนฟิสิกส์โดยใช้แนวคิดสะเต็มศึกษาร่วมกับการจัดการเรียนรู้โดยใช้ปัญหาเป็นฐานเพื่อส่งเสริมสมรรถนะในการแก้ปัญหาแบบร่วมมือ รายวิชาฟิสิกส์3 เรื่องการเคลื่อนที่แบบโพรเจคไทล์ รหัสวิชา ว30203 ภาคเรียนที่ 2 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4
2.2 เพื่อพัฒนารูปแบบการสอนฟิสิกส์โดยใช้แนวคิดสะเต็มศึกษาร่วมกับการจัดการเรียนรู้โดยใช้ปัญหาเป็นฐานเพื่อส่งเสริมสมรรถนะในการแก้ปัญหาแบบร่วมมือ รายวิชาฟิสิกส์3 เรื่องการเคลื่อนที่แบบโพรเจคไทล์ รหัสวิชา
ว30203 ภาคเรียนที่ 2 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 ให้มีประสิทธิภาพตามเกณฑ์ 80/80
2.3 เพื่อทดลองใช้รูปแบบการสอนฟิสิกส์โดยใช้แนวคิดสะเต็มศึกษาร่วมกับการจัดการเรียนรู้โดยใช้ปัญหาเป็นฐานเพื่อส่งเสริมสมรรถนะในการแก้ปัญหาแบบร่วมมือ รายวิชาฟิสิกส์3 เรื่องการเคลื่อนที่แบบโพรเจคไทล์
รหัสวิชา ว30203 ภาคเรียนที่ 2 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4
2.4 เพื่อประเมินและปรับปรุงรูปแบบการสอนฟิสิกส์โดยใช้แนวคิดสะเต็มศึกษาร่วมกับการจัดการเรียนรู้
โดยใช้ปัญหาเป็นฐานเพื่อส่งเสริมสมรรถนะในการแก้ปัญหาแบบร่วมมือ รายวิชาฟิสิกส์3 เรื่องการเคลื่อนที่แบบ
โพรเจคไทล์ รหัสวิชา ว30203 ภาคเรียนที่ 2 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4
3. ขอบเขตของการศึกษา
ตัวแปรที่ศึกษา
ตัวแปรอิสระ ได้แก่ รูปแบบการสอนฟิสิกส์โดยใช้แนวคิดสะเต็มศึกษาร่วมกับการจัดการเรียนรู้โดยใช้ปัญหาเป็นฐานเพื่อส่งเสริมสมรรถนะในการแก้ปัญหาแบบร่วมมือ
ตัวแปรตาม ได้แก่ คะแนนเฉลี่ยของผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนวิชาฟิสิกส์3 และสมรรถนะในการแก้ปัญหาแบบร่วมมือ
ประชากรและตัวอย่าง
ประชากรที่ใช้ในการศึกษา ครั้งนี้ได้แก่ นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 ห้อง 7 ห้อง 14 ห้อง 15 จำนวน. 90 คน
ตัวอย่างที่ใช้ในการศึกษา ครั้งนี้ ได้แก่ ...นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4/15 จำนวน. 30 คน
ซึ่งเป็นนักเรียนที่กำลังศึกษาในภาคเรียนที่....2...ปีการศึกษา 2566 ได้มาโดยวิธีการสุ่มแบบกลุ่ม
(Cluster Random Sampling)
เนื้อหาที่ใช้ เป็นเนื้อหารายวิชาฟิสิกส์3 หน่วยการเรียนรู้ 2 เรื่อง การเคลื่อนที่แบบโพรเจคไทล์
ระยะเวลาที่ใช้ ใช้เวลาทดลอง จำนวน..6.. ชั่วโมง ในระหว่างวันที่..8-22 มกราคม 2567..
4. วิธีการดำเนินการศึกษา
การวิจัยครั้งนี้เป็นการวิจัยและพัฒนา (Research and Development) โดยแบ่งการวิจัยเป็น 5 ขั้นตอน ดังนี้
ขั้นตอนที่ 1 การศึกษาข้อมูลพื้นฐาน ความจําเป็น สภาพปัญหาและเอกสารงานที่เกี่ยวข้องผู้วิจัยศึกษาข้อมูลเกี่ยวกับพื้นฐาน ความจําเป็น สภาพปัจจุบันของการจัดการเรียนการสอนวิชาฟิสิกส์ใน ระดับชั้นมัธยมศึกษาตอนปลาย ผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนวิชาฟิสิกส์ ความสามารถทางฟิสิกส์ ความสามารถในการแก้ปัญหา แบบร่วมมือ โดยเอกสารที่เกี่ยวข้อง ได้แก่ ผลการทดสอบทางการศึกษาระดับชาติขั้นพื้นฐาน (O - NET) ปีการศึกษา 2564 - 2565 และเก็บข้อมูลเพิ่มเติมโดยใช้แบบสอบถามจํานวน 3 ฉบับ ได้แก่ ฉบับที่ 1 แบบประเมินตนเองของนักเรียนด้านความ
สามารถทางฟิสิกส์ความสามารถในการแก้ปัญหาแบบร่วมมือฉบับที่ 2 แบบประเมินนักเรียนโดยครูด้านความสามารถ
ทางฟิสิกส์ ความสามารถในการแก้ปัญหาแบบร่วมมือ ฉบับที่ 3 แบบสอบถามครู เรื่อง สภาพและปัญหาการจัดการเรียนการ สอนฟิสิกส์ตามแนวคิดสะเต็มศึกษา และนําไปเสนอต่อผู้เชี่ยวชาญเพื่อประเมินความเหมาะสมจากนั้นนํามา
แบบสอบถามมา ใช้กับกลุ่มตัวอย่างดังต่อไปนี้ ฉบับที่ 1 ใช้กับกลุ่มตัวอย่างใช้ ได้แก่ นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4/15 จํานวน 30 คน ฉบับที่ 2 และ 3 ใช้กับกลุ่มตัวอย่าง ได้แก่ ครูผู้สอนรายวิชาฟิสิกส์ โรงเรียน-ขุขันธ์ ปีการศึกษา 2567 จํานวน 3 คน เพื่อนําผลที่ได้มาศึกษาข้อมูลพื้นฐาน ความจําเป็นสภาพปัญหา
ขั้นตอนที่ 2 การพัฒนารูปแบบการสอนฟิสิกส์ โดยใช้แนวคิดสะเต็มศึกษาร่วมกับการจัดการเรียนรู้โดยใช้ปัญหาเป็น ฐาน เพื่อส่งเสริมสมรรถนะในการแก้ปัญหาแบบร่วมมือ สําหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 และนําไปใช้ทดลองโดย การศึกษานําร่อง โดยผู้วิจัยแบ่งออกเป็น 2 ตอน ได้แก่
ตอนที่ 1 การพัฒนารูปแบบการสอนฟิสิกส์ โดยใช้แนวคิดสะเต็มศึกษาร่วมกับการจัดการเรียนรู้โดย
ใช้ ปัญหาเป็นฐาน เพื่อส่งเสริมสมรรถนะในการแก้ปัญหาแบบร่วมมือ สําหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 มีการดําเนินงานเริ่ม จากการออกแบบรูปแบบผู้วิจัยกําหนดแนวทางในการพัฒนารูปแบบสอน โดยนําผลการศึกษาจากขั้นตอนที่ 1 และกรอบแนวคิดทฤษฎีมาใช้ในการกําหนดแนวทางในการพัฒนารูปแบบสอน ต่อมาการกําหนดองค์ประกอบของรูปแบบ การสอน ประกอบด้วย 1)หลักการของรูปแบบการสอน 2)วัตถุประสงค์ของรูปแบบการสอน 3)กระบวนการจัดการเรียนการสอน และ4) การวัดและประเมินผล เมื่อได้รูปแบบการสอนแล้วจึงนําไปเสนอต่อผู้เชี่ยวชาญ จํานวน 3 ท่าน เพื่อประเมิน รูปแบบการสอนและนํากลับมาปรับปรุงตามคําแนะนําของผู้เชี่ยวชาญ
ตอนที่ 2 นําไปทดลองใช้ในการจัดการเรียนการสอนโดยใช้รูปแบบการสอนฟิสิกส์ โดยใช้แนวคิดสะ
เต็มศึกษาร่วมกับการจัดการเรียนรู้โดยใช้ปัญหาเป็นฐาน เพื่อส่งเสริมสมรรถนะในการแก้ปัญหาแบบร่วมมือ สําหรับนักเรียนชั้น มัธยมศึกษาปีที่ 4 โดยการศึกษานําร่อง โดยนํารูปแบบการสอนที่ปรับปรุงจตามคําแนะนําของผู้เชี่ยวชาญแล้ว มาทําการ ตรวจสอบความเป็นไปได้ของรูปแบบการสอนในสภาพจริง ซึ่งผู้วิจัยได้นําแผนการจัดการเรียนรู้ เรื่อง การเคลื่อนที่แบบโพรเจคไทล์ จํานวน 3 แผน แบบทดสอบผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน จํานวน 40 ข้อ แบบวัดความสามารถในการแก้ปัญหาแบบร่วมมือ จํานวน 20 ข้อ ที่ผ่านการประเมินความเหมาะสมจากผู้เชี่ยวชาญ ตามรูปแบบการสอนฟิสิกส์ โดยใช้แนวคิดสะเต็มศึกษา ร่วมกับการจัดการเรียนรู้โดยใช้ปัญหาเป็นฐาน เพื่อส่งเสริมสมรรถนะในการแก้ปัญหาแบบร่วมมือ สําหรับนักเรียนชั้น มัธยมศึกษาปีที่ 4 ไปใช้ในการศึกษานําร่อง กลุ่มตัวอย่างที่ใช้ในการศึกษานําร่อง ได้แก่ นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4/15 จํานวน 30 คน โดยใช้วิธีการสุ่มแบบกลุ่ม (Cluster Random Sampling) และใช้การทดลองแบบกลุ่มเดียววัดผลก่อนและ หลังการทดลอง (One Group Pretest - Posttest Design) โดยผู้วิจัยเป็นผู้จัดการเรียนรู้ด้วยตนเอง โดยใช้เวลาในการสอน สัปดาห์ละ 2 ชั่วโมง จํานวน 3 สัปดาห์ รวม 12 ชั่วโมง เมื่อผู้วิจัยศึกษานําร่องแล้วนําผลที่ได้มาวิเคราะห์ผล สรุปและ ประเมินผลการศึกษานําร่อง (Pilot Study) และนําผลการศึกษามาใช้ในการปรับปรุงรูปแบบการสอนก่อนการทดลองจริง
ขั้นตอนที่ 3 การนํารูปแบบการสอนฟิสิกส์ โดยใช้แนวคิดสะเต็มศึกษาร่วมกับการจัดการเรียนรู้โดยใช้
ปัญหาเป็นฐาน เพื่อส่งเสริมสมรรถนะในการแก้ปัญหาแบบร่วมมือ สําหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 ไปทดลองใช้จริงผู้วิจัยได้นํารูปแบบการสอนฟิสิกส์ โดยใช้แนวคิดสะเต็มศึกษาร่วมกับการจัดการเรียนรู้โดยใช้ปัญหาเป็นฐาน เพื่อ ส่งเสริมสมรรถนะในการแก้ปัญหาแบบร่วมมือ สําหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 ที่ได้จากการปรับปรุงจากการศึกษานําร่อง ไปทดลองกับกลุ่มตัวอย่าง โดยกลุ่มตัวอย่างที่ใช้ในการทดลอง ได้แก่ นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4/15 จํานวน 30 คน ได้มาโดย วิธีการสุ่มแบบกลุ่ม (Cluster Random Sampling) แบบแผนการทดลองและระยะเวลาในการดําเนินการทดลองการวิจัยใน ครั้งนี้เป็น การวิจัยเชิงทดลอง ซึ่งใช้แบบแผนการทดลองแบบ One Group Pre-test Post-test Design เครื่องมือที่ใช้ในการ ทดลอง ได้แก่ 1. แผนการจัดการเรียนรู้วิชาฟิสิกส์ จํานวน 12 แผน เรื่อง การเคลื่อนที่แบบโพรเจคไทล์ 2. แบบทดสอบผลสัมฤทธิ์ ทางการเรียนวิชาฟิสิกส์ จํานวน 40 ข้อ และ 3. แบบวัดความสามารถในการคิดอย่างมีวิจารณญาณ จํานวน 20 ข้อ โดยใช้ ระยะเวลาในการเก็บข้อมูล 6 สัปดาห์
ขั้นตอนที่ 4 การประเมินผลและปรับปรุงรูปแบบการสอนฟิสิกส์ โดยใช้แนวคิดสะเต็มศึกษาร่วมกับ
การจัดการเรียนรู้ โดยใช้ปัญหาเป็นฐาน เพื่อส่งเสริมสมรรถนะในการแก้ปัญหาแบบร่วมมือ สําหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 ผู้วิจัยได้นํารูปแบบการสอนที่พัฒนาขึ้นเสนอต่อผู้ทรงคุณวุฒิ จํานวน 5 ท่าน เพื่อให้ผู้ทรงคุณวุฒิ ประเมินผลรูปแบบการสอนที่พัฒนาขึ้น โดยเป็นการประเมินในการเปรียบเทียบ ดังนี้ 1. เปรียบเทียบคะแนนผลสัมฤทธิ์ ทางการเรียนวิชาฟิสิกส์ คะแนนหลังเรียนและก่อนเรียนของนักเรียนกลุ่มตัวอย่าง 2. เปรียบเทียบคะแนนความสามารถในการ แก้ปัญหาแบบร่วมมือหลังเรียนและก่อนเรียนของนักเรียนกลุ่มตัวอย่าง นําผลการประเมินรูปแบบการสอนฟิสิกส์ จาก ผู้ทรงคุณวุฒิมาวิเคราะห์ จากนั้น ปรับปรุงรูปแบบการสอนฟิสิกส์ โดยใช้แนวคิดสะเต็มศึกษาร่วมกับการจัดการเรียนรู้โดยใช้ ปัญหาเป็นฐาน เพื่อส่งเสริมสมรรถนะในการแก้ปัญหาแบบร่วมมือ สําหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 ตามคําแนะนําของ ผู้ทรงคุณวุฒิ
ขั้นตอนที่ 5 การประเมินผลและปรับปรุงรูปแบบการสอนฟิสิกส์โดยใช้แนวคิดสะเต็มศึกษาร่วมกับ
การจัดการเรียนรู้โดยใช้ปัญหาเป็นฐานเพื่อส่งเสริมสมรรถนะในการแก้ปัญหาแบบร่วมมือ รายวิชาฟิสิกส์3 เรื่องการเคลื่อนที่แบบโพรเจคไทล์ รหัสวิชา ว30203 ภาคเรียนที่ 2 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4
5. ผลการศึกษา
การพัฒนารูปแบบการสอนฟิสิกส์โดยใช้แนวคิดสะเต็มศึกษาร่วมกับการจัดการเรียนรู้โดยใช้ปัญหาเป็นฐาน
เพื่อส่งเสริมสมรรถนะในการแก้ปัญหาแบบร่วมมือ รายวิชาฟิสิกส์3 เรื่องการเคลื่อนที่แบบโพรเจคไทล์ รหัสวิชา
ว30203 ภาคเรียนที่ 2 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 ที่ผู้วิจัยได้พัฒนาขึ้นนั้นเป็นการจัดการ เรียนการสอนในรายวิชาฟิสิกส์มีความน่าสนใจ ไม่น่าเบื่อ ช่วยเพิ่มแรงจูงใจในการเรียนของผู้เรียน เนื่องจากผู้วิจัยได้ใช้ปัญหา เป็นฐานเข้ามาใช้ในการจัดการเรียน ทําให้ผู้เรียนเกิดการเรียนรู้ด้วยตนเอง ผู้เรียนค้นพบด้วยตนเอง ผู้เรียนน าความรู้ไปใช้ได้ จริง ผู้เรียนมีส่วนร่วมในการเรียนรู้มากกว่าการรับฟังเนื้อหาจากผู้สอนเพียงฝ่ายเดียว ด้วยเหตุนี้จึงส่งผลให้ผลสัมฤทธิ์ทางการ เรียนสูงขึ้น และความสามารถในการแก้ปัญหาของผู้เรียนสูงขึ้นอีกด้วย
1) จากการศึกษาข้อมูลพื้นฐาน ความจำเป็นปัญหาในการพัฒนารูปแบบการสอนฟิสิกส์โดยใช้แนวคิดสะเต็ม
ศึกษาร่วมกับการจัดการเรียนรู้โดยใช้ปัญหาเป็นฐานเพื่อส่ง