บทที่ 1 บทนำ
1) กำหนดตัวแปรต้น ตัวแปรตาม และตัวแปรควบคุมได้
2) วางแผนการทดลอง โดยระบุขั้นตอน อุปกรณ์เครื่องมือ และสารเคมีที่ต้องใช้ได้
3) ปฏิบัติการตามแผนที่วางไว้ได้จนสำเร็จ
4) บันทึกผลการทดลองที่ได้อย่างถูกต้องและเที่ยงตรง
12. การทดลอง หมายถึงการทำปฏิบัติการด้วยวิธีใด ๆ เพื่อหาคำตอบหรือตรวจสอบ สมมติฐานที่ตั้งไว้ทักษะนี้ประกอบด้วย 3 กิจกรรมหลัก ได้แก่
การออกแบบการทดลอง หมายถึงการวางแผนก่อนลงมือทดลองจริง เพื่อกำหนดวิธีการ ทดลอง ซึ่งต้องมีการกำหนดและควบคุมตัวแปรและเลือกใช้อุปกรณ์หรือสารเคมีต่าง ๆ ที่จะใช้ใน การทดลองได้อย่างเหมาะสม
การปฏิบัติการทดลอง หมายถึง การลงมือทำปฏิบัติการทดลองจริง
การบันทึกผลการทดลอง หมายถึง การจดบันทึกข้อมูลที่ได้จากการทดลองซึ่งอาจเป็นผล การสังเกต สำรวจ วัด หรือวิธีอื่น ๆ
สำหรับพฤติกรรมที่แสดงว่าผู้เรียนเกิดทักษะการทดลอง คือ ผู้เรียนจะต้องมีความสามารถ ดังต่อไปนี้
1) กำหนดตัวแปรต้น ตัวแปรตาม และตัวแปรควบคุมได้
2) วางแผนการทดลอง โดยระบุขั้นตอน อุปกรณ์เครื่องมือและสารเคมีที่ต้องใช้ได้
3) ปฏิบัติการตามแผนที่วางไว้ได้จนสำเร็จ
4) บันทึกผลการทดลองที่ได้อย่างถูกต้องและเที่ยงตรง
13. การตีความหมายข้อมูลและการลงข้อสรุป หมายถึง การแปลความหมายหรือบรรยาย ลักษณะและสมบัติของข้อมูลที่มีอยู่ การตีความหมายข้อมูลในบางครั้งอาจต้องใช้ทักษะกระบวนการ อื่น ๆ ด้วย เช่นทักษะการ สังเกต ทักษะการคำนวณ เป็นต้น การลงข้อสรุป หมายถึง การสรุป ความสัมพันธ์ของข้อมูลจากการทดลองได้
สำหรับพฤติกรรมที่แสดงว่าผู้เรียนเกิดทักษะการตีความหมายข้อมูลและลงข้อสรุป คือ ผู้เรียนจะต้องมีความสามารถดังต่อไปนี้
1) แปลความหมายหรือบรรยายลักษณะและสมบัติของข้อมูลที่มีอยู่ได้
2) สรุปความสัมพันธ์ของข้อมูลที่จากการทดลองและเปรียบเทียบกับข้อมูลของผู้อื่น ผู้วิจัยพยายามที่จะนำทักษะกระบวนการเหล่านี้มาปลูกฝังให้แก่นักเรียนระดับประถมศึกษา โดยได้ยึดทักษะตามแนวของสถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) ที่ได้
กำหนด ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ 13 ทักษะ เช่นเดียวกับ สมาคมส่งเสริมความก้าวหน้า
วิทยาศาสตร์แห่งอเมริกา (AAAS) ซึ่งกำหนดทักษะกระบวนการไว้ 13 ทักษะ แบ่งเป็น 2 ประเภท คือ ทักษะขั้นพื้นฐาน 8 ทักษะ ทักษะขั้นผสมหรือบูรณาการ 5 ทักษะทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์
เป็นการกำหนดตามขั้นตอนวิธีการทางวิทยาศาสตร์แต่ละขั้นตอนสามารถฝึกฝนได้
เนื่องจากการเรียนการสอนวิทยาศาสตร์ในระดับชั้นประถมศึกษา จำเป็นที่จะต้องปลูกฝังให้
นักเรียนเกิดทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ โดยเฉพาะทักษะขั้นพื้นฐาน ให้ผู้เรียนเกิดทักษะ
กระบวนการทางวิทยาศาสตร์ขั้นพื้นฐานทั้ง 8 ทักษะ คือ ทักษะการสังเกต (Observing) ทักษะการวัด (Measuring) ทักษะการคำนวณ (Using Numbers) ทักษะการจำแนกประเภท
(Classifying) ทักษะการหาความสัมพันธ์ระหว่างสเปสกับสเปสและสเปสกับเวลา (Using Space/Time Relationship) ทักษะการจัดกระทำและสื่อความหมายข้อมูล (Organizing Data and Communication) ทักษะการลงความเห็นจากข้อมูล (Inferring) และทักษะการพยากรณ์
(Predicting) เพื่อนำไปใช้ในการค้นคว้าหาความรู้ และสามารถนำกระบวนการที่ได้รับการฝึกฝนไปใช้
ในการแก้ปัญหาในชีวิตประจำวันได้
สำหรับการวิจัยในครั้งนี้ผู้วิจัยต้องการพัฒนาทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์และ ความคิดสร้างสรรค์ทางวิทยาศาสตร์ของนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 5 ด้วยการจัดการเรียนรู้แบบสืบ
เสาะหาความรู้ ผู้วิจัยจึงได้มีการวิเคราะห์ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ให้มีความสอดคล้องกับ
การจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ ในหน่วยที่ 4 เรื่อง การเปลี่ยนแปลงของสาร จากการวิเคราะห์ ผู้วิจัยได้เลือกทักษะกระบวนการทาวิทยาศาสตร์ จำนวน 6 ทักษะ ได้แก่ 1) ทักษะ
การสังเกต 2) ทักษะการสื่อความหมาย 3) ทักษะการลงความหมายข้อมูล 4) ทักษะการตั้งสมมติฐาน 5) ทักษะการกำหนดและควบคุมตัวแปร และ 6) ทักษะการทดลอง ซึ่งในการประเมินทักษะ กระบวนการทางวิทยาศาสตร์ทั้ง 6 ทักษะ ผู้เรียนจะสามารถนำไปใช้ในการพัฒนาทักษะกระบวนการ ทางวิทยาศาสตร์ ทั้ง 6 ทักษะมีความสอดคล้องกับเนื้อหาสาระในหน่วยที่ 4 เรื่อง การเปลี่ยนแปลง ของสาร จะช่วยให้ผู้เรียนได้รับการพัฒนาทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ขั้นพื้นฐาน
ความสำคัญของทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์
สมเกียรติ พรพิสุทธิมาศ (2551 : 33) กล่าวถึงความสำคัญของทักษะกระบวน ทางวิทยาศาสตร์ไว้ว่า ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์เป็นลักษณะที่ใช้อธิบายลักษณะทั่วไป
ของการคิดอย่างมีเหตุผล ซึ่งทำให้ผู้เรียนเรียนรู้และมีความเข้าใจในเนื้อหาวิทยาศาสตร์ได้อย่าง มีประสิทธิภาพ โดยเชื่อมโยงระหว่างประสบการณใหม่และประสบการณเดิมที่มีอยู่ทักษะเหล่านี้ช่วย
ให้ผู้เรียน สามารถขยายแนวความคิดจากข้อมูลเก็บรวบรวมได้ (Small Idea) และเชื่อมโยงข้อมูล เหล่านั้นเพื่ออธิบายโดยภาพรวม (Big Idea) ของปรากฏการณใด ๆ ได้อย่างมีเหตุผล นอกจากนี้ยัง ต้องทดสอบ แนวคิดภาพรวมที่ผู้เรียนสร้างขึ้นด้วยวิธีการต่าง ๆ ด้วยการเรียนรู้เนื้อหาวิทยาศาสตร์
ด้วยทักษะกระบวนการวิทยาศาสตร์นี้เป็นการสะสมแนวคิดทางวิทยาศาสตร์อย่างต่อเนื่องและ เพิ่มเติมประสบการณ์ทางวิทยาศาสตร์จากหลักฐานทางวิทยาศาสตร์ที่มีอยู่ในเวลานั้นจากแหล่งข้อมูล ต่าง ๆ รวมถึงจากการทดลองด้วยตนเองด้วยการเรียนรู้ด้วยทักษะกระบวนการวิทยาศาสตร์ จึงมี
ความสำคัญในการพัฒนาความเข้าใจเนื้อหาด้านวิทยาศาสตร์ดังนั้นการพัฒนาทักษะกระบวนการ วิทยาศาสตร์จึงเป็นเป้าหมายสำคัญในด้านวิทยาศาสตร์ศึกษา ซึ่งปัจจุบันได้บรรจุในหลักสูตร วิทยาศาสตร์ทั่วทุกภูมิภาคของโลก
ทักษะกระบวนการวิทยาศาสตร์ช่วยให้ผู้เรียนเข้าถึงการรู้วิทยาศาสตร์ (Science Literacy) ได้ตามลักษณะที่สมาคมอเมริกันเพื่อความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์กำหนด ได้แก่ โลกทัศน์
ทางวิทยาศาสตร์ (Scientific Worldview) การสืบเสาะเพื่อหาความรูด้านวิทยาศาสตร์
(Scientific Inquiry) และกิจกรรมทางวิทยาศาสตร์ (Scientific Enterprise) การเรียนรู้ด้วยทักษะ กระบวนการวิทยาศาสตร์ ในระดับประถมศึกษาและมัธยมศึกษาอย่างมีประสิทธิภาพสามารถ
พัฒนาขึ้นได้โดย การเรียนรู้ด้วยการค้นพบ (Discovery Learning) ซึ่งเป็นทฤษฎีของเจโรมีบรูนเนอร์
(Jerome Bruner) โดยผู้เรียนเรียนรู้ เพื่อหาปฏิสัมพันธ์ระหว่างสิ่งที่สนใจกับสิ่งแวดลอมด้วยตนเอง จากพื้นฐานประสบการณ์และความรู้เดิมที่แตกต่างกันในแต่ละระดับชั้นที่ศึกษาอยู่จากนั้นจึงนำมา สร้างเป็นความรู้ใหม่ในลักษณะเดียวกับทฤษฎีสร้างความรู้ด้วยตนเองของพีเอเจต์ (Jean Piaget)
ดังนั้นทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์จึงเป็นทักษะแกน (Core Skill หรือ Key Skill หรือ Life Skill) ที่จำเป็นสำหรับการเรียนรู้ตลอดชีวิต (Lifelong Learning) และช่วยพัฒนาทักษะ ในการสื่อสาร (Communicating Skill) ความคิดเชิงวิจารณ์ (Critical Thinking) และทักษะ ในการแก้ปัญหา (Problem- Solving Skill) จากหลักฐานที่เก็บรวบรวมได้ในช่วงเวลานั้น ๆ จากการศึกษาทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์นั้น
ผู้วิจัยสามารถสรุปได้ว่าทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์เป็นกระบวนการคิดทางปัญญา ที่ช่วยให้ผู้เรียนเข้าใจ เนื้อหาทางวิทยาศาสตร์ได้ดีขึ้น ซึ่งจำแนกตามความยากง่ายของทักษะต่าง ๆ เป็น 2 ประเภท ได้แก่ ทักษะกระบวนการวิทยาศาสตร์ขั้นพื้นฐาน (8 ทักษะ) และทักษะกระบวนการ
วิทยาศาสตร์ขั้นบูรณาการ (5 ทักษะ) ซึ่งช่วยให้ผู้เรียนสามารถเชื่อมโยงความรู้เดิม และแนวคิดใหม่ได้
อย่างถูกต้องเหมาะสม การสอนวิทยาศาสตร์เพื่อให้เกิดทักษะกระบวนการวิทยาศาสตร์นั้นทำได้หลาย
รูปแบบ เช่น การสอนแบบโครงงาน การสอนแบบใช้ปัญหาเป็นฐานหรือการสอนแบบสืบเสาะ รวมถึงการจัดการเรียนรู้ตาม แนวคิดบ้านนักวิทยาศาสตร์น้อยที่ผู้เรียนต้องเรียนรู้ผ่านการใช้วัฏจักร การสืบเสาะในการทำกิจกรรม การเรียนรู้จากบัตรกิจกรรมซึ่งแต่ละกิจกรรมจะต้องใช้ทักษะ
กระบวนการทางวิทยาศาสตร์ที่แตกต่างกันออกไป การประเมินทักษะกระบวนทางวิทยาศาสตร์
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) (2555 : 60-75) กล่าวว่า การประเมินสมรรถภาพของผู้เรียนทำได้ 2 ลักษณะ คือ
1. การประเมินสมรรถภาพด้วยข้อสอบแบบเขียนตอบ ข้อสอบเขียนตอบเป็นเครื่องมือที่ใช้
วัดสมรรถภาพด้านการคิดด้วยการเขียนตอบ เกี่ยวกับการวางแผน วิธีการ ขั้นตอนการปฏิบัติ
การตั้งสมมติฐาน การกำหนดและควบคุมตัวแปร การวิเคราะห์ การคำนวณค่าการหาความสัมพันธ์
ของข้อมูล การแปรความหมายของข้อมูลการแสดงความคิดเห็นและการให้ข้อเสนอแนะการลงมือ ปฏิบัติจริงผู้เรียนไม่สามารถทำได้ เนื่องจากเกิน ระดับความสามารถของผู้เรียนทั้งด้านความปลอดภัย และความไม่เหมาะสมของสถานการณ์ ข้อสอบเขียนตอบที่ใช้วัดสมรรถภาพ มีลักษณะเป็นข้อสอบ แบบเติมคำหรือ เขียนตอบอย่างสั้น และข้อสอบเขียนตอบแบบอธิบาย ซึ่งครอบคลุมด้านความรู้
ความคิด ทักษะกระบวนการที่เป็นทักษะขั้นพื้นฐานและขั้นผสมผสาน แต่ลักษณะของข้อสอบเขียน ตอบวัด สมรรถภาพนั้น จะเน้นให้ผู้เรียนใช้กระบวนการคิดระดับสูงเพื่อแก้ปัญหาในสถานการณ์ที่
ซับซ้อน หรือ เกี่ยวข้องกับการปฏิบัติการและมีความเชื่อมโยงกับสาระการเรียนรู้ในระดับชั้นเรียน โดยให้ผู้เรียนได้ สะท้อนความคิดออกมาด้วยการเขียนแสดงกระบวนการคิดอย่างเป็นขั้นตอนและ มีการให้คะแนน ตามความถูกต้องของคำตอบร่วมกับส่วนของวิธีการที่ผู้เรียนเลือกใช้เพื่อแก้ปัญหา ด้วยและคำถามของข้อสอบเขียนตอบมีลักษณะดังนี้