STEM Education and 21st-Century Learning

Bring STEM EDUCATION to Life

● Educational Situations ● International Competitiveness ● STEM Workforce ของประเทศไทย ● 21st Century Skills

I. WHY STEM EDUCATION ?

PISA Test 2012

คาเฉลยตำกวา มาตรฐาน OECD

PISA Test 2012

O-NET isn’t OK!

O-NET Test

World Economic Forum (2014)

Competitiveness

“Out of 144”

International Competitiveness

International Competitiveness

ทมา: NESDB

ยทธศาสตรพฒนาประเทศในอนาคต

กำลงคนไทย (Thai workforce)

ทมา: สวทน.

กำลงคนดานสะเตม STEM workforce

ทมา: สวทน.

กำลงคนไทย (Thai workforce)

กำลงคนไทย (Thai workforce)

21st Century Skills

4C :

− Critical thinking and problem solving (ทกษะดานการคด อยางมวจารณญาณ และทกษะในการแกปญหา)

− Creativity and innovation (ทกษะดานการคดสรางสรรคและนวตกรรม)

− Collaboration, teamwork, and leadership (ทกษะดานความรวมมอ การทางานเปนทม และภาวะผนา)

− Communications, information, and media literacy (ทกษะดาน การสอสาร สารสนเทศ และรเทาทนสอ)

21st Century Skills : Learning and Innovation Skills

Bloom's Taxonomy

STEM Approach เนน...

• การนาความรไปใชในการแกปญหาในชวตจรง

• สรางเสรมประสบการณ ทกษะชวต ความคดสรางสรรค

• ใชองคความรและทกษะกระบวนการดานตางๆ ในการหาคำตอบ และ/หรอ สรางนวตกรรม

How STEM Help ?

STEM Approach มหลกคดอยพนฐานของ การเรยนรวทยาศาสตรแบบสบเสาะ (Scientific Inquiry)

วทยาศาสตรคออะไร?

Science มาจากศพทภาษาลาตนวา “Scientia" แปลวา ความร (Knowledge)

ความหมายโดยกวาง: เปน ความร ในเรองตางๆ ทไดถกรวบรวมไวอยางเปนระบบ เชน สงคมศาสตร (Social

Science) รฐศาสตร (Political Science)

ความหมายอยางเจาะจง: เปน ความพยายามศกษาทำความเขาใจ และ สรางคำอธบาย เกยวกบปรากฏการณทางธรรมชาต โดยใชกระบวนการคนควาวจย ทมระบบและ

อางองหลกฐานทนาเชอถอและตรวจสอบได

วทยาศาสตร

ความร (Knowledge)

ทกษะและกระบวนการ (Processes & Skills)

เจตคต (Attitude)

วทยาศาสตร

วทยาศาสตร

Inquiry-based Approach สามารถทำใหเรยนไดครบทงหมด

ธรรมชาตของวทยาศาสตร

The Nature of Science (ธรรมชาตของวทยาศาสตร)

Way of Knowing

Tricky tracks Activity

Warp-Up

แนวคดเกยวกบธรรมชาตของวทยาศาสตร

• ปรากฏการณทางธรรมชาตตางๆ สามารถทำความเขาใจได วทยาศาสตรเปนความพยายามในการทำความเขาใจและอธบายปรากฏการณเหลานน

• ความรทใชอธบายปรากฏการณทางธรรมชาตตางๆ (ความรทางวทยาศาสตร) จะเชอถอได เมอมขอมล หลกฐานทมาจากการสงเกตหรอการทดลอง และอภปรายอยางมเหตผล

• ความรทางวทยาศาสตรบางสวนไดมาจากการลงความคดเหน บางสวนไดมาจากการจนตนาการและความคดสรางสรรค

• แมจะมขอมลหลกฐานชดเดยวกน แตนกวทยาศาสตรกอาจใหคำอธบายปรากฏการณหรอใหคำตอบทแตกตางกนได ขนอยกบการลงความคดเหนตามความรและประสบการณเดม

• ความรทางวทยาศาสตรมความไมแนนอนและเปลยนแปลงได เมอมขอมลหลกฐานเพมขน

• วทยาศาสตรไมสามารถอธบายทกสงทกอยางในโลกได

แนวคดเกยวกบธรรมชาตของวทยาศาสตร

นกวทยาศาสตรในความคด

นกวทยาศาสตรในความเปนจรง

20

นอกจากนกวทยาศาสตรแลว

มบคคลอนๆ ใชความรทางวทยาศาสตรอกบางหรอไม

• ทกคนสามารถเปนนกวทยาศาสตร โดยใชการสบเสาะหาความรทางวทยาศาสตรเพอศกษาเกยวกบปรากฏการณทางธรรมชาต

• การทำงานทางวทยาศาสตรสามารถทำได ทงแบบสวนตวและทำงานรวมกบผอน

• วทยาศาสตรและเทคโนโลยมอทธพลซงกนและกน และเปนสวนหนงของสงคมและวฒนธรรม

แนวคดเกยวกบธรรมชาตของวทยาศาสตร

• เกดกระบวนการเรยนรทสงเสรมการเรยนรอยางมความหมายใหกบผเรยน คอ เรยนรอยางทวทยาศาสตรเปน

• สงเสรมใหผเรยนเกดการสรางความรดวยตนเองและการมประสบการณตรงจากการ ลงมอคดและปฏบต ผานการสบเสาะหาความรทางวทยาศาสตรมากกวาการเรยนรผานการทองจำ

• ทำใหผเรยนเกด ทกษะการคดและการแกปญหาได

• ทำใหสามารถสงเสรมประสบการณทงดานทางดาน ปญญาและคณธรรม

ทำไมตองเรยนเกยวกบธรรมชาตของวทยาศาสตร

Inquiry-based Learning เปนแนวทางทดแนวทางหนงในการสอนธรรมชาตของวทยาศาสตร

ผเรยนมสวนรวมในประเดนคำถามทางวทยาศาสตร

ผเรยนใหความสำคญกบขอมลหลกฐาน

ผเรยนสรางคำอธบายเชงวทยาศาสตรตามขอมลหลกฐาน

ผเรยนเชอมโยงคำอธบายของตนกบความรทางวทยาศาสตรหรอคำอธบายอนๆ

ผเรยนสอสารและใหเหตผล

แผนผงการสบเสาะหาความร

ปรบปรงจาก National Research Council. (2000). Inquiry and the national science education standards: A guide for teaching and learning.

ตวอยางทดของการสอนแบบ Inquiry-based

• Project-based learning

• Model-based learning

• Problem-based learning

• Creative-based learning

• STEM approach

Hulk’s Tower

สถานการณฉกเฉน

ประกาศ!! เนองจากปญหาการบกรกพนทปาตนนำอยางรนแรง ทำใหพนทปาบรเวณเชงเขา อยในภาวะเสยงตอนำทวมฉบพลนทเกดจากนำปาไหลหลาก ดงนนทางองคการบรหารสวนตำบล จงอยากขอใหลกบานเตรยมพรอมในการอพยพสงของขนทสงทสดเทาททำได โดยทานในฐานะททานเปนนกประดษฐของหมบาน ตองชวยสรางอาคารสงทสามารถรบนำหนกสงของได

กำหนดใหมอปกรณ คอ กระดาษแขง 10 แผน (เปรยบเสมอนวสดโครงสราง) กรรไกร เทปกาว (ใชยดกระดาษกบกระดาษ) ซงสงประดษฐททานสรางขนตองรบนำหนกขวดนำพลาสตก (เปรยบเสมอนสงของ) ไดนานเกน 10 วนาท

ทานจะทำอยางไร ???

Thinking and Brainstorming...

ขอมลชวยเหลอ

Roll it

Cut it

Fold it

ขอมลชวยเหลอ

II. What is STEM EDUCATION ?

S T E M

SILOs

What is STEM EDUCATION ?

สะเตมศกษา (STEM Education)

เปนแนวทางการจดการศกษาทเนนการบรณาการ วทยาศาสตร เทคโนโลย วศวกรรมศาสตร และคณตศาสตร โดยเนนการนาความรไปใชในการแกปญหาในชวตจรง เพอสรางเสรมประสบการณ ทกษะชวต ความคดสรางสรรค และเปนการเตรยมความพรอมใหกบนกเรยนในการปฏบตงานทตองใชองคความรและทกษะกระบวนการดานวทยาศาสตร คณตศาสตร และเทคโนโลย รวมทงการนำไปสการสรางนวตกรรมในอนาคต (IPST, 2014)

STEM Literacy

STEM Literacy:

1.ความตระหนกตอบทบาทของวทยาศาสตร เทคโนโลย วศวกรรมศาสตร และคณตศาสตร ในสงคมปจจบน

2.ความคนเคยหรอคนชนตอหลกการหรอแนวคดเกยวกบวทยาศาสตร เทคโนโลย วศวกรรมศาสตร และคณตศาสตร และ

3.มความสามารถในการประยกตใชทกษะ (21st Century Skills) แนวความคดวทยาศาสตร เทคโนโลย วศวกรรมศาสตร และคณตศาสตร ในการแกปญหาในชวตประจำวน หรอในการทำงานตางๆ ได

Honey et al. (2014)

วทยาศาสตร (Science)

ความร (knowledge) เกยวกบสงตางๆ ในธรรมชาตทงทมชวตและไมมชวต รวมทงกระบวนการประมวลความรเชงประจกษ ทเรยกวา กระบวนการทางวทยาศาสตร (process) และกลมขององคความรทไดจากกระบวนการดงกลาว

คณตศาสตร (Mathematics)

การศกษาเกยวกบรปแบบและโครงสราง การเปลยนแปลง และปรภม หรอ รปรางและจำนวน

วศวกรรมศาสตร (Engineering)

วชาทเรยนรเกยวกบการประยกตใชความร เพอสนองความตองการของมนษย ดวยการใชองคความรตางๆ เชน วทยาศาสตรและคณตศาสตร เพอพฒนาสงตางๆ ตองใชกระบวนการทางวศวกรรมเพอใหเกดเทคโนโลยทดทสด

ระบปญหา และขอมลทจำเปน

วางแผน ออกแบบ และ

ลงมอทำ

นำเสนอ แลกเปลยนขอมล

ทดสอบ ประเมนและปรบปรง

กระบวนการออกแบบทางวศวกรรม (Engineering Design Processes)

วศวกรรมศาสตร (Engineering)

Engineering Design Process

• Defining and delimiting problems : ระบปญหา ขอจำกด และสารวจแนวคดทจะใชในการแกปญหา

• Designing and developing solutions : ออกแบบและสรางแนวทางแกปญหา

• Optimizing the design solutions (Redesigning) : ประเมนผลแนวทางการแกปญหา ปรบปรง และพฒนาแนวทางแกปญหา

• Communicating the results: : นาเสนอผลของแนวทางแกปญหา

เทคโนโลย (Technology)

ผลผลตของวศวกรรม ผลทไดรบจากการทประยกตใชความเขาใจเรองธรรมชาตกบพฤตกรรมมนษย ในการออกแบบแนวทาง เพอสรางความพงพอใจและเพอสนองความจาเปนความตองการของมนษย

เทคโนโลย (Technology)

Adapted: EIE Activity

เครองตรวจจบเทคโนโลย TX-200

1.มนษยสรางขนมาใชหรอไม 2.ชวยแกปญหาหรอตอบสนองความตองการของคณไดใชหรอไม

ถาตอบใชทงสองขอ ยนดดวยครบ

คณเจอเทคโนโลยแลว

สวนประกอบทวไปของกจกรรม STEM

● Situation (สถานการณ)

● Challenge (สงทาทาย)

● Criteria and Constraints (เกณฑและขอจำกด)

● Evaluation (แนวทางการประเมนผล)

สถานการณฉกเฉน

ประกาศ!! เนองจากปญหาการบกรกพนทปาตนนำอยางรนแรง ทำใหพนทปาบรเวณเชงเขา อยในภาวะเสยงตอนำทวมฉบพลนทเกดจากนำปาไหลหลาก ดงนนทางองคการบรหารสวนตำบล จงอยากขอใหลกบานเตรยมพรอมในการอพยพสงของขนทสงทสดเทาททำได โดยทานในฐานะททานเปนนกประดษฐของหมบาน ตองชวยสรางอาคารสงทสามารถรบนำหนกสงของได

กำหนดใหมอปกรณ คอ กระดาษแขง 10 แผน (เปรยบเสมอนวสดโครงสราง) กรรไกร เทปกาว (ใชยดกระดาษกบกระดาษ) ซงสงประดษฐททานสรางขนตองรบนำหนกขวดนำพลาสตก (เปรยบเสมอนสงของ) ไดนานเกน 10 วนาท

Situation

Challenge

Criteria and Constraints

Evaluation

III. STEM Activity

“Soft Landing”

สถานการณ

ตอเนองจากททานสรางตกทรงพลงชวยเหลอชาวบานจากนำทวมฉบพลนได แตอยางไรกตามสถานการณนำทวมยงไมคลคลาย ขณะเดยวกนอาหารและนำดมกเรมหมดลง ดวยเหตนทาง อบต. ตองการสงเสบยงทางอากาศโดยเฮลคอปเตอร ซงเปนทางเดยวทเขาถงได แตพนทลงจอดไมอำนวย ทำใหตองสงของลงไปจดทมระยะหาง 5 เมตร โดยไมใหสงของเสยหาย และในขณะขนสงควรมเวลาเพยงพอใหผรบรบสงของไดทน และควบคมตนทนการประดษฐทตำทสด

กำหนดใหใชวสดอปกรณทมและซอเพมเตมมาประดษฐ สงทสามารถทำใหสงของ (ไขไกดบ) ตกลงสพนในสภาพสมบรณ ในระยะเวลาทชาทสด และใกลจดนดพบมากทสด โดยหบหอสงของตองมขนาดเสนผานศนยกลางไมเกน 10 เซนตเมตร

ทานจะทำอยางไร ???

รายการสนคา ราคาตอหนวย (บาท) หมายเหต

ถงขยะพลาสตกสดำ 307.00 หนงใบ

ไขไกดบ 1500.50 สนคาหมดชวคราว

กระดาษเทาขาว 850.00 ขนาด A4

กระดาษหนงสอพมพ 375.50 ครงแผน

กระดาษทชช 430.00 ยาวหนงเมตร

กระดาษ A4 250.25 หนงแผน

ดาย 250.00 สามเมตร

หมายเหต : ไมรบเปลยนหรอคนสนคา

5 meters

•ตกชา •ตกไมแตก •ตกแมนยำ

ขอมลชวยเหลอ: ชะลอความเรว

Keywords : รมชชพ / Parachute

ขอมลชวยเหลอ: กนกระแทก

Keywords : อปกรกนกระแทก / Shockproof

ประเดน/คะแนน 5 4 3 2 1 0

ตนทน ตำทสด ทสอง ทสาม 3+ - -

ความแมนยำ ใกลทสด ทสอง ทสาม 3+ - -

สภาพอาหาร ไมแตก - - - ราว แตก

เวลาในอากาศ ตำทสด ทสอง ทสาม 3+ - -

Evaluation

ระบปญหา และขอมลทจำเปน

วางแผน ออกแบบ และ

ลงมอทำ

นำเสนอ แลกเปลยนขอมล

ทดสอบ ประเมนและปรบปรง

กระบวนการออกแบบทางวศวกรรม (Engineering Design Processes)

Let's Design Your Product

Warp-Up

สวนประกอบทวไปของกจกรรม STEM

● Situation (สถานการณ)

● Challenge (สงทาทาย)

● Criteria and Constraints (เกณฑและขอจำกด)

● Evaluation (แนวทางการประเมนผล)

อยาลม : เชอมโยง STEM JOB

STEM

สวนประกอบทวไปของกจกรรม STEM

Science

EngineeringMath

Technologyจดศนยถวง

แรงตานอากาศ

รปทรง

อตราสวน

รมชชพกลองกนกระแทก

กระบวนการออกแบบ

การเลอกใชเทคโนโลย

รปแบบการบรณาการ STEM

S T E M

ET

M

S

STEM Literacy

S

TE

M

รปแบบการบรณาการในกจกรรม STEM

1.ภายในวชา (Disciplinary Integration)

2.แบบพหวทยาการ (Multidisciplinary Integration)

3.แบบสหวทยาการ (Interdisciplinary Integration)

4.แบบขามวชา (Transdisciplinary Integration)

Who Are They?

S

T

E

M

Disciplinary Integration

Multidisciplinary Integration

Theme

solv

ing

Interdisciplinary Integration

Problem

Transdisciplinary Integration

ทานคดวาจะสามารถออกแบบกจกรรม STEM อยางไร

• เลอกเนอหา

• ระดมความคดเหน

• ออกแบบลงในกระดาษ

• นำเสนอผลงาน (กลมละ 3-5 นาท)

ออกแบบกจกรรม STEM

สวนประกอบทวไปของกจกรรม STEM

● Situation (สถานการณ)

● Challenge (สงทาทาย)

● Criteria and Constraints (เกณฑและขอจำกด)

● Evaluation (แนวทางการประเมนผล)

อยาลม : เชอมโยง STEM JOB

Chaotic Future

Digital Species: Homo Zappiens

Learning and Knowledge The Digital Mindset

Digital Age

The generation:

• Playing Games

• Communicating 24/7

• Integrating face-to-face and virtual friends

• Never reading a manual

• Preferring a cell phone rather than a newspaper

Homo Zappiens

Homo Zappiens VS Homo Sapiens

21st Century Students

ลกษณะบางประการของเดกสมยใหม จากหนงสอ 21st Century Skills : Learning for Life in Our Times

• ดดแปลงสงตางๆ ใหตรงกบความตองการและความพอใจของตน

• ความสนกสนานและการเลนเปนสวนหนงของงาน การเรยนร และชวตทางสงคม

• การรวมมอและความสมพนธ เปนสวนหนงของทกกจกรรม

• ตองการความเรวในการสอสาร การหาขอมล และตอบคาถาม

• สรางนวตกรรมตอทกสงทกอยางในชวต

Future Classroom

Future Teaching

Future Classroom

How to Deal with Homo Zappiens

Basic Skills : 3 Core Skills

3R :

− READING : อานออก

− WRITING : เขยนได

− ARITHMETICS : คดเลขเปน

• Flexibility and adaptability (ยดหยนและปรบตว) • Initiative and self-direction (รเรมสรางสรรคและมแนวทางของตว

เอง) • Social and cross-cultural skills (ความสามารถในดานสงคม) • Productivity and accountability (สรางงานและวางแผนจดการ) • Leadership and responsibility (มความรบผดชอบและมภาวะผนำ)

21st Century Skills : Learning and Innovation Skills

ในอนาคตคนทประสบความสำเรจอาจจะไมจำเปนตองฉลาดทสด แตตองเปนคนทสามารถสอสารแนวความคดของตนเองใหผอนทำตามได และใชประโยชนจากผคนรอบๆ ตวได ดงนนทกษะทจำเปน ไดแก

21st Century Skills : INFORMATION, MEDIA AND TECHNOLOGY SKILLS

People in the 21st century live in a technology and media-suffused environment, marked by various characteristics, including:

• ขอมลมใหเลอกใชมากมายมหาศาล • เทคโนโลยเปลยนอยางรวดเรว • ความสามารถทำงานรวมและเดยวเพอแบงปนขอมล

4C :

− Critical thinking and problem solving (ทกษะดานการคด อยางมวจารณญาณ และทกษะในการแกปญหา)

− Creativity and innovation (ทกษะดานการคดสรางสรรคและนวตกรรม)

− Collaboration, teamwork, and leadership (ทกษะดานความรวมมอ การทางานเปนทม และภาวะผนา)

− Communications, information, and media literacy (ทกษะดาน การสอสาร สารสนเทศ และรเทาทนสอ)

21st Century Skills : Learning and Innovation Skills

Any Questions or Comments E-Mail: wachira.srikoom@gmail.com

Thank You For Your Cooperations