1

การถอดบทเรียน STEM Education (โรงเรยีนฝางวิทยายน)

ดร.คเชนทร์ กองพิลา นายประเวส นามสีฐาน นายประจักร ราทะวงค ์

นายสุขขี ดีสงคราม

ทีมวิจัย : โรงเรยีนฝางวิทยายน

หลักการแนวคิดของ STEM Education

เป็นการจัดการศึกษาที่เป็นการบูรณาการของศาสตร์ทั้ง 4 วิชา ได้แก่ วิทยาศาสตร์ (S) เทคโนโลยี (T) วิศวกรรมศาสตร์ (E) และ คณิตศาสตร์(M) และยังเป็นการบูรณาการด้านบริบท(Context Integration) ที่เก่ียวข้องกับชีวิตประจ าวันอีกด้วย เป็นองค์ความรู้ วิชาการของศาสตร์ทั้งสี่ที่มีความเชื่อมโยงกันในโลกของความเป็นจริงที่ต้อง อาศัยองค์ความรู้ต่างๆ มาบูรณาการเข้าด้วยกันในการด าเนินชีวิต และการท างาน โดยครูผู้รับผิดชอบทั้ง 4 กลุ่มสาระต้องร่วมประชุมวางแผน เพ่ือร่วมก าหนดกิจกรรมการเรียนการสอนให้สัมพันธ์เชื่อมโยงซึ่งกันและกันในลักษณะของโครงงาน ที่นักเรียนลงมือปฏิบัติ และสร้างชิ้นงานด้วยตนเอง ตามหัวข้อที่สนใจ โดยอาศัยเครื่องมือที่ต่าง ๆ เช่น หุ่นยนต์ เครื่องบิน ICT. ฯลฯ

จุดมุ่งหมาย "หนึ่งโรงเรียน หนึ่งผลิตภัณฑ์" เป็นแนวทางการจัดการเรียนการสอนในลักษณะของการบูรณาการสาระการ

เรียนรู้ต่างๆ เพื่อที่จะสร้างและยกระดับคุณภาพการศึกษาของโรงเรียนฝางวิทยายนตามกรอบการเรียนรู้ในศตวรรษท่ี 21 โดยใช้ทรัพยากรและแหล่งเรียนรู้ที่มีอยู่ในท้องถิ่นเข้ามามีบทบาทและมีส่วนร่วมในการเรียนการสอนและการท างานโดยมุ่งหวังให้เป็นแนวทางในการประกอบอาชีพในท้องถิ่นได้ โดยผู้เรียนต้องสร้างร้าน OSOP Fangwittayayon ซึ่งนักเรียนต้องวางแผนการออกแบบร้าน OSOP เป็นความสามารถด้านการคิดของนักเรียน มีการวางแผนการแก้ปัญหาร่วมกันเป็นทีม จากนั้นนักเรียนร่วมกันสร้างชิ้นงานโดยใช้ ICT. เป็นหลักในการสร้างชิ้นงานตามแบบโครงร่างที่ได้ออกแบบไว้ โดยยึดตามหลักการการออกแบบ ร่วมกับหลักการด้านคณิตศาสตร์เกี่ยวกับรูปร่างรูปทรงทางเรขาคณิต อีกท้ังออกแบบระบบการระบายความร้อนของอาคารตามหลักการถ่ายเทความร้อนด้านวิทยาศาสตร์ เมื่อนักเรียนได้สร้างชิ้นงานแล้ว มีการสรุปและน าเสนอผลงานที่สร้างร่วมกัน

มาตรฐานการเรียนรู้เทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสาร นักเรียนเข้าใจ เห็นคุณค่า และใช้กระบวนการการเทคโนโลยีสารสนเทศ (เครือข่ายสังคมการเรียนรู้โรงเรียน

ฝางวิทยายน http://fangwittayayon.net/) ในการสืบค้นข้อมูลการเรียนรู้ การสื่อสาร การแก้ปัญหา การท างาน และอาชีพอย่างมีประสิทธิภาพ ประสิทธิผล และมีคุณธรรม

2

กลยุทธ์ในการจัดการเรียนการสอน STEM Education การออกแบบการสอน ใช้กระบวนการของโครงงานซึ่งแบ่งออกเป็น 3 ระยะได้แก่ 1. การวางแผนเตรียมการสอน 2. การลง

มือปฏิบัติโครงงาน 3. ขั้นส าเร็จ/น าเสนองาน โดยทั้งสามระยะมีการประเมินผลอย่างต่อเนื่องทุกขั้นตอน

กิจกรรมการเรียนรู้แบบบูรณาการโดยใช้หลักการของโครงงาน (PBL) ขั้นการวางแผนเตรียมการสอน 1. ครูใน 4 กลุ่มสาระร่วมประชุมวางแผนการจัดกิจกรรมการเรียนการสอน 2. มีการตั้งค าถามกระตุ้นการเรียนรู้

3. นักเรียนศึกษาความรู้เกี่ยวกับ พลังงานความร้อน รูปทรงมิติ การเขียนแบบเบื้องต้น และการใช้งานโปรแกรม(Google SketchUp Pro 8) บนสื่อสังคมการเรียนรู้โรงเรียนฝางวิทยายน(http://fangwittayayon.net/) ซึ่งโปรแกรมดังกล่าวสามารถสร้างภาพ 3 มิติ พลิก หมนุ ภาพ ได้ 360 องศา

ครูแนะน าความรู้ด้านคณิตศาสตร์ เรื่องรูปร่างรูปทรงทางเลขาคณิต

นักเรียนฝึกเขียนรูปร่างรูปทรงทางเลขาคณิต

ครูแนะน าความรู้ด้านวิทยาศาสตร์

เรื่องพลังงานความรู้ และการถ่ายเทความร้อน

นักเรียน ทดลองปฏิบัติและสังเกตการณ์ถ่ายเทความร้อน

จาก น้ าร้อน น้ าอุณหภูมิปกติ และน้ าเย็น

3

ครูแนะน าความรู้ด้านวิศวกรรม เรื่อง ความรู้ด้านสถาปัตยกรรม

นักเรียนทดลอง การพับกระดาษให้เป็นรูปร่างต่างและแบ่งสัดส่วนให้เท่ากัน

ครูแนะน าความรู้ด้าน ICT.

เรื่อง การประยุกต์ใช้งานโปรแกรม Google SketchUp Pro 8

นักเรียนศึกษาการใช้งานโปรแกรมในเว็บไซต์ http://fangwittayayon.net และทดลองลงมือปฏิบัติ ออกแบบรูปร่างรูปทรง

การลงมือปฏิบัติโครงงาน 1. ทดสอบการใช้งานโปรแกรม (Google SketchUp Pro 8) กับความสัมพันธ์ทางเรขาคณิต

2. นักเรียนแต่ละกลุ่มศึกษารูปทรงร้าน OSOP (Fangwittayayon) และสภาพแวดล้อมบรรยากาศ ของร้าน OSOP (Fangwittayayon) ลงมือเขียนแบบร่างในกระดาษก่อนลงมือท าในโปรแกรม

3. นักเรียนระดมสมองวิเคราะห์สภาพบรรยากาศของร้าน OSOP (Fangwittayayon) รวมทั้งศึกษาเพ่ิมเติม จากแหล่งเรียนรู้ต่างๆ ที่หลากหลาย

4. นักเรียนแต่ละกลุ่มระดมสมองวิเคราะห์ว่าร้าน OSOP (Fangwittayayon) ควรต้องมี องค์ประกอบอะไรบ้าง (Google Drive) เช่น การวิเคราะห์การท าธุรกิจในชุมชน และในโรงเรียน ด้านการขายผลิตภัณฑ์ต่าง ๆ ที่เป็นผลิตภัณฑ์จากผลงานของนักเรียน ผลิตภัณฑ์จากชุมชนที่เป็นภูมิปัญญาชาวบ้าน

5. นักเรียนช่วยกันออกแบบร้าน OSOP (Fangwittayayon) ทีม่ีบรรยากาศร่มรื่น เย็นสบาย อากาศถ่ายเทได้ดี วางต าแหน่งต่างๆได้อย่างเหมาะสม และสวยงาม ดังตัวอย่างภาพการออกแบบร้าน OSOP (Fangwittayayon) ในภาคผนวก

6. นักเรียนวิเคราะห์เลือกวัสดุที่เหมาะสมในการสร้าง OSOP (Fangwittayayon) 7. แลกเปลี่ยนเรียนรู้ น าเสนอการออกแบบ OSOP (Fangwittayayon) โดยใช้กลุ่มเครื่องมือใน

4

การเรียนรู้บนเครือข่ายสังคมการเรียนรู้โรงเรียนฝางวิทยายน (http://fangwittayayon.net/) หรือกลุ่มเครื่องมือในการติดต่อสื่อสาร 8. งานที่มอบหมาย ให้นักเรียนแต่ละกลุ่มหาวิธีการสร้างร้าน OSOP(Fangwittayayon) โดยครูก าหนดสถานการณ์ใน สื่อสังคมออนไลท์กลุ่มเรียนรู้ ทีชื่อว่า STEM OSOP(Fangwittayayon) ในเว็บไซต์(http://fangwittayayon.net/)

9. ก าหนดสถานการณ์ให้นักเรียนในการสร้างร้าน OSOP (Fangwittayayon) โดยเน้นในเรื่องการ ถ่ายเทอากาศและการวางต าแหน่งของการใช้งาน วัสดุ ความปลอดภัย ราคา จ านวนสมาชิก หรือลักษณะทางสภาพแวดล้อมอ่ืนๆ เป็นต้น

10. ออกแบบร้าน OSOP (Fangwittayayon) เป็นภาพร่าง 3 มิติ โดยใช้กลุ่มเครื่องมือในการ เรียนรู้บนสื่อสังคม ประเภทเครื่องมือในการรังสรรค์ชิ้นงาน (Google SketchUp Pro 8)

11. น าเสนอความคิด แลกเปลี่ยนเรียนรู้ภายในกลุ่ม ระหว่างกลุ่มโดยใช้กลุ่มเครื่องมือเครือข่ายสังคม การเรียนรู้โรงเรียนฝางวิทยายน (http://fangwittayayon.net/) หรือกลุ่มเครื่องมือในติดต่อสื่อสาร โดยมีประเด็นที่ต้องน าเสนอ เช่น 11.1 บอกได้ว่าส่วนประกอบตัวอาคารในร้าน ตรงไหนเป็นรูปทรงอะไรและมีอะไรเป็นข้อพิสูจน์ มีทั้งหมดกี่รูปทรง 11.2 รูปทรงพิเศษที่ออกแบบส าหรับการระบายอากาศของร้าน OSOP (Fangwittayayon) 11.3 องค์ประกอบภายในร้าน บรรยากาศบริเวณรอบ ๆ ร้าน OSOP (Fangwittayayon)

12. แต่ละกลุ่มท าการไตร่ตรองพิจารณาความคิดจากการน าเสนอชิ้นงานเและรับฟังความคิดเห็น ข้อ วิจารณ์จากมุมมองที่แตกต่างกัน การสะท้อนความคิดทั้งภายในกลุ่ม ระหว่างกลุ่ม คร ู และคนอ่ืนๆ เพ่ือให้มีความเข้าใจในความคิดรวบยอดของกลุ่มตนเองมากข้ึน โดยการจดบันทึกกระบวนการท างาน คอมเม้นท์(Comment) การโต้ตอบ(Reply) เพ่ือน าสู่การปรับปรุงชิ้นงานให้ได้ผลิตผลที่ดี ขั้นส าเร็จ

1. ลงมือปฏิบัติการสร้างแบบจ าลอง (Model)ร้าน OSOP (Fangwittayayon) โดยใช้อัตราส่วน สเกลตามท่ีออกแบบไว้ในภาพร่าง 3 มิติ 2. จัดท ารายงานสรุปผลการท าโครงงาน และน าเสนอและเผยแพร่ผลงานทางเว็บไซต์ เครือข่ายสังคมการเรียนรู้โรงเรียนฝางวิทยายน (http://fangwittayayon.net/) โดยใช้กลุ่มเครื่องมือในการเรียนรู้บนสื่อสังคม ประเภทเครื่องมือในการรังสรรค์ชิ้นงาน

2.3.3 เครื่องมือในการจัดการเรียนการสอน เครื่องมือที่ใช้ในการจัดกิจกรรมการเรียนรู้ คือ แผนการจัดกิจกรรมการเรียนการสอน เรื่อง

OSOP(Fangwittayayon) ซึ่งเป็นแผนการออกแบบกิจกรรมการเรียนการสอนของครูผู้รับผิดชอบในสาระ วิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ และการงานอาชีพฯ โดยค านึงถึงมาตรฐาน ตัวชี้วัดและสาระการเรียนรู้ที่ก าหนดในหลักสูตร 51 และห้องเรียนคอมพิวเตอร์

ส่ือเพิ่มประสิทธิภาพการเรียนรู้ - เครือข่ายสังคมการเรียนรู้โรงเรียนฝางวิทยายน (http://fangwittayayon.net/) - คลิปวิดีโอ การใช้งานโปรแกรม Google SketchUp Pro 8

5

- ลิ้งค์เว็บไซต์ที่เกี่ยวข้องกับ เรื่อง การใช้งานโปรแกรม Google SketchUp Pro 8 - ลิ้งค์เว็บไซต์ที่เกี่ยวข้องกับ เรื่อง การออกแบบโครงสร้าง - ลิ้งค์เว็บไซต์เกี่ยวกับ รูปร่าง รูปทรง เลขาคณิตศาสตร์ - ลิ้งค์เว็บไซต์ที่เกี่ยวข้องกับ การถ่ายเทความร้อน การสะท้อนแสง การระบายความร้อน

กระบวนการเรียนรู้ ใช้กระบวนการเรียนรู้บูรณาการโดยใช้โครงงานเพ่ือการสร้างสรรค์ชิ้นงาน โดยมี ICT. เป็นเครื่องมือช่วยในการเรียนรู้

2.4 การวัดและประเมินผล ใช้การประเมินผลจากสภาพจริง ด้วยวิธีการที่หลากหลายอย่างต่อเนื่อง แผนภูมิ K-W-L-H ) Assessment Timeline โดยใช้รูบริก( มีการวัดประเมินผลในวิชาที่เก่ียวข้อง โดยวัดประเมินผลของแต่ละวิชา คือ วิชาวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ การงานอาชีพ และคอมพิวเตอร์

ปัจจัยท่ีส่งเสริมให้ใช้ทักษะ ICT. ในการสื่อสารและการจัดกิจกรรมการเรียนการสอน 1. โรงเรียนมนีโยบายส่งเสริม สนับสนุนการใช้งาน ICT. โดยให้ครูและนักเรียนจัดกิจกรรมการเรียนการสอนใน

เครือข่ายสังคมการเรียนรู้โรงเรียนฝางวิทยายน (http://fangwittayayon.net/) 2. เครือข่ายสังคมการเรียนรู้โรงเรียนฝางวิทยายน มีลักษณะเป็นสื่อสังคมออนไลท์ที่ใช้งานง่ายและสะดวก 3. ครู นักเรียนทุกคนเป็นสมาชิก เข้าใช้งานร่วมกันได้ทุกคน เป็นแหล่งเรียนรู้ของสถานศึกษาซ่ึงเป็น Best

Practice และเป็นมาตรฐานที่ 13 ในการพัฒนาคุณภาพการศึกษาของโรงเรียนฝางวิทยายน (เกณฑ์การประเมิน สมศ.) 4. โรงเรียนมเีครื่องคอมพิวเตอร์ ระบบเครือข่ายอินเทอร์เน็ต และเครอืข่ายสังคมการเรียนรู้โรงเรียนฝาง

วิทยายน (http://fangwittayayon.net/) 5. ครู นักเรียน มีจรรยาบรรณในการใช้งานระบบคอมพิวเตอร์ และระบบเครือข่าย อย่างมีคุณธรรม ตาม

พระราชบัญญัติว่าด้วยการกระท าความผิดเกี่ยวกับคอมพิวเตอร์ พ.ศ. 2550

2.5 ข้อสรุป/ข้อค้นพบ /ประโยชน์ที่ได้รับ - ครูแบ่งนักเรียนเป็น 6 กลุ่ม เพื่อท างานเป็นกระบวนการกลุ่ม นักเรียนแต่ละกลุ่มท างานร่วมกันท างานออกแบบโครงสร้างร้าน OSOP ร่วมกันอภิปรายปัญหา และสรุป ซึ่งได้ค้นพบระหว่างการท างานของนักเรียน คือ นักเรียนทุกลุ่มไดว้ัตถุประสงค์วิชา

ได้เขียนลงในกระดาษโพสอิทสองแผ่นซึ่งต่างสีกัน คือ สีชมพูและ สีเขียว โดยครูก าหนดให้สีเขียว เขียนความรู้เกี่ยวกับวิทยาศาสตร์ที่ต้องท าหลักการมาใช้ในการออกแบบโครงสร้าง และกระดาษโพสอิทสีชมพูเขียนความรู้เกี่ยวกับคณิตศาสตร์

- ช่วงท่ีหนึ่ง ครูแนะน าการสร้างชิ้นงานในโปรแกรม Google SketchUp Pro 8 โดยแนะน าการสร้างชิ้นงานในรูปแบบการสร้างรูปทรงทางเลขาคณิต เช่น รูปสามเหลี่ยม รูปสี่เหลี่ยม รูปหกเหลี่ยม รูปวงกลม รูปครึ่งวงกลม รูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูน รูปสี่เหลี่ยมคางหมู เป็นต้น ในขณะที่นักเรียนสร้างชินงานที่ครูแนะน าในโปรแกรม นักเรียนสามารถน ารูปร่างรูปทรงต่าง ๆ มาประกอบกันเป็นรูปทรงของบ้าน อาคาร รูปต้นไม้ รูปสระน้ า รูปพ้ืนที่ใช้สอยรอบบ้าน เป็นต้น

6

ภาพการ feedback ให้นักเรียนปรับปรุงแก้ไขงานเพ่ิมเติมให้ชัดเจนมากยิ่งขึ้น ซึ่งได้พบว่าในรูปต่าง ๆ ที่นักเรียนสร้างข้ึนนั้นมีรูปร่างที่ไม่สมส่วนบ้าง มีรูปร่างที่เอียงบ้าง หรือไม่มีมิติบ้าง อันเนื่องจากการที่นักเรียนไม่ได้ก าหนดสเกลการสร้างในโปรแกรม ซึ่งครูตรวจผลชิ้นงานแล้ว ครูได้ feedback กลับไปให้นักเรียนได้ปรับปรุงเพ่ิมเติมชิ้นงานให้ชัดเจน และเป็นรูปร่างที่ท าไปใช้ได้จริงมากยิ่งขึ้น

- ช่วงที่สอง ครูก าหนดให้นักเรียนเขียนโครงร่างออกแบบร้าน OSOP โดยนักเรียนทุกกลุ่มสามารถเขียนแบบโครงร่างโดยร่วมมือกันในกลุ่มช่วยกันออกแบบ ลงในกระดาษก่อนการลงมือท าในโปรแกรม Google SketchUp Pro 8

ภาพนักเรียนเขียนแบโครงร่างออกแบบร้าน OSOP ลงในกระดาษก่อนลงโปรแกรม

- ในขณะที่นักเรียนลงมือสร้างชิ้นงานในโปรแกรม Google SketchUp Pro 8 ตามแบบโครงร่าง นักเรียนสามารถสร้างชิ้นงานได้ตามท่ีออกแบบไว้ และนักเรียนสร้างและออกแบบร้านได้ดีกว่าเดิมจากครั้งแรก หลังจากที่ครูได้มีการ feedback กลับไปให้นักเรียนได้เพ่ิมเติมส่วนที่ไม่ชัดเจนจากครั้งแรก

7

ภาพตัวอย่างร้าน OSOP ที่ได้ปรับปรุงหลังจากท่ีครูได้ feedback กลับไปให้นักเรียนได้แก้ไขเพ่ิมเติม - เป็นวิธีการสอนแบบใหม่ ท าให้นักเรียนมีความกระตือรือร้นในการสร้างชิ้นงาน และเมื่อได้รับการ feedback จากครู นักเรียนมีความตื่นเต้นในการน าเสนอผลงาน โดยบรรยากาศมีความเป็นกันเอง ไม่เครียด มีการเดินไปมาระหว่างกลุ่มผู้เรียน และครู

- นักเรียนสามารถน าเสนออธิบายขั้นตอนการสร้าง อธิบายหลักการถ่ายเทความร้อนภายในร้าน อธิบายถึงหลักการประหยัดพลังงานของร้านได้ เช่น ร้านติดแผงโซล่าเซลล์เพื่อประหยัดพลังงานไฟฟ้า สร้างหน้าต่างบานใหญ่เพื่อระบายลมอากาศให้ดีขึ้น สร้างช่องระบายอากาศใต้หลังคาเพ่ือระบายความร้อนที่เกิดข้ึนใต้หลังคา และเลือกสีที่เป็นสีโทนเย็น รูปทรงหลังคาที่หลากหลายลดความร้อนท่ีตกกระทบหลังคาตามหลักการถ่ายเทความร้อนของวิทยาศาสตร์ การระบายน้ าได้ดีเวลาฝนตก ซึ่งนักเรียนอธิบายได้ตามหลักการออกแบบด้านวิศวกรรม บริเวณรอบ ๆ ร้านค้า OSOP มีบริการลานจอดรถส าหรับลูกค้า บริการโต๊ะเก้าอ้ีมีร่มนั่งกลางแจ้ง

ภาพการน าเสอนผลงานนักเรียน การออกแบบร้าน OSOP (Fangwittayayon)

8

2.6 ข้อเสนอแนะ / แนวทางการประยุกต์ใช้ - เตรียมความพร้อมเครื่องคอมพิวเตอร์ และระบบอินเทอร์เน็ตให้มีความพร้อมในการจัดกิจกรรมการเรียนการสอนให้มากยิ่งขึ้น - จัดสรรเวลาการแนะน านักเรียนของครู ให้ครบทุกคนในทีม STEM - ควรมีการวัดประเมินผลทุกครั้งที่มีการจัดกิจกรมการเรียนการสอนในจุดประสงค์นั้น และควรประเมินกระบวนในการท าโครงงานทุกขั้นตอน - ในขั้นตอนของการน าเสนองานครั้งสุดท้ายที่เป็นแบบจ าลองควรมีผู้เชี่ยวชาญจากภายนอกมาให้ค าแนะน าด้านสถาปัตยกรรม

- ควรให้นักเรียนต่อยอดโดยลงมือปฏิบัติการสร้างแบบจ าลอง (Model)ร้าน OSOP (Fangwittayayon) โดยใช้อัตราส่วนสเกลตามท่ีออกแบบไว้ในภาพร่าง 3 มิตจิริง

9

ภาคผนวก

การ feedback วิชาคณิตศาสตร์

10

การ feedback วิชาคณิตศาสตร์

11

การ feedback วิชาวิทยาศาสตร์

12

การ feedback วิชาวิทยาศาสตร์

13

การใช้เครือข่ายสังคมการเรียนรู้โรงเรียนฝางวิทยายนเป็นแหล่งเรียนรู้สังคมออนไลน์(http://fangwittayayon.net/)

การจัดกิจกรรมสื่อสังคมออนไลน์ เกี่ยวกับการเขียนแบบร่าง 3D (SketchUp)

การจัดกิจกรรมสื่อสังคมออนไลน์ เกี่ยวกับการประยุกต์ใช้คณิตศาสตร์

14

การจัดกิจกรรมสื่อสังคมออนไลน์ เกี่ยวกับการประยุกต์ใช้วิทยาศาสตร์

15

การ feedback งานออกแบบด้านวิศวกรรม ทดลองการสร้างช้ินงานช่วงที่ 1 บนเครือข่ายส่ือสังคมออนไลน์ (http://fangwittayayon.net/)

16

17

18

การสร้างช้ินงานช่วงที่ 2 ออกแบบร้าน OSOP(Fangwittayayon) บนเครือข่ายส่ือสังคมออนไลน์ (http://fangwittayayon.net/) มีการก าหนดสถานการณ์

19

มีการก าหนดสถานการณ์ในสื่อสังคมออนไลน์

ผลงานนักเรียนสร้างร้าน OSOP(Fangwittayayon) ที่ผ่านการfeedback แล้ว

20

21

22

23