หน่วยการเรียนรู้ที่ 1 เรื่อง
เรียนรู้วิทยาศาสตร์อย่างไรกลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์
รายวิชาวิทยาศาสตร์1 รหัส ว 21101ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 เวลาในการสอน
14 ชั่วโมง
1. มาตรฐานการเรียนรู้/ตัวชี้วัด
สาระที่ 8 ธรรมชาติของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี
มาตรฐานการเรียนรู้ ว 8.1
ใช้กระบวนการทางวิทยาศาสตร์และจิตวิทยาศาสตร์ในการสืบเสาะหาความรู้
การแก้ปัญหา
รู้ว่าปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่เกิดขึ้นส่วนใหญ่มีรูปแบบที่แน่นอน
สามารถอธิบายและตรวจสอบได้
ภายใต้ข้อมูลและเครื่องมือที่มีอยู่ในช่วงเวลานั้นๆ เข้าใจว่า
วิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี สังคม และสิ่งแวดล้อม
มีความเกี่ยวข้องสัมพันธ์กัน
ตัวชี้วัด ว 8.1
ม1/1ตั้งคำถามที่กำหนดประเด็นหรือตัวแปรที่สำคัญในการสำรวจตรวจสอบ
หรือศึกษาค้นคว้าเรื่องที่สนใจได้อย่างครอบคลุมและเชื่อถือได้
ตัวชี้วัด ว 8.1
ม1/2สร้างสมมติฐานที่สามารถตรวจสอบได้และวางแผนการสำรวจตรวจสอบหลาย ๆ
วิธี
ตัวชี้วัด ว 8.1 ม1/3
เลือกเทคนิควิธีการสำรวจตรวจสอบทั้งเชิงปริมาณและเชิงคุณภาพที่ได้ผลเที่ยงตรงและปลอดภัย
โดยใช้วัสดุและเครื่องมือที่เหมาะสม
ตัวชี้วัด ว 8.1 ม1/4รวบรวมข้อมูล
จัดกระทำข้อมูลเชิงปริมาณและคุณภาพ
ตัวชี้วัด ว 8.1
ม1/5วิเคราะห์และประเมินความสอดคล้องของประจักษ์พยานกับข้อสรุป
ทั้งที่สนับสนุนหรือขัดแย้งกับสมมติฐาน
และความผิดปกติของข้อมูลจากการสำรวจตรวจสอบ
ตัวชี้วัด ว 8.1 ม1/6สร้างแบบจำลอง หรือรูปแบบ
ที่อธิบายผลหรือแสดงผลของการสำรวจตรวจสอบ
ตัวชี้วัด ว 8.1 ม1/7 สร้างคำถามที่นำไปสู่การสำรวจตรวจสอบ
ในเรื่องที่เกี่ยวข้อง
และนำความรู้ที่ได้ไปใช้ในสถานการณ์ใหม่หรืออธิบายเกี่ยวกับแนวคิด
กระบวนการ และผลของโครงงานหรือชิ้นงานให้ผู้อื่นเข้าใจ
ตัวชี้วัด ว 8.1 ม1/8 บันทึกและอธิบายผลการสังเกต การสำรวจ ตรวจสอบ
ค้นคว้าเพิ่มเติมจากแหล่งความรู้ต่าง ๆ ให้ได้ข้อมูลที่เชื่อถือได้
และยอมรับการเปลี่ยนแปลงความรู้ที่ค้นพบเมื่อมีข้อมูลและประจักษ์พยานใหม่เพิ่มขึ้นหรือโต้แย้งจากเดิม
ตัวชี้วัด ว 8.1 ม1/9 จัดแสดงผลงาน เขียนรายงาน
และ/หรืออธิบายเกี่ยวกับแนวคิด กระบวนการ
และผลของโครงงานหรือชิ้นงานให้ผู้อื่นเข้าใจ
2. สาระสำคัญ
ความรู้ที่เป็นวิทยาศาสตร์เป็นการเรียนรู้ส่วนที่เป็นองค์ความรู้และวิธีการหรือขั้นตอนในการแสวงหาความรู้
ซึ่งต้องมีทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ ลักษณะสำคัญของนักวิทยาศาสตร์
คือเป็นผู้ที่ทำงานเป็นกระบวนการอย่างเป็นระบบ
สามารถคิดค้นสิ่งที่เป็นประโยชน์ต่อโลกอย่างมากมาย สร้างความสะดวก
สบายให้มนุษย์ นักวิทยาศาสตร์จะต้องมีลักษณะต่าง ๆ ดังนี้ ช่างสังเกต
อยากรู้อยากเห็น มีความเป็นเหตุเป็นผล มีความคิดริเริ่ม
มีความมานะพยายามและอดทน กระบวนการหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์
ต้องอาศัยการสังเกต การเก็บข้อมูล การแปลความหมายข้อมูลและอื่น ๆ
การใช้และรับรู้โดยประสาทสัมผัสของมนุษย์ไม่ละเอียดและไม่แม่นยำเพียงพอ
จึงจำเป็นต้องมีเครื่องมือและอุปกรณ์ช่วยในการศึกษา
เพื่อให้ได้ข้อมูลถูกต้อง การพัฒนาเครื่องมือวิทยาศาสตร์
ทำให้ขยายขอบเขตการรับรู้ของมนุษย์ได้อย่างมาก จึงมีการค้นพบสิ่งใหม่
ๆ
ทำให้ความรู้ทางวิทยาศาสตร์สามารถเปลี่ยนแปลงได้เมื่อมีข้อมูลหรือหลักฐานเพิ่มเติม
3. สาระการเรียนรู้ (หนังสือเรียนวิทยาศาสตร์ 1 เล่ม 1
กระทรวงศึกษาธิการ หน้า 1 – 30)
3.1 ด้านความรู้
1) ความหมายของวิทยาศาสตร์
2) ลักษณะสำคัญของนักวิทยาศาสตร์
3) เครื่องมือและอุปกรณ์ช่วยการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ 4)
ความรู้ทางวิทยาศาสตร์เปลี่ยนแปลงได้
5) ผลกระทบของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีต่อโลก
3.2 ด้านทักษะ/กระบวนการ
1) การตั้งประเด็นคำถามหรือตัวแปร 2) การสร้างสมมติฐาน
3) การเลือกเทคนิควิธีในการสำรวจตรวจสอบ
4) การรวบรวมข้อมูลและจัดกระทำข้อมูล
5) การวิเคราะห์และประเมินความสอดคล้องของประจักษ์พยาน
6)
การสร้างแบบจำลองหรือรูปแบบการอธิบายหรือแสดงผลการสำรวจตรวจสอบ
7) การสร้างคำถามที่นำไปสู่การสำรวจตรวจสอบในสถานการณ์ใหม่
8) การบันทึก อธิบาย และยอมรับผลการสำรวจตรวจสอบ
9) การแสดงผลงาน เขียน หรือนำเสนอผลงาน
3.3 จิตวิทยาศาสตร์
1) ความสนใจใฝ่รู้
2) ความมุ่งมั่น
3) ความอดทน
4) ความรอบคอบ
5) ความรับผิดชอบ
6) ความชื่อสัตย์
7) ความประหยัด
8) การร่วมแสดงความคิดเห็น
9) การยอมรับความคิดเห็นของผู้อื่น
10)ความมีเหตุผล
11)การทำงานร่วมกับผู้อื่นอย่างสร้างสรรค์ 3.4
เจตคติทางวิทยาศาสตร์
1) ความสนใจ ติดตาม ข้อมูลข่าวสารวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี
2) ความชอบในเรื่องราวทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 3
ศรัทธาและซาบซึ้งในผลงานทางวิทยาศาสตร์
4) พอใจในประสบการณ์การเรียนรู้ที่เกี่ยวกับวิทยาศาสตร์
5) เห็นคุณค่าและประโยชน์ของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี
6) ตระหนักในคุณและโทษของการใช้เทคโนโลยี
7) เรียนหรือเข้าร่วมกิจกรรมทางวิทยาศาสตร์อย่างสนุกสนาน
8) เลือกใช้วิธีการทางวิทยาศาสตร์ในการคิดและปฏิบัติ
9) ตั้งใจเรียนวิชาวิทยาศาสตร์
10)
ใช้ความรู้ทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีโดยใคร่ครวญไตร่ตรองถึงผลดีและผลเสีย
11) ใช้ความรู้ทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีอย่างมีคุณธรรม
4. สมรรถนะสำคัญของผู้เรียน
1) ความสามารถในการสื่อสาร
2) ความสามารถในการคิด
3) ความสามารถในการแก้ปัญหา
4) ความสามารถในการใช้ทักษะชีวิต
5) ความสามารถในการใช้เทคโนโลยี
5. คุณลักษณะอันพึงประสงค์และค่านิยม
1) ซื่อสัตย์ สุจริต 2) วินัย รับผิดชอบ 3) ฝ่เรียนรู้ 4)
อยู่อย่างพอเพียง 5) มุ่งมั่นในการทำงาน 6) มีจิตสาธารณะ 7) มีสติ
รู้ตัว รู้คิด รู้ทำ
รู้ปฏิบัติตามพระราชดำรัสของพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว
6. ชิ้นงาน/ภาระงาน
concept map การเรียนรู้วิทยาศาสตร์
7. การวัดและประเมินผล
วิธีการ
เครื่องมือ
เกณฑ์
1. ประเมินชิ้นงาน/ภาระงาน
แบบประเมินชิ้นงาน/ภาระงาน
ผ่านเกณฑ์ระดับดีขึ้นไป
2. ทดสอบ
แบบทดสอบ
ผ่านเกณฑ์ร้อยละ 60ขึ้นไป
8. กิจกรรมการเรียนรู้
ชั่วโมงที่ 1-2 เรื่อง วิทยาศาสตร์คืออะไร
จุดประสงค์การเรียนรู้
1. อธิบายธรรมชาติวิทยาศาสตร์และความรู้ทางวิทยาศาสตร์ 2.
อธิบายและยกตัวอย่างปรากฏการณ์เกี่ยวกับโลกธรรมชาติด้วยหลักฐานทางวิทยาศาสตร์
3. บอกความแตกต่างสิ่งที่เป็นวิทยาศาสตร์และไม่ใช่วิทยาศาสตร์ 4.
จำแนกและยกตัวอย่างสิ่งที่เป็นวิทยาศาสตร์และไม่ใช่วิทยาศาสตร์ 5.
อภิปรายให้เหตุผลเกี่ยวกับความรู้ที่เป็นวิทยาศาสตร์และไม่เป็นวิทยาศาสตร์
6. ตระหนักถึงความสำคัญของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี
กิจกรรมการเรียนรู้
1. ขั้นกระตุ้นความสนใจ (engagement)
1.1 ครูถามนักเรียนเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์ว่า “วิทยาศาสตร์คืออะไร”
(แนวตอบตามความรู้เดิมของนักเรียน)
1.2
ครูถามคำถามต่อไปนี้กับนักเรียนโดยให้นักเรียนพูดคุยกับเพื่อนที่อยู่ใกล้แล้วช่วยกันตอบคำถาม
-วิทยาศาสตร์มีผลต่อนักเรียนอย่างไร
-นักเรียนใช้เทคโนโลยีอะไรบ้างในชีวิตประจำวัน
-นักเรียนทราบหรือไม่ว่าเทคโนโลยีที่นักเรียนใช้อยู่นั้นใช้วิทยาศาสตร์เป็นพื้นฐาน
-ถ้าปัจจุบันไม่มีความรู้เรื่องวิทยาศาสตร์
มนุษย์จะแตกต่างจากอดีตหรือไม่ อย่างไร
(แนวตอบ
วิทยาศาสตร์มีผลต่อโลกและตัวเราอย่างมากมายเพราะวิทยาศาสตร์สร้างสรรค์สิ่งอำนวยความสะดวกต่าง
ๆ ในการดำรงชีวิต เช่น แสงสว่างจากไฟฟ้า เสื้อผ้าที่เราสวมใส่
อาหารที่เรากิน ยารักษาโรค โทรทัศน์ พัดลม คอมพิวเตอร์
ตลอดจนเครื่องมือสื่อสารประเภทต่าง ๆ เป็นต้น
1.3
ครูให้นักเรียนดูวิดีโอหรือภาพที่เกี่ยวกับยานพาหนะหรือการเดินทางในปัจจุบัน
เช่น รถยนต์ เครื่องบิน ฯลฯ
1.4
ให้นักเรียนคิดวิเคราะห์ร่วมกันเกี่ยวกับสถานการณ์ในชีวิตประจำวัน
โดยใช้คำถามที่นำไปสู่การอภิปราย ดังนี้
- นักเรียนเดินทางมาโรงเรียนอย่างไร
- หากไม่มียานพาหนะเหล่านั้น
นักเรียนจะเดินทางมาโรงเรียนอย่างไร
- วิทยาศาสตร์มีผลต่อนักเรียนอย่างไร
- นักเรียนใช้เทคโนโลยีอะไรบ้างในชีวิตประจำวัน
-
นักเรียนทราบหรือไม่ว่าเทคโนโลยีที่นักเรียนมีอยู่ใช้วิทยาศาสตร์อะไรเป็นพื้นฐาน
- ความรู้วิทยาศาสตร์ได้มาอย่างไร
1.3 นักเรียนควรอภิปรายสรุปได้ว่า
วิทยาศาสตร์ส่งเสริมต่อการดำเนินชีวิตประจำวันทำให้มีความสะดวกสบายในชีวิตประจำวันมากขึ้น
เช่น ในด้านการคมนาคม การติดต่อสื่อสาร การเกษตร การแพทย์ และอื่นๆ
ดังนั้นทุกคนจึงจำเป็นต้องเรียนรู้วิทยาศาสตร์
ความรู้ทางวิทยาศาสตร์เป็นจุดเริ่มต้นของการพัฒนา
สิ่งที่เรียกว่าเทคโนโลยี ในโลกเรายังมีสิ่งต่าง ๆ
อีกมากมายที่สร้างสรรค์ขึ้นมาด้วยความรู้ทางวิทยาศาสตร์และเกี่ยวข้องกับเราทุกคน
ดังนั้นทุกคนต้องเรียนรู้วิทยาศาสตร์
ถึงแม้ว่าทุกคนจะไม่ได้เป็นผู้มีความรู้วิทยาศาสตร์อย่างเชี่ยวชาญในอนาคต
แต่ต้องมีความรู้เรื่องวิทยาศาสตร์ในระดับหนึ่ง
เพื่อที่จะใช้ประโยชน์จากการดำรงชีวิตอย่างมีคุณภาพและเป็นผู้ที่มีส่วนร่วมในการสร้างสรรค์สังคมของตนเองในโลกยุคปัจจุบัน
ซึ่งวิทยาศาสตร์จะประกอบด้วยส่วนที่เป็นองค์ความรู้ทางวิทยาศาสตร์และส่วนที่เป็นวิธีการหรือขั้นตอนในการได้มาซึ่งความรู้ทางวิทยาศาสตร์หรือที่เรียกว่ากระบวนการวิทยาศาสตร์
2. ขั้นสำรวจและค้นหา (exploration)
2.1 นักเรียนแบ่งกลุ่ม กลุ่มละ 6-7 คน
โดยคละเพศและความสามารถทางการเรียน
2.2 ให้นักเรียนจับคู่บัตรคำ “อะไรที่ใช่ และไม่ใช่วิทยาศาสตร์”
โดยใช้การระดมความคิด
จากคิดเดี่ยวก่อนแล้วคิดคู่และร่วมกันคิดทั้งกลุ่ม
3. การอภิปรายและลงข้อสรุป (explanation)
3.1 นักเรียนเขียนผลการทำกิจกรรมลงในกระดาษแผ่นใหญ่
เพื่อนำเสนอเพื่อน ๆ ในชั้นเรียน
3.2 นักเรียน 2 กลุ่ม อาสานำเสนอผลการทดลองหน้าชั้นเรียน
แล้วอภิปรายร่วมกันทั้งชั้น
จากนั้นนักเรียนแต่ละกลุ่มนำผลงานไปติดหน้าฝาผนังห้องเรียนเพื่อให้เพื่อนได้ดูผลงานแต่ละกลุ่ม
(Gallery walk)
3.3 นักเรียนร่วมกันอภิปรายเกี่ยวกับความหมายของวิทยาศาสตร์ได้ว่า
วิทยาศาสตร์นอกจาก จะเป็นความรู้เกี่ยวกับโลกธรรมชาติ
ซึ่งอธิบายได้จากหลักฐานความเป็นเหตุเป็นผลทางวิทยาศาสตร์
สามารถอธิบายสาเหตุที่ทำให้เกิดสิ่งนั้น ๆ
หรือทราบสาเหตุก็อาจทำนายผลได้
วิทยาศาสตร์ยังเป็นวิธีการหาความรู้
ของนักวิทยาศาสตร์ ให้ได้มาซึ่งความรู้วิทยาศาสตร์
แต่ความรู้ที่ไม่ได้ใช้กระบวนการหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์
ไม่สามารถอธิบายได้ในเชิงวิทยาศาสตร์ไม่ถือว่าเป็นวิทยาศาสตร์ เช่น
การมองว่าจิ้งจกทักจะประสบสิ่งที่ไม่ดี
หรือตากระตุกด้านขวาจะเป็นลางไม่ดี เป็นต้น
3.4 นักเรียนถามคำถามที่สงสัยเพิ่มเติม
ครูสังเกตการแสดงความคิดเห็นของนักเรียน
เพื่อตรวจสอบแนวความคิดของนักเรียน
3.5 นักเรียนแต่ละคนเขียนแผนผังความคิด (concept map)
สรุปแนวคิดเกี่ยวกับความหมายของวิทยาศาสตร์ลงในสมุดบันทึก
4. ขั้นขยายความรู้ (elaboration)
4.1 หลังจากที่นักเรียนทราบความหมายของวิทยาศาสตร์แล้ว
ครูถามนักเรียนต่อไปว่า “ความรู้ทางวิทยาศาสตร์มีกี่ประเภท
อะไรบ้าง”
4.2 นักเรียนศึกษาใบความรู้ที่ 1 เรื่อง ความรู้ทางวิทยาศาสตร์
พร้อมให้นักเรียนแต่ละกลุ่มยกตัวอย่างความรู้วิทยาศาสตร์ ได้แก่
ข้อเท็จจริง มโนมติ หลักการ กฎและทฤษฎี
นักเรียนบันทึกประเด็นสำคัญลงในสมุดบันทึก
4.3 ให้นักเรียนพยากรณ์ว่า
ถ้าไม่มีความรู้วิทยาศาสตร์จะเกิดผลอย่างไร
4.4 ครูเพิ่มเติมความรู้เกี่ยวกับธรรมชาติของวิทยาศาสตร์
ให้กับนักเรียนดังนี้
- วิทยาศาสตร์ต้องการหลักฐาน
- วิทยาศาสตร์คือการบูรณาการตรรกะและจินตนาการเข้าด้วยกัน
- วิทยาศาสตร์สามารถอธิบายและทำนายปรากฏการณ์ต่าง ๆ ได้
-
นักวิทยาศาสตร์พยายามหาหลักฐานเพื่อสนับสนุนการอธิบายปรากฏการณ์ต่าง ๆ
โดยไม่มีอคติและความลำเอียง
- วิทยาศาสตร์มีอิสระและไม่ได้เกิดจากการบังคับ
- ปรากฏการณ์ทางธรรมชาติมีรูปแบบที่แน่นอน
สามารถอธิบายและตรวจสอบได้ภายใต้ข้อมูลและเครื่องมือที่มีอยู่ในช่วงเวลานั้น
- ทุกเรื่องราวในโลกเป็นสิ่งที่สามารถทำความเข้าใจได้
- ความรู้วิทยาศาสตร์เป็นความรู้ที่ยอมรับได้ในช่วงเวลาหนึ่ง ๆ
- วิทยาศาสตร์ไม่สามารถให้คำตอบได้ทุกอย่างได้
- วิทยาศาสตร์คือกิจกรรมทางสังคมที่ซับซ้อน
- เมื่อนำวิทยาศาสตร์ไปใช้ต้องคำนึงถึงศีลธรรม
-
นักวิทยาศาสตร์ต้องมีส่วนร่วมในสังคมทั้งในฐานะที่เป็นผู้เชี่ยวชาญและเป็นพลเมืองคนหนึ่ง
4.5 นักเรียนบันทึกลงในสมุดบันทึก
5. ขั้นประเมินผล (evaluation)
5.1 นักเรียนตอบคำถามเพื่อประเมินแนวความคิด ดังนี้
- วิทยาศาสตร์ คือ อะไร (วิทยาศาสตร์ คือ
ความรู้ของโลกธรรมชาติหรือความรู้ในสิ่งที่เกิดขึ้น
หรือมีอยู่ในธรรมชาติ
ซึ่งสามารถอธิบายได้ด้วยหลักฐานหรือความเป็นเหตุเป็นผลทางวิทยาศาสตร์)
- สิ่งใดที่ถือว่าเป็นวิทยาศาสตร์และสิ่งใดไม่เป็นวิทยาศาสตร์
(สิ่งที่สามารถอธิบายได้ด้วยหลักฐานหรือเหตุผลทางวิทยาศาสตร์ถือเป็นวิทยาศาสตร์
ส่วนสิ่งที่ไม่สามารถอธิบายได้ด้วยหลักฐานหรือเหตุผลทางวิทยาศาสตร์ไม่ถือเป็นวิทยาศาสตร์)
5.2
ครูถามคำถามนักเรียนต่อไปว่าข้อความต่อไปนี้สิ่งใดเป็นวิทยาศาสตร์พร้อมทั้งให้นักเรียนแสดงเหตุผล
- วันนี้อากาศร้อนอบอ้าว ฝนน่าจะตก
- ถ้าผ่าผลแอบเปิ้ลแล้วไปผ่าโดนเมล็ด จะมีปัญหากับคนในครอบครัว
- จิ้งจกทักก่อนออกจากบ้านจะประสบเหตุร้าย
- วันนี้ฝูงมดขนไข่หนีขึ้นที่สูง ฝนน่าจะตกหนัก
5.3 นักเรียนเขียนสิ่งที่ได้เรียนรู้ 3 อย่าง
การนำความรู้ไปใช้ประโยชน์ 2 อย่างและสิ่งที่อยากรู้เพิ่มเติม 1 อย่าง
ลงในกระดาษแผ่นเล็กไปติดไว้ที่กระดานก่อนออกจากห้องเรียน
สื่อการเรียนรู้และแหล่งเรียนรู้
1) บัตรภาพเกี่ยวกับยานพาหนะ เทคโนโลยีในการเดินทาง
2) บัตรคำศัพท์วิทยาศาสตร์และไม่ใช่วิทยาศาสตร์
3) ใบความรู้ที่ 1 เรื่อง ความรู้ทางวิทยาศาสตร์
4) หนังสือเรียนรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์ วิทยาศาสตร์ 1
ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 เล่ม 1 ของกระทรวงศึกษาธิการ
5) อินเตอร์เน็ต
6) ห้องสมุด
การวัดและประเมินผล
วิธีการ
เครื่องมือ
เกณฑ์
1. สังเกตพฤติกรรม
แบบสังเกตพฤติกรรม
ผ่านเกณฑ์ระดับดีขึ้นไป
2. ประเมินทักษะกระบวนการ
แบบประเมินทักษะกระบวนการ
ผ่านเกณฑ์ระดับดีขึ้นไป
3. ประเมินคุณลักษณะ/เจตคติ
แบบประเมินคุณลักษณะ/เจตคติ
ผ่านเกณฑ์ระดับดีขึ้นไป
4. ประเมินสมรรถนะสำคัญ
แบบประเมินสมรรถนะสำคัญ
ผ่านเกณฑ์ระดับดีขึ้นไป
ภาคผนวก
บัตรภาพหรือวีดีโอเกี่ยวกับยานพาหนะ เทคโนโลยีในการเดินทาง
บัตรคำความรู้ทางวิทยาศาสตร์
ใบความรู้ที่ 1 ความรู้ทางวิทยาศาสตร์
องค์ความรู้ทางวิทยาศาสตร์
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (2544)
ได้จัดแบ่งออกเป็นลำดับขั้นไว้ 6 ประเภท คือ ข้อเท็จจริง มโนมติ
หลักการ สมมติฐาน กฎ และทฤษฎี 1) ข้อเท็จจริงทางวิทยาศาสตร์
(Scientific Fact) พจนานุกรม ฉบับราชบัณฑิตยสถาน พ.ศ. 2542
ได้ให้ความหมายของ“ข้อเท็จจริง” ว่า
เป็นข้อความหรือเหตุการณ์ที่เป็นมาหรือเป็นอยู่ตามจริง ข้อเท็จจริง
เป็นความรู้พื้นฐานเบื้องต้นทางวิทยาศาสตร์
ที่เกิดจากการสังเกตปรากฏการณ์ธรรมชาติและสิ่งต่าง ๆโดยตรง
โดยใช้ประสาทสัมผัสทั้งห้า ได้แก่ ตา หู จมูก ลิ้น และผิวกาย
หรือจากการตรวจวัดโดยวิธีการอย่างง่ายๆ
โดยผลที่ได้จากการสังเกตและการวัดต้องเหมือนเดิมไม่ว่าจะกระทำกี่ครั้งก็ตาม
และเป็นข้อมูลที่เป็นจริงเสมอไม่เปลี่ยนแปลงตามกาลเวลา
ข้อเท็จจริงมีลักษณะเป็นข้อความเดี่ยว ๆ ที่ตรงไปตรงมา
ตัวอย่างของข้อเท็จจริง ได้แก่ - น้ำแข็งลอยน้ำได้ - สุนัขมี 4 ขา -
น้ำไหลจากที่สูงไปสู่ที่ต่ำ - เกลือมีรสเค็ม - ผลสตรอเบอร์รี่มีสีแดง
- ผลทุเรียนสุกมีกลิ่นฉุน - น้ำเดือดที่อุณหภูมิ 100 เซลเซียส
ที่ระดับน้ำทะเล - พระอาทิตย์ขึ้นทิศตะวันออกและตกทางทิศตะวันตก -
เกิดแผ่นดินไหวขนาดใหญ่ที่เกาะสุมาตราเมื่อวันที่ 26 ธันวาคม พ.ศ.
2547 - เกิดแผ่นดินไหววัดแรงสั่นสะเทือนได้ 7.0 ริกเตอร์
ใกล้เมืองหลวงของสาธารณรัฐเฮติ เมื่อเวลาประมาณ 05.00 น. วันที่ 13
มกราคม พ.ศ. 2553 ตามเวลาประเทศไทย ข้อเท็จจริง
สามารถตรวจสอบเชิงปริมาณได้โดยการ ชั่ง ตวง วัด ได้
ดังนั้นสิ่งที่จะเป็นข้อเท็จจริง ได้นั้น
ต้องผ่านการพิสูจน์โดยผ่านประสาทสัมผัสทั้ง 5 ของมนุษย์
ข้อเท็จจริงอาจเปลี่ยนแปลงไปตามเวลาได้
หากปัจจัยที่ทำให้เกิดขึ้นมีการเปลี่ยนแปลง
เป็นไปตามหลักคำสอนในศาสนาที่ว่า สรรพสิ่งย่อมเปลี่ยนแปลง อยู่เป็นนิจ
เราไม่สามารถหยุดยั้งได้ สิ่งที่ปรากฏให้เห็น
และเป็นไปอยู่เป็นนิจตามธรรมชาติเคยเป็นอย่างไร ก็เป็นอย่างนั้น
เป็นความจริงที่เป็นสากล เราเรียกว่า ความจริง (truth)
ความจริงมีความแตกต่างจากข้อเท็จจริงตรงที่ความจริงนั้น
เป็นสิ่งที่ได้รับการพิสูจน์ในเชิงเหตุผลหรือประจักษ์แล้วว่าเป็นจริงไม่อาจเป็นอย่างอื่นได้
ส่วนข้อเท็จจริงนั้นอาจเปลี่ยนแปลงไปตามปัจจัย
แต่อย่างไรก็ตามข้อเท็จจริงที่ผ่านการพิสูจน์หลายๆ ครั้ง ว่าเป็นจริง
จนเป็นกฏที่ไม่เปลี่ยนแปลงแล้ว ก็ยอมรับเป็นความจริงได้
2) มโนมติ (Concept) ภพ (2540: 3) ; ธีระชัย (2540: 1) กล่าวว่า
มโนมติ หมายถึง ความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับวัตถุหรือปรากฏการณ์ต่าง ๆ
ซึ่งแต่ละคนจะมีมโนมติเกี่ยวกับวัตถุ
หรือปรากฏการณ์อย่างใดอย่างหนึ่งแตกต่างกัน
การที่บุคคลหนึ่งบุคคลใดสังเกตวัตถุ หรือปรากฏการณ์ต่างๆ
และเกิดการรับรู้
บุคคลนั้นจะนำการรับรู้นี้มาสัมพันธ์กับประสบการณ์เดิมของเขา
ทำให้เกิดมโนมติซึ่งเป็นความเข้าใจเกี่ยวกับวัตถุหรือปรากฏการณ์นั้นและทำให้เขามีความรู้ขึ้น
ซึ่งมโนมติเป็นความคิดความเข้าใจของแต่ละบุคคล
แต่ละบุคคลย่อมมีมโนมติเกี่ยวกับสิ่งใดสิ่งหนึ่งหรือปรากฏการณ์อย่างใดอย่างหนึ่งแตกต่างกันขึ้นกับความรู้เดิมและประสบการณ์ที่มีอยู่
และวุฒิภาวะของบุคคลนั้นๆ เช่น การเกิดแผ่นดินไหว บางคนอาจบอกว่า
เป็นการกระทำของเทพยดา และสิ่งศักดิ์สิทธิ์
บางคนบอกว่าเกิดจากการพลิกตัวของปลาอานนที่แบกโลกไว้
บางคนบอกว่าเกิดจากการปลดปล่อยพลังงานของเปลือกโลกทำให้พื้นดินเกิดสั่นสะเทือน
เป็นต้น หรือหากให้อธิบายลักษณะของต้นมะพร้าว
สำหรับเด็กอาจอธิบายว่าเป็นต้นไม้ชนิดหนึ่งลำต้นสูงยาว
ไม่มีกิ่งก้านสาขา ใบเป็นแฉก ๆ ผลกลม ๆ
สำหรับนักวิทยาศาสตร์อาจบอกว่ามะพร้าวเป็นพืชใบเลี้ยงเดี่ยว
มีระบบรากแบบรากฝอย ลำต้นเป็นข้อปล้องเห็นชัดเจน จัดอยู่ในวงศ์ปาล์ม
(Family Palmaceae) มีชื่อวิทยาศาสตร์ว่า Cocos nucifera Linn.
เป็นต้น
มโนมติอาจเกิดจากการนำข้อเท็จจริงหรือความรู้จากประสบการณ์อื่น ๆหลาย
ๆ อย่างมาประกอบกัน แล้วสร้างเป็นความเข้าใจของตนเอง ยกตัวอย่างเช่น
ผลทุเรียนมีสีเขียว มีหนามแหลม มีกลิ่นฉุน สามารถแบ่งออกได้เป็นพูๆ
สิ่งเหล่านี้ได้จากการสังเกตข้อเท็จจริงย่อย ที่พบว่า
ผลทุเรียนมีสีเขียว, ผลทุเรียนมีหนามแหลม, และผลทุเรียนมีกลิ่นฉุน
ซึ่งมโนมติเกี่ยวกับทุเรียนนี้เป็นการนำคุณสมบัติที่เหมือนกันของทุเรียนมา
ใช้อธิบายลักษณะของผลทุเรียน
และใช้ในการจำแนกทุเรียนออกจากผลไม้ชนิดอื่น
ตัวอย่างของมโนมติได้แก่
- หัวใจเป็นอวัยวะที่สำคัญที่สุด
- ความร้อนทำให้ร่างกายอบอุ่น
- น้ำแข็ง คือน้ำที่อยู่ในสถานะของแข็ง
- แมลงคือสัตว์ที่มี 6 ขา ลำตัวแบ่งเป็น 3 ส่วน
- อากาศมีความสำคัญต่อมนุษย์มากกว่าอาหาร
- ลมเกิดจากการเคลื่อนที่ของอากาศ
- สสาร คือสิ่งที่มีตัวตน มีมวล ต้องการที่อยู่ และสัมผัสได้
เป็นต้น 3) หลักการ (Principle)
หลักการ
จัดเป็นความรู้ทางวิทยาศาสตร์ประเภทหนึ่งที่เป็นความจริงสามารถทดสอบได้
และได้ผลเหมือนเดิม เป็นที่เข้าใจตรงกันไม่ว่าจะทดสอบกี่ครั้ง
เป็นหลักที่ใช้ในการอ้างอิงได้
ด้วยเหตุนี้หลักการมีลักษณะแตกต่างจากมโนมติตรงที่หลักการเป็นสิ่งที่ทุกคน
เข้าใจตรงกัน สามารถใช้อ้างอิงได้
แต่มโนมติเกี่ยวกับสิ่งเดียวกันของแต่ละคนอาจไม่เหมือนกัน
ทั้งนี้ขึ้นกับประสบการณ์ของแต่ละบุคคล หลักการอาจผสมผสานจากมโนมติ
ตั้งแต่ 2 มโนมติที่สัมพันธ์กันเข้าด้วยกัน
ตัวอย่างของหลักการ ได้แก่
แสงจะหักเหเมื่อเดินทางจากตัวกลางชนิดหนึ่ง
ไปยังตัวกลางอีกชนิดหนึ่งที่มีความหนาแน่นไม่เท่ากัน
มาจากมโนมติหลายมโนมติ ได้แก่
- แสงจะหักเหเมื่อเดินทางผ่านน้ำไปสู่กระจก
- แสงจะหักเหเมื่อเดินทางผ่านกระจกไปสู่อากาศ ฯลฯ 4) สมมติฐาน
(Hypothesis)
บุปผชาติ (2542) กล่าวว่า สมมติฐาน คือ
ข้อคิดเห็นหรือถ้อยแถลงที่เป็นมูลฐานแห่งการหาเหตุผล การทดลอง
หรือการวิจัย สมมติฐานจัดเป็นการลงความคิดเห็นประเภทหนึ่ง
เป็นข้อความที่คาดคะเนคำตอบของปัญหาล่วงหน้าอย่างมีเหตุมีผล
ก่อนจะดำเนินการทดลอง เพื่อตรวจสอบความถูกต้องเป็นจริงของเรื่องนั้นๆ
ต่อไป สมมติฐานอาจเป็นข้อความหรือแนวความคิด
ที่แสดงการคาดคะเนในสิ่งที่ไม่สามารถตรวจสอบได้โดยการสังเกตโดยตรง
หรือเป็นสิ่งที่แสดงความสัมพันธ์ที่เชื่อว่าจะเกิดขึ้น
ระหว่างตัวแปรที่เป็นเหตุ (ตัวแปรอิสระ) และตัวแปรที่เป็นผล
(ตัวแปรตาม)
สมมติฐานเกิดจากความพยายามในการตอบปัญหาของนักวิทยาศาสตร์ สมมติฐาน
มักเป็นข้อความที่คาดคะเนคำตอบของปัญหาที่นักวิทยาศาสตร์ศึกษาอยู่โดยอาศัยข้อมูลและประสบการณ์ความรู้เดิมเป็นพื้นฐาน
หรือเป็นการคาดคะเนที่เกิดจากความเชื่อหรือแรงบันดาลใจของนักวิทยาศาสตร์เอง
สมมติฐานไม่สามารถนำไปใช้อ้างอิงหรือพยากรณ์ได้
เพราะยังไม่ได้ผ่านการทดสอบยืนยันว่าเป็นความจริง
ดังนั้นสถานภาพของมันจึงเป็นเพียงหลักการวิทยาศาสตร์ชั่วคราวที่ยกร่างขึ้น
เพื่อรอการทดสอบต่อไป ในทางวิทยาศาสตร์
สมมติฐานมีความจำเป็นและมีความสำคัญมาก
เพราะสมมติฐานจะเป็นสิ่งที่ช่วยชี้แนะแนวทาง ว่าจะค้นหาข้อมูลอะไร
และจะทำการทดลองได้อย่างไร
ถ้าปราศจากสมมติฐานแล้วการค้นหาความรู้วิทยาศาสตร์จะไม่เกิดขึ้น
ตัวอย่าง ยาเพนิซิลิน ซึ่งเป็นยาปฏิชีวนะใช้สำหรับรักษาโรคต่างๆ
คงไม่เกิดขึ้น
ถ้าเซอร์ อเล็กซานเดอร์ เฟลมมิง ไม่ตั้งสมมติฐานว่า
“สารเคมีที่ผลิตโดยเชื้อรา Penicillium Notatum
มีฤทธิ์ต้านและทำลายแบคทีเรียได้” และจากที่ หลุยส์ ปาสเตอร์
ตั้งสมมติฐานว่า “ผลที่ได้จากการหมักจะเป็นเช่นไร
ขึ้นอยู่กับชนิดของจุลินทรีย์ที่มีปรากฏอยู่ในระหว่างกรรมวิธีการหมัก”
ทำให้แก้ปัญหาให้กับผู้ผลิตเหล้าองุ่นที่ประสบปัญหา
เนื่องจากเหล้าองุ่นที่ผลิตได้มีรสเปรี้ยวแทนที่จะมีรสหวาน เป็นต้น
ตัวอย่างของสมมติฐานอื่นๆ เช่น
- ถ้าเพิ่มปริมาณปุ๋ยให้กับพืชมากเกินไป จะทำให้พืชเฉาตาย
- น้ำนมจากแม่มีอิทธิพลต่อการเจริญเติบโตของทารกดีกว่าน้ำนมโค
-
สารสกัดจากผลสะเดาจะสามารถกำจัดแมลงได้ผลดีกว่าสารสกัดจากใบสะเดา
-
แสงสีแดงมีอิทธิพลต่อการเจริญเติบโตของพืชมากกว่าแสงสีเขียวและแสงสีน้ำเงิน
สมมติฐานเหล่านี้ หรือสมมติฐานอื่น ๆ
จะเป็นที่ยอมรับก็ต่อเมื่อพิสูจน์ได้ว่า
สมมติฐานนั้นถูกต้องมีหลักฐานหรือเหตุผลมาสนับสนุน
ในกรณีที่สมมติฐานมีหลักฐานมาสนับสนุนไม่เพียงพอหรือมีข้อคัดค้าน
สมมติฐานนั้นก็ใช้ไม่ได้ต้องถูกยกเลิกไป
นักวิทยาศาสตร์ก็จะเสาะหาสมมติฐานอันใหม่ต่อไป แต่อย่างไรก็ตาม
สมมติฐานที่เป็นที่ยอมรับในสมัยหนึ่ง
อาจต้องมีการเปลี่ยนแปลงหรือยกเลิกไป
เมื่อมีผู้ค้นพบหลักฐานที่คัดค้านสมมติฐานนั้น
และก็มีบางสมมติฐานที่ตั้งขึ้นเป็นเวลานาน
โดยไม่มีผลการสังเกตหรือผลการทดลองมาคัดค้านได้
สมมติฐานนั้นก็จะได้รับ การยอมรับและเปลี่ยนไปเป็นหลักการ ทฤษฎี
และกฎต่อไป
5) กฎ (Law)
กฎ เป็นความรู้ทางวิทยาศาสตร์ประเภทหนึ่ง มีลักษณะคล้ายกับหลักการ
คือ ต้องได้รับการพิสูจน์แล้วว่าถูกต้อง
ทดสอบแล้วได้ผลตรงกันทุกครั้งมีลักษณะที่เป็นจริงเสมอ
แต่กฎเป็นหลักการที่มักจะเน้นในเรื่องของความสัมพันธ์ระหว่างเหตุและผล
ซึ่งอาจเขียนสมการแทนได้ เช่น กฏของบอยล์ ซึ่งกล่าวว่า
“ถ้าอุณหภูมิคงที่ ปริมาตรของแก๊สจะเป็นปฏิภาคผกผันกับความดัน”
อยู่ในรูปสมการ คือ (ถ้า T คงที่) กฎมักจะเป็นหลักการ
หรือข้อความจริงทางวิทยาศาสตร์ที่ได้รับการพิสูจน์
มาเป็นเวลายาวนานในระดับหนึ่ง จนมีหลักฐานสนับสนุนมากเพียงพอ
ไม่มีหลักฐานอื่นที่คัดค้าน
จนกระทั่งข้อความนั้นเป็นที่ยอมรับว่าถูกต้องสมบูรณ์
ข้อความนั้นก็จะเปลี่ยนจากหลักการหรือทฤษฎี กลายเป็นกฎ
อย่างไรก็ตาม
แม้กฎจะถูกตั้งมาจากข้อความที่ได้รับการยอมรับมานานก็ตาม
แต่ในช่วงยุคต่อมา เมื่อความรู้ทางวิทยาศาสตร์เจริญขึ้น
ซึ่งอาจทำให้มีความรู้ใหม่ ๆ เกิดขึ้นและขัดแย้งกับกฎเดิมๆ
และหากพิสูจน์ได้ว่าความรู้ใหม่มีความถูกต้องมากกว่า
กฎที่มีอยู่แล้วอาจต้องมีข้อยกเว้นหรือถูกยกเลิกไป เช่น กฎทรงมวล (Law
of Conservation of Mass) ซึ่งกล่าวว่า “ในปฏิกิริยาเคมี
สสารไม่สามารถถูกสร้างหรือถูกทำลายได้” แปลความได้ว่า ในปฏิกิริยาเคมี
มวลของสารก่อนทำปฏิกิริยา จะเท่ากับมวลของสารหลังทำปฏิกิริยา เช่น
เมื่อเผาเมอร์คิวริกออกไซด์ (HgO) จะได้ปรอท(Hg)
และก๊าซออกซิเจน(O2)
ดังสมการ 2HgO + Energy -> 2Hg + O2
ซึ่งมวลของปรอทและก๊าซออกซิเจนที่ได้หลังจากการปฏิกิริยาเคมีจะมีค่าเท่ากับ
มวลของเมอร์คิวริกออกไซด์
กฎข้อนี้เป็นกฎพื้นฐานที่ใช้อยู่ทั่วไป
ในการศึกษาวิทยาศาสตร์เป็นระยะเวลานาน
แต่หลังจากได้ศึกษาปฏิกิริยานิวเคลียร์จึงพบว่า
กฎนี้ไม่สามารถใช้ได้กับปฏิกิริยานิวเคลียร์
ซึ่งมวลของสารที่ได้จากปฏิกิริยานิวเคลียร์จะน้อยกว่ามวลของสารก่อนทำ
ปฏิกิริยา โดยมวลที่สูญหายไปจะถูกเปลี่ยนไปเป็นพลังงานจำนวนมหาศาล
ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ ที่เสนอโดยอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์
ซึ่งได้กล่าวถึงมวลและพลังงานไว้ว่า
มวลและพลังงานแปรเปลี่ยนสภาพเข้าหากันได้ในภาวะที่เหมาะสมตามสมการ E =
mc2 เมื่อ E เป็นพลังงานมีหน่วยเป็น จูล, m
เป็นมวลมีหน่วยเป็นกิโลกรัม, c เป็นความเร็วแสงมีค่าเท่ากับ 3 X 108
เมตรต่อวินาที
จากการที่พบว่ามวลและพลังงานสามารถเปลี่ยนจากสภาพหนึ่งไปยังอีกสภาพหนึ่งได้
นั้น ขัดกับกฎทรงมวลเดิมที่ว่า
มวลไม่สามารถสร้างใหม่หรือทำให้สูญหายได้
ต่อมากฎทรงมวลนี้ได้ถูกเปลี่ยนเป็นกฎทรงมวลและพลังงาน (Law of
Conservation of Mass - Energy) ซึ่งกล่าวว่า “the total amount of
mass and energy in the universe is constant :
ผลรวมระหว่างมวลและพลังงานในจักรวาลเป็นค่าคงที่” ซึ่งหมายถึง
“มวลและพลังงานเป็นสิ่งที่ไม่สูญหายและมีอยู่เท่าเดิมแต่สามารถแปรเปลี่ยนจากสภาพหนึ่งไปอีกสภาพหนึ่งได้”
ถึงแม้ว่ากฎ จะเป็นหลักการที่มีความสัมพันธ์ระหว่างเหตุกับผล
และเขียนเป็นสมการแทนได้ แต่กฎไม่สามารถอธิบายให้เข้าใจได้ว่า
ทำไมความสัมพันธ์ระหว่างเหตุกับผลจึงเป็นเช่นนั้น
สิ่งที่สามารถอธิบายความสัมพันธ์ภายในตัวกฎได้ก็คือ ทฤษฏี
ซึ่งจะกล่าวถึงต่อไป 6) ทฤษฏี (Theories)
ทฤษฎี คือ ความเห็น ลักษณะที่คิด
คาดเอาตามหลักวิชาการเพื่อเสริมเหตุผล
และรากฐานให้แก่ปรากฏการณ์หรือข้อมูลในภาคปฏิบัติ
ซึ่งเกิดขึ้นมาอย่างมีระเบียบ ทฤษฎี
เป็นความรู้วิทยาศาสตร์ประเภทหนึ่ง
มีลักษณะเป็นข้อความที่ใช้ในการอธิบายข้อเท็จจริง หลักการ และกฎต่างๆ
หรือกล่าวได้ว่า ทฤษฏีเป็นข้อความที่ใช้อธิบายปรากฏการณ์ทั้งหลาย
ในการแสวงหาความจริงของนักวิทยาศาสตร์ นักวิทยาศาสตร์ใช้การสังเกต
การสรุปรวมข้อมูล การคาดคะเน ซึ่งทำให้เกิดความรู้วิทยาศาสตร์ต่าง ๆ
ตั้งแต่ข้อเท็จจริง หลักการ สมมติฐานและกฎ
แต่การจะรู้แต่เพียงว่าข้อเท็จจริงหรือหลักการเกี่ยวกับสิ่งใดสิ่งหนึ่งเป็น
อย่างไร เท่านั้นยังไม่พอ
นักวิทยาศาสตร์จะต้องสามารถอธิบายข้อเท็จจริงหรือหลักการนั้นได้ด้วยว่า
ทำไมจึงเป็นเช่นนั้น ดังนั้น นักวิทยาศาสตร์จึงพยายามสร้างแบบจำลอง
(model) ขึ้น และเขียนคำอธิบายกว้างๆเกี่ยวกับสิ่งนั้น
โดยที่คิดว่าแบบจำลองที่สร้างขึ้นจะใช้อธิบายข้อเท็จจริงย่อยในขอบเขตที่
เกี่ยวข้องนั้นได้และสามารถทำนายปรากฏการณ์ที่ยังไม่เคยพบในขอบเขตของแบบจำลองนั้นได้
เราเรียกแบบจำลองที่สร้างขึ้นนี้ว่า ทฤษฎี
ชั่วโมงที่ 3 เรื่อง กระบวนการวิทยาศาสตร์
จุดประสงค์การเรียนรู้
1) อธิบายขั้นตอนและกระบวนการหาความรู้
การแก้ปัญหาของนักวิทยาศาสตร์
2)
อธิบายการใช้กระบวนการทางวิทยาศาสตร์ในการแสวงหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์
3) กำหนดปัญหาหรือสิ่งที่สงสัย จากสิ่งที่ตนสังเกต 4)
อธิบายความหมายของสมมติฐานและบอกลักษณะของสมมติฐานที่ดี 5)
อธิบายวิธีการสรุปผลการทดลอง 6) สรุปผลการทดลอง 7) สังเกตสิ่งต่าง ๆ
ได้อย่างเที่ยงตรงตามความจริง 8) ตั้งสมมติฐานที่เหมาะสม
สามารถออกแบบตรวจสอบสมมติฐาน 9)
สร้างคำอธิบายจากข้อมูลที่ได้จากการทดลอง
10) นำกระบวนการวิทยาศาสตร์ไปใช้ในการหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์ 11)
ตระหนักถึงความสำคัญของกระบวนการวิทยาศาสตร์
แนวความคิดหลัก
การศึกษาทางวิทยาศาสตร์คือ การศึกษาเกี่ยวกับทุก ๆ
สิ่งที่อยู่รอบตัวอย่างมีระเบียบแบบแผน
เพื่อให้ได้ข้อสรุปและสามารถนำความรู้ที่ได้มาอธิบายปัญหาต่าง ๆ
ซึ่งการจะตอบหรืออธิบายปัญหาที่สงสัย
ได้นั้นจำเป็นต้องมีทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์โดยเฉพาะการสังเกต
การตั้งคำถาม การศึกษารวบรวมข้อมูล และการสรุป
ผู้ที่จะศึกษาทางวิทยาศาสตร์จะต้องเป็นคนช่างสังเกต ช่างคิด มีเหตุผล
มีความพยายามและอดทน จึงจะทำให้การศึกษาทางวิทยาศาสตร์ประสบความสำเร็จ
เมื่อนักวิทยาศาสตร์ได้ทำการศึกษาตามกระบวนการทางวิทยาศาสตร์
และรวบรวมข้อมูลที่ได้จากการทดลองแล้ว สิ่งสำคัญที่จะ
ทำให้ผู้อื่นทราบได้ว่า เรื่องที่ทดลองมีที่มาและที่ไปอย่างไร
นักวิทยาศาสตร์จะต้องจัดทำเป็นรายงานการทดลอง
โดยเขียนเป็นรายงานบันทึกผลการทดลอง ตามลำดับรูปแบบของรายงานการทดลอง
การศึกษาหาความรู้ของนักวิทยาศาสตร์จะต้องคำนึงถึงความปลอดภัยเป็นอันดับแรก
เช่น อันตรายจากการใช้สารเคมี ต้องใช้ด้วยความระมัดระวัง
นอกจากนี้นักวิทยาศาสตร์ต้องมีวินัยในการทำงานและทำงานด้วยความรอบคอบ
นักเรียนควรปฏิบัติตามคำแนะนำของครูอย่างเคร่งครัดในการปฏิบัติการทดลองใด
ๆ ในห้องปฏิบัติการ
กิจกรรมการเรียนรู้
1. ขั้นกระตุ้นความสนใจ (engagement)
1.1
ครูถามนักเรียนเกี่ยวกับการเรียนที่ผ่านมาเพื่อตรวจสอบความรู้เดิม
นักเรียนช่วยกันแสดงความคิดเห็น ซึ่งนักเรียนควรแสดงความคิดเห็นได้ว่า
วิทยาศาสตร์เป็นทั้งความรู้และกระบวนการหาความรู้ ครูถามต่อไปว่า
กระบวนหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์เริ่มต้นจากสิ่งใด
1.2 ครูยกตัวอย่างการสังเกตว่า
- ฉันเห็นนกบินไปเป็นกลุ่มเพื่อออกหากินในเวลาเช้าตรู่
- ฉันเห็นนกบินไปเป็นกลุ่มอย่างเร่งรีบ
นักเรียนร่วมกันอภิปรายความแตกต่างของการรายงานของทั้งสองประโยคนี้ต่างกันอย่างไร
ซึ่งนักเรียนควรสรุปได้ว่า ประโยคที่ 1
เป็นการรายงานสิ่งที่สังเกตเห็นโดยไม่นำความคิด อารมณ์ ความรู้สึก
เข้ามาเกี่ยวข้องแต่ประโยคที่ 2
เป็นการรายงานสิ่งที่สังเกตเห็นโดยเอาความคิด อารมณ์
ความรู้สึกเข้ามาเกี่ยวข้อง
2. ขั้นสำรวจและค้นหา (exploration)
2.1 นักเรียนแบ่งกลุ่ม กลุ่มละ 6-7 คน
โดยคละเพศและความสามารถทางการเรียน
2.2 นักเรียนระดมความคิด
ฝึกทักษะการสังเกตเพื่อหาคำตอบและสามารถอธิบายได้จากการทำกิจกรรมตามใบกิจกรรมที่
1 เรื่อง สังเกตอะไรได้บ้าง
2.3 ร่วมกันวิเคราะห์แลกเปลี่ยนความคิดจากคิดคนเดียว
เป็นคิดคู่และร่วมกันคิดแล้วอภิปรายทั้งกลุ่มจากการทำกิจกรรมสังเกตเห็นอะไรได้บ้าง
3. การอภิปรายและลงข้อสรุป (explanation)
3.1 นักเรียนแต่ละกลุ่มวิเคราะห์ผลการทำกิจกรรม
อภิปรายและเขียนข้อสรุปลงในกระดาษแผ่นใหญ่ แล้วนำเสนอหน้าชั้นเรียน
และเมื่อนำเสนอแล้วนักเรียนอภิปรายร่วมกัน นักเรียนควรบอกลักษณะได้ว่า
ลักษณะการประสานมือ การชูนิ้วหัวแม่มือ
การชูนิ้วหัวแม่มือและลักษณะของไรผมที่หน้าผาก
เป็นลักษณะแตกต่างกันในแต่ละคน
ลักษณะเหล่านี้เป็นลักษณะที่มักจะเหมือนหรือคล้ายคลึงกับพ่อ แม่
หรือญาติพี่น้องของคนคนนั้น
จึงสรุปได้ว่าลักษณะเหล่านี้สามารถถ่ายทอดให้กันได้ในครอบครัวซึ่งเรียกว่าลักษณะทางพันธุกรรม
ส่วนลักษณะที่แตกต่างกันของตัวเองและเพื่อน ๆ เช่น สีผิว สีผม ความสูง
ฯลฯ แล้วร่วมกันอภิปรายถึงสาเหตุของความแตกต่าง ๆ เหล่านี้ว่า
แต่ละคนมีความแตกต่างกัน โดยอาจมีลักษณะเหมือนพ่อ แม่หรือบรรพบุรุษ
ยังมีลักษณะอื่น ๆ อีกมากมายที่นักเรียนแต่ละคนมีความแตกต่างกัน
3.2 นักเรียนถามคำถามที่สงสัยเพิ่มเติม
ครูสังเกตการแสดงความคิดเห็นของนักเรียน
เพื่อตรวจสอบแนวความคิดของนักเรียน
3.3 ยกตัวอย่างภาพลักษณะการแสดงออกต่าง ๆ ของพันธุกรรม
อภิปรายร่วมกันถึงความแตกต่างแล้วนักเรียนเขียนข้อสรุปลงในสมุดบันทึก
4. ขั้นขยายความรู้ (elaboration)
4.1 นักเรียนทำกิจกรรมเพิ่มเติมดังนี้
- ครูให้นักเรียนเสยผมแล้วสังเกตลักษณะไรผมที่หน้าผาก
เปรียบเทียบกับเพื่อนว่าแต่ละคนเหมือนหรือต่างกันอย่างไรโดยวิธีการสังเกตตามลำดับ
แล้วอภิปรายร่วมกันในกลุ่มดังนี้
- ทุกคนมีไรผมที่หน้าผากเหมือนกันหรือไม่
- ถ้าไม่เหมือน ไรผมที่หน้าผากมีลักษณะต่างกันอย่างไร
ผมที่หน้าผากของพ่อ แม่หรือญาติพี่น้องแล้วนำรายงานในชั้นว่า
นักเรียนมีลักษณะไรผมเหมือนพ่อหรือเหมือนแม่หรือเหมือนใครในครอบครัวหรือไม่
-ให้นักเรียนสังเกตลักษณะที่แตกต่างกันของแต่ละคน เช่น สีผม
ความสูง การมีลักยิ้มและลักษณะอื่น ๆ ที่นักเรียนสนใจ
- ครูถามนักเรียนว่าลักษณะต่าง ๆ
ที่สังเกตเห็นเป็นลักษณะที่เหมือนหรือคล้ายคลึงกับพ่อแม่หรือญาติพี่น้อง
อย่างไร
4.2 ครูและนักเรียนร่วมกันสรุปได้ว่า
ลักษณะทางพันธุกรรมเป็นลักษณะแสดงของลักษณะต่าง ๆ ของสิ่งมีชีวิต เช่น
สีผม สีผิว ผมตรงหรือผมหยิก ฯลฯ
ซึ่งจะแตกต่างกันไปซึ่งความรู้เหล่านี้เริ่มต้นจากการสังเกตซึ่งการสังเกตเป็นสิ่งสำคัญที่จะนำไปสู่คำอธิบายหรือความรู้ต่าง
ๆ มากมาย การสังเกตลักษณะของสิ่งมีชีวิตในลักษณะต่าง ๆ
นำไปสู่ความรู้เรื่องพันธุกรรมต่าง ๆ
จากการสังเกตการประสานมือการชูนิ้วหัวแม่มือหรือไรผมที่หน้าผากของนักเรียนก็พอจะบอกได้ว่านักเรียนมีลักษณะเหมือนพ่อหรือแม่หรือได้รับลักษณะเฉพาะนั้น
ๆ มาจากพ่อหรือแม่ การสังเกตจึงมีความสำคัญมากสำหรับวิทยาศาสตร์
เพราะเป็นจุดเริ่มต้นของปัญหาหรือข้อสงสัย
นักเรียนจึงควรฝึกการสังเกตให้สามารถสังเกตได้ถูกต้อง
สังเกตสิ่งที่ควรสังเกตที่สอดคล้องกับจุดมุ่งหมายที่ต้องการหาคำตอบ
สังเกตได้เร็วและคล่องแคล่ว จนมีความชำนาญหรือ
มีทักษะในการสังเกตเพื่อจะได้สามารถหาคำอธิบายหรือคำตอบ
การสังเกตเป็นทักษะสำคัญ เป็นจุดเริ่มต้นของปัญหาหรือข้อสงสัย
ความชำนาญหรือการมีทักษะในการสังเกตช่วยให้สามารถหาคำอธิบายหรือคำตอบได้
5. ขั้นประเมินผล (evaluation)
5.1 ครูใช้คำถามต่อไปนี้ประเมินระหว่างการทำกิจกรรม
- ทุกคนประสานมือเหมือนกันหรือไม่
นักเรียนใช้หัวแม่มือข้างใดทับหัวแม่มือข้างใด
(ทุกคนจะประสานมือไม่เหมือนกัน
บางคนจะประสานมือแล้วนิ้วหัวแม่มือขวาทับหัวแม่มือซ้าย
บางคนนิ้วหัวแม่มือซ้ายทับหัวแม่มือขวา)
- ถ้านักเรียนจะเปลี่ยนให้ตรงข้างจะถนัดหรือไม่
(ถ้าเปลี่ยนเป็นตรงข้ามจะไม่ถนัด แต่สามารถทำได้)
-ให้นักเรียนกลับไปสังเกต
การประสานมือและการชูนิ้วหัวแม่มือของพ่อและแม่
แล้วกลับมารายงานในชั้นต่อไปว่านักเรียนเหมือนพ่อหรือแม่หรือไม่เหมือนใครเลยในครอบครัว
(นักเรียน จะรายงานแตกต่างกัน
โดยส่วนใหญ่จะรายงานว่าพบลักษณะปลายนิ้วหัวแม่มืองอหรือเหยียดตรง
เหมือน
พ่อแม่หรือญาติพี่น้องในครอบครัวและจะมีบางส่วนรายงานว่าไม่เหมือนใครเลยในครอบครัว)
- สังเกตที่ทำในกิจกรรมนี้ทำให้นักเรียนได้เรียนรู้อะไรบ้าง
(นักเรียนได้เรียนรู้ถึงการสังเกตลักษณะที่แตกต่างกันในแต่ละคนและการสังเกตเกิดปัญหาหรือข้อสงสัย
ซึ่งจะนำไปสู่การศึกษาหาความรู้)
5.2 ครูถามคำถามต่อไปนี้หลังทำกิจกรรม
-
การสังเกตมีประโยชน์อย่างไรต่อการหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์(การสังเกตนำไปสู่
การสร้างปัญหาหรือคำถามทางวิทยาศาสตร์
เพื่อนำไปสู่การสร้างคำอธิบายและความรู้ทางวิทยาศาสตร์ต่อไป)
-หลังจากการสังเกตแล้ว
นักวิทยาศาสตร์มีขั้นตอนการทำงานต่อไปอย่างไร
5.3 นักเรียนเขียนสิ่งที่ได้เรียนรู้ 3 อย่าง
การนำความรู้ไปใช้ประโยชน์ 2 อย่างและสิ่งที่อยากรู้เพิ่มเติม 1 อย่าง
ลงในกระดาษแผ่นเล็กไปติดไว้ที่กระดานก่อนออกจากห้องเรียน
สื่อการเรียนรู้และแหล่งเรียนรู้
1) ใบกิจกรรม 1 เรื่อง สังเกตอะไรได้บ้าง
2) ภาพการแสดงลักษณะต่าง ๆ ทางพันธุกรรม
3) หนังสือเรียนรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์ วิทยาศาสตร์ 1
ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 เล่ม 1 ของกระทรวงศึกษาธิการ
4) อินเตอร์เน็ต
5) ห้องสมุด
การวัดและประเมินผล
วิธีการ
เครื่องมือ
เกณฑ์
1. สังเกตพฤติกรรม
แบบสังเกตพฤติกรรม
ผ่านเกณฑ์ระดับดีขึ้นไป
2. ประเมินทักษะกระบวนการ
แบบประเมินทักษะกระบวนการ
ผ่านเกณฑ์ระดับดีขึ้นไป
3. ประเมินคุณลักษณะ/เจตคติ
แบบประเมินคุณลักษณะ/เจตคติ
ผ่านเกณฑ์ระดับดีขึ้นไป
4. ประเมินสมรรถนะสำคัญ
แบบประเมินสมรรถนะสำคัญ
ผ่านเกณฑ์ระดับดีขึ้นไป
ภาคผนวก
ใบกิจกรรม 1 เรื่อง สังเกตอะไรได้บ้าง
1. ให้นักเรียนใช้มือทั้งสองข้างประสานกัน
แล้วสังเกตและเปรียบเทียบกับเพื่อน ๆ
ว่าการประสานมือของนักเรียนแต่ละคนเหมือนหรือแตกต่างกันอย่างไร
2. ให้นักเรียนทุกคนชูนิ้วหัวแม่มือสังเกตและเปรียบเทียบกับเพื่อน
ๆ
ว่าลักษณะของนิ้วหัวแม่มือของนักเรียนแต่ละคนเหมือนหรือต่างกันอย่างไร
ภาพการแสดงลักษณะต่าง ๆ ทางพันธุกรรม
http://www.maceducation.com/e-knowledge/2432209100/01.htm
ชั่วโมงที่ 4-5 เรื่อง กระบวนการวิทยาศาสตร์
จุดประสงค์การเรียนรู้
1) อธิบายขั้นตอนและกระบวนการหาความรู้
การแก้ปัญหาของนักวิทยาศาสตร์
2)
อธิบายการใช้กระบวนการทางวิทยาศาสตร์ในการแสวงหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์
4) กำหนดปัญหาหรือสิ่งที่สงสัย จากสิ่งที่ตนสังเกต 5)
อธิบายความหมายของสมมติฐานและบอกลักษณะของสมมติฐานที่ดี 6)
อธิบายวิธีการสรุปผลการทดลอง 7) สรุปผลการทดลอง
8) สังเกตสิ่งต่าง ๆ ได้อย่างเที่ยงตรงตามความจริง 9)
ตั้งสมมติฐานที่เหมาะสม สามารถออกแบบตรวจสอบสมมติฐาน 10)
สร้างคำอธิบายจากข้อมูลที่ได้จากการทดลอง
11)
เห็นคุณค่าและนำกระบวนการวิทยาศาสตร์ไปใช้ในการหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์
12) ตระหนักถึงความสำคัญของกระบวนการวิทยาศาสตร์
แนวความคิดหลัก
การศึกษาทางวิทยาศาสตร์คือ การศึกษาเกี่ยวกับทุก ๆ
สิ่งที่อยู่รอบตัวอย่างมีระเบียบแบบแผน
เพื่อให้ได้ข้อสรุปและสามารถนำความรู้ที่ได้มาอธิบายปัญหาต่าง ๆ
ซึ่งการจะตอบหรืออธิบายปัญหาที่สงสัยได้นั้นจำเป็นต้องมีทักษะในกระบวนการทางวิทยาศาสตร์
โดยเฉพาะการสังเกต การตั้งคำถาม การศึกษารวบรวมข้อมูลและการสรุป
ผู�
