ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ 13 PROCESS แสวงหาความรู้จำง่ายๆ?

ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์

ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ (Scientific process skills) หมายถึง พฤติกรรมที่เกิดจากการคิดและการปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์จนเกิดความชำนาญและความคล่องแคล่วในการใช้เพื่อแสวงหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์ตลอดจนหาวิธีการเพื่อแก้ปัญหาต่างๆ

วิทยาศาสตร์  ( Science ) มาจากคำว่า Scientic ในภาษาลาติน แปลว่า ความรู้ (Knowledge) ฉะนั้น วิทยาศาสตร์ คือ ความรู้ทั่วไป เกี่ยวกับ ธรรมชาติที่มนุษย์ สะสมมาแต่อดีต ปัจจุบัน และอนาคต อย่างไม่รู้จักจบสิ้น

วิทยาศาสตร์ คือ ความรู้เกี่ยวกับสิ่งต่างๆที่อยู่รอบๆ ตัวเราในธรรมชาติทั้งที่เป็นสิ่งที่มีชีวิตและเป็นสิ่งที่ไม่มีชีวิต สสารพลังงาน และองค์ความรู้ที่มีระบบและระเบียบแบบแผน รวมทั้งกระบวนการประมวลความรู้เชิงประจักษ์ ที่เรียกว่า “ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์” และกลุ่มขององค์ความรู้ที่ได้จากกระบวนการโดยทั่วไปกระบวนการหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์(The Process of Science) ประกอบด้วย

• ระเบียบวิธีการทางวิทยาศาสตร์ (Scientific Method)
• เจตคติทางวิทยาศาสตร์ (Scientific Attitude)

ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ 14 ทักษะ

ทักษะทางวิทยาศาสตร์มีกี่ทักษะ 14 หรือ 13 ? 

บางตำราก็จะนำทักษะ ในช่วงท้าย คือ 1.) การตีความหมาย กับ 2.) การสรุปข้อมูล แยกออกจากกัน ทำให้เป็น 14 ทักษะ แต่บางตำรา เมื่อนำมารวมกัน ก็จะมีแค่ 13 ทักษะ

ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ 13 ทักษะ

1.) ทักษะการสังเกตุ (observation)

ทักษะการสังเกตุ หมายถึง ความสามารถในการใช้ประสาทสัมผัสอย่างใดอย่างหนึ่งหรือหลายๆ อย่างรวมกันซึ่งได้แก่ ตา หู จมูก ลิ้น มือ เท้า เข้าไปสัมผัสโดยตรงกับวัตถุหรือเหตุการณ์เพื่อให้ได้รายละเอียดของวัตถุ หรือเหตุการณ์นั้นโดยไม่ใส่ความคิดเห็นส่วนตัวลงไป ทักษะการสังเกตุแบ่งได้ 3 ประเภทด้วยกัน คือ

1. ข้อมูลเชิงคุณภาพ
2. ข้อมูลเชิงปริมาณและ
3. ข้อมูลเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลง

• ข้อมูลเชิงคุณภาพ หมายถึง ข้อมูลที่ได้จากการสังเกตลักษณะทั่วไปของสิ่งต่างๆหรือปรากฏการณ์ต่างๆ  ตัวอย่าง เช่น ดอกกุหลาบดอกนี้มีสีชมพูและมีกลิ่นหอม ส้มผลนี้มีเปลือกขรุขระ เป็นสีส้มและมีรูปร่างกลม เป็นต้น
• ข้อมูลเชิงปริมาณ หมายถึง การสังเกตขนาดความยาวน้ำหนักความสูงและจะต้องประมาณออกมาเป็นตัวเลขโดยจะต้องบอกหน่วยกำกับเสมอ เช่น ดินสอแท่งนี้ยาวประมาณ 6 เซนติเมตร หินก้อนนี้มีน้ำหนักประมาณ 20 กรัม โต๊ะตัวนี้ยาวประมาณ 1.5 เมตรเป็นต้น
• ข้อมูลเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลง หมายถึง ข้อมูลที่ได้จากการสังเกตการเปลี่ยนแปลงของสิ่งต่างๆ ที่อยู่รอบตัวเรา เช่น ในฤดูฝนทุ่งหญ้าจะมีสีเขียวพอถึงฤดูร้อนทุ่งหญ้าจะเปลี่ยนเป็นสีน้ำตาล เป็นต้น

2.) ทักษะการวัด (measurement) 

ทักษะการวัด หมายถึง ความสามารถในการเลือกและใช้เครื่องมือที่ใช้ในการวัดปริมาณของสิ่งต่างๆออกมาเป็นตัวเลขที่แน่นอนได้อย่างเหมาะสมและถูกต้อง โดยจะต้องมีหน่วยกำกับเสมอซึ่งหน่วยที่ใช้นั้นเป็นหน่วยในระบบ SI ที่ใช้กันเป็นส่วนใหญ่

3.) ทักษะการคำนวณ (using numbers)

ทักษะการคำนวน หมายถึง การนำค่าที่ได้จากการ สังเกต การวัด การทดลองสิ่งต่างๆ มาคำนวนต่อโดยการ บวก ลบ คูณ หาร เพื่อหาค่าเฉลี่ย หรือ ยกกำลังถอดราก และนำค่าที่ได้จากการคำนวณนั้นไปใช้ในการสื่อความหมายให้ชัดเจนและลงข้อสรุปต่อไป

ตัวอย่าง เช่น แอปเปิ้ล 100 ผล นำแอปเปิ้ลแบ่งใส่ตระกร้า ตระกร้าละ 10 ผล และนำแอปที่แบ่งใส่ตระกร้าแล้วไปขาย ตระกร้าละ 20 บาท ผลที่ได้ คือ นำ 100 หารด้วย 10 เท่ากับ 10 แล้วนำ 10 คูณด้วย 20 จะได้เท่ากับ 200 บาท เป็นต้น

4.) ทักษะการจำแนก (classification)

ทักษะการจำแนก หมายถึง การจัดจำแนกหรือจัดจำพวกวัตถุหรือเหตุการณ์ออกเป็นประเภทต่างๆ โดยจะต้องมีเกณฑ์ในการจัดจำแนกหรือจัดจำพวกซึ่งเกณฑ์ที่ใช้ในการจำแนกนั้นอาจจะเหมือนกัน แตกต่างกัน หรือสัมพันธ์กันอย่างใดอย่างหนึ่งก็ได้ การจำแนกประเภทอาจทำได้หลายรูปแบบทั้งนี้ขึ้นอยู่กับว่าเราจะใช้เกณฑ์ใดในการจำแนก ตัวอย่างเช่น 

• การจำแนกสิ่งของ อาจใช้เกณฑ์ รูปร่าง ลักษณะสี ลักษณะผิว ราคาหรือวัสดุที่ใช้
• การจำแนกสิ่งมีชีวิต อาจใช้เกณฑ์ลักษณะที่อยู่อาศัย การสืบพันธุ์ จำนวนขา บินได้ หรือบินไม่ได้ เป็นต้น

5.) ทักษะความสัมพันธ์ (relationships)

ทักษะความสัมพันธ์ ระหว่างสเปสกับสเปส และ ระหว่างสเปสกับเวลา สัมพันธ์สเปสของวัตถุนั่น หมายถึง ที่ว่างที่วัตถุนั้นครอบครองอยู่ซึ่งจะมีรูปร่างและลักษณะเช่นเดียวกับวัตถุนั้น (space/space relationships and space/time relationships) 

• ความสัมพันธ์ระหว่างสเปสกับเวลา หมายถึง ความสัมพันธ์ระหว่างการเปลี่ยนตำแหน่งที่อยู่ของวัตถุกับเวลาเช่น เมื่อนักวิ่งหน่อยค่ะเริ่มปล่อยจากจุดสตาร์ทเมื่อเวลาเปลี่ยนไปตำแหน่งของนักวิ่งจะเปลี่ยนไป
• ความสัมพันธ์ระหว่างสเปสของวัตถุที่เปลี่ยนไปกับเวลา เช่นก้อนน้ำแข็งที่ทำเป็นทำเป็นรูปต่างๆนะคะเมื่อเวลาเปลี่ยนไปมวลของน้ำแข็งหรือสเปคของน้ำแข็งก็จะเปลี่ยนไป เป็นต้น

6.) ทักษะการจัดทำและสื่อความหายข้อมูล (organizing data and communication)

ทักษะการจัดทำและสื่อความหายข้อมูล หมายถึง การนำข้อมุลที่ได้จากการสังเกต การวัดการทดลองจากแหล่งต่างๆ มาจัดการใหม่เพื่อให้ง่ายแก่การนำไปใช้เพื่อให้ผู้อื่นเข้าใจความหมายของข้อมูลชุดนั้นได้ดีมากขึ้น ตัวอย่าง เช่น

1. เมื่อแมลงผีเสื้อเมื่อเจริญเติบโตเต็มที่แล้วจะออกไข่ภายในเวลา 6 วัน
2. เมื่อแมลงผีเสื้อเติบโตจากดักแด้ ซึ่งใช้เวลา 8 วัน
3. ตัวหนอนได้มาจากไข่ใช้เวลาเพียง 7 วัน 
4. ตัวหนอนดักแด้จะกลายเป็นดักแด้ในเวลา 9 วัน

7.)  ทักษะการลงความคิดเห็นจากข้อมูล (inferring) 

ทักษะการลงความคิดเห็นจากข้อมูล หมายถึง การนำข้อมูลที่ได้จากการสังเกตวัตถุหรือปรากฏการณ์ใดสัมพันธ์กับความรู้เดิมหรือประสบการณ์เดิมเพื่อลงข้อสรุปหรืออธิบายปรากฏการณ์หรือวัตถุนั้นการลงความคิดเห็นจากข้อมูลในเรื่องเดียวกันอาจจะลงความคิดเห็นได้หลายๆอย่างซึ่งอาจจะถูกหรือผิดก็ได้ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับความถูกต้องของข้อมูลความละเอียดของข้อมูลประสบการณ์เดิมของผู้ลงความคิดเห็นและความสามารถในการสังเกตจาก

8.) ทักษะการการพยากรณ์ (prediction) 

ทักษะการการพยากรณ์ หมายถึง ความสามารถในการทำนายหรือคาดคะเนสิ่งที่จะเกิดขึ้นล่วงหน้าโดยอาศัยข้อมูลจากการสังเกตหรือจากปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นซ้ำๆหรือความรู้ที่เป็นความจริงหลักการกฎหรือทฤษฎีที่มีอยู่ในเรื่องนั้นๆมาช่วยในการทำนายหรือคาดคะเน ตัวอย่างเช่น

1. การพยากรณ์อากาศ
2. การพยากรณ์เศรษฐกิจการพยากรณ์
3. การจราจร เป็นต้น 

หมายเหตุ : ทักษะทางวิทยาศาสตร์ทั้ง 8 ข้อเป็นทักษะขั้นพื้นฐาน ส่วน 9 – 13 จะเป็นทักษะวิทยาศาสตร์ขั้นสูง

9.) ทักษะการกำหนดและควบคุมตัวแปร (identifying and controlling variables) 

ทักษะการกำหนดและควบคุมตัวแปร หมายถึง ความสามารถที่จะชี้บ่งว่าตัวแปรใดเป็นตัวแปรต้นตัวแปรใดเป็นตัวแปรตามและตัวแปรใดเป็นตัวแปรที่จะต้องควบคุม ตัวแปร คือ สิ่งที่เปลี่ยนแปลงไปเมื่ออยู่ในสถานการณ์ใดสถานการณ์หนึ่ง ซึ่งจำแนกออกได้เป็น 3 ประเภท

1. ตัวแปรต้น คือ ตัวแปรที่เป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดผลการทดลอง
2. ตัวแปรตาม คือสิ่งที่เป็นผลเนื่องมาจากตัวแปรต้นเมื่อตัวแปรต้นเปลี่ยนตัวแปรตามก็จะติดไปด้วย
3. ตัวแปรที่ต้องควบคุม คือ สิ่งอื่นๆ นอกเหนือจากตัวแปรต้นซึ่งจะต้องควบคุมให้เหมือนกันมิฉะนั้นจะทำให้ผลการทดลองคาดเคลื่อน

ตัวอย่าง เช่น การงอกของเมล็ดพืชในเวลาที่ต่างกันขึ้นอยู่กับปริมาณของน้ำที่เมล็ดพืชได้รับ

• ตัวแปรต้น = ปริมาณของน้ำ
• ตัวแปรตาม = เวลาในการงอกของเมล็ดพืช
• ตัวแปรที่ต้องควบคุม = ชนิดและความสมดุลของเมล็ดพืช

10.) ทักษะการตั้งสมมติฐาน (formulating hypotheses) 

ทักษะการตั้งสมมติฐาน หมายถึงความสามารถที่จะคาดคะเนคำตอบของปัญหาล่วงหน้าก่อนทำการทดลองโดยอาศัยการสังเกตความรู้เดิมหรือประสบการณ์เดิมมาเป็นพื้นฐานในการคาดคะเนคำตอบ 

สมมติฐานที่ตั้งไว้ล่วงหน้ามักเป็นข้อความที่บอกความสัมพันธ์ระหว่างตัวแปรต้นตัวแปรตามนั้น ถ้าสมมติฐานใดที่พิสูจน์แล้วว่าถูกต้องก็จะนำไปเป็นความรู้และกลายเป็นทฤษฎีในการศึกษาต่อไป

11.) ทักษะการกำหนดนิยามเชิงปฏิบัติการ (defining operationally)

ทักษะการกำหนดนิยามเชิงปฏิบัติการ หมายถึง ความสามารถในการกำหนดความหมายหรือ ขอบเขตของ ตัวแปรตาม ที่อยู่ใน สมมติฐานหรือที่เกี่ยวข้องกับการทดลอง ให้เข้าใจตรงกัน เพื่อให้สามารถสังเกต และวัดได้ กับสมมติฐานของการทดลอง

12.) ทักษะการทดลอง (experimenting)

ทักษะการทดลอง หมายถึง การลงลงมือปฏิบัติการทดลองจริง และใช้อุปกรณ์ได้เหมาะสมและถูกต้อง  เพื่อหาคำตอบเพื่อทดสอบสมมติฐานที่ตั้งไว้ประกอบด้วยกิจกรรม  3 ขั้นตอน  คือ

1. การออกแบบการทดลอง หมายถึง  การวางแผนการทดสอบก่อนลงมือทดลองจริงเพื่อกำหนด
   • วิธีการทดลอง   ซึ่งเกี่ยวข้องกับการควบคุมตัวแปร
   • อุปกรณ์ และ / หรือ สารเคมี ที่ต้องใช้ในการทดลอง
2. การปฏิบัติการทดลอง หมายถึง  การลงมือปฏิบัติการทดลองจริง ๆ  และใช้อุปกรณ์ได้เหมาะสมและถูกต้อง
3. การบันทึกผลการทดลอง หมายถึงการจดบันทึกข้อมูล  ซึ่งอาจจะเป็นผลจากการสังเกต  การวัด  และอื่น ๆ  ได้อย่างคล่องแคล่วชำนาญและถูกต้อง

ผู้ที่มีทักษะการทดลอง ต้องมีความสามารถที่แสดงให้เห็นว่าเกิดทักษะนี้ประกอบด้วย

1. กำหนดวิธีการทดลองได้อย่างเหมาะสม และสอดคล้องกับสมมติฐาน โดยคำนึงตัวแปรต้น ตัวแปรตาม  และตัวแปรที่ต้องควบคุม
2. ระบุวัสดุอุปกรณ์ และ / หรือสารเคมี ที่จะต้องใช้ในการทดลอง
3. ปฏิบัติการทดลอง และใช้อุปกรณ์ได้อย่างถูกต้อง คล่องแคล่ว  และปลอดภัย
4. บันทึกผลการทดลองได้อย่างคล่องแคล่ว และถูกต้อง

13.) ทักษะการตีความหมายข้อมูลและการลงข้อสรุป (interpreting data conclusion)

การตีความหมายข้อมูลและการลงข้อสรุป หมายถึง การแปลความหมายหรือบรรยายลักษณะข้อมูลที่มีอยู่ การตีความข้อมูลในบางครั้งอาจต้องใช้ทักษะกระบวนการอื่น ๆ ด้วย  ช่น ทักษะการสังเกต ทักษะการคำนวณ เป็นต้น

การลงข้อสรุป หมายถึง การสรุปความสัมพันธ์ของข้อมูลทั้งหมดข้อมูลทางวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่มักอยู่ในรูปของสัญลักษณ์  ตาราง  รูปภาพ  หรือกราฟ  ฯลฯ  ที่รวบรวมรายละเอียดต่าง ๆ ของข้อมูลไว้อย่างครบถ้วนและกะทัดรัด  สะดวกต่อการนำไปใช้  และการนำข้อมูลไปใช้จำเป็นต้องตีความหมายข้อมูลดังกล่าวให้อยู่ในรูปของภาษาพูด  หรือ  ภาษาเขียน  ที่สื่อความหมายกับคนทั่วๆ ไปได้โดยเป็นที่เข้าใจตรงกัน การตีความหมายข้อมูล แบ่งเป็น

1. การตีความข้อมูล จากกราฟ  มีรายละเอียดดังนี้
   • ควรให้รายละเอียดที่ชัดเจนและเพียงพอต่อการนำไปใช้ประโยชน์
   • รายละเอียดของข้อมูลจากกราฟบางส่วนอาจแปลให้มาอยู่ในรูปของตาราง  เพื่อให้เข้าใจง่ายขึ้น
   • ผลที่ได้จากการตีความหมายข้อมูลไปสู่การลงความเห็นได้
2. การตีความหมายข้อมูลจากกลุ่มตัวอย่าง
3. การตีความหมายจากแผนภาพหรือรูปภาพ

ผู้ที่มีทักษะการตีความหมายข้อมูลและการสรุป ต้องมีความสามารถที่แสดงให้เห็นว่าเกิดทักษะนี้ประกอบด้วย

1. แปลความหมายหรือบรรยายลักษณะข้อมูลที่มีอยู่ได้
2. อธิบายความหมายของข้อมูลที่จัดไว้ในรูปแบบต่างๆ ได้
3. บอกความสัมพันธ์ของข้อมูลหรือตัวแปรที่มีอยู่ได้

ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์

ความก้าวหน้าทางด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ทำให้มีการพัฒนาคิดค้นสิ่งอำนวยความสะดวกสบายต่อการดำชีวิตเป็นอันมาก เทคโนโลยีได้เข้ามาเสริมปัจจัยพื้นฐานการดำรงชีวิตได้เป็นอย่างดี เทคโนโลยีทำให้การสร้างที่พักอาศัยมีคุณภาพมาตรฐาน สามารถผลิตสินค้าและให้บริการต่าง ๆ เพื่อตอบสนองความต้องการของมนุษย์มากขึ้น เทคโนโลยีทำให้ระบบการผลิตสามารถผลิตสินค้าได้เป็นจำนวนมากมีราคาถูกลง สินค้าได้คุณภาพ เทคโนโลยีทำให้มีการติดต่อสื่อสารกันได้สะดวก การเดินทางเชื่อมโยงถึงกันทำให้ประชากรในโลกติดต่อรับฟังข่าวสารกันได้ตลอดเวลา

ในปัจจุบันมีอินเตอร์เน็ต กล่องทีวีดิจิตอล จานดาวเทียม สถานีวิทยุ โทรทัศน์ หนังสือพิมพ์ และสื่อต่างๆ ที่ใช้ในการกระจ่ายข่าวสาร มีการแพร่ภาพทางโทรทัศน์ผ่านดาวเทียมเพื่อรายงานเหตุการณ์สด เห็นได้ชัดว่าเทคโนโลยีได้เข้ามามีบทบาทอย่างมาก บทบาทของการพัฒนาเทคโนโลยีรวดเร็วขึ้นเมื่อมีการพัฒนาอุปกรณ์ทางด้านคอมพิวเตอร์และส่วนประกอบ จะเห็นได้ว่าในช่วงสี่ห้าปีที่ผ่านมาจะมีผลิตภัณฑ์ใหม่ ซึ่งมีคอมพิวเตอร์เข้าไปเกี่ยวข้องให้เห็นอยู่ตลอดเวลา   

วิทยาศาสตร์ คือ

วิทยาศาสตร์ หมายถึง กระบวนการหรือวิธีการแสวงหาความรู้ ความจริงจากธรรมชาติ อย่างมีระบบเพื่ออธิบาย และทำความเข้าใจเกี่ยวกับธรรมชาติและสิ่งแวดล้อมต่างๆ โดยการสังเกต ทดลอง การวิเคราะห์อย่างมี เหตุผล มีจิตวิทยาศาสตร์หรือเจตคติวิทยาศาสตร์มีการใช้วิธีการทางวิทยาศ่สตร์ เพื่อให้ได้มาซึ่งความรู้ทางวิทยาศาสตร์ที่เป็นที่ยอมรับ และเชื่อถือได้

นักวิทยาศาสตร์

นักวิทยาศาสตร์ คือ บุคคลผู้มีความเชี่ยวชาญด้านวิทยาศาสตร์อย่างน้อยหนึ่งสาขา และใช้หลักวิธีทางวิทยาศาสตร์ในการค้นคว้าวิจัย คำนี้บัญญัติขึ้นเมื่อ พ.ศ. 2376โดย วิลเลียม วีเวลล์ โดยก่อนหน้านี้นักวิทยาศาสตร์ถูกเรียกว่า “นักปรัชญาธรรมชาติ” หรือ “บุคคลแห่งวิทยาศาสตร์”

ทักษะ : เป็นคนที่ทำงานเป็นกระบวนการอย่างมีระบบ นอกจากนี้ ยังมีลักษณะนิสัย ช่างสังเกต, ช่างสงสัย, มีความอยากรู้อยากเห็น, มีความเป็นเหตุเป็นผล, มีความคิดริเริ่ม, มีความพยายาม และมีความอดทน ลักษณะสำคัญของนักวิทยาศาสตร์เหล่า นี้เป็นปัจจัยสำคัญที่ทำให้ประสบความสำเร็จในการค้นหาคำตอบต่าง ๆ

ทักษะทางวิทยาศาสตร์

พฤติกรรมที่เกิดจากการคิดและการปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์จนเกิดความชำนาญและความคล่องแคล่วในการใช้เพื่อแสวงหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์ตลอดจนหาวิธีการเพื่อแก้ปัญหาต่างๆ ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ เป็นทักษะการคิดของนักวิทยาศาสตร์ที่นำมาใช้ในการศึกษาค้นคว้า สืบเสาะหาความรู้ และแก้ปัญหาต่างๆ ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ได้แบ่งออกเป็น 13 ทักษะ โดยยึดตามแนวของสมาคมอเมริกาเพื่อความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ (The American Association for the Advancement of Science – AAAS) ซึ่งประกอบด้วย   ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ขั้นพื้นฐาน 8 ทักษะ และทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ขั้นผสม 5 ทักษะ ดังนี้

ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ ขั้นพื้นฐาน  ได้แก่

• 1. ทักษะการสังเกต
  2. ทักษะการลงความเห็นจากข้อมูล
  3. ทักษะการจำแนกประเภท
  4. ทักษะการวัด
  5. ทักษะการใช้ตัวเลข
  6. ทักษะการสื่อความหมายข้อมูล
  7. ทักษะการพยากรณ์
  8. ทักษะการหาความสัมพันธ์ระหว่างสเปสกับสเปสและสเปสกับเวลา

ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ ขั้นผสม  ได้แก่

• 1. ทักษะการกำหนดและควบคุมตัวแปร
  2. ทักษะการตั้งสมมุติฐาน
  3. ทักษะการกำหนดนิยามเชิงปฏิบัติการ
  4. ทักษะการทดลอง
  5. ทักษะการตีความหมายข้อมูลและลงข้อสรุป

ทักษะการแก้ปัญหา

ขั้นตอนของกระบวนการแก้ปัญหาจากหนังสือ Bulletproof Problem Solving

1. คุณระบุ (define) ปัญหาได้รอบคอบเพียงพอ จนพบหนทางเพื่อที่จะตัดสินใจในการแก้ปัญหาได้อย่างไร? 2. คุณแยกย่อย (disaggregate) ประเด็นปัญหา จนสามารถพัฒนาให้กลายเป็นหนึ่งในสมมุติฐานเพื่อแก้ปัญหาเหล่านั้นได้อย่างไร?
2. คุณจัดลำดับความสำคัญ (prioritize) ของปัญหา และตัดสินใจว่าควรแก้ปัญหาใด ก่อนหลังได้อย่างไร? 4. คุณสร้างแผนการ (workplan) สำหรับการแก้ปัญหาเหล่านั้นได้อย่างไร?
3. คุณตัดสินใจแก้ปัญหาบนพื้นฐานของการวิเคราะห์ (analyze) ข้อเท็จจริง โดยหลีกเลี่ยงเรื่องอคติในการตัดสินใจ (Cognitive Bias) ได้อย่างไร?
4. คุณใช้วิธีการสังเคราะห์ (synthesize) เพื่อพบคำตอบของการแก้ปัญหาเหล่านั้นได้อย่างไร?
5. คุณสื่อสาร (communication) เกี่ยวกับปัญหา และแนวทางแก้ปัญหา กับทีมอย่างไร?

คุณสมบัติของนักวิทยาศาสตร์

1. ช่างสังเกต
2. ช่างคิดช่างสงสัยและอยากรู้อยากเห็น
3. มีความเป็นเหตุเป็นผล
4. มีความคิดริเริ่ม
5. มีความพยายามและความอดทน

ช่างสังเกต

การสังเกต คือ การใช้ประสาทสัมผัสอย่างใดอย่างหนึ่ง หรือประสาทสัมผัสทั้ง 5 คือ ตา หู จมูก ปาก และกาย เข้าไปสำรวจวัตถุ หรือปรากฏการณ์ต่าง ๆ ในธรรมชาติหรือจากการทดลอง โดยไม่ใส่หรือเพิ่มความคิดเห็นของผู้สังเกตลงไป การสังเกต ทำให้พบเห็นสิ่งใหม่ ๆ ที่นำไปสู่การคิดค้นหาคำอธิบาย นำไปสู่การค้นพบกฏหรือทฤษฏีต่าง ๆ ตัวอย่างของนักวิทยาศาสตร์ที่ช่างสังเกต

• • กาลิเลโอ (Galielo) ใช้กล้องโทรทรรศน์ที่ประดิษฐ์ขึ้นสังเตดวงจันทร์ของดาวพฤหัสบดี ทำให้ได้แนวคิดว่า ดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางของจักรวาล
  • เซอร์ ไอแซก นิวตัน (Sir Isaac Newton) สังเกตการหล่นของลูกแอปเปิ้ล ทำให้นิวตันพบว่า แรงที่โลกดึงดูดวัตถุทำให้วัตถุตกลงสู่พื้นโลก แรงที่โลกดึงดูดดวงจันทร์ทำให้ดวงจันทร์โคจรรอบโลกเป็นวงรี

ช่างคิดช่างสงสัยและอยากรู้อยากเห็น

 การเป็นคนช่างสงสัยหรืออยากรู้อยากเห็น คือเป็นผู้พยายามมองเห็นปัญหาจากการสังเกตว่าเกิดอะไรขึ้นเพราะเหตุใดจึงเป็นเช่นนั้น เช่น มีอะไรเกิดขึ้น ทำไมจึงเกิดขึ้นได้ และเกิดขึ้นได้อย่างไร ความสงสัยจะทำให้นักวิทยาศาสตร์พยายามศึกษาค้นคว้าหาเหตุผลด้วยกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ซึ่งทำให้ได้ความรู้ใหม่ทางวิทยาศาสตร์ ตัวอย่างของนักวิทยาศาสตร์ที่มีความช่างคิดช่างสงสัย

• • เซอร์ อเล็กซานเดอร์ เฟลมมิ่ง (Sir Alexander Fleming) สงสัยว่า ทำไมแบคทีเรียที่มีเชื้อราขึ้นอยู่ใกล้ ๆ จึงตายหมด ซึ่งนำไปสู่การค้นพบยาเพนนิซิลิน

มีความเป็นเหตุเป็นผล

ความรู้วิทยาศาสตร์เป็นความรู้ที่ต้องอธิบายได้ด้วยเหตุผล เมื่อผลเป็นอย่างนี้จะบอกได้ว่าเหตุเป็นอย่างไร หรือทราบสาเหตุก็จะบอกได้ผลเป็นอย่างไร ดังนั้นคนที่มีความเป็นเหตุเป็นผล คือ ผู้ที่เชื่อว่าเมื่อมีผลหรือสิ่งใดสิ่งหนึ่งเกิดขึ้น ย่อมต้องมีสาเหตุที่ทำให้เกิด นักวิทยาศาสตร์มีวิธีค้นคว้าหาความรู้อย่างมีเหตุผล โดยใช้วิธีการทางวิทยาศาสตร์

มีความคิดริเริ่ม

คนที่มีความคิดริเริ่ม คือ ผู้ที่มีความกล้าที่จะคิด และทำสิ่งที่ผิดแปลกไปจากที่ผู้อื่นคิดหรือทำอยู่แล้วโดยเป็นสิ่งที่ทำให้เกิดประโยชน์ต่อตนเองและส่วนรวม ลักษณะการเป็นผู้มีความคิดริเริ่มเป็นลักษณะสำคัญของนักวิทยาศาสตร์ เพราะจะทำให้ค้นพบและประดิษฐ์สิ่งใหม่ ๆ อยู่ตลอดเวลา ตัวอย่างของนักวิทยาศาสตร์ที่มีความคิดริเริ่ม

• • สองพี่น้องตระกูลไรต์ (Wilbur-Orville Wright) คิดทำเครื่องบินโดยเริ่มจากจักรยาน ทำให้เกิดเครื่องร่อน แล้วพัฒนาไปเป็นเครื่องบินในที่สุด

มีความพยายามและความอดทน

เป็นลักษณะสำคัญอีกประการหนึ่งของนักวิทยาศาสตร์ คือ ความเป็นผู้มีจิตใจแน่วแน่ ไม่ท้อถอย แม้ว่าจะใช้เวลานานเพียงใดก็ตามก็ยังคงคิดศึกษาอยู่จนพบความสำเร็จ ตัวอย่างนักวิทยาศาสตร์ที่มีความพยายามและความอดทน

• • ทอมัส อัลวา เอดิสัน (Thomas Alva Edison) ใช้เวลานานมากจึงประดิษฐ์หลอดไฟฟ้าที่มีไส้หลอดได้สำเร็จ
  • มาดาม มารี กูรี (Curie) พบธาตุเรเดียม ใช้เวลานานถึง 4 ปี ในการค้นคว้าทดลองจนแยกธาตุเรเดียมออกจากแร่กัมมันตรังสีได้สำเร็จ

            ในปัจจุบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเข้ามามีบทบาทในการดำรงชีวิตของมนุษย์ พบว่าประเทศที่มีความมั่นคงและพัฒนาเศรษฐกิจ ต่างให้ความสำคัญในการพัฒนากระบวนการวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเป็นอย่างมาก  ทำให้ประชาชนมีความรู้ความสามารถและติดตามความก้าวหน้าของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีได้มากยิ่งขึ้น เพื่อให้มีความรู้ความสามารถและการปรับตนเองให้อยู่ในสังคมยุคปัจจุบันนั่นเอง

ความรู้ทางวิทยาศาสตร์

ผลิตผล คือ (Product) ทางวิทยาศาสตร์จากกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ (The Science Process) ซึ่งเป็นความรู้ที่ถือว่า เป็นความรู้ ทาง วิทยาศาสตร์ จะต้องทดสอบยืนยันได้ว่า ถูกต้องจากการ ทดสอบหลายๆ ครั้ง ความรู้ทาง อาจแบ่งเป็น 6 ประเภท  4 ระดับ

6 ประเภท คือ

1. ข้อเท็จจริงทางวิทยาศาสตร์ เป็นความรู้ทางวิทยาศาสตร์ ที่สังเกตได้โดยตรง และจะต้องมีความเป็นจริง สามารถ ทดสอบแล้วได้ผลเหมือนกันทุกครั้ง
2. ความคิดรวบยอดหรือมโนทัศน์ทางวิทยาศาสตร์ เกิดจากการนำเอาข้อเท็จจริงหลายๆ ส่วนที่เกี่ยวข้อง มาผสมผสานเกิดความรู้ใหม่
3. ความจริงหลักหรือหลักการ คือ กลุ่มของความคิด รวบยอดที่เป็นความรู้หลักทั่วไป สามารถใช้อ้างอิงได้ คุณสมบัติของหลักการ คือ จะต้องสามารถ นำมาทดลองซ้ำ ได้ผลเหมือนเดิม
4. กฎ คือ หลักการอย่างหนึ่ง แต่เป็นข้อความที่เน้นความ สัมพันธ์ระหว่างเหตุผล มักแทนความสัมพันธ์ ในรูปสมการ
5. สมมุติฐาน เป็นคำอธิบายซึ่งเป็นคำตอบล่วงหน้า ก่อนที่จะ ดำเนินการทดลอง เพื่อตรวจสอบความถูกต้อง เป็นจริงในเรื่อง นั้นๆ
6. ทฤษฎี คือความรู้ที่เป็นหลักการกว้างๆ

4 ระดับ คือ 

1. ความรู้เชิงทฤษฏี (Know-What) เป็นความรู้เชิงข้อเท็จจริง รู้อะไร เป็นอะไร จะพบในผู้ที่สำเร็จการศึกษามาใหม่ๆ ที่มีความรู้โดยเฉพาะความรู้ที่จำมาได้จากความรู้ชัดแจ้งซึ่งได้จากการได้เรียนมาก แต่เวลาทำงาน ก็จะไม่มั่นใจ มักจะปรึกษารุ่นพี่ก่อน
2. ความรู้เชิงทฤษฏีและเชิงบริบท (Know-How) เป็นความรู้เชื่อมโยงกับโลกของความเป็นจริง ภายใต้สภาพความเป็นจริงที่ซับซ้อนสามารถนำเอาความรู้ชัดแจ้งที่ได้มาประยุกต์ใช้ตามบริบทของตนเองได้ มักพบในคนที่ทำงานไปหลายๆปี จนเกิดความรู้ฝังลึกที่เป็นทักษะหรือประสบการณ์มากขึ้น
3. ความรู้ในระดับที่อธิบายเหตุผล (Know-Why) เป็นความรู้เชิงเหตุผลระหว่างเรื่องราวหรือเหตุการณ์ต่างๆ ผลของประสบการณ์แก้ปัญหาที่ซับซ้อน และนำประสบการณ์มาแลกเปลี่ยนเรียนรู้กับผู้อื่น เป็นผู้ทำงานมาระยะหนึ่งแล้วเกิดความรู้ฝังลึก สามารถอดความรู้ฝังลึกของตนเองมาแลกเปลี่ยนกับผู้อื่นหรือถ่ายทอดให้ผู้อื่นได้พร้อมทั้งรับเอาความรู้จากผู้อื่นไปปรับใช้ในบริบทของตนเองได้
4. ความรู้ในระดับคุณค่า ความเชื่อ (Care-Why) เป็นความรู้ในลักษณะของความคิดริเริ่ม สร้างสรรค์ที่ขับดันมาจากภายในตนเองจะเป็นผู้ที่สามารถสกัด ประมวล วิเคราะห์ความรู้ที่ตนเองมีอยู่ กับความรู้ที่ตนเองได้รับมาสร้างเป็นองค์ความรู้ใหม่ขึ้นมาได้ เช่น สร้างตัวแบบหรือทฤษฏีใหม่หรือนวัตกรรม ขึ้นมาใช้ในการทำงานได้

กระบวนการ คือ

กระบวนการ คือ แนวทางการดำเนินงานเรื่องใดเรื่องหนึ่งอย่างมีขั้นตอน ซึ่งวางไว้อย่างเป็นลำดับตั้งแต่ต้นจนจบแล้วเสร็จตามจุดประสงค์ที่กำหนดไว้ ขั้นตอนดังกล่าวช่วยให้การดำเนินการมีประสิทธิภาพนำไปสู่ความสำเร็จตามจุดประสงค์และเป้าหมายได้ โดยใช้เวลาและทรัพยากรน้อยที่สุด การดำเนินงานเป็นขั้นตอนนำไปสู่ผลที่ต้องการในการใช้หลักสูตรฉบับปรับปรุง กล่าวถึงกระบวนการ ดังนี้

1. จัดกิจกรรมให้เป็นกระบวนการ หมายถึง การมีขั้นตอนต่าง ๆ ให้เด็กได้แสดงออกหรือปฏิบัติ โดยใช้ร่างกาย ความคิด การพูด ในการเรียน เพื่อให้เกิดผลลัพธ์ คือ ได้ความรู้หลังจากทำกิจกรรม
2. พัฒนาเด็กให้เกิดความสามารถเชิงกระบวนการ หมายถึง การปลูกฝังให้เด็กมีความสามารถในการปฏิบัติเป็นขั้นตอนติดตัวไปใช้ในชีวิตจริง
3. ทักษะกระบวนการ หมายถึง กระบวนการปฏิบัติหรือกระบวนการทำงานที่ครบขั้นตอน ตั้งแต่เริ่มต้นจนสิ้นสุดการปฏิบัติงานบรรลุตามวัตถุประสงค์อย่างมีประสิทธิภาพและประสิทธิผลเป็นที่น่าพอใจ

ดังนั้นสรุปได้ว่า ” กระบวนการ ” คือขั้นตอนการปฏิบัติงานหรือการทำงานตั้งแต่เริ่มต้นจนงานเสร็จตามวัตถุประสงค์อย่างมีประสิทธิภาพ โดยใช้เวลาและทรัพยากรน้อยที่สุด

แหล่งอ้างอิง : krusmart.com/science-process-skill/ sites.google.com/site/stemthailand40/khwam-sakhay-khxng-stem/withyasastr-khux-xari atom.rmutphysics.com/charud/oldnews/0/289/28/science/PPT-1-2559/1.pdf chomsurang.ac.th/chomlearning/media/SC67.pdf trueplookpanya.com/learning/detail/408 119.46.166.126/self_all/selfaccess9/m3/529/lesson1/p2.php sites.google.com/site/nakwithyasas/khwam-hmay-khxng-nak-withyasastr pioneer.netserv.chula.ac.th/~cpornth1/web_lesson1/skill.htm trueplookpanya.com/learning/detail/33057 blockdit.com/posts/5feddacfbb68210cf57b3465