ชื่อนวัตกรรม : การพัฒนาทักษะการคิดเชิงคำนวณโดยไม่ใช้คอมพิวเตอร์สำหรับนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 6 โรงเรียนบ้านศรีบุญเรือง สังกัดสำนักงานเขตพื้นที่การศึกษาประถมศึกษาลำปาง เขต 3 ที่มีข้อจำกัดด้านอุปกรณ์เทคโนโลยี

ประเภทนวัตกรรม : STEM Education

ระดับการศึกษา : ประถมศึกษา

กลุ่มสาระการเรียนรู้ : วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

การวิจัยครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาทักษะการคิดเชิงคำนวณโดยไม่ใช้คอมพิวเตอร์สำหรับนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 6 โรงเรียนบ้านศรีบุญเรือง สังกัดสำนักงานเขตพื้นที่การศึกษาประถมศึกษาลำปาง เขต 3 ซึ่งเป็นโรงเรียนขนาดเล็กที่มีข้อจำกัดด้านอุปกรณ์เทคโนโลยี โดยออกแบบและพัฒนากิจกรรมการเรียนรู้ตามแนวทาง STEM Education ควบคู่กับการใช้สื่อและกิจกรรม Unplugged Coding ที่ส่งเสริมให้ผู้เรียนได้ฝึกกระบวนการคิดเชิงคำนวณ ได้แก่ การแบ่งปัญหา การวางลำดับขั้นตอน การรู้จำรูปแบบ และการคิดเชิงนามธรรม

กลุ่มเป้าหมายในการวิจัยครั้งนี้คือนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 6 จำนวน 12 คน โดยใช้รูปแบบการวิจัยในชั้นเรียน เครื่องมือที่ใช้ในการวิจัย ได้แก่ แผนการจัดการเรียนรู้ แบบประเมินทักษะการคิดเชิงคำนวณ แบบสังเกตพฤติกรรม และแบบสัมภาษณ์ วิเคราะห์ข้อมูลโดยใช้การวิเคราะห์เชิงพรรณนา

ผลการวิจัยพบว่า นักเรียนมีพัฒนาการด้านทักษะการคิดเชิงคำนวณเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ พฤติกรรมการเรียนรู้มีความกระตือรือร้นและมีส่วนร่วมในกิจกรรมมากขึ้น อีกทั้งผู้เรียนสามารถถ่ายทอดกระบวนการคิดอย่างมีระบบและเชื่อมโยงกับสถานการณ์ในชีวิตประจำวันได้ดีขึ้น แสดงให้เห็นว่ากิจกรรมที่ออกแบบมีประสิทธิภาพและสอดคล้องกับบริบทของโรงเรียนที่มีข้อจำกัดด้านเทคโนโลยี

ในยุคที่เทคโนโลยีสารสนเทศและปัญญาประดิษฐ์เข้ามามีบทบาทในทุกด้านของชีวิต ทักษะการคิดเชิงคำนวณ (Computational Thinking) จึงเป็นทักษะสำคัญที่นักเรียนควรได้รับการพัฒนา เพื่อให้สามารถวิเคราะห์ แก้ปัญหา และออกแบบแนวทางการทำงานได้อย่างมีระบบ อย่างไรก็ตาม ในบริบทของโรงเรียนบ้านศรีบุญเรือง ซึ่งเป็นโรงเรียนขนาดเล็กในชนบท นักเรียนส่วนใหญ่มาจากครอบครัวที่มีรายได้น้อย มีข้อจำกัดด้านทรัพยากร อุปกรณ์เทคโนโลยี และการเข้าถึงคอมพิวเตอร์ ส่งผลให้การจัดการเรียนรู้ที่ต้องพึ่งพาเทคโนโลยีทำได้อย่างจำกัด

เพื่อให้การเรียนรู้ด้านวิทยาการคำนวณเกิดขึ้นอย่างทั่วถึงและมีประสิทธิภาพ จึงจำเป็นต้องพัฒนานวัตกรรมการจัดการเรียนรู้ที่ไม่ต้องใช้คอมพิวเตอร์ (Unplugged Coding) โดยเน้นการเรียนรู้ผ่านกิจกรรมที่ส่งเสริมการคิดเชิงคำนวณอย่างเป็นระบบ ควบคู่กับแนวทาง STEM Education ที่เชื่อมโยงความรู้ด้านวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรม และคณิตศาสตร์เข้าด้วยกัน

การพัฒนานวัตกรรมดังกล่าวไม่เพียงแต่ช่วยยกระดับทักษะการคิดของผู้เรียนในบริบทที่จำกัดเท่านั้น แต่ยังเป็นแนวทางที่ครูสามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้จริงในห้องเรียน อีกทั้งยังส่งเสริมให้ผู้เรียนมีความมั่นใจในการเรียนรู้ และสามารถประยุกต์ใช้กระบวนการคิดในการแก้ปัญหาในชีวิตประจำวันได้อย่างมีประสิทธิภาพ

          1. เพื่อพัฒนานวัตกรรม Coding Unplugged สำหรับการจัดการเรียนรู้ทักษะการคิดเชิงคำนวณในรายวิชาวิทยาการคำนวณ สำหรับนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 6 โรงเรียนบ้านศรีบุญเรือง ที่มีข้อจำกัดด้านอุปกรณ์เทคโนโลยี

          2. เพื่อศึกษาผลการใช้นวัตกรรม Coding Unplugged ที่มีต่อทักษะการคิดเชิงคำนวณของนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 6 โรงเรียนบ้านศรีบุญเรือง สังกัดสำนักงานเขตพื้นที่การศึกษาประถมศึกษาลำปาง เขต 3

1. แนวคิดเกี่ยวกับวิทยาการคำนวณ

          วิทยาการคำนวณเป็นศาสตร์พื้นฐานที่มุ่งพัฒนากระบวนการคิดอย่างเป็นระบบและมีเหตุผล โดยมีแนวคิดพื้นฐานที่เน้นการพัฒนาความสามารถในการแก้ปัญหาอย่างเป็นขั้นตอน ผ่านองค์ประกอบสำคัญได้แก่ การแยกส่วนประกอบ การหารูปแบบ การคิดนามธรรม และการออกแบบอัลกอริทึม (พิมพ์ชนก สุวรรณศรี, 2566) สำหรับการประยุกต์ใช้ในการศึกษาระดับประถมศึกษา พบว่าสามารถจัดกิจกรรมการเรียนรู้ได้ทั้งแบบใช้และไม่ใช้คอมพิวเตอร์ โดยนวพร ชลารักษ์ (2564) เสนอว่า การเรียนรู้แบบ Active Learning ผ่านเกมและกิจกรรมกลุ่มสามารถพัฒนาทักษะการคิดเชิงคำนวณได้อย่างมีประสิทธิภาพ ข้อค้นพบสำคัญจากการศึกษาของปิยะวดี พงษ์สวัสดิ์ และคณะ (2565) และเอกนฤน บางท่าไม้ (2563) ชี้ให้เห็นว่า การจัดการเรียนรู้แบบ Coding Unplugged ที่ใช้วัสดุราคาประหยัดและไม่พึ่งพาเทคโนโลยีสามารถยกระดับทักษะการคิดเชิงคำนวณได้อย่างมีประสิทธิภาพ แม้ในโรงเรียนที่มีข้อจำกัดด้านอุปกรณ์เทคโนโลยี

   1.1 ความหมายและความสำคัญของวิทยาการคำนวณ  

          วิทยาการคำนวณเป็นศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนากระบวนการคิดอย่างเป็นระบบและเหตุผลเชิงตรรกะเพื่อแก้ปัญหา โดยมีแนวคิดพื้นฐานที่มุ่งเน้นการวิเคราะห์ปัญหา การแยกแยะองค์ประกอบ และการออกแบบวิธีการแก้ปัญหาอย่างเป็นลำดับขั้นตอน ซึ่งสำนักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐาน (2563) ได้กำหนดให้เป็นทักษะพื้นฐานสำคัญที่ผู้เรียนในยุคดิจิทัลต้องได้รับการพัฒนา การประยุกต์ใช้วิทยาการคำนวณในการจัดการเรียนรู้สามารถทำได้หลากหลายรูปแบบ ทั้งการใช้คอมพิวเตอร์และแบบ Unplugged โดยเอกนฤน บางท่าไม้ (2563) พบว่าการจัดกิจกรรมที่เน้นการแก้ปัญหาเชิงขั้นตอน ไม่ว่าจะใช้หรือไม่ใช้เทคโนโลยี ล้วนส่งผลต่อการพัฒนากระบวนการคิดอย่างมีนัยสำคัญ ข้อค้นพบสำคัญจากงานวิจัยของปิยะวดี พงษ์สวัสดิ์ และคณะ (2565) ชี้ให้เห็นว่าการพัฒนาทักษะการคิดเชิงคำนวณในระดับพื้นฐานช่วยเสริมสร้างความสามารถในการแก้ปัญหาที่ซับซ้อน การทำงานร่วมกัน และความคิดสร้างสรรค์ ซึ่งเป็นทักษะสำคัญที่จำเป็นสำหรับการดำรงชีวิตและการทำงานในศตวรรษที่ 21

   1.2 หลักสูตรวิทยาการคำนวณระดับประถมศึกษา

          หลักสูตรวิทยาการคำนวณระดับประถมศึกษาถูกพัฒนาขึ้นภายใต้กรอบแนวคิดพื้นฐานที่มุ่งเน้นการปูพื้นฐานกระบวนการคิดเชิงคำนวณให้แก่ผู้เรียนตั้งแต่วัยเริ่มต้น โดยหลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551 (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. 2560) ได้บรรจุวิทยาการคำนวณเป็นสาระหนึ่งในกลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มีเป้าหมายเพื่อพัฒนาผู้เรียนให้มีความสามารถในการแก้ปัญหาอย่างเป็นขั้นตอนและเป็นระบบ ผ่านองค์ประกอบสำคัญของการคิดเชิงคำนวณ ได้แก่ การแยกส่วนประกอบ (Decomposition) การหารูปแบบ (Pattern Recognition) การคิดเชิงนามธรรม (Abstraction) และการออกแบบอัลกอริทึม (Algorithm) ซึ่งสำนักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐาน (2563) ได้กำหนดให้มีการจัดการเรียนรู้อย่างต่อเนื่องตั้งแต่ระดับชั้นประถมศึกษาปีที่ 1-6 โดยมีการเพิ่มระดับความซับซ้อนของทักษะและเนื้อหาตามระดับชั้น ทวีศักดิ์ จินดานุรักษ์ (2562) อธิบายว่าหลักสูตรนี้มุ่งเน้นการพัฒนาทักษะการคิดวิเคราะห์ การแก้ปัญหา และการคิดสร้างสรรค์มากกว่าการเน้นทักษะการเขียนโปรแกรมเพียงอย่างเดียว

          การประยุกต์ใช้หลักสูตรวิทยาการคำนวณในระดับประถมศึกษาสามารถทำได้หลากหลายรูปแบบ โดยมุ่งเน้นการจัดกิจกรรมที่สอดคล้องกับพัฒนาการของผู้เรียนในแต่ละช่วงวัย นวพร ชลารักษ์ (2564) เสนอแนวทางการจัดการเรียนรู้ผ่าน Active Learning ที่เน้นการลงมือปฏิบัติ การเล่นเกม และการทำกิจกรรมกลุ่ม เพื่อพัฒนาทักษะการคิดเชิงคำนวณอย่างเป็นธรรมชาติ สำหรับโรงเรียนที่มีข้อจำกัดด้านอุปกรณ์เทคโนโลยี ปิยะวดี พงษ์สวัสดิ์ และคณะ (2565) แนะนำการใช้กิจกรรม Coding Unplugged ที่ไม่ต้องใช้คอมพิวเตอร์ โดยประยุกต์ใช้วัสดุอุปกรณ์ที่หาได้ง่ายในท้องถิ่น เช่น บัตรคำสั่ง แผนผัง กระดาษกราฟ เกมกระดาน หรือกิจกรรมการเคลื่อนไหวร่างกาย ในการจัดการเรียนรู้ตามตัวชี้วัดของหลักสูตร ณัฐกร สงคราม (2563) ยังเสนอให้มีการบูรณาการการสอนวิทยาการคำนวณกับวิชาอื่น ๆ เช่น คณิตศาสตร์ วิทยาศาสตร์ หรือภาษาไทย เพื่อให้นักเรียนเห็นความเชื่อมโยงของทักษะการคิดเชิงคำนวณกับการแก้ปัญหาในชีวิตจริง

          ข้อค้นพบสำคัญจากการนำหลักสูตรวิทยาการคำนวณไปใช้ในระดับประถมศึกษา พบว่า เด็กในวัยประถมศึกษาสามารถพัฒนาทักษะการคิดเชิงคำนวณได้อย่างมีประสิทธิภาพผ่านกิจกรรมที่เหมาะสมกับวัย งานวิจัยของวิทยา วาโย และคณะ (2564) พบว่า การเริ่มต้นพัฒนาทักษะการคิดเชิงคำนวณตั้งแต่ระดับประถมศึกษาช่วยวางรากฐานกระบวนการคิดอย่างเป็นระบบและการแก้ปัญหาอย่างเป็นขั้นตอน ซึ่งเป็นทักษะที่จำเป็นในการเรียนรู้วิชาอื่น ๆ และการดำเนินชีวิตในศตวรรษที่ 21 เอกนฤน บางท่าไม้ (2563) พบว่า นักเรียนที่ได้รับการจัดการเรียนรู้ตามหลักสูตรวิทยาการคำนวณอย่างต่อเนื่อง มีพัฒนาการด้านการคิดวิเคราะห์ การทำงานร่วมกัน และความคิดสร้างสรรค์ดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ พิมพ์ชนก สุวรรณศรี (2566) ยังชี้ให้เห็นว่า การจัดการเรียนรู้วิทยาการคำนวณที่สอดคล้องกับบริบทและทรัพยากรของโรงเรียน โดยเฉพาะในโรงเรียนขนาดเล็กที่มีข้อจำกัดด้านอุปกรณ์เทคโนโลยี สามารถสร้างประสบการณ์การเรียนรู้ที่มีคุณค่าและพัฒนาทักษะการคิดเชิงคำนวณได้ไม่แตกต่างจากโรงเรียนที่มีความพร้อมด้านเทคโนโลยี หากมีการออกแบบกิจกรรมการเรียนรู้ที่เหมาะสมและสอดคล้องกับมาตรฐานการเรียนรู้และตัวชี้วัดของหลักสูตร

   1.3 มาตรฐานการเรียนรู้และตัวชี้วัดวิทยาการคำนวณ ชั้นประถมศึกษาปีที่ 6

          มาตรฐานการเรียนรู้และตัวชี้วัดวิทยาการคำนวณสำหรับชั้นประถมศึกษาปีที่ 6 ถูกพัฒนาขึ้นบนแนวคิดพื้นฐานที่มุ่งเน้นการต่อยอดทักษะการคิดเชิงคำนวณให้มีความซับซ้อนและลึกซึ้งมากขึ้น ตามหลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551 (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. 2560) ที่กำหนดให้วิทยาการคำนวณเป็นสาระหนึ่งในกลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี สำนักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐาน (2563) ได้กำหนดมาตรฐานการเรียนรู้ที่เน้นให้ผู้เรียนสามารถแก้ปัญหาอย่างเป็นขั้นตอนและเป็นระบบ ใช้เหตุผลเชิงตรรกะในการแก้ปัญหา และใช้เทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสารในการเรียนรู้อย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ ตัวชี้วัดสำหรับชั้นประถมศึกษาปีที่ 6 ประกอบด้วย การใช้เหตุผลเชิงตรรกะในการอธิบายและออกแบบวิธีการแก้ปัญหา การแก้ปัญหาอย่างเป็นขั้นตอน การเขียนโปรแกรมอย่างง่ายเพื่อแก้ปัญหา และการใช้เทคโนโลยีสารสนเทศในการทำงานร่วมกันอย่างปลอดภัย ซึ่งพิมพ์ชนก สุวรรณศรี (2566) อธิบายว่า ตัวชี้วัดเหล่านี้ถูกออกแบบให้เป็นตัวชี้วัดแบบบูรณาการที่เชื่อมโยงองค์ประกอบทั้ง 4 ด้านของการคิดเชิงคำนวณเข้าด้วยกัน เพื่อให้นักเรียนสามารถนำไปประยุกต์ใช้ในการแก้ปัญหาที่ซับซ้อนได้

          การประยุกต์ใช้มาตรฐานการเรียนรู้และตัวชี้วัดวิทยาการคำนวณในชั้นประถมศึกษาปีที่ 6 สามารถทำได้ผ่านการจัดกิจกรรมการเรียนรู้ที่หลากหลาย ทั้งแบบใช้และไม่ใช้คอมพิวเตอร์ ปิยะวดี พงษ์สวัสดิ์ และคณะ (2565) เสนอการจัดกิจกรรมแบบ Coding Unplugged ที่มุ่งเน้นการพัฒนาทักษะการคิดเชิงคำนวณโดยไม่ต้องใช้คอมพิวเตอร์ เช่น การออกแบบแผนผังลำดับขั้นตอนในการแก้ปัญหา การเล่นเกมที่ต้องใช้เหตุผลเชิงตรรกะ และการวิเคราะห์และออกแบบอัลกอริทึมอย่างง่าย นวพร ชลารักษ์ (2564) แนะนำการจัดกิจกรรมการเรียนรู้แบบ Active Learning ที่ให้นักเรียนได้ลงมือปฏิบัติและแก้ปัญหาร่วมกัน เช่น การทำโครงงานที่บูรณาการทักษะการคิดเชิงคำนวณกับสถานการณ์ในชีวิตจริง หรือการใช้บล็อกคำสั่งเสมือน (Pseudo-code) ในการเขียนขั้นตอนวิธีแก้ปัญหา สำหรับโรงเรียนที่มีความพร้อมด้านเทคโนโลยี เอกนฤน บางท่าไม้ (2563) เสนอให้ใช้โปรแกรมสร้างภาพเคลื่อนไหวหรือเกมอย่างง่าย เช่น Scratch หรือ Code.org เพื่อให้นักเรียนได้ฝึกการเขียนโปรแกรมเบื้องต้น โดยเน้นการเชื่อมโยงกับมาตรฐานการเรียนรู้ที่กำหนด ณัฐกร สงคราม (2563) ยังแนะนำการประเมินผลที่หลากหลาย ทั้งการสังเกตพฤติกรรม การประเมินชิ้นงาน การทดสอบความเข้าใจ และการให้นักเรียนอธิบายกระบวนการคิดของตนเอง เพื่อให้สอดคล้องกับตัวชี้วัดที่เน้นทั้งกระบวนการและผลลัพธ์

          ข้อค้นพบสำคัญเกี่ยวกับการนำมาตรฐานการเรียนรู้และตัวชี้วัดวิทยาการคำนวณไปใช้กับนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 6 พบว่า การจัดการเรียนรู้ที่สอดคล้องกับมาตรฐานและตัวชี้วัดช่วยพัฒนาทักษะการคิดเชิงคำนวณของนักเรียนได้อย่างมีประสิทธิภาพ วิทยา วาโย และคณะ (2564) พบว่า นักเรียนที่ได้รับการจัดการเรียนรู้ตามมาตรฐานและตัวชี้วัดวิทยาการคำนวณอย่างเป็นระบบ มีพัฒนาการด้านการคิดวิเคราะห์ การแก้ปัญหา และการทำงานร่วมกันดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ อย่างไรก็ตาม ทวีศักดิ์ จินดานุรักษ์ (2562) พบว่า ครูผู้สอนในโรงเรียนขนาดเล็กยังประสบปัญหาในการตีความและประยุกต์ใช้มาตรฐานและตัวชี้วัด เนื่องจากข้อจำกัดด้านความเข้าใจและทรัพยากร ทำให้การจัดการเรียนรู้ไม่บรรลุตามเป้าหมายที่กำหนด พิมพ์ชนก สุวรรณศรี (2566) จึงเสนอให้มีการพัฒนาแนวทางการจัดการเรียนรู้ที่ยืดหยุ่นและสอดคล้องกับบริบทของโรงเรียน โดยเฉพาะโรงเรียนขนาดเล็กที่มีข้อจำกัดด้านอุปกรณ์เทคโนโลยี โดยเน้นการใช้สื่อและกิจกรรมที่หลากหลาย ทั้งแบบใช้และไม่ใช้คอมพิวเตอร์ เพื่อให้นักเรียนทุกคนสามารถพัฒนาทักษะการคิดเชิงคำนวณตามมาตรฐานและตัวชี้วัดที่กำหนดได้อย่างเท่าเทียมกัน นอกจากนี้ ปิยะวดี พงษ์สวัสดิ์ และคณะ (2565) ยังพบว่า การบูรณาการมาตรฐานและตัวชี้วัดวิทยาการคำนวณกับวิชาอื่น ๆ ช่วยให้นักเรียนเห็นความเชื่อมโยงและประยุกต์ใช้ทักษะการคิดเชิงคำนวณในบริบทที่หลากหลายได้ดียิ่งขึ้น

 

2. ทักษะการคิดเชิงคำนวณ (Computational Thinking)

          ทักษะการคิดเชิงคำนวณเป็นกระบวนการคิดเพื่อแก้ปัญหาอย่างเป็นระบบ โดยมีแนวคิดพื้นฐานที่ประกอบด้วย 4 องค์ประกอบหลัก ได้แก่ การแยกส่วนประกอบของปัญหา (Decomposition) การหารูปแบบ (Pattern Recognition) การคิดเชิงนามธรรม (Abstraction) และการออกแบบอัลกอริทึม (Algorithm Design) ซึ่งนับเป็นทักษะสำคัญสำหรับผู้เรียนในศตวรรษที่ 21 (สำนักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐาน, 2563) การประยุกต์ใช้ทักษะการคิดเชิงคำนวณสามารถทำได้หลากหลายรูปแบบในทุกระดับชั้น โดยนวพร ชลารักษ์ (2564) เสนอว่าการจัดกิจกรรมผ่านการเล่นเกม การแก้ปัญหาในชีวิตประจำวัน และการเรียนรู้แบบ Active Learning ช่วยพัฒนาทักษะนี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพทั้งแบบใช้และไม่ใช้คอมพิวเตอร์ ข้อค้นพบสำคัญจากงานวิจัยของเอกนฤน บางท่าไม้ (2563) และปิยะวดี พงษ์สวัสดิ์ และคณะ (2565) ชี้ให้เห็นว่าการพัฒนาทักษะการคิดเชิงคำนวณตั้งแต่ระดับประถมศึกษาไม่เพียงช่วยเตรียมความพร้อมในการเรียนรู้วิทยาการคำนวณขั้นสูง แต่ยังส่งผลต่อการพัฒนาทักษะการคิดวิเคราะห์ การแก้ปัญหา และการทำงานร่วมกัน ซึ่งเป็นทักษะที่สามารถถ่ายโอนไปใช้ในศาสตร์อื่น ๆ และการดำเนินชีวิตได้

   2.1 ความหมายและองค์ประกอบของทักษะการคิดเชิงคำนวณ

          ทักษะการคิดเชิงคำนวณ (Computational Thinking) เป็นกระบวนการคิดเพื่อการแก้ปัญหาอย่างเป็นระบบและมีประสิทธิภาพ โดยมีแนวคิดพื้นฐานที่มุ่งเน้นการพัฒนาวิธีคิดที่เป็นโครงสร้างและเป็นขั้นตอน สำนักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐาน (2563) ให้ความหมายว่าเป็นกระบวนการคิดเชิงวิเคราะห์ที่ช่วยในการแก้ปัญหาอย่างเป็นขั้นตอน มีการจัดระบบและวิเคราะห์ข้อมูลอย่างมีเหตุผล เพื่อนำไปสู่การแก้ปัญหาที่หลากหลาย ทักษะการคิดเชิงคำนวณประกอบด้วย 4 องค์ประกอบหลัก ได้แก่ 1) การแยกส่วนประกอบและกำหนดรายละเอียดที่สำคัญของปัญหา (Decomposition) เป็นการแบ่งปัญหาที่ซับซ้อนออกเป็นส่วนย่อย ๆ ที่จัดการได้ง่ายขึ้น 2) การหารูปแบบ (Pattern Recognition) เป็นการระบุแบบแผนหรือความสัมพันธ์ที่เกิดซ้ำ ๆ ในปัญหา 3) การคิดเชิงนามธรรม (Abstraction) เป็นการจับประเด็นสำคัญและละเว้นรายละเอียดที่ไม่จำเป็น และ 4) การออกแบบอัลกอริทึม (Algorithm Design) เป็นการสร้างชุดคำสั่งหรือขั้นตอนวิธีในการแก้ปัญหาอย่างเป็นระบบ (พิมพ์ชนก สุวรรณศรี, 2566) นวพร ชลารักษ์ (2564) อธิบายเพิ่มเติมว่า องค์ประกอบทั้ง 4 ด้านนี้ไม่ได้แยกจากกันอย่างเด็ดขาด แต่มีความเชื่อมโยงและสนับสนุนซึ่งกันและกัน เพื่อนำไปสู่การแก้ปัญหาอย่างมีประสิทธิภาพ

          การประยุกต์ใช้ทักษะการคิดเชิงคำนวณสามารถทำได้ในหลากหลายบริบท ไม่จำกัดเฉพาะการเขียนโปรแกรมหรือการใช้คอมพิวเตอร์เท่านั้น ปิยะวดี พงษ์สวัสดิ์ และคณะ (2565) เสนอแนวทางการประยุกต์ใช้ทักษะการคิดเชิงคำนวณในการจัดการเรียนรู้สำหรับนักเรียนระดับประถมศึกษา ผ่านกิจกรรมที่หลากหลาย เช่น การแก้ปัญหาในชีวิตประจำวัน การเล่นเกม การทำงานกลุ่ม และการทำโครงงาน โดยสามารถบูรณาการกับวิชาต่าง ๆ ได้ เช่น คณิตศาสตร์ วิทยาศาสตร์ ภาษา และศิลปะ ในการประยุกต์ใช้การแยกส่วนประกอบ (Decomposition) นักเรียนสามารถฝึกแบ่งงานที่ซับซ้อนออกเป็นส่วนย่อย ๆ เช่น การแบ่งขั้นตอนการทำโครงงาน การจัดระเบียบห้องเรียน หรือการแก้โจทย์ปัญหาคณิตศาสตร์ สำหรับการหารูปแบบ (Pattern Recognition) นักเรียนสามารถฝึกสังเกตและระบุรูปแบบที่เกิดซ้ำในธรรมชาติ ศิลปะ ดนตรี หรือตัวเลข การคิดเชิงนามธรรม (Abstraction) สามารถฝึกผ่านการสรุปใจความสำคัญ การเขียนแผนผังความคิด หรือการสร้างแบบจำลองอย่างง่าย ส่วนการออกแบบอัลกอริทึม (Algorithm Design) สามารถฝึกผ่านการเขียนขั้นตอนการทำกิจกรรมต่าง ๆ เช่น วิธีการทำอาหาร การเล่นเกม หรือการแก้ปัญหาทางคณิตศาสตร์ (เอกนฤน บางท่าไม้, 2563) สำหรับโรงเรียนที่มีข้อจำกัดด้านอุปกรณ์เทคโนโลยี ณัฐกร สงคราม (2563) เสนอการจัดกิจกรรม Unplugged Coding ที่ใช้วัสดุราคาประหยัด เช่น กระดาษ บัตรคำสั่ง ตารางกราฟ หรือแผนผัง เพื่อพัฒนาทักษะการคิดเชิงคำนวณโดยไม่ต้องใช้คอมพิวเตอร์

          สำคัญเกี่ยวกับการพัฒนาทักษะการคิดเชิงคำนวณ พบว่า การพัฒนาทักษะนี้ตั้งแต่ระดับประถมศึกษาส่งผลดีต่อการพัฒนาทักษะการคิดในด้านอื่น ๆ วิทยา วาโย และคณะ (2564) พบว่า นักเรียนที่ได้รับการพัฒนาทักษะการคิดเชิงคำนวณอย่างเป็นระบบมีความสามารถในการแก้ปัญหา การคิดวิเคราะห์ และการคิดสร้างสรรค์สูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ รวมทั้งมีเจตคติที่ดีต่อการเรียนรู้และการแก้ปัญหา ทวีศักดิ์ จินดานุรักษ์ (2562) ยังพบว่า การพัฒนาทักษะการคิดเชิงคำนวณช่วยส่งเสริมทักษะการทำงานร่วมกัน การสื่อสาร และการนำเสนอความคิด ซึ่งเป็นทักษะสำคัญในศตวรรษที่ 21 นอกจากนี้ พิมพ์ชนก สุวรรณศรี (2566) ยังชี้ให้เห็นว่า การจัดการเรียนรู้ที่เน้นการพัฒนาทักษะการคิดเชิงคำนวณโดยไม่ได้มุ่งเน้นที่การใช้เทคโนโลยีเพียงอย่างเดียว แต่เน้นที่กระบวนการคิดและการแก้ปัญหา สามารถช่วยลดความเหลื่อมล้ำทางการศึกษาระหว่างโรงเรียนที่มีความพร้อมด้านเทคโนโลยีกับโรงเรียนที่มีข้อจำกัด อย่างไรก็ตาม ปิยะวดี พงษ์สวัสดิ์ และคณะ (2565) พบว่า การพัฒนาทักษะการคิดเชิงคำนวณให้ประสบความสำเร็จจำเป็นต้องอาศัยการจัดกิจกรรมการเรียนรู้ที่ต่อเนื่องและเป็นระบบ โดยควรบูรณาการเข้ากับการเรียนรู้ในชีวิตประจำวันและวิชาอื่น ๆ เพื่อให้นักเรียนเห็นคุณค่าและสามารถถ่ายโอนทักษะไปใช้ในบริบทที่หลากหลายได้ นอกจากนี้ เอกนฤน บางท่าไม้ (2563) ยังเน้นย้ำถึงความสำคัญของการออกแบบกิจกรรมการเรียนรู้ที่สอดคล้องกับพัฒนาการและความสนใจของผู้เรียนในแต่ละช่วงวัย เพื่อให้การพัฒนาทักษะการคิดเชิงคำนวณเป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพและยั่งยืน

   2.2 ความสำคัญของทักษะการคิดเชิงคำนวณในศตวรรษที่ 21

          ทักษะการคิดเชิงคำนวณ (Computational Thinking) เป็นกระบวนการคิดที่นำหลักการจากวิทยาการคอมพิวเตอร์มาใช้ในการแก้ไขปัญหาอย่างเป็นระบบ ซึ่งประกอบด้วยการแยกแยะปัญหา (Decomposition) การจดจำรูปแบบ (Pattern Recognition) การคิดเชิงนามธรรม (Abstraction) และการออกแบบอัลกอริทึม (Algorithm Design) ตามที่ Wing (2022) ได้อธิบายไว้ว่า ทักษะนี้ไม่จำกัดอยู่แค่การเขียนโปรแกรม แต่เป็นวิธีคิดที่สามารถนำไปใช้ได้ในทุกสาขาวิชาและในชีวิตประจำวัน ในปัจจุบัน องค์กรด้านการศึกษาทั่วโลกได้ให้ความสำคัญกับการพัฒนาทักษะนี้ โดย Grover และ Pea (2020) ชี้ให้เห็นว่าการคิดเชิงคำนวณเป็นหนึ่งในทักษะสำคัญของศตวรรษที่ 21 ที่จะช่วยให้ผู้เรียนสามารถปรับตัวเข้ากับโลกดิจิทัลและรับมือกับความท้าทายใหม่ๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

          การประยุกต์ใช้ทักษะการคิดเชิงคำนวณมีความหลากหลายและครอบคลุมหลายสาขา ในด้านการศึกษา Sáez-López และคณะ (2021) พบว่าการบูรณาการทักษะนี้เข้ากับหลักสูตรตั้งแต่ระดับประถมศึกษาช่วยเสริมสร้างความสามารถในการแก้ปัญหาและความคิดสร้างสรรค์ของนักเรียน ในภาคธุรกิจ องค์กรต่างๆ นำทักษะนี้มาใช้ในการวิเคราะห์ข้อมูลขนาดใหญ่ การพัฒนานวัตกรรม และการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการทำงาน Yang และ Zhou (2023) รายงานว่าบริษัทที่ส่งเสริมทักษะการคิดเชิงคำนวณในบุคลากรมีอัตราการสร้างนวัตกรรมสูงกว่าบริษัทอื่นถึง 32% นอกจากนี้ ยังมีการนำทักษะนี้ไปใช้ในการแก้ปัญหาทางสังคม เช่น การจัดการทรัพยากร การวางแผนเมือง และการพัฒนาระบบสาธารณสุข โดย Chen และ Wang (2022) อธิบายว่าการนำกระบวนการคิดเชิงคำนวณมาใช้ในการออกแบบนโยบายสาธารณะช่วยให้เกิดการตัดสินใจที่มีหลักฐานเชิงประจักษ์และมีประสิทธิผลมากขึ้น

          การศึกษาวิจัยในช่วงหลายปีที่ผ่านมาได้เผยให้เห็นข้อค้นพบสำคัญเกี่ยวกับทักษะการคิดเชิงคำนวณ Fernández-Mellizo และ Manzano (2020) พบว่านักเรียนที่ได้รับการพัฒนาทักษะนี้มีผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนในวิชาคณิตศาสตร์และวิทยาศาสตร์สูงกว่ากลุ่มที่ไม่ได้รับการพัฒนาอย่างมีนัยสำคัญ นอกจากนี้ Kim และคณะ (2024) ยังพบว่าทักษะการคิดเชิงคำนวณมีความสัมพันธ์เชิงบวกกับความสามารถในการทำงานร่วมกัน การสื่อสาร และความยืดหยุ่นทางความคิด ซึ่งเป็นทักษะสำคัญในการทำงานในอนาคต อย่างไรก็ตาม Moreno-León และ Robles (2023) ชี้ให้เห็นว่าการพัฒนาทักษะนี้ยังเผชิญกับความท้าทายในด้านความเหลื่อมล้ำทางดิจิทัล และการขาดแคลนครูที่มีความรู้ความเข้ายในการสอนทักษะดังกล่าว ดังนั้น การพัฒนานโยบายที่สนับสนุนการเข้าถึงเทคโนโลยีอย่างเท่าเทียมและการพัฒนาศักยภาพของครูจึงเป็นสิ่งสำคัญในการเตรียมพร้อมเยาวชนให้มีทักษะการคิดเชิงคำนวณที่จำเป็นสำหรับการดำรงชีวิตและการทำงานในศตวรรษที่ 21

   2.3 แนวทางการพัฒนาทักษะการคิดเชิงคำนวณสำหรับนักเรียนระดับประถมศึกษา

          การคิดเชิงคำนวณ (Computational Thinking) สำหรับนักเรียนระดับประถมศึกษาเป็นการพัฒนากระบวนการคิดที่มุ่งเน้นให้เด็กสามารถแก้ปัญหาอย่างเป็นระบบ โดยประยุกต์หลักการจากวิทยาการคอมพิวเตอร์ Angeli และ Giannakos (2020) อธิบายว่าทักษะนี้ประกอบด้วยองค์ประกอบหลัก 4 ประการ ได้แก่ การแยกแยะปัญหา (Decomposition) การหารูปแบบ (Pattern Recognition) การสร้างนามธรรม (Abstraction) และการออกแบบขั้นตอนวิธี (Algorithm Design) การพัฒนาทักษะเหล่านี้ในวัยเด็กช่วยวางรากฐานการคิดวิเคราะห์ที่จำเป็นในยุคดิจิทัล นอกจากนี้ Kong และคณะ (2023) ยังชี้ให้เห็นว่าการคิดเชิงคำนวณไม่จำเป็นต้องพึ่งพาอุปกรณ์คอมพิวเตอร์เสมอไป แต่สามารถสอนผ่านกิจกรรม "Unplugged" ที่ไม่ใช้เทคโนโลยีได้ โดยเฉพาะกับเด็กเล็ก การใช้กิจกรรมที่เป็นรูปธรรม เล่นบทบาทสมมติ การเล่นเกม และการทำกิจกรรมกลุ่มช่วยให้นักเรียนเข้าใจแนวคิดพื้นฐานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทั้งยังสอดคล้องกับพัฒนาการทางความคิดของเด็กในช่วงวัยประถมศึกษา

          การประยุกต์ทักษะการคิดเชิงคำนวณสำหรับนักเรียนประถมศึกษาสามารถทำได้หลากหลายรูปแบบ ตามที่ Relkin และ Bers (2021) เสนอไว้ ควรบูรณาการทักษะนี้เข้ากับการเรียนการสอนในวิชาต่างๆ ไม่เฉพาะแค่คอมพิวเตอร์หรือเทคโนโลยี ในวิชาคณิตศาสตร์ การใช้กิจกรรมพื้นฐานเช่นการสร้างลำดับ การจัดกลุ่ม และการหารูปแบบสามารถเชื่อมโยงกับแนวคิดการคิดเชิงคำนวณได้ ส่วนในวิชาวิทยาศาสตร์ การทดลองที่มีขั้นตอนชัดเจนและการบันทึกผลอย่างเป็นระบบช่วยฝึกการคิดแบบอัลกอริทึม Delistavrou และ Kameas (2022) นำเสนอการใช้หุ่นยนต์เบื้องต้นและการเขียนโปรแกรมแบบบล็อก (Block-based Programming) เช่น Scratch Jr. ที่ช่วยให้เด็กสามารถสร้างโครงงานที่ส่งเสริมความคิดสร้างสรรค์และการแก้ปัญหา นอกจากนี้ Lavigne และคณะ (2020) ยังพบว่าการใช้เกมกระดาน บอร์ดเกม และกิจกรรมการเคลื่อนไหวร่างกาย เช่น การเล่นเป็นหุ่นยนต์ที่ทำตามคำสั่ง ช่วยให้นักเรียนเข้าใจหลักการของอัลกอริทึมและการให้คำสั่งที่ชัดเจน โดยไม่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์เทคโนโลยีราคาแพง

          งานวิจัยในช่วงหลายปีที่ผ่านมาได้เผยข้อค้นพบสำคัญเกี่ยวกับการพัฒนาทักษะการคิดเชิงคำนวณในเด็กประถมศึกษา Zhang และ Nouri (2024) พบว่าการสอนทักษะการคิดเชิงคำนวณตั้งแต่ระดับประถมศึกษาช่วยลดช่องว่างทางเพศในการเรียนรู้ด้านวิทยาการคำนวณและเทคโนโลยีในระยะยาว โดยเฉพาะเมื่อใช้กิจกรรมที่เชื่อมโยงกับความสนใจของเด็กทั้งหญิงและชาย นอกจากนี้ Sung และคณะ (2022) ยังพบว่าการใช้วิธีการสอนแบบเพื่อนช่วยเพื่อน (Peer Learning) และการเรียนรู้แบบร่วมมือ (Collaborative Learning) เพิ่มประสิทธิภาพในการพัฒนาทักษะการคิดเชิงคำนวณได้มากกว่าการเรียนรู้แบบเดี่ยว อย่างไรก็ตาม Cheng และ Wu (2021) ชี้ให้เห็นความท้าทายสำคัญในการพัฒนาทักษะนี้ คือ การขาดการอบรมครูที่มีประสิทธิภาพและการขาดการประเมินผลที่เหมาะสม โดยเสนอแนะให้พัฒนาเครื่องมือประเมินผลที่เหมาะกับวัยและบริบทของผู้เรียน รวมทั้งส่งเสริมชุมชนแห่งการเรียนรู้สำหรับครูที่สอนทักษะการคิดเชิงคำนวณ Özçınar (2020) สรุปว่าการพัฒนาทักษะการคิดเชิงคำนวณที่มีประสิทธิภาพต้องคำนึงถึงพัฒนาการของเด็ก บูรณาการกับบริบทที่มีความหมาย และใช้วิธีการประเมินผลที่หลากหลาย เพื่อให้นักเรียนประถมศึกษาได้พัฒนาทักษะที่จำเป็นสำหรับอนาคตอย่างเต็มศักยภาพ

   2.4 การวัดและประเมินทักษะการคิดเชิงคำนวณ

          การวัดและประเมินทักษะการคิดเชิงคำนวณ (Computational Thinking Assessment) เป็นกระบวนการที่มีความสำคัญในการพัฒนาผู้เรียนในยุคดิจิทัล โดยมุ่งเน้นการประเมินความสามารถใน 4 องค์ประกอบหลัก ได้แก่ การแยกแยะปัญหา (Decomposition) การจดจำรูปแบบ (Pattern Recognition) การคิดเชิงนามธรรม (Abstraction) และการออกแบบอัลกอริทึม (Algorithm Design) ตามที่ Romero และคณะ (2021) นำเสนอไว้ การประเมินทักษะการคิดเชิงคำนวณมีความท้าทายเนื่องจากเป็นทักษะที่ซับซ้อนและเกี่ยวข้องกับกระบวนการคิดภายในของผู้เรียน ไม่ใช่เพียงผลลัพธ์ที่สังเกตได้โดยตรง Tang และคณะ (2020) อธิบายว่าการประเมินที่มีประสิทธิภาพควรเป็นการผสมผสานระหว่างการประเมินเชิงปริมาณและเชิงคุณภาพ ที่ครอบคลุมทั้งความรู้ (Knowledge) ทักษะ (Skills) และเจตคติ (Attitudes) ที่เกี่ยวข้องกับการคิดเชิงคำนวณ นอกจากนี้ González-Martínez และคณะ (2022) ยังเสนอว่า การประเมินควรคำนึงถึงบริบทการเรียนรู้ที่แตกต่างกัน ทั้งในระบบการศึกษาในโรงเรียนและนอกระบบโรงเรียน รวมถึงระดับความสามารถของผู้เรียนที่หลากหลาย เพื่อให้การประเมินมีความยุติธรรมและสะท้อนความสามารถที่แท้จริง

          การประยุกต์ใช้การวัดและประเมินทักษะการคิดเชิงคำนวณมีรูปแบบที่หลากหลาย โดย Shute และคณะ (2023) แบ่งวิธีการประเมินออกเป็น 3 กลุ่มหลัก ได้แก่ การประเมินแบบดั้งเดิม (Traditional Assessment) เช่น แบบทดสอบปรนัย อัตนัย การสัมภาษณ์ การประเมินตามสภาพจริง (Authentic Assessment) เช่น การทำโครงงาน การแก้ปัญหาในสถานการณ์จริง และการประเมินอัตโนมัติ (Automated Assessment) ที่ใช้เทคโนโลยีในการวิเคราะห์กระบวนการทำงานของผู้เรียน ในระดับประถมศึกษา Tsarava และคณะ (2020) ได้พัฒนาเครื่องมือประเมินในรูปแบบเกมที่ไม่ใช้คอมพิวเตอร์ (Unplugged Games) เพื่อวัดความสามารถในการคิดเชิงตรรกะและการแก้ปัญหาอย่างเป็นขั้นตอน ขณะที่ในระดับมัธยมศึกษาและอุดมศึกษา Weintrop และ Wilensky (2024) เสนอการใช้การวิเคราะห์โค้ดที่ผู้เรียนเขียน (Code Analysis) ร่วมกับการสังเกตพฤติกรรมการแก้ปัญหา (Problem-solving Behavior) เพื่อประเมินทักษะการคิดเชิงคำนวณอย่างรอบด้าน นอกจากนี้ Hao และคณะ (2022) ยังนำเสนอการประเมินผ่านแฟ้มสะสมงานดิจิทัล (Digital Portfolio) ที่รวบรวมผลงานของผู้เรียนตลอดช่วงเวลาหนึ่ง ช่วยให้เห็นพัฒนาการของทักษะการคิดเชิงคำนวณ และสามารถสะท้อนกระบวนการคิดที่ไม่สามารถวัดได้จากการทดสอบเพียงครั้งเดียว

          งานวิจัยล่าสุดได้เผยข้อค้นพบสำคัญเกี่ยวกับการวัดและประเมินทักษะการคิดเชิงคำนวณ Grover และ Pea (2023) พบว่าการประเมินที่เน้นกระบวนการ (Process-oriented Assessment) มากกว่าผลลัพธ์ (Outcome-oriented Assessment) ให้ข้อมูลที่มีคุณค่ามากกว่าในการพัฒนาทักษะการคิดเชิงคำนวณของผู้เรียน โดยการวิเคราะห์ความผิดพลาดและกระบวนการแก้ปัญหาสามารถเผยให้เห็นแนวคิดที่ผู้เรียนยังไม่เข้าใจได้ชัดเจนกว่าการดูเพียงคำตอบสุดท้าย นอกจากนี้ Chen และคณะ (2021) ยังพบว่าการประเมินแบบผสมผสาน (Hybrid Assessment) ที่ใช้ทั้งการประเมินแบบดั้งเดิมและการประเมินตามสภาพจริงให้ผลการประเมินที่มีความเที่ยงตรงและน่าเชื่อถือมากกว่าการใช้วิธีการประเมินเพียงรูปแบบเดียว อย่างไรก็ตาม Kong และ Wang (2020) ชี้ให้เห็นความท้าทายสำคัญในการพัฒนาเครื่องมือประเมินที่เป็นมาตรฐานและสามารถใช้ได้ข้ามวัฒนธรรม เนื่องจากการคิดเชิงคำนวณอาจแสดงออกแตกต่างกันในบริบทวัฒนธรรมและภาษาที่ต่างกัน ทำให้เกิดข้อจำกัดในการเปรียบเทียบผลการประเมินระหว่างประเทศ นอกจากนี้ Park และคณะ (2021) ยังเน้นย้ำความสำคัญของการใช้ข้อมูลจากการประเมินเพื่อปรับปรุงการเรียนการสอน (Assessment for Learning) มากกว่าการประเมินเพียงเพื่อตัดสินผลการเรียนรู้ (Assessment of Learning) เพื่อให้การพัฒนาทักษะการคิดเชิงคำนวณเป็นไปอย่างต่อเนื่องและมีประสิทธิภาพ

 

3. แนวคิดเกี่ยวกับ Coding Unplugged

       &a

การคิดเชิงคำนวณ, Unplugged Coding, STEM Education, การวิจัยในชั้นเรียน, โรงเรียนขนาดเล็ก, ข้อจำกัดด้านเทคโนโลยี

ขั้นตอนการดำเนินการวิจัย

การวิจัยครั้งนี้เป็นการวิจัยและพัฒนา (Research and Development) ผู้วิจัยได้ดำเนินการตามขั้นตอนดังนี้

ขั้นตอนที่ 1 การศึกษาข้อมูลพื้นฐาน (Research: R1)

          1. ศึกษาเอกสาร ทฤษฎี และงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับทักษะการคิดเชิงคำนวณและการจัดการเรียนรู้แบบ Coding Unplugged

          2. ศึกษาสภาพปัญหาและความต้องการในการจัดการเรียนรู้วิทยาการคำนวณของโรงเรียนบ้านศรีบุญเรือง โดย

             - สัมภาษณ์ผู้บริหารและครูผู้สอนเกี่ยวกับสภาพปัญหาและความต้องการในการจัดการเรียนรู้วิทยาการคำนวณ

             - สำรวจทรัพยากรและสื่อการเรียนรู้ที่มีอยู่ในโรงเรียน

             - ประเมินทักษะการคิดเชิงคำนวณเบื้องต้นของนักเรียนกลุ่มเป้าหมาย

          3. สังเคราะห์ข้อมูลเพื่อกำหนดกรอบแนวคิดในการพัฒนานวัตกรรม Coding Unplugged

 

ขั้นตอนที่ 2 การพัฒนานวัตกรรม (Development: D1)

          1. ออกแบบและพัฒนานวัตกรรม Coding Unplugged โดยคำนึงถึงองค์ประกอบ ดังนี้

             - ความสอดคล้องกับมาตรฐานการเรียนรู้และตัวชี้วัด

             - ความเหมาะสมกับบริบทและข้อจำกัดของโรงเรียน

             - การใช้วัสดุอุปกรณ์ที่หาได้ง่ายในท้องถิ่นและมีราคาประหยัด

             - การส่งเสริมทักษะการคิดเชิงคำนวณทั้ง 4 ด้าน

             - การออกแบบกิจกรรมที่เน้นผู้เรียนเป็นสำคัญและการเรียนรู้แบบ Active Learning

          2. พัฒนาแผนการจัดการเรียนรู้โดยใช้นวัตกรรม Coding Unplugged จำนวน 8 แผน

          3. สร้างเครื่องมือในการเก็บรวบรวมข้อมูล ได้แก่ แบบวัดทักษะการคิดเชิงคำนวณ แบบประเมินพฤติกรรมการทำงานกลุ่ม และแบบสัมภาษณ์ความคิดเห็นของนักเรียน

          4. ตรวจสอบคุณภาพของนวัตกรรมและเครื่องมือโดยผู้เชี่ยวชาญ

          5. ปรับปรุงนวัตกรรมและเครื่องมือตามข้อเสนอแนะของผู้เชี่ยวชาญ

          6. ทดลองใช้นวัตกรรมและเครื่องมือกับนักเรียนที่ไม่ใช่กลุ่มตัวอย่าง (Try out)

          7. ปรับปรุงนวัตกรรมและเครื่องมือให้มีความสมบูรณ์ยิ่งขึ้น

ขั้นตอนที่ 3 การทดลองใช้นวัตกรรม (Research: R2)

          1. ทดสอบก่อนเรียน (Pretest) กับนักเรียนกลุ่มตัวอย่าง โดยใช้แบบวัดทักษะการคิดเชิงคำนวณ

          2. ดำเนินการจัดการเรียนรู้ตามแผนการจัดการเรียนรู้โดยใช้นวัตกรรม Coding Unplugged จำนวน 8 ชั่วโมง ดังนี้

             - สัปดาห์ที่ 1: แผนการจัดการเรียนรู้ที่ 1 เรื่อง รู้จักการคิดเชิงคำนวณ

             - สัปดาห์ที่ 2: แผนการจัดการเรียนรู้ที่ 2 เรื่อง การแยกส่วนประกอบ (Decomposition) ด้วยบัตรภาพ

             - สัปดาห์ที่ 3: แผนการจัดการเรียนรู้ที่ 3 เรื่อง การหารูปแบบ (Pattern Recognition) ผ่านเกมการ์ด

             - สัปดาห์ที่ 4: แผนการจัดการเรียนรู้ที่ 4 เรื่อง การนามธรรม (Abstraction) ด้วยกิจกรรมจำลอง

             - สัปดาห์ที่ 5: แผนการจัดการเรียนรู้ที่ 5 เรื่อง การออกแบบอัลกอริทึม (Algorithm Design) กับชีวิตประจำวัน

             - สัปดาห์ที่ 6: แผนการจัดการเรียนรู้ที่ 6 เรื่อง การเขียนคำสั่งด้วยบัตรคำสั่ง

             - สัปดาห์ที่ 7: แผนการจัดการเรียนรู้ที่ 7 เรื่อง การแก้ปัญหาด้วยการคิดเชิงคำนวณ

             - สัปดาห์ที่ 8: แผนการจัดการเรียนรู้ที่ 8 เรื่อง บูรณาการทักษะการคิดเชิงคำนวณ

          3. ประเมินพฤติกรรมการทำงานกลุ่มของนักเรียนระหว่างการจัดกิจกรรมการเรียนรู้

          4. ทดสอบหลังเรียน (Posttest) กับนักเรียนกลุ่มตัวอย่าง โดยใช้แบบวัดทักษะการคิดเชิงคำนวณชุดเดียวกับการทดสอบก่อนเรียน

          5. สัมภาษณ์ความคิดเห็นของนักเรียนที่มีต่อการใช้นวัตกรรม Coding Unplugged

 

ขั้นตอนที่ 4 การประเมินและปรับปรุงนวัตกรรม (Development: D2)

          1. วิเคราะห์ผลการทดสอบทักษะการคิดเชิงคำนวณก่อนเรียนและหลังเรียน

          2. วิเคราะห์ผลการประเมินพฤติกรรมการทำงานกลุ่มของนักเรียน

          3. วิเคราะห์ผลการสัมภาษณ์ความคิดเห็นของนักเรียน

          4. สรุปผลการใช้นวัตกรรม Coding Unplugged

          5. ปรับปรุงและพัฒนานวัตกรรม Coding Unplugged ให้มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น

การวิเคราะห์ข้อมูล

ผู้วิจัยดำเนินการวิเคราะห์ข้อมูล ดังนี้

          1. การวิเคราะห์คุณภาพของนวัตกรรม Coding Unplugged

             - วิเคราะห์ค่าดัชนีความสอดคล้อง (IOC) ระหว่างนวัตกรรมกับวัตถุประสงค์และเนื้อหา

             - วิเคราะห์ค่าประสิทธิภาพของนวัตกรรม Coding Unplugged ตามเกณฑ์ E₁/E₂ (80/80)

          2. การวิเคราะห์ทักษะการคิดเชิงคำนวณของนักเรียน

             - วิเคราะห์คะแนนทักษะการคิดเชิงคำนวณก่อนและหลังการใช้นวัตกรรม Coding Unplugged โดยใช้ค่าเฉลี่ย (Mean) ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน (Standard Deviation) และการทดสอบที (t-test แบบ Dependent Samples)

             - วิเคราะห์คะแนนทักษะการคิดเชิงคำนวณรายด้าน ได้แก่ การแยกส่วนประกอบ การหารูปแบบ การนามธรรม และการออกแบบอัลกอริทึม โดยใช้ค่าเฉลี่ยและส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน

          3. การวิเคราะห์พฤติกรรมการทำงานกลุ่มของนักเรียน

             - วิเคราะห์คะแนนพฤติกรรมการทำงานกลุ่มของนักเรียนโดยใช้ค่าเฉลี่ยและส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน

             - แปลความหมายของคะแนนเฉลี่ยพฤติกรรมการทำงานกลุ่ม ดังนี้

     4.51  -  5.00 หมายถึง มีพฤติกรรมการทำงานกลุ่มในระดับมากที่สุด

     3.51  -  4.50 หมายถึง มีพฤติกรรมการทำงานกลุ่มในระดับมาก

     2.51  -  3.50 หมายถึง มีพฤติกรรมการทำงานกลุ่มในระดับปานกลาง

     1.51  -  2.50 หมายถึง มีพฤติกรรมการทำงานกลุ่มในระดับน้อย

     1.00  -  1.50 หมายถึง มีพฤติกรรมการทำงานกลุ่มในระดับน้อยที่สุด

 

การวิเคราะห์ความคิดเห็นของนักเรียน

   - วิเคราะห์ข้อมูลจากการสัมภาษณ์ความคิดเห็นของนักเรียนที่มีต่อการใช้นวัตกรรม Coding Unplugged โดยใช้การวิเคราะห์เนื้อหา (Content Analysis) และนำเสนอในรูปแบบความเรียง

สถิติที่ใช้ในการวิเคราะห์ข้อมูล

1. สถิติพื้นฐาน

   - ค่าเฉลี่ย (Mean)

   - ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน (Standard Deviation)

   - ร้อยละ (Percentage)

2. สถิติที่ใช้ในการตรวจสอบคุณภาพเครื่องมือ

   - ค่าดัชนีความสอดคล้อง (IOC)

   - ค่าความยากง่าย (p)

   - ค่าอำนาจจำแนก (r)

   - ค่าความเชื่อมั่น (Reliability) โดยใช้สูตร KR-20 และสัมประสิทธิ์แอลฟาของครอนบาค

3. สถิติที่ใช้ในการทดสอบสมมติฐาน

             - การทดสอบที (t-test แบบ Dependent Samples) เพื่อเปรียบเทียบคะแนนทักษะการคิดเชิงคำนวณก่อนและหลังการใช้นวัตกรรม Coding Unplugged

หน่วยที่ 1 การคิดเชิงขั้นตอน (Algorithmic Thinking)

          - กิจกรรม "ขั้นตอนในชีวิตประจำวัน" - นักเรียนฝึกเขียนขั้นตอนการทำกิจกรรมในชีวิตประจำวัน เช่น การแปรงฟัน การทำอาหาร

          - กิจกรรม "ตามหาขุมทรัพย์" - นักเรียนเขียนคำสั่งเพื่อนำทางให้เพื่อนเดินไปตามเส้นทางที่กำหนด

          - กิจกรรม "หุ่นยนต์มนุษย์" - นักเรียนผลัดกันเป็น "โปรแกรมเมอร์" และ "หุ่นยนต์" โดยโปรแกรมเมอร์ต้องเขียนชุดคำสั่งให้หุ่นยนต์ทำตาม

หน่วยที่ 2 การแยกส่วนประกอบ (Decomposition)

          - กิจกรรม "แยกแยะภาพ" - นักเรียนแยกส่วนประกอบของภาพที่กำหนดให้ออกเป็นส่วนย่อยๆ

          - กิจกรรม "งานใหญ่แบ่งเป็นงานย่อย" - นักเรียนฝึกแบ่งงานที่ซับซ้อนให้เป็นงานย่อยๆ ที่จัดการได้ง่าย

          - กิจกรรม "โมเดลบ้านของฉัน" - นักเรียนสร้างโมเดลบ้านจากวัสดุที่กำหนดให้ โดยต้องแยกส่วนประกอบและวางแผนการสร้าง

หน่วยที่ 3 การหารูปแบบ (Pattern Recognition)

          - กิจกรรม "ค้นหาแพทเทิร์น" - นักเรียนค้นหารูปแบบที่ซ้ำกันในชุดของภาพ ตัวเลข หรือรูปทรง

          - กิจกรรม "เกมบัตรรูปแบบ" - นักเรียนเล่นเกมจับคู่บัตรที่มีรูปแบบเดียวกัน

          - กิจกรรม "สร้างลวดลายผ้า" - นักเรียนออกแบบลวดลายผ้าท้องถิ่นโดยใช้การซ้ำของรูปแบบ

หน่วยที่ 4 การนามธรรม (Abstraction)

          - กิจกรรม "จับประเด็นสำคัญ" - นักเรียนอ่านเรื่องราวแล้วสรุปใจความสำคัญ

          - กิจกรรม "แผนที่ของฉัน" - นักเรียนวาดแผนที่จากโรงเรียนไปบ้าน โดยระบุเฉพาะสถานที่สำคัญ

          - กิจกรรม "สัญลักษณ์แทนความหมาย" - นักเรียนออกแบบสัญลักษณ์ที่เป็นนามธรรมแทนสิ่งของหรือความคิด

หน่วยที่ 5 การออกแบบอัลกอริทึม (Algorithm Design)

          - กิจกรรม "เขียนโปรแกรมด้วยบัตรคำสั่ง" - นักเรียนใช้บัตรคำสั่งเพื่อเขียนโปรแกรมควบคุมการเคลื่อนที่บนตาราง

          - กิจกรรม "แก้ปัญหาด้วยอัลกอริทึม" - นักเรียนออกแบบอัลกอริทึมเพื่อแก้ปัญหาที่กำหนด

          - กิจกรรม "เกมเขาวงกต" - นักเรียนออกแบบอัลกอริทึมเพื่อนำทางตัวละครออกจากเขาวงกต

ประชากร

          ประชากรที่ใช้ในการวิจัยครั้งนี้ คือ นักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 6 โรงเรียนบ้านศรีบุญเรือง สังกัดสำนักงานเขตพื้นที่การศึกษาประถมศึกษาลำปาง เขต 3 ปีการศึกษา 2568

กลุ่มตัวอย่าง

          กลุ่มตัวอย่างที่ใช้ในการวิจัยครั้งนี้ คือ นักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 6 โรงเรียนบ้านศรีบุญเรือง สังกัดสำนักงานเขตพื้นที่การศึกษาประถมศึกษาลำปาง เขต 3 ปีการศึกษา 2568 จำนวน 4 คน ได้มาโดยการเลือกแบบเจาะจง (Purposive Sampling) เนื่องจากเป็นจำนวนนักเรียนทั้งหมดในชั้นเรียน

จากการนำนวัตกรรมการจัดกิจกรรมการเรียนรู้โดยไม่ใช้คอมพิวเตอร์ (Unplugged Coding) ตามแนวทาง STEM Education ไปใช้ในการจัดการเรียนการสอน พบว่าเกิดผลลัพธ์ที่ดีต่อผู้เรียนในหลายด้าน ดังนี้

1. ด้านทักษะการคิดเชิงคำนวณ
   ผู้เรียนมีพัฒนาการด้านทักษะการคิดเชิงคำนวณดีขึ้นอย่างชัดเจน โดยเฉพาะในด้านการแบ่งปัญหา การลำดับขั้นตอน การรู้จำรูปแบบ และการคิดเชิงนามธรรม ซึ่งสะท้อนจากผลการประเมินก่อนและหลังเรียน รวมถึงพฤติกรรมในการทำกิจกรรมต่าง ๆ

2. ด้านพฤติกรรมการเรียนรู้
   ผู้เรียนมีความกระตือรือร้นในการเรียน มีส่วนร่วมในกิจกรรมมากขึ้น กล้าแสดงความคิดเห็นและตั้งคำถาม มีการแลกเปลี่ยนความคิดเห็นกับเพื่อน และมีเจตคติที่ดีต่อการเรียนวิทยาการคำนวณมากขึ้น

3. ด้านการประยุกต์ใช้ในชีวิตประจำวัน
   ผู้เรียนสามารถถ่ายทอดแนวคิดและกระบวนการคิดเชิงคำนวณไปใช้ในการแก้ปัญหาในชีวิตจริง เช่น การจัดลำดับงานบ้าน การวางแผนการเดินทาง หรือการจัดระบบสิ่งของได้อย่างเป็นระบบ

4. ด้านคุณลักษณะและทักษะสำคัญ
   ผู้เรียนแสดงออกถึงความรับผิดชอบ ความร่วมมือ การสื่อสาร และความสามารถในการทำงานเป็นทีมมากขึ้น ส่งเสริมคุณลักษณะอันพึงประสงค์ตามหลักสูตรสถานศึกษา

นวัตกรรมการจัดการเรียนรู้เพื่อพัฒนาทักษะการคิดเชิงคำนวณโดยไม่ใช้คอมพิวเตอร์ที่พัฒนาขึ้นในครั้งนี้ ได้ผ่านการทดลองใช้ในบริบทของโรงเรียนขนาดเล็กที่มีข้อจำกัดด้านอุปกรณ์เทคโนโลยี และพบว่ามีประสิทธิภาพในการส่งเสริมการเรียนรู้ของผู้เรียนอย่างเป็นรูปธรรม จึงสามารถนำไปเผยแพร่และต่อยอดได้ในหลายแนวทาง ได้แก่

1. การเผยแพร่ภายในสถานศึกษา
   สามารถจัดอบรมแลกเปลี่ยนเรียนรู้ระหว่างครูภายในโรงเรียน เพื่อขยายผลการใช้กิจกรรม Unplugged Coding ไปยังระดับชั้นอื่น ๆ ทั้งในวิชาวิทยาการคำนวณและบูรณาการกับกลุ่มสาระอื่น เช่น คณิตศาสตร์ วิทยาศาสตร์ และกิจกรรมพัฒนาผู้เรียน

2. การขยายผลสู่สถานศึกษาอื่น
   สามารถนำเสนอผลงานในการประชุมวิชาการระดับเขตหรือระดับจังหวัด เพื่อให้ครูในโรงเรียนขนาดเล็กที่มีข้อจำกัดคล้ายกันได้ใช้เป็นแนวทางในการจัดกิจกรรมการเรียนรู้ที่ไม่พึ่งพาคอมพิวเตอร์แต่ส่งเสริมกระบวนการคิดอย่างมีประสิทธิภาพ

3. การพัฒนาเป็นชุดกิจกรรมหรือคู่มือ
   จากกิจกรรมต้นแบบที่พัฒนาไว้ สามารถรวบรวมและเรียบเรียงเป็นชุดกิจกรรมหรือคู่มือสำหรับครู เพื่อใช้ในการจัดการเรียนรู้ในบริบทที่หลากหลาย โดยสามารถปรับระดับความยากง่ายตามช่วงชั้น

4. การวิจัยและพัฒนาต่อยอด
   สามารถนำแนวคิดจากนวัตกรรมไปพัฒนาเป็นรูปแบบการจัดการเรียนรู้ในระยะยาว หรือวิจัยต่อในเชิงเปรียบเทียบระหว่างกิจกรรมที่ใช้เทคโนโลยีกับกิจกรรมที่ไม่ใช้เทคโนโลยี เพื่อศึกษาผลกระทบเชิงลึกต่อสมรรถนะผู้เรียนในมิติอื่น ๆ เช่น ความคิดสร้างสรรค์ หรือการแก้ปัญหาเชิงระบบ

เอกสารอ้างอิง

1. ดวงเดือน พันธ์เลิศ. (2563). การพัฒนาชุดกิจกรรมการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ แบบสืบเสาะหาความรู้ร่วมกับ STEM Education เรื่อง สมบัติของสาร สำหรับนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 5. วิทยานิพนธ์ปริญญามหาบัณฑิต, มหาวิทยาลัยราชภัฏยะลา.

2. ธัชรินทร์ นาคะพิทักษ์. (2563). ผลของการจัดการเรียนรู้โดยใช้โครงงานเป็นฐาน (Project-Based Learning) ที่มีต่อผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน ความสามารถในการแก้ปัญหาและความสามารถในการทำงานเป็นทีมของนักเรียนระดับมัธยมศึกษาตอนต้น. วิทยานิพนธ์ปริญญามหาบัณฑิต, มหาวิทยาลัยราชภัฏบุรีรัมย์.

3. บุญทัน ดอกไธสง. (2545). หลักการวิจัยเบื้องต้น. อุบลราชธานี: มหาวิทยาลัยอุบลราชธานี.

4. ปองพล อดิเรกสาร. (2545). รายงานการประชุมการศึกษาแห่งชาติ. กรุงเทพฯ: สำนักงานเลขาธิการสภาการศึกษา.

5. ศักดิ์ไทย สุรกิจบวร. (2541). การวัดผลการศึกษา. กรุงเทพฯ: โรงพิมพ์แม็ค.

6. สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี. (2563). กรอบแนวคิดการเรียนรู้สะเต็มศึกษา (STEM Education) สสวท. กรุงเทพฯ: สสวท.

7. สำนักงานเลขาธิการสภาการศึกษา. (2562). แผนการศึกษาแห่งชาติ พ.ศ. 2560–2579 (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. 2562). กรุงเทพฯ: พริกหวานกราฟฟิค.

8. สำนักงานเลขาธิการสภาการศึกษา. (2563). รายงานผลการประเมินตนเองของสถานศึกษาระดับการศึกษาขั้นพื้นฐาน. กรุงเทพฯ: สกศ.

9. อดิศักดิ์ ผลงาม. (2559). การศึกษาผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนรู้ของนักเรียนโดยใช้การเรียนรู้แบบ STEM Education. วิทยานิพนธ์ปริญญามหาบัณฑิต, มหาวิทยาลัยราชภัฏมหาสารคาม.

10. อารีวรรณ กลิ่นแสง. (2554). วิธีการสอนวิทยาศาสตร์ตามแนวคิดสะเต็มศึกษา. กรุงเทพฯ: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย.