ชื่อนวัตกรรม : การพัฒนาชุดกิจกรรม STEM Education เรื่อง พลังงานไฟฟ้าในชีวิตประจำวัน เพื่อส่งเสริมทักษะการคิดวิเคราะห์และความสามารถในการแก้ปัญหาอย่างสร้างสรรค์สำหรับนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 6 ศูนย์ส่งเสริมการเรียนรู้ระดับอำเภอแม่ทะ อำเภอแม่ทะ จังหวัดลำปาง

ประเภทนวัตกรรม : STEM Education

ระดับการศึกษา : ประถมศึกษา

กลุ่มสาระการเรียนรู้ : การงานอาชีพ

การวิจัยครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาและหาประสิทธิภาพของชุดกิจกรรม STEM Education เรื่อง “พลังงานไฟฟ้าในชีวิตประจำวัน” สำหรับนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 6 ณ ศูนย์ส่งเสริมการเรียนรู้ระดับอำเภอแม่ทะ จังหวัดลำปาง ตามเกณฑ์มาตรฐาน 80/80 และเพื่อเปรียบเทียบผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน ทักษะการคิดวิเคราะห์ และความสามารถในการแก้ปัญหาอย่างสร้างสรรค์ของนักเรียนก่อนและหลังการจัดการเรียนรู้ด้วยชุดกิจกรรมดังกล่าว กลุ่มตัวอย่างที่ใช้ในการวิจัยคือ นักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 6 จำนวน 16 คน เครื่องมือที่ใช้ในการวิจัยประกอบด้วยชุดกิจกรรมการเรียนรู้ 4 กิจกรรม ได้แก่ (1) พลังงานไฟฟ้าคืออะไร (2) วงจรไฟฟ้าในชีวิตประจำวัน (3) การประหยัดพลังงานไฟฟ้า และ (4) นวัตกรรมพลังงานไฟฟ้าเพื่ออนาคต

ผลการวิจัยพบว่า ชุดกิจกรรม STEM Education ที่พัฒนาขึ้นมีประสิทธิภาพเท่ากับ 83.13/83.13 ซึ่งสูงกว่าเกณฑ์ที่กำหนดไว้ที่ 80/80 นักเรียนมีผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนหลังเรียนสูงกว่าก่อนเรียนอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติที่ระดับ .01 โดยคะแนนเฉลี่ยก่อนเรียนคือ 14.13 และคะแนนเฉลี่ยหลังเรียนคือ 24.94 จากคะแนนเต็ม 30 คะแนน ทักษะการคิดวิเคราะห์ของนักเรียนหลังเรียนเพิ่มขึ้นจากระดับน้อย (ค่าเฉลี่ย 2.29) เป็นระดับมาก (ค่าเฉลี่ย 4.08) อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติที่ระดับ .01 เช่นเดียวกับความสามารถในการแก้ปัญหาอย่างสร้างสรรค์ซึ่งเพิ่มขึ้นจากระดับน้อย (ค่าเฉลี่ย 2.30) เป็นระดับมาก (ค่าเฉลี่ย 4.03) อย่างมีนัยสำคัญที่ระดับ .01 นอกจากนี้ นักเรียนยังมีความพึงพอใจต่อการเรียนรู้ด้วยชุดกิจกรรมดังกล่าวอยู่ในระดับสูง และมีข้อเสนอแนะที่สามารถนำไปใช้ในการพัฒนาและปรับปรุงชุดกิจกรรมให้มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น

คำสำคัญ: STEM Education, พลังงานไฟฟ้า, ทักษะการคิดวิเคราะห์, การแก้ปัญหาอย่างสร้างสรรค์, นักเรียนประถมศึกษา

ในยุคปัจจุบันที่มีการเปลี่ยนแปลงทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีอย่างรวดเร็ว การจัดการศึกษาที่เน้นการบูรณาการความรู้ผ่านแนวคิด STEM Education จึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง โดยเฉพาะการพัฒนาทักษะการคิดวิเคราะห์และความสามารถในการแก้ปัญหาอย่างสร้างสรรค์ซึ่งเป็นทักษะสำคัญในศตวรรษที่ 21 จากการศึกษาสภาพปัญหาการจัดการเรียนรู้ของนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 6 ในเขตพื้นที่อำเภอแม่ทะ จังหวัดลำปาง พบว่านักเรียนขาดทักษะการคิดวิเคราะห์และการประยุกต์ใช้ความรู้เกี่ยวกับพลังงานไฟฟ้าในชีวิตประจำวัน

การพัฒนาชุดกิจกรรม STEM Education เรื่อง พลังงานไฟฟ้าในชีวิตประจำวัน จึงเป็นนวัตกรรมที่มุ่งส่งเสริมให้ผู้เรียนได้เรียนรู้ผ่านกระบวนการลงมือปฏิบัติจริง บูรณาการความรู้ทางวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์ เพื่อแก้ปัญหาในสถานการณ์จริง นำไปสู่การพัฒนาทักษะการคิดวิเคราะห์และความสามารถในการแก้ปัญหาอย่างสร้างสรรค์ อันเป็นพื้นฐานสำคัญสำหรับการเรียนรู้ตลอดชีวิตและการพัฒนาประเทศในอนาคต

เพื่อพัฒนาและหาประสิทธิภาพของชุดกิจกรรม STEM Education เรื่อง พลังงานไฟฟ้าในชีวิตประจำวัน ที่ส่งเสริมทักษะการคิดวิเคราะห์และความสามารถในการแก้ปัญหาอย่างสร้างสรรค์สำหรับนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 6 ศูนย์ส่งเสริมการเรียนรู้ระดับอำเภอแม่ทะ อำเภอแม่ทะ จังหวัดลำปาง  ตามเกณฑ์มาตรฐาน 80/80 และเปรียบเทียบผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน ทักษะการคิดวิเคราะห์ และความสามารถในการแก้ปัญหาอย่างสร้างสรรค์ของนักเรียนก่อนและหลังการจัดการเรียนรู้ด้วยชุดกิจกรรมดังกล่าว

การวิจัยนี้อาศัยแนวคิดและทฤษฎีสำคัญหลายประการ โดยเริ่มจากแนวคิด STEM Education ซึ่งเป็นการจัดการเรียนรู้แบบบูรณาการวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์ ที่เน้นการเรียนรู้ผ่านการลงมือปฏิบัติและแก้ปัญหาในสถานการณ์จริง สอดคล้องกับทฤษฎีการสร้างความรู้ด้วยตนเอง (Constructivism) ของเพียเจต์และไวก็อตสกี้ ที่เชื่อว่าผู้เรียนสร้างความรู้ด้วยตนเองจากการมีปฏิสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อม

ทฤษฎีการเรียนรู้โดยใช้ปัญหาเป็นฐาน (Problem-Based Learning) สนับสนุนการออกแบบกิจกรรมที่เริ่มต้นจากปัญหาในชีวิตจริงเกี่ยวกับพลังงานไฟฟ้า ส่วนแนวคิดเกี่ยวกับการคิดวิเคราะห์ของบลูม (Bloom's Taxonomy) และการคิดแก้ปัญหาอย่างสร้างสรรค์ของทอร์แรนซ์ (Torrance) ช่วยในการออกแบบกิจกรรมที่ส่งเสริมทักษะการคิดขั้นสูง โดยชุดกิจกรรมนี้ยังประยุกต์ใช้หลักการวัฏจักรการเรียนรู้ 5E และทฤษฎีพหุปัญญาของการ์ดเนอร์ (Gardner's Multiple Intelligences) เพื่อตอบสนองความแตกต่างระหว่างบุคคลของผู้เรียน

STEM Education, ชุดกิจกรรม, พลังงานไฟฟ้าในชีวิตประจำวัน, ทักษะการคิดวิเคราะห์, การแก้ปัญหาอย่างสร้างสรรค์, นักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 6

กระบวนการพัฒนาและการใช้งาน

กระบวนการพัฒนาชุดกิจกรรม STEM Education เรื่อง พลังงานไฟฟ้าในชีวิตประจำวัน ดำเนินการตามลำดับขั้นตอนดังนี้

1. การศึกษาข้อมูลพื้นฐาน: วิเคราะห์หลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน มาตรฐานการเรียนรู้และตัวชี้วัด กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ ระดับชั้นประถมศึกษาปีที่ 6 ศึกษาทฤษฎีและงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับ STEM Education และสำรวจบริบทของผู้เรียนในพื้นที่อำเภอแม่ทะ
2. การออกแบบและพัฒนา: ออกแบบชุดกิจกรรมโดยบูรณาการความรู้ด้านวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์ ผ่านกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม พัฒนาแผนการจัดการเรียนรู้ สื่อการสอน และเครื่องมือวัดและประเมินผล
3. การตรวจสอบคุณภาพ: ประเมินความเหมาะสมและความสอดคล้องของชุดกิจกรรมโดยผู้เชี่ยวชาญ ทดลองใช้เบื้องต้น (Try out) กับกลุ่มนักเรียนที่ไม่ใช่กลุ่มตัวอย่าง และปรับปรุงแก้ไขตามข้อเสนอแนะ
4. การนำไปใช้: ดำเนินการจัดกิจกรรมการเรียนรู้ตามแผนที่วางไว้กับนักเรียนกลุ่มตัวอย่าง โดยใช้เวลา 12 ชั่วโมง แบ่งเป็น 4 หน่วยการเรียนรู้ย่อย เกี่ยวกับหลักการพื้นฐานของไฟฟ้า วงจรไฟฟ้า การใช้พลังงานไฟฟ้าอย่างประหยัดและปลอดภัย และการประยุกต์ใช้พลังงานไฟฟ้าในชีวิตประจำวัน
5. การวัดและประเมินผล: ประเมินทักษะการคิดวิเคราะห์และความสามารถในการแก้ปัญหาอย่างสร้างสรรค์ของผู้เรียนทั้งก่อนและหลังการใช้ชุดกิจกรรม รวมทั้งประเมินความพึงพอใจของผู้เรียนที่มีต่อการเรียนรู้ด้วยชุดกิจกรรม STEM Education
6. การปรับปรุงและพัฒนา: นำผลการประเมินมาวิเคราะห์ สรุปผล และปรับปรุงชุดกิจกรรมให้มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น

การวิเคราะห์ข้อมูลในการวิจัยครั้งนี้ แบ่งออกเป็น 2 ส่วนหลัก คือ การวิเคราะห์ข้อมูลเชิงคุณภาพและเชิงปริมาณ โดยใช้วิธีการและสถิติดังนี้

1. การวิเคราะห์ข้อมูลเชิงคุณภาพ:
   • วิเคราะห์ความสอดคล้อง (IOC) ของชุดกิจกรรม STEM Education โดยผู้เชี่ยวชาญ
   • วิเคราะห์เนื้อหาจากการสังเกตพฤติกรรมการเรียนรู้และการทำงานกลุ่มของนักเรียน
   • วิเคราะห์ผลงานและชิ้นงานของนักเรียนตามเกณฑ์การประเมิน (Rubric Score)
2. การวิเคราะห์ข้อมูลเชิงปริมาณ:
   • หาประสิทธิภาพของชุดกิจกรรมตามเกณฑ์ E1/E2 (80/80)
   • วิเคราะห์ผลการทดสอบทักษะการคิดวิเคราะห์โดยใช้ค่าเฉลี่ย (x̄) ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน (S.D.) และการทดสอบค่าที (t-test dependent)
   • วิเคราะห์ความสามารถในการแก้ปัญหาอย่างสร้างสรรค์โดยใช้ค่าเฉลี่ย (x̄) ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน (S.D.) และการทดสอบค่าที (t-test dependent)
   • วิเคราะห์ระดับความพึงพอใจของนักเรียนที่มีต่อชุดกิจกรรมโดยใช้ค่าเฉลี่ย (x̄) และส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน (S.D.)

ข้อมูลที่ได้จากการวิเคราะห์จะนำมาเปรียบเทียบกับเกณฑ์ที่กำหนด และนำเสนอในรูปแบบตารางประกอบคำบรรยาย เพื่อสรุปผลการพัฒนาชุดกิจกรรม STEM Education และผลการส่งเสริมทักษะการคิดวิเคราะห์และความสามารถในการแก้ปัญหาอย่างสร้างสรรค์ของนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 6

ชุดกิจกรรม STEM Education เรื่อง พลังงานไฟฟ้าในชีวิตประจำวัน สำหรับนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 6 มีวิธีการใช้งานดังนี้

1. ศึกษาคู่มือครู ผู้สอนควรศึกษาคู่มือการใช้ชุดกิจกรรมอย่างละเอียด ทำความเข้าใจกับวัตถุประสงค์ เนื้อหา และแนวทางการจัดกิจกรรมในแต่ละหน่วย เตรียมวัสดุอุปกรณ์และสื่อการสอนที่ระบุไว้ให้พร้อมก่อนการจัดกิจกรรม

2. ดำเนินการตามลำดับขั้นตอน จัดกิจกรรมการเรียนรู้ตามแผนการจัดการเรียนรู้ที่กำหนดไว้ในชุดกิจกรรม โดยแบ่งเป็น 4 หน่วยการเรียนรู้ย่อย รวมเวลา 12 ชั่วโมง ดังนี้

   o    กิจกรรมที่ 1: พลังงานไฟฟ้าคืออะไร

   o    กิจกรรมที่ 2: วงจรไฟฟ้าในชีวิตประจำวัน

   o    กิจกรรมที่ 3: การประหยัดพลังงานไฟฟ้า

   o    กิจกรรมที่ 4: นวัตกรรมพลังงานไฟฟ้าเพื่ออนาคต

3. จัดกลุ่มนักเรียน แบ่งนักเรียนเป็นกลุ่มย่อย กลุ่มละ 4-5 คน คละความสามารถ เพื่อให้นักเรียนได้แลกเปลี่ยนเรียนรู้และทำงานร่วมกัน

4. จัดกิจกรรมตามกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม ดำเนินกิจกรรมตามขั้นตอน 6 ขั้น ได้แก่

   • ขั้นที่ 1 ระบุปัญหา

   • ขั้นที่ 2 รวบรวมข้อมูลและแนวคิดที่เกี่ยวข้อง

   • ขั้นที่ 3 ออกแบบวิธีการแก้ปัญหา

   • ขั้นที่ 4 วางแผนและดำเนินการแก้ปัญหา

   • ขั้นที่ 5 ทดสอบ ประเมินผล และปรับปรุงแก้ไข

   • ขั้นที่ 6 นำเสนอวิธีการแก้ปัญหา ผลการแก้ปัญหา หรือชิ้นงาน

5. วัดและประเมินผล ใช้เครื่องมือวัดและประเมินผลที่กำหนดไว้ในชุดกิจกรรม ได้แก่ แบบทดสอบทักษะการคิดวิเคราะห์ แบบประเมินความสามารถในการแก้ปัญหาอย่างสร้างสรรค์ และแบบประเมินความพึงพอใจของนักเรียน

6. สรุปและอภิปรายผล จัดให้นักเรียนได้สรุปความรู้ แลกเปลี่ยนประสบการณ์ และอภิปรายผลการเรียนรู้ร่วมกัน เพื่อสร้างความเข้าใจที่ลึกซึ้งและนำไปสู่การประยุกต์ใช้ในชีวิตจริง

นักศึกษาระดับประถมศึกษา จำนวน 16 คน 

บรรณานุกรม

1. กระทรวงศึกษาธิการ. (2560). หลักสูตรการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551 (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. 2560). สำนักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐาน.
2. จุฑามาศ วิชาไพศาล. (2562). การจัดการเรียนรู้แบบ STEM เพื่อพัฒนาทักษะการคิดวิเคราะห์และการแก้ปัญหา. วารสารศึกษาศาสตร์, 27(1), 45–59.
3. ชูศักดิ์ ศิรินิล. (2561). การจัดกิจกรรมการเรียนรู้แบบ STEM Education. สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยนเรศวร.
4. ณัฐวุฒิ พึ่งลาภ. (2563). การพัฒนาทักษะการคิดวิเคราะห์และการแก้ปัญหาโดยใช้กิจกรรม STEM สำหรับนักเรียนระดับประถมศึกษา. วารสารครุศาสตร์, 48(2), 112–125.
5. ธิดารัตน์ จันทร์สุวรรณ. (2564). ผลของการใช้ชุดกิจกรรม STEM Education ที่มีต่อผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนและทักษะการคิดวิเคราะห์ของนักเรียน. วารสารวิจัยการศึกษา, 14(1), 78–91.

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี. (2558). แนวทางการจัดการเรียนรู้สะเต็มศึกษา (STEM Education). พิมพ์ครั้งที่ 2. สสวท.