ชื่อนวัตกรรม : การพัฒนาทักษะการแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ผ่านโครงงานบูรณาการ STEM ด้วยกิจกรรมการเรียนรู้แบบ Active Learning เพื่อส่งเสริมความสามารถในการคิดวิเคราะห์และการทำงานร่วมกันสำหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 โรงเรียนบ้านกล้อทอ สังกัดสำนักงานเขตพื้นที่การศึกษา

ประเภทนวัตกรรม : STEM Education

ระดับการศึกษา : มัธยมศึกษา

กลุ่มสาระการเรียนรู้ : วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

การจัดการศึกษาในปัจจุบันมุ่งเน้นการพัฒนาผู้เรียนให้มีทักษะสำคัญในศตวรรษที่ 21 โดยเฉพาะทักษะการแก้ปัญหาและการคิดวิเคราะห์ ซึ่งเป็นพื้นฐานสำคัญในการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ (วิทยา เที่ยงบุญ, 2022) การจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษา (STEM Education) เป็นแนวทางที่มีประสิทธิภาพในการบูรณาการศาสตร์หลายด้านเข้าด้วยกัน (ประสาท เนืองเฉลิม, 2021) นุชนาฏ เรืองจิตต์ (2023) พบว่าโครงงานบูรณาการ STEM ช่วยพัฒนาทักษะการแก้ปัญหาได้อย่างมีประสิทธิภาพเนื่องจากผู้เรียนได้ฝึกคิดวิเคราะห์และลงมือปฏิบัติจริง สอดคล้องกับ ปรเมศวร์ วงศ์ชาชม (2020) ที่กล่าวว่ากิจกรรมการเรียนรู้แบบ Active Learning ช่วยกระตุ้นให้ผู้เรียนมีส่วนร่วมในกระบวนการเรียนรู้อย่างกระตือรือร้น ดังที่ สุภาพร ศรีหาวงษ์ (2024) ชี้ให้เห็นว่าการเรียนรู้แบบร่วมมือผ่านกิจกรรม STEM ช่วยพัฒนาทักษะทางสังคมและการทำงานเป็นทีม ทั้งนี้ ศิวนันท์ สุนทรพินิจ (2021) เสนอว่าการจัดการเรียนรู้ที่เหมาะสมกับบริบทของผู้เรียนจะช่วยให้การพัฒนาทักษะเป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในโรงเรียนที่มีบริบททางสังคมและวัฒนธรรมที่หลากหลาย ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงมุ่งพัฒนาทักษะการแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ผ่านโครงงานบูรณาการ STEM ด้วยกิจกรรมการเรียนรู้แบบ Active Learning เพื่อส่งเสริมความสามารถในการคิดวิเคราะห์และการทำงานร่วมกันของนักเรียน

เพื่อพัฒนาและศึกษาผลการใช้โครงงานบูรณาการ STEM ด้วยกิจกรรมการเรียนรู้แบบ Active Learning ที่มีต่อทักษะการแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ ความสามารถในการคิดวิเคราะห์ และทักษะการทำงานร่วมกันของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 โรงเรียนบ้านกล้อทอ สังกัดสำนักงานเขตพื้นที่การศึกษาประถมศึกษาตาก เขต 2

1. แนวคิดและทฤษฎีเกี่ยวกับการจัดการเรียนรู้แบบ STEM Education

1.1 ความเป็นมาและความสำคัญของ STEM Education

1.2 แนวคิดและหลักการของ STEM Education

1.3 องค์ประกอบของการจัดการเรียนรู้แบบ STEM Education

1.4 กระบวนการจัดการเรียนรู้แบบ STEM Education

1.5 บทบาทของครูและนักเรียนในการจัดการเรียนรู้แบบ STEM Education

2. แนวคิดและทฤษฎีเกี่ยวกับโครงงานบูรณาการ STEM

2.1 ความหมายและความสำคัญของโครงงานบูรณาการ STEM

2.2 ลักษณะของโครงงานบูรณาการ STEM

2.3 ขั้นตอนการจัดการเรียนรู้แบบโครงงานบูรณาการ STEM

2.4 การประเมินผลการเรียนรู้แบบโครงงานบูรณาการ STEM

3. แนวคิดและทฤษฎีเกี่ยวกับการจัดการเรียนรู้แบบ Active Learning

3.1 ความหมายและความสำคัญของ Active Learning

3.2 รูปแบบและกระบวนการจัดการเรียนรู้แบบ Active Learning

3.3 การประยุกต์ใช้ Active Learning ในการจัดการเรียนรู้วิทยาศาสตร์

3.4 การบูรณาการ Active Learning กับ STEM Education

4. แนวคิดและทฤษฎีเกี่ยวกับทักษะการแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์

4.1 ความหมายและความสำคัญของทักษะการแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์

4.2 องค์ประกอบของทักษะการแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์

4.3 แนวทางการพัฒนาทักษะการแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์

4.4 การวัดและประเมินผลทักษะการแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์

5. แนวคิดและทฤษฎีเกี่ยวกับความสามารถในการคิดวิเคราะห์

5.1 ความหมายและความสำคัญของการคิดวิเคราะห์

5.2 องค์ประกอบของการคิดวิเคราะห์

5.3 แนวทางการพัฒนาความสามารถในการคิดวิเคราะห์

5.4 การวัดและประเมินผลความสามารถในการคิดวิเคราะห์

6. แนวคิดและทฤษฎีเกี่ยวกับทักษะการทำงานร่วมกัน

6.1 ความหมายและความสำคัญของทักษะการทำงานร่วมกัน

6.2 องค์ประกอบของทักษะการทำงานร่วมกัน

6.3 แนวทางการพัฒนาทักษะการทำงานร่วมกัน

6.4 การวัดและประเมินผลทักษะการทำงานร่วมกัน

นิยามศัพท์เฉพาะ 1. โครงงานบูรณาการ STEM หมายถึง กิจกรรมการเรียนรู้ที่บูรณาการความรู้และทักษะจาก 4 สาขาวิชา ได้แก่ วิทยาศาสตร์ (Science) เทคโนโลยี (Technology) วิศวกรรมศาสตร์ (Engineering) และคณิตศาสตร์ (Mathematics) ที่ผู้วิจัยพัฒนาขึ้นโดยให้นักเรียนได้ปฏิบัติกิจกรรมการเรียนรู้ผ่านการทำโครงงาน ประกอบด้วย 6 ขั้นตอน ได้แก่ 1) การระบุปัญหา 2) การรวบรวมข้อมูลและแนวคิดที่เกี่ยวข้อง 3) การออกแบบวิธีการแก้ปัญหา 4) การวางแผนและดำเนินการแก้ปัญหา 5) การทดสอบ ประเมินผล และปรับปรุงแก้ไข และ 6) การนำเสนอผลลัพธ์และขยายองค์ความรู้ 2. กิจกรรมการเรียนรู้แบบ Active Learning หมายถึง วิธีการจัดการเรียนรู้ที่มุ่งเน้นให้ผู้เรียนมีส่วนร่วมในกระบวนการเรียนรู้อย่างกระตือรือร้น ผ่านกิจกรรมที่หลากหลาย เช่น การเรียนรู้แบบใช้ปัญหาเป็นฐาน การเรียนรู้แบบใช้โครงงานเป็นฐาน การอภิปรายกลุ่ม เกมการศึกษา และการทดลองปฏิบัติ โดยมุ่งให้นักเรียนได้คิด วิเคราะห์ และลงมือปฏิบัติจริง 3. ทักษะการแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ หมายถึง ความสามารถของนักเรียนในการใช้กระบวนการทางวิทยาศาสตร์เพื่อแก้ปัญหาต่าง ๆ ประกอบด้วย 4 ขั้นตอน ได้แก่ 1) การระบุปัญหา 2) การวิเคราะห์สาเหตุของปัญหา 3) การวางแผนและดำเนินการแก้ปัญหา และ 4) การประเมินผลวิธีการแก้ปัญหา วัดได้จากแบบทดสอบทักษะการแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ที่ผู้วิจัยพัฒนาขึ้น 4. ความสามารถในการคิดวิเคราะห์ หมายถึง ความสามารถของนักเรียนในการจำแนกแยกแยะองค์ประกอบต่าง ๆ ของข้อมูล หาความสัมพันธ์ระหว่างองค์ประกอบ และสามารถนำข้อมูลมาประยุกต์ใช้ได้อย่างเหมาะสม ประกอบด้วย 3 ด้าน ได้แก่ 1) การวิเคราะห์ความสำคัญ 2) การวิเคราะห์ความสัมพันธ์ และ 3) การวิเคราะห์หลักการ วัดได้จากแบบวัดความสามารถในการคิดวิเคราะห์ที่ผู้วิจัยพัฒนาขึ้น 5. ทักษะการทำงานร่วมกัน หมายถึง ความสามารถของนักเรียนในการปฏิบัติงานร่วมกับผู้อื่นได้อย่างมีประสิทธิภาพ ประกอบด้วย 4 ด้าน ได้แก่ 1) การสื่อสารและแลกเปลี่ยนความคิดเห็น 2) การรับผิดชอบงานที่ได้รับมอบหมาย 3) การให้ความร่วมมือในการทำงาน และ 4) การแก้ปัญหาร่วมกัน วัดได้จากแบบประเมินทักษะการทำงานร่วมกันที่ผู้วิจัยพัฒนาขึ้น

เครื่องมือที่ใช้ในการวิจัยครั้งนี้ ประกอบด้วย

3.3.1 เครื่องมือที่ใช้ในการทดลอง

- แผนการจัดการเรียนรู้โครงงานบูรณาการ STEM ด้วยกิจกรรมการเรียนรู้แบบ Active Learning จำนวน 6 แผน รวม 36 ชั่วโมง

- คู่มือการจัดการเรียนรู้โครงงานบูรณาการ STEM ด้วยกิจกรรมการเรียนรู้แบบ Active Learning

- สื่อและเอกสารประกอบการจัดการเรียนรู้

การวิเคราะห์ข้อมูลเชิงปริมาณ

1. การวิเคราะห์ข้อมูลทักษะการแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์

- วิเคราะห์คะแนนทักษะการแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ก่อนเรียนและหลังเรียน โดยการหาค่าเฉลี่ย (Mean) และส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน (Standard Deviation)

- วิเคราะห์เปรียบเทียบคะแนนทักษะการแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ก่อนเรียนและหลังเรียน โดยใช้การทดสอบค่าที (t-test for Dependent Samples)

2. การวิเคราะห์ข้อมูลความสามารถในการคิดวิเคราะห์

- วิเคราะห์คะแนนความสามารถในการคิดวิเคราะห์ก่อนเรียนและหลังเรียน โดยการหาค่าเฉลี่ย (Mean) และส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน (Standard Deviation)

- วิเคราะห์เปรียบเทียบคะแนนความสามารถในการคิดวิเคราะห์ก่อนเรียนและหลังเรียน โดยใช้การทดสอบค่าที (t-test for Dependent Samples)

3. การวิเคราะห์ข้อมูลทักษะการทำงานร่วมกัน

- วิเคราะห์คะแนนทักษะการทำงานร่วมกันก่อนเรียนและหลังเรียน โดยการหาค่าเฉลี่ย (Mean) และส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน (Standard Deviation)

- วิเคราะห์เปรียบเทียบคะแนนทักษะการทำงานร่วมกันก่อนเรียนและหลังเรียน โดยใช้การทดสอบค่าที (t-test for Dependent Samples)

4. การวิเคราะห์ความสัมพันธ์ระหว่างทักษะการแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ ความสามารถในการคิดวิเคราะห์ และทักษะการทำงานร่วมกัน โดยใช้การหาค่าสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์แบบเพียร์สัน (Pearson Product Moment Correlation Coefficient)

การวิเคราะห์ข้อมูลเชิงคุณภาพ

1. การวิเคราะห์ข้อมูลจากแบบบันทึกการสังเกตพฤติกรรมการเรียนรู้ของนักเรียน โดยใช้การวิเคราะห์เนื้อหา (Content Analysis) และนำเสนอในรูปความเรียง

2. การวิเคราะห์ข้อมูลจากแบบสัมภาษณ์นักเรียนเกี่ยวกับการจัดการเรียนรู้โครงงานบูรณาการ STEM ด้วยกิจกรรมการเรียนรู้

ประชากร

ประชากรที่ใช้ในการวิจัยครั้งนี้ ได้แก่ นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 โรงเรียนบ้านกล้อทอ สังกัดสำนักงานเขตพื้นที่การศึกษาประถมศึกษาตาก เขต 2 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 2568 จำนวน 2 ห้องเรียน รวมทั้งสิ้น 52 คน

กลุ่มตัวอย่าง

กลุ่มตัวอย่างที่ใช้ในการวิจัยครั้งนี้ ได้แก่ นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1/1 โรงเรียนบ้านกล้อทอ สังกัดสำนักงานเขตพื้นที่การศึกษาประถมศึกษาตาก เขต 2 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 2568 จำนวน 27 คน ซึ่งได้มาจากการเลือกแบบเจาะจง (Purposive Sampling) โดยมีเกณฑ์ในการเลือก คือ เป็นห้องเรียนที่มีนักเรียนที่มีระดับความสามารถคละกัน และโรงเรียนจัดให้ผู้วิจัยเป็นครูประจำชั้น

ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับ

1. นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 โรงเรียนบ้านกล้อทอ มีทักษะการแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ ความสามารถในการคิดวิเคราะห์ และทักษะการทำงานร่วมกันที่สูงขึ้น

2. ได้นวัตกรรมการจัดการเรียนรู้แบบโครงงานบูรณาการ STEM ด้วยกิจกรรมการเรียนรู้แบบ Active Learning ที่มีประสิทธิภาพ สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในการจัดการเรียนการสอนวิชาวิทยาศาสตร์และ วิชาอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้อง

3. เป็นแนวทางสำหรับครูและบุคลากรทางการศึกษาในการพัฒนารูปแบบการจัดการเรียนรู้ที่ส่งเสริมทักษะการแก้ปัญหา การคิดวิเคราะห์ และการทำงานร่วมกันของผู้เรียนในระดับชั้นอื่น ๆ

4. เป็นข้อมูลพื้นฐานสำหรับผู้บริหารสถานศึกษาและหน่วยงานที่เกี่ยวข้องในการกำหนดนโยบายและแนวทางการพัฒนาการจัดการเรียนการสอนวิทยาศาสตร์ที่มุ่งเน้นการพัฒนาทักษะในศตวรรษที่ 21 ให้กับผู้เรียน

5. ช่วยยกระดับคุณภาพการศึกษาของโรงเรียนบ้านกล้อทอในด้านการจัดการเรียนการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี