นวัตกรรม "สถานีอัจฉริยะเรียนรู้ธรรมชาติ"

นวัตกรรมการจัดการเรียนรู้แบบบูรณาการ STEM สำหรับนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 1

การวิจัยและพัฒนานวัตกรรมนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อ 1) พัฒนารูปแบบการจัดการเรียนรู้แบบสถานีที่บูรณาการ STEM Education ผ่านการสำรวจธรรมชาติรอบตัว 2) ศึกษาผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนรู้ด้าน STEM ของนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 1 ที่เรียนด้วยนวัตกรรม "สถานีอัจฉริยะเรียนรู้ธรรมชาติ" และ 3) ศึกษาความพึงพอใจของนักเรียนที่มีต่อการเรียนรู้ด้วยนวัตกรรมดังกล่าว

กลุ่มตัวอย่างที่ใช้ในการวิจัยครั้งนี้เป็นนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 1 โรงเรียนศักดิ์สุนันท์วิทยา จำนวน 20 คน ได้มาโดยการเลือกแบบเจาะจง เครื่องมือที่ใช้ในการวิจัยประกอบด้วย 1) แผนการจัดการเรียนรู้โดยใช้นวัตกรรม "สถานีอัจฉริยะเรียนรู้ธรรมชาติ" จำนวน 8 แผน 2) แบบทดสอบวัดผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนรู้ด้าน STEM 3) แบบประเมินทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์และกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม และ 4) แบบสอบถามความพึงพอใจของนักเรียน วิเคราะห์ข้อมูลโดยใช้ค่าเฉลี่ย ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน และการทดสอบค่าที (t-test for dependent samples)

ผลการวิจัยพบว่า

1. นวัตกรรม "สถานีอัจฉริยะเรียนรู้ธรรมชาติ" ประกอบด้วย 5 สถานีการเรียนรู้ ได้แก่ สถานีนักสำรวจธรรมชาติ สถานีนักวิทยาศาสตร์ตัวน้อย สถานีนักประดิษฐ์รักษ์สิ่งแวดล้อม สถานีศิลปินธรรมชาติ และสถานีนักเล่าเรื่องวิทยาศาสตร์ โดยแต่ละสถานีมีกิจกรรมที่ส่งเสริมทักษะ STEM ที่แตกต่างกัน นักเรียนหมุนเวียนเข้าร่วมกิจกรรมทุกสถานีตามกระบวนการเรียนรู้แบบ 5E (Engage, Explore, Explain, Elaborate, Evaluate)
2. นักเรียนที่เรียนด้วยนวัตกรรม "สถานีอัจฉริยะเรียนรู้ธรรมชาติ" มีผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนรู้ด้าน STEM หลังเรียนสูงกว่าก่อนเรียนอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติที่ระดับ .01 และมีทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์และกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมอยู่ในระดับดี (ค่าเฉลี่ย 4.25 จากคะแนนเต็ม 5) โดยทักษะที่นักเรียนมีพัฒนาการสูงสุด คือ ทักษะการสังเกตและการตั้งคำถาม
3. นักเรียนมีความพึงพอใจต่อการเรียนรู้ด้วยนวัตกรรม "สถานีอัจฉริยะเรียนรู้ธรรมชาติ" ในระดับมากที่สุด (ค่าเฉลี่ย 4.78 จากคะแนนเต็ม 5) โดยด้านที่มีความพึงพอใจสูงสุดคือ ความสนุกสนานในการเรียนรู้และการได้ลงมือปฏิบัติกิจกรรมด้วยตนเอง

นวัตกรรม "สถานีอัจฉริยะเรียนรู้ธรรมชาติ" สามารถพัฒนาการเรียนรู้แบบบูรณาการ STEM โดยใช้ธรรมชาติรอบตัวเป็นแหล่งเรียนรู้ เสริมสร้างทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์และความคิดสร้างสรรค์ของนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 1 ได้อย่างมีประสิทธิภาพ อีกทั้งยังเป็นรูปแบบการจัดการเรียนรู้ที่สามารถนำไปประยุกต์ใช้กับบริบทโรงเรียนอื่นได้ โดยปรับใช้ทรัพยากรธรรมชาติที่มีอยู่ในท้องถิ่นนั้นๆ

นวัตกรรม "สถานีอัจฉริยะเรียนรู้ธรรมชาติ" มีจุดประสงค์หลักเพื่อพัฒนาการเรียนรู้แบบบูรณาการ STEM ผ่านการสำรวจและทดลองเกี่ยวกับธรรมชาติรอบตัว สำหรับนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 1 โดยใช้รูปแบบการเรียนรู้แบบสถานี (Learning Station) ที่ส่งเสริมทักษะการสังเกต การตั้งคำถาม การทดลอง และการออกแบบเชิงวิศวกรรมอย่างสร้างสรรค์

จุดประสงค์เชิงพฤติกรรม

ด้านความรู้ (Knowledge)

1. นักเรียนสามารถบอกชื่อและลักษณะของสิ่งมีชีวิตและสิ่งไม่มีชีวิตในธรรมชาติรอบโรงเรียนได้
2. นักเรียนสามารถอธิบายความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตกับสิ่งแวดล้อมในระบบนิเวศอย่างง่ายได้
3. นักเรียนสามารถจำแนกประเภทของวัสดุธรรมชาติตามคุณสมบัติทางกายภาพได้

ด้านทักษะกระบวนการ (Process Skills)

1. นักเรียนสามารถใช้เครื่องมืออย่างง่าย เช่น แว่นขยาย เทอร์โมมิเตอร์ เพื่อสังเกตและเก็บข้อมูลจากธรรมชาติได้
2. นักเรียนสามารถทำการทดลองตามขั้นตอนที่กำหนดและบันทึกผลการทดลองได้
3. นักเรียนสามารถออกแบบและสร้างชิ้นงานอย่างง่ายโดยใช้วัสดุจากธรรมชาติได้
4. นักเรียนสามารถนำเสนอผลการสำรวจและทดลองในรูปแบบที่เข้าใจง่าย เช่น ภาพวาด แผนภาพ หรือโมเดลได้

ด้านเจตคติ (Attitude)

1. นักเรียนมีความกระตือรือร้นและสนใจที่จะเรียนรู้เกี่ยวกับธรรมชาติรอบตัว
2. นักเรียนมีความรับผิดชอบต่อการดูแลรักษาสิ่งแวดล้อมในโรงเรียนและชุมชน
3. นักเรียนมีความอดทนและไม่ย่อท้อต่อความล้มเหลวในการทดลองหรือการสร้างชิ้นงาน
4. นักเรียนมีความภูมิใจในผลงานของตนเองและเพื่อนร่วมชั้น

ด้านทักษะทางสังคม (Social Skills)

1. นักเรียนสามารถทำงานร่วมกับเพื่อนในกลุ่มย่อยได้อย่างมีประสิทธิภาพ
2. นักเรียนสามารถสื่อสารความคิดและแบ่งปันความรู้กับเพื่อนได้
3. นักเรียนรู้จักรับฟังความคิดเห็นของผู้อื่นและเคารพในความแตกต่าง

จุดประสงค์เชิงนวัตกรรม

1. เพื่อพัฒนารูปแบบการจัดการเรียนรู้แบบสถานีที่ส่งเสริมทักษะ STEM สำหรับเด็กวัย 6-7 ปี
2. เพื่อสร้างสื่อและอุปกรณ์การเรียนรู้ที่เหมาะสมกับพัฒนาการของเด็กวัยประถมศึกษาตอนต้น
3. เพื่อบูรณาการการเรียนรู้ในห้องเรียนกับสิ่งแวดล้อมจริงรอบโรงเรียน
4. เพื่อส่งเสริมการเรียนรู้แบบ Active Learning ที่เด็กได้ลงมือปฏิบัติจริง

นวัตกรรมนี้ออกแบบให้สอดคล้องกับมาตรฐานการเรียนรู้และตัวชี้วัดตามหลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี คณิตศาสตร์ และการงานอาชีพ สำหรับชั้นประถมศึกษาปีที่ 1 โดยมุ่งเน้นการเรียนรู้ที่มีความหมาย ส่งเสริมการคิดวิเคราะห์ และเตรียมความพร้อมทักษะแห่งศตวรรษที่ 21 สำหรับผู้เรียน

1. แนวคิดการจัดการเรียนรู้แบบ STEM Education

STEM Education เป็นแนวทางการจัดการศึกษาที่บูรณาการความรู้ใน 4 สาขาวิชา ได้แก่ วิทยาศาสตร์ (Science) เทคโนโลยี (Technology) วิศวกรรมศาสตร์ (Engineering) และคณิตศาสตร์ (Mathematics) โดยมุ่งเน้นการนำความรู้ไปใช้แก้ปัญหาในชีวิตจริง สำหรับเด็กประถมศึกษาปีที่ 1 (อายุ 6-7 ปี) การจัดการเรียนรู้แบบ STEM ควรเน้นการสร้างพื้นฐานความคิดเชิงเหตุผล การสังเกต และการแก้ปัญหาผ่านการลงมือทำกิจกรรมที่เชื่อมโยงกับประสบการณ์ใกล้ตัว (Bybee, 2013; สสวท., 2559)

2. ทฤษฎีพัฒนาการทางสติปัญญาของเพียเจต์ (Piaget's Theory of Cognitive Development)

เด็กวัย 6-7 ปี อยู่ในช่วงขั้นปฏิบัติการคิดรูปธรรม (Concrete Operational Stage) ซึ่งเด็กเริ่มมีความสามารถในการคิดอย่างเป็นเหตุเป็นผล แต่ยังต้องอาศัยสิ่งที่เป็นรูปธรรมหรือการได้ลงมือปฏิบัติจริง ไม่สามารถเข้าใจแนวคิดที่เป็นนามธรรมได้ดีนัก การจัดกิจกรรมในนวัตกรรม "สถานีอัจฉริยะเรียนรู้ธรรมชาติ" จึงเน้นประสบการณ์ตรงและการลงมือทำ (Hands-on) โดยใช้วัสดุที่จับต้องได้และสิ่งแวดล้อมรอบตัวเป็นสื่อการเรียนรู้ (Piaget, 1964)

วิเคราะห์ข้อมูลโดยใช้ค่าเฉลี่ย ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน และการทดสอบค่าที (t-test for dependent samples)

1. แผนการจัดการเรียนรู้โดยใช้นวัตกรรม "สถานีอัจฉริยะเรียนรู้ธรรมชาติ" จำนวน 8 แผน
2. แบบทดสอบวัดผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนรู้ด้าน STEM
3. แบบประเมินทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์และกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม
4. แบบสอบถามความพึงพอใจของนักเรียน

กลุ่มตัวอย่างเป็นนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 1 โรงเรียนศักดิ์สุนันท์วิทยา จำนวน 20 คน ได้มาโดยการเลือกแบบเจาะจง

นวัตกรรม "สถานีอัจฉริยะเรียนรู้ธรรมชาติ" สามารถพัฒนาการเรียนรู้แบบบูรณาการ STEM โดยใช้ธรรมชาติรอบตัวเป็นแหล่งเรียนรู้ เสริมสร้างทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์และความคิดสร้างสรรค์ของนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 1 ได้อย่างมีประสิทธิภาพ และสามารถนำไปประยุกต์ใช้กับบริบทโรงเรียนอื่นได้