3.1 ประเภทของการวิจัย
การวิจัยครั้งนี้เป็นการวิจัยเชิงนวัตกรรม (Innovation Research) ที่ใช้กระบวนการการวิจัยและพัฒนา (Research and Development: R&D) เพื่อพัฒนานวัตกรรมชุมชนแห่งการเรียนรู้ทางวิชาชีพดิจิทัลสำหรับการเสริมสร้างสมรรถนะครู STEM ในโรงเรียนขนาดใหญ่ โดยใช้วิธีการศึกษากรณีศึกษา (Case Study Research) เพื่อศึกษาอย่างลึกซึ้งในบริบทเฉพาะของโรงเรียนบ้านปงสนุก อำเภอเมืองลำปาง จังหวัดลำปาง
การวิจัยนี้มีลักษณะเป็นการวิจัยแบบผสม (Mixed Methods Research) ที่นำเสนอทั้งข้อมูลเชิงปริมาณและเชิงคุณภาพเพื่อให้ได้ข้อมูลที่ครอบคลุมและสมบูรณ์ โดยอาศัยแนวคิดของ Nguyen et al. (2023, หน้า 4-5) ที่ใช้วิธีผสมในการศึกษาระบบนิเวศการเรียนรู้ดิจิทัลเพื่อสำรวจกิจกรรมการเรียนการสอนและองค์ประกอบของระบบนิเวศการเรียนรู้ดิจิทัล ซึ่งได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นวิธีการที่มีประสิทธิภาพในการศึกษาบริบทการศึกษาไทย
3.2 แผนแบบการวิจัย
การวิจัยครั้งนี้ใช้แผนแบบการวิจัยเชิงนวัตกรรมที่ประยุกต์จากแนวคิดของ Ciptaningtyas et al. (2022, หน้า 155-157) เกี่ยวกับการพัฒนาแบบจำลองการเรียนรู้และการสอนแบบนวัตกรรมสำหรับการศึกษาเทคโนโลยีในยุค Thailand 4.0 โดยแบ่งเป็น 4 ขั้นตอนหลัก ได้แก่
ขั้นตอนที่ 1: การศึกษาข้อมูลพื้นฐานและวิเคราะห์ความต้องการ (Needs Assessment Phase)
- การทบทวนวรรณกรรมและเอกสารที่เกี่ยวข้อง
- การศึกษาบริบทและสภาพปัจจุบันของโรงเรียนบ้านปงสนุก
- การวิเคราะห์ความต้องการในการพัฒนาสมรรถนะครู STEM
- การระบุปัญหาและความท้าทายในการพัฒนาวิชาชีพครู
ขั้นตอนที่ 2: การออกแบบและพัฒนานวัตกรรม (Design and Development Phase)
- การออกแบบแพลตฟอร์มชุมชนแห่งการเรียนรู้ทางวิชาชีพดิจิทัล
- การพัฒนาเนื้อหาและกิจกรรมการเรียนรู้
- การสร้างเครื่องมือและระบบสนับสนุน
- การประเมินคุณภาพจากผู้เชี่ยวชาญ
ขั้นตอนที่ 3: การทดลองใช้และปรับปรุง (Implementation and Improvement Phase)
- การนำร่องใช้นวัตกรรมกับกลุ่มครู STEM
- การเก็บรวบรวมข้อมูลระหว่างการใช้งาน
- การวิเคราะห์ปัญหาและข้อจำกัด
- การปรับปรุงและพัฒนานวัตกรรมให้สมบูรณ์
ขั้นตอนที่ 4: การประเมินประสิทธิภาพและสรุปผล (Evaluation and Conclusion Phase)
- การประเมินประสิทธิภาพของนวัตกรรมที่พัฒนา
- การวิเคราะห์ผลกระทบต่อสมรรถนะครู STEM
- การสรุปผลและข้อเสนอแนะ
- การเผยแพร่ผลการวิจัย
3.3 ประชากรและกลุ่มตัวอย่าง
3.3.1 ประชากรเป้าหมาย
ประชากรเป้าหมายในการวิจัยครั้งนี้ ประกอบด้วย
- ครูผู้สอนวิชา STEM ในโรงเรียนบ้านปงสนุก จำนวน 140 คน
- ผู้บริหารและบุคลากรทางการศึกษา จำนวน 15 คน
- นักเรียนที่เรียนวิชา STEM จำนวน 2,300 คน
3.3.2 กลุ่มตัวอย่าง
การคัดเลือกกลุ่มตัวอย่างใช้วิธีการสุ่มตัวอย่างแบบเจาะจง (Purposive Sampling) และการสุ่มตัวอย่างแบบหลายขั้นตอน (Multi-stage Sampling) โดยแบ่งเป็น 3 กลุ่มหลัก
กลุ่มที่ 1: ผู้เชี่ยวชาญสำหรับการประเมินคุณภาพนวัตกรรม
- ผู้เชี่ยวชาญด้านเทคโนโลยีการศึกษา จำนวน 3 คน
- ผู้เชี่ยวชาญด้านการศึกษา STEM จำนวน 3 คน
- ผู้เชี่ยวชาญด้านการบริหารงานบุคคลทางการศึกษา จำนวน 3 คน
รวมผู้เชี่ยวชาญทั้งหมด 9 คน
กลุ่มที่ 2: กลุ่มทดลองใช้นวัตกรรม
- ครูผู้สอนวิชาวิทยาศาสตร์ จำนวน 8 คน
- ครูผู้สอนวิชาคณิตศาสตร์ จำนวน 8 คน
- ครูผู้สอนวิชาเทคโนโลยี จำนวน 6 คน
- ครูผู้สอนวิชาวิศวกรรมศาสตร์ จำนวน 3 คน
รวมครู STEM ทั้งหมด 25 คน
กลุ่มที่ 3: กลุ่มสำหรับการประเมินประสิทธิภาพ
- ครูผู้สอนวิชา STEM ที่ได้รับการสุ่มตัวอย่างแบบแบ่งชั้น จำนวน 70 คน
- ผู้บริหารและหัวหน้างาน จำนวน 10 คน
- นักเรียนที่เรียนกับครูในกลุ่มทดลอง จำนวน 300 คน
การกำหนดขนาดกลุ่มตัวอย่างอาศัยหลักการของ Yamane (1973) ที่กำหนดระดับความเชื่อมั่น 95% และความคลาดเคลื่อนไม่เกิน 5% สำหรับการวิจัยเชิงปริมาณ และหลักการความอิ่มตัวของข้อมูล (Data Saturation) สำหรับการวิจัยเชิงคุณภาพ
3.4 เครื่องมือที่ใช้ในการวิจัย
3.4.1 เครื่องมือสำหรับการเก็บรวบรวมข้อมูล
1. แบบสำรวจความต้องการ (Needs Assessment Questionnaire)
- แบบสอบถามความต้องการในการพัฒนาสมรรถนะครู STEM
- แบบสอบถามปัญหาและอุปสรรคในการพัฒนาวิชาชีพ
- แบบสอบถามความพร้อมในการใช้เทคโนโลยีดิจิทัล
- มีลักษณะเป็นแบบสอบถามแบบปิดและแบบเปิด จำนวน 40 ข้อ
2. แบบประเมินคุณภาพนวัตกรรม (Innovation Quality Assessment Form)
- แบบประเมินความเหมาะสมของแพลตฟอร์มดิจิทัล
- แบบประเมินคุณภาพเนื้อหาและกิจกรรม
- แบบประเมินความสอดคล้องกับวัตถุประสงค์
- ใช้มาตราส่วนประมาณค่า (Rating Scale) 5 ระดับ จำนวน 25 ข้อ
3. แบบทดสอบสมรรถนะครู STEM (STEM Teacher Competency Test)
- แบบทดสอบความรู้เนื้อหาวิชา STEM
- แบบทดสอบทักษะการใช้เทคโนโลยีในการสอน
- แบบทดสอบทักษะการบูรณาการ STEM
- แบบทดสอบแบบปรนัยและอัตนัย จำนวน 50 ข้อ
4. แบบสัมภาษณ์กึ่งโครงสร้าง (Semi-structured Interview Guide)
- คำถามเกี่ยวกับประสบการณ์การใช้นวัตกรรม
- คำถามเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงการปฏิบัติการสอน
- คำถามเกี่ยวกับปัญหาและข้อเสนอแนะ
- มีคำถามหลัก 15 คำถาม และคำถามแบบเจาะลึก
5. แบบสังเกตการณ์ (Observation Form)
- แบบสังเกตพฤติกรรมการเรียนรู้ของครู
- แบบสังเกตการมีส่วนร่วมในกิจกรรม PLC
- แบบสังเกตการใช้เทคโนโลยีในการสอน
- ใช้การสังเกตแบบมีโครงสร้างและบันทึกเชิงพรรณนา
3.4.2 นวัตกรรมที่พัฒนา
1. แพลตฟอร์มชุมชนแห่งการเรียนรู้ทางวิชาชีพดิจิทัล (Digital PLC Platform)
- ระบบจัดการการเรียนรู้ (Learning Management System: LMS)
- เครื่องมือสื่อสารและแลกเปลี่ยนเรียนรู้
- ระบบติดตามความก้าวหน้าและประเมินผล
- คลังความรู้และทรัพยากรการเรียนรู้ดิจิทัล
2. โมดูลการเรียนรู้ STEM แบบบูรณาการ (Integrated STEM Learning Modules)
- โมดูลการพัฒนาความรู้เนื้อหาวิชา STEM
- โมดูลการพัฒนาทักษะการสอนแบบ STEM
- โมดูลการใช้เทคโนโลยีในการสอน STEM
- โมดูลการบูรณาการ STEM ในบริบทท้องถิ่น
3. เครื่องมือประเมินและติดตาม (Assessment and Monitoring Tools)
- ระบบประเมินสมรรถนะครู STEM ออนไลน์
- เครื่องมือวิเคราะห์การเรียนรู้ (Learning Analytics)
- ระบบรายงานความก้าวหน้าแบบเรียลไทม์
- แดชบอร์ดสำหรับผู้บริหาร
3.5 การตรวจสอบคุณภาพเครื่องมือ
3.5.1 การตรวจสอบความเที่ยงตรงเชิงเนื้อหา (Content Validity)
การตรวจสอบความเที่ยงตรงเชิงเนื้อหาดำเนินการโดยผู้เชี่ยวชาญ 9 คน ในสาขาที่เกี่ยวข้อง ได้แก่ เทคโนโลยีการศึกษา การศึกษา STEM และการบริหารงานบุคคลทางการศึกษา โดยใช้ดัชนีความสอดคล้อง (Index of Item-Objective Congruence: IOC) เป็นเกณฑ์ในการพิจารณา กำหนดให้ค่า IOC ที่ยอมรับได้ต้องมีค่าตั้งแต่ 0.67 ขึ้นไป
3.5.2 การตรวจสอบความเชื่อมั่น (Reliability)
การตรวจสอบความเชื่อมั่นของเครื่องมือใช้วิธีการทดลองใช้ (Try-out) กับกลุ่มที่มีลักษณะคล้ายคลึงกับกลุ่มตัวอย่าง จำนวน 30 คน จากโรงเรียนในจังหวัดใกล้เคียง โดยคำนวณค่าสัมประสิทธิ์แอลฟาของครอนบาค (Cronbach's Alpha Coefficient) สำหรับแบบสอบถาม และใช้วิธี KR-20 สำหรับแบบทดสอบ กำหนดให้ค่าความเชื่อมั่นที่ยอมรับได้ต้องมีค่าตั้งแต่ 0.70 ขึ้นไป
3.5.3 การตรวจสอบความเที่ยงตรงเชิงโครงสร้าง (Construct Validity)
การตรวจสอบความเที่ยงตรงเชิงโครงสร้างใช้การวิเคราะห์องค์ประกอบเชิงสำรวจ (Exploratory Factor Analysis: EFA) และการวิเคราะห์องค์ประกอบเชิงยืนยัน (Confirmatory Factor Analysis: CFA) เพื่อยืนยันโครงสร้างของตัวแปรและความสัมพันธ์ระหว่างตัวแปร
3.6 การเก็บรวบรวมข้อมูล
3.6.1 ขั้นตอนการเก็บรวบรวมข้อมูล
ขั้นตอนที่ 1: การเตรียมการและขออนุญาต
- ขอหนังสือขออนุญาตจากมหาวิทยาลัยเพื่อเก็บข้อมูล
- ประสานงานกับผู้บริหารโรงเรียนบ้านปงสนุก
- ชี้แจงวัตถุประสงค์และขั้นตอนการวิจัยให้ผู้เกี่ยวข้องทราบ
- จัดเตรียมเครื่องมือและอุปกรณ์ที่จำเป็น
ขั้นตอนที่ 2: การสำรวจความต้องการ (เดือนที่ 1-2)
- เก็บข้อมูลแบบสำรวจความต้องการจากครู STEM และผู้บริหาร
- จัดกลุ่มสนทนา (Focus Group Discussion) เพื่อเจาะลึกปัญหาและความต้องการ
- สัมภาษณ์เชิงลึกกับผู้บริหารและครูผู้นำ
- วิเคราะห์เอกสารและข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับโรงเรียน
ขั้นตอนที่ 3: การพัฒนาและประเมินนวัตกรรม (เดือนที่ 3-6)
- พัฒนาแพลตฟอร์ม Digital PLC และโมดูลการเรียนรู้
- ประเมินคุณภาพนวัตกรรมจากผู้เชี่ยวชาญ
- ปรับปรุงและพัฒนานวัตกรรมตามข้อเสนอแนะ
- ทดสอบการใช้งานและแก้ไขปัญหาทางเทคนิค
ขั้นตอนที่ 4: การทดลองใช้และเก็บข้อมูล (เดือนที่ 7-10)
- นำร่องใช้นวัตกรรมกับกลุ่มครู STEM จำนวน 25 คน
- เก็บข้อมูลก่อนการทดลอง (Pre-test) ด้วยแบบทดสอบสมรรถนะครู STEM
- ดำเนินกิจกรรม PLC ดิจิทัลเป็นเวลา 3 เดือน
- สังเกตและบันทึกพฤติกรรมการเรียนรู้ของครูอย่างต่อเนื่อง
- เก็บข้อมูลหลังการทดลอง (Post-test) ด้วยแบบทดสอบสมรรถนะครู STEM
ขั้นตอนที่ 5: การประเมินผลและสรุป (เดือนที่ 11-12)
- เก็บข้อมูลจากการสำรวจความพึงพอใจและประสิทธิภาพ
- สัมภาษณ์เชิงลึกกับครูและผู้บริหารเกี่ยวกับผลกระทบของนวัตกรรม
- เก็บข้อมูลจากนักเรียนเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงการสอนของครู
- จัดกลุ่มสนทนาเพื่อรับฟังข้อเสนอแนะสำหรับการปรับปรุง
3.6.2 แหล่งข้อมูลและวิธีการเก็บข้อมูล
ข้อมูลปฐมภูมิ (Primary Data)
- ข้อมูลจากแบบสอบถามและแบบทดสอบ
- ข้อมูลจากการสัมภาษณ์และการสนทนากลุ่ม
- ข้อมูลจากการสังเกตการณ์และการบันทึกภาคสนาม
- ข้อมูลจากระบบแพลตฟอร์มดิจิทัลและ Learning Analytics
ข้อมูลทุติยภูมิ (Secondary Data)
- เอกสารทางราชการและนโยบายที่เกี่ยวข้อง
- ข้อมูลสถิติและรายงานประจำปีของโรงเรียน
- งานวิจัยและวรรณกรรมที่เกี่ยวข้อง
- ข้อมูลจากฐานข้อมูลทางการศึกษาระดับชาติ