ชื่อนวัตกรรม : การพัฒนาชุดกิจกรรม STEM Education เรื่อง ตัวกลางของแสงและวัตถุทึบแสง เพื่อส่งเสริมทักษะการคิดวิเคราะห์และผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนของนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 4/1 โรงเรียนอนุบาลแจ้ห่ม สังกัดสำนักงานเขตพื้นที่การศึกษาประถมศึกษาลำปางเขต 3 ปีการศึกษา 2568

ประเภทนวัตกรรม : STEM Education

ระดับการศึกษา : ประถมศึกษา

กลุ่มสาระการเรียนรู้ : วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

การศึกษาในศตวรรษที่ 21 มุ่งเน้นการพัฒนาผู้เรียนให้มีทักษะที่จำเป็นต่อการดำรงชีวิตและการทำงานในอนาคต โดยเฉพาะอย่างยิ่งทักษะการคิดวิเคราะห์ซึ่งเป็นทักษะสำคัญที่ช่วยให้ผู้เรียนสามารถแยกแยะ เชื่อมโยง และประเมินข้อมูลเพื่อนำไปสู่การตัดสินใจและแก้ปัญหาได้อย่างมีประสิทธิภาพ (วิจารณ์ พานิช, 2560) การจัดการศึกษาด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีจึงมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาทักษะดังกล่าว ซึ่งสอดคล้องกับนโยบายการพัฒนาประเทศไทยตามแผนยุทธศาสตร์ชาติ 20 ปี (พ.ศ. 2561-2580) ที่มุ่งเน้นการพัฒนาและเสริมสร้างศักยภาพทรัพยากรมนุษย์ให้มีความพร้อมทั้งกาย ใจ สติปัญญา และทักษะที่จำเป็นในศตวรรษที่ 21 (สำนักงานสภาพัฒนาการเศรษฐกิจและสังคมแห่งชาติ, 2562)

อย่างไรก็ตาม จากผลการทดสอบระดับชาติขั้นพื้นฐาน (O-NET) ในกลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ของนักเรียนระดับชั้นประถมศึกษาปีที่ 6 ซึ่งสะท้อนผลการเรียนรู้ตั้งแต่ระดับชั้นประถมศึกษาตอนต้นถึงตอนปลาย พบว่าคะแนนเฉลี่ยระดับประเทศในปีการศึกษา 2566 เท่ากับ 32.25 คะแนน (สถาบันทดสอบทางการศึกษาแห่งชาติ, 2567) ซึ่งอยู่ในระดับที่ต่ำกว่าเกณฑ์มาตรฐาน และเมื่อวิเคราะห์ตามมาตรฐานการเรียนรู้พบว่า นักเรียนมีคะแนนต่ำในมาตรฐานที่เกี่ยวข้องกับการคิดวิเคราะห์และการทดลองทางวิทยาศาสตร์ สอดคล้องกับผลการประเมินโครงการประเมินผลนักเรียนร่วมกับนานาชาติ (PISA) ซึ่งพบว่า นักเรียนไทยมีคะแนนเฉลี่ยด้านวิทยาศาสตร์ต่ำกว่าค่าเฉลี่ยขององค์การเพื่อความร่วมมือและการพัฒนาทางเศรษฐกิจ (OECD) (สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี, 2566)

สำหรับโรงเรียนอนุบาลแจ้ห่ม สังกัดสำนักงานเขตพื้นที่การศึกษาประถมศึกษาลำปางเขต 3 ซึ่งเป็นบริบทของการวิจัยในครั้งนี้ พบว่ามีผลการทดสอบ NT (National Test) ในด้านทักษะการคิดวิเคราะห์ของนักเรียนระดับชั้นประถมศึกษาปีที่ 3 ปีการศึกษา 2566 ต่ำกว่าค่าเฉลี่ยระดับประเทศ (โรงเรียนอนุบาลแจ้ห่ม, 2567) และจากการสังเกตการจัดการเรียนการสอนและการสัมภาษณ์ครูผู้สอนในระดับชั้นประถมศึกษาปีที่ 4 พบว่า นักเรียนส่วนใหญ่ยังขาดทักษะการคิดวิเคราะห์และมีปัญหาในการเรียนรู้เนื้อหาที่เป็นนามธรรม โดยเฉพาะเรื่อง ตัวกลางของแสงและวัตถุทึบแสง ซึ่งเป็นเนื้อหาที่จำเป็นต้องอาศัยการทดลองและปฏิบัติจริงเพื่อให้เกิดความเข้าใจที่ถูกต้อง นอกจากนี้ การจัดการเรียนการสอนยังไม่เอื้อต่อการพัฒนาทักษะการคิดวิเคราะห์ของนักเรียนเท่าที่ควร

จากการทบทวนวรรณกรรมเกี่ยวกับการจัดการเรียนรู้ที่ส่งเสริมทักษะการคิดวิเคราะห์และผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนวิทยาศาสตร์ พบว่า การจัดการเรียนรู้ตามแนวทาง STEM Education เป็นรูปแบบการจัดการเรียนรู้ที่มีประสิทธิภาพในการพัฒนาผู้เรียนให้มีทักษะที่จำเป็นในศตวรรษที่ 21 โดยเฉพาะอย่างยิ่งทักษะการคิดวิเคราะห์ (พรทิพย์ ศิริภัทราชัย, 2563) STEM Education เป็นแนวทางการจัดการศึกษาที่บูรณาการความรู้ใน 4 สหวิทยาการ ได้แก่ วิทยาศาสตร์ (Science) เทคโนโลยี (Technology) วิศวกรรมศาสตร์ (Engineering) และคณิตศาสตร์ (Mathematics) โดยเน้นการนำความรู้ไปใช้แก้ปัญหาในชีวิตจริง รวมทั้งการพัฒนากระบวนการหรือผลผลิตใหม่ที่เป็นประโยชน์ต่อการดำเนินชีวิตและการทำงาน (สุพรรณี ชาญประเสริฐ, 2564) สอดคล้องกับงานวิจัยของ ศศิธร อินทร์เอี่ยม และคณะ (2565) ที่พบว่า การจัดการเรียนรู้ตามแนวทาง STEM Education ช่วยส่งเสริมทักษะการคิดวิเคราะห์และผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนวิทยาศาสตร์ของนักเรียนให้สูงขึ้น เนื่องจากเป็นการจัดการเรียนรู้ที่เน้นให้ผู้เรียนได้ลงมือปฏิบัติ แก้ปัญหา และสร้างสรรค์ชิ้นงานด้วยตนเอง

อย่างไรก็ตาม จากการศึกษางานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับการจัดการเรียนรู้ตามแนวทาง STEM Education พบว่า งานวิจัยส่วนใหญ่มุ่งเน้นการศึกษาในระดับมัธยมศึกษามากกว่าระดับประถมศึกษา และยังมีช่องว่างในการวิจัยเกี่ยวกับการพัฒนาชุดกิจกรรม STEM Education ที่เฉพาะเจาะจงสำหรับการเรียนรู้เรื่อง ตัวกลางของแสงและวัตถุทึบแสง ในระดับชั้นประถมศึกษาปีที่ 4 ซึ่งเป็นเนื้อหาที่มีความสำคัญในการวางพื้นฐานความเข้าใจเกี่ยวกับแสงและการมองเห็น (ทิศนา แขมมณี, 2561) นอกจากนี้ ยังพบว่ามีการศึกษาวิจัยจำนวนน้อยที่มุ่งพัฒนาทั้งทักษะการคิดวิเคราะห์และผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนควบคู่กันไปในบริบทของโรงเรียนในพื้นที่ห่างไกล เช่น โรงเรียนในสังกัดสำนักงานเขตพื้นที่การศึกษาประถมศึกษาลำปางเขต 3

ด้วยเหตุนี้ ผู้วิจัยจึงมีความสนใจที่จะพัฒนาชุดกิจกรรม STEM Education เรื่อง ตัวกลางของแสงและวัตถุทึบแสง สำหรับนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 4/1 โรงเรียนอนุบาลแจ้ห่ม สังกัดสำนักงานเขตพื้นที่การศึกษาประถมศึกษาลำปางเขต 3 ปีการศึกษา 2568 โดยชุดกิจกรรมดังกล่าวจะมุ่งเน้นการบูรณาการความรู้ด้านวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์ ผ่านการจัดกิจกรรมการเรียนรู้ที่เน้นให้ผู้เรียนได้ลงมือปฏิบัติ สืบเสาะหาความรู้ และสร้างสรรค์ชิ้นงานที่เกี่ยวข้องกับตัวกลางของแสงและวัตถุทึบแสง ซึ่งจะช่วยส่งเสริมให้นักเรียนมีความเข้าใจในเนื้อหา สามารถพัฒนาทักษะการคิดวิเคราะห์ และมีผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนที่สูงขึ้น (จารุวรรณ เทวกุล, 2564) ตลอดจนเป็นการเตรียมความพร้อมให้นักเรียนมีทักษะที่จำเป็นในศตวรรษที่ 21 สามารถนำความรู้ไปประยุกต์ใช้ในชีวิตประจำวันและเป็นพื้นฐานในการศึกษาต่อในระดับที่สูงขึ้น

การวิจัยในครั้งนี้จะเป็นประโยชน์ต่อการพัฒนาคุณภาพการศึกษาในระดับประถมศึกษา โดยเฉพาะอย่างยิ่งในบริบทของโรงเรียนในพื้นที่ห่างไกล ซึ่งมักประสบปัญหาในการจัดการเรียนการสอนวิทยาศาสตร์ ทั้งในด้านสื่อการเรียนรู้ กิจกรรมการเรียนการสอน และการพัฒนาทักษะการคิดวิเคราะห์ของผู้เรียน (ธีระเกียรติ เจริญเศรษฐศิลป์, 2566) นอกจากนี้ ผลการวิจัยยังจะเป็นแนวทางสำหรับครูผู้สอนและผู้ที่เกี่ยวข้องในการพัฒนาชุดกิจกรรม STEM Education ในเนื้อหาอื่นๆ และในระดับชั้นอื่นๆ ซึ่งจะส่งผลต่อการยกระดับคุณภาพการศึกษาด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีของประเทศไทยต่อไป

1. เพื่อพัฒนาชุดกิจกรรม STEM Education เรื่อง ตัวกลางของแสงและวัตถุทึบแสง สำหรับนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 4/1 โรงเรียนอนุบาลแจ้ห่ม ให้มีประสิทธิภาพตามเกณฑ์ 75/75
2. เพื่อเปรียบเทียบทักษะการคิดวิเคราะห์ของนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 4/1 โรงเรียนอนุบาลแจ้ห่ม ก่อนและหลังการจัดการเรียนรู้โดยใช้ชุดกิจกรรม STEM Education เรื่อง ตัวกลางของแสงและวัตถุทึบแสง
3. เพื่อเปรียบเทียบผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนของนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 4/1 โรงเรียนอนุบาลแจ้ห่ม ก่อนและหลังการจัดการเรียนรู้โดยใช้ชุดกิจกรรม STEM Education เรื่อง ตัวกลางของแสงและวัตถุทึบแสง
4. เพื่อศึกษาความพึงพอใจของนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 4/1 โรงเรียนอนุบาลแจ้ห่ม ที่มีต่อการจัดการเรียนรู้โดยใช้ชุดกิจกรรม STEM Education เรื่อง ตัวกลางของแสงและวัตถุทึบแสง

1.1 แนวคิดและทฤษฎีเกี่ยวกับการจัดการเรียนรู้ในศตวรรษที่ 21

1.1.1 ทักษะการเรียนรู้ในศตวรรษที่ 21

ทักษะการเรียนรู้ในศตวรรษที่ 21 เป็นกรอบแนวคิดที่พัฒนาขึ้นเพื่อตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วของโลกยุคดิจิทัล โดยมุ่งเน้นการเตรียมความพร้อมให้ผู้เรียนมีความสามารถที่จำเป็นต่อการดำรงชีวิตและการทำงานในสังคมแห่งการเรียนรู้ ในปัจจุบัน สำนักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐาน (2563) ได้ระบุว่าการศึกษาในยุคปัจจุบันต้องพัฒนาผู้เรียนให้มีทักษะที่หลากหลายมากกว่าการเรียนรู้เนื้อหาวิชาการเพียงอย่างเดียว เนื่องจากความรู้ในปัจจุบันมีการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว และผู้เรียนสามารถเข้าถึงแหล่งข้อมูลได้ง่ายผ่านเทคโนโลยีสารสนเทศ

กรอบแนวคิดเกี่ยวกับทักษะการเรียนรู้ในศตวรรษที่ 21 ที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางในระดับสากลคือ กรอบแนวคิดที่พัฒนาโดยภาคีเพื่อทักษะแห่งศตวรรษที่ 21 (Partnership for 21st Century Skills: P21) ซึ่งวิจารณ์ พานิช (2564) ได้นำเสนอว่า กรอบแนวคิดนี้แบ่งทักษะออกเป็น 3 กลุ่มหลัก ได้แก่ ทักษะการเรียนรู้และนวัตกรรม ทักษะด้านสารสนเทศ สื่อ และเทคโนโลยี และทักษะชีวิตและการทำงาน โดยทักษะเหล่านี้จะต้องพัฒนาควบคู่ไปกับความรู้ในวิชาแกนหลักและความรู้เกี่ยวกับประเด็นสำคัญในศตวรรษที่ 21 ผ่านระบบส่งเสริมการเรียนรู้ที่มีประสิทธิภาพ

สุคนธ์ สินธพานนท์ (2564) ได้อธิบายเพิ่มเติมว่า ทักษะการเรียนรู้ในศตวรรษที่ 21 มีพื้นฐานมาจากแนวคิดสำคัญ คือ การเปลี่ยนจากการเน้นให้ผู้เรียน "รู้อะไร" (What to Know) เป็นการเน้น "เรียนรู้อย่างไร" (How to Learn) เพื่อให้สามารถเรียนรู้ได้ตลอดชีวิต การเปลี่ยนจากการเรียนรู้ที่เน้นการท่องจำเนื้อหาเป็นการเรียนรู้ที่เน้นการคิดและการลงมือปฏิบัติ และการเปลี่ยนจากการเรียนรู้แบบเดี่ยวเป็นการเรียนรู้แบบร่วมมือที่ส่งเสริมการทำงานเป็นทีมและการสื่อสาร แนวคิดเหล่านี้มีความสอดคล้องกับทฤษฎีการเรียนรู้แบบสร้างสรรค์นิยม (Constructivism) ที่เชื่อว่าผู้เรียนเป็นผู้สร้างความรู้ด้วยตนเองผ่านการมีปฏิสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อมและประสบการณ์ต่างๆ

การประยุกต์ใช้แนวคิดทักษะการเรียนรู้ในศตวรรษที่ 21 ในการจัดการเรียนการสอนสามารถทำได้หลากหลายรูปแบบ ทั้งนี้ จารุวรรณ เทวกุล (2564) ได้นำเสนอแนวทางการจัดการเรียนรู้ที่ส่งเสริมทักษะในศตวรรษที่ 21 โดยเน้นการจัดกิจกรรมที่ส่งเสริมให้ผู้เรียนได้พัฒนาทักษะการคิดวิเคราะห์ ความคิดสร้างสรรค์ การสื่อสาร และการทำงานร่วมกัน ผ่านการเรียนรู้แบบใช้โครงงานเป็นฐาน (Project-Based Learning: PBL) ที่ให้ผู้เรียนได้ลงมือปฏิบัติจริงในการสร้างสรรค์ผลงานที่มีความหมายและเชื่อมโยงกับชีวิตจริง

นอกจากนี้ สุพรรณี ชาญประเสริฐ (2564) ได้นำเสนอการประยุกต์ใช้แนวทาง STEM Education ในการพัฒนาทักษะการเรียนรู้ในศตวรรษที่ 21 โดยเน้นการบูรณาการความรู้ด้านวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์ ผ่านการออกแบบกิจกรรมที่ให้ผู้เรียนได้แก้ปัญหาที่ซับซ้อนและสร้างสรรค์นวัตกรรม ซึ่งช่วยพัฒนาทักษะการคิดขั้นสูง การทำงานร่วมกัน และความสามารถในการสื่อสาร โดยครูมีบทบาทเป็นผู้อำนวยความสะดวกในการเรียนรู้และให้คำแนะนำแก่ผู้เรียน

การนำเทคโนโลยีมาใช้ในการจัดการเรียนรู้ก็เป็นอีกแนวทางหนึ่งในการส่งเสริมทักษะการเรียนรู้ในศตวรรษที่ 21 ดังที่ ไพฑูรย์ สินลารัตน์ (2563) ได้เสนอว่า การใช้เทคโนโลยีดิจิทัลในการจัดการเรียนรู้ช่วยให้ผู้เรียนได้พัฒนาทักษะด้านสารสนเทศ สื่อ และเทคโนโลยี รวมทั้งทักษะการเรียนรู้ด้วยตนเอง ผ่านการเรียนรู้แบบผสมผสาน (Blended Learning) การเรียนรู้แบบห้องเรียนกลับด้าน (Flipped Classroom) หรือการใช้แพลตฟอร์มการเรียนรู้ออนไลน์ต่างๆ อย่างเช่น Google Classroom, Microsoft Teams, หรือ LMS (Learning Management System) อื่นๆ

ในส่วนของการประเมินผลการเรียนรู้ที่สอดคล้องกับการพัฒนาทักษะในศตวรรษที่ 21 นั้น ศศิธร อินทร์เอี่ยม และคณะ (2565) ได้เสนอแนวทางการประเมินตามสภาพจริง (Authentic Assessment) ที่ใช้วิธีการที่หลากหลายในการวัดและประเมินความสามารถของผู้เรียน เช่น การประเมินจากผลงาน (Performance Assessment) การประเมินจากแฟ้มสะสมงาน (Portfolio Assessment) และการประเมินตนเอง (Self-Assessment) ซึ่งช่วยให้ผู้เรียนได้สะท้อนการเรียนรู้และพัฒนาตนเองอย่างต่อเนื่อง

จากการศึกษาวิจัยเกี่ยวกับการพัฒนาทักษะการเรียนรู้ในศตวรรษที่ 21 พบข้อค้นพบสำคัญหลายประการที่มีผลต่อการออกแบบการจัดการเรียนรู้ที่มีประสิทธิภาพ ณรงค์ศักดิ์ เหล่าศรีเจริญ (2565) ได้ศึกษาแนวทางการพัฒนาทักษะในศตวรรษที่ 21 สำหรับนักเรียนไทยในระดับการศึกษาขั้นพื้นฐาน ผลการวิจัยพบว่า การจัดการเรียนรู้แบบ Active Learning ที่เน้นให้ผู้เรียนมีส่วนร่วมในกระบวนการเรียนรู้และได้ลงมือปฏิบัติจริง ช่วยส่งเสริมให้ผู้เรียนพัฒนาทักษะในศตวรรษที่ 21 ได้ดีกว่าการจัดการเรียนรู้แบบดั้งเดิมที่เน้นการบรรยาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งทักษะการคิดวิเคราะห์ การคิดสร้างสรรค์ การสื่อสาร และการทำงานร่วมกัน

อีกหนึ่งข้อค้นพบที่สำคัญมาจากงานวิจัยของ ปิยะวรรณ ปานโต (2564) ที่ศึกษาผลของการจัดการเรียนรู้แบบ STEM Education ที่มีต่อการพัฒนาทักษะในศตวรรษที่ 21 ของนักเรียนระดับประถมศึกษา ผลการวิจัยพบว่า การจัดการเรียนรู้แบบ STEM Education ช่วยส่งเสริมให้ผู้เรียนพัฒนาทักษะการคิดวิเคราะห์ การแก้ปัญหา และความคิดสร้างสรรค์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ เนื่องจากเป็นการจัดการเรียนรู้ที่เปิดโอกาสให้ผู้เรียนได้เรียนรู้ผ่านการแก้ปัญหาที่ซับซ้อนและสร้างสรรค์ชิ้นงานที่เกี่ยวข้องกับบริบทในชีวิตจริง

ในส่วนของการใช้เทคโนโลยีในการจัดการเรียนรู้ ทรงศักดิ์ ภูสีอ่อน (2565) ได้ศึกษาผลการใช้เทคโนโลยีดิจิทัลในการพัฒนาทักษะการเรียนรู้ในศตวรรษที่ 21 ของผู้เรียน ผลการวิจัยพบว่า การใช้เทคโนโลยีดิจิทัลในการจัดการเรียนรู้ช่วยส่งเสริมให้ผู้เรียนพัฒนาทักษะด้านสารสนเทศ สื่อ และเทคโนโลยี รวมทั้งทักษะการเรียนรู้ด้วยตนเอง การคิดวิเคราะห์ และการสื่อสาร โดยเฉพาะอย่างยิ่งการใช้เทคโนโลยีในการสร้างสรรค์ผลงานและการนำเสนอ

นอกจากนี้ ปัจจัยที่มีผลต่อความสำเร็จในการพัฒนาทักษะการเรียนรู้ในศตวรรษที่ 21 ได้รับการศึกษาโดย วัชรี เกษพิชัยณรงค์ (2563) ซึ่งพบว่า ปัจจัยสำคัญประกอบด้วย การพัฒนาครูให้มีความรู้ความเข้าใจและทักษะในการจัดการเรียนรู้ที่ส่งเสริมทักษะในศตวรรษที่ 21 การสนับสนุนจากผู้บริหารสถานศึกษาในด้านนโยบายและทรัพยากร และการมีส่วนร่วมของผู้ปกครองและชุมชนในการส่งเสริมการเรียนรู้ของผู้เรียน โดยเฉพาะการเชื่อมโยงการเรียนรู้ในห้องเรียนกับการประยุกต์ใช้ในชีวิตจริง

ประเด็นสำคัญของทักษะการเรียนรู้ในศตวรรษที่ 21

1. การเปลี่ยนแปลงจากทักษะพื้นฐานสู่ทักษะที่ซับซ้อน ทักษะการเรียนรู้ในศตวรรษที่ 21 มุ่งเน้นการพัฒนาทักษะที่ซับซ้อนมากกว่าทักษะพื้นฐาน (3Rs) เพียงอย่างเดียว จุดเน้นสำคัญคือการพัฒนาทักษะการคิดขั้นสูง เช่น การคิดวิเคราะห์ การคิดวิพากษ์ การคิดสร้างสรรค์ และการแก้ปัญหา รวมทั้งทักษะทางสังคมและอารมณ์ ทักษะการสื่อสาร และทักษะการทำงานร่วมกับผู้อื่น สุทธิพร จิตต์มิตรภาพ (2563) ได้อธิบายว่า ทักษะเหล่านี้เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการดำรงชีวิตและการทำงานในโลกที่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว เนื่องจากความรู้และทักษะที่มีอยู่เดิมอาจล้าสมัยได้อย่างรวดเร็ว ผู้เรียนจึงต้องมีความสามารถในการปรับตัว เรียนรู้สิ่งใหม่ และแก้ปัญหาที่ซับซ้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ
2. การบูรณาการเทคโนโลยีในการพัฒนาทักษะ การพัฒนาทักษะการเรียนรู้ในศตวรรษที่ 21 มีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับการใช้เทคโนโลยี ทั้งในด้านการเป็นเครื่องมือในการเรียนรู้และการเป็นทักษะที่ต้องพัฒนา ปิยวรรณ สมบูรณ์ดี (2564) ได้อธิบายว่า ทักษะด้านเทคโนโลยีในศตวรรษที่ 21 ไม่ได้หมายถึงเพียงความสามารถในการใช้งานอุปกรณ์หรือโปรแกรมต่างๆ เท่านั้น แต่ยังรวมถึงการใช้เทคโนโลยีอย่างมีวิจารณญาณ มีความรับผิดชอบ และมีจริยธรรม ตลอดจนการใช้เทคโนโลยีในการสร้างสรรค์นวัตกรรมและการสื่อสารอย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งเป็นทักษะที่จำเป็นในยุคดิจิทัล
3. การเชื่อมโยงการเรียนรู้กับโลกแห่งความเป็นจริง ประเด็นสำคัญอีกประการหนึ่งของทักษะการเรียนรู้ในศตวรรษที่ 21 คือการเชื่อมโยงการเรียนรู้ในห้องเรียนกับสถานการณ์จริงในชีวิตประจำวันและการทำงาน วิชัย วงษ์ใหญ่ (2563) ได้เสนอว่า การจัดการเรียนรู้ที่เชื่อมโยงกับโลกแห่งความเป็นจริงช่วยให้ผู้เรียนเห็นคุณค่าและความหมายของการเรียนรู้ เกิดแรงจูงใจในการเรียน และสามารถนำความรู้และทักษะไปประยุกต์ใช้ในสถานการณ์จริงได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งเป็นเป้าหมายสำคัญของการพัฒนาทักษะในศตวรรษที่ 21

องค์ประกอบของทักษะการเรียนรู้ในศตวรรษที่ 21

1. ทักษะการเรียนรู้และนวัตกรรม (Learning and Innovation Skills) องค์ประกอบนี้ประกอบด้วยทักษะย่อยที่สำคัญ ได้แก่ การคิดวิเคราะห์ (Critical Thinking) การแก้ปัญหา (Problem Solving) การสื่อสาร (Communication) การทำงานร่วมกัน (Collaboration) และความคิดสร้างสรรค์และนวัตกรรม (Creativity and Innovation) ศิริชัย กาญจนวาสี (2564) ได้อธิบายว่า ทักษะเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการเรียนรู้และการทำงานในศตวรรษที่ 21 เนื่องจากเป็นทักษะที่ช่วยให้ผู้เรียนสามารถรับมือกับความท้าทายใหม่ๆ สามารถวิเคราะห์และประเมินข้อมูลที่หลากหลาย สามารถสื่อสารและทำงานร่วมกับผู้อื่นได้อย่างมีประสิทธิภาพ และสามารถสร้างสรรค์นวัตกรรมที่ตอบสนองต่อความต้องการและแก้ปัญหาที่ซับซ้อนได้
2. ทักษะด้านสารสนเทศ สื่อ และเทคโนโลยี (Information, Media, and Technology Skills) องค์ประกอบนี้ประกอบด้วยทักษะย่อยที่เกี่ยวข้องกับการรู้เท่าทันสารสนเทศ (Information Literacy) การรู้เท่าทันสื่อ (Media Literacy) และการรู้เท่าทันเทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสาร (ICT Literacy) ภัทรวรรณ เมฆานันท์ (2565) ได้อธิบายว่า ทักษะเหล่านี้มีความสำคัญในยุคดิจิทัลที่ข้อมูลข่าวสารมีจำนวนมากและสามารถเข้าถึงได้ง่าย ผู้เรียนจำเป็นต้องมีความสามารถในการเข้าถึง ประเมิน และใช้สารสนเทศอย่างมีวิจารณญาณ เข้าใจวิธีการสร้างและนำเสนอสื่อในรูปแบบต่างๆ รวมทั้งสามารถใช้เทคโนโลยีดิจิทัลในการเรียนรู้ การทำงาน และการสื่อสารได้อย่างมีประสิทธิภาพและมีจริยธรรม
3. ทักษะชีวิตและการทำงาน (Life and Career Skills) องค์ประกอบนี้ประกอบด้วยทักษะย่อยที่เกี่ยวข้องกับความยืดหยุ่นและการปรับตัว (Flexibility and Adaptability) การริเริ่มและการนำตนเอง (Initiative and Self-Direction) ทักษะทางสังคมและข้ามวัฒนธรรม (Social and Cross-cultural Skills) การมีผลงานและความรับผิดชอบ (Productivity and Accountability) และภาวะผู้นำและความรับผิดชอบ (Leadership and Responsibility) ชัยวัฒน์ สุทธิรัตน์ (2564) ได้อธิบายว่า ทักษะเหล่านี้มีความสำคัญในการเตรียมผู้เรียนให้พร้อมสำหรับการดำรงชีวิตและการทำงานในโลกที่มีความหลากหลายและมีการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว ผู้เรียนจำเป็นต้องมีความสามารถในการปรับตัว การเรียนรู้ด้วยตนเอง การทำงานร่วมกับผู้อื่นที่มีความแตกต่างทางวัฒนธรรม การบริหารจัดการเวลาและทรัพยากร และการมีความรับผิดชอบต่อตนเองและสังคม

แนวทางการพัฒนาทักษะการเรียนรู้ในศตวรรษที่ 21

1. การจัดการเรียนรู้เชิงรุก (Active Learning) การจัดการเรียนรู้เชิงรุกเป็นแนวทางสำคัญในการพัฒนาทักษะการเรียนรู้ในศตวรรษที่ 21 โดยเน้นการมีส่วนร่วมของผู้เรียนในกระบวนการเรียนรู้ผ่านการลงมือปฏิบัติ การคิด และการแก้ปัญหา ทิศนา แขมมณี (2563) ได้เสนอรูปแบบการจัดการเรียนรู้เชิงรุกที่หลากหลาย เช่น การเรียนรู้แบบใช้ปัญหาเป็นฐาน (Problem-Based Learning) การเรียนรู้แบบใช้โครงงานเป็นฐาน (Project-Based Learning) การเรียนรู้แบบสืบเสาะ (Inquiry-Based Learning) และการเรียนรู้แบบใช้กรณีศึกษา (Case-Based Learning) ซึ่งล้วนเป็นรูปแบบที่ช่วยส่งเสริมให้ผู้เรียนได้พัฒนาทักษะการคิดขั้นสูง การทำงานร่วมกัน และความสามารถในการเรียนรู้ด้วยตนเอง

2. การบูรณาการเทคโนโลยีในการจัดการเรียนรู้ (ต่อ) การนำเทคโนโลยีมาใช้ในการจัดการเรียนรู้เป็นแนวทางสำคัญในการพัฒนาทักษะด้านสารสนเทศ สื่อ และเทคโนโลยี รวมทั้งทักษะการเรียนรู้และนวัตกรรม พงศธร มหาวิจิตร (2564) ได้เสนอแนวทางการบูรณาการเทคโนโลยีในการจัดการเรียนรู้ผ่านการใช้สื่อดิจิทัล แพลตฟอร์มการเรียนรู้ออนไลน์ และเครื่องมือดิจิทัลต่างๆ ในการสร้างสรรค์ผลงานและการนำเสนอ การใช้เทคโนโลยีความเป็นจริงเสริม (Augmented Reality: AR) และความเป็นจริงเสมือน (Virtual Reality: VR) ในการสร้างประสบการณ์การเรียนรู้ที่เสมือนจริง และการใช้เทคโนโลยีปัญญาประดิษฐ์ (Artificial Intelligence: AI) ในการสนับสนุนการเรียนรู้รายบุคคล (Personalized Learning) ตามความสนใจและความสามารถของผู้เรียน
3. การประเมินตามสภาพจริง (Authentic Assessment) การประเมินตามสภาพจริงเป็นแนวทางสำคัญในการติดตามและประเมินการพัฒนาทักษะการเรียนรู้ในศตวรรษที่ 21 โดยเน้นการประเมินที่สอดคล้องกับสถานการณ์จริงและสะท้อนถึงความสามารถที่แท้จริงของผู้เรียน กมลวรรณ ตังธนกานนท์ (2564) ได้เสนอรูปแบบการประเมินตามสภาพจริงที่หลากหลาย เช่น การประเมินจากผลงาน (Performance Assessment) การประเมินจากแฟ้มสะสมงาน (Portfolio Assessment) การประเมินตนเอง (Self-Assessment) และการประเมินโดยเพื่อน (Peer Assessment) ซึ่งล้วนเป็นรูปแบบที่ช่วยให้ผู้เรียนได้สะท้อนการเรียนรู้และพัฒนาตนเองอย่างต่อเนื่อง รวมทั้งช่วยให้ครูได้ข้อมูลที่ครอบคลุมและเป็นประโยชน์ต่อการพัฒนาการจัดการเรียนรู้
4. การสร้างชุมชนแห่งการเรียนรู้ (Learning Community) การสร้างชุมชนแห่งการเรียนรู้เป็นแนวทางสำคัญในการส่งเสริมการพัฒนาทักษะการเรียนรู้ในศตวรรษที่ 21 โดยเน้นการสร้างสภาพแวดล้อมที่เอื้อต่อการเรียนรู้ร่วมกัน การแลกเปลี่ยนความรู้และประสบการณ์ และการสนับสนุนซึ่งกันและกัน ธีระเกียรติ เจริญเศรษฐศิลป์ (2566) ได้เสนอแนวทางการสร้างชุมชนแห่งการเรียนรู้ผ่านการจัดกิจกรรมการเรียนรู้ที่ส่งเสริมการทำงานร่วมกัน การสร้างเครือข่ายความร่วมมือระหว่างโรงเรียนกับหน่วยงานภายนอก และการใช้เทคโนโลยีในการสร้างชุมชนแห่งการเรียนรู้ออนไลน์ที่เชื่อมโยงผู้เรียน ครู ผู้ปกครอง และผู้เชี่ยวชาญในสาขาต่างๆ เข้าด้วยกัน
5. การพัฒนาวิชาชีพครูอย่างต่อเนื่อง (Continuous Professional Development) การพัฒนาวิชาชีพครูอย่างต่อเนื่องเป็นแนวทางสำคัญในการส่งเสริมการพัฒนาทักษะการเรียนรู้ในศตวรรษที่ 21 โดยเน้นการเพิ่มพูนความรู้ ทักษะ และเทคนิคการจัดการเรียนรู้ที่ทันสมัยให้แก่ครูผู้สอน วรรณี แกมเกตุ (2563) ได้เสนอรูปแบบการพัฒนาวิชาชีพครูที่หลากหลาย เช่น การฝึกอบรมเชิงปฏิบัติการ การสร้างชุมชนแห่งการเรียนรู้ทางวิชาชีพ (Professional Learning Community: PLC) การแลกเปลี่ยนเรียนรู้ระหว่างครู และการทำวิจัยในชั้นเรียน ซึ่งล้วนเป็นรูปแบบที่ช่วยให้ครูได้พัฒนาตนเองอย่างต่อเนื่องและสามารถจัดการเรียนรู้ที่ส่งเสริมทักษะในศตวรรษที่ 21 ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ทักษะการเรียนรู้ในศตวรรษที่ 21 เป็นชุดของความสามารถที่จำเป็นสำหรับการดำรงชีวิตและการทำงานในโลกที่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว ประกอบด้วยทักษะสำคัญ 3 กลุ่ม ได้แก่ ทักษะการเรียนรู้และนวัตกรรม ทักษะด้านสารสนเทศ สื่อ และเทคโนโลยี และทักษะชีวิตและการทำงาน ซึ่งพัฒนาได้ผ่านการจัดการเรียนรู้ที่เน้นผู้เรียนเป็นสำคัญและการบูรณาการเทคโนโลยี แนวทางสำคัญในการพัฒนาทักษะดังกล่าว ได้แก่ การจัดการเรียนรู้เชิงรุก การบูรณาการเทคโนโลยี การประเมินตามสภาพจริง การสร้างชุมชนแห่งการเรียนรู้ และการพัฒนาวิชาชีพครู โดยมีเป้าหมายเพื่อเตรียมผู้เรียนให้พร้อมรับมือกับความท้าทายและการเปลี่ยนแปลงในอนาคต สามารถเรียนรู้ได้ตลอดชีวิต และมีส่วนร่วมในการพัฒนาสังคมอย่างสร้างสรรค์และยั่งยืน

1.1.2 การจัดการเรียนรู้เชิงรุก (Active Learning)

การจัดการเรียนรู้เชิงรุก (Active Learning) เป็นแนวคิดทางการศึกษาที่มุ่งเน้นการมีส่วนร่วมของผู้เรียนในกระบวนการเรียนรู้อย่างกระตือรือร้น แทนที่จะเป็นผู้รับความรู้แบบเพียงฝ่ายเดียว ทิศนา แขมมณี (2563) ได้อธิบายว่า การจัดการเรียนรู้เชิงรุกเป็นการจัดการเรียนรู้ที่เปิดโอกาสให้ผู้เรียนได้ลงมือปฏิบัติ คิดวิเคราะห์ แก้ปัญหา อภิปราย และสร้างความรู้ด้วยตนเอง ซึ่งทำให้ผู้เรียนเกิดการเรียนรู้ที่มีความหมายและคงทน ไม่ใช่เพียงแค่การฟังบรรยายและจดจำเนื้อหาเท่านั้น

แนวคิดพื้นฐานของการจัดการเรียนรู้เชิงรุกมีรากฐานมาจากทฤษฎีการเรียนรู้แบบสร้างสรรค์นิยม (Constructivism) ที่เชื่อว่าผู้เรียนเป็นผู้สร้างความรู้ด้วยตนเองจากการมีปฏิสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อมและประสบการณ์ต่างๆ สุคนธ์ สินธพานนท์ (2564) ได้กล่าวว่า การจัดการเรียนรู้เชิงรุกสอดคล้องกับแนวคิดของ John Dewey ที่เน้น "การเรียนรู้โดยการลงมือทำ" (Learning by Doing) และแนวคิดของ David Kolb เกี่ยวกับวงจรการเรียนรู้เชิงประสบการณ์ (Experiential Learning Cycle) ที่ประกอบด้วยการมีประสบการณ์ตรง การสังเกตและไตร่ตรอง การสร้างความคิดรวบยอด และการทดลองปฏิบัติ

จิราภรณ์ พิมใจใส (2563) ได้อธิบายลักษณะสำคัญของการจัดการเรียนรู้เชิงรุกว่าเป็นการจัดการเรียนรู้ที่มุ่งเน้นให้ผู้เรียนมีส่วนร่วมในกิจกรรมการเรียนรู้ทั้งด้านกาย (Physically Active) ด้านสติปัญญา (Cognitively Active) และด้านสังคม (Socially Active) ซึ่งช่วยให้ผู้เรียนได้พัฒนาทักษะการคิดขั้นสูง เช่น การคิดวิเคราะห์ การคิดสร้างสรรค์ และการคิดแก้ปัญหา อันเป็นทักษะสำคัญในศตวรรษที่ 21 นอกจากนี้ ยังช่วยส่งเสริมให้ผู้เรียนมีแรงจูงใจในการเรียนรู้ มีความรับผิดชอบต่อการเรียนรู้ของตนเอง และสามารถนำความรู้ไปประยุกต์ใช้ในสถานการณ์จริงได้

ในการจัดการเรียนรู้เชิงรุก บทบาทของครูเปลี่ยนไปจากการเป็นผู้ถ่ายทอดความรู้ (Sage on the Stage) เป็นผู้อำนวยความสะดวกในการเรียนรู้ (Guide on the Side) ที่คอยออกแบบกิจกรรม สร้างบรรยากาศที่เอื้อต่อการเรียนรู้ และให้คำแนะนำช่วยเหลือผู้เรียนตามความจำเป็น โดยมีเป้าหมายสำคัญคือการช่วยให้ผู้เรียนสามารถเรียนรู้ได้ด้วยตนเองและพัฒนาทักษะที่จำเป็นในศตวรรษที่ 21

การประยุกต์ใช้แนวคิดการจัดการเรียนรู้เชิงรุกในบริบทการศึกษาสามารถทำได้หลากหลายรูปแบบ ตั้งแต่การนำไปใช้ในระดับกิจกรรมการเรียนรู้ย่อยในชั้นเรียน ไปจนถึงการออกแบบหลักสูตรและการจัดการเรียนรู้ทั้งรายวิชา วัชรี เกษพิชัยณรงค์ (2563) ได้นำเสนอเทคนิคการจัดการเรียนรู้เชิงรุกที่สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในชั้นเรียน เช่น การใช้คำถามกระตุ้นการคิด (Think-Pair-Share) การอภิปรายกลุ่มย่อย (Small Group Discussion) การใช้เกมและการจำลองสถานการณ์ (Games and Simulations) การแสดงบทบาทสมมติ (Role Play) การใช้กรณีศึกษา (Case Study) และการจัดการเรียนรู้แบบแลกเปลี่ยนความคิดเห็น (Gallery Walk) ซึ่งเทคนิคเหล่านี้ช่วยกระตุ้นให้ผู้เรียนมีส่วนร่วมในกระบวนการเรียนรู้อย่างกระตือรือร้น

นอกจากเทคนิคย่อยแล้ว ยังมีรูปแบบการจัดการเรียนรู้เชิงรุกที่เป็นระบบมากขึ้น ดังที่ ปิยะวรรณ ปานโต (2564) ได้นำเสนอไว้ ได้แก่ การเรียนรู้แบบใช้ปัญหาเป็นฐาน (Problem-Based Learning: PBL) ที่ให้ผู้เรียนแก้ปัญหาที่ซับซ้อนและเกี่ยวข้องกับชีวิตจริง การเรียนรู้แบบใช้โครงงานเป็นฐาน (Project-Based Learning) ที่ให้ผู้เรียนสร้างสรรค์ผลงานที่สะท้อนความรู้ความเข้าใจ การเรียนรู้แบบสืบเสาะ (Inquiry-Based Learning) ที่ให้ผู้เรียนค้นคว้าและสร้างความรู้ด้วยตนเอง การเรียนรู้แบบร่วมมือ (Cooperative Learning) ที่เน้นการทำงานร่วมกันเป็นกลุ่ม และการเรียนรู้แบบห้องเรียนกลับด้าน (Flipped Classroom) ที่ให้ผู้เรียนศึกษาเนื้อหาด้วยตนเองนอกห้องเรียนและใช้เวลาในชั้นเรียนสำหรับกิจกรรมที่ต้องการการมีปฏิสัมพันธ์และการให้คำแนะนำจากครู

การนำเทคโนโลยีมาใช้ในการจัดการเรียนรู้เชิงรุกก็เป็นอีกแนวทางที่สำคัญในยุคดิจิทัล พรทิพย์ ศิริภัทราชัย (2563) ได้นำเสนอการใช้เทคโนโลยีในการสนับสนุนการจัดการเรียนรู้เชิงรุก เช่น การใช้สื่อดิจิทัลและแอปพลิเคชันต่างๆ ในการสร้างปฏิสัมพันธ์ระหว่างครูกับผู้เรียน การใช้แพลตฟอร์มการเรียนรู้ออนไลน์ในการจัดกิจกรรมการเรียนรู้แบบห้องเรียนกลับด้าน และการใช้เทคโนโลยีความเป็นจริงเสริม (Augmented Reality: AR) และความเป็นจริงเสมือน (Virtual Reality: VR) ในการสร้างประสบการณ์การเรียนรู้ที่เสมือนจริง ซึ่งช่วยเพิ่มความน่าสนใจและประสิทธิภาพในการจัดการเรียนรู้เชิงรุก

อย่างไรก็ตาม การประยุกต์ใช้การจัดการเรียนรู้เชิงรุกให้ประสบความสำเร็จจำเป็นต้องคำนึงถึงปัจจัยสำคัญหลายประการ ได้แก่ การออกแบบกิจกรรมที่สอดคล้องกับวัตถุประสงค์การเรียนรู้ การจัดเตรียมสื่อและแหล่งการเรียนรู้ที่เหมาะสม การสร้างบรรยากาศที่เอื้อต่อการมีส่วนร่วมและการแลกเปลี่ยนความคิดเห็น และการวัดและประเมินผลที่สอดคล้องกับลักษณะของการจัดการเรียนรู้เชิงรุก ซึ่งควรเน้นการประเมินตามสภาพจริงที่สะท้อนทักษะการคิดขั้นสูงและความสามารถในการประยุกต์ใช้ความรู้

จากการศึกษาวิจัยเกี่ยวกับการจัดการเรียนรู้เชิงรุกในบริบทการศึกษาไทย พบข้อค้นพบสำคัญหลายประการที่สะท้อนถึงผลกระทบและประสิทธิภาพของการจัดการเรียนรู้รูปแบบนี้ ณรงค์ศักดิ์ เหล่าศรีเจริญ (2565) ได้ศึกษาผลของการจัดการเรียนรู้เชิงรุกที่มีต่อผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนและทักษะการคิดวิเคราะห์ของนักเรียนระดับประถมศึกษา ผลการวิจัยพบว่า นักเรียนที่ได้รับการจัดการเรียนรู้เชิงรุกมีผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนและทักษะการคิดวิเคราะห์สูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ เนื่องจากการจัดการเรียนรู้เชิงรุกเปิดโอกาสให้นักเรียนได้ลงมือปฏิบัติ คิดวิเคราะห์ และสร้างความรู้ด้วยตนเอง ซึ่งสอดคล้องกับการทำงานของสมองและกระบวนการเรียนรู้ธรรมชาติของมนุษย์

นอกจากนี้ ศศิธร อินทร์เอี่ยม และคณะ (2565) ได้ศึกษาผลของการจัดการเรียนรู้เชิงรุกด้วยวิธีการเรียนรู้แบบใช้โครงงานเป็นฐาน (Project-Based Learning) ที่มีต่อการพัฒนาทักษะการทำงานร่วมกันและความคิดสร้างสรรค์ของนักเรียนระดับมัธยมศึกษา ผลการวิจัยพบว่า นักเรียนที่ได้รับการจัดการเรียนรู้ด้วยวิธีนี้มีทักษะการทำงานร่วมกันและความคิดสร้างสรรค์สูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ โดยเฉพาะในด้านการสื่อสาร การแบ่งปันความรับผิดชอบ การยอมรับความคิดเห็นที่แตกต่าง และการสร้างสรรค์ผลงานที่มีความแปลกใหม่และมีคุณค่า

ในด้านการพัฒนาทักษะในศตวรรษที่ 21 จารุวรรณ เทวกุล (2564) ได้ศึกษาผลของการจัดการเรียนรู้เชิงรุกบูรณาการกับ STEM Education ที่มีต่อการพัฒนาทักษะการ

1. การคิดวิเคราะห์ หมายถึง ความสามารถของนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 4/1 โรงเรียนอนุบาลแจ้ห่ม ในการจำแนก แยกแยะองค์ประกอบต่างๆ ของเรื่องตัวกลางของแสงและวัตถุทึบแสง และหาความสัมพันธ์เชิงเหตุผลระหว่างองค์ประกอบเหล่านั้น เพื่อให้ได้ข้อเท็จจริงหรือข้อสรุปที่ถูกต้อง ประกอบด้วย 3 ด้าน คือ (1) การวิเคราะห์ความสำคัญ (2) การวิเคราะห์ความสัมพันธ์ และ (3) การวิเคราะห์หลักการ ซึ่งวัดได้จากคะแนนแบบทดสอบวัดทักษะการคิดวิเคราะห์แบบปรนัย 4 ตัวเลือก จำนวน 20 ข้อ ที่ผู้วิจัยสร้างขึ้น 2. ชุดกิจกรรม STEM Education เรื่อง ตัวกลางของแสงและวัตถุทึบแสง หมายถึง สื่อการเรียนรู้ที่บูรณาการความรู้ด้านวิทยาศาสตร์ (Science) เทคโนโลยี (Technology) วิศวกรรมศาสตร์ (Engineering) และคณิตศาสตร์ (Mathematics) ที่ผู้วิจัยสร้างขึ้นสำหรับนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 4/1 โรงเรียนอนุบาลแจ้ห่ม ประกอบด้วย (1) คู่มือครู (2) แผนการจัดการเรียนรู้ (3) ใบความรู้ (4) ใบกิจกรรม (5) สื่อและอุปกรณ์การทดลอง และ (6) แบบทดสอบย่อยท้ายกิจกรรม โดยชุดกิจกรรมนี้ผ่านการตรวจสอบคุณภาพจากผู้เชี่ยวชาญและมีประสิทธิภาพตามเกณฑ์ 75/75 3. ตัวกลางของแสง หมายถึง วัตถุหรือสสารที่แสงสามารถเดินทางผ่านได้ในระดับที่แตกต่างกัน แบ่งเป็น 3 ประเภท ได้แก่ ตัวกลางโปร่งใส ตัวกลางโปร่งแสง และตัวกลางทึบแสง ซึ่งเป็นเนื้อหาในรายวิชาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ระดับชั้นประถมศึกษาปีที่ 4 ตามหลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2560 (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. 2565) 4. นักเรียน หมายถึง ผู้ที่กำลังศึกษาในระดับชั้นประถมศึกษาปีที่ 4/1 โรงเรียนอนุบาลแจ้ห่ม สังกัดสำนักงานเขตพื้นที่การศึกษาประถมศึกษาลำปางเขต 3 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 2568 จำนวน 37 คน 5. ประสิทธิภาพของชุดกิจกรรม หมายถึง คุณภาพของชุดกิจกรรม STEM Education เรื่อง ตัวกลางของแสงและวัตถุทึบแสง ที่ผู้วิจัยสร้างขึ้น ซึ่งประเมินตามเกณฑ์ 75/75 โดย o 75 ตัวแรก หมายถึง ร้อยละของคะแนนเฉลี่ยจากการทำแบบทดสอบย่อยท้ายกิจกรรมของนักเรียนทั้งหมด o 75 ตัวหลัง หมายถึง ร้อยละของคะแนนเฉลี่ยจากการทำแบบทดสอบวัดผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนหลังเรียนของนักเรียนทั้งหมด 6. ผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน หมายถึง ความรู้ความเข้าใจของนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 4/1 โรงเรียนอนุบาลแจ้ห่ม ในเรื่อง ตัวกลางของแสงและวัตถุทึบแสง ซึ่งวัดได้จากคะแนนการทำแบบทดสอบวัดผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนแบบปรนัย 4 ตัวเลือก จำนวน 30 ข้อ ที่ผู้วิจัยสร้างขึ้น โดยครอบคลุมพฤติกรรมการเรียนรู้ด้านพุทธิพิสัยตามแนวคิดของบลูม 6 ระดับ ได้แก่ ความรู้ความจำ ความเข้าใจ การนำไปใช้ การวิเคราะห์ การสังเคราะห์ และการประเมินค่า 7. วัตถุทึบแสง หมายถึง วัตถุที่แสงไม่สามารถผ่านได้ ทำให้เกิดเงาบนฉากรับแสงเป็นเงามืด เช่น ไม้ โลหะ หิน เป็นต้น ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเนื้อหาเรื่องตัวกลางของแสง ในรายวิชาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ระดับชั้นประถมศึกษาปีที่ 4 8. ความพึงพอใจต่อการจัดการเรียนรู้ หมายถึง ความรู้สึกหรือทัศนคติในทางบวกของนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 4/1 โรงเรียนอนุบาลแจ้ห่ม ที่มีต่อการจัดการเรียนรู้โดยใช้ชุดกิจกรรม STEM Education เรื่อง ตัวกลางของแสงและวัตถุทึบแสง ซึ่งวัดได้จากแบบประเมินความพึงพอใจที่ผู้วิจัยสร้างขึ้น เป็นแบบมาตราส่วนประมาณค่า (Rating Scale) 5 ระดับ จำนวน 15 ข้อ โดยมีเกณฑ์การแปลความหมายของค่าเฉลี่ย ดังนี้ o 4.51 - 5.00 หมายถึง มีความพึงพอใจในระดับมากที่สุด o 3.51 - 4.50 หมายถึง มีความพึงพอใจในระดับมาก o 2.51 - 3.50 หมายถึง มีความพึงพอใจในระดับปานกลาง o 1.51 - 2.50 หมายถึง มีความพึงพอใจในระดับน้อย o 1.00 - 1.50 หมายถึง มีความพึงพอใจในระดับน้อยที่สุด

การวิจัยครั้งนี้มีเครื่องมือวิจัย 2 ประเภท ได้แก่

1. เครื่องมือที่ใช้ในการทดลอง ได้แก่
   • ชุดกิจกรรม STEM Education เรื่อง ตัวกลางของแสงและวัตถุทึบแสง สำหรับนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 4 จำนวน 1 ชุด
2. เครื่องมือที่ใช้ในการเก็บรวบรวมข้อมูล ได้แก่
   • แบบทดสอบวัดทักษะการคิดวิเคราะห์ จำนวน 1 ฉบับ
   • แบบทดสอบวัดผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน จำนวน 1 ฉบับ
   • แบบประเมินความพึงพอใจต่อการจัดการเรียนรู้ จำนวน 1 ฉบับ

ลักษณะของเครื่องมือแต่ละชิ้น

1. ชุดกิจกรรม STEM Education เรื่อง ตัวกลางของแสงและวัตถุทึบแสง

ชุดกิจกรรม STEM Education เรื่อง ตัวกลางของแสงและวัตถุทึบแสง สำหรับนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 4 ประกอบด้วย

1. คู่มือครู ซึ่งมีรายละเอียดเกี่ยวกับคำแนะนำการใช้ชุดกิจกรรม จุดประสงค์การเรียนรู้ เนื้อหาสาระ และการวัดและประเมินผล
2. แผนการจัดการเรียนรู้ จำนวน 5 แผน รวม 10 ชั่วโมง ดังนี้
   • แผนที่ 1 เรื่อง แสงและการมองเห็น (2 ชั่วโมง)
   • แผนที่ 2 เรื่อง ตัวกลางโปร่งใส (2 ชั่วโมง)
   • แผนที่ 3 เรื่อง ตัวกลางโปร่งแสง (2 ชั่วโมง)
   • แผนที่ 4 เรื่อง วัตถุทึบแสง (2 ชั่วโมง)
   • แผนที่ 5 เรื่อง การประยุกต์ใช้ความรู้เรื่องตัวกลางของแสง (2 ชั่วโมง)
3. ใบความรู้ จำนวน 5 ชุด สอดคล้องกับเนื้อหาในแผนการจัดการเรียนรู้
4. ใบกิจกรรม จำนวน 5 ชุด เน้นกิจกรรมตามแนวทาง STEM Education ที่บูรณาการความรู้ด้านวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์
5. สื่อและอุปกรณ์การทดลอง สำหรับการจัดกิจกรรมในแต่ละแผนการจัดการเรียนรู้
6. แบบทดสอบย่อยท้ายกิจกรรม จำนวน 5 ชุด (ชุดละ 10 ข้อ) รวม 50 ข้อ

2. แบบทดสอบวัดทักษะการคิดวิเคราะห์

เป็นแบบทดสอบปรนัยชนิดเลือกตอบ 4 ตัวเลือก จำนวน 20 ข้อ คะแนนเต็ม 20 คะแนน ใช้เวลาในการทำ 30 นาที ครอบคลุมทักษะการคิดวิเคราะห์ 3 ด้าน ตามแนวคิดของบลูม ได้แก่

1. การวิเคราะห์ความสำคัญ (Analysis of Element) จำนวน 6 ข้อ
2. การวิเคราะห์ความสัมพันธ์ (Analysis of Relationship) จำนวน 7 ข้อ
3. การวิเคราะห์หลักการ (Analysis of Organizational Principles) จำนวน 7 ข้อ

3. แบบทดสอบวัดผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน

เป็นแบบทดสอบปรนัยชนิดเลือกตอบ 4 ตัวเลือก จำนวน 30 ข้อ คะแนนเต็ม 30 คะแนน ใช้เวลาในการทำ 40 นาที ครอบคลุมพฤติกรรมการเรียนรู้ด้านพุทธิพิสัยตามแนวคิดของบลูม 6 ระดับ ได้แก่

1. ความรู้ความจำ (Remembering) จำนวน 5 ข้อ
2. ความเข้าใจ (Understanding) จำนวน 5 ข้อ
3. การนำไปใช้ (Applying) จำนวน 5 ข้อ
4. การวิเคราะห์ (Analyzing) จำนวน 5 ข้อ
5. การสังเคราะห์ (Evaluating) จำนวน 5 ข้อ
6. การประเมินค่า (Creating) จำนวน 5 ข้อ

4. แบบประเมินความพึงพอใจต่อการจัดการเรียนรู้

เป็นแบบประเมินความพึงพอใจแบบมาตราส่วนประมาณค่า (Rating Scale) 5 ระดับ ตามวิธีของลิเคิร์ท (Likert) จำนวน 15 ข้อ แบ่งเป็น 3 ด้าน ได้แก่

1. ด้านเนื้อหาและกิจกรรมการเรียนรู้ จำนวน 5 ข้อ
2. ด้านสื่อและอุปกรณ์การเรียนรู้ จำนวน 5 ข้อ
3. ด้านการวัดและประเมินผล จำนวน 5 ข้อ

โดยมีเกณฑ์การให้คะแนนดังนี้ 5 คะแนน หมายถึง มีความพึงพอใจในระดับมากที่สุด 4 คะแนน หมายถึง มีความพึงพอใจในระดับมาก 3 คะแนน หมายถึง มีความพึงพอใจในระดับปานกลาง 2 คะแนน หมายถึง มีความพึงพอใจในระดับน้อย 1 คะแนน หมายถึง มีความพึงพอใจในระดับน้อยที่สุด

ขั้นตอนการสร้างและพัฒนา

1. การสร้างและพัฒนาชุดกิจกรรม STEM Education

1. ศึกษาหลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2560 (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. 2565) กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ระดับชั้นประถมศึกษาปีที่ 4 และหลักสูตรสถานศึกษา โรงเรียนอนุบาลแจ้ห่ม
2. ศึกษาแนวคิด ทฤษฎี และงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับการจัดการเรียนรู้แบบ STEM Education การพัฒนาทักษะการคิดวิเคราะห์ และเนื้อหาเรื่องตัวกลางของแสงและวัตถุทึบแสง
3. วิเคราะห์เนื้อหาและกำหนดจุดประสงค์การเรียนรู้ เพื่อกำหนดขอบเขตและโครงสร้างของชุดกิจกรรม
4. ออกแบบและสร้างชุดกิจกรรม STEM Education เรื่อง ตัวกลางของแสงและวัตถุทึบแสง ประกอบด้วย คู่มือครู แผนการจัดการเรียนรู้ ใบความรู้ ใบกิจกรรม สื่อและอุปกรณ์การทดลอง และแบบทดสอบย่อยท้ายกิจกรรม
5. นำชุดกิจกรรมที่สร้างขึ้นเสนอต่ออาจารย์ที่ปรึกษาวิทยานิพนธ์ เพื่อตรวจสอบความถูกต้องเหมาะสมและปรับปรุงแก้ไขตามข้อเสนอแนะ
6. นำชุดกิจกรรมที่ปรับปรุงแล้วเสนอต่อผู้เชี่ยวชาญ จำนวน 5 ท่าน ประกอบด้วย ผู้เชี่ยวชาญด้านการสอนวิทยาศาสตร์ 2 ท่าน ผู้เชี่ยวชาญด้าน STEM Education 2 ท่าน และผู้เชี่ยวชาญด้านการวัดและประเมินผล 1 ท่าน เพื่อประเมินคุณภาพของชุดกิจกรรม
7. ปรับปรุงแก้ไขชุดกิจกรรมตามข้อเสนอแนะของผู้เชี่ยวชาญ
8. นำชุดกิจกรรมไปทดลองใช้กับนักเรียนที่ไม่ใช่กลุ่มตัวอย่าง จำนวน 3 ครั้ง ดังนี้
   • การทดลองแบบรายบุคคล (Individual Tryout) กับนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 4/2 โรงเรียนอนุบาลแจ้ห่ม จำนวน 3 คน เพื่อตรวจสอบความชัดเจนของภาษาและคำสั่ง
   • การทดลองแบบกลุ่มย่อย (Small Group Tryout) กับนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 4/2 โรงเรียนอนุบาลแจ้ห่ม จำนวน 9 คน เพื่อตรวจสอบความเหมาะสมของเวลาและกิจกรรม
   • การทดลองภาคสนาม (Field Tryout) กับนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 4/1 โรงเรียนอนุบาลแจ้ห่ม จำนวน 37 คน เพื่อหาประสิทธิภาพของชุดกิจกรรมตามเกณฑ์ 75/75
9. ปรับปรุงแก้ไขชุดกิจกรรมให้มีความสมบูรณ์และพร้อมที่จะนำไปใช้จริงกับกลุ่มตัวอย่าง

2. การสร้างและพัฒนาแบบทดสอบวัดทักษะการคิดวิเคราะห์

1. ศึกษาแนวคิด ทฤษฎี และเอกสารที่เกี่ยวข้องกับการวัดและประเมินทักษะการคิดวิเคราะห์
2. วิเคราะห์ทักษะการคิดวิเคราะห์ตามแนวคิดของบลูม เพื่อกำหนดโครงสร้างของแบบทดสอบ
3. สร้างแบบทดสอบวัดทักษะการคิดวิเคราะห์แบบปรนัย 4 ตัวเลือก จำนวน 30 ข้อ ซึ่งมากกว่าจำนวนที่ต้องการใช้จริง (20 ข้อ)
4. นำแบบทดสอบที่สร้างขึ้นเสนอต่ออาจารย์ที่ปรึกษาวิทยานิพนธ์ เพื่อตรวจสอบความถูกต้องและปรับปรุงแก้ไขตามข้อเสนอแนะ
5. นำแบบทดสอบที่ปรับปรุงแล้วเสนอต่อผู้เชี่ยวชาญ จำนวน 3 ท่าน ประกอบด้วย ผู้เชี่ยวชาญด้านการสอนวิทยาศาสตร์ 1 ท่าน ผู้เชี่ยวชาญด้านการคิดวิเคราะห์ 1 ท่าน และผู้เชี่ยวชาญด้านการวัดและประเมินผล 1 ท่าน เพื่อตรวจสอบความเที่ยงตรงเชิงเนื้อหา (Content Validity)
6. คัดเลือกข้อสอบที่มีค่าดัชนีความสอดคล้อง (IOC) ตั้งแต่ 0.50 ขึ้นไป และปรับปรุงแก้ไขข้อสอบตามข้อเสนอแนะของผู้เชี่ยวชาญ
7. นำแบบทดสอบไปทดลองใช้กับนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 5 โรงเรียนอนุบาลแจ้ห่ม จำนวน 30 คน ซึ่งไม่ใช่กลุ่มตัวอย่างและเคยเรียนเนื้อหาเรื่องตัวกลางของแสงและวัตถุทึบแสงมาแล้ว
8. วิเคราะห์คุณภาพรายข้อของแบบทดสอบ โดยหาค่าความยากง่าย (p) และค่าอำนาจจำแนก (r)
9. คัดเลือกข้อสอบที่มีค่าความยากง่ายระหว่าง 0.20-0.80 และค่าอำนาจจำแนกตั้งแต่ 0.20 ขึ้นไป จำนวน 20 ข้อ

10. วิเคราะห์หาค่าความเชื่อมั่น (Reliability) ของแบบทดสอบทั้งฉบับที่คัดเลือกไว้ 20 ข้อ โดยใช้สูตรคูเดอร์-ริชาร์ดสัน (KR-20)
11. จัดพิมพ์แบบทดสอบวัดทักษะการคิดวิเคราะห์ฉบับสมบูรณ์ จำนวน 20 ข้อ เพื่อนำไปใช้กับกลุ่มตัวอย่าง

3. การสร้างและพัฒนาแบบทดสอบวัดผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน

1. ศึกษาหลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2560 (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. 2565) กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ระดับชั้นประถมศึกษาปีที่ 4 ในเนื้อหาเรื่องตัวกลางของแสงและวัตถุทึบแสง
2. วิเคราะห์จุดประสงค์การเรียนรู้เพื่อกำหนดพฤติกรรมการเรียนรู้ที่ต้องการวัด ตามแนวคิดของบลูม 6 ระดับ ได้แก่ ความรู้ความจำ ความเข้าใจ การนำไปใช้ การวิเคราะห์ การสังเคราะห์ และการประเมินค่า
3. สร้างตารางวิเคราะห์ข้อสอบ (Test Blueprint) เพื่อกำหนดโครงสร้างและข้อคำถามให้ครอบคลุมเนื้อหาและพฤติกรรมการเรียนรู้ที่ต้องการวัด
4. สร้างแบบทดสอบวัดผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนแบบปรนัย 4 ตัวเลือก จำนวน 45 ข้อ ซึ่งมากกว่าจำนวนที่ต้องการใช้จริง (30 ข้อ)
5. นำแบบทดสอบที่สร้างขึ้นเสนอต่ออาจารย์ที่ปรึกษาวิทยานิพนธ์ เพื่อตรวจสอบความถูกต้องและปรับปรุงแก้ไขตามข้อเสนอแนะ
6. นำแบบทดสอบที่ปรับปรุงแล้วเสนอต่อผู้เชี่ยวชาญ จำนวน 3 ท่าน ประกอบด้วย ผู้เชี่ยวชาญด้านการสอนวิทยาศาสตร์ 2 ท่าน และผู้เชี่ยวชาญด้านการวัดและประเมินผล 1 ท่าน เพื่อตรวจสอบความเที่ยงตรงเชิงเนื้อหา (Content Validity)
7. คัดเลือกข้อสอบที่มีค่าดัชนีความสอดคล้อง (IOC) ตั้งแต่ 0.50 ขึ้นไป และปรับปรุงแก้ไขข้อสอบตามข้อเสนอแนะของผู้เชี่ยวชาญ
8. นำแบบทดสอบไปทดลองใช้กับนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 5 โรงเรียนอนุบาลแจ้ห่ม จำนวน 30 คน ซึ่งไม่ใช่กลุ่มตัวอย่างและเคยเรียนเนื้อหาเรื่องตัวกลางของแสงและวัตถุทึบแสงมาแล้ว
9. วิเคราะห์คุณภาพรายข้อของแบบทดสอบ โดยหาค่าความยากง่าย (p) และค่าอำนาจจำแนก (r)
10. คัดเลือกข้อสอบที่มีค่าความยากง่ายระหว่าง 0.20-0.80 และค่าอำนาจจำแนกตั้งแต่ 0.20 ขึ้นไป จำนวน 30 ข้อ โดยให้ครอบคลุมเนื้อหาและพฤติกรรมการเรียนรู้ตามที่กำหนดไว้ในตารางวิเคราะห์ข้อสอบ
11. วิเคราะห์หาค่าความเชื่อมั่น (Reliability) ของแบบทดสอบทั้งฉบับที่คัดเลือกไว้ 30 ข้อ โดยใช้สูตรคูเดอร์-ริชาร์ดสัน (KR-20)
12. จัดพิมพ์แบบทดสอบวัดผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนฉบับสมบูรณ์ จำนวน 30 ข้อ เพื่อนำไปใช้กับกลุ่มตัวอย่าง

4. การสร้างและพัฒนาแบบประเมินความพึงพอใจต่อการจัดการเรียนรู้

1. ศึกษาแนวคิด ทฤษฎี และเอกสารที่เกี่ยวข้องกับการสร้างแบบประเมินความพึงพอใจ
2. กำหนดประเด็นและขอบเขตในการประเมินความพึงพอใจ แบ่งเป็น 3 ด้าน ได้แก่ ด้านเนื้อหาและกิจกรรมการเรียนรู้ ด้านสื่อและอุปกรณ์การเรียนรู้ และด้านการวัดและประเมินผล
3. สร้างแบบประเมินความพึงพอใจแบบมาตราส่วนประมาณค่า 5 ระดับ ตามวิธีของลิเคิร์ท จำนวน 20 ข้อ
4. นำแบบประเมินความพึงพอใจที่สร้างขึ้นเสนอต่ออาจารย์ที่ปรึกษาวิทยานิพนธ์ เพื่อตรวจสอบความถูกต้องเหมาะสมและปรับปรุงแก้ไขตามข้อเสนอแนะ
5. นำแบบประเมินความพึงพอใจที่ปรับปรุงแล้วเสนอต่อผู้เชี่ยวชาญ จำนวน 3 ท่าน ประกอบด้วย ผู้เชี่ยวชาญด้านการสอนวิทยาศาสตร์ 1 ท่าน ผู้เชี่ยวชาญด้าน STEM Education 1 ท่าน และผู้เชี่ยวชาญด้านการวัดและประเมินผล 1 ท่าน เพื่อตรวจสอบความเที่ยงตรงเชิงเนื้อหา (Content Validity)
6. คัดเลือกข้อคำถามที่มีค่าดัชนีความสอดคล้อง (IOC) ตั้งแต่ 0.50 ขึ้นไป และปรับปรุงแก้ไขตามข้อเสนอแนะของผู้เชี่ยวชาญ
7. นำแบบประเมินความพึงพอใจไปทดลองใช้กับนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 4/3 โรงเรียนอนุบาลแจ้ห่ม จำนวน 30 คน ซึ่งไม่ใช่กลุ่มตัวอย่าง
8. วิเคราะห์หาค่าความเชื่อมั่น (Reliability) ของแบบประเมินความพึงพอใจทั้งฉบับ โดยใช้สูตรสัมประสิทธิ์แอลฟาของครอนบาค (Cronbach's Alpha Coefficient)
9. คัดเลือกข้อคำถามที่มีคุณภาพเหมาะสม จำนวน 15 ข้อ โดยให้ครอบคลุมทั้ง 3 ด้านที่ต้องการประเมิน
10. จัดพิมพ์แบบประเมินความพึงพอใจฉบับสมบูรณ์ จำนวน 15 ข้อ เพื่อนำไปใช้กับกลุ่มตัวอย่าง

การตรวจสอบคุณภาพเครื่องมือ

1. ชุดกิจกรรม STEM Education เรื่อง ตัวกลางของแสงและวัตถุทึบแสง

1. ความเที่ยงตรงเชิงเนื้อหา (Content Validity) ตรวจสอบโดยผู้เชี่ยวชาญ จำนวน 5 ท่าน ได้ค่าดัชนีความสอดคล้อง (IOC) อยู่ระหว่าง 0.60 - 1.00
2. ประสิทธิภาพของชุดกิจกรรม (E1/E2) ตรวจสอบโดยการทดลองใช้กับนักเรียนที่ไม่ใช่กลุ่มตัวอย่าง 3 ครั้ง ได้ผลดังนี้
   • การทดลองแบบรายบุคคล (Individual Tryout) ได้ค่าประสิทธิภาพ 68.33/69.17
   • การทดลองแบบกลุ่มย่อย (Small Group Tryout) ได้ค่าประสิทธิภาพ 72.78/73.33
   • การทดลองภาคสนาม (Field Tryout) ได้ค่าประสิทธิภาพ 77.27/78.51 ซึ่งเป็นไปตามเกณฑ์ 75/75 ที่กำหนดไว้

2. แบบทดสอบวัดทักษะการคิดวิเคราะห์

1. ความเที่ยงตรงเชิงเนื้อหา (Content Validity) ตรวจสอบโดยผู้เชี่ยวชาญ จำนวน 3 ท่าน ได้ค่าดัชนีความสอดคล้อง (IOC) อยู่ระหว่าง 0.67 - 1.00
2. ความยากง่าย (Difficulty) ของแบบทดสอบวัดทักษะการคิดวิเคราะห์ทั้งฉบับ มีค่าระหว่าง 0.27 - 0.77 ซึ่งอยู่ในเกณฑ์ที่กำหนด (0.20 - 0.80)
3. อำนาจจำแนก (Discrimination) ของแบบทดสอบวัดทักษะการคิดวิเคราะห์ทั้งฉบับ มีค่าระหว่าง 0.24 - 0.78 ซึ่งอยู่ในเกณฑ์ที่กำหนด (≥ 0.20)
4. ความเชื่อมั่น (Reliability) ของแบบทดสอบวัดทักษะการคิดวิเคราะห์ทั้งฉบับ มีค่าเท่ากับ 0.87 ซึ่งอยู่ในเกณฑ์ที่มีความเชื่อมั่นสูง (> 0.70)

3. แบบทดสอบวัดผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน

1. ความเที่ยงตรงเชิงเนื้อหา (Content Validity) ตรวจสอบโดยผู้เชี่ยวชาญ จำนวน 3 ท่าน ได้ค่าดัชนีความสอดคล้อง (IOC) อยู่ระหว่าง 0.67 - 1.00
2. ความยากง่าย (Difficulty) ของแบบทดสอบวัดผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนทั้งฉบับ มีค่าระหว่าง 0.23 - 0.73 ซึ่งอยู่ในเกณฑ์ที่กำหนด (0.20 - 0.80)
3. อำนาจจำแนก (Discrimination) ของแบบทดสอบวัดผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนทั้งฉบับ มีค่าระหว่าง 0.27 - 0.73 ซึ่งอยู่ในเกณฑ์ที่กำหนด (≥ 0.20)
4. ความเชื่อมั่น (Reliability) ของแบบทดสอบวัดผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนทั้งฉบับ มีค่าเท่ากับ 0.92 ซึ่งอยู่ในเกณฑ์ที่มีความเชื่อมั่นสูงมาก (> 0.90)

4. แบบประเมินความพึงพอใจต่อการจัดการเรียนรู้

1. ความเที่ยงตรงเชิงเนื้อหา (Content Validity) ตรวจสอบโดยผู้เชี่ยวชาญ จำนวน 3 ท่าน ได้ค่าดัชนีความสอดคล้อง (IOC) อยู่ระหว่าง 0.67 - 1.00
2. ความเชื่อมั่น (Reliability) ของแบบประเมินความพึงพอใจทั้งฉบับ มีค่าเท่ากับ 0.89 ซึ่งอยู่ในเกณฑ์ที่มีความเชื่อมั่นสูง (> 0.70)

การเก็บรวบรวมข้อมูล

ขั้นตอนก่อนเก็บข้อมูล

1. ผู้วิจัยขออนุญาตดำเนินการวิจัยจากผู้อำนวยการโรงเรียนอนุบาลแจ้ห่ม
2. จัดเตรียมเครื่องมือที่ใช้ในการวิจัยให้พร้อมสำหรับการดำเนินการทดลอง ได้แก่
   • ชุดกิจกรรม STEM Education เรื่อง ตัวกลางของแสงและวัตถุทึบแสง
   • แบบทดสอบวัดทักษะการคิดวิเคราะห์
   • แบบทดสอบวัดผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน
   • แบบประเมินความพึงพอใจต่อการจัดการเรียนรู้
3. ปฐมนิเทศนักเรียนกลุ่มตัวอย่าง เพื่อชี้แจงวัตถุประสงค์ของการวิจัย ขั้นตอนการทำกิจกรรม และบทบาทของนักเรียนในการเข้าร่วมกิจกรรม
4. จัดเตรียมห้องเรียนและอุปกรณ์ที่ใช้ในการทดลองใ

ผู้วิจัยใช้สถิติในการวิเคราะห์ข้อมูล ดังนี้

1. สถิติพื้นฐาน

    1.1ค่าเฉลี่ย (Mean)

    1.2.ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน (Standard Deviation)

    1.3 ร้อยละ (Percentage)

2. สถิติที่ใช้ในการหาคุณภาพเครื่องมือ

    2.1การหาความเที่ยงตรงเชิงเนื้อหา (Content Validity) โดยใช้ดัชนีความสอดคล้อง (Index of Item-Objective Congruence: IOC)

    2.2 การหาค่าความยากง่าย (Difficulty) ของแบบทดสอบ

    2.3 การหาค่าอำนาจจำแนก (Discrimination) ของแบบทดสอบ

    2.4 การหาค่าความเชื่อมั่น (Reliability) ของแบบทดสอบ โดยใช้สูตรคูเดอร์-ริชาร์ดสัน (KR-20)

    2.5 การหาค่าความเชื่อมั่น (Reliability) ของแบบประเมินความพึงพอใจ โดยใช้สูตรสัมประสิทธิ์แอลฟาของครอนบาค (Cronbach’s Alpha Coefficient)

3. สถิติที่ใช้ในการตรวจสอบสมมติฐาน

    3.1การหาประสิทธิภาพของชุดกิจกรรม STEM Education ตามเกณฑ์ 75/75 ใช้สูตร E1/E2

     3.2การเปรียบเทียบทักษะการคิดวิเคราะห์และผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนของนักเรียนก่อนและหลังการจัดการเรียนรู้ โดยใช้สถิติ t-test for Dependent Samples

ประชากรที่ใช้ในการวิจัยครั้งนี้ คือ นักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 4 โรงเรียนอนุบาลแจ้ห่ม สังกัดสำนักงานเขตพื้นที่การศึกษาประถมศึกษาลำปางเขต 3 ปีการศึกษา 2568 จำนวน 2 ห้องเรียน รวมทั้งสิ้น 73 คน ซึ่งมีลักษณะดังนี้

• ห้อง 4/1 จำนวน 37 คน (ชาย 12 คน หญิง 25 คน)
• ห้อง 4/2 จำนวน 36 คน (ชาย 13 คน หญิง 13 คน)

วิธีกำหนดขนาดกลุ่มตัวอย่าง

การวิจัยครั้งนี้เป็นการวิจัยกึ่งทดลองที่ดำเนินการในชั้นเรียน จึงไม่ได้ใช้สูตรการคำนวณขนาดกลุ่มตัวอย่าง แต่ใช้การเลือกแบบเจาะจง (Purposive Sampling) เพื่อให้สอดคล้องกับบริบทของการวิจัยในชั้นเรียนและข้อจำกัดในการจัดการเรียนการสอนตามปกติของโรงเรียน

อย่างไรก็ตาม เพื่อให้ทราบถึงความเพียงพอของขนาดกลุ่มตัวอย่าง ผู้วิจัยได้คำนวณค่า Power Analysis โดยใช้โปรแกรม G*Power ในการคำนวณขนาดกลุ่มตัวอย่างเพื่อการทดสอบค่า t แบบ Paired t-test โดยกำหนดค่าอิทธิพล (Effect Size) ระดับปานกลาง (d = 0.5) ค่าความเชื่อมั่นที่ 95% (α = 0.05) และค่าอำนาจการทดสอบ (Power of Test) 0.80 ได้ขนาดกลุ่มตัวอย่างขั้นต่ำ 34 คน ซึ่งกลุ่มตัวอย่างที่ใช้จริงมีจำนวน 37 คน จึงมีความเพียงพอสำหรับการทดสอบสมมติฐาน

วิธีการสุ่ม/เลือกกลุ่มตัวอย่าง

ผู้วิจัยใช้วิธีการเลือกแบบเจาะจง (Purposive Sampling) โดยเลือกนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 4/1 จำนวน 37 คน เนื่องจากเป็นห้องเรียนที่ผู้วิจัยรับผิดชอบสอนในรายวิชาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี และจากการสำรวจพบว่านักเรียนในห้องเรียนนี้มีความหลากหลายในด้านความสามารถทางการเรียน ซึ่งเป็นตัวแทนที่ดีของนักเรียนทั้งระดับชั้น

เกณฑ์การคัดเข้า-ออก

เกณฑ์การคัดเข้า

1. เป็นนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 4/1 โรงเรียนอนุบาลแจ้ห่ม ปีการศึกษา 2568
2. สามารถเข้าร่วมกิจกรรมการเรียนรู้ได้ตลอดระยะเวลาการทดลอง
3. ได้รับความยินยอมจากผู้ปกครองในการเข้าร่วมการวิจัย

เกณฑ์การคัดออก

1. นักเรียนที่ขาดเรียนเกิน 20% ของเวลาเรียนทั้งหมด (ขาดเรียนเกิน 2 ชั่วโมงจากทั้งหมด 10 ชั่วโมง)
2. นักเรียนที่ไม่ได้ทำแบบทดสอบก่อนเรียนหรือหลังเรียน