ชื่อนวัตกรรม : การประยุกต์ใช้เทคโนโลยี IoT เพื่อพัฒนาผลิตภัณฑ์ชุมชนผ่านการจัดการเรียนรู้แบบ STEM Education: กรณีศึกษาการยกระดับผลิตภัณฑ์เกษตรอินทรีย์ของชุมชนอำเภองาว จังหวัดลำปาง สำหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 โรงเรียนประชารัฐธรรมคุณ

ประเภทนวัตกรรม : STEM Education

ระดับการศึกษา : มัธยมศึกษา

กลุ่มสาระการเรียนรู้ : วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทคัดย่อ

บทความนี้นำเสนอผลจากการศึกษาในโรงเรียนประชารัฐธรรมคุณ อำเภองาว จังหวัดลำปาง ภายใต้การดูแลของสำนักงานเขตพื้นที่การศึกษามัธยมศึกษาลำปางและลำพูน โดยมุ่งเน้นศักยภาพของการจัดการเรียนรู้แบบ STEM Education ที่บูรณาการเทคโนโลยี Internet of Things เพื่อพัฒนาผลิตภัณฑ์ชุมชน (การประยุกต์ใช้เทคโนโลยี IoT เพื่อพัฒนาผลิตภัณฑ์ชุมชนผ่านการจัดการเรียนรู้แบบ STEM Education: กรณีศึกษาการยกระดับผลิตภัณฑ์เกษตรอินทรีย์ของชุมชนอําเภองาว จังหวัดลําปาง สําหรับนักเรียนชั้น มัธยมศึกษาปีที่ 4 โรงเรียนประชารัฐธรรมคุณ, 2024) การศึกษาในครั้งนี้เป็นการสังเกตการณ์โดยตรงของนักการศึกษา ซึ่งพบว่าการประยุกต์ใช้เทคโนโลยี IoT ในการจัดการเรียนรู้แบบ STEM มีส่วนช่วยส่งเสริมทักษะที่สำคัญในศตวรรษที่ 21 ได้แก่ ทักษะการคิดวิเคราะห์ การแก้ปัญหา และความเข้าใจเชิงลึกในหลักการทางวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรม และคณิตศาสตร์ ของผู้เรียน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในบริบทของการยกระดับผลิตภัณฑ์เกษตรอินทรีย์ของชุมชน ซึ่งเป็นกรณีศึกษาที่น่าสนใจ (การประยุกต์ใช้เทคโนโลยี IoT เพื่อพัฒนาผลิตภัณฑ์ชุมชนผ่านการจัดการเรียนรู้แบบ STEM Education: กรณีศึกษาการยกระดับผลิตภัณฑ์เกษตรอินทรีย์ของชุมชนอําเภองาว จังหวัดลําปาง สําหรับนักเรียนชั้น มัธยมศึกษาปีที่ 4 โรงเรียนประชารัฐธรรมคุณ, 2024)

นอกจากนี้ โรงเรียนประชารัฐธรรมคุณยังเป็นกรณีศึกษาที่แสดงให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงที่มีศักยภาพของการศึกษา STEM ภายในระบบการศึกษาไทย โดยเน้นการพัฒนาผู้เรียนให้มีความสามารถในการประยุกต์ใช้ความรู้และทักษะ STEM เพื่อแก้ไขปัญหาและสร้างสรรค์นวัตกรรมที่ตอบโจทย์ความต้องการของชุมชน

ปัจจุบันเทคโนโลยี Internet of Things (IoT) มีบทบาทสำคัญในการพัฒนาเศรษฐกิจและคุณภาพชีวิต โดยเฉพาะในภาคเกษตรกรรม (วิมลมาศ และคณะ, 2023) การบูรณาการเทคโนโลยีดังกล่าวเข้ากับการศึกษาแบบ STEM จึงเป็นแนวทางที่มีประสิทธิภาพในการพัฒนาทักษะผู้เรียนในศตวรรษที่ 21 สอดคล้องกับนโยบายการศึกษาของประเทศไทย (กระทรวงศึกษาธิการ, 2564) อย่างไรก็ตาม พบว่าการประยุกต์เทคโนโลยี IoT ในพื้นที่ชนบทยังมีข้อจำกัดหลายประการ (สุธี สังข์หิรัญ, 2022) โดยเฉพาะในจังหวัดลำปางที่มีผลิตภัณฑ์เกษตรอินทรีย์เป็นสินค้าสำคัญของชุมชน งานวิจัยนี้จึงมุ่งศึกษาการประยุกต์ใช้ IoT ผ่านการจัดการเรียนรู้แบบ STEM เพื่อพัฒนาผลิตภัณฑ์เกษตรอินทรีย์ในอำเภองาว โดยมีนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 เป็นผู้วิจัยและพัฒนา ซึ่งสอดคล้องกับแนวคิดการเรียนรู้เชิงรุกและการเรียนรู้โดยใช้ชุมชนเป็นฐาน (Community-Based Learning) ที่ธนพร นำรุ่งรัศมี (2021) และพงศธร มหาวิจิตร (2024) พบว่าช่วยเสริมสร้างทั้งผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนและความสามารถในการแก้ปัญหาอย่างสร้างสรรค์ ทั้งยังเป็นการเชื่อมโยงความรู้ในห้องเรียนกับบริบทจริงในชุมชน

เพื่อศึกษาผลของการจัดการเรียนรู้แบบ STEM Education ที่มีการประยุกต์ใช้เทคโนโลยี IoT ในการพัฒนาและยกระดับผลิตภัณฑ์เกษตรอินทรีย์ของชุมชนอำเภองาว จังหวัดลำปาง ที่มีต่อความสามารถในการคิดเชิงนวัตกรรม สมรรถนะด้านเทคโนโลยีดิจิทัล และจิตสำนึกรับผิดชอบต่อชุมชนของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 โรงเรียนประชารัฐธรรมคุณ

แนวคิดพื้นฐาน

STEM Education เป็นแนวทางการจัดการศึกษาที่บูรณาการความรู้ในสาขาวิทยาศาสตร์ (Science) เทคโนโลยี (Technology) วิศวกรรมศาสตร์ (Engineering) และคณิตศาสตร์ (Mathematics) เข้าด้วยกัน โดยมุ่งเน้นการพัฒนาทักษะกระบวนการคิด การแก้ปัญหาและการสร้างสรรค์นวัตกรรม จุดมุ่งหมายหลักของ STEM Education คือการเตรียมผู้เรียนให้พร้อมรับมือกับความท้าทายในศตวรรษที่ 21 และตลาดแรงงานที่ต้องการทักษะด้านเทคโนโลยีและนวัตกรรมมากขึ้น (สุพรรณี ชาญประเสริฐ, 2020) การจัดการเรียนรู้แบบ STEM Education จึงไม่ใช่เพียงการเรียนรู้เนื้อหาสาระในแต่ละวิชาแยกจากกัน แต่เป็นการเชื่อมโยงความรู้และทักษะจากหลากหลายศาสตร์เพื่อแก้ปัญหาในชีวิตจริง ตามแนวคิดของพรทิพย์ ศิริภัทราชัย (2022) STEM Education มีรากฐานจากทฤษฎีการเรียนรู้แบบสร้างสรรค์นิยม (Constructivism) ที่เชื่อว่าผู้เรียนสร้างความรู้ด้วยตนเองผ่านประสบการณ์ตรงและการลงมือปฏิบัติ

การประยุกต์ใช้

การประยุกต์ใช้การจัดการเรียนรู้แบบ STEM Education ในบริบทการศึกษาไทยมีความหลากหลายและปรับเปลี่ยนตามบริบทของสถานศึกษา วิชาเวช และคณะ (2023) พบว่า การนำ STEM Education มาใช้ในโรงเรียนส่งผลให้ผู้เรียนมีทักษะการคิดวิเคราะห์และการแก้ปัญหาสูงขึ้น โดยเฉพาะเมื่อจัดกิจกรรมการเรียนรู้ที่เชื่อมโยงกับชุมชนและท้องถิ่น การออกแบบการเรียนรู้แบบ STEM จำเป็นต้องมีโจทย์หรือปัญหาที่ท้าทาย น่าสนใจ และเกี่ยวข้องกับชีวิตจริงของผู้เรียน กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม (Engineering Design Process) เป็นแกนหลักสำคัญที่ช่วยให้ผู้เรียนพัฒนาทักษะการแก้ปัญหาอย่างเป็นระบบ สอดคล้องกับงานวิจัยของนิธินาถ แซ่ตั้ง (2021) ที่ชี้ให้เห็นว่า การจัดการเรียนรู้แบบ STEM ที่ใช้ปัญหาในชุมชนเป็นฐาน (Community-based STEM) ช่วยเสริมสร้างทั้งผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนและจิตสำนึกรับผิดชอบต่อสังคม ทำให้ผู้เรียนเห็นคุณค่าของการนำความรู้ไปประยุกต์ใช้เพื่อแก้ปัญหาในชีวิตจริง

การประยุกต์ใช้เทคโนโลยี IoT เพื่อพัฒนาผลิตภัณฑ์ชุมชนผ่านการจัดการเรียนรู้แบบ STEM Education: กรณีศึกษาการยกระดับผลิตภัณฑ์เกษตรอินทรีย์ของชุมชนอำเภองาว จังหวัดลำปาง สำหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 โรงเรียนประชารัฐธรรมคุณ

3.5 การวิเคราะห์ข้อมูล

การวิเคราะห์ข้อมูลในการวิจัยครั้งนี้ แบ่งเป็น 2 ส่วน คือ การวิเคราะห์ข้อมูลเชิงปริมาณและการวิเคราะห์ข้อมูลเชิงคุณภาพ

3.5.1 การวิเคราะห์ข้อมูลเชิงปริมาณ

1. วิเคราะห์คะแนนความสามารถในการคิดเชิงนวัตกรรม สมรรถนะด้านเทคโนโลยีดิจิทัล และจิตสำนึกรับผิดชอบต่อชุมชนของนักเรียนก่อนและหลังการทดลอง โดยใช้สถิติพื้นฐาน ได้แก่ ค่าเฉลี่ย (Mean) และส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน (Standard Deviation)
2. เปรียบเทียบคะแนนความสามารถในการคิดเชิงนวัตกรรม สมรรถนะด้านเทคโนโลยีดิจิทัล และจิตสำนึกรับผิดชอบต่อชุมชนของนักเรียนก่อนและหลังการทดลอง โดยใช้การทดสอบค่าที (t-test for Dependent Samples)
3. วิเคราะห์ผลการประเมินผลงานนวัตกรรม IoT เพื่อพัฒนาผลิตภัณฑ์เกษตรอินทรีย์ของนักเรียนแต่ละกลุ่ม โดยใช้ค่าเฉลี่ยและส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน และแปลผลตามเกณฑ์ที่กำหนด

3.5.2 การวิเคราะห์ข้อมูลเชิงคุณภาพ

1. วิเคราะห์ข้อมูลจากการสัมภาษณ์นักเรียนโดยใช้การวิเคราะห์เนื้อหา (Content Analysis) และจัดกลุ่มข้อมูลตามประเด็นที่ศึกษา
2. วิเคราะห์ข้อมูลจากแบบบันทึกภาคสนามโดยการจัดหมวดหมู่ข้อมูล (Categorizing) และการตีความ (Interpretation)
3. ตรวจสอบความถูกต้องของข้อมูลโดยใช้วิธีการตรวจสอบแบบสามเส้า (Triangulation) ทั้งด้านวิธีการเก็บรวบรวมข้อมูลและด้านผู้ประเมิน

3.6 สถิติที่ใช้ในการวิเคราะห์ข้อมูล

3.6.1 สถิติพื้นฐาน

1. ค่าเฉลี่ย (Mean) ใช้สูตร Xˉ=∑Xn\bar{X} = \frac{\sum X}{n}Xˉ=n∑X​ เมื่อ $\bar{X}$ แทน ค่าเฉลี่ย $\sum X$ แทน ผลรวมของคะแนนทั้งหมด $n$ แทน จำนวนนักเรียนในกลุ่มตัวอย่าง
2. ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน (Standard Deviation) ใช้สูตร S.D.=∑(X−Xˉ)2n−1S.D. = \sqrt{\frac{\sum (X-\bar{X})^2}{n-1}}S.D.=n−1∑(X−Xˉ)2​​ เมื่อ $S.D.$ แทน ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน $X$ แทน คะแนนแต่ละตัว $\bar{X}$ แทน ค่าเฉลี่ย $n$ แทน จำนวนนักเรียนในกลุ่มตัวอย่าง
3. ร้อยละ (Percentage) ใช้สูตร P=fn×100P = \frac{f}{n} \times 100P=nf​×100 เมื่อ $P$ แทน ร้อยละ $f$ แทน ความถี่ที่ต้องการแปลงให้เป็นร้อยละ $n$ แทน จำนวนความถี่ทั้งหมด

3.6.2 สถิติที่ใช้ในการหาคุณภาพเครื่องมือ

1. ค่าดัชนีความสอดคล้อง (Index of Item-Objective Congruence: IOC) ใช้สูตร IOC=∑RNIOC = \frac{\sum R}{N}IOC=N∑R​ เมื่อ $IOC$ แทน ดัชนีความสอดคล้องระหว่างข้อคำถามกับจุดประสงค์ $\sum R$ แทน ผลรวมของคะแนนความคิดเห็นของผู้เชี่ยวชาญ $N$ แทน จำนวนผู้เชี่ยวชาญ
2. ค่าความยากง่าย (Difficulty: p) ใช้สูตร p=RNp = \frac{R}{N}p=NR​ เมื่อ $p$ แทน ค่าความยากง่ายของข้อสอบ $R$ แทน จำนวนนักเรียนที่ตอบถูกในข้อนั้น $N$ แทน จำนวนนักเรียนทั้งหมด
3. ค่าอำนาจจำแนก (Discrimination: r) ใช้สูตร r=Ru−RlN2r = \frac{R_u - R_l}{\frac{N}{2}}r=2N​Ru​−Rl​​ เมื่อ $r$ แทน ค่าอำนาจจำแนกของข้อสอบ $R_u$ แทน จำนวนนักเรียนในกลุ่มสูงที่ตอบถูกในข้อนั้น $R_l$ แทน จำนวนนักเรียนในกลุ่มต่ำที่ตอบถูกในข้อนั้น $N$ แทน จำนวนนักเรียนทั้งหมดในกลุ่มสูงและกลุ่มต่ำ
4. ค่าความเชื่อมั่น (Reliability)

3.1.1 ประชากร

ประชากรที่ใช้ในการวิจัยครั้งนี้ คือ นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 โรงเรียนประชารัฐธรรมคุณ อำเภองาว จังหวัดลำปาง สังกัดสำนักงานเขตพื้นที่การศึกษามัธยมศึกษาลำปาง ลำพูน ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 2568 จำนวน 3 ห้องเรียน รวมทั้งสิ้น 85 คน

3.1.2 กลุ่มตัวอย่าง

กลุ่มตัวอย่างที่ใช้ในการวิจัยครั้งนี้ คือ นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4/2 โรงเรียนประชารัฐธรรมคุณ อำเภองาว จังหวัดลำปาง ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 2568 จำนวน 20 คน ได้มาโดยการเลือกแบบเจาะจง (Purposive Sampling) เนื่องจากเป็นห้องเรียนที่มีการจัดการเรียนการสอนในรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาการคำนวณ ซึ่งมีความเหมาะสมในการพัฒนาโครงงานที่ใช้เทคโนโลยี IoT

สำนักงานศึกษาธิการจังหวัดลำปาง

3.2 ข้อเสนอแนะในการวิจัยครั้งต่อไป

จากผลการวิจัยและการอภิปรายผล ผู้วิจัยมีข้อเสนอแนะสำหรับการวิจัยครั้งต่อไปดังนี้

3.2.1 การขยายกลุ่มตัวอย่างและระยะเวลาในการศึกษา

ควรมีการขยายกลุ่มตัวอย่างให้มีขนาดใหญ่ขึ้นและครอบคลุมนักเรียนในระดับชั้นอื่นๆ เพื่อเปรียบเทียบผลการพัฒนาความสามารถในการคิดเชิงนวัตกรรม สมรรถนะด้านเทคโนโลยีดิจิทัล และจิตสำนึกรับผิดชอบต่อชุมชนในแต่ละระดับชั้น รวมทั้งควรเพิ่มระยะเวลาในการศึกษาให้มากขึ้น เพื่อให้นักเรียนได้พัฒนาทักษะการคิดละเอียดลออและทักษะในการประยุกต์ใช้เทคโนโลยี IoT เพื่อแก้ปัญหาได้อย่างลึกซึ้งยิ่งขึ้น

3.2.2 การศึกษาตัวแปรอื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง

ควรศึกษาตัวแปรอื่นๆ ที่อาจส่งผลต่อการพัฒนาความสามารถในการคิดเชิงนวัตกรรมและสมรรถนะด้านเทคโนโลยีดิจิทัลของนักเรียน เช่น ทักษะการทำงานเป็นทีม ทักษะการสื่อสารและนำเสนอ แรงจูงใจในการเรียนรู้ ความสามารถในการแก้ปัญหา เป็นต้น เพื่อให้เข้าใจปัจจัยที่ส่งผลต่อการพัฒนาทักษะดังกล่าวได้อย่างครอบคลุมมากยิ่งขึ้น

 

3.2.3 การศึกษาผลกระทบระยะยาวต่อชุมชน

ควรมีการศึกษาผลกระทบระยะยาวของการนำเทคโนโลยี IoT ไปประยุกต์ใช้ในการพัฒนาผลิตภัณฑ์เกษตรอินทรีย์ของชุมชน ทั้งในด้านเศรษฐกิจ สังคม และสิ่งแวดล้อม รวมทั้งการติดตามความยั่งยืนของการใช้นวัตกรรมในชุมชน เพื่อประเมินผลลัพธ์ของโครงการในระยะยาวและนำข้อมูลมาปรับปรุงการจัดการเรียนรู้ให้มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น

การพัฒนารูปแบบการจัดการเรียนรู้แบบ STEM Education ร่วมกับเทคโนโลยีอื่นๆ

ควรมีการพัฒนารูปแบบการจัดการเรียนรู้แบบ STEM Education ที่มีการบูรณาการเทคโนโลยีอื่นๆ นอกเหนือจาก IoT เช่น เทคโนโลยีปัญญาประดิษฐ์ (AI) เทคโนโลยีความเป็นจริงเสมือน (VR/AR) หรือเทคโนโลยีบล็อกเชน (Blockchain) เพื่อขยายขอบเขตการเรียนรู้และสร้างโอกาสในการพัฒนานวัตกรรมที่หลากหลายมากขึ้น

3.2.4 การศึกษาเปรียบเทียบกับวิธีการจัดการเรียนรู้รูปแบบอื่น

ควรมีการศึกษาเปรียบเทียบผลของการจัดการเรียนรู้แบบ STEM Education ที่มีการประยุกต์ใช้เทคโนโลยี IoT กับวิธีการจัดการเรียนรู้รูปแบบอื่นๆ เช่น การจัดการเรียนรู้แบบโครงงานฐานวิจัย (Research-Based Learning) การจัดการเรียนรู้แบบใช้ปัญหาเป็นฐาน (Problem-Based Learning) หรือการจัดการเรียนรู้แบบผสมผสาน (Blended Learning) เพื่อศึกษาข้อดีและข้อจำกัดของแต่ละวิธี และนำมาพัฒนารูปแบบการจัดการเรียนรู้ที่เหมาะสมกับบริบทของผู้เรียนและชุมชน

3.2.5 การพัฒนาเครื่องมือวัดและประเมินผลที่มีความเฉพาะเจาะจง

ควรมีการพัฒนาเครื่องมือวัดและประเมินผลที่มีความเฉพาะเจาะจงสำหรับการประเมินความสามารถในการคิดเชิงนวัตกรรม สมรรถนะด้านเทคโนโลยีดิจิทัล และจิตสำนึกรับผิดชอบต่อชุมชนในบริบทของการจัดการเรียนรู้แบบ STEM Education ที่มีการประยุกต์ใช้เทคโนโลยี IoT โดยเฉพาะ เพื่อให้สามารถวัดและประเมินผลได้อย่างแม่นยำและเชื่อถือได้มากยิ่งขึ้น

3.2.6 การถอดบทเรียนและพัฒนาเป็นคู่มือหรือหลักสูตรต้นแบบ

ควรมีการถอดบทเรียนจากการวิจัยครั้งนี้และพัฒนาเป็นคู่มือหรือหลักสูตรต้นแบบสำหรับการจัดการเรียนรู้แบบ STEM Education ที่มีการประยุกต์ใช้เทคโนโลยี IoT ในการพัฒนาผลิตภัณฑ์ชุมชน เพื่อให้ครูและบุคลากรทางการศึกษาสามารถนำไปประยุกต์ใช้ในบริบทที่แตกต่างกันได้อย่างมีประสิทธิภาพ

3.2.7 การขยายผลไปสู่ชุมชนอื่นและผลิตภัณฑ์ประเภทอื่น

ควรมีการศึกษาการนำรูปแบบการจัดการเรียนรู้แบบ STEM Education ที่มีการประยุกต์ใช้เทคโนโลยี IoT ไปขยายผลในชุมชนอื่นๆ และกับผลิตภัณฑ์ประเภทอื่นๆ นอกเหนือจากผลิตภัณฑ์เกษตรอินทรีย์ เช่น ผลิตภัณฑ์หัตถกรรม ผลิตภัณฑ์แปรรูปอาหาร หรือผลิตภัณฑ์ทางวัฒนธรรม เพื่อศึกษาความเป็นไปได้และข้อจำกัดในการประยุกต์ใช้กับบริบทที่แตกต่างกัน

3.2.8 การศึกษาปัจจัยที่ส่งผลต่อความยั่งยืนของการใช้นวัตกรรม IoT ในชุมชน

ควรมีการศึกษาปัจจัยที่ส่งผลต่อความยั่งยืนของการใช้นวัตกรรม IoT ในชุมชน เช่น ความรู้และทักษะของคนในชุมชน ทัศนคติต่อเทคโนโลยี การสนับสนุนจากหน่วยงานภาครัฐและเอกชน ความคุ้มค่าทางเศรษฐกิจ เป็นต้น เพื่อนำข้อมูลมาใช้ในการวางแผนและพัฒนานวัตกรรมที่สามารถนำไปใช้ได้อย่างยั่งยืนในอนาคต

3.2.9 การศึกษาแนวทางการบูรณาการการจัดการเรียนรู้กับการพัฒนาชุมชนอย่างยั่งยืน

ควรมีการศึกษาแนวทางการบูรณาการการจัดการเรียนรู้กับการพัฒนาชุมชนอย่างยั่งยืน โดยเชื่อมโยงกับเป้าหมายการพัฒนาที่ยั่งยืน (Sustainable Development Goals: SDGs) ขององค์การสหประชาชาติ เพื่อให้การจัดการเรียนรู้ไม่เพียงแต่พัฒนาทักษะของผู้เรียน แต่ยังสามารถสร้างผลกระทบเชิงบวกต่อสังคมและสิ่งแวดล้อมในระยะยาวอีกด้วย