ชื่อนวัตกรรม : การพัฒนาทักษะการคิดและผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนวิชาชีววิทยา รหัสวิชา ว30243 หน่วยการเรียนรู้การสืบพันธุ์ของพืชดอกและการเจริญเติบโต เรื่อง การเกิดผลและเมล็ดของส้มป่อย โดยใช้การจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษา (STEM Education) สำหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่

ประเภทนวัตกรรม : STEM Education

ระดับการศึกษา : มัธยมศึกษา

กลุ่มสาระการเรียนรู้ : วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทคัดย่อ

การวิจัยครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อ 1) พัฒนาและประเมินประสิทธิภาพของชุดกิจกรรมการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษา เรื่อง การเกิดผลและเมล็ดของส้มป่อย สำหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 2) เปรียบเทียบทักษะการคิดของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 ก่อนและหลังการจัดการเรียนรู้โดยใช้ชุดกิจกรรมการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษา 3) เปรียบเทียบผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนวิชาชีววิทยา รหัสวิชา ว30243 ก่อนและหลังการจัดการเรียนรู้โดยใช้ชุดกิจกรรมการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษา และ 4) ศึกษาความพึงพอใจของนักเรียนที่มีต่อการจัดการเรียนรู้โดยใช้ชุดกิจกรรมการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษา กลุ่มตัวอย่างที่ใช้ในการวิจัย คือ นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5/1 โรงเรียนประชารัฐธรรมคุณ อำเภองาว จังหวัดลำปาง ภาคเรียนที่ 2 ปีการศึกษา 2567 จำนวน 39 คน ได้มาโดยการสุ่มแบบกลุ่ม เครื่องมือที่ใช้ในการวิจัย ประกอบด้วย 1) ชุดกิจกรรมการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษา เรื่อง การเกิดผลและเมล็ดของส้มป่อย จำนวน 5 ชุดกิจกรรม 2) แบบวัดทักษะการคิด 3) แบบทดสอบวัดผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนวิชาชีววิทยา และ 4) แบบสอบถามความพึงพอใจ สถิติที่ใช้ในการวิเคราะห์ข้อมูล ได้แก่ ค่าเฉลี่ย ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน และการทดสอบค่าที (t-test for Dependent Samples)

ผลการวิจัยพบว่า 1) ชุดกิจกรรมการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษา เรื่อง การเกิดผลและเมล็ดของส้มป่อย สำหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 มีคุณภาพโดยรวมอยู่ในระดับมากที่สุด (X̄ = 4.67, S.D. = 0.39) และมีประสิทธิภาพเท่ากับ 82.56/83.78 ซึ่งสูงกว่าเกณฑ์ 80/80 ที่กำหนดไว้ 2) นักเรียนมีทักษะการคิดหลังเรียนสูงกว่าก่อนเรียนอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติที่ระดับ .05 ทั้งในภาพรวมและรายด้าน ได้แก่ การคิดวิเคราะห์ การคิดแก้ปัญหา และการคิดสร้างสรรค์ 3) นักเรียนมีผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนวิชาชีววิทยาหลังเรียนสูงกว่าก่อนเรียนอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติที่ระดับ .05 และ 4) นักเรียนมีความพึงพอใจต่อการจัดการเรียนรู้โดยใช้ชุดกิจกรรมการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษาโดยรวมอยู่ในระดับมากที่สุด (X̄ = 4.69, S.D. = 0.50)

ผลการวิจัยแสดงให้เห็นว่า การจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษาที่ใช้ส้มป่อยซึ่งเป็นพืชท้องถิ่นเป็นฐานในการเรียนรู้ สามารถพัฒนาทักษะการคิดและผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนวิชาชีววิทยาของนักเรียนให้สูงขึ้นได้ อีกทั้งยังส่งเสริมให้นักเรียนเกิดความภาคภูมิใจในภูมิปัญญาท้องถิ่นและเห็นคุณค่าของทรัพยากรในท้องถิ่น ซึ่งเป็นแนวทางสำคัญในการพัฒนาการจัดการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ที่มีประสิทธิภาพและสอดคล้องกับบริบทท้องถิ่นต่อไป

คำสำคัญ: สะเต็มศึกษา, ทักษะการคิด, ผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนวิชาชีววิทยา, ส้มป่อย, พืชท้องถิ่น

การจัดการศึกษาในศตวรรษที่ 21 ซึ่งเป็นยุคที่เทคโนโลยีมีการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว ผู้เรียนจำเป็นต้องได้รับการพัฒนาทักษะที่สอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงของโลก โดยเฉพาะทักษะการคิดและการเรียนรู้ตลอดชีวิต การศึกษาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการพัฒนาทรัพยากรมนุษย์ในอนาคต (สำนักงานเลขาธิการสภาการศึกษา, 2563) แนวคิดสะเต็มศึกษา (STEM Education) ได้ถูกนำมาใช้ในระบบการศึกษาไทยเพื่อตอบสนองต่อการพัฒนาทักษะที่จำเป็นสำหรับผู้เรียนในศตวรรษที่ 21 โดยเป็นการบูรณาการความรู้ในสาขาวิทยาศาสตร์ (Science) เทคโนโลยี (Technology) วิศวกรรมศาสตร์ (Engineering) และคณิตศาสตร์ (Mathematics) เข้าด้วยกัน (สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี, 2564)

สะเต็มศึกษาได้รับการยอมรับว่าเป็นแนวทางการจัดการเรียนรู้ที่มีประสิทธิภาพในการพัฒนาทักษะการคิดขั้นสูงของผู้เรียน เนื่องจากเน้นการเรียนรู้ผ่านการแก้ปัญหาที่เชื่อมโยงกับชีวิตจริง (ชลาธิป สมาหิโต, 2562) ผลการวิจัยของ Guzey et al. (2020) พบว่า การจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษาช่วยพัฒนาทักษะการคิดวิเคราะห์ การคิดแก้ปัญหา และการคิดสร้างสรรค์ของผู้เรียนได้อย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ จากการศึกษาของ วิภารัตน์ รัตนวงศา (2564) ยังพบว่า การจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษาส่งผลเชิงบวกต่อผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนของนักเรียนในสาระวิทยาศาสตร์ชีวภาพ อีกด้วย

อย่างไรก็ตาม จากการสำรวจสภาพปัญหาการจัดการเรียนการสอนวิชาชีววิทยาในระดับมัธยมศึกษาตอนปลายของไทย พบว่า นักเรียนส่วนใหญ่ยังมีผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนในเนื้อหาที่เกี่ยวข้องกับการสืบพันธุ์ของพืชดอกอยู่ในระดับต่ำกว่าเกณฑ์ ดังจะเห็นได้จากผลการทดสอบทางการศึกษาระดับชาติขั้นพื้นฐาน (O-NET) วิชาวิทยาศาสตร์ของนักเรียนระดับชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 ที่มีคะแนนเฉลี่ยในเนื้อหาดังกล่าวเพียงร้อยละ 32.45 (สถาบันทดสอบทางการศึกษาแห่งชาติ, 2564) ทั้งนี้ เนื่องจากเนื้อหาการสืบพันธุ์ของพืชดอกมีความซับซ้อนและเป็นนามธรรม ทำให้นักเรียนเข้าใจได้ยากหากขาดการเชื่อมโยงกับสถานการณ์จริง (ศศิธร เจียรัมย์, 2565)

จากการศึกษาสภาพปัญหาเฉพาะในโรงเรียนประชารัฐธรรมคุณ อำเภองาว จังหวัดลำปาง พบว่า นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 มีผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนวิชาชีววิทยา รหัสวิชา ว30243 หน่วยการเรียนรู้การสืบพันธุ์ของพืชดอกและการเจริญเติบโต โดยเฉพาะในเรื่องการเกิดผลและเมล็ด ต่ำกว่าเกณฑ์ที่กำหนดไว้ร้อยละ 70 โดยในปีการศึกษา 2566 นักเรียนมีผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนเฉลี่ยเพียงร้อยละ 63.24 นอกจากนี้ จากการสังเกตการณ์และสัมภาษณ์ครูผู้สอน พบว่า นักเรียนมีทักษะการคิดวิเคราะห์และการคิดแก้ปัญหาในเนื้อหาดังกล่าวอยู่ในระดับที่ต้องได้รับการพัฒนา นักเรียนยังขาดความสามารถในการเชื่อมโยงความรู้เชิงทฤษฎีไปสู่การประยุกต์ใช้ในสถานการณ์จริง ซึ่งเป็นปัญหาที่ต้องได้รับการแก้ไขอย่างเร่งด่วน

ทั้งนี้ พืชส้มป่อย (Acacia concinna) เป็นพืชท้องถิ่นที่พบมากในเขตอำเภองาว จังหวัดลำปาง และเป็นพืชที่มีความสำคัญทางเศรษฐกิจและภูมิปัญญาท้องถิ่น แต่กลับพบว่ายังไม่มีการศึกษาวิจัยที่มุ่งเน้นการใช้ส้มป่อยเป็นแหล่งเรียนรู้ในการจัดการเรียนการสอนวิชาชีววิทยาเกี่ยวกับการสืบพันธุ์ของพืชดอก การนำส้มป่อยซึ่งเป็นพืชในท้องถิ่นมาใช้ในการจัดการเรียนรู้จึงเป็นช่องว่างของงานวิจัยที่ควรได้รับการศึกษาเพิ่มเติม เพื่อส่งเสริมการเรียนรู้ที่มีความหมายสำหรับผู้เรียน

การจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษาที่ใช้ส้มป่อยเป็นฐานในการเรียนรู้ จึงเป็นแนวทางที่น่าสนใจในการแก้ปัญหาดังกล่าว เนื่องจากเป็นการบูรณาการความรู้ทางวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์ ผ่านการเรียนรู้เกี่ยวกับพืชท้องถิ่น ซึ่งสอดคล้องกับแนวคิดของ Nadelson et al. (2022) ที่เสนอว่า การจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษาที่เชื่อมโยงกับบริบทท้องถิ่นจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการเรียนรู้และสร้างแรงจูงใจให้แก่ผู้เรียนได้มากขึ้น นอกจากนี้ การศึกษาของ นิตยา ลิมปษรานนท์ (2563) ยังพบว่า การจัดการเรียนรู้โดยใช้พืชในท้องถิ่นเป็นฐานการเรียนรู้ช่วยพัฒนาผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนวิชาชีววิทยาของนักเรียนระดับมัธยมศึกษาตอนปลายได้อย่างมีประสิทธิภาพ ด้วยเหตุนี้ ผู้วิจัยจึงสนใจพัฒนาการจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษาที่มุ่งเน้นการพัฒนาทักษะการคิดและผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนวิชาชีววิทยา รหัสวิชา ว30243 หน่วยการเรียนรู้การสืบพันธุ์ของพืชดอกและการเจริญเติบโต เรื่อง การเกิดผลและเมล็ดของส้มป่อย สำหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 โรงเรียนประชารัฐธรรมคุณ อำเภองาว จังหวัดลำปาง โดยใช้ส้มป่อยซึ่งเป็นพืชท้องถิ่นเป็นฐานในการเรียนรู้ การวิจัยนี้จะช่วยตอบสนองนโยบายการศึกษาแห่งชาติที่มุ่งเน้นการพัฒนาทักษะการคิดขั้นสูงและการเรียนรู้ตลอดชีวิตของผู้เรียน รวมถึงการส่งเสริมการใช้ทรัพยากรท้องถิ่นในการจัดการเรียนรู้ อันจะนำไปสู่การพัฒนาคุณภาพการศึกษาอย่างยั่งยืนต่อไป

1. เพื่อพัฒนาและประเมินประสิทธิภาพของชุดกิจกรรมการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษา เรื่อง การเกิดผลและเมล็ดของส้มป่อย สำหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 โรงเรียนประชารัฐธรรมคุณ

2. เพื่อเปรียบเทียบทักษะการคิดของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 ก่อนและหลังการจัดการเรียนรู้โดยใช้ชุดกิจกรรมการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษา เรื่อง การเกิดผลและเมล็ดของส้มป่อย

3. เพื่อเปรียบเทียบผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนวิชาชีววิทยา รหัสวิชา ว30243 หน่วยการเรียนรู้การสืบพันธุ์ของพืชดอกและการเจริญเติบโต เรื่อง การเกิดผลและเมล็ดของส้มป่อย ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 ก่อนและหลังการจัดการเรียนรู้โดยใช้ชุดกิจกรรมการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษา

4. เพื่อศึกษาความพึงพอใจของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 ที่มีต่อการจัดการเรียนรู้โดยใช้ชุดกิจกรรมการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษา เรื่อง การเกิดผลและเมล็ดของส้มป่อย

2. แนวคิดและทฤษฎีเกี่ยวกับการจัดการเรียนรู้ตามแนวทาง STEM Education

2.1 ความหมายและความสำคัญของ STEM Education

STEM Education เป็นแนวทางการจัดการเรียนรู้ที่บูรณาการศาสตร์ 4 สาขาวิชา ได้แก่ วิทยาศาสตร์ (Science) เทคโนโลยี (Technology) วิศวกรรมศาสตร์ (Engineering) และคณิตศาสตร์ (Mathematics) เข้าด้วยกัน โดยมุ่งเน้นการเชื่อมโยงความรู้กับการแก้ปัญหาในชีวิตจริง เป็นการเรียนรู้ผ่านกิจกรรมหรือโครงงานที่บูรณาการการใช้ความรู้และทักษะในสาขาวิชาทั้ง 4 เพื่อแก้ปัญหาที่เกิดขึ้นในชีวิตประจำวันและการทำงาน (สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี, 2563) โดยมีการให้ความหมายที่หลากหลายจากนักการศึกษาและองค์กรต่างๆ

สำนักงานเลขาธิการสภาการศึกษา (2563) ได้ให้ความหมายของสะเต็มศึกษาว่า เป็นแนวทางการจัดการเรียนรู้เชิงบูรณาการที่นำสาระและทักษะกระบวนการของวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์ มาผสมผสานกันเพื่อให้ผู้เรียนสามารถนำความรู้ไปแก้ปัญหาและสร้างสรรค์นวัตกรรมได้ สอดคล้องกับ วรวรรณ จันทร์พุ่ม (2564) ที่อธิบายว่า สะเต็มศึกษาเป็นรูปแบบการจัดการเรียนรู้ที่ทำให้ผู้เรียนเกิดการพัฒนาทั้งความรู้และทักษะที่จำเป็นในศตวรรษที่ 21 เช่น ทักษะการคิดวิเคราะห์ การคิดสร้างสรรค์ การแก้ปัญหา และการทำงานร่วมกับผู้อื่น

นอกจากนี้ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (2564) ยังได้เน้นย้ำว่า สะเต็มศึกษาไม่ใช่เพียงการสอนวิชาวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์ แยกกันเท่านั้น แต่เป็นการบูรณาการศาสตร์ทั้ง 4 เข้าด้วยกัน เพื่อให้ผู้เรียนสามารถนำความรู้และทักษะจากศาสตร์ต่างๆ มาใช้ในการแก้ปัญหา หรือพัฒนานวัตกรรมที่ตอบสนองต่อความต้องการหรือปัญหาที่พบในชีวิตจริงอย่างมีความหมาย

การจัดการเรียนรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษาสามารถประยุกต์ใช้ได้ในหลากหลายรูปแบบ ทั้งการบูรณาการในรายวิชา การจัดกิจกรรมเสริมหลักสูตร หรือการจัดการเรียนรู้แบบโครงงาน ซึ่งตามแนวคิดของ สุทธิดา จำรัส (2562) ได้เสนอรูปแบบการจัดการเรียนรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษาไว้ 3 ลักษณะ คือ 1) การบูรณาการภายในวิชา เป็นการเชื่อมโยงเนื้อหาในศาสตร์เดียวกัน 2) การบูรณาการแบบพหุวิทยาการ เป็นการเชื่อมโยงเนื้อหาหลายศาสตร์ที่มีความสัมพันธ์กัน และ 3) การบูรณาการแบบข้ามสาขาวิชา เป็นการเชื่อมโยงความรู้และทักษะที่มาจากหลายศาสตร์เข้าด้วยกัน

ในระดับชั้นมัธยมศึกษา การจัดการเรียนรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษามักใช้รูปแบบการสอนแบบใช้ปัญหาเป็นฐาน (Problem-based Learning) หรือการสอนแบบใช้โครงงานเป็นฐาน (Project-based Learning) โดยมีกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม (Engineering Design Process) เป็นแกนหลักในการจัดกิจกรรม (เอกชัย พุกหน้าหาญ, 2562) กระบวนการดังกล่าวช่วยให้ผู้เรียนได้ฝึกทักษะการคิดวิเคราะห์ การคิดแก้ปัญหา และการคิดสร้างสรรค์ผ่านการระบุปัญหา การรวบรวมข้อมูล การออกแบบวิธีการแก้ปัญหา การทดสอบและประเมินผล และการปรับปรุงแก้ไขเพื่อให้ได้วิธีการหรือนวัตกรรมที่เหมาะสม

จากการศึกษาของ นิตยา ไชยเนตร (2564) พบว่า การจัดการเรียนรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษาในรายวิชาชีววิทยา สามารถช่วยพัฒนาทักษะการคิดขั้นสูงและผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนของนักเรียนได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยผู้สอนสามารถออกแบบกิจกรรมการเรียนรู้ที่ใช้เนื้อหาทางชีววิทยาเป็นฐาน แล้วบูรณาการกับศาสตร์อื่นๆ เพื่อให้ผู้เรียนได้แก้ปัญหาหรือสร้างชิ้นงานที่สอดคล้องกับบริบทในชีวิตจริง

ผลการวิจัยเกี่ยวกับการจัดการเรียนรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษาในประเทศไทยและต่างประเทศพบข้อค้นพบที่สำคัญหลายประการ โดย วิชญา ใจธรรม และคณะ (2565) ได้ทำการวิเคราะห์อภิมานงานวิจัยเกี่ยวกับผลของการจัดการเรียนรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษาต่อผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนและทักษะการคิดของนักเรียนในประเทศไทย พบว่า การจัดการเรียนรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษามีผลต่อผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนและทักษะการคิดของนักเรียนในระดับมาก โดยมีค่าขนาดอิทธิพลเท่ากับ 1.25 และ 1.35 ตามลำดับ

นอกจากนี้ ผลการวิจัยของ ธนพร ปรีดาเมือง (2565) ยังพบว่า การจัดการเรียนรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษาสามารถพัฒนาทักษะในศตวรรษที่ 21 ของผู้เรียนได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยเฉพาะทักษะการคิดวิเคราะห์ การคิดแก้ปัญหา การคิดสร้างสรรค์ และการทำงานร่วมกับผู้อื่น ซึ่งเป็นทักษะที่จำเป็นในการดำรงชีวิตและการทำงานในอนาคต สอดคล้องกับผลการวิจัยของ Taylor et al. (2023) ที่พบว่า นักเรียนที่ได้รับการจัดการเรียนรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษามีเจตคติที่ดีต่อการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และมีแนวโน้มที่จะเลือกศึกษาต่อหรือประกอบอาชีพในสาขาที่เกี่ยวข้องกับสะเต็มมากขึ้น

อย่างไรก็ตาม จากผลการวิจัยของ Kim & Park (2021) พบว่า ความสำเร็จของการจัดการเรียนรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษาขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ ได้แก่ การออกแบบกิจกรรมที่เหมาะสมกับระดับความสามารถของผู้เรียน การเตรียมความพร้อมของครูผู้สอน การบริหารจัดการเวลา และการสนับสนุนจากสถานศึกษาและผู้ปกครอง ซึ่งเป็นประเด็นสำคัญที่ควรคำนึงถึงในการนำสะเต็มศึกษาไปใช้ในการจัดการเรียนรู้

ประเด็นสำคัญของ STEM Education

ความเป็นมาและแนวคิดหลัก: สะเต็มศึกษาเกิดขึ้นเพื่อตอบสนองต่อความต้องการกำลังคนที่มีทักษะและความสามารถทางด้านวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์ ที่จำเป็นต่อการพัฒนาเศรษฐกิจและสังคมในศตวรรษที่ 21 (สำนักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐาน, 2563)

ความสำคัญต่อการพัฒนาผู้เรียน: สะเต็มศึกษาช่วยพัฒนาผู้เรียนให้มีความรู้และทักษะที่จำเป็นต่อการดำรงชีวิตและการทำงานในอนาคต อาทิ ทักษะการคิดวิเคราะห์ การคิดแก้ปัญหา การคิดสร้างสรรค์ การสื่อสาร และการทำงานร่วมกับผู้อื่น นอกจากนี้ ยังส่งเสริมให้ผู้เรียนมีความสนใจและเจตคติที่ดีต่อการเรียนรู้ในสาขาสะเต็ม (นิตยา ลิมปษรานนท์, 2563)

ความสำคัญต่อการพัฒนาประเทศ: สะเต็มศึกษาเป็นกลยุทธ์สำคัญในการพัฒนากำลังคนด้านวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์ ซึ่งเป็นรากฐานสำคัญของการพัฒนานวัตกรรมและเศรษฐกิจของประเทศ (กระทรวงศึกษาธิการ, 2564) โดยแผนการศึกษาแห่งชาติ พ.ศ. 2560-2579 ได้กำหนดให้การส่งเสริมการจัดการเรียนรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษาเป็นยุทธศาสตร์สำคัญในการพัฒนาการศึกษาของประเทศ

องค์ประกอบของ STEM Education

วิทยาศาสตร์ (Science): การเรียนรู้เกี่ยวกับธรรมชาติ โดยใช้กระบวนการสืบเสาะหาความรู้ (Scientific Inquiry) การสังเกต การตั้งคำถาม การสำรวจตรวจสอบ และการอธิบายปรากฏการณ์ต่างๆ ทางธรรมชาติ (พัชรินทร์ วงศ์ธรรม, 2562)

เทคโนโลยี (Technology): การประยุกต์ใช้ความรู้ กระบวนการ และทักษะเพื่อแก้ปัญหาหรือพัฒนาระบบที่ตอบสนองต่อความต้องการของมนุษย์ รวมถึงการใช้เครื่องมือ อุปกรณ์ และเทคโนโลยีดิจิทัลต่างๆ (ธนพร ปรีดาเมือง, 2565)

วิศวกรรมศาสตร์ (Engineering): การประยุกต์ใช้ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ และเทคโนโลยี ในการออกแบบและสร้างสรรค์นวัตกรรมหรือวิธีการแก้ปัญหา โดยใช้กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม (Engineering Design Process) (วรวรรณ จันทร์พุ่ม, 2564)

คณิตศาสตร์ (Mathematics): การใช้ภาษา สัญลักษณ์ทางคณิตศาสตร์ และการคิดคำนวณ เพื่อการแก้ปัญหา การให้เหตุผล และการวิเคราะห์ข้อมูล รวมถึงการเชื่อมโยงความรู้ทางคณิตศาสตร์กับศาสตร์อื่นๆ (สิรินภา กิจเกื้อกูล, 2563)

 

แนวทางการพัฒนาการจัดการเรียนรู้ตามแนวทาง STEM Education

การบูรณาการเนื้อหาและทักษะ: การจัดการเรียนรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษาควรมีการบูรณาการเนื้อหาและทักษะจากศาสตร์ทั้ง 4 สาขา โดยไม่จำเป็นต้องบูรณาการทุกศาสตร์ในทุกกิจกรรม แต่ควรมีอย่างน้อย 2 ศาสตร์ที่เชื่อมโยงกันอย่างชัดเจน (สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี, 2564)

การใช้ปัญหาหรือสถานการณ์จริงเป็นฐาน: การจัดการเรียนรู้ควรใช้ปัญหาหรือสถานการณ์ที่เกิดขึ้นในชีวิตจริงหรือในท้องถิ่นเป็นจุดเริ่มต้นของการเรียนรู้ เพื่อให้ผู้เรียนเห็นความสำคัญและคุณค่าของการเรียนรู้ (เอกชัย พุกหน้าหาญ, 2562)

การส่งเสริมกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม: การจัดการเรียนรู้ควรใช้กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมเป็นแกนหลักในการจัดกิจกรรม เพื่อให้ผู้เรียนได้ฝึกทักษะการคิดแก้ปัญหาและการคิดสร้างสรรค์อย่างเป็นระบบ (นิตยา ไชยเนตร, 2564)

การประเมินผลเชิงรูบริค: การประเมินผลการเรียนรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษาควรมีการประเมินทั้งความรู้ ทักษะ และเจตคติ โดยใช้เกณฑ์การประเมินแบบรูบริค (Rubric Assessment) ที่ชัดเจนและครอบคลุมทั้งผลงานและกระบวนการทำงานของผู้เรียน (สุทธิดา จำรัส, 2562)

สะเต็มศึกษาเป็นแนวทางการจัดการเรียนรู้ที่บูรณาการศาสตร์ 4 สาขา ได้แก่ วิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์ เข้าด้วยกัน โดยมุ่งเน้นการพัฒนาความรู้และทักษะที่จำเป็นในศตวรรษที่ 21 ผ่านการแก้ปัญหาในชีวิตจริง ความสำคัญของสะเต็มศึกษามีทั้งต่อการพัฒนาผู้เรียนให้มีทักษะการคิดขั้นสูงและผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนที่ดีขึ้น และต่อการพัฒนาประเทศให้มีกำลังคนที่มีคุณภาพในสาขาที่เกี่ยวข้องกับวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี การจัดการเรียนรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษาที่มีประสิทธิภาพควรมีการบูรณาการเนื้อหาและทักษะจากศาสตร์ต่างๆ ใช้ปัญหาหรือสถานการณ์จริงเป็นฐาน ส่งเสริมกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม และมีการประเมินผลที่ครอบคลุมทั้งความรู้ ทักษะ และเจตคติของผู้เรียน

คำสำคัญ: สะเต็มศึกษา, ทักษะการคิด, ผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนวิชาชีววิทยา, ส้มป่อย, พืชท้องถิ่น

การวิจัยครั้งนี้เป็นการวิจัยเชิงทดลอง (Experimental Research) แบบกลุ่มเดียวทดสอบก่อนและหลังเรียน (One Group Pretest-Posttest Design)

3.6 การวิเคราะห์ข้อมูล

1. วิเคราะห์ประสิทธิภาพของชุดกิจกรรมการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษาตามเกณฑ์ E₁/E₂ โดยใช้สูตร

E₁ = (∑X/N) × 100/A

E₂ = (∑F/N) × 100/B

2. วิเคราะห์เปรียบเทียบทักษะการคิดของนักเรียนก่อนและหลังการจัดการเรียนรู้ โดยใช้การทดสอบค่าที (t-test for Dependent Samples)
3. วิเคราะห์เปรียบเทียบผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนของนักเรียนก่อนและหลังการจัดการเรียนรู้ โดยใช้การทดสอบค่าที (t-test for Dependent Samples)
4. วิเคราะห์ความพึงพอใจของนักเรียนที่มีต่อการจัดการเรียนรู้โดยใช้ชุดกิจกรรมการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษา โดยใช้ค่าเฉลี่ย (x̄) และส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน (S.D.) แล้วแปลความหมายตามเกณฑ์

ค่าเฉลี่ย 4.51 - 5.00 หมายถึง มีความพึงพอใจระดับมากที่สุด

ค่าเฉลี่ย 3.51 - 4.50 หมายถึง มีความพึงพอใจระดับมาก

ค่าเฉลี่ย 2.51 - 3.50 หมายถึง มีความพึงพอใจระดับปานกลาง

ค่าเฉลี่ย 1.51 - 2.50 หมายถึง มีความพึงพอใจระดับน้อย

ค่าเฉลี่ย 1.00 - 1.50 หมายถึง มีความพึงพอใจระดับน้อยที่สุด

3.1 ประชากรและกลุ่มตัวอย่าง

ประชากร

นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 โรงเรียนประชารัฐธรรมคุณ อำเภองาว จังหวัดลำปาง ภาคเรียนที่ 2 ปีการศึกษา 2567 จำนวน 6 ห้องเรียน รวมทั้งสิ้น 186 คน

กลุ่มตัวอย่าง

นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5/1 โรงเรียนประชารัฐธรรมคุณ อำเภองาว จังหวัดลำปาง ภาคเรียนที่ 2 ปีการศึกษา 2567 จำนวน 39 คน ซึ่งได้มาโดยการสุ่มแบบกลุ่ม (Cluster Random Sampling)

1. นักเรียนมีทักษะการคิดหลังเรียนสูงกว่าก่อนเรียนอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติที่ระดับ .05
2. นักเรียนมีผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนวิชาชีววิทยาหลังเรียนสูงกว่าก่อนเรียนอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติที่ระดับ .05 และเมื่อวิเคราะห์ตามพฤติกรรมการเรียนรู้ พบว่า นักเรียนมีผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนโดยรวมอยู่ในระดับดีมาก (ร้อยละ 82.63) โดยด้านที่มีผลสัมฤทธิ์สูงสุดคือ ด้านความรู้-ความจำ (ร้อยละ 86.50) รองลงมาคือ ด้านความเข้าใจ (ร้อยละ 83.10) ด้านการนำไปใช้ (ร้อยละ 80.57) และด้านการวิเคราะห์ (ร้อยละ 78.40)
3. นักเรียนมีความพึงพอใจต่อการจัดการเรียนรู้โดยใช้ชุดกิจกรรมการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษา เรื่อง การเกิดผลและเมล็ดของส้มป่อย โดยรวมอยู่ในระดับมากที่สุด โดยข้อที่มีค่าเฉลี่ยสูงสุด 3 อันดับแรก ได้แก่ การเรียนรู้เกี่ยวกับพืชในท้องถิ่นทำให้เกิดความภาคภูมิใจในภูมิปัญญาท้องถิ่น การใช้ส้มป่อยเป็นแหล่งเรียนรู้ในท้องถิ่นมีความน่าสนใจ และการเรียนรู้ผ่านส้มป่อยซึ่งเป็นพืชท้องถิ่นทำให้เข้าใจเนื้อหาได้ง่ายขึ้น ทั้งนี้อาจเนื่องมาจากการจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษาที่ใช้ส้มป่อยซึ่งเป็นพืชในท้องถิ่นเป็นฐานในการเรียนรู้ ทำให้นักเรียนรู้สึกว่าการเรียนมีความเกี่ยวข้องและใกล้ตัว มีความหมายต่อชีวิตจริง ไม่ใช่เป็นเพียงเนื้อหาที่อยู่ในหนังสือเรียนเท่านั้น นอกจากนี้ การจัดกิจกรรมที่หลากหลาย เน้นการลงมือปฏิบัติ การแก้ปัญหา และการสร้างชิ้นงาน ทำให้นักเรียนมีความสนุกและกระตือรือร้นในการเรียนรู้

1. การประชุมสรุปงานผลการปฏิบัติงานของครูผู้สอนในสถานศึกษา ณ หอประชุม 5ทศวรรษประชารัฐธรรมคุณ โรงเรียนประชารัฐธรรมคุณ

2. มหาวิทยาลัยราชภัฏลำปาง

ข้อเสนอแนะในการวิจัยครั้งต่อไป

1. ควรมีการวิจัยเพื่อพัฒนาชุดกิจกรรมการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษาในเนื้อหาอื่นๆ ของรายวิชาชีววิทยา โดยใช้พืชท้องถิ่นชนิดอื่นๆ เป็นฐานในการเรียนรู้
2. ควรมีการวิจัยเปรียบเทียบผลของการจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษาที่ใช้พืชท้องถิ่นเป็นฐานกับวิธีการจัดการเรียนรู้แบบอื่นๆ เช่น การจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ (Inquiry-Based Learning) หรือการจัดการเรียนรู้แบบโครงงานเป็นฐาน (Project-Based Learning)
3. ควรมีการวิจัยเพื่อศึกษาผลของการจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษาที่มีต่อตัวแปรอื่นๆ เช่น เจตคติทางวิทยาศาสตร์ ความตระหนักด้านการอนุรักษ์ทรัพยากรท้องถิ่น หรือทักษะการทำงานร่วมกัน
4. ควรมีการวิจัยเชิงติดตามผล (Follow-up Study) เพื่อศึกษาความคงทนของทักษะการคิดและผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนหลังจากได้รับการจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษาไปแล้วระยะหนึ่ง
5. ควรมีการวิจัยและพัฒนารูปแบบการจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษาที่บูรณาการเทคโนโลยีดิจิทัล เช่น เทคโนโลยีความเป็นจริงเสริม (Augmented Reality) หรือเทคโนโลยีความเป็นจริงเสมือน (Virtual Reality) เข้ากับการเรียนรู้เกี่ยวกับพืชท้องถิ่น
6. ควรมีการวิจัยเชิงปฏิบัติการแบบมีส่วนร่วม (Participatory Action Research) ที่ให้ชุมชนและปราชญ์ท้องถิ่นเข้ามามีส่วนร่วมในการพัฒนาและจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษาที่ใช้พืชท้องถิ่นเป็นฐาน
7. ควรมีการวิจัยเพื่อพัฒนาเครื่องมือวัดและประเมินทักษะการคิดขั้นสูงที่เหมาะสมกับบริบทของการจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษาในรายวิชาชีววิทยา