ชื่อนวัตกรรม : การพัฒนาแนวทางการจัดการเรียนรู้แบบ STEM Education เพื่อเสริมสร้างทักษะการคิดเชิงนวัตกรรมและสมรรถนะด้านวิทยาศาสตร์เทคโนโลยีสำหรับนักเรียนระดับประถมศึกษา: กรณีศึกษาโรงเรียนเทศบาล 1 บ้านหล่าย อำเภอสบปราบ จังหวัดลำปาง

ประเภทนวัตกรรม : STEM Education

ระดับการศึกษา : ประถมศึกษา

กลุ่มสาระการเรียนรู้ : วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทคัดย่อ

          การพัฒนาแนวทางการจัดการเรียนรู้แบบ STEM Education เพื่อเสริมสร้างทักษะการคิดเชิงนวัตกรรมและสมรรถนะด้านวิทยาศาสตร์เทคโนโลยีสำหรับนักเรียนระดับประถมศึกษา: กรณีศึกษาโรงเรียนเทศบาล 1 บ้านหล่าย อำเภอสบปราบ จังหวัดลำปาง

          การวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาและศึกษาประสิทธิผลของแนวทางการจัดการเรียนรู้แบบ STEM Education ที่ส่งเสริมทักษะการคิดเชิงนวัตกรรมและสมรรถนะด้านวิทยาศาสตร์เทคโนโลยี สำหรับนักเรียนระดับประถมศึกษาโรงเรียนเทศบาล 1 บ้านหล่าย อำเภอสบปราบ จังหวัดลำปาง การวิจัยเป็นการวิจัยและพัฒนา (Research and Development) โดยดำเนินการในภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 2567 ระยะเวลา 16 สัปดาห์ ประชากรในการวิจัยประกอบด้วยนักเรียนระดับประถมศึกษา 156 คน และครูผู้สอน 17 คน โดยกลุ่มตัวอย่างคือ นักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 4–6 จำนวน 60 คน และครูในกลุ่มสาระการเรียนรู้ที่เกี่ยวข้องจำนวน 8 คน

          แนวทางการจัดการเรียนรู้ที่พัฒนาขึ้นประกอบด้วย แผนการจัดการเรียนรู้ คู่มือครู สื่อและอุปกรณ์การเรียนรู้ รวมถึงเครื่องมือวัดและประเมินผล ซึ่งเน้นการบูรณาการความรู้ด้านวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์ ผ่านกิจกรรมการแก้ปัญหา การคิดสร้างสรรค์ และการลงมือปฏิบัติจริง เครื่องมือที่ใช้ในการวิจัย ได้แก่ แบบสัมภาษณ์ แบบประเมิน แบบวัดทักษะการคิดเชิงนวัตกรรม แบบวัดสมรรถนะด้านวิทยาศาสตร์เทคโนโลยี แบบสังเกตพฤติกรรม และแบบสอบถามความพึงพอใจของนักเรียน

          ผลการวิจัยคาดว่าจะทำให้นักเรียนมีทักษะการคิดเชิงนวัตกรรมและสมรรถนะด้านวิทยาศาสตร์เทคโนโลยีเพิ่มขึ้น ครูได้รับแนวทางการจัดการเรียนรู้ที่มีประสิทธิภาพ โรงเรียนมีนวัตกรรมการจัดการเรียนรู้ที่เหมาะสมกับบริบทท้องถิ่น และสามารถนำไปประยุกต์ใช้ในสถานศึกษาที่มีบริบทคล้ายคลึงกัน ทั้งนี้เพื่อส่งเสริมการพัฒนาทักษะในศตวรรษที่ 21 และสนับสนุนการขับเคลื่อนนโยบายการศึกษาไทย 4.0

การเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีและนวัตกรรมในศตวรรษที่ 21 ส่งผลให้ระบบการศึกษาจำเป็นต้องปรับตัวเพื่อพัฒนาผู้เรียนให้มีทักษะที่สอดคล้องกับความต้องการของสังคมโลก (วิจารณ์ พานิช, 2021) การจัดการเรียนรู้แบบบูรณาการ STEM Education จึงเป็นแนวทางสำคัญในการพัฒนาทักษะการคิดเชิงนวัตกรรมและสมรรถนะด้านวิทยาศาสตร์เทคโนโลยี ซึ่งเป็นพื้นฐานสำคัญของการพัฒนาประเทศในยุคดิจิทัล (สุพรรณี ชาญประเสริฐ, 2020) การศึกษาของสำนักงานเลขาธิการสภาการศึกษา (2022) พบว่า โรงเรียนในประเทศไทยยังประสบปัญหาการขาดแนวทางที่ชัดเจนในการจัดการเรียนรู้แบบ STEM Education ที่มีประสิทธิภาพ โดยเฉพาะในระดับประถมศึกษา นอกจากนี้ รุ่งนภา จิตรโรจนรักษ์ (2023) ยังชี้ให้เห็นว่า การพัฒนาทักษะการคิดเชิงนวัตกรรมจำเป็นต้องอาศัยรูปแบบการเรียนรู้ที่เน้นการลงมือปฏิบัติและแก้ปัญหาจริง ซึ่งสอดคล้องกับงานวิจัยของเอกชัย จันทร์เพ็ญ และคณะ (2023) ที่พบว่า การเรียนรู้ผ่านโครงงานฐานวิจัยช่วยส่งเสริมความสามารถในการคิดวิเคราะห์และสร้างสรรค์นวัตกรรมของผู้เรียนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ดังนั้นการพัฒนาแนวทางการจัดการเรียนรู้แบบ STEM Education สำหรับนักเรียนระดับประถมศึกษาที่เหมาะสมกับบริบทของโรงเรียนเทศบาล 1 บ้านหล่าย จึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการพัฒนาคุณภาพการศึกษาและการเตรียมความพร้อมให้ผู้เรียนสามารถปรับตัวและเติบโตได้ในสังคมแห่งนวัตกรรม (มนตรี จุฬาวัฒนทล, 2024)

เพื่อพัฒนาและศึกษาประสิทธิผลของแนวทางการจัดการเรียนรู้แบบ STEM Education ที่ส่งเสริมทักษะการคิดเชิงนวัตกรรมและสมรรถนะด้านวิทยาศาสตร์เทคโนโลยีสำหรับนักเรียนระดับประถมศึกษาโรงเรียนเทศบาล 1 บ้านหล่าย อำเภอสบปราบ จังหวัดลำปาง

บทที่ 2

บทที่ 2 เอกสารและงานวิจัยที่เกี่ยวข้อง

2.1 แนวคิดและทฤษฎีเกี่ยวกับการจัดการเรียนรู้แบบ STEM Education

2.1.1 ความเป็นมาและความสำคัญของ STEM Education

          STEM Education เป็นแนวคิดการจัดการศึกษาที่เริ่มต้นในประเทศสหรัฐอเมริกาช่วงทศวรรษที่ 1990 เพื่อตอบสนองต่อวิกฤตการณ์ด้านการขาดแคลนกำลังคนในสาขาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี แนวคิดนี้เกิดจากความตระหนักว่าโลกในศตวรรษที่ 21 ต้องการพลเมืองที่มีความรู้และทักษะในการบูรณาการความรู้ข้ามศาสตร์เพื่อแก้ปัญหาที่ซับซ้อน (National Science & Technology Council, 2021) ประเทศไทยได้นำแนวคิด STEM Education มาประยุกต์ใช้อย่างเป็นรูปธรรมตั้งแต่ปี พ.ศ. 2556 โดยสถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) เพื่อยกระดับคุณภาพการศึกษาด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

          ความสำคัญของ STEM Education มีหลายประการ ประการแรก เป็นการเตรียมผู้เรียนให้พร้อมสำหรับตลาดแรงงานในอนาคตที่ต้องการบุคลากรที่มีทักษะด้าน STEM มากขึ้น (World Economic Forum, 2020) ประการที่สอง ช่วยพัฒนาทักษะที่จำเป็นในศตวรรษที่ 21 เช่น การคิดวิเคราะห์ การแก้ปัญหา การคิดสร้างสรรค์ และการทำงานร่วมกัน (Johnson et al., 2020) ประการที่สาม ส่งเสริมเจตคติที่ดีต่อวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ทำให้ผู้เรียนเห็นความเชื่อมโยงระหว่างสิ่งที่เรียนในห้องเรียนกับชีวิตจริง (Wang & Degol, 2023) และประการสุดท้าย สนับสนุนการพัฒนาประเทศสู่เศรษฐกิจฐานนวัตกรรมตามนโยบาย Thailand 4.0 ซึ่งต้องการกำลังคนที่มีความสามารถด้านวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และนวัตกรรม

2.1.2 แนวคิดและหลักการของ STEM Education

          STEM Education เป็นการจัดการเรียนรู้ที่บูรณาการความรู้และทักษะจาก 4 สาขาวิชา ได้แก่ วิทยาศาสตร์ (Science) เทคโนโลยี (Technology) วิศวกรรมศาสตร์ (Engineering) และคณิตศาสตร์ (Mathematics) โดยมีหลักการสำคัญคือการเรียนรู้ผ่านการลงมือปฏิบัติ (Active Learning) การแก้ปัญหาที่เชื่อมโยงกับชีวิตจริง (Problem-based Learning) และการบูรณาการข้ามสาขาวิชา (Interdisciplinary Integration) (Falloon et al., 2020)

          Bybee (2023) อธิบายว่า STEM Education มีแนวคิดสำคัญ 3 ประการ ได้แก่ 1) เน้นการเรียนรู้ที่ให้ผู้เรียนเป็นผู้สร้างความรู้ด้วยตนเอง (Constructivism) 2) พัฒนาทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์และกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม และ 3) ส่งเสริมการคิดขั้นสูงและการแก้ปัญหาอย่างสร้างสรรค์ สอดคล้องกับ Li et al. (2022) ที่เน้นว่า STEM Education ควรพัฒนาทั้งความรู้ ทักษะ และเจตคติของผู้เรียน โดยเฉพาะทักษะการคิดเชิงนวัตกรรม (Innovative Thinking) ซึ่งเป็นพื้นฐานสำคัญในการสร้างสรรค์นวัตกรรมและแก้ปัญหาที่ซับซ้อนในโลกปัจจุบัน

          นอกจากนี้ Daughtery et al. (2021) ได้นำเสนอแนวคิด "STEM for All" ที่เน้นการสร้างความเท่าเทียมในการเข้าถึงการเรียนรู้ STEM โดยคำนึงถึงความหลากหลายของผู้เรียน และการจัดการเรียนรู้ที่สอดคล้องกับบริบทท้องถิ่นและวัฒนธรรม เพื่อให้ผู้เรียนทุกคนมีโอกาสพัฒนาทักษะและความสามารถด้าน STEM อย่างเต็มศักยภาพ รวมถึงการเตรียมความพร้อมสำหรับอาชีพในอนาคต

2.1.3 รูปแบบและกระบวนการจัดการเรียนรู้แบบ STEM Education

          การจัดการเรียนรู้แบบ STEM Education มีหลากหลายรูปแบบที่สามารถปรับใช้ตามบริบทและจุดประสงค์การเรียนรู้ รูปแบบที่นิยมใช้ในระดับประถมศึกษา ได้แก่ การเรียนรู้แบบโครงงาน (Project-based Learning) การเรียนรู้แบบใช้ปัญหาเป็นฐาน (Problem-based Learning) และการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ (Inquiry-based Learning) (García-Martín & García-Sánchez, 2020) โดยรูปแบบเหล่านี้มีกระบวนการจัดการเรียนรู้ที่เน้นให้ผู้เรียนได้พัฒนาทักษะการคิดขั้นสูงและทักษะปฏิบัติผ่านการลงมือทำจริง

          Moore et al. (2020) นำเสนอกระบวนการจัดการเรียนรู้แบบ STEM Education 6 ขั้นตอน ได้แก่ 1) การกำหนดปัญหาหรือสถานการณ์ที่เชื่อมโยงกับชีวิตจริง 2) การรวบรวมข้อมูลและแนวคิดที่เกี่ยวข้อง 3) การออกแบบวิธีการแก้ปัญหาหรือสร้างนวัตกรรม 4) การลงมือปฏิบัติตามแผนที่วางไว้ 5) การทดสอบ ประเมิน และปรับปรุง และ 6) การนำเสนอผลงานและแลกเปลี่ยนเรียนรู้ ซึ่งกระบวนการนี้สอดคล้องกับกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม (Engineering Design Process) ที่เป็นองค์ประกอบสำคัญของ STEM Education

          นอกจากนี้ English and King (2022) เสนอแนวทางการบูรณาการ STEM ในระดับประถมศึกษาที่เน้นการเชื่อมโยงกับบริบทท้องถิ่นและการใช้สื่อเทคโนโลยีที่เหมาะสมกับวัย โดยจัดให้มีกิจกรรมการเรียนรู้ที่หลากหลาย เช่น การทดลองทางวิทยาศาสตร์ การสร้างโมเดลหรือชิ้นงาน การใช้เทคโนโลยีดิจิทัลในการแก้ปัญหา และการประยุกต์ใช้แนวคิดทางคณิตศาสตร์ในสถานการณ์จริง เพื่อให้ผู้เรียนได้พัฒนาทักษะและความเข้าใจอย่างลึกซึ้ง

2.1.4 บทบาทของครูและผู้เรียนในการจัดการเรียนรู้แบบ STEM Education

          การจัดการเรียนรู้แบบ STEM Education เปลี่ยนแปลงบทบาทของครูและผู้เรียนอย่างมีนัยสำคัญ ครูเปลี่ยนจากผู้ถ่ายทอดความรู้เป็นผู้อำนวยความสะดวกในการเรียนรู้ (Facilitator) ผู้ให้คำปรึกษา (Coach) และผู้ออกแบบประสบการณ์การเรียนรู้ (Designer) ในขณะที่ผู้เรียนเปลี่ยนจากผู้รับความรู้เป็นผู้สร้างความรู้ด้วยตนเอง (Knowledge Constructor) และนักแก้ปัญหา (Problem Solver) (Menon & Urbina, 2021)

          Zhang et al. (2020) ระบุว่า ครูในบริบท STEM Education มีบทบาทสำคัญในการกระตุ้นความสนใจของผู้เรียน ตั้งคำถามที่ท้าทาย สนับสนุนให้ผู้เรียนคิดอย่างมีวิจารณญาณ และสร้างบรรยากาศการเรียนรู้ที่เอื้อต่อการทดลองและการเรียนรู้จากความผิดพลาด นอกจากนี้ ครูยังต้องมีความรู้ที่บูรณาการข้ามศาสตร์และเข้าใจวิธีการเชื่อมโยงความรู้สู่การปฏิบัติ สอดคล้องกับแนวคิด Pedagogical Content Knowledge (PCK) ของ Shulman ที่ประยุกต์สู่บริบท STEM โดย Chai et al. (2022)

          ในส่วนของผู้เรียน Lee et al. (2021) ชี้ให้เห็นว่า ผู้เรียนในการจัดการเรียนรู้แบบ STEM Education มีบทบาทเป็นผู้สืบเสาะหาความรู้ นักออกแบบ นักสร้างสรรค์ นักสื่อสาร และผู้ร่วมงานที่มีประสิทธิภาพ โดยผู้เรียนต้องมีส่วนร่วมอย่างกระตือรือร้นในทุกขั้นตอนของกระบวนการเรียนรู้ ตั้งแต่การระบุปัญหา การวางแผน การลงมือปฏิบัติ ไปจนถึงการประเมินและปรับปรุงผลงาน นอกจากนี้ การทำงานร่วมกันเป็นทีมยังช่วยให้ผู้เรียนได้พัฒนาทักษะทางสังคมและการสื่อสารซึ่งเป็นทักษะสำคัญในศตวรรษที่ 21

2.1.5 การประเมินผลการเรียนรู้แบบ STEM Education

          การประเมินผลการเรียนรู้แบบ STEM Education ต้องสอดคล้องกับธรรมชาติของการเรียนรู้ที่เน้นการบูรณาการและการปฏิบัติ จึงจำเป็นต้องใช้วิธีการประเมินที่หลากหลายและครอบคลุมทั้งด้านความรู้ ทักษะ และเจตคติ (Reynolds et al., 2020) การประเมินตามสภาพจริง (Authentic Assessment) เป็นแนวทางที่เหมาะสมกับการจัดการเรียนรู้แบบ STEM Education โดยพิจารณาจากหลักฐานการเรียนรู้ (Evidence of Learning) ที่แสดงถึงความสามารถในการบูรณาการความรู้และทักษะเพื่อแก้ปัญหาในสถานการณ์จริง

          Mitchell et al. (2022) เสนอกรอบการประเมินผล STEM Education ที่ครอบคลุม 3 มิติ ได้แก่ 1) ความเข้าใจเนื้อหาและแนวคิดหลัก (Content Knowledge) 2) ทักษะกระบวนการและการปฏิบัติ (Process Skills and Practices) และ 3) เจตคติและความตระหนักในคุณค่าของ STEM (Attitudes and Awareness) โดยใช้เครื่องมือประเมินที่หลากหลาย เช่น แบบทดสอบ แบบสังเกตพฤติกรรม แฟ้มสะสมผลงาน การนำเสนอโครงงาน และการสะท้อนคิด

          Chittum et al. (2023) นำเสนอแนวทางการประเมินทักษะการคิดเชิงนวัตกรรมในบริบท STEM Education โดยใช้รูบริคการประเมิน (Rubrics) ที่มีเกณฑ์การประเมินครอบคลุมองค์ประกอบสำคัญ เช่น ความคิดริเริ่มสร้างสรรค์ การคิดวิเคราะห์ การแก้ปัญหาอย่างเป็นระบบ และการสื่อสารแนวคิด นอกจากนี้ การใช้เทคโนโลยีในการประเมิน เช่น แพลตฟอร์มดิจิทัลและเครื่องมือวิเคราะห์ข้อมูล ยังช่วยให้การประเมินมีประสิทธิภาพและให้ข้อมูลย้อนกลับที่ทันท่วงทีแก่ผู้เรียน (Yang & Zhao, 2023)

 

2.2 ทักษะการคิดเชิงนวัตกรรม

2.2.1 แนวคิดและทฤษฎีเกี่ยวกับการคิดเชิงนวัตกรรม

          การคิดเชิงนวัตกรรม (Innovative Thinking) เป็นทักษะสำคัญของผู้เรียนในศตวรรษที่ 21 ซึ่งหมายถึงกระบวนการทางปัญญาที่ผสานการคิดเชิงวิเคราะห์ การคิดสร้างสรรค์ และการคิดเชิงวิพากษ์ เพื่อสร้างแนวคิด ผลิตภัณฑ์ หรือวิธีการใหม่ที่มีคุณค่าและตอบสนองต่อปัญหาหรือความต้องการของสังคม (Nashon & Msimanga, 2020) ทฤษฎีที่เกี่ยวข้องกับการคิดเชิงนวัตกรรมมีหลากหลาย โดยหนึ่งในทฤษฎีสำคัญคือ ทฤษฎีการคิดสร้างสรรค์ของ Torrance (Torrance's Theory of Creativity) ซึ่งเสนอว่าการคิดสร้างสรรค์เกิดจากความสามารถในการสร้างแนวคิดใหม่ การปรับเปลี่ยนมุมมอง และการผสมผสานแนวคิดที่หลากหลาย นอกจากนี้ ทฤษฎีการแก้ปัญหา (Problem Solving Theory) โดย Polya (1957) ก็มีอิทธิพลต่อการคิดเชิงนวัตกรรม โดยเน้นกระบวนการทำความเข้าใจปัญหา วางแผนแก้ปัญหา ทดลองและตรวจสอบคำตอบ ในบริบทของการศึกษา STEM การคิดเชิงนวัตกรรมมักเชื่อมโยงกับ กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม (Engineering Design Process) ซึ่งส่งเสริมการคิดสร้างสรรค์ผ่านการออกแบบ ทดลอง และปรับปรุงผลิตภัณฑ์หรือแนวคิด (English & King, 2022) การพัฒนาทักษะนี้จึงมีรากฐานมาจากการผสมผสานทฤษฎีหลากหลายที่สนับสนุนการคิดอย่างมีระบบและยืดหยุ่น

2.2.2 องค์ประกอบและลักษณะของทักษะการคิดเชิงนวัตกรรม

          องค์ประกอบของทักษะการคิดเชิงนวัตกรรมสามารถจำแนกได้เป็น 4 มิติสำคัญ ได้แก่ 1) การคิดวิเคราะห์ (Analytical Thinking) หมายถึง ความสามารถในการจำแนก อธิบาย และเข้าใจปัญหาหรือสถานการณ์อย่างมีเหตุผล 2) การคิดสร้างสรรค์ (Creative Thinking) คือ การสร้างแนวคิดใหม่ที่แปลกใหม่ มีคุณค่า และสามารถนำไปใช้ได้จริง 3) การคิดเชิงวิพากษ์ (Critical Thinking) ซึ่งหมายถึงการประเมินข้อมูล หลักฐาน หรือแนวคิดอย่างรอบด้าน เพื่อพัฒนาความเข้าใจเชิงลึกและการตัดสินใจที่เหมาะสม และ 4) การแก้ปัญหาเชิงนวัตกรรม (Innovative Problem Solving) คือ การนำความรู้และทักษะมาผสมผสานเพื่อออกแบบวิธีแก้ปัญหาหรือผลิตภัณฑ์ใหม่ (Yusuf et al., 2023) ลักษณะสำคัญของทักษะนี้คือ การเปิดกว้างทางความคิด การยืดหยุ่นทางปัญญา และการยอมรับมุมมองที่หลากหลาย นอกจากนี้ผู้มีทักษะการคิดเชิงนวัตกรรมมักแสดงออกถึงความสามารถในการทำงานร่วมกับผู้อื่นและการสื่อสารแนวคิดได้อย่างชัดเจน (OECD, 2021) องค์ประกอบเหล่านี้สะท้อนความซับซ้อนของการคิดเชิงนวัตกรรม ซึ่งจำเป็นต้องได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่องผ่านกิจกรรมที่หลากหลายและมีความหมาย

2.2.3 การพัฒนาทักษะการคิดเชิงนวัตกรรมในระดับประถมศึกษา

          การพัฒนาทักษะการคิดเชิงนวัตกรรมในระดับประถมศึกษาควรเริ่มต้นจากการจัดประสบการณ์การเรียนรู้ที่กระตุ้นการคิดหลากหลายรูปแบบ โดยเฉพาะกิจกรรมที่เน้นการแก้ปัญหา การสร้างสรรค์ และการทำงานเป็นทีม กิจกรรม STEM Education เป็นแนวทางที่เหมาะสมในการส่งเสริมทักษะนี้ เนื่องจากเปิดโอกาสให้นักเรียนบูรณาการความรู้จากหลายสาขาและใช้กระบวนการออกแบบเพื่อนำไปสู่การสร้างนวัตกรรม (English & King, 2022) ตัวอย่างเช่น การให้โจทย์ให้นักเรียนออกแบบสะพานที่แข็งแรงที่สุดด้วยวัสดุจำกัด จะกระตุ้นให้เด็กใช้ความคิดสร้างสรรค์ การคิดวิเคราะห์ และการแก้ปัญหาเชิงวิศวกรรมร่วมกัน งานวิจัยโดย Ismail, Samsudin และ Hashim (2021) พบว่ากิจกรรม STEM-based Project-based Learning ช่วยเพิ่มทักษะการคิดเชิงนวัตกรรมและการทำงานร่วมกันของนักเรียนประถมศึกษาได้อย่างมีนัยสำคัญ นอกจากนี้ครูควรออกแบบบทเรียนที่ส่งเสริมการตั้งคำถาม การทดลอง การอภิปราย และการสะท้อนความคิด ซึ่งเป็นกิจกรรมที่ช่วยพัฒนาความสามารถในการคิดเชิงนวัตกรรมของผู้เรียนตั้งแต่ระดับประถมศึกษา

 

2.2.4 การประเมินทักษะการคิดเชิงนวัตกรรม

          การประเมินทักษะการคิดเชิงนวัตกรรมจำเป็นต้องใช้เครื่องมือที่หลากหลายและเน้นการประเมินกระบวนการคิดควบคู่กับผลลัพธ์ของการเรียนรู้ เครื่องมือที่นิยมใช้ ได้แก่ แบบประเมินสมรรถนะ (Performance-based Assessment) เช่น การประเมินผลงานโครงงาน (Project work), แฟ้มสะสมงาน (Portfolio), การสังเกตพฤติกรรมระหว่างกิจกรรม และการสัมภาษณ์หรือสะท้อนความคิด (Reflective Interview) (Yusuf et al., 2023) นอกจากนี้การใช้ Rubric ที่ชี้วัดองค์ประกอบของการคิดเชิงนวัตกรรม เช่น ความคิดสร้างสรรค์ ความซับซ้อนของการแก้ปัญหา และการสื่อสารแนวคิด ก็เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพ งานวิจัยของ Ismail et al. (2021) แนะนำว่าการใช้แบบประเมินตนเอง (Self-assessment) และแบบประเมินเพื่อน (Peer-assessment) ร่วมกับการประเมินโดยครู ช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือและสะท้อนพัฒนาการของผู้เรียนได้ดียิ่งขึ้น การประเมินที่เน้นกระบวนการและผลลัพธ์นี้สอดคล้องกับแนวทางการจัดการเรียนรู้ฐานสมรรถนะในปัจจุบัน ซึ่งให้ความสำคัญกับการวัดสมรรถนะจริงของผู้เรียนในสถานการณ์จริง

2.3 สมรรถนะด้านวิทยาศาสตร์เทคโนโลยี

2.3.1 แนวคิดเกี่ยวกับสมรรถนะด้านวิทยาศาสตร์เทคโนโลยี

          สมรรถนะด้านวิทยาศาสตร์เทคโนโลยี (Scientific and Technological Competency) เป็นความสามารถสำคัญที่ผู้เรียนในศตวรรษที่ 21 ควรมี เพื่อเตรียมพร้อมในการดำรงชีวิตและทำงานในโลกที่ขับเคลื่อนด้วยนวัตกรรมและเทคโนโลยี สมรรถนะนี้หมายถึงความรู้ ความเข้าใจ ทักษะ กระบวนการ และเจตคติที่เกี่ยวข้องกับการใช้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีในการแก้ปัญหา การตัดสินใจ และการสร้างสรรค์นวัตกรรมในชีวิตจริง (OECD, 2021) แนวคิดนี้มีพื้นฐานจากกรอบ Scientific Literacy ของ PISA ซึ่งเน้นการใช้ความรู้ทางวิทยาศาสตร์อย่างมีวิจารณญาณในการอธิบายปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ วิเคราะห์ข้อมูล และประเมินหลักฐานเพื่อการตัดสินใจ (OECD, 2019) ในบริบทของการศึกษาไทย สมรรถนะด้านวิทยาศาสตร์เทคโนโลยีสอดคล้องกับ กรอบหลักสูตรฐานสมรรถนะ ของกระทรวงศึกษาธิการ (2565) ซึ่งกำหนดให้ผู้เรียนพัฒนาความสามารถในการใช้ความรู้และทักษะทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเพื่อแก้ปัญหาและสร้างคุณค่าต่อสังคม การจัดการเรียนรู้ตามแนวทาง STEM Education เป็นเครื่องมือสำคัญในการพัฒนาสมรรถนะนี้ เนื่องจากบูรณาการความรู้และทักษะจากหลายสาขาเพื่อการสร้างสรรค์นวัตกรรมที่ตอบสนองต่อปัญหาจริง (English & King, 2022)

2.3.2 องค์ประกอบของสมรรถนะด้านวิทยาศาสตร์เทคโนโลยี

          สมรรถนะด้านวิทยาศาสตร์เทคโนโลยีประกอบด้วยองค์ประกอบสำคัญ 3 ด้าน ได้แก่ 1) การสืบเสาะหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์ (Scientific Inquiry) หมายถึง ความสามารถในการตั้งคำถาม วางแผนและดำเนินการทดลอง เก็บรวบรวมและวิเคราะห์ข้อมูล และสรุปผลจากหลักฐานอย่างมีเหตุผล 2) การคิดเชิงคำนวณ (Computational Thinking) ซึ่งหมายถึง การแก้ปัญหาด้วยกระบวนการคิดอย่างมีระบบ เช่น การแบ่งปัญหา การจำลองแบบ การหาแบบแผน และการพัฒนาอัลกอริธึม (Tang, 2021) การคิดลักษณะนี้ช่วยให้ผู้เรียนใช้เทคโนโลยีในการแก้ปัญหาและออกแบบนวัตกรรมได้อย่างมีประสิทธิภาพ 3) การออกแบบเชิงวิศวกรรม (Engineering Design) คือ ความสามารถในการระบุปัญหา สร้างแนวทางแก้ไข ออกแบบต้นแบบ ทดสอบและปรับปรุงแนวทางแก้ไขเพื่อพัฒนาผลิตภัณฑ์หรือระบบใหม่ (English & King, 2022) ทั้งสามองค์ประกอบนี้เกี่ยวข้องและส่งเสริมซึ่งกันและกัน โดยการบูรณาการความรู้และทักษะจากทั้งด้านวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์ เพื่อพัฒนานวัตกรรมที่มีคุณค่าในบริบทจริง องค์ประกอบเหล่านี้สอดคล้องกับกรอบสมรรถนะในระดับสากลและสามารถประยุกต์ใช้กับบริบทของโรงเรียนประถมศึกษาในประเทศไทยได้อย่างเหมาะสม

2.3.3 การพัฒนาสมรรถนะด้านวิทยาศาสตร์เทคโนโลยีในระดับประถมศึกษา

          การพัฒนาสมรรถนะด้านวิทยาศาสตร์เทคโนโลยีในระดับประถมศึกษาควรมุ่งเน้นการจัดกิจกรรมที่เน้นการลงมือปฏิบัติ การแก้ปัญหา และการสร้างสรรค์ โดยเฉพาะกิจกรรม STEM Education ซึ่งช่วยให้นักเรียนได้บูรณาการความรู้จากหลายสาขาและพัฒนาทักษะที่เกี่ยวข้องอย่างสมดุล งานวิจัยของ Ismail, Samsudin และ Hashim (2021) ชี้ว่า STEM Project-based Learning ช่วยเสริมทั้งความรู้วิทยาศาสตร์ ทักษะการคิดเชิงคำนวณ และทักษะการออกแบบวิศวกรรมในกลุ่มนักเรียนประถมได้อย่างมีประสิทธิภาพ กิจกรรมที่เหมาะสม เช่น การออกแบบและสร้างของเล่นที่เคลื่อนที่ได้ การทดลองวิทยาศาสตร์ง่าย ๆ หรือการแก้ปัญหาชีวิตประจำวันด้วยเทคโนโลยีพื้นฐาน นอกจากนี้ การใช้ กระบวนการเรียนรู้แบบสืบเสาะ (Inquiry-based Learning) และ กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม (Engineering Design Process) ช่วยส่งเสริมทักษะการตั้งคำถาม การออกแบบทดลอง และการสร้างนวัตกรรมได้อย่างเป็นระบบ (English & King, 2022) บทบาทของครูมีความสำคัญในการออกแบบกิจกรรมที่เหมาะสมกับวัยของนักเรียน โดยควรกระตุ้นให้ผู้เรียนมีส่วนร่วมในการคิด ทดลอง และอภิปรายผลการเรียนรู้อย่างต่อเนื่อง เพื่อพัฒนาสมรรถนะที่ยั่งยืน

2.3.4 การวัดและประเมินสมรรถนะด้านวิทยาศาสตร์เทคโนโลยี

          การวัดและประเมินสมรรถนะด้านวิทยาศาสตร์เทคโนโลยีควรใช้เครื่องมือที่หลากหลายและสะท้อนความสามารถของผู้เรียนทั้งด้านความรู้ ทักษะ และเจตคติ เครื่องมือที่เหมาะสม ได้แก่ การประเมินสมรรถนะจริง (Authentic Assessment) เช่น การประเมินโครงงาน (Project Assessment), การประเมินการปฏิบัติ (Performance Task), แฟ้มสะสมงาน (Portfolio) และการใช้แบบประเมินตนเองหรือประเมินโดยเพื่อน (Self and Peer Assessment) (Yusuf et al., 2023) นอกจากนี้ การใช้ Rubric ที่กำหนดเกณฑ์ชัดเจนในด้านการสืบเสาะหาความรู้ การคิดเชิงคำนวณ และการออกแบบเชิงวิศวกรรม จะช่วยให้การประเมินมีความเที่ยงตรงและโปร่งใสมากขึ้น งานวิจัยของ Ismail et al. (2021) เสนอว่า การใช้การประเมินแบบ Performance-based ควบคู่กับการสะท้อนความคิดและการอภิปรายช่วยเพิ่มความเข้าใจของนักเรียนเกี่ยวกับกระบวนการเรียนรู้ และกระตุ้นการพัฒนาสมรรถนะอย่างต่อเนื่อง การประเมินสมรรถนะนี้สอดคล้องกับแนวทางของหลักสูตรฐานสมรรถนะที่เน้นการวัดสมรรถนะจริงของผู้เรียนในสถานการณ์จริง ซึ่งช่วยให้ครูสามารถใช้ข้อมูลเพื่อพัฒนาการเรียนรู้ของนักเรียนอย่างมีประสิทธิภาพ

 

2.4 แนวคิดเกี่ยวกับการพัฒนาแนวทางการจัดการเรียนรู้

2.4.1 หลักการออกแบบและพัฒนาแนวทางการจัดการเรียนรู้

          การออกแบบและพัฒนาแนวทางการจัดการเรียนรู้เป็นกระบวนการที่มีเป้าหมายเพื่อพัฒนาประสบการณ์การเรียนรู้ที่มีคุณภาพ ตอบสนองต่อความต้องการของผู้เรียน และนำไปสู่การบรรลุผลลัพธ์ทางการเรียนรู้ตามเป้าหมายที่กำหนด หลักการสำคัญในการออกแบบประกอบด้วย 1) การยึดผู้เรียนเป็นศูนย์กลาง โดยเน้นการวิเคราะห์ความต้องการ ความแตกต่าง และบริบทของผู้เรียน 2) การบูรณาการองค์ความรู้และทักษะ โดยเฉพาะในการจัดการเรียนรู้ตามแนวทาง STEM Education ซึ่งต้องเชื่อมโยงความรู้จากหลากหลายสาขาอย่างเหมาะสม 3) การใช้กระบวนการเรียนรู้เชิงรุก (Active Learning) เช่น การแก้ปัญหา การเรียนรู้ผ่านโครงงาน และการเรียนรู้แบบร่วมมือ เพื่อกระตุ้นการมีส่วนร่วมของผู้เรียน (English & King, 2022) 4) การพัฒนาทักษะศตวรรษที่ 21 เช่น การคิดวิเคราะห์ การสื่อสาร การทำงานร่วมกัน และการใช้เทคโนโลยีสารสนเทศ (Ismail et al., 2021) นอกจากนี้ หลักการออกแบบการเรียนรู้ตามแนวคิด backward design ซึ่งเริ่มจากการกำหนดผลลัพธ์ที่คาดหวัง ก่อนออกแบบกิจกรรมการเรียนรู้และเครื่องมือประเมิน ก็เป็นแนวทางที่ช่วยให้การจัดการเรียนรู้มีทิศทางชัดเจน (Wiggins & McTighe, 2021) หลักการเหล่านี้ช่วยให้แนวทางการจัดการเรียนรู้ที่พัฒนาขึ้นมีคุณภาพและสอดคล้องกับบริบทของผู้เรียนและสังคม

2.4.2 กระบวนการพัฒนาแนวทางการจัดการเรียนรู้

          กระบวนการพัฒนาแนวทางการจัดการเรียนรู้สามารถดำเนินการอย่างเป็นระบบตามโมเดลต่าง ๆ เช่น ADDIE Model (Analysis, Design, Development, Implementation, Evaluation) ซึ่งเป็นแนวทางที่ได้รับความนิยมและมีความเหมาะสมในการพัฒนาแผนการจัดการเรียนรู้ (Branch, 2021) ขั้นตอนเริ่มจาก การวิเคราะห์ (Analysis) เพื่อศึกษาความต้องการของผู้เรียน บริบท และทรัพยากรที่มีอยู่ จากนั้นจึง ออกแบบ (Design) โครงสร้างกิจกรรมการเรียนรู้ เนื้อหา และสื่อการสอน โดยอิงจากผลการวิเคราะห์ ถัดมาเป็น การพัฒนา (Development) ซึ่งเป็นการสร้างสื่อการสอน วัสดุ และเครื่องมือประเมินตามแผนที่ออกแบบไว้ หลังจากนั้นจึง นำไปใช้ (Implementation) ในชั้นเรียนจริง พร้อมการติดตามและให้คำแนะนำระหว่างการดำเนินการ ขั้นสุดท้ายคือ การประเมิน (Evaluation) ทั้งในระหว่างกระบวนการและหลังการใช้งาน เพื่อปรับปรุงและพัฒนาแนวทางการจัดการเรียนรู้ให้มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น งานวิจัยของ Yusuf, Ariyanti และ Nurdin (2023) ชี้ว่า การใช้กระบวนการที่มีระบบ เช่น ADDIE ช่วยเพิ่มคุณภาพของการจัดการเรียนรู้ STEM ในระดับประถมศึกษาได้อย่างมีนัยสำคัญ กระบวนการพัฒนาที่ดีต้องมีการมีส่วนร่วมของครู ผู้เรียน และผู้มีส่วนเกี่ยวข้อง เพื่อให้แนวทางที่ได้สอดคล้องกับบริบทจริงและสามารถนำไปใช้ได้อย่างยั่งยืน

2.4.3 การประเมินประสิทธิภาพและประสิทธิผลของแนวทางการจัดการเรียนรู้

          การประเมินประสิทธิภาพและประสิทธิผลของแนวทางการจัดการเรียนรู้มีบทบาทสำคัญในการตรวจสอบว่าแนวทางที่พัฒนาขึ้นสามารถบรรลุเป้าหมายการเรียนรู้และตอบสนองความต้องการของผู้เรียนได้จริง ประสิทธิภาพ (Efficiency) หมายถึง ความเหมาะสมของการใช้ทรัพยากร เวลา และกระบวนการในการจัดการเรียนรู้ ขณะที่ประสิทธิผล (Effectiveness) หมายถึง ระดับที่ผู้เรียนบรรลุผลลัพธ์ทางการเรียนรู้ที่ตั้งไว้ (Branch, 2021) การประเมินสามารถดำเนินการโดยใช้ตัวชี้วัด เช่น ดัชนีประสิทธิภาพ (E1/E2) สำหรับวัดผลระหว่างเรียนและหลังเรียน การวัดผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน ทักษะการคิด การแก้ปัญหา และเจตคติของผู้เรียน รวมทั้งการประเมินความพึงพอใจของผู้เรียนและครู (Ismail et al., 2021) นอกจากนี้ การประเมินแบบ Formative Assessment ระหว่างการใช้งาน ช่วยให้สามารถปรับปรุงแนวทางการจัดการเรียนรู้ได้ทันที ในขณะที่ Summative Assessment หลังการใช้งานช่วยประเมินภาพรวมของประสิทธิผลอย่างครอบคลุม (Yusuf et al., 2023) ข้อมูลจากการประเมินยังช่วยสนับสนุนการพัฒนาแนวทางใหม่ ๆ หรือปรับปรุงแนวทางเดิมให้ดียิ่งขึ้นในอนาคต

2.4.4 การขยายผลและการนำแนวทางการจัดการเรียนรู้ไปใช้

          การขยายผลและการนำแนวทางการจัดการเรียนรู้ที่พัฒนาขึ้นไปใช้ในวงกว้าง เป็นขั้นตอนสำคัญเพื่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเชิงระบบและเพิ่มโอกาสในการพัฒนาคุณภาพการศึกษา การขยายผลที่มีประสิทธิภาพควรเริ่มจาก การเผยแพร่แนวทางและผลการวิจัย ผ่านการประชุมวิชาการ สิ่งพิมพ์ หรือเวทีแลกเปลี่ยนเรียนรู้ เพื่อสร้างความเข้าใจและแรงจูงใจในการนำไปใช้ (English & King, 2022) นอกจากนี้ ควรมี การอบรมและพัฒนาครู เพื่อเตรียมความพร้อมในการนำแนวทางไปใช้จริงในชั้นเรียน รวมทั้งจัดให้มี เครือข่ายครูหรือชุมชนการเรียนรู้ทางวิชาชีพ (PLC) เพื่อแลกเปลี่ยนประสบการณ์และสนับสนุนการพัฒนาร่วมกัน (Yusuf et al., 2023) การติดตามและประเมินผลการใช้แนวทางอย่างต่อเนื่อง ช่วยให้สามารถปรับปรุงและพัฒนาแนวทางให้เหมาะสมกับบริบทต่าง ๆ ได้ดีขึ้น สำหรับบริบทของโรงเรียนขนาดเล็กหรือโรงเรียนชนบท การใช้แนวทางแบบยืดหยุ่นและปรับใช้ได้ง่าย เช่น STEM แบบใช้วัสดุท้องถิ่นหรือกิจกรรมเน้นกระบวนการคิด อาจช่วยเพิ่มโอกาสในการนำไปใช้ได้อย่างมีประสิทธิภาพและยั่งยืน

2.5 บริบทของโรงเรียนเทศบาล 1 บ้านหล่าย อำเภอสบปราบ จังหวัดลำปาง

 

แนวทางการจัดการเรียนรู้, STEM Education, ทักษะการคิดเชิงนวัตกรรม, สมรรถนะด้านวิทยาศาสตร์เทคโนโลยี, ประถมศึกษา

3.4 การดำเนินการวิจัย

การวิจัยครั้งนี้ดำเนินการตามขั้นตอนการวิจัยและพัฒนา (Research and Development) 4 ระยะ ดังนี้

3.4.1 ระยะที่ 1 การศึกษาสภาพปัจจุบัน ปัญหา และความต้องการ (Research: R1)

1. ศึกษาเอกสาร แนวคิด ทฤษฎี และงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับการจัดการเรียนรู้แบบ STEM Education ทักษะการคิดเชิงนวัตกรรม และสมรรถนะด้านวิทยาศาสตร์เทคโนโลยี
2. สัมภาษณ์ครูผู้สอนเกี่ยวกับสภาพปัจจุบัน ปัญหา และความต้องการในการจัดการเรียนรู้แบบ STEM Education
3. วิเคราะห์ข้อมูลที่ได้จากการศึกษาเอกสารและการสัมภาษณ์
4. สังเคราะห์กรอบแนวคิดในการพัฒนาแนวทางการจัดการเรียนรู้แบบ STEM Education

3.4.2 ระยะที่ 2 การพัฒนาแนวทางการจัดการเรียนรู้ (Development: D1)

1. ออกแบบและพัฒนาแนวทางการจัดการเรียนรู้แบบ STEM Education ตามกรอบแนวคิดที่สังเคราะห์ได้
2. ประเมินความเหมาะสมของแนวทางการจัดการเรียนรู้โดยผู้เชี่ยวชาญ
3. ปรับปรุงแก้ไขตามข้อเสนอแนะของผู้เชี่ยวชาญ
4. ทดลองใช้แนวทางการจัดการเรียนรู้กับนักเรียนที่ไม่ใช่กลุ่มตัวอย่าง (Try out)
5. ปรับปรุงแก้ไขและจัดทำแนวทางการจัดการเรียนรู้ฉบับสมบูรณ์

3.4.3 ระยะที่ 3 การทดลองใช้แนวทางการจัดการเรียนรู้ (Research: R2)

1. จัดเตรียมความพร้อมก่อนการทดลอง
   • ประชุมชี้แจงครูผู้ร่วมวิจัยเกี่ยวกับแนวทางการจัดการเรียนรู้แบบ STEM Education
   • อบรมเชิงปฏิบัติการให้กับครูผู้ร่วมวิจัยในการจัดการเรียนรู้แบบ STEM Education
   • จัดเตรียมสื่อ วัสดุ อุปกรณ์ และเครื่องมือประเมินผล
2. ดำเนินการทดลองใช้แนวทางการจัดการเรียนรู้
   • ทดสอบก่อนเรียน (Pre-test) ด้วยแบบวัดทักษะการคิดเชิงนวัตกรรมและแบบวัดสมรรถนะด้านวิทยาศาสตร์เทคโนโลยี
   • ดำเนินการจัดการเรียนรู้ตามแนวทางที่พัฒนาขึ้น ใช้เวลา 8 สัปดาห์ สัปดาห์ละ 3 ชั่วโมง รวม 24 ชั่วโมง
   • สังเกตและบันทึกพฤติกรรมการเรียนรู้ของนักเรียนระหว่างการจัดการเรียนรู้
   • ประเมินชิ้นงาน/ผลงานของนักเรียน
   • ทดสอบหลังเรียน (Post-test) ด้วยแบบวัดทักษะการคิดเชิงนวัตกรรมและแบบวัดสมรรถนะด้านวิทยาศาสตร์เทคโนโลยี
   • ประเมินความพึงพอใจของนักเรียนที่มีต่อการจัดการเรียนรู้แบบ STEM Education

3.4.4 ระยะที่ 4 การประเมินและปรับปรุงแนวทางการจัดการเรียนรู้ (Development: D2)

1. วิเคราะห์ผลการทดลองใช้แนวทางการจัดการเรียนรู้
2. ประชุมสนทนากลุ่ม (Focus Group Discussion) กับครูผู้ร่วมวิจัยเพื่อสรุปผลและหาแนวทางในการปรับปรุง
3. ปรับปรุงแก้ไขแนวทางการจัดการเรียนรู้ให้มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น
4. เผยแพร่แนวทางการจัดการเรียนรู้แบบ STEM Education ที่พัฒนาขึ้นให้กับโรงเรียนในเครือข่าย

3.5 การเก็บรวบรวมข้อมูล

ในการเก็บรวบรวมข้อมูล ผู้วิจัยดำเนินการตามขั้นตอนดังนี้

1. ขอหนังสือจากบัณฑิตวิทยาลัย มหาวิทยาลัย... ถึงผู้อำนวยการโรงเรียนเทศบาล 1 บ้านหล่าย เพื่อขออนุญาตเก็บรวบรวมข้อมูล
2. ประสานงานกับครูผู้สอนและผู้เกี่ยวข้องเพื่อชี้แจงวัตถุประสงค์และขั้นตอนการวิจัย
3. ดำเนินการเก็บรวบรวมข้อมูลตามระยะของการวิจัย ดังนี้
   • ระยะที่ 1 เก็บรวบรวมข้อมูลโดยการสัมภาษณ์ครูผู้สอน
   • ระยะที่ 2 เก็บรวบรวมข้อมูลจากการประเมินความเหมาะสมของแนวทางการจัดการเรียนรู้โดยผู้เชี่ยวชาญ
   • ระยะที่ 3 เก็บรวบรวมข้อมูลจากการทดลองใช้แนวทางการจัดการเรียนรู้ ได้แก่ คะแนนก่อนเรียนและหลังเรียน ผลการประเมินชิ้นงาน/ผลงาน ผลการสังเกตพฤติกรรม และความพึงพอใจของนักเรียน
   • ระยะที่ 4 เก็บรวบรวมข้อมูลจากการประชุมสนทนากลุ่มกับครูผู้ร่วมวิจัย

3.6 การวิเคราะห์ข้อมูล

การวิเคราะห์ข้อมูลในการวิจัยครั้งนี้ แบ่งเป็น 2 ประเภท ได้แก่

3.6.1 การวิเคราะห์ข้อมูลเชิงคุณภาพ

ใช้การวิเคราะห์เนื้อหา (Content Analysis) โดยการจัดหมวดหมู่ของข้อมูล การเปรียบเทียบข้อมูล และการสรุปประเด็นสำคัญ สำหรับข้อมูลที่ได้จากการสัมภาษณ์ การสังเกต และการประชุมสนทนากลุ่ม

3.6.2 การวิเคราะห์ข้อมูลเชิงปริมาณ

1. วิเคราะห์ข้อมูลพื้นฐาน ได้แก่ ค่าความถี่ ร้อยละ ค่าเฉลี่ย และส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน
2. วิเคราะห์ความเหมาะสมของแนวทางการจัดการเรียนรู้โดยใช้ค่าเฉลี่ยและส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน เทียบกับเกณฑ์การแปลความหมายดังนี้
   • ค่าเฉลี่ย 4.51-5.00 หมายถึง มีความเหมาะมากที่สุด
   • ค่าเฉลี่ย 3.51 – 4.50 หมายถึง มีความเหมาะสมมาก
   • ค่าเฉลี่ย 2.51 – 3.50 หมายถึง มีความเหมาะสมปานกลาง
   • ค่าเฉลี่ย 1.51 – 2.50 หมายถึง มีความเหมาะสมน้อย
   • ค่าเฉลี่ย 1.00 – 1.50 หมายถึง มีความเหมาะสมน้อยที่สุด

3.3 การสร้างและหาคุณภาพเครื่องมือ

3.3.1 แบบสัมภาษณ์กึ่งโครงสร้าง

1. ศึกษาเอกสาร แนวคิด ทฤษฎี และงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับการจัดการเรียนรู้แบบ STEM Education
2. กำหนดประเด็นคำถามให้ครอบคลุมวัตถุประสงค์การวิจัย
3. สร้างแบบสัมภาษณ์กึ่งโครงสร้างตามประเด็นที่กำหนด
4. นำแบบสัมภาษณ์ที่สร้างขึ้นเสนอต่อผู้เชี่ยวชาญจำนวน 3 คน เพื่อตรวจสอบความตรงเชิงเนื้อหา (Content Validity) และความครอบคลุมของข้อคำถาม
5. ปรับปรุงแก้ไขตามข้อเสนอแนะของผู้เชี่ยวชาญ
6. นำไปทดลองใช้กับครูที่ไม่ใช่กลุ่มตัวอย่าง จำนวน 3 คน เพื่อตรวจสอบความชัดเจนของข้อคำถาม
7. ปรับปรุงแก้ไขและจัดทำเป็นฉบับสมบูรณ์

3.3.2 แนวทางการจัดการเรียนรู้แบบ STEM Education

1. ศึกษาเอกสาร แนวคิด ทฤษฎี และงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับการจัดการเรียนรู้แบบ STEM Education ทักษะการคิดเชิงนวัตกรรม และสมรรถนะด้านวิทยาศาสตร์เทคโนโลยี
2. วิเคราะห์หลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี คณิตศาสตร์ และการงานอาชีพ ระดับชั้นประถมศึกษาปีที่ 4-6
3. กำหนดกรอบแนวคิดในการพัฒนาแนวทางการจัดการเรียนรู้
4. สร้างแนวทางการจัดการเรียนรู้แบบ STEM Education ประกอบด้วย คู่มือครู แผนการจัดการเรียนรู้ และสื่อประกอบการจัดการเรียนรู้
5. นำแนวทางการจัดการเรียนรู้ที่สร้างขึ้นเสนอต่อผู้เชี่ยวชาญจำนวน 5 คน เพื่อตรวจสอบความถูกต้องและความเหมาะสม
6. ปรับปรุงแก้ไขตามข้อเสนอแนะของผู้เชี่ยวชาญ
7. นำแนวทางการจัดการเรียนรู้ไปทดลองใช้กับนักเรียนที่ไม่ใช่กลุ่มตัวอย่าง จำนวน 30 คน
8. ปรับปรุงแก้ไขและจัดทำเป็นฉบับสมบูรณ์

3.3.3 แบบวัดทักษะการคิดเชิงนวัตกรรมและแบบวัดสมรรถนะด้านวิทยาศาสตร์เทคโนโลยี

1. ศึกษาเอกสาร แนวคิด ทฤษฎี และงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับการวัดและประเมินทักษะการคิดเชิงนวัตกรรมและสมรรถนะด้านวิทยาศาสตร์เทคโนโลยี
2. กำหนดกรอบการวัดและประเมินให้ครอบคลุมองค์ประกอบของตัวแปรที่ศึกษา
3. สร้างแบบวัดตามกรอบที่กำหนด
4. นำแบบวัดที่สร้างขึ้นเสนอต่อผู้เชี่ยวชาญจำนวน 3 คน เพื่อตรวจสอบความตรงเชิงเนื้อหา (Content Validity) โดยพิจารณาค่าดัชนีความสอดคล้อง (IOC) ระหว่างข้อคำถามกับวัตถุประสงค์ เลือกข้อที่มีค่า IOC ตั้งแต่ 0.5 ขึ้นไป
5. ปรับปรุงแก้ไขตามข้อเสนอแนะของผู้เชี่ยวชาญ
6. นำแบบวัดไปทดลองใช้กับนักเรียนที่ไม่ใช่กลุ่มตัวอย่าง จำนวน 30 คน เพื่อวิเคราะห์คุณภาพรายข้อ ได้แก่ ค่าความยากง่าย (p) และค่าอำนาจจำแนก (r) เลือกข้อที่มีค่าความยากง่ายระหว่าง 0.20-0.80 และค่าอำนาจจำแนกตั้งแต่ 0.20 ขึ้นไป
7. วิเคราะห์ค่าความเชื่อมั่นของแบบวัดทั้งฉบับโดยใช้สูตร KR-20 ของคูเดอร์-ริชาร์ดสัน (Kuder-Richardson) ได้ค่าความเชื่อมั่นของแบบวัดทักษะการคิดเชิงนวัตกรรมเท่ากับ 0.85 และแบบวัดสมรรถนะด้านวิทยาศาสตร์เทคโนโลยีเท่ากับ 0.87
8. จัดทำแบบวัดฉบับสมบูรณ์

3.3.4 แบบประเมินชิ้นงาน/ผลงานนักเรียนและแบบสังเกตพฤติกรรม

1. ศึกษาเอกสาร แนวคิด ทฤษฎี และงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับการประเมินชิ้นงาน/ผลงานและการสังเกตพฤติกรรม
2. กำหนดเกณฑ์การประเมินให้สอดคล้องกับองค์ประกอบของตัวแปรที่ศึกษา
3. สร้างแบบประเมินและแบบสังเกตตามเกณฑ์ที่กำหนด
4. นำแบบประเมินและแบบสังเกตที่สร้างขึ้นเสนอต่อผู้เชี่ยวชาญจำนวน 3 คน เพื่อตรวจสอบความตรงเชิงเนื้อหา
5. ปรับปรุงแก้ไขตามข้อเสนอแนะของผู้เชี่ยวชาญ
6. นำไปทดลองใช้กับนักเรียนที่ไม่ใช่กลุ่มตัวอย่าง จำนวน 30 คน
7. วิเคราะห์ค่าความเชื่อมั่นของแบบประเมินและแบบสังเกตโดยใช้สูตรสัมประสิทธิ์แอลฟาของครอนบาค (Cronbach's Alpha Coefficient) ได้ค่าความเชื่อมั่นของแบบประเมินชิ้นงาน/ผลงานเท่ากับ 0.83 และแบบสังเกตพฤติกรรมเท่ากับ 0.81
8. จัดทำแบบประเมินและแบบสังเกตฉบับสมบูรณ์

3.3.5 แบบสอบถามความพึงพอใจ

1. ศึกษาเอกสาร แนวคิด ทฤษฎี และงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับการสร้างแบบสอบถามความพึงพอใจ
2. กำหนดประเด็นการประเมินความพึงพอใจ
3. สร้างแบบสอบถามความพึงพอใจแบบมาตราส่วนประมาณค่า (Rating Scale) 5 ระดับ
4. นำแบบสอบถามที่สร้างขึ้นเสนอต่อผู้เชี่ยวชาญจำนวน 3 คน เพื่อตรวจสอบความตรงเชิงเนื้อหา
5. ปรับปรุงแก้ไขตามข้อเสนอแนะของผู้เชี่ยวชาญ
6. นำไปทดลองใช้กับนักเรียนที่ไม่ใช่กลุ่มตัวอย่าง จำนวน 30 คน
7. วิเคราะห์ค่าความเชื่อมั่นของแบบสอบถามโดยใช้สูตรสัมประสิทธิ์แอลฟาของครอนบาค ได้ค่าความเชื่อมั่นเท่ากับ 0.89
8. จัดทำแบบสอบถามฉบับสมบูรณ์

3.1 ประชากรและกลุ่มตัวอย่าง

3.1.1 ประชากร

ประชากรที่ใช้ในการวิจัยครั้งนี้ ประกอบด้วย

1. นักเรียนระดับประถมศึกษาโรงเรียนเทศบาล 1 บ้านหล่าย อำเภอสบปราบ จังหวัดลำปาง ปีการศึกษา 2565 จำนวน 156 คน
2. ครูผู้สอนโรงเรียนเทศบาล 1 บ้านหล่าย จำนวน 17 คน

3.1.2 กลุ่มตัวอย่าง

กลุ่มตัวอย่างที่ใช้ในการวิจัยครั้งนี้ ประกอบด้วย

1. นักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 4-6 โรงเรียนเทศบาล 1 บ้านหล่าย อำเภอสบปราบ จังหวัดลำปาง ปีการศึกษา 2565 จำนวน 60 คน ได้มาโดยการสุ่มแบบแบ่งชั้นภูมิ (Stratified Random Sampling) โดยใช้ระดับชั้นเป็นชั้นภูมิ (Strata) แล้วทำการสุ่มอย่างง่าย (Simple Random Sampling) จากแต่ละชั้นภูมิ ได้นักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 4 จำนวน 20 คน ชั้นประถมศึกษาปีที่ 5 จำนวน 20 คน และชั้นประถมศึกษาปีที่ 6 จำนวน 20 คน
2. ผู้ให้ข้อมูลสำคัญ (Key Informants) ประกอบด้วย
   • ครูผู้สอนในกลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี คณิตศาสตร์ และการงานอาชีพ จำนวน 8 คน เลือกแบบเจาะจง (Purposive Selection) โดยมีเกณฑ์การคัดเลือกคือเป็นครูที่มีประสบการณ์สอนไม่น้อยกว่า 3 ปี และมีความสนใจในการจัดการเรียนรู้แบบ STEM Education
   • ผู้เชี่ยวชาญด้าน STEM Education และการพัฒนานวัตกรรมการศึกษา จำนวน 5 คน ประกอบด้วย นักวิชาการด้าน STEM Education 2 คน ศึกษานิเทศก์ 1 คน และครูผู้มีประสบการณ์ด้านการสอน STEM Education 2 คน

1. ด้านนักเรียน:
   • นักเรียนโรงเรียนเทศบาล 1 บ้านหล่าย มีทักษะการคิดเชิงนวัตกรรมและสมรรถนะด้านวิทยาศาสตร์เทคโนโลยีเพิ่มขึ้น
   • นักเรียนได้รับการพัฒนาทักษะการเรียนรู้ในศตวรรษที่ 21 โดยเฉพาะทักษะการแก้ปัญหาและการทำงานร่วมกัน
   • นักเรียนมีเจตคติที่ดีต่อการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์

เพื่อสร้างแรงจูงใจในการเรียนรู้และส่งเสริมให้นักเรียนเกิดความภาคภูมิใจในความสำเร็จของตนเอง แนวทางการจัดการเรียนรู้แบบ STEM Education นี้กำหนดรูปแบบการรับรองและรางวัลดังต่อไปนี้

1. เกียรติบัตรรับรองการเข้าร่วมกิจกรรม

2. เข็มเชิดชูเกียรติหรือเหรียญรางวัล

3. รางวัลนักคิดนวัตกรรมดีเด่น

4. การแสดงผลงานในนิทรรศการของโรงเรียน

กระทรวงศึกษาธิการ. (2022). รายงานข้อมูลพื้นฐานสถานศึกษา ปีการศึกษา 2565. กรุงเทพฯ: สำนักงานปลัดกระทรวงศึกษาธิการ.

กระทรวงศึกษาธิการ. (2023). แนวทางการขับเคลื่อนการจัดการเรียนรู้ตามแนวทาง STEM Education ในสถานศึกษา. กรุงเทพฯ: สำนักงานปลัดกระทรวงศึกษาธิการ.

สำนักงานคณะกรรมการการศึกษาขั้นพื้นฐาน. (2021). คู่มือการจัดการเรียนรู้ Active Learning สำหรับครูประถมศึกษา. กรุงเทพฯ: สพฐ.

สำนักงานเลขาธิการสภาการศึกษา. (2022). รายงานการพัฒนาการจัดการเรียนรู้ STEM Education ในโรงเรียนขนาดเล็ก. กรุงเทพฯ: สกศ.

Branch, R. M. (2021). Instructional design: The ADDIE approach (2nd ed.). Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-030-67331-4

English, L. D., & King, D. T. (2022). STEM education research: A 25-year retrospective. International Journal of STEM Education, 9(1), 1-16. https://doi.org/10.1186/s40594-022-00339-3

Ismail, N. A., Samsudin, M. A., & Hashim, H. (2021). The effectiveness of STEM project-based learning in enhancing scientific and technological competencies among primary school students. Journal of Science and Mathematics Education in Southeast Asia, 44(2), 16-30.

Wiggins, G., & McTighe, J. (2021). Understanding by design (3rd ed.). ASCD.