ชื่อนวัตกรรม : การพัฒนาชุดกิจกรรมการเรียนรู้ตามแนวทาง STEM Education เพื่อส่งเสริมทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์และเจตคติต่อวิทยาศาสตร์ของนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 5 โรงเรียนห้วยแก้ววิทยา

ประเภทนวัตกรรม : STEM Education

ระดับการศึกษา : ประถมศึกษา

กลุ่มสาระการเรียนรู้ : วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

การศึกษาวิจัยครั้งนี้ มีวัตถุประสงค์เพื่อ 1)เพื่อพัฒนาชุดกิจกรรมการเรียนรู้ตามแนวทาง STEM Education เพื่อส่งเสริมทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์และเจตคติต่อวิทยาศาสตร์ของนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 5 โรงเรียนห้วยแก้ววิทยา ให้มีคุณภาพและประสิทธิภาพตามเกณฑ์ 80/80 2) เพื่อเปรียบเทียบทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ของนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 5 โรงเรียนห้วยแก้ววิทยา ก่อนและหลังเรียนด้วยชุดกิจกรรมการเรียนรู้ตามแนวทาง STEM Education  3) เพื่อเปรียบเทียบเจตคติต่อวิทยาศาสตร์ของนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 5 โรงเรียนห้วยแก้ววิทยา ก่อนและหลังเรียนด้วยชุดกิจกรรมการเรียนรู้ตามแนวทาง STEM Education

            ผลการศึกษาการพัฒนาชุดกิจกรรมการเรียนรู้ตามแนวทาง STEM Education เพื่อส่งเสริมทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์และเจตคติต่อวิทยาศาสตร์ของนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 5                 โรงเรียนห้วยแก้ววิทยา แสดงให้เห็นว่า ชุดกิจกรรมการเรียนรู้ตามแนวทาง STEM Education สำหรับนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 5 มีประสิทธิภาพตามเกณฑ์ 80/80  ผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนวิทยาศาสตร์ของนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 5 หลังเรียนด้วยชุดกิจกรรมการเรียนรู้ตามแนวทาง STEM Education สูงกว่าก่อนเรียนอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติที่ระดับ .05  นักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 5 ที่เรียนด้วยชุดกิจกรรมการเรียนรู้ตามแนวทาง STEM Education มีทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์  คิดเป็นร้อยละ 80.95 ซึ่งสูงกว่าเกณฑ์ เจตคติต่อวิทยาศาสตร์ของนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 5 หลังเรียนด้วยชุดกิจกรรมการเรียนรู้ตามแนวทาง STEM Education ระดับมาก 

ปัจจุบันโลกได้เข้าสู่ศตวรรษที่ 21 ซึ่งเป็นยุคแห่งการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วทั้งด้านเศรษฐกิจ สังคม เทคโนโลยี และการศึกษา การพัฒนาทรัพยากรมนุษย์ให้มีทักษะที่จำเป็นสำหรับการดำรงชีวิตและการประกอบอาชีพจึงเป็นสิ่งสำคัญยิ่ง โดยเฉพาะการพัฒนาทักษะด้านวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์ (Science, Technology, Engineering and Mathematics: STEM) ซึ่งเป็นศาสตร์พื้นฐานที่นำไปสู่การพัฒนานวัตกรรมและการแก้ปัญหาอย่างสร้างสรรค์ ดังที่ นโยบายและแผนการพัฒนาการศึกษาของกระทรวงศึกษาธิการ ฉบับที่ 13 (พ.ศ. 2566-2570) ได้กำหนดยุทธศาสตร์การพัฒนาการศึกษาเพื่อผลิตและพัฒนากำลังคนให้สอดคล้องกับความต้องการและรองรับการพัฒนาประเทศ โดยมุ่งเน้นการพัฒนาทักษะด้าน STEM Education เพื่อเตรียมความพร้อมให้กับผู้เรียนในการเข้าสู่ตลาดแรงงานและการแข่งขันในระดับสากล (กระทรวงศึกษาธิการ, 2565)

          สำหรับโรงเรียนห้วยแก้ววิทยา สังกัดสำนักงานเขตพื้นที่การศึกษาประถมศึกษาลำปางเขต 2 จากการวิเคราะห์ผลการเรียนรู้และการสังเกตพฤติกรรมการเรียนของนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 5 พบว่า นักเรียนยังขาดทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ โดยเฉพาะทักษะการสังเกต การตั้งสมมติฐาน การทดลอง และการลงข้อสรุป นอกจากนี้ นักเรียนส่วนใหญ่ยังมีเจตคติที่ไม่ดีต่อวิชาวิทยาศาสตร์ มองว่าเป็นวิชาที่ยาก ไม่น่าสนใจ และไม่เห็นความสำคัญในการนำไปใช้ในชีวิตประจำวัน ซึ่งส่งผลต่อแรงจูงใจและความกระตือรือร้นในการเรียนรู้

1. เพื่อพัฒนาชุดกิจกรรมการเรียนรู้ตามแนวทาง STEM Education เพื่อส่งเสริมทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์และเจตคติต่อวิทยาศาสตร์ของนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 5 โรงเรียนห้วยแก้ววิทยา ให้มีคุณภาพและประสิทธิภาพตามเกณฑ์ 80/80

          2. เพื่อเปรียบเทียบทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ของนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 5 โรงเรียนห้วยแก้ววิทยา ก่อนและหลังเรียนด้วยชุดกิจกรรมการเรียนรู้ตามแนวทาง STEM Education

          3. เพื่อเปรียบเทียบเจตคติต่อวิทยาศาสตร์ของนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 5 โรงเรียนห้วยแก้ววิทยา ก่อนและหลังเรียนด้วยชุดกิจกรรมการเรียนรู้ตามแนวทาง STEM Education

ขั้นตอนการสร้างและพัฒนา

1. แผนการจัดการเรียนรู้ตามแนวทาง STEM Education

1. ศึกษาหลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551 (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. 2560) สาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์
2. วิเคราะห์มาตรฐานการเรียนรู้ ตัวชี้วัด และสาระการเรียนรู้ที่เกี่ยวข้อง
3. ศึกษาเอกสารและงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับการจัดการเรียนรู้ตามแนวทาง STEM Education
4. กำหนดขอบเขตเนื้อหาและจำนวนชั่วโมงสำหรับการจัดการเรียนรู้
5. ออกแบบและจัดทำแผนการจัดการเรียนรู้ตามแนวทาง STEM Education
6. นำแผนการจัดการเรียนรู้ไปให้ผู้เชี่ยวชาญตรวจสอบความถูกต้องและความเหมาะสม
7. ปรับปรุงแก้ไขตามข้อเสนอแนะของผู้เชี่ยวชาญ
8. นำไปทดลองใช้กับนักเรียนที่ไม่ใช่กลุ่มตัวอย่าง
9. ปรับปรุงแก้ไขให้มีความสมบูรณ์ก่อนนำไปใช้จริง

2. แบบทดสอบวัดผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน

1. ศึกษาทฤษฎีและหลักการสร้างแบบทดสอบวัดผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน
2. วิเคราะห์จุดประสงค์การเรียนรู้และเนื้อหาสาระสำคัญ
3. สร้างตารางวิเคราะห์หลักสูตรเพื่อกำหนดน้ำหนักและจำนวนข้อสอบ
4. สร้างแบบทดสอบปรนัย 4 ตัวเลือก จำนวน 45 ข้อ (ต้องการใช้จริง 30 ข้อ)
5. นำแบบทดสอบไปให้ผู้เชี่ยวชาญตรวจสอบความตรงเชิงเนื้อหา
6. นำแบบทดสอบไปทดลองใช้กับนักเรียนที่ไม่ใช่กลุ่มตัวอย่าง จำนวน 30 คน
7. วิเคราะห์คุณภาพของแบบทดสอบรายข้อ ได้แก่ ค่าความยากง่าย (p) และค่าอำนาจจำแนก (r)
8. คัดเลือกข้อสอบที่มีคุณภาพตามเกณฑ์ จำนวน 30 ข้อ
9. นำแบบทดสอบไปหาค่าความเชื่อมั่นทั้งฉบับ
10. จัดพิมพ์แบบทดสอบฉบับสมบูรณ์เพื่อนำไปใช้กับกลุ่มตัวอย่าง

3. แบบประเมินทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์

1. ศึกษาเอกสารและงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์
2. กำหนดนิยามเชิงปฏิบัติการและองค์ประกอบของทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์
3. สร้างแบบประเมินทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ทั้ง 5 ด้าน
4. สร้างเกณฑ์การให้คะแนนแบบรูบริค (Rubric Scoring) 3 ระดับ
5. นำแบบประเมินไปให้ผู้เชี่ยวชาญตรวจสอบความเหมาะสม
6. ปรับปรุงแก้ไขตามข้อเสนอแนะของผู้เชี่ยวชาญ
7. นำแบบประเมินไปทดลองใช้กับนักเรียนที่ไม่ใช่กลุ่มตัวอย่าง
8. หาค่าความเชื่อมั่นของแบบประเมินทั้งฉบับ
9. จัดพิมพ์แบบประเมินฉบับสมบูรณ์เพื่อนำไปใช้กับกลุ่มตัวอย่าง

4. แบบวัดเจตคติต่อวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

1. ศึกษาเอกสารและงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับเจตคติต่อวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี
2. กำหนดนิยามเชิงปฏิบัติการและองค์ประกอบของเจตคติต่อวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี
3. สร้างแบบวัดเจตคติแบบมาตราส่วนประมาณค่า 5 ระดับ จำนวน 30 ข้อ
4. นำแบบวัดไปให้ผู้เชี่ยวชาญตรวจสอบความเหมาะสม
5. นำแบบวัดไปทดลองใช้กับนักเรียนที่ไม่ใช่กลุ่มตัวอย่าง
6. วิเคราะห์คุณภาพของแบบวัดรายข้อ ได้แก่ ค่าอำนาจจำแนก (r)
7. คัดเลือกข้อคำถามที่มีคุณภาพตามเกณฑ์ จำนวน 30 ข้อ
8. หาค่าความเชื่อมั่นของแบบวัดทั้งฉบับ
9. จัดพิมพ์แบบวัดฉบับสมบูรณ์เพื่อนำไปใช้กับกลุ่มตัวอย่าง

          การวิเคราะห์ข้อมูล ผู้รายงานได้เสนอผลการวิเคราะห์ข้อมูลในการวิจัยครั้งนี้ แบ่งออกเป็น 2 ส่วนหลัก  คือ การวิเคราะห์ข้อมูลเชิงคุณภาพและเชิงปริมาณ โดยใช้วิธีการและสถิติดังนี้

    การวิเคราะห์ข้อมูลเชิงคุณภาพ

        1. วิเคราะห์ความสอดคล้อง (IOC) ของชุดกิจกรรม STEM Education โดยผู้เชี่ยวชาญ

        2. วิเคราะห์เนื้อหาจากการสังเกตพฤติกรรมการเรียนรู้และการทำงานกลุ่มของนักเรียน

        3. วิเคราะห์ผลงานและชิ้นงานของนักเรียนตามเกณฑ์การประเมิน (Rubric Score)

     การวิเคราะห์ข้อมูลเชิงปริมาณ

        1. หาประสิทธิภาพของชุดกิจกรรมตามเกณฑ์ E1/E2 (80/80)

        2. วิเคราะห์ผลการทดสอบทักษะการคิดวิเคราะห์โดยใช้ค่าเฉลี่ย (x̄) ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน (S.D.) และ   การทดสอบค่าที (t-test dependent)

        3. วิเคราะห์ความสามารถในการแก้ปัญหาอย่างสร้างสรรค์โดยใช้ค่าเฉลี่ย (x̄) ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน (S.D.) และการทดสอบค่าที (t-test dependent)

        4. วิเคราะห์ระดับความพึงพอใจของนักเรียนที่มีต่อชุดกิจกรรมโดยใช้ค่าเฉลี่ย (x̄) และส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน (S.D.)

         ข้อมูลที่ได้จากการวิเคราะห์จะนำมาเปรียบเทียบกับเกณฑ์ที่กำหนด และนำเสนอในรูปแบบตารางประกอบคำบรรยาย เพื่อสรุปผลการพัฒนาชุดกิจกรรมการเรียนรู้ตามแนวทาง STEM Education เพื่อส่งเสริมทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์และเจตคติต่อวิทยาศาสตร์ของนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 5   โรงเรียนห้วยแก้ววิทยา

วิธีดำเนินการเก็บข้อมูล

   1. ระยะก่อนการทดลอง

• • ทดสอบก่อนเรียน (Pre-test) โดยใช้แบบทดสอบวัดผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน แบบวัดความสามารถในการแก้ปัญหา และแบบวัดเจตคติต่อวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี
  • บันทึกและเก็บรวบรวมคะแนนก่อนเรียนของนักเรียนกลุ่มตัวอย่าง

 

     2.  ระยะดำเนินการทดลอง

• • ดำเนินการจัดการเรียนรู้ตามแผนการจัดการเรียนรู้ STEM Education ที่พัฒนาขึ้น
  • ประเมินทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ระหว่างการจัดกิจกรรมการเรียนรู้
  • บันทึกพฤติกรรมการเรียนรู้ของนักเรียนระหว่างการจัดกิจกรรม
  • เก็บรวบรวมคะแนนจากการประเมินชิ้นงาน/ภาระงานระหว่างเรียน

 3. ระยะหลังการทดลอง

• • ทดสอบหลังเรียน (Post-test) โดยใช้แบบทดสอบวัดผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน แบบวัดความสามารถในการแก้ปัญหา และแบบวัดเจตคติต่อวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ซึ่งเป็นชุดเดียวกับที่ใช้ทดสอบก่อนเรียน
  • บันทึกและเก็บรวบรวมคะแนนหลังเรียนของนักเรียนกลุ่มตัวอย่าง

การควบคุมตัวแปรแทรกซ้อน

1. การควบคุมความแตกต่างระหว่างบุคคล
   • ใช้วิธีการเปรียบเทียบผลก่อนและหลังการทดลองภายในกลุ่มเดียวกัน
   • วิเคราะห์ความแตกต่างของคะแนนก่อนและหลังเรียนของนักเรียนแต่ละคน
2. การควบคุมด้านเวลา
   • จัดกิจกรรมการเรียนรู้ในช่วงเวลาเดียวกันของแต่ละสัปดาห์
   • กำหนดระยะเวลาในการทำแบบทดสอบและแบบวัดให้เท่ากันทั้งก่อนและหลังการทดลอง
3. การควบคุมสภาพแวดล้อม
   • จัดกิจกรรมการเรียนรู้ในห้องเรียนเดิมตลอดการทดลอง
   • ควบคุมสิ่งรบกวนที่อาจส่งผลต่อการเรียนรู้ของนักเรียน

          4. การควบคุมด้านผู้สอน

1. • ผู้วิจัยเป็นผู้ดำเนินการสอนด้วยตนเองตลอดการทดลอง
   • มีการเตรียมความพร้อมและซักซ้อมการสอนก่อนดำเนินการจริง
   • ควรเพิ่มกิจกรรมที่ส่งเสริมทักษะการคิดวิเคราะห์
   • กรณีนักเรียนไม่เข้าใจกระบวนการในวัฏจักรน้ำ ควรใช้สื่อการสอนหรือกิจกรรม STEM เพิ่มเติม
2. การจัดกิจกรรมซ่อมเสริม
   • จัดกลุ่มนักเรียนตามผลการทดสอบเพื่อให้ความช่วยเหลือเป็นรายกลุ่ม

ออกแบบกิจกรรม STEM ที่เน้นเนื้อหาที่นักเรียนยังไม่เข้าใจ

นักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 5 โรงเรียนห้วยแก้ววิทยา สังกัดสำนักงานเขตพื้นที่การศึกษาประถมศึกษาลำปาง เขต 2  จำนวน 19 คน

ผลการพัฒนาชุดกิจกรรมการเรียนรู้ตามแนวทาง STEM Education เพื่อส่งเสริมทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์และเจตคติต่อวิทยาศาสตร์ของนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 5   โรงเรียนห้วยแก้ววิทยา ปรากฏผลดังนี้

                        ชุดกิจกรรมการเรียนรู้ตามแนวทาง STEM Education สำหรับนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 5 มีประสิทธิภาพตามเกณฑ์ 80/80  ผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนวิทยาศาสตร์ของนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 5 หลังเรียนด้วยชุดกิจกรรมการเรียนรู้ตามแนวทาง STEM Education สูงกว่าก่อนเรียนอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติที่ระดับ .05  นักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 5 ที่เรียนด้วยชุดกิจกรรมการเรียนรู้ตามแนวทาง STEM Education มีทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์  คิดเป็นร้อยละ 80.95 ซึ่งสูงกว่าเกณฑ์ เจตคติต่อวิทยาศาสตร์ของนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 5 หลังเรียนด้วยชุดกิจกรรมการเรียนรู้ตามแนวทาง STEM Education ระดับมาก