นิตยสาร สสวท. ฉบับที่ 186 มกราคม - กุมภาพันธ์ 2557

16 / 62

เชื่อมโยงความคิดคณิตสะเต็มดร.อลงกต ใหม่ด้วง นักวิชาการ สาขาคณิตศาสตร์มัธยมศึกษาตอนต้น / e-mail :
ถึงแม้ว่าล�ำดับของวิชาคณิตศาสตร์ (Mathematics)ใน
ชื่อกลุ่มวิชาสะเต็มศึกษา (STEM) จะอยู่ในต�ำแหน่งรั้งท้าย แต่
ก็ไม่ได้หมายความว่าวิชาคณิตศาสตร์มีความส�ำคัญน้อยกว่า
วิชาอื่น ๆ เพราะจริง ๆ แล้ววิชาคณิตศาสตร์ถือเป็นรากฐาน
ส�ำคัญส�ำหรับการเรียนรู้วิชาอื่น ๆ ในกลุ่มสะเต็มศึกษา ไม่ว่า
จะเป็นวิทยาศาสตร์(Science) เทคโนโลยี (Technology) หรือ
กระบวนการทางวิศวกรรม (Engineering) ซึ่งล้วนสามารถน�ำ
ความรู้ทางคณิตศาสตร์มาประยุกต์ใช้ได้ทั้งสิ้น เดิมทีNational
Science Foundation (NSF) แห่งสหรัฐอเมริกาเรียกกลุ่ม
วิชาสะเต็มศึกษาว่า SMET ตามล�ำดับการวิวัฒน์ของแต่ละ
วิชา แต่เนื่องจากอาจมีการออกเสียงค�ำว่า SMET ผิดเพี้ยนไป
ในทางไม่เหมาะสม สุดท้ายจึงได้เปลี่ยนมาเป็น STEM แทน
(Sanders, 2009)
ลักษณะส�ำคัญประการหนึ่งในการศึกษาเรียนรู้แบบ
สะเต็มศึกษาคือการเชื่อมโยงความรู้ระหว่างวิชาวิทยาศาสตร์
คณิตศาสตร์ เทคโนโลยี และกระบวนการออกแบบทางวิศวกรรม
เข้าด้วยกัน เพื่อน�ำไปใช้แก้ปัญหาต่าง ๆ ในชีวิตประจ�ำวัน
และในโลกของการท�ำงาน โดยในส่วนของวิชาคณิตศาสตร์
ซึ่งศึกษาถึงแบบรูปและความสัมพันธ์ระหว่างจ�ำนวน ปริมาณ
และ รูปทรงเรขาคณิตต่าง ๆ (Katehi, L., Pearson, G. and
Feder, M., 2009) ก็เป็นวิชาที่สามารถน�ำไปใช้เชื่อมโยงกับ
วิชาอื่น ๆ ในสะเต็มศึกษาได้อย่างหลากหลาย บทความนี้จะ
แสดงให้เห็นถึงความสัมพันธ์ระหว่างวิชาคณิตศาสตร์ กับวิชา
วิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และการออกแบบทางวิศวกรรม ว่า
มีความเชื่อมโยงกันอย่างไร และเป็นการแสดงตัวอย่างของ
การน�ำเอาความรู้วิชาคณิตศาสตร์ไปใช้ในกระบวนการต่าง ๆ
อย่างมีความหมาย
คณิตศาสตร์กับวิทยาศาสตร์
วิทยาศาสตร์เป็นวิชาที่มุ่งศึกษาและหาค� ำอธิบาย
ปรากฏการณ์ทางธรรมชาติต่าง ๆ รอบตัวทั้งทางด้านกายภาพ
และชีวภาพ รวมถึงการน�ำความรู้เหล่านั้นมาประยุกต์ใช้ใน
เรื่องต่าง ๆ วิชาวิทยาศาสตร์นับเป็นวิชาที่มีความสัมพันธ์
และเชื่อมโยงกับวิชาคณิตศาสตร์อย่างใกล้ชิด องค์ความรู้
ทางคณิตศาสตร์สามารถน�ำไปใช้สนับสนุนการศึกษาด้าน
วิทยาศาสตร์ในหลาย ๆ ขั้นตอน ไม่ว่าจะเป็นการวัดปริมาณ
พื้นฐานต่าง ๆ ทั้งความยาว มวล เวลา อุณหภูมิ ปริมาณสาร
ออกมาเป็นจ�ำนวนเพื่อหาความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งต่าง ๆ รวม
ถึงการเขียนและการเปลี่ยนหน่วยต่าง ๆ เหล่านี้ซึ่งต้องใช้ความ
รู้ทางคณิตศาสตร์มาเกี่ยวข้อง นอกจากนี้ในการท� ำการทดลอง
วิทยาศาสตร์ก็จ�ำเป็นต้องมีการรวบรวมข้อมูลและประมวลผล
ข้อมูลต่าง ๆ โดยใช้กระบวนการทางสถิติอีกด้วย
แต่จุดที่น่าสนใจคือปรากฏการณ์ต่าง ๆ ในธรรมชาติที่นัก
วิทยาศาสตร์พยายามสรุปเป็นกฎหรือทฤษฎีนั้นสามารถน�ำมา
เขียนในรูปสมการทางคณิตศาสตร์ได้หลายกรณี แสดงให้เห็น
ว่าความสัมพันธ์ทางคณิตศาสตร์เป็นสิ่งที่มีอยู่ในธรรมชาติและ
มีส่วนช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถท�ำความเข้าใจและท�ำนาย
ปรากฏการณ์ต่าง ๆ ได้อย่างมีแบบแผนชัดเจนมากยิ่งขึ้น ยก
ตัวอย่างสูตรแสดงทฤษฎีสัมพัทธภาพของ แอลเบิร์ต ไอน์สไตน์
อันโด่งดัง ก็แสดงด้วยสมการทางคณิตศาสตร์
E = mc2
เมื่อ E แทนพลังงานมีหน่วยเป็นจูล
m แทนมวลมีหน่วยเป็นกิโลกรัม
c แทนอัตราเร็วของแสงในสุญญากาศซึ่งมีค่าประมาณ
3 x 108 เมตรต่อวินาที
นิตยสาร สสวท.
16