นิตยสาร สสวท. ฉบับที่ 248

ปีที่ 52 ฉบับที่ 248 พฤษภาคม - มิถุนายน 2567 45 การศึกษาเป็นการเตรียมนักเรียนเพื่อเข้าสู่โลกแห่งความจริงที่มีแต่ปัญหาคลุมเครือ (Ill-defined Problems) ยากที่จะ แก้ไขหรือมีคำ �ตอบที่ถูกต้องได้หลากหลายแต่จำ �เป็นต้องเลือกทางที่คิดว่าดีที่สุด หากแต่ในการศึกษาแบบเดิมนั้นยังคง เน้นการแก้ปัญหาที่มีคำ �ตอบที่ถูกต้องเพียงคำ �ตอบเดียว และเป็นปัญหาที่มีแนวทางแก้ไขที่ชัดเจน (Well-defined Problems) ซึ่งไม่ตรงกับชีวิตจริงที่นักเรียนจะไปเจอในอนาคต (Fortus et al., 2004) การที่จะฝึกนักเรียนให้แก้ปัญหาที่คลุมเครือ แล้วต้องตัดสินใจเลือกสิ่งที่เหมาะสมที่สุดได้นั้นควรให้นักเรียนได้ทำ �กิจกรรมที่เปิดโอกาสให้คิดในขณะที่กำ �ลัง ลงมือทำ � (Minds-on/Hands-on Activities) ได้ฝึกการตัดสินใจและแก้ปัญหา (Wells, 2016a) อย่างไรก็ดี การเรียน การสอนวิทยาศาสตร์ในปัจจุบันยังคงให้ความสำ �คัญกับการสอนแบบบรรยาย และคำ �ถามที่ถามนักเรียนก็ยังเป็นคำ �ถาม ที่เน้นความจำ �เนื้อหาที่เรียน เพื่อจะสร้างกำ �ลังคนที่ตอบสนองต่อความต้องการของประเทศในการสร้างกำ �ลังคนด้าน STEM นั้น รูปแบบการจัดการเรียนรู้จึงควรมีการเปลี่ยนแปลง เ ทคโนโลยี (Technology) และวิศวกรรม (Engineering) เป็นศาสตร์ ที่กำ �ลังเข้ามามีบทบาทในการจัดการเรียนรู้แบบใหม่นี้ โดยเทคโนโลยี หมายถึง การปรับปรุงเปลี่ยนแปลงสิ่งที่มีอยู่ตามธรรมชาติผ่าน กระบวนการออกแบบเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ ระบบ หรือกระบวนการต่างๆ ที่ตอบสนองความต้องการของมนุษย์ (ITEEA, 2020) ในขณะที่วิศวกรรม หมายถึง การใช้ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ และการใช้เหตุผลทางคณิตศาสตร์ เพื่อพัฒนาเทคโนโลยีที่ตอบสนองความต้องการตามเกณฑ์ที่กำ �หนด (Engineering - The use of scientific principles and mathematical reasoning to develop and optimize technologies to meet needs that have been defined by criteria; simply put, the process of design under constraint.) (ITEEA, 2020) ด้วยเหตุนี้ การนำ �ปัญหาทางเทคโนโลยีมาใช้ในการออกแบบเพื่อจัดการเรียนรู้ สามารถช่วยส่งเสริมนักเรียนให้เรียนรู้จากการแก้ปัญหาที่เชื่อมโยงกับ ชีวิตจริง (Authentic tasks) ใช้ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ วิศวกรรมศาสตร์ และเทคโนโลยีในลักษณะที่บูรณาการกันเพื่อแก้ปัญหา นอกจากนี้ นักเรียนยังมีโอกาสในการทำ �งานร่วมกับผู้อื่น สื่อสาร คิด เพื่อวางแผนแก้ปัญหาและตัดสินใจ โดยมีครูทำ �หน้าที่เป็นผู้อำ �นวย ความสะดวกในการจัดการเรียนรู้โดยใช้คำ �ถามกระตุ้นการเรียนรู้ของ นักเรียนแทนที่จะบรรยายเนื้อหา ดังนั้น การจัดการเรียนรู้ด้วยการออกแบบ ทางวิศวกรรมและเทคโนโลยี (Technological and Engineering Design Based Learning) จึงเป็นการจัดการเรียนรู้ที่นำ �เอาปัญหา หรือความต้องการ ของมนุษย์ที่เกี่ยวกับเทคโนโลยีมาเป็นกิจกรรมในการออกแบบเพื่อให้นักเรียน ใช้ความรู้ในลักษณะบูรณาการ รวมทั้งทักษะต่างๆ เพื่อให้ได้มาซึ่งระบบ กระบวนการ หรือผลิตภัณฑ์ที่สามารถแก้ไขปัญหาที่ต้องการได้ซึ่งถ้าหาก ความรู้ที่ใช้ในการแก้ปัญหานั้นมาจากรายวิชาวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี คณิตศาสตร์ และวิศวกรรมศาสตร์ ก็จะเรียกการศึกษารูปแบบนี้ว่า สะเต็ม ศึกษา (STEM Education) บทความนี้ช่วยให้ผู้อ่านเข้าใจกระบวนจัดการเรียนรู้ในการ ออกแบบทางวิศวกรรมและเทคโนโลยีเพื่อให้สามารถนำ �ไปเป็นแนวคิด ในการจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษาในห้องเรียน โดยมีการอธิบาย ความหมายของสะเต็มศึกษา ข้อดีของการจัดการเรียนรู้แบบสะเต็ม ศึกษา และตัวอย่างของการจัดการเรียนรู้ด้วยการออกแบบทางวิศวกรรม และเทคโนโลยี ซึ่งเป็นการสอนที่เป็นเอกลักษณ์ (Signature Pedagogy) ของ Integrative STEM Education บทความนี้แบ่งออกเป็น 2 ส่วน ส่วนแรกเป็นการนำ �เสนอความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับสะเต็มศึกษาและรูปแบบ การจัดการเรียนรู้ ส่วนที่สองเป็นตัวอย่างการจัดการเรียนรู้ที่ใช้ในห้องเรียน จริง ความหมายของ STEM และ STEM Education คำ �ว่าสะเต็ม (STEM) เป็นตัวย่อของ วิทยาศาสตร์ (Science) เทคโนโลยี (Technology) วิศวกรรมศาสตร์ (Engineering) และคณิตศาสตร์ (Mathematics) ซึ่งใช้สำ �หรับเรียกกลุ่มคนหรือสาขาที่เกี่ยวข้องกับวิชา เหล่านี้ เช่น อาจจะเรียกวิศวกร หมอ นักฟิสิกส์ หรือนักวิทยาการข้อมูล รวมกันว่ากลุ่มคนที่ทำ �งานสาย STEM ขณะที่สะเต็มศึกษา (STEM Education) หมายถึงการเรียนรู้แบบบูรณาการวิชาเหล่านี้เข้าด้วยกัน โดยอาจใช้รูปแบบการเรียนแบบการใช้ปัญหาเป็นฐาน (Problem-Based Learning) การใช้โครงงานเป็นฐาน (Project-Based Learning) หรือ การออกแบบเป็นฐาน (Design-Based Learning) สะเต็มศึกษาเน้นไปที่การเรียนรู้แบบบูรณาการทักษะและความรู้ ของรายวิชาวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์ ผ่านการทำ �กิจกรรมที่นักเรียนต้องประยุกต์องค์ความรู้ในการแก้ปัญหา ออกแบบแนวทางแก้ปัญหาโดยใช้ความคิดสร้างสรรค์ (Creativity) การคิด อย่างเป็นระบบ (System Thinking) รวมทั้งการคิดอย่างมีวิจารณญาณ (Critical Thinking) ตัวอย่างเช่น ในการเรียนรู้ผ่านการออกแบบเป็นฐาน นั้น นักเรียนจะได้รับโจทย์การออกแบบ (Design Challenge) ให้ แก้ไขปัญหาบางอย่างเพื่อตอบสนองความต้องการของมนุษย์ ซึ่งใน กิจกรรมนี้นักเรียนจะเริ่มด้วยการเข้าใจว่าปัญหาคืออะไร เงื่อนไขหรือ ข้อจำ �กัดในการแก้ปัญหา รวมทั้งปัจจัยในการวัดความสำ �เร็จ หลังจากนั้น นักเรียนอาจรวมกลุ่มกันเพื่อระดมสมองในการแก้ปัญหา หลังจาก ผ่านขั้นตอนนี้นักเรียนจะได้แนวคิดหลากหลายในการแก้ปัญหา จากนั้น