นิตยสาร สสวท. ฉบับที่ 258

ปีที่ 54 ฉบับที่ 258 มกราคม - กุมภาพันธ์ 2569 | 19 การศึกษาด้านวิทยาศาสตร์ในปัจจุบันมุ่งเน้นการพัฒนาสมรรถนะทางวิทยาศาสตร์ที่จำ�เป็นต่อการดำ�รงชีวิต ในโลกที่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว (National Research Council, 2012) กรอบการประเมินด้าน วิทยาศาสตร์ของ PISA 2025 จึงได้กำ�หนดสมรรถนะทางวิทยาศาสตร์ไว้ 3 ด้านหลัก ประกอบด้วย 1) อธิบาย ปรากฏการณ์ในเชิงวิทยาศาสตร์ 2) ออกแบบและประเมินกระบวนการสืบเสาะหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์และ แปลความหมายข้อมูลและใช้ประจักษ์พยานในเชิงวิทยาศาสตร์อย่างมีวิจารณญาณ และ 3) ศึกษาค้นคว้า ประเมิน และใช้ข้อมูลทางวิทยาศาสตร์เพื่อการตัดสินใจและการลงมือกระทำ� (OECD, 2023) ในบทความนี้ผู้เขียน ขอนำ�เสนอแนวทางการจัดการเรียนรู้เพื่อพัฒนาสมรรถนะที่ 2 ที่มุ่งส่งเสริมให้ผู้เรียนสามารถออกแบบและประเมิน กระบวนการสืบเสาะหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์และแปลความหมายข้อมูลและใช้ประจักษ์พยานในเชิงวิทยาศาสตร์ อย่างมีวิจารณญาณ โดยเชื่อมโยงกับประสบการณ์ที่ผู้เขียนได้เข้าร่วมโครงการ CERN International Teacher Weeks Programme 2025 ณ เซิร์น สมาพันธรัฐสวิส กิ จกรรม Quark Puzzle ได้รับการพัฒนาโดยเซิร์น (European Organization for Nuclear Research : CERN) เพื่อส่งเสริมการเรียนรู้ แนวคิดเรื่องควาร์กซึ่งเป็นอนุภาคพื้นฐานในแบบจำ�ลองมาตรฐานของฟิสิกส์ โดยกิจกรรมนี้เหมาะสำ�หรับนักเรียนระดับมัธยมศึกษาตอนปลายในบทเรียน เรื่องโครงสร้างอะตอมและฟิสิกส์อนุภาค และสามารถใช้เป็นกิจกรรมเสริม เพื่อเชื่อมโยงแนวคิดเชิงแบบจำ�ลองในฟิสิกส์สมัยใหม่ให้ผู้เรียนเห็นภาพ อย่างเป็นรูปธรรม ลักษณะของอุปกรณ์เป็นชิ้นส่วนสามมิติที่ระบุประเภท ของควาร์กและประจุไฟฟ้าและมีข้อต่อสำ�หรับเชื่อมต่อกับชิ้นส่วนควาร์ก อื่นๆ ได้ตามหลักการรวมของอนุภาค (McGinness et al., 2019) จุดประสงค์ของกิจกรรมเพื่อให้นักเรียนค้นพบกฎการรวมตัวของควาร์ก ผ่านการสืบเสาะหาความรู้ อธิบายการรวมประจุไฟฟ้าและประจุสีของควาร์ก และสร้างแบบจำ�ลองของโปรตอนและนิวตรอน โดยอุปกรณ์ประกอบด้วย ชิ้นส่วนควาร์กสามมิติ ซึ่งสามารถดาวน์โหลดได้จากเว็ปไซต์ S’Cool Lab ของเซิร์น สมรรถนะการออกแบบและการประเมินกระบวนการสืบเสาะ หาความรู้ทางวิทยาศาสตร์และแปลความหมายข้อมูลและใช้ประจักษ์พยาน ในเชิงวิทยาศาสตร์อย่างมีวิจารณญาณประกอบด้วยองค์ประกอบย่อยคือ 1) การระบุคำ�ถามในการศึกษาทางวิทยาศาสตร์ที่กำ�หนดให้ 2) การออกแบบ การทดลองที่เหมาะสมเพื่อตอบคำ�ถาม 3) การประเมินว่าการทดลอง ที่ได้ออกแบบไว้นั้นเหมาะสมที่สุดสำ�หรับการตอบคำ�ถามหรือไม่ และ 4) การตีความข้อมูลที่มีการนำ�เสนอในรูปแบบต่างๆ สามารถลงข้อสรุป ที่เหมาะสมจากข้อมูลและประเมินข้อดีที่เกี่ยวข้องกับข้อมูลเหล่านั้นได้ (OECD, 2023) ผู้เขียนขอนำ�เสนอแนวทางการจัดกิจกรรม Quark Puzzle ออกเป็น 2 ตอน และชี้ให้เห็นถึงการพัฒนาสมรรถนะที่ 2 ตามกรอบ PISA 2025 ในแต่ละองค์ประกอบย่อยดังนี้ ตอนที่ 1 สำ�รวจชิ้นส่วนปริศนา ครูเริ่มต้นกิจกรรมด้วยการเชื่อมโยงความรู้เดิมของนักเรียน เกี่ยวกับอะตอม โดยใช้คำ�ถามว่า “ในนิวเคลียสของอะตอมประกอบด้วย อนุภาคอะไรบ้าง” (โปรตอนและนิวตรอน) และคำ�ถามชวนคิดว่า “โปรตอน กับนิวตรอนมีองค์ประกอบย่อยหรือไม่ อย่างไร” จากนั้นครูจึงนำ�อภิปรายว่า โปรตอนและนิวตรอน ประกอบด้วยอนุภาคย่อยที่เรียกว่า ควาร์ก (Quark) ซึ่งเป็นหนึ่งในอนุภาคพื้นฐานของแบบจำ�ลองมาตรฐาน สำ�หรับกิจกรรมนี้ เราจะใช้ชิ้นส่วนแบบจำ�ลองควาร์กที่เป็นชิ้นส่วนสามมิติ โดยแต่ละชิ้นส่วน จะระบุชนิดของควาร์กและข้อมูลเกี่ยวกับคุณสมบัติทางไฟฟ้าและ คุณสมบัติที่เรียกว่าสี ซึ่งเป็นลักษณะที่กำ�หนดเฉพาะทางฟิสิกส์อนุภาค ไม่ใช่สีตามการมองเห็นทั่วๆ ไป ข้อมูลเหล่านี้ถูกพิมพ์กำ�กับอยู่บนชิ้นส่วน เพื่อให้ผู้เรียนใช้เป็นข้อมูลเริ่มต้น ดังภาพ 1 ภาพ 1 ตัวอย่างองค์ประกอบของชิ้นส่วนควาร์กสามมิติในกิจกรรม Quark Puzzle ครูแจกชุด Quark Puzzle ให้แต่ละกลุ่มสำ�รวจชิ้นส่วนที่ได้รับและ ใช้คำ�ถามดังนี้ “จากชิ้นส่วนสามมิติที่ได้รับ นักเรียนสังเกตเห็นอะไรบ้าง” (ตัวอักษรระบุชนิดของควาร์ก u , d , , ขนาดประจุไฟฟ้า สี และ โครงสร้างที่สามารถเชื่อมต่อกันได้) ครูกระตุ้นให้นักเรียนตั้งคำ�ถามที่ สามารถนำ�ไปสู่การสืบเสาะทางวิทยาศาสตร์ได้ เช่น “ชิ้นส่วนเหล่านี้ สามารถต่อรวมกันได้หรือไม่ อย่างไร” พร้อมกระตุ้นให้นักเรียนร่วมกัน อภิปรายและตกลงเกณฑ์ร่วมกัน เช่น รวมกันได้ หมายถึง ต่อแล้วลงล็อกได้ รวมกันไม่ได้ หมายถึง ต่อแล้วไม่ลงล็อก ครูให้นักเรียนระบุตัวแปรและ ออกแบบการทดลอง โดยใช้คำ�ถามดังนี้ “หากต้องการศึกษาว่ารูปแบบ