การกําหนดปัญหา วิทยาศาสตร์

          การพัฒนาโครงงานเป็นกิจกรรมที่เริ่มจากการศึกษาสิ่งที่นักเรียนสนใจ จากนั้นดำเนินการออกแบบ วางแผน ลงมือปฏิบัติจนเกิดผลลัพธ์ และเผยแพร่ผลงานนั้น ซึ่งนักเรียนจะเกิดการเรียนรู้และเข้าใจในสิ่งที่สนใจอย่างถ่องแท้

          แนวทางการพัฒนาโครงงาน ควรเริ่มจากการกำหนดปัญหา ซึ่งอาจเป็นปัญหาที่พบในชีวิตประจำวัน หรือปัญหาที่มีผู้แก้ไขไว้แล้ว แต่เราเห็นช่องทางที่จะพัฒนาให้ดีขึ้น หลังจากกำหนดปัญหาแล้ว เราต้องทำการศึกษาและกำหนดขอบเขตของปัญหาที่ต้องการแก้ไข รวมทั้งศึกษาความรู้เพิ่มเติม แล้ววางแผนกำหนดกิจกรรมและการใช้ทรัพยากรต่าง ๆ จากนั้นดำเนินการพัฒนาโครงงานตามแผนที่วางไว้ซึ่งระหว่างการพัฒนา อาจต้องมีการปรับเปลี่ยนแผน เพื่อให้พัฒนาโครงงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ และแก้ไขปัญหาได้ตรงจุดที่กำหนดไว้ เมื่อพัฒนาโครงงานเสร็จแล้ว จึงทำการสรุปผลและเผยแพร่ผลงาน เพื่อเป็นประโยชน์แก้ผู้อื่นต่อไป

การกำหนดปัญหา

         การพัฒนาโครงงานที่ดี จะต้องมีการกำหนดปัญหาให้ชัดเจนว่า ปัญหาคืออะไร เกิดจากอะไร มีประเด็นอะไรบ้างที่เกี่ยวข้อง สามารถแก้ไขหรือปรับปรุงใดได้บ้าง โดยแนวทางการกำหนดปัญหามีดังนี้

1. ที่มาของปัญหา

          1.1 ปัญหาในชีวิตประจำวัน เช่น การควบคุมค่าใช้จ่ายส่วนตัว หรือในครอบครัว เป็นต้น

          1.2 ปัญหาในการเรียน หรือการทำงาน เช่น การลืมทำการบ้าน

          1.3 ปัญหาในระดับชุมชน หรือระดับประเทศ เช่น ปัญหานักท่องเที่ยวไม่รู้จักแหล่งท่องเที่ยวในชุมมชน

2. แหล่งจุดประกายความคิดในการพัฒนาโครงงาน อาทิ

          – กิจกรรมในชีวิตประจำวัน การเรียน งานอดิเรก และงานที่รับผิดชอบ

          – โทรทัศน์ รวมทั้งข่าวสารทางอินเตอร์เน็ต

          – หนังสือ วารสาร ภาพยนตร์ การ์ตูน เกม หรือสื่อต่างๆ

          – การเข้าค่ายอบรม การร่วมอภิปราย

          – ศึกษาจากแหล่งเรียนรู้ในชุมชน หรือแหล่งท่องเที่ยว

3. องค์ประกอบเพื่อการตัดสินใจเลือกโครงงาน

          3.1ความรู้ ความสามารถ ความสนใจ ความถนัด และประสบการณ์ของผู้ทำโครงงาน โดยพิจารณาได้จากคะแนนวัดผลความรู้หรือผลงานที่เคยปฏิบัติ

          3.2ประโยชน์ของโครงงาน โดยโครงงานนั้นจะต้องสามารถนำภาระงาน ชิ้นงาน และกิจกรรมอิสระนั้นไปพัฒนาและใช้ได้จริงในชีวิตประจำวัน

          3.3ความคิดสร้างสรรค์ โดยเป็นโครงงานที่ไม่มีผู้ใดทำไว้หรือเป็นการพัฒนาโครงงานที่มีผู้อื่นทำไว้แล้ว ซึ่งโครงการนั้นจะต้องมีความแปลกใหม่และทันสมัย

          3.4ระยะเวลา โดยผู้ทำโครงงานควรกำหนดวันสิ้นสุดโครงงานให้ชัดเจน เพื่อให้สามารถประมาณระยะเวลาลงในตารางดำเนินการของโครงงานในแต่ละขั้นตอน

          3.5ค่าใช้จ่าย โดยผู้ทำโครงงานจะต้องประเมินค่าใช้จ่ายทั้งหมด ยึดหลักความคุ้มค่า ในการทำโครงงานด้วยการเลือกใช้ทรัพยากรที่มีอยู่แล้วมากกว่าการจัดหาใหม่

          3.6ความปลอดภัย โดยผู้ทำโครงงานควรเลือกทำโครงงานที่ไม่เป็นอันตรายต่อผู้ทำโครงงาน สังคม และประเทศชาติ หากโครงงานนั้นมีความเสี่ยงที่อาจเกิดอันตราย ผู้ทำโครงงานควรประสานงานกับผู้ที่เกี่ยวข้อง เพื่อให้การทำโครงงานคอมพิวเตอร์นั้นอยู่ในการดูแลและควบคุมของผู้เชี่ยวชาญ(Professional)

          3.7ค่านิยมและวัฒนธรรมท้องถิ่น โดยผู้ทำโครงงานควรหลีกเลี่ยงการทำโครงงานที่ขัดต่อความเชื่อ วัฒนธรรม หรือประเพณีต่างๆของท้องถิ่น

กิจกรรม

          ข้อที่ 1 ให้นักเรียนพิจารณาการทำงานในชีวิตประจำวัน เช่น การเรียน การทำงานในแต่ละรายวิชาว่ามีปัญหาอะไรบ้าง

          ข้อที่ 2 อภิปรายกับเพื่อนในกลุ่มถึงแนวทางการแก้ปัญหา แล้วเลือกปัญหาที่จะนำมาแก้ไข

อ้างอิง

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี, “เทคโนโลยี(วิทยาการคำนวณ)”, โรงพิมพ์แห่งจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, ศูนย์หนังสือแห่งจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2561 หน้า 68

ทรงศักดิ์ โพธิ์เอี่ยม, “การเลือกโครงงาน”, https://supstueng.wordpress.com/profstudy/choosepj/, สืบค้นวันที่ 31 พ.ค. 61

วิธีการทางวิทยาศาสตร์  ( Scientific Method )

วิธีการทางวิทยาศาสตร์  ( Scientific  Method )                                                                      

           วิธีการทางวิทยาศาสตร์  จากการศึกษาการทำงานของนักวิทยาศาสตร์จากอดีตจนถึงปัจจุบันพบว่า การทำงาน

ของนักวิทยาศาสตร์ มีวิธีการทำงานอย่างมีระบบมีขั้นตอนได้วิวัฒนาการสืบทอดต่อกันมาตามลำดับจนได้ชื่อว่าเป็นวิธีการ

ทางวิทยาศาสตร์ซึ่งวิธีการทำงานดังกล่าวเป็นองค์ประกอบที่สำคัญอย่างหนึ่ง ที่ทำให้การศึกษาค้นคว้าทางวิทยาศาสตร์

ประสบผลสำเร็จ และเจริญก้าวหน้าอย่างรวดเร็ว จนถึงปัจจุบันนี้บุคคลต่าง ๆ ในสาขาอื่น ๆ ก็ได้มองเห็นความสำคัญและ

ประโยชน์จากวิธีการทางวิทยาศาสตร์ว่า สามารถนำไปใช้กับกระบวนการศึกษาค้นคว้า และรวบรวมความรู้ทุกสาขาวิชา

ดังนั้นวิธีการดังกล่าวจึงไม่ควรเป็นวิธีการเฉพาะของนักวิทยาศาสตร์เท่านั้น แต่ควรเป็นวิธีการแสวงหาความรู้ทั่ว ๆ ไป

ที่เรียกว่า “วิธีการทางวิทยาศาสตร์”

           วิธีการทางวิทยาศาสตร์  ( Scientific  Method )  หมายถึง การแสวงหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์อย่างมี

กระบวนการที่เป็นแบบแผนมีขั้นตอนที่สามารถปฏิบัติตามได้ โดยขั้นตอนวิธีการทางวิทยาศาสตร์ ที่เป็นเครื่องมือสำคัญ

ของนักวิทยาศาสตร์ ประกอบด้วย 5 ขั้นตอน ได้แก่

1. ขั้นกำหนดปัญหา                                                                                                                

           สำคัญที่ว่าการแก้ปัญหา จะต้องคำนึงว่าปัญหาเกิดขึ้นได้อย่างไร ปัญหาเกิดจากการสังเกต การสังเกตเป็น

คุณสมบัติของนักวิทยาศาสตร์ การสังเกตอาจจะเริ่มจากสิ่งแวดล้อมรอบตัวเรา อาจจะเป็นปรากฏการณ์ธรรมชาติ

หรือการเจริญเติบโตของสิ่งมีชีวิต แม้แต่ อเลกซานเดอร์เฟลมมิง (Alexander  Fleming) ได้สังเกตเกี่ยวกับ

การเจริญเติบโตของเชื้อแบคทีเรียในจานเพาะเชื้อ พบว่าถ้ามีราเพนนิซิลเลียม (Penicillium  notatum)  อยู่ใน

จานเพาะเลี้ยงเชื้อแบคทีเรียจะไม่เจริญดี ผลของการสังเกตของ อเลกซานเดอร์  เฟลมมิง  นำไปสู่ประโยชน์มหาศาล

ในวงการแพทย์  การสังเกตจึงเป็นขั้นแรกที่สำคัญนำไปสู่ข้อเท็จจริงบางประการ และมีส่วนให้เกิดปัญหา  การสังเกต

จึงควรสังเกตอย่างรอบคอบ ละเอียดถี่ถ้วน ดังนั้น ในการตั้งปัญหาที่ดี ควรจะอยู่ในลักษณะที่น่าจะเป็นไปได้ สามารถ

ตรวจสอบหาคำตอบได้ง่าย และยึดข้อเท็จจริงต่าง ๆ ที่รวบรวมมาได้

2.  ขั้นตั้งสมมติฐาน                                                                                                             

           สมมติฐานมีคำตอบที่อาจเป็นไปได้ และคำตอบที่ยอมรับว่าถูกต้องเชื่อถือได้  เมื่อมีการพิสูจน์ หรือตรวจสอบ

หลาย ๆ ครั้ง  ลักษณะสมมติฐานที่ดีควรมีลักษณะ ดังนี้

                   -  เป็นสมมติฐานที่เข้าใจได้ง่าย

                   -  เป็นสมมติฐานที่แนะลู่ทางที่จะตรวจสอบได้

                   -  เป็นสมมติฐานที่ตรวจได้โดยการทดลอง

                   -  เป็นสมมติฐานที่สอดคล้อง และอยู่ในขอบเขตของข้อเท็จจริงที่ได้จากการสังเกตและสัมพันธ์กับปัญหา

                      ที่ตั้งไว้

           การตั้งสมมติฐานต้องยึดปัญหาเป็นหลักเสมอ ควรตั้งหลาย ๆ สมมติฐานเพื่อมีแนวทางของคำตอบหลาย ๆ อย่าง

แต่ไม่ยึดสมมติฐานใด สมมติฐานหนึ่ง เป็นคำตอบ ก่อนที่จะพิสูจน์ตรวจสอบสมมติฐานหลาย ๆ วิธี และหลายครั้ง ๆ

3.  ขั้นตรวจสอบสมติฐาน                                                                                                        

           เมื่อตั้งสมมติฐานแล้ว หรือคาดเดาคำตอบหลาย ๆ คำตอบไว้แล้ว กระบวนการทางวิทยาศาสตร์ขั้นต่อไป คือ

ตรวจสอบสมมติฐาน ในการตรวจสอบสมมติฐานจะต้องยึดข้อกำหนดสมมติฐานไว้เป็นหลักเสมอ เนื่องจากสมมติฐานที่ดี

ได้แนะลู่ทางการตรวจสอบและการออกแบบการตรวจสอบไว้แล้ว

           วิธีการตรวจสอบสมมติฐาน ได้แก่ การสังเกต และรวบรวมข้อเท็จจริงต่าง ๆ ที่เกิดจากปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ

อีกวิธีหนึ่ง  โดยการทดลอง ซึ่งเป็นวิธีการที่นิยมใช้มากที่สุด เพื่อทำการค้นคว้าหาข้อมูล รวบรวมข้อมูลเพื่อตรวจสอบดูว่า

สมมติฐานข้อใดเป็นคำตอบที่ถูกต้องที่สุด

           ในการตรวจสอบโดยการทดลองนั้น ควรจะระบุกระบวนการทดลองที่จะปฏิบัติจริง ควรจะมีการวางแผนลำดับ

ขั้นตอน การทดลองก่อนหลัง ออกแบบการทดลองให้ได้ผลอย่างดี การใช้วัสดุอุปกรณ์  สารเคมี  และเครื่องมือ มีการ

ควบคุมดูแล ระมัดระวัง ในการวิเคราะห์ข้อมูลควรจะวิเคราะห์เพื่อหาข้อสรุปได้อย่างไร

           กระบวนการทดลองทางวิทยาศาสตร์ ผู้ทดลองทางวิทยาศาสตร์  ผู้ทดลองจะต้องควบคุมปัจจัยที่มีผลต่อ

การทดลอง เรียกว่า ตัวแปร (Variable) คือสิ่งที่มีอิทธิพลต่อการทดลอง ซึ่งควรจะมีตัวแปรน้อยที่สุด ตัวแปรแบ่งออก

เป็น  3  ชนิด  คือ

                 1)  ตัวแปรต้น ( ตัวแปรอิสระ) (Independent  variable)  คือ ตัวแปรที่ต้องศึกษาทำการตรวจสอบ

                       และดูผลของมัน เป็นตัวแปรที่เรากำหนดขึ้นมา เป็นตัวแปรที่ไม่อยู่ในความควบคุมของตัวแปรใด ๆ

                 2)  ตัวแปรตาม (Dependent  variable) คือ ตัวแปรที่ไม่มีความเป็นอิสระในตัวมันเอง เปลี่ยนแปลงไป

                       ตามตัวแปรอิสระ เพราะเป็นผลของตัวแปรอิสระ

                 3)  ตัวแปรควบคุม (Controlled  variable)  หมายถึง สิ่งอื่น ๆ นอกจากตัวแปรต้น ที่ทำให้ผลการทดลอง

                       คลาดเคลื่อนแต่เราควบคุมให้คงที่ตลอดการทดลอง เนื่องจากยังไม่ต้องการศึกษา

           ในการตรวจสอบสมมติฐาน นอกจากจะควบคุมปัจจัยที่มีผลต่อการทดลอง จะต้องแบ่งชุดของการทดลองเป็น

กลุ่มทดลองและกลุ่มควบคุม

                  -  กลุ่มทดลอง  หมายถึง  กลุ่มที่เราใช้ศึกษาผลของตัวแปรอิสระ

                  -  กลุ่มควบคุม หมายถึง  ชุดของการทดลองที่ใช้เป็นมาตรฐานอ้างอิง เพื่อเปรียบเทียบข้อมูลที่ได้จาก

                     การทดลอง กลุ่มควบคุมจะแตกต่างจากกลุ่มทดลองเพียง 1 ตัวแปรเท่านั้น คือ ตัวแปรที่เราจะตรวจสอบ

                     หรือตัวแปรอิสระ  ในขั้นตอนนี้ จะต้องมีการบันทึกข้อมูลที่ได้จากการสังเกตหรือการทดลอง  แล้วนำ

                     ข้อมูลที่ได้มาจัดกระทำข้อมูลและสื่อความหมาย  ซึ่งจะต้องมีการออกแบบการบันทึกข้อมูลให้อ่านเข้าใจง่าย

                     อาจจะบันทึกในรูปตาราง  กราฟ  แผนภูมิ หรือ แผนภาพ

4.  ขั้นวิเคราะห์ข้อมูล                                                                                                             

           เป็นขั้นที่นำข้อมูลที่ได้จากการสังเกต การค้นคว้า การทดลอง หรือการรวบรวมข้อมูลหรือข้อเท็จจริง มาทำ

การวิเคราะห์ผล อธิบายความหมายของข้อเท็จจริง แล้วนำไปเปรียบเทียบกับสมมติฐานที่ตั้งไว้ ว่าสอดคล้องกับสมมติฐาน

ข้อใด

5.  ขั้นสรุปผล                                                                                                                        

           เป็นขั้นสรุปผลที่ได้จากการทดลอง การค้นคว้ารวบรวมข้อมูล สรุปข้อมูลที่ได้จากการสังเกตหรือการทดลองว่า

สมมติฐานข้อใดถูก พร้อมทั้งสร้างทฤษฎีที่จะใช้เป็นแนวทางสำหรับอธิบายปรากฏการณ์อื่น ๆ ที่คล้ายกัน และนำไปใช้

ปรับปรุงชีวิตความเป็นอยู่ของมนุษย์ให้ดีขึ้น