ประเด็นท้าทาย เรื่อง การพัฒนาผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนวิทยาศาสตร์
เรื่อง ระบบสุริยะ ของผู้เรียนระดับชั้นประถมศึกษาปีที่ 4 โดยใช้การจัดการเรียนรู้
ตามวัฏจักรการเรียนรู้ 4 MAT

1. สภาพปัญหาของผู้เรียนและการจัดการเรียนรู้

   วิชาวิทยาศาสตร์ถือได้ว่า เป็นวิชาหนึ่งที่เชื่อมโยงความรู้กับกระบวนการโดยใช้กระบวนการสืบเสาะหาความรู้และแก้ปัญหาที่หลากหลาย และยังมีประโยชน์ต่อการดำเนินชีวิต ช่วยพัฒนาคนให้เป็นมนุษย์ที่สมบูรณ์ มีความสมบูรณ์ทั้งร่างกาย จิตใจ สติปัญญาและอารมณ์ สามารถคิดเป็น แก้ปัญหาเป็น และสามารถอยู่ร่วมกับผู้อื่นได้อย่างมีความสุข โดยหลักสูตรแกนกลาง การศึกษาขั้นพื้นฐาน ได้กำหนดทักษะและกระบวนการทางวิทยาศาสตร์สำหรับการเรียนวิทยาศาสตร์ ประกอบด้วย

1. ทักษะการสังเกต

2. ทักษะการวัด

3. ทักษะการใช้จำนวน

4. ทักษะการจำแนกประเภท  

5. ทักษะการหาความสัมพันธ์ระหว่างสเปซกับสเปซ และสเปซกับเวลา

6. ทักษะการจัดกระทำและสื่อความหมายข้อมูล

7 ทักษะการลงความเห็นจากข้อมูล

8. ทักษะการพยากรณ์

9. ทักษะการตั้งสมมติฐาน

10. ทักษะการกำหนดนิยามเชิงปฏิบัติการ

11. ทักษะการกำหนดและควบคุมตัวแปร

12. ทักษะการทดลอง

13. ทักษะการตีความหมายข้อมูลและการลงข้อสรุป

14. การสร้างแบบจำลอง

โดยทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ เป็นทักษะที่มีประโยชน์ในด้านของกระบวนการคิด จัดระเบียบความคิดให้เป็นลำดับขั้นตอน การแสวงหาความรู้ที่ถูกต้องและน่าเชื่อถือ ตลอดจนการแก้ปัญหาต่างๆ ได้อย่างมีระบบ โดยทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์สามารถนำมาประยุกต์ใช้ในการทำงาน ตั้งแต่การวางแผนการทำงาน การลงมือทำ จนถึงขั้นตอนสรุปผลการทำงานเพื่อให้ได้ผลสำเร็จตรงตามจุดประสงค์อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งจะช่วยให้นักเรียน เรียนรู้วิชาวิทยาศาสตร์ ได้อย่างมีความหมาย เข้าใจได้อย่างลึกซึ้ง และเกิดความคงทนในการเรียนรู้วิชาวิทยาศาสตร์

จากการสอนรายวิชาวิทยาศาสตร์ ระดับชั้นประถมศึกษาปีที่ 4 พบว่า นักเรียนส่วนใหญ่ ยังขาดทักษะ
การสังเกตและทักษะการจัดกระทำและสื่อความหมายข้อมูล โดยสาเหตุเกิดจาก นักเรียนมีพฤติกรรมขาดความสนใจและขาดความกระตือรือร้นในการเรียน อาจเนื่องมาจาก วิชาวิทยาศาสตร์มีเนื้อหาที่ซับซ้อน ทำให้ยากต่อการทำความเข้าใจและอีกสาเหตุหนึ่ง คือ การจัดการเรียนรู้ในชั้นเรียนเป็นการสอนแบบใช้การบรรยาย ครูเป็นศูนย์กลางของความรู้เพียงอย่างเดียว นักเรียนมีหน้าที่เพียงเป็นผู้รับความรู้เท่านั้น และอาจไม่ตอบสนองความสามารถที่แตกต่างกันของนักเรียน

จากการศึกษาหลักการและแนวคิดทฤษฎีต่างๆ พบว่า การจัดการเรียนรู้ตามวัฏจักรการเรียนรู้ 4 MAT เป็นแนวคิดที่ให้นักเรียนมีวิธีการเรียนรู้แตกต่างกัน มุ่งให้นักเรียนเป็นศูนย์กลางการเรียนรู้ และยังเป็นการจัดการเรียนรู้เพื่อตอบสนองการใช้สมองซีกซ้ายและซีกขวา ทั้งยังมีกิจกรรมซอยย่อยออกเป็น 8 ขั้นตอน ซึ่งจะช่วยให้สามารถจัดกิจกรรมได้อย่างหลากหลายและยืดหยุ่น ตอบสนองการพัฒนาศักยภาพทุกด้านของนักเรียน ซึ่งมีลักษณะการเรียนรู้แตกต่างกันอย่างเต็มที่ โดยนำวิธีการจัดการเรียนรู้ตามวัฏจักรการเรียนรู้ 4 MAT มาออกแบบการจัดการเรียนรู้ วิเคราะห์หลักสูตร มาตรฐาน ตัวชี้วัด เลือกเนื้อหาที่เหมาะสม เพื่อส่งเสริมและพัฒนาทักษะการสังเกตและทักษะการจัดกระทำและสื่อความหมายข้อมูล และเพื่อเปลี่ยนเจตคติที่มีต่อวิชาวิทยาศาสตร์ให้ดีขึ้น จึงเลือก เรื่อง ระบบสุริยะ ของนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 4

สำหรับแผนการจัดการเรียนรู้ ได้ใช้กระบวนการ Active Learning ซึ่งเป็นกระบวนการที่เน้นการเรียนรู้มากกว่าเนื้อหาวิชา เพื่อให้นักเรียนได้สร้างความรู้ด้วยตัวเองผ่านการลงมือปฏิบัติ ดังนี้

ขั้นที่ 1 ขั้นสร้างประสบการณ์ เป็นขั้นเชื่อมโยงประสบการณ์ของนักเรียน มีการเตรียมความพร้อมของนักเรียนก่อนการจัดการเรียนรู้ ด้วยการให้นักเรียนเล่นเกมอ่านตามสีที่เห็น เพื่อเรียกสติ ดึงสมาธิของนักเรียนให้พร้อมที่จะเรียนรู้ จากนั้นทบทวนเนื้อหาเกี่ยวกับประวัติความเป็นมาการเกิดระบบสุริยะ พร้อมตั้งคำถาม ถามนักเรียนจากการศึกษาประวัติความเป็นของระบบสุริยะ เพื่อตรวจสอบความรู้เดิม และเชื่อมโยงความรู้เดิมกับความรู้ใหม่

ขั้นที่  2 ขั้นวิเคราะห์ประสบการณ์ กระตุ้นให้นักเรียนสนใจและอยากรู้ ในขั้นนี้ครูให้นักเรียนสังเกตลักษณะรูปร่างของดาวเคราะห์ต่าง ๆ ในระบบสริยะ จากรูปภาพที่กำหนดให้ แล้วตั้งคำถามถามนักเรียนว่า “นักเรียนคิดว่าดาวเคราะห์แตกละดาวมีความแตกต่างกันอย่างไรบ้าง”

ขั้นที่ 3 ขั้นปรับประสบการณ์เป็นความคิดรวบยอด ขั้นนี้ครูเชื่อมโยงการคุณสมบัติลักษณะของดาวเคราะห์ (โลก) ไปยังดาวเคราะห์ดาวอื่น ๆ พร้อมอธิบายคุณสมบัติดาวเคราะห์ทุกดาวในระบบสุริยะ

ขั้นที่ 4 ขั้นพัฒนาความคิดด้วยข้อมูล ขั้นนี้ครูให้นักเรียนศึกษา เรื่องระบบสุริยะ ในหนังสือเรียนวิทยาศาสตร์ด้วยตนเอง เพื่อให้นักเรียนเข้าใจ จนสร้างความคิดรวบยอดเรื่องที่เรียนได้

ขั้นที่ 5 ขั้นปฏิบัติตามแนวคิดที่กำหนด เพื่อฝึกทักษะผ่านการลงมือกระทำ โดยครูให้นักเรียนทำงานเป็นกลุ่ม ให้นักเรียนแต่ละกลุ่มช่วยกันสังเกตลักษณะต่างๆ ของดาวเคราะห์ ในระบบสุริยะ จากบัตรภาพ แล้วนำข้อมูลที่ได้มาวิเคราะห์ ลงในใบกิจกรรม ซึ่งครูมีบทบาทเป็นโค้ช คอยอำนวยความสะดวก และให้ความช่วยเหลืออยู่เบื้องหลัง

ขั้นที่ 6 ขั้นสร้างชิ้นงานตามความถนัดหรือตามความสนใจ เป็นขั้นที่นักเรียนได้แสดงความเข้าใจเนื้อหา โดยครูให้นักเรียนแต่ละกลุ่มวาดภาพหรือสร้างชิ้นงานจากดินน้ำมัน พร้อมตกแต่งให้สวยงาม

ขั้นที่ 7 ขั้นวิเคราะห์ผลและประยุกต์ใช้ เป็นขั้นที่นักเรียนได้ชื่นชมกับผลงานของตนเอง หรือสามารถประยุกต์ความรู้ที่ได้จากการเรียนรู้ไปสู่กิจกรรมอื่น ๆ โดยครูให้นักเรียนแต่ละกลุ่มตั้งคำถามเกี่ยวกับเนื้อหาที่อยู่ในภาพวาดหรือชิ้นงานที่นักเรียนสร้างขึ้น พร้อมทั้งตอบคำถามให้ถูกต้อง

ขั้นที่ 8 ขั้นแลกเปลี่ยนความรู้ ความคิดกับผู้อื่น ในขั้นสุดท้ายนี้ครูให้นักเรียนแต่ละกลุ่มส่งตัวแทนนำเสนอหน้าชั้นเรียน และนำผลงานไปติดไว้หน้าห้องเรียน จากนั้น นักเรียนและครู ร่วมกันสะท้อนคิดสรุปเนื้อหาที่เรียนในวันนี้ พร้อมทั้งมอบหมายงานให้นักเรียนทำแบบฝึกหัด เป็นรายบุคคล เพื่อช่วยให้นักเรียนมองเห็นการเชื่อมโยงสิ่งที่ได้เรียนรู้กับเรื่องอื่น ๆ

นอกจากนี้ การจัดการเรียนรู้ ยังมีเทคนิควิธีการเรียนรู้แบบร่วมมือ (Cooperative Learning) ซึ่งเป็นการให้นักเรียนทำงานเป็นกลุ่ม เพื่อทำกิจกรรมร่วมกัน จนเกิดความสำเร็จ ทำให้นักเรียนรู้จักแบ่งหน้าที่ รู้จักช่วยเหลือซึ่งกันและกัน มีทักษะการทำงานเป็นทีม มีทักษะการทำงานร่วมกับผู้อื่น มีทักษะทางสังคม สามารถบริหารจัดการเวลาได้ตามที่กำหนด รวมถึงสามารถนำเสนอหน้าชั้นเรียนเพื่อแลกเปลี่ยนเรียนรู้ซึ่งกันและกันได้

2. วิธีการดำเนินการให้บรรลุผล

    วิธีการดำเนินการให้บรรลุผล มีดังต่อไปนี้

1. การสร้างแผนการจัดการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ เรื่อง ระบบสุริยะ ของผู้เรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 4 มีขั้นตอน ดังนี้

       1.1. ศึกษาวิเคราะห์หลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐานพุทธศักราช 2551 กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี เพื่อให้ทราบเนื้อหา มาตรฐานการเรียนรู้ และตัวชี้วัด  

       1.2. กำหนดโครงสร้างของเนื้อหาสาระ จุดประสงค์ของการสอน ตลอดปีการศึกษา

       1.3 ศึกษาเนื้อหาที่จะใช้จัดกิจกรรมการเรียนรู้

         1.4 วิเคราะห์สาระการเรียนรู้ มาตรฐานและตัวชี้วัด โดยทำความเข้าใจมาตรฐานการเรียนรู้ของกลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ชั้นประถมศึกษาปีที่ 4 รวมทั้งแนวคิดขอบเขตของกลุ่มสาระการเรียนรู้นี้มาเป็นกรอบในการทำแผนการจัดการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ เรื่อง ระบบสุริยะ

                          1.5 ศึกษาวิธีการ หลักการ ทฤษฎี ที่เกี่ยวข้องกับการจัดการเรียนรู้ตามแนวคิดโดยใช้สมองเป็นฐาน
ในการจัดทำแผนการจัดการเรียนรู้ กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หลักสูตรการศึกษาขั้นพื้นฐานพุทธศักราช 2551

                2. ศึกษาวิธีการ หลักการ ทฤษฎีที่เกี่ยวข้องกับการจัดทำแบบฝึกทักษะ เพื่อนำมาจัดทำ แบบฝึกทักษะ
เรื่อง ระบบสุริยะ

                3. จัดสภาพแวดล้อมในห้องเรียนด้วยการจัดทำสื่อ/นิทรรศการ/ป้ายนิเทศ ที่เหมาะสมกับวัยของผู้เรียนเพื่อให้ผู้เรียนสามารถเรียนรู้ได้ด้วยตนเองเมื่อมีเวลาว่าง

3. ผลลัพธ์การพัฒนาที่คาดหวัง

3.1 เชิงปริมาณ

นักเรียนมีผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนวิทยาศาสตร์ เรื่อง ระบบสุริยะ สูงขึ้นผ่านเกณฑ์ร้อยละ 75 หลังจากได้รับ
การจัดการเรียนรู้ตามวัฏจักรการเรียนรู้ 4 MAT 

3.2 เชิงคุณภาพ

    นักเรียนมีเจตคติที่ดีต่อวิชาวิทยาศาสตร์ 

4. ผลการดำเนินการ

   คะแนนเฉลี่ยผลสัมฤทธิ์ทางวิทยาศาสตร์ เรื่อง ระบบสุริยะ ของนักเรียนก่อนเรียนมีคะแนนเฉลี่ยเท่ากับ 6.56 คะแนน และส่วนเบี่ยงเบนมาตราฐาน เท่ากับ 1.73 คะแนน 

    และมีคะแนนเฉลี่ยหลังเรียน เท่ากับ 8.56 คะแนน และส่วนเบี่ยงเบนมาตราฐาน เท่ากับ 3.734 คะแนน 

   เมื่อเทียบกับเกณฑ์ร้อยละ 75 พบว่า คะแนนหลังเรียนมีค่าเฉลี่ยเท่ากับ 8.56 คิดเป็นร้อยละ 85.60 ซึ่งสูงกว่าเกณฑ์ที่กำหนด คือ 7.50 คะแนน หรือคิดเป็นร้อยละ 75.00 อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติที่ระดับ 0.05 

    ช่วงคะแนนความแตกระหว่างก่อนเรียนและหลังเรียน เท่ากับ 2.00 คะแนน