ประเด็นที่ท้าทายในการพัฒนาผลลัพธ์การเรียนรู้ของผู้เรียน ของผู้จัดทำข้อตกลง ซึ่งปัจจุบันดำรงตำแหน่งครู วิทยฐานะครูชำนาญการ ต้องแสดงให้เห็นถึงระดับการปฏิบัติที่คาดหวังของวิทยฐานะชำนาญการ  คือ การแก้ไขปัญหา การจัดการเรียนรู้และพัฒนาคุณภาพการเรียนรู้ของผู้เรียน ให้เกิดการเปลี่ยนแปลงไปในทางที่ดีขึ้นหรือมีการพัฒนามากขึ้น (ทั้งนี้ ประเด็นท้าทายอาจจะแสดงให้เห็นถึงระดับการปฏิบัติที่คาดหวังในวิทยฐานะที่สูงกว่าได้)

การมีความสามารถในการคิดจะเป็นประโยชน์อย่างมากต่อการดำเนินชีวิตของมนุษย์ จะทำให้สามารถแก้ปัญหา รวมทั้งสามารถเลือกตัดสินใจได้อย่างเหมาะสมและมีเหตุผล ในยุคข่าวสารและเทคโนโลยีในปัจจุบันที่มีความเจริญก้าวหน้าอย่างรวดเร็ว มีการแข่งขันสูงการปูพื้นฐาน การคิดและส่งเสริมการคิดให้แก่เด็กและเยาวชนจึงเป็นสิ่งที่มีความจำเป็นอย่างยิ่ง นับตั้งแต่ระดับอนุบาลไปจนถึงระดับสูง (ประพันธ์ศิริ สุเสารัจ, 2551) ซึ่งสอดคล้องกับความเห็นว่า ความสามารถในการคิด ทำให้มนุษย์ มีความแตกต่างจากสัตว์ สามารถแก้ปัญหาให้กับตนเองได้ สามารถคิดสร้างสรรค์สิ่งประดิษฐ์ใหม่ๆ สามารถสร้างความสุขให้กับตนเองและปกป้องตนเองให้พ้นจากภัยธรรมชาติ (ฆนัท ธาตุทอง, 2554)

ความคิดสร้างสรรค์เป็นกระบวนการทางสมองของมนุษย์ ที่มีความสำคัญต่อมวลมนุษย์โลก ความคิดสร้างสรรค์ทำให้เกิดสิ่งแปลกใหม่อย่างมากมาย ไม่ว่าจะเป็นแนวคิดทฤษฎี นวัตกรรมเทคโนโลยีต่างๆ ล้วนแต่เกิดจากความคิดสร้างสรรค์ของมนุษย์ทั้งสิ้น ความคิดสร้างสรรค์จึงเป็นพลังความคิดที่สำคัญยิ่ง หากได้รับการพัฒนาและการส่งเสริมอย่างเป็นระบบ นำไปใช้อย่างถูกต้อง เหมาะสม ก็จะเกิดประโยชน์ต่อตนเองและประเทศชาติอย่างมากมายหลายด้าน ถ้าคนในสังคมมีความคิดสร้างสรรค์สูง ก็จะเป็นแรงผลักดันให้สังคมประเทศชาติ มีความเจริญก้าวหน้าอย่างรวดเร็ว การพัฒนาให้เยาวชน บุคคล เป็นผู้มีความคิดสร้างสรรค์ จึงเป็นเป้าหมายที่สำคัญยิ่งของสังคม และประเทศชาติ

ในระบบการศึกษาของประเทศไทยภายหลังการปฏิรูปการศึกษาได้เริ่มให้ความสำคัญของการศึกษาเพื่อพัฒนาความคิด เริ่มมีการส่งเสริมการคิดให้แก่เด็กและเยาวชนอย่างจริงจัง โดยได้กำหนดไว้ในพระราชบัญญัติการศึกษาแห่งชาติ พ.ศ. 2542 มาตรา 24 การจัดกระบวนการเรียนรู้ให้สถานศึกษาและหน่วยงานที่เกี่ยวข้อง ฝึกทักษะกระบวนการคิด การจัดการ การเผชิญสถานการณ์ และการประยุกต์ความรู้มาใช้เพื่อป้องกันและแก้ไขปัญหา จัดกิจกรรมให้นักเรียนได้เรียนรู้จากประสบการณ์จริง ฝึกการปฏิบัติให้ทำได้ คิดเป็น ทำเป็น รักการอ่านและเกิด การใฝ่รู้อย่างต่อเนื่อง และกำหนดไว้ในมาตรฐานการประเมินคุณภาพสถานศึกษาทั้งภายในและภายนอก ตลอดจนกำหนดเป็นคุณลักษณะของนักเรียนที่พึงประสงค์ และกำหนดเป็นสมรรถนะนักเรียน ตามหลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐานพ.ศ. ๒๕๕๑ โดยกำหนดจุดหมายของหลักสูตร เป็นคุณลักษณะของนักเรียน ซึ่งได้กล่าวไว้ใน ข้อ 2 ว่า มีความคิดสร้างสรรค์ ใฝ่รู้ใฝ่เรียน รักการอ่าน การเขียนและการค้นคว้า นอกจากนั้นยังได้กำหนดสมรรถนะของนักเรียน คือ ข้อ 2 ความสามารถในการคิดเป็นความสามารถในการคิดวิเคราะห์ การคิดสังเคราะห์ การคิดสร้างสรรค์ การคิดอย่างมีวิจารณญาณ และการคิดเป็นระบบ

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (2546) ได้ให้ความหมายของโครงงานคอมพิวเตอร์ไว้ว่าเป็นกิจกรรมอิสระหรือเป็นผลงานที่นักเรียนสามารถเลือกศึกษาค้นคว้าตามความสนใจและความถนัด เป็นโครงงานที่มีกิจกรรมการเรียนรู้ที่มีการเน้นผู้เรียนเป็นสำคัญ โดยใช้ทักษะตลอดจนประสบการณ์ของนักเรียนด้านคอมพิวเตอร์และซอฟต์แวร์รวมทั้งเทคโนโลยีสารสนเทศ เพื่อสร้างชิ้นงานและใช้ในการแก้ปัญหาต่างๆนักเรียนจะต้องวางแผนดำเนินงาน ศึกษา พัฒนาโปรแกรม หรือพัฒนาอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้อง โดยมีครูเป็นที่ปรึกษาและให้คำแนะนำ เป้าหมายสูงสุดของการทำโครงงาน คือ สามารถนำผลงานไปใช้ได้จริงและเกิดประโยชน์ต่อผู้ใช้

โรงเรียนหนองกรดพิทยาคมเป็นสถานศึกษาหนึ่งที่ได้จัดการเรียนการสอนในรายวิชาการออกแบบและเทคโนโลยี 2 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 ซึ่งในเนื้อหาวิชาต้องดำเนินการจัดทำโครงงานตั้งแต่กระบวนการแรกจนเสร็จสิ้นกระบวนการ จากการสังเกตุพบว่านักเรียนส่วนใหญ่ประสบปัญหาในกระบวนการคิดริเริ่มสร้างสรรค์เพื่อต่อยอดในการทำโครงงาน

       จากที่ได้กล่าวมาข้างต้น ผู้วิจัยจึงมีความสนใจที่จะใช้ การแก้ไขปัญหาทักษะความคิดริเริ่มสร้างสรรค์ ด้วยกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม รายวิชาการออกแบบและเทคโนโลยี 2 เรื่อง โครงงานกับการแก้ปัญหา ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 มาใช้ในการออกแบบหน่วยการเรียนรู้ในรายวิชาการออกแบบและเทคโนโลยี 2 กลุ่มตัวอย่างคือนักเรียนระดับชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 ซึ่งพัฒนาการด้านสติปัญญาของนักเรียนในวัยนี้สามารถคิดวิเคราะห์และแก้ปัญหาได้  มีความกระตือรือร้นในการแสวงหาความรู้  มีความคิดริเริ่มสร้างสรรค์ โดยคาดหวังว่าหน่วยการเรียนรู้ดังกล่าวนี้  จะช่วยทำให้นักเรียนมีผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนสูงขึ้น  เพิ่มพูนทักษะความคิดริเริ่มสร้างสรรค์ เพื่อเป็นแนวทางในการจัดการเรียนการสอนให้บรรลุผลตามเป้าหมายของหลักสูตร  แผนการพัฒนาประเทศ และส่งเสริมให้นักเรียนเป็นบุคลากรที่มีคุณภาพในศตวรรษที่ 21 ต่อไป 

การวางแผน (Plan)

1. วิเคราะห์หลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551 (ฉบับปรับปรุงพุทธศักราช 2561) และหลักสูตรสถานศึกษาโรงเรียนหนองกรดพิทยาคม ฉบับปรับปรุง พุทธศักราช 2563 ในเรื่องของมาตรฐานการเรียนรู้ และตัวชี้วัดรายวิชาการออกแบบและเทคโนโลยี 2

2. ศึกษาเอกสารและงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับการแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์และการสอนด้วยกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม เพื่อหาแนวทางการจัดการเรียนรู้

3. นำจุดประสงค์การเรียนรู้และเนื้อหามาสร้างเป็นการจัดการเรียนรู้ด้วยกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม เพื่อส่งเสริมความสามารถความคิดริเริ่มสร้างสรรค์ของนักเรียน ซึ่งประกอบด้วย หน่วยการจัดการเรียนรู้และแผนการจัดการเรียนรู้

4. หาคุณภาพของหน่วยการจัดการเรียนรู้และแผนการจัดการเรียนรู้ด้วยกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม เพื่อส่งเสริมความสามารถความคิดริเริ่มสร้างสรรค์ของนักเรียน โดยให้คุณครูในกลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีพิจารณาประเมินคุณภาพของแผนการจัดการเรียนรู้โดยพิจารณาจากความเหมาะสมของภาษาและเวลาที่ใช้ในการเรียนเพื่อนำมาปรับปรุงและแก้ไข

การปฏิบัติ (Do)

นำหน่วยการจัดการเรียนรู้และแผนการจัดการเรียนรู้ด้วยกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม เพื่อส่งเสริมความคิดริเริ่มสร้างสรรค์ของนักเรียน ไปจัดกิจกรรมการเรียนรู้ กับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 โดยปรับกิจกรรมให้เหมาะสมกับบริบทและสถานการณ์ในปัจจุบัน

การตรวจสอบ (Check)

1. บันทึกผลการจัดการเรียนรู้ของนักเรียนที่เกิดขึ้นจากการกิจกรรมการเรียนรู้ด้วยกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม ในโปรแกรม Microsoft Excel

2. วิเคราะห์ความสามารถในการแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ของนักเรียนที่เกิดขึ้นจากการกิจกรรมการเรียนรู้ด้วยกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม และสะท้อนผลการเรียนรู้ให้นักเรียนทราบเป็นระยะ

การปรับปรุงแก้ไข (Act)

1. รวบรวมข้อมูลของแบบสอบถามความพึงพอใจของนักเรียนที่มีต่อหน่วยการเรียนรู้โครงงานกับการแก้ปัญหา เพื่อนำมาวิเคราะห์และปรับปรุงแก้ไขในประเด็นต่าง ๆ

2. นำผลการวิเคราะห์ความพึงพอใจของนักเรียนที่มีต่อหน่วยการเรียนรู้ด้วยกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม เข้าร่วมชุมชนการเรียนรู้ทางวิชาชีพของกลุ่มสาระ เพื่อแลกเปลี่ยนข้อมูลและหาแนวทางการพัฒนาหน่วยการเรียนรู้

3.1 เชิงปริมาณ

- นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 จำนวน 3 ห้อง รวมจำนวนนักเรียนทั้งหมด 88 คน มีผลสัมฤทธิ์หลังเรียนผ่านเกณ์ร้อยละ 70 ของคะแนนเต็ม คิดเป็นร้อยละ 80 ของนักเรียนทั้งหมด

- นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 จำนวน 3 ห้อง รวมจำนวนนักเรียนทั้งหมด 88 คน มีความพึงพอใจต่อการเรียนรู้ในระดับมาก คิดเป็น ร้อยละ 80 ของนักเรียนทั้งหมด

3.2 เชิงคุณภาพ

- นักเรียนมีผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนสูงขึ้น

- นักเรียนมีความพึงพอใจต่อการเรียนรู้ในระดับมากขึ้นไป