ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ขั้นพื้นฐาน ประกอบด้วย ทักษะ อะไร บ้าง

ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ขั้นบูรณาการ  ๕ ทักษะ  ได้แก่

๑.  การกำหนดและควบคุมตัวแปร 

ตัวแปร  หมายถึง สิ่งที่แตกต่าง หรือ เปลี่ยนแปลงไปจากเดิมเมื่ออยู่ในสถานการณ์ต่างๆ กัน  ตัวแปรที่เกี่ยวข้องกับการทดลองทางวิทยาศาสตร์มีอยู่ ๓ ประเภท  ได้แก่

  ตัวแปรต้น(ตัวแปรอิสระ , ตัวแปรเหตุ)  เป็นตัวแปรเหตุที่ทำให้เกิดผลต่างๆ หรือ ตัวแปรที่เราต้องการศึกษา หรือ ทดลองดูว่าเป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดผลตามที่เราสังเกตใช่หรือไม่

  ตัวแปรตาม(ตัวแปรไม่อิสระ , ตัวแปรผล)  เป็นตัวแปรที่เกิดมาจากตัวแปรเหตุ  เมื่อตัวแปรเหตุเปลี่ยนแปลง  ตัวแปรตามก็จะเปลี่ยนแปลงตามไปด้วย

ตัวแปรควบคุม  เป็นตัวแปรอื่นๆมากมาย (นอกจากตัวแปรเหตุ) ที่อาจส่งผลต่อการทดลอง  ทำให้ผลการทดลองคลาดเคลื่อนไป  เราจึงจำเป็นต้องทำการควบคุมให้เหมือนๆ กันเสียก่อน

๒. การตั้งสมมติฐาน 

เป็นการคาดคะเนคำตอบของปัญหาอย่างมีเหตุผล  หรือ การบ่งบอกความสัมพันธ์ของตัวแปร

อย่างน้อย ๒ ตัว  ก่อนที่จะทำการทดลองจริง  โดยอาศัยทักษะการสังเกต  ประสบการณ์  ความรู้เดิม  เป็นพื้นฐาน

  ลักษณะของสมมติฐาน  :

·  อาจถูกหรือผิดก็ได้

·  สมมติฐานที่ดีจะเป็นคำตอบที่คิดไว้ล่วงหน้า

·  เป็นข้อความบ่งบอกความสัมพันธ์ระหว่างตัวแปรต้นกับตัวแปรตาม

·  อาจมีมากกว่า ๑ สมมติฐานก็ได้

·  ใช้เป็นแนวทางการออกแบบการทดลอง

·  การพิสูจน์สมมติฐานว่าถูกหรือผิด  (อาจใช้คำว่า  ยอมรับ หรือ ไม่ยอมรับสมมติฐานนั้นๆ)

๓. การกำหนดนิยามเชิงปฏิบัติการ 

นิยามเชิงปฏิบัติการ  หมายถึง  ความหมายของคำหรือข้อความที่ใช้ในการทดลองที่สามารถสังเกต  ตรวจสอบ หรือ ทำการวัดได้  ซึ่งจำเป็นต้องกำหนดเพื่อความเข้าใจที่ตรงกันเสียก่อนทำการทดลอง

  นิยามเชิงปฏิบัติการ จะแตกต่างจากคำนิยามทั่วๆ ไป คือ “ต้องสามารถวัด หรือ ตรวจสอบได้”  ซึ่งมักจะเป็นคำนิยามของตัวแปรนั่นเอง

๔.  การทดลอง 

เป็นกระบวนการปฏิบัติการเพื่อหาคำตอบจากสมมุติฐานที่ตั้งไว้ในการทดลอง  ประกอบด้วย

ขั้นตอนต่างๆ ๓ ขั้นตอน  ดังนี้

    ๑)   การออกแบบการทดลอง  คือ  การวางแผนการทดลองก่อนลงมือปฏิบัติจริง  โดยกำหนดว่าจะใช้วัสดุอุปกรณ์อะไรบ้าง  จะทำอย่างไร  ทำเมื่อไร  มีขั้นตอนอะไร

๒)  การปฏิบัติการทดลอง  คือ  การลงมือปฏิบัติตามที่ออกแบบไว้

๓)  การบันทึกผลการทดลอง  คือ  การจดบันทึกข้อมูลต่างๆ ที่ได้จากการทดลอง

ซึ่งใช้ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ขั้นพื้นฐาน ๘ ทักษะที่กล่าวไปแล้ว

๕. การตีความหมายข้อมูลและการลงข้อสรุป

การตีความหมายข้อมูล  คือ  การแปลความหมาย หรือ  การบรรยายผลของการศึกษาเพื่อให้

คนอื่นเข้าใจว่า  ผลการศึกษาเป็นอย่างไร เป็นไปตามสมมติฐานที่ตั้งไว้หรือไม่

การลงข้อสรุป  เป็นการสรุปความสัมพันธ์ของข้อมูลทั้งหมด  เช่น  การอธิบายความสัมพันธ์

ระหว่างตัวแปรบนกราฟ  การอธิบายความสัมพันธ์ของข้อมูลที่เป็นผลของการศึกษา

วิทยาศาสตร์คือการศึกษาสิ่งที่เกิดขึ้นในธรรมชาติรอบ ๆ ตัวเรา โดยมีการศึกษาและอธิบายอย่างเป็นกระบวนการ นอกจาก กระบวนการทางวิทยาศาสตร์ ที่เป็นกระบวนการในการค้นหาคำตอบของสมมติฐานต่าง ๆ ในการศึกษาวิทยาศาสตร์ยังมี ‘ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์’ ซึ่งเป็นทักษะที่จะทำให้นักวิทยาศาสตร์หาคำตอบเหล่านี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นอีกด้วย ว่าแต่ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์คืออะไร ประกอบด้วยทักษะอะไรบ้าง ถ้าเพื่อน ๆ อยากรู้ต้องตามไปดูในบทความนี้ (หรือจะดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน StartDee แล้วไปเรียนกับครูเจินก็ได้นะ)

ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ หมายถึง ทักษะและความสามารถต่าง ๆ ที่จำเป็นต่อการแสวงหาความรู้ หรือการแก้ไขปัญหาทางวิทยาศาสตร์ ไม่ว่าจะเป็นทักษะการสังเกต ทักษะการคำนวณ หรือทักษะการจำแนกประเภท เป็นต้น

ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์มีความแตกต่างจากกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ตรงที่ กระบวนการทางวิทยาศาสตร์นั้นเป็นวิธีการทำงาน และหลักการค้นหาคำตอบหรือข้อสรุปของสมมติฐาน ส่วนทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์จะเป็นทักษะที่ช่วยให้การดำเนินงาน หรือการทดลองทางวิทยาศาสตร์เป็นไปอย่างราบรื่น และมีประสิทธิภาพมากขึ้น ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ถูกพัฒนาขึ้นโดย American association for the advancement of science (AAAS) ตามหลักสูตร Science - A Process Approach (SAPA) ประกอบด้วยทักษะทั้งหมด 14 ทักษะแบ่งเป็นทักษะพื้นฐาน 8 ทักษะและทักษะขั้นสูงอีก 6 ทักษะ

ทักษะทางวิทยาศาสตร์ขั้นพื้นฐาน 8 ทักษะ (Basic science process skills)

ทักษะทางวิทยาศาสตร์ขั้นพื้นฐาน เป็นทักษะขั้นต้นที่จะทำให้ผู้เรียนสามารถเรียนรู้ หรือต่อยอดไปสู่ทักษะขั้นสูงได้ในอนาคต ประกอบด้วย 8 ทักษะ ได้แก่ 

1. การสังเกต คือการใช้ประสาทสัมผัสต่าง ๆ เพื่อสังเกตความเป็นไป สังเกตรายละเอียดของสิ่งต่าง ๆ รอบตัวโดยไม่ใส่ความเห็นส่วนตัวลงไป เช่น สังเกตว่าอาหารที่ทิ้งไว้นานจะมีราขึ้น หรือสังเกตว่าในวันเสาร์อาทิตย์จะมีผู้มาใช้บริการสวนสาธารณะมากกว่าวันธรรมดา การสังเกตรายละเอียดเหล่านี้จะทำให้ผู้เรียนสามารถตั้งคำถามและหาข้อมูลจากสิ่งต่าง ๆ รอบตัวได้ดียิ่งขึ้น
2. การวัด คือการเลือกใช้เครื่องมือในการวัดปริมาณต่าง ๆ ได้อย่างเหมาะสม รวมถึงการวัดปริมาณของสิ่งต่าง ๆ จากเครื่องมือที่เลือกใช้ออกมาเป็นตัวเลข และระบุหน่วยของการวัดได้อย่างถูกต้อง เพราะในการศึกษาทางวิทยาศาสตร์ต้องมีการวัดค่าต่าง ๆ เพื่อเก็บข้อมูลเยอะมาก ยกตัวอย่างเช่น การวัดความสูงของต้นไม้ที่เพิ่มขึ้นระหว่างการทดลอง การวัดปริมาตรสารที่ต้องใช้ในการทดลอง
    
3. การจำแนกประเภท คือความสามารถในการแบ่งกลุ่มสิ่งต่าง ๆ ออกเป็นหมวดหมู่โดยใช้เกณฑ์หรือคุณสมบัติบางอย่างที่เหมาะสม ยกตัวอย่างเช่น การแบ่งกลุ่มพืชในสวนเป็น 2 กลุ่มคือพืชใบเลี้ยงเดี่ยว และพืชใบเลี้ยงคู่ การจำแนกประเภทและการแบ่งกลุ่มสิ่งต่าง ๆ จะทำให้การศึกษาและการวางแผนการทดลองเป็นระบบ และมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น 
4. การหาความสัมพันธ์ระหว่างสเปซกับสเปซ* และสเปซกับเวลา คือการเปรียบเทียบหาความสัมพันธ์ระหว่างมิติของวัตถุต่าง ๆ หรือเชื่อมโยงมิติของวัตถุนั้น ๆ เข้ากับช่วงเวลา ยกตัวอย่างการหาความสัมพันธ์ระหว่างสเปซกับสเปซ เช่น เมื่อขับรถไปต่างจังหวัดโดยใช้แผนที่ เราสามารถรู้ได้ว่ารถของเราอยู่ตรงจุดไหนเมื่อเทียบกับแผนที่ ส่วนตัวอย่างของการหาความสัมพันธ์ระหว่างสเปซกับเวลา เช่น การหาความสัมพันธ์ของตำแหน่งรถที่เปลี่ยนไปเมื่อรถแล่นไปบนถนนเป็นระยะเวลา 1 ชั่วโมงเป็นต้น
   *สเปซ (Space) หมายถึงพื้นที่ที่วัตถุนั้น ๆ ตั้งอยู่หรือดำรงอยู่ ซึ่งจะมีรูปร่างและลักษณะเหมือนกับวัตถุนั้น ๆ อาจมี 1 - 3 มิติ ประกอบด้วยความยาว ความกว้าง และความสูงของวัตถุ ยกตัวอย่างเช่น สเปซของแผ่นกระดาษ A4 ที่วางอยู่บนโต๊ะเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า 2 มิติ (กว้าง x ยาว) ขนาดเท่ากระดาษ A4 เป็นต้น
5. การใช้จำนวน คือการนำตัวเลขที่ได้จากการสังเกต การวัด หรือจากผลการทดลองมาจัดทำผ่านกระบวนการทางคณิตศาสตร์ ไม่ว่าจะเป็นการบวก ลบ คูณ หาร หรือการใช้สูตรคำนวณต่าง ๆ เพื่อให้เกิดค่าใหม่ ยกตัวอย่างเช่น การคำนวณอัตราเร็วของรถยนต์จากระยะทางและเวลา โดยใช้สูตร
   
6. การจัดกระทําและสื่อความหมายข้อมูล คือการนำข้อมูลที่ได้จากการสังเกต การวัด หรือการทดลองมาจัดกระทำผ่านวิธีการต่าง ๆ เพื่อให้ได้ชุดข้อมูลใหม่ แล้วจึงนำเสนอข้อมูลนั้น ๆ เช่น การนำเสนอข้อมูลผ่านกราฟ แผนภูมิ รูปภาพ หรือ Infographic ต่าง ๆ
7. การลงความเห็นจากข้อมูล คือการนำข้อมูลที่ได้จากการสังเกตหรือการทดลอง ไปเชื่อมโยงกับความรู้หรือประสบการณ์ที่มีอยู่ เพื่อให้ได้ข้อสรุปหรือคำอธิบายสำหรับสิ่งต่าง ๆ เช่น สังเกตว่าต้นไม้ที่ไม่ได้รับแสงแดดนาน ๆ จะมีใบสีเหลือง เมื่อเชื่อมโยงกับความรู้ที่มีอยู่ว่าพืชต้องใช้แสงในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง ก็ทำให้ได้ข้อสรุปว่าแสงเป็นปัจจัยที่จำเป็นต่อการดำรงชีวิตของพืชนั่นเอง
    
8. การพยากรณ์ คือการคาดคะเนสิ่งที่จะเกิดขึ้นโดยอาศัยความรู้และประสบการณ์ การสังเกต การทำซ้ำผ่านกระบวนการและความรู้ทางวิทยาศาสตร์ เช่นจากประสบการณ์ที่ผ่านมาเรารู้ว่า เมื่ออากาศร้อนอบอ้าวและท้องฟ้าเต็มไปด้วยเมฆฝนคิวมูโลนิมบัส เราก็สามารถรู้ล่วงหน้าได้ทันทีว่าอีกไม่นานฝนจะตก 

ทักษะขั้นสูง 6 ทักษะ (Integrated science process skills)

ทักษะทางวิทยาศาสตร์ขั้นสูง เป็นทักษะที่ต้องอาศัยประสบการณ์และองค์ความรู้ที่ซับซ้อนมากขึ้น สังเกตว่าทักษะทางวิทยาศาสตร์ขั้นสูงหลายข้อ มีความคล้ายคลึงกับกระบวนการทางวิทยาศาสตร์อยู่มาก ทักษะทางวิทยาศาสตร์ขั้นสูงประกอบด้วย 6 ทักษะ ดังนี้

1. การตั้งสมมติฐาน คือการคิดคำตอบล่วงหน้าเพื่ออธิบายความสัมพันธ์ของตัวแปร 
2. การกําหนดนิยามเชิงปฏิบัติการ คือการกำหนดความหมายและขอบเขตของคำที่จะใช้ในการทดลอง เพื่อให้เกิดความเข้าใจที่ตรงกัน และสามารถสังเกตหรือวัดได้
3. การกำหนดและควบคุมตัวแปร คือการบ่งชี้และกำหนดลักษณะของตัวแปรในการทดลอง
1. ตัวแปรต้น คือตัวแปรที่กำหนดขึ้นเพื่อทดสอบสมมติฐาน
2. ตัวแปรตาม คือตัวแปรที่เปลี่ยนไปตามตัวแปรต้น เป็นตัวแปรที่เราสังเกต เก็บค่า จดบันทึกผล
3. ตัวแปรควบคุม คือตัวแปรที่ต้องควบคุมให้คงที่ในทุกชุดการทดลอง เพราะสามารถส่งผลทำให้ผลการทดลองคลาดเคลื่อนได้
4. การทดลอง คือกระบวนการปฏิบัติและทำซ้ำในขั้นตอน เพื่อหาคำตอบจากสมมติฐาน แบ่งเป็น 3 ขั้นตอนหลักได้แก่การออกแบบการทดลอง การปฏิบัติการทดลอง และการบันทึกผลการทดลอง
5. การตีความหมายและลงข้อสรุป คือการแปลความหมายและการอธิบายผลข้อมูลที่เราเก็บได้จากการทดลอง ในบางครั้งอาจต้องใช้ทักษะอื่น เช่น การสังเกตและการคำนวณร่วมด้วย
6. การสร้างแบบจำลอง คือการสร้างและใช้สิ่งที่สร้างขึ้นมา เพื่อเลียนแบบจำลองสถานการณ์และอธิบายปรากฏการณ์ที่เราศึกษาหรือสนใจ เพื่อนำเสนอและรวบยอดความคิดให้ผู้อื่นเข้าใจได้ง่าย เช่น การสร้างกราฟแผนภาพ ภาพเคลื่อนไหว เป็นต้น 

จะเห็นได้ว่าทักษะทางวิทยาศาสตร์เป็นทักษะที่จะทำให้เราศึกษาและหาคำตอบของประเด็นที่สนใจได้อย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ทักษะทางวิทยาศาสตร์ขั้นพื้นฐานหลายข้อ ยังเป็นทักษะที่เราใช้บ่อย ๆ ในชีวิตประจำวันด้วย เช่น ทักษะการวัด การใช้จำนวน หรือ การจำแนกประเภท และถ้าเพื่อน ๆ สนใจอยากเรียนรู้กระบวนการทางวิทยาศาสตร์เพิ่มเติมก็สามารถไปอ่าน บทความนี้ ต่อได้เลย หรือจะดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน Startdee แล้วไปสนุกกับบทเรียนวิทยาศาสตร์ในรูปแอนิเมชันก็ได้เช่นกัน 

ขอบคุณข้อมูลจาก : ฐาปนี ฤทธิ์เกิด (ครูเจิน)

Reference: https://narst.org/research-matters/science-process-skills

ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ขั้นสูงประกอบด้วยทักษะอะไรบ้าง

ข้อใดเป็นทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ขั้นพื้นฐาน

ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ขั้นผสมประกอบด้วยอะไร

ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ 14 ทักษะมีอะไรบ้าง