บทความนี้ครูแอมจะมาไขข้อข้องใจว่าทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ หรือที่เรียกกันสั้น ๆ ว่า “ทักษะวิทย์” แท้จริงแล้วมันคืออะไร และมีทักษะใดบ้างที่น้อง ๆ จะต้องเตรียมความพร้อมก่อนเข้าสู่สนามสอบ
วิชาทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ คืออะไร
จะเตรียมตัวสอบวิชาทักษะวิทย์อย่างไรดี
แนวข้อสอบทักษะวิทย์
จะเป็นแบบไหนกันนะ
ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์
ในการเรียนรู้ทางวิทยาศาสตร์จำเป็นต้องใช้ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์เพื่อนำไปสู่การสืบเสาะค้นหา ผ่านการสังเกต ทดลอง สร้างแบบจำลอง และวิธีการอื่น ๆ เพื่อนำข้อมูลมา
สร้างคำอธิบายเกี่ยวกับแนวคิดหรือองค์ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ตามหลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พ.ศ. 2551 (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. 2560) ประกอบด้วย 14 ทักษะ ได้แก่ ทักษะการสังเกต ทักษะการวัด ทักษะการลงความเห็นจากข้อมูล ทักษะการจำแนกประเภท ทักษะการหาความสัมพันธ์ของสเปซกับเวลา ทักษะการใช้จำนวน ทักษะการจัดกระทำและสื่อความหมายข้อมูล ทักษะการพยากรณ์ ทักษะการตั้งสมมติฐาน ทักษะการกำหนดนิยามเชิงปฏิบัติการ ทักษะการกำหนดและควบคุมตัวแปร ทักษะการทดลอง ทักษะการตีความหมายข้อมูลและลงข้อสรุป และ ทักษะการสร้างแบบจำลอง
เมื่ออ่าน 14 ทักษะข้างต้นครบแล้ว หลาย ๆ คนคงพอจะนึกภาพออกแล้วว่า ทักษะเหล่านี้แฝงอยู่ในวิชาวิทยาศาสตร์ที่น้อง ๆ เรียนกันอยู่ ทั้งในรูปแบบเนื้อหา และการทดลองในห้องปฏิบัติการ นอกจากนี้ ทักษะเหล่านี้ยังแฝงอยู่ในชีวิตประจำวันของทุกคนอยู่แล้วโดยที่เราอาจจะไม่รู้ตัว
เช่น เราสามารถบอกได้ว่ามะนาวมีรสเปรี้ยว เพราะเราใช้ทักษะการสังเกตผ่านการรับรสของลิ้น หรือ ถ้าเราเห็นว่าตอนนี้ท้องฟ้ามืดครึ้ม มีเมฆดำทะมึน เราก็คงต้องเตรียมพกร่มติดตัวไปด้วย เพราะเราใช้ทักษะการพยากรณ์คาดเดาว่าฝนกำลังจะตกแล้วแน่ ๆ
เมื่อรู้จักกับทักษะสำหรับการเรียนรู้ทางวิทยาศาสตร์แล้ว สิ่งที่น้อง ๆ ควรต้องรู้เพิ่มอีกหนึ่งเรื่อง คือ “วิธีการทางวิทยาศาสตร์” ซึ่งประกอบด้วย 5 ขั้นตอนที่สำคัญ ดังภาพ
สิ่งที่ผู้ออกข้อสอบต้องการประเมินน้อง ๆ คือ ต้องการประเมินว่าน้อง ๆ มีทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ที่ดี และสามารถนำมาประยุกต์ใช้ร่วมกับวิธีการวิทยาศาสตร์ได้หรือไม่ หรือพูดอีกนัยหนึ่งคือ อยากประเมินว่าน้อง ๆ มีกระบวนการคิดเป็นแบบนักวิทยาศาสตร์หรือไม่ นั่นเอง
ตัวอย่างข้อสอบทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์
โจทย์ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์จะเน้นไปที่การนำทักษะวิทย์มาใช้ในการแก้ปัญหาโจทย์ ซึ่งบางครั้งอาจต้องนำความรู้ในด้านเนื้อหาวิทยาศาสตร์และคณิตศาสตร์เข้ามาประกอบการวิเคราะห์โจทย์ด้วย ดังนั้นน้อง ๆ ต้องอย่าลืมเตรียมความพร้อมของทั้ง 2 วิชานี้ให้ดีด้วยนะคะ (คอร์สสรุปเนื้อหา)
ครูแอมขอยกตัวอย่างโจทย์ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์เพื่อให้น้อง ๆ ได้เห็นภาพกันชัดเจนขึ้น ลองคิดคำตอบกันก่อนดูเฉลยนะคะ
เราคงรู้กันอยู่ว่าวัสดุบางชนิดมีความสามารถในการกักเก็บความร้อนได้ หากที่บ้านของเรามีวัสดุ
4 ชนิด ได้แก่ กระดาษหนังสือพิมพ์ ฟอยล์ พลาสติกห่ออาหาร และ Bubble กันกระแทก คำถามที่
เกิดขึ้นคือ วัสดุใดกักเก็บความร้อนได้ดีที่สุด นี่คือจุดเริ่มต้นของวิธีการทางวิทยาศาสตร์ (การระบุปัญหา)
ปัญหานี้สามารถนำมาตั้งเป็นคำถามในข้อสอบได้หลากหลายแนวมาก ตัวอย่างเช่น
โจทย์ทักษะวิทยาศาสตร์ ข้อที่ 1
หลายคนอาจรู้สึกว่าอ่าน ๆ แล้วก็เหมือนจะมีเหตุผลถูกทุกข้อเลย แต่ไม่มี choice ถูกทุกข้อให้เลือกเสียด้วยสิ !
จุดสำคัญที่ต้องยึดเป็นหลักไว้สำหรับการทำข้อสอบลักษณะนี้คือ “สมมติฐานมักเป็นข้อความที่บอกความสัมพันธ์ระหว่างตัวแปรต้นกับตัวแปรตาม”
ตัวแปรต้น (สิ่งที่เราสนใจจะศึกษา) ในการทดลองนี้ คือ ชนิดของวัสดุ
ตัวแปรตาม (ผลที่เกิดจากตัวแปรต้น) ในการทดลองนี้ คือ ความสามารถในการกักเก็บความร้อน
ดังนั้นสมมติฐานที่ถูกต้องจึงควรพูดถึงความสัมพันธ์ของ 2 ตัวแปรนี้ และอย่าลืมว่า สมมติฐานอาจจะผิดหรือถูกก็ได้ เราจะไปพิสูจน์ความถูกต้องกันในผลการทดลอง
คำตอบที่ถูกต้องของโจทย์ทักษะวิทย์ข้อนี้จึงเป็นข้อ ค. นั่นเอง
เมื่อเรามีสมมติฐานแล้ว ก็ถึงเวลาของการออกแบบการทดลอง ในส่วนนี้ต้องใช้ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ เช่น ทักษะการกำหนดและควบคุมตัวแปร ทักษะการกำหนดนิยามเชิงปฏิบัติการ และทักษะการทดลอง
แล้วข้อสอบทักษะวิทย์จะถามแนวไหนได้บ้าง ไปดูคำถามกัน
โจทย์ทักษะวิทยาศาสตร์ ข้อที่ 2
เทคนิคที่ครูแอมสอนน้อง ๆ เสมอในเรื่องการกำหนดตัวแปรควบคุม คือ “ตัวแปรควบคุมจะเป็นปัจจัยต่าง ๆ ที่ไม่ได้เป็นตัวแปรต้น หรือตัวแปรตาม” เทคนิคนี้ช่วยให้น้อง ๆ ตัด choice ที่ไม่ใช่ออกได้อย่างง่ายดาย สำหรับโจทย์ข้อนี้ choice ที่มีมาให้ทุกข้อนั้นไม่ใช่ทั้งตัวแปรต้นและตัวแปรตาม ดังนั้นปัจจัยทั้งหมดที่ให้มาจึงเป็นสิ่งที่ต้องควบคุมให้เหมือนกัน เพื่อไม่ให้เกิดอคติ (bias) ในการทดลอง
คำตอบที่ถูกต้องของโจทย์ทักษะวิทย์ข้อนี้จึงตอบข้อ ง. นั่นเอง
เราสามารถออกแบบการทดลองโดยนำน้ำร้อนที่มีอุณหภูมิเริ่มต้นเท่ากัน ปริมาณเท่ากัน ใส่ลงในแก้วแบบเดียวกันซึ่งหุ้มด้วยวัสดุต่างชนิดกัน แล้ววัดอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงไปตามเวลา ดังภาพ
ผลการทดลองที่ได้ สามารถถูกนำมาตั้งคำถามในลักษณะดังต่อไปนี้
โจทย์ทักษะวิทยาศาสตร์ ข้อที่ 3
การจะตอบคำถามข้อนี้ได้ถูกต้อง น้อง ๆ ต้องมีทักษะการวัด และ ทักษะการใช้จำนวน จึงจะได้คำตอบเท่ากับ 25 องศาเซลเซียส (ข้อ ค.)
โจทย์ทักษะวิทยาศาสตร์ ข้อที่ 4
คำตอบ คือ ผลการวัดอุณหภูมิของแก้วที่ห่อด้วยพลาสติกห่ออาหาร ที่เวลา 10 นาที เพราะวัดค่าได้เท่ากับ 25 องศาเซลเซียส แต่ในเวลาต่อมาที่ 15 และ 20 นาทีกลับวัดได้อุณหภูมิสูงขึ้นทั้ง ๆ ที่ไม่ได้มีการให้ความร้อน
คำถามข้อนี้ต้องอาศัยทักษะการลงความเห็นจากข้อมูล และทักษะการพยากรณ์
โจทย์ทักษะวิทยาศาสตร์ ข้อที่ 5
หากนำทักษะการตีความหมายข้อมูลและลงข้อสรุปมาพิจารณาผลการทดลอง เราจะพบว่าที่เวลา 20 นาที น้ำในแก้วที่หุ้มด้วย Bubble กันกระแทกมีอุณหภูมิสูงที่สุด แสดงว่า Bubble กันกระแทกสามารถกักเก็บความร้อนได้ดีที่สุดนั่นเอง ดังนั้นคำตอบที่ถูกต้องของข้อนี้คือ ข้อ ง.