ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์
วิทยาศาสตร์ ความรู้
กระบวนการ
ข้อมูล
ข้อเท็จจริง ข้อสรุป กฎ
ทักษะกระบวนการทาง วิทยาศาสตร์
วิธีการทาง วิทยาศาสตร์
1. การศึกษาหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์ วิทยาศาสตร์ ประกอบด้ ว ย ความรู้ (Science Knowledge) และ กระบวนการทางวิทยาศาสตร์ (Science Process) ซึ่งเป็นกระบวนการที่ ใช้ในการศึกษาหาความรู้
1.1 ความรู้ (Science Knowledge) 1. ข้อมูล (Data) 2. ข้อเท็จจริง (Fact) 3. ข้อสรุป (Conclusion) 4. กฎ (Law) 5. ทฤษฎี (Theory)
1.2 กระบวนการทางวิทยาศาสตร์ (Science Process) 1. การกาหนดปัญหา 2. การตั้งสมมติฐาน 3. การตรวจสอบสมมติฐาน 4. การแปรผลและสรุปผลการทดลอง
การออกแบบการทดลอง - กลุ่มทดลอง - กลุ่มควบคุม - ตัวแปรต้นหรือตัวแปรอิสระ - ตัวแปรตาม (Dependent Variable) - ตัวแปรควบคุม (Controlled Variable)
2. ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ หมายถึ ง พฤติ ก รรมที่ เ กิ ด จากการคิ ด และการปฏิ บั ติ ก ารทาง วิทยาศาสตร์จนเกิดความชานาญและความคล่องแคล่วในการใช้ เพื่อ แสวงหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์ตลอดจนหาวิธีการเพื่อแก้ปัญหาต่างๆ ทางวิทยาศาสตร์
2.1 ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ขั้นพื้นฐาน 1. ทักษะการสังเกต 2. ทักษะการหาความสัมพันธ์ระหว่างสเปสกับสเปสและสเปสกับเวลา 3. ทักษะการจาแนกประเภท 4. ทักษะการใช้ตัวเลข 5. ทักษะการวัด 6. ทักษะการสื่อความหมายข้อมูล 7. ทักษะการพยากรณ์ 8. ทักษะการลงความเห็นจากข้อมูล
ทักษะการสังเกต (Observation) ทักษะการสังเกต หมายถึงกระบวนการหรือความสามารถในการใช้ ประสาทสัมผัสอย่างใดอย่างหนึ่ง หรือหลายอย่างร่วมกัน เพื่อหาข้อมูล หรือรายละเอียดของสิ่งต่าง ๆ ที่ถูกต้อง ตรงกับความเป็นจริง โดยไม่เพิ่ม ความคิดเห็นส่วนตัวลงไป
ประสาทสัมผัส 1. ประสาทตา สังเกตได้โดยการดู 2. ประสาทหู สังเกตโดยการฟัง 3. ประสาทจมูก สังเกตโดยการดมกลิ่น 4. ประสาทลิ้น สังเกตโดยการชิมรส 5. ประสาทผิวกาย สังเกตได้โดยการสัมผัส
การสังเกต 1. การสังเกตเชิงคุณภาพ 2. การสังเกตเชิงปริมาณ 3. การสังเกตเชิงเชิงเปรียบเทียบ 4. การสังเกตการณ์เปลี่ยนแปลง
การบันทึกผลการสังเกต - บันทึกในตาราง - บันทึกข้อมูลบันทึกข้อมูลเป็นคาบรรยาย - บันทึกเป็นรูปภาพ ภาพถ่าย ภาพนิ่ง - บันทึกเป็นภาพยนตร์และเสียง
การขยายขอบเขตของการสังเกต การขยายขอบเขตของการสังเกตเป็นการลดความคลาดเคลื่อน ของ ข้อมูลที่ได้จากการสังเกต เพื่อให้ข้อมูลมีความถูกต้องตามสภาพจริงและ น่าเชื่อถือโดยอาจใช้เครื่องมือช่วยขยายขอบเขตของประสาทสัมผัส ใช้ การสังเกตซ้าหลายๆ ครั้ง หรือโดยการสังเกตหลายๆ คน
ข้อจากัดของประสาทสัมผัส ประสาทสัมผัสของมนุษย์อาจมีข้อจากัดบางประการ เช่น ถ้าวัตถุ อยู่ไกลเกินไปหรือเล็กเกินไป อาจสังเกตด้วยตาไม่ชัด ถ้าเสียงเบาเกินไป หรือไกลเกินไป หูอาจได้ยินไม่ชัด นอกจากนั้นยังมีข้อจากัดเนื่องจาก ความผิดปกติของประสาทสัมผัส เช่น สายตาสั้น สายตายาว สายตาเอียง หูตึง เป็นต้น
ความสามารถที่ แสดงให้เห็นว่าเกิดทักษะการสังเกต ประกอบด้วยการบ่งชี้
และบรรยายสมบัติของวัตถุได้ การบรรยายสมบัติเชิงปริมาณของวัตถุ ได้ โ ดยการกะประมาณและบรรยายการเปลี่ ย นแปลงของสิ่ ง ที่ สังเกตได้
ทักษะการหาความสัมพันธ์ระหว่างสเปสกับสเปสและสเปสกับเวลา สเปสของวั ต ถุ หมายถึ ง ที่ ว่ า งที่ วั ต ถุ นั้ น ครอบครองอยู่ ซึ่ งจะมี รูปร่ า งลักษณะ เช่ นเดีย วกับวั ตถุ โดยทั่ว ไปสเปสของวั ตถุจ ะมี 1 มิติ (ความยาว), 2 มิติ (ความกว้ างและความยาว) และ 3 มิติ (ความกว้า ง ความยาวและความสูง)
ทักษะการหาความสัมพันธ์ระหว่างสเปสกับสเปสและสเปสกับเวลา หมายถึงความสามารถหรือความชานาญ ในการหาความสัมพันธ์ ระหว่างมิติของวัตถุกับวัตถุและมิติของวัตถุกับเวลาได้แก่รูปหนึ่งมิติ สองมิติและสามมิติ รวมไปถึงความสามารถในการระบุรูปฉายและ รูป คลี่ได้
การหาความสัมพันธ์ระหว่างสเปสกับสเปส ความสัมพันธ์ระหว่างสเปสกับสเปสของวัตถุ ได้แก่ ความสัมพันธ์ ระหว่าง 3 มิติ กับ 2 มิติ หรือความสัมพันธ์ระหว่างตาแหน่งที่อยู่ของ วัตถุหนึ่งกับอีกวัตถุหนึ่ง
การหาความสัมพันธ์ระหว่างสเปสกับเวลา ความสัมพันธ์ระหว่างสเปสกับเวลา ได้แก่ ความสัมพันธ์ระหว่าง การเปลี่ยนตาแหน่งที่อยู่ของวัตถุกับเวลา หรือความสัมพันธ์ระหว่าง สเปสของวัตถุ ที่เปลี่ยนไปกับเวลา
มิติของวัตถุ 1. เส้นสมมาตรและระนาบสมมาตร 2. ความสัมพันธ์ระหว่างรูปสองมิติกับสามมิติ 3. รูปฉายของวัตถุสามมิติ 4. รูปคลี่ของรูปสามมิติ
ความสามารถที่แสดงให้เห็นว่าเกิดทักษะการหาความสัมพันธ์ระหว่าง สเปสกับสเปส คือการบ่งชี้รูป 2 มิติ และ 3 มิติได้ สามารถวาดภาพ 2 มิติ จากวัตถุหรือภาพ 3 มิติได้ ความสามารถที่แสดงให้เห็นว่าเกิดทักษะการหาความสัมพันธ์ระหว่าง สเปสกับเวลา คือ การบอกตาแหน่งและทิศทางของวัตถุโดยใช้ ตนเอง หรือวัตถุอื่น เป็นเกณฑ์ บอกความสัมพันธ์ระหว่างการเปลี่ยนตาแหน่ง เปลี่ยนขนาดหรือปริมาณของวัตถุกับเวลาได้
ทักษะการจาแนกประเภท (Classification) การจาแนก หมายถึงกระบวนการจาแนกหรือจัดจาพวกวัตถุหรือ เหตุการณ์ ออกเป็นประเภทต่าง ๆ โดยมีเกณฑ์ในการจาแนกหรือ จัด จาพวก
การจาแนกชั้นเดียว นักศึกษา ชั้น ปวช. ปีที่ 2/5
นักศึกษา หญิง
นักศึกษา ชาย แสดงการจาแนกชั้นเดียว
การจาแนกสองชั้น
พลังงาน
พลังงานที่ใช้แล้วหมด ไป
ปิโตรเลียม
LPG
พลังงานหมุนเวียน
ก๊าซชีวภาพ พลังงานลม พลังงานน้า พลังงานแสงอาทิตย์
รูปที่4 แสดงการจาแนกสองชั้น
การจาแนกหลายชั้น สสาร
สารเนื้อผสม
สารเนื้อเดียว
สารบริสุทธิ์
สารละลาย
ธาตุ
สารประกอบ
แสดงการจาแนกหลายชั้น
ความสามารถที่แสดงให้เห็นว่าเกิดทักษะการจาแนกประเภท คือการจัด กลุ่มสิ่งต่างๆ ตามเกณฑ์ที่กาหนด สามารถเรียงลาดับ พร้อมที่บอกได้ว่า ใช้อะไรเป็นเกณฑ์
ทักษะการวัด (Measurement) การวัดคือกระบวนการเปรียบเทียบปริมาณที่ต้องการวัดกับหน่วยที่ เป็ น มาตรฐานโดยอาศั ย เครื่ อ งมือ วั ด ที่ ถูก ต้อ งและเหมาะสม การวั ด ประกอบด้วย เครื่องมือวัด วิธีการวัดและหน่วยที่เป็นมาตรฐาน
การวัดจะต้องมุ่งให้ผู้เรียนสามารถแสดงพฤติกรรม ดังต่อไปนี้ 1. เลือกใช้เครื่องมือวัดสิ่งที่ต้องการวัดได้อย่างเหมาะสม 2. บอกเหตุผลในการเลือกใช้เครื่องมือวัดสิ่งที่ต้องการวัดได้ 3. บอกวิธีการใช้เครื่องมือวัดสิ่งที่ต้องการวัดได้ย่างถูกต้อง 4. สามารถใช้เครื่องมือวัดสิ่งที่ต้องการวัดได้อย่างคล่องแคล่ว 5. สามารถใช้ตัวเลขแทนจานวนที่วัดได้พร้อมระบุหน่วยกากับได้ถูกต้อง
การวัดปริมาณต่าง ๆ ได้ตรงกับความเป็นจริงมากน้อยเพียงไร ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบ 3 ประการ 1. เทคนิคการวัด 2. มาตรฐานของเครื่องมือ 3. ความระมัดระวัง ความละเอียดรอบคอบ
ความสามารถที่แสดงให้เห็นว่าเกิดทักษะการวัด คือการเลือกเครื่องมือได้ เหมาะสมกับสิ่งที่จะวัดการบอกเหตุผล ในการเลือกเครื่องมือนั้น บอก วิธีวัดและวิธีใช้เครื่องมือวัดได้ถูกต้อง ทาการวัดความกว้างความยาว ความสูง ปริมาตร น้าหนักและอื่นๆ ได้ถูกต้อง พร้อมทั้งระบุหน่วยของ ปริมาณที่ได้จากการวัดได้
ทักษะการคานวณ (Using Number) การคานวณเป็นการใช้ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ เช่น การบวก ลบ คู ณ หาร การแก้ ส มการ การหาค่ า เฉลี่ ย การเขี ย นกราฟ ฯลฯ มาใช้ แก้ปัญหาหรือช่วยในการค้นคว้าได้อย่างเหมาะสม
ความสามารถที่แสดงให้เห็นว่าเกิดทักษะการคานวณ การนับจานวน สิ่งของได้ถูกต้อง ใช้ตัวเลขแสดงจานวนที่นับได้ตัดสินได้ว่าสิ่งของแต่ ละกลุ่มมีจานวนเท่ากันหรือต่างกัน บอกวิธีการคานวณ คิดคานาณและ แสดงวิธีการคานวณได้ถูกต้อง
ทักษะการจัดกระทาและสื่อความหมายข้อมูล การจัดกระทาข้อมูลเป็นการนาข้อมูลที่ได้จากการวัด การสังเกต การทดลอง และจากแหล่งต่างๆ มาจัดกระทาอย่างเป็นระบบ โดยการ เรียงลาดับ จาแนกประเภท จัดหมวดหมู่ จัดทาตารางความถี่ หรือนามา คานวณหาค่าอื่นๆ เพิ่มเติม เพื่อให้ข้อมูลมีความชัดเจนและเกิดความ เข้าใจที่ตรงกันของผู้ศึกษา
ข้อมูล ข้อมูล หมายถึงข้อเท็จจริงที่จะนาไปใช้ในการอ้างอิงหรือคานวณ 1. ข้อมูลดิบ 2. ข้อมูลที่จัดกระทาแล้ว
การสื่อความหมาย การสื่อความหมายเป็นความสามารถในการใช้ภาษาพูด หรือการ เขียนบรรยายรวมทั้งการเขียนแผนภาพ แผนที่ ตาราง กราฟหรือสร้างสื่อ อื่นๆประกอบการพูดหรือการเขียนบรรยาย เพื่อสื่อความหมายให้ผู้อื่น เข้าใจในสิ่งที่ต้องการได้อย่างชัดแจ้งและ รวดเร็ว การสื่อความหมายเป็น กระบวนการที่มีความสาคัญ ไม่ใช่เฉพาะทางวิทยาศาสตร์เท่านั้นแต่เป็น กระบวนการที่สาคัญทุกกิจกรรม
การสื่อความหมาย 1. การสื่อความหมายโดยการพูดหรือการเขียนบรรยาย 2. การสื่อความหมายโดยการใช้แผนภาพ 3. การสื่อความหมายโดยการใช้ตาราง 4. การสื่อความหมายโดยการใช้กราฟ
ความสามารถที่ แ สดงให้ เ ห็ น ว่ า เกิ ด ทั ก ษะการจั ด กระท าและสื่ อ ความหมายข้อมูล คือการเปลี่ยนแปลงข้อมูลให้อยู่ในรูปใหม่ที่เข้าใจง่าย ขึ้น โดยรู้จักเลือกรูปแบบที่ใช้ในการนาเสนอข้อมูลได้อย่างเหมาะสม และบอกเหตุผลในการเสนอข้อมูลรูปแบบที่เลือกนั้นได้
ทักษะการทานายหรือการพยากรณ์ การทานายหรื อการพยากรณ์ หมายถึงการทานายผล เหตุการณ์ หรือสิ่งที่จะเกิดขึ้นในอนาคต โดยอาศัยข้อมูล ความสัมพันธ์ของข้อมูล หลักการ กฎ หรือทฤษฎีเกี่ยวกับสิ่งที่ทานาย
ความสามารถที่แสดงให้เห็นว่าเกิดทักษะการทานายหรือการพยากรณ์ คือกาทานายผลที่เกิดจากข้อมูลที่เป็นหลักการ กฎหรือทฤษฎีที่มีอยู่ได้ และการพยากรณ์จากข้อมูลเชิงปริมาณที่มีอยู่ได้
ทักษะการลงความเห็นจากข้อมูล การลงความเห็นจากข้อมูล หมายถึง การใช้ประสาทสัมผัส สัมผัส วัตถุหรือเหตุการณ์ให้ได้ข้อมูล อย่างหนึ่ง แล้วเพิ่มความคิดเห็นส่วนตัว ลงไปให้ กับ ข้อมูลนั้น ความคิดเห็น ส่วนตัว อาจได้ มาจาก ความรู้ เดิ ม ประสบการณ์เดิม หรือเหตุผลต่าง ๆ ดังนั้นการลงความเห็นจากข้อมูล จึง มีลั ก ษณะ อธิ บ ายหรื อ สรุ ป เกิ น ข้ อ มูล ที่ ไ ด้ จ ากการสั ง เกต เพิ่ ม ความ คิดเห็นส่วนตัวลงไป
ความสามารถที่แสดงให้เห็นว่าเกิดทักษะการลงความเห็นจากข้อมูล คือ การอธิบายสรุปโดยเพิ่มความคิดเห็นให้กับข้อมูลที่ได้จากการสังเกต โดยใช้ความรู้หรือประสบการณ์เดิมช่วย
2.2 ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ขั้นผสม 1. ทักษะการกาหนดและควบคุมตัวแปร 2. ทักษะการตั้งสมมุติฐาน 3. ทักษะการกาหนดนิยามเชิงปฏิบัติการ 4. ทักษะการทดลอง 5. ทักษะการตีความหมายข้อมูลและลงข้อสรุป
ทักษะการกาหนดและควบคุมตัวแปร ทักษะการกาหนดและควบคุมตัวแปร แปร เป็นการชี้บ่งตัวแปรต้น ตัวแปรตาม และตัวแปรที่ต้องการควบคุม
การทดลองทางวิทยาศาสตร์ เป็นการศึกษาความสัมพันธ์ระหว่าง ตัวแปร แบ่งออกเป็น 3 ประเภทคือ 1. ตัวแปรต้น หรือตัวแปรอิสระ 2. ตัวแปรตาม หรือตัวแปรซึ่งเป็นผลมาจากตัวแปรต้น 3. ตัวแปรที่ต้องควบคุม หรือตัวแปรคงที่
ความสามารถที่แสดงให้เห็นว่าเกิดทักษะการกาหนดและควบคุมตัวแปร คือสามารถบ่งชี้และกาหนดตัวแปรต้น ตัวแปรตามและตัวแปรที่ ต้องควบคุม
ทักษะการตั้งสมมุติฐาน ทักษะการตั้งสมมติฐาน คือ การคิดหาคาตอบล่วงหน้า ก่อนจะทา การทดสองโดยอาศัยการสังเกต ความรู้ ประสบการณ์เดิม เป็นพื้นฐาน คาตอบที่คิด ล่ว งหน้าซึ่งยั งไม่ทราบ หรือยั งไม่เ ป็นหลักการ กฎ หรื อ ทฤษฎีมาก่อน สมมติฐาน หรือคาตอบที่คิดไว้ล่วงหน้า มักกล่าวไว้เป็น ข้ อ ความ ที่ บ อก ความสั ม พั น ธ์ ระหว่ า งตั ว แปรต้ น กั บ ตั ว แปรตาม สมมติฐานที่ตั้งไว้ อาจถูก หรือผิดก็ได้ ซึ่งจะทราบภายหลัง การทดลอง หาคาตอบเพื่อสนับสนุน หรือคัดค้านสมมติฐานที่ตั้งไว้
ความสามารถที่แสดงให้เห็นว่าเกิดทักษะการตั้งสมมุติฐาน คือการหา ค าตอบล่ ว งหน้ า ก่ อ นการทดลองโดยการสั ง เกต ความรู้ ห รื อ ประสบการณ์เดิม นอกจากนี้ยังบอกชื่อตัวแปรต้นซึ่งอาจมีผลต่อตัวแปร ตามได้ ในการตั้ ง สมมุ ติ ฐ านต้ อ งทราบตั ว แปรจากปั ญ หาและ สภาพแวดล้อมของตัวแปรนั้น สมมุติฐานที่ตั้งขึ้นสามารถบอกให้ทราบ ถึงการออกแบบการทดลองที่จะต้องทราบว่าตัวแปรใดเป็นตัวแปรต้น ตัวแปรตามและตัวแปรควบคุม
ทักษะการกาหนดนิยามเชิงปฏิบัติการ ทั ก ษะการก าหนดนิ ย ามเชิ ง ปฏิ บั ติ ก าร หมายถึ ง การก าหนด ความหมายและขอบเขตของสิ่งต่าง ๆ (ที่อยู่ในสมมติฐานที่ต้องทดลอง) ให้ เ ข้ า ใจตรงกั น และสามารถสั ง เกตหรื อ วั ด ไว้ รวมทั้ ง การก าหนด ข้อความซึ่งใช้สื่อความหมายในทางวิทยาศาสตร์ให้เป็นที่เข้าใจตรงกัน และเป็นประโยชน์ในการที่จะทาการทดลอง หรือตรวจสอบได้ด้วย การ กาหนดนิยามเชิงปฏิบัติการ จึงมีจุดประสงค์เพื่อ ให้เข้าใจตรงกันและให้ สังเกตหรือวัด หรือตรวจสอบได้ง่าย
ความสามารถที่แสดงให้เห็นว่าเกิดทักษะการกาหนดนิยามเชิงปฏิบัติการ คือสามารถกาหนดความหมายและขอบเขตของคาหรือตัวแปร ต่างๆ ที่สังเกตและวัดได้
ทักษะการทดลอง 1. ทักษะการออกแบบการทดลอง 2. ทักษะการปฏิบัติการทดลอง 3. ทักษะการบันทึกผลการทดลองและการสรุปผลการทดลอง
ความสามารถที่แสดงให้เห็นว่าเกิดทักษะการทดลอง คือความสามารถใน การออกแบบการทดลองโดยกาหนดวิธีการทดลองได้อย่างถูกต้อง เหมาะสม สามารถระบุอุปกรณ์และ/หรือ สารเคมีที่จะต้องใช้ในการ ทดลองได้ตลอดจนปฏิบัติการทดลองและใช้อุปกรณ์ต่างๆ ได้อย่าง ถูกต้องเหมาะสม
ทักษะการตีความหมายข้อมูลและลงข้อสรุป ทักษะการแปลความหมายข้อมูล หมายถึง ความสามารถในการ บรรยายลักษณะ และสมบัติของข้อมูลต่าง ๆ ที่มีอยู่ได้อย่างถูกต้องและ เข้าเป็นที่ใจตรงกัน ไม่ว่าข้อมูลนั้นจะนาเสนอในรูปแบบใด เช่น ในรูป ของกราฟ แผนภาพ แผนที่ หรืออื่น ๆ การลงข้อสรุป หมายถึง การบอก ความสัมพันธ์ของข้อมูลที่มีอยู่ ทักษะการลงความเห็นจากข้อมูล เป็นการเพิ่มความคิดเห็นให้กับ ข้ อ มู ล ที่ ไ ด้ จ ากากรสั ง เกตอย่ า งมี เ หตุ ผ ล โดยอาศั ย ความรู้ ห รื อ ประสบการณ์เดิมมาช่วย
ความสามารถที่แสดงให้เห็นว่าเกิดทักษะการตีความหมายข้อมูลและลง ข้อสรุป คือการแปลความหมาย หรือบรรยายลักษณะข้อมูลที่ มีอยู่ไ ด้ พร้ อ มทั้ ง บอกความสั ม พั น ธ์ ข องข้ อ มู ล นั้ น ได้ เช่ น การอธิ บ าย ความสัมพันธ์ระหว่างตัวแปรบนกราฟ ถ้ากราฟเป็นเส้นตรงก็สามารถ อธิบายได้ว่าเกิดอะไรขึ้นกับตัวแปรตามขณะที่ตัวแปรอิสระเปลี่ยนแปลง