การเรียนรู้เพื่อแก้ปัญหา พัฒนานวัตกรรมใหม่ ท้าทายสู่งานอาชีพ

สะเต็มศึกษา คือ แนวทางจัดการเรียนรู้ที่บูรณาการความรู้ในสหวิทยาการ ได้แก่ วิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์โดยเน้นการนำความรู้ไปใช้แก้ปัญหาในชีวิตจริง รวมทั้งพัฒนากระบวนการ หรือผลผลิตใหม่ที่เป็นประโยชน์ต่อชีวิต และการดำเนินงาน

จุดเด่นของการจัดการการเรียนรู้แบบสะเต็ม คือ การผนวกแนวคิดการออกแบบเชิงวิศวกรรมเข้ากับการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ และเทคโนโลยีของผู้เรียน ในขณะที่ทำกิจกรรมเพื่อพัฒนาความรู้ ความเข้าใจ และฝึกทักษะด้านวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์และเทคโนโลยี ผู้เรียนต้องมีโอกาสนำความรู้มาออกแบบชิ้นงาน หรือวิธีการ เพื่อตอบสนองความต้องการ หรือแก้ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับชีวิตประจำวัน เพื่อให้ได้เทคโนโลยีซึ่งเป็นผลผลิตจากกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม ระดับการบูรณาการสามารถแบ่งได้เป็น 4 ระดับ ได้แก่ การบูรณาการภายในวิชา การบูรณาการแบบพหุวิทยาการ การบูรณาการแบบสหวิทยาการ และ การบูรณาการแบบข้ามสาขาวิชา ผู้ได้รับรางวัลครูดีเด่นประเทศไทยด้านสะเต็ม (Thailand STEM Teacher Awards) ครั้งที่ 1 จากสถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี รวมทั้งสิ้น 11 คน แบ่งประเภทรางวัลตามระดับชั้นและรายวิชา ได้แก่

สาขาวิทยาศาสตร์ ระดับประถมศึกษา

นางณัฐธีวรรณ ลิมป์ไตรรัตน์ โรงเรียนเทศบาล 5 ยะลา จังหวัดยะลา “การจัดการเรียนการสอนแบบ STEM ที่โรงเรียนเทศบาล 5 (บ้านตลาดเก่า)” ออกแบบการเรียนการสอนโดยได้บูรณาการเข้ากับสภาพแวดล้อมและแสดงให้นักเรียนเห็นว่าวิธีการทางวิทยาศาสตร์สามารถนำมาประยุกต์ใช้ในชีวิตประจำวันได้อย่างไร โดยรวบรวมวิชาวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ และการออกแบบ (วิศวกรรมศาสตร์) และเทคโนโลยี เข้าในบางแผนการจัดการเรียนรู้ เช่น แผนการเรียนรู้ เรื่อง วัสดุรอบตัวเรา นอกจากนั้นนักเรียนยังได้พัฒนาทักษะทางวิทยาศาสตร์ผ่านการแสดงทางวิทยาศาสตร์ (Science Show) และกิจกรรมการเรียนรู้ด้านสะเต็มศึกษาอื่นๆ

สาขาวิทยาศาสตร์ ระดับมัธยมศึกษาตอนต้น

นายชุมพล ชารีแสน โรงเรียนดอนจานวิทยาคม จังหวัดกาฬสินธุ์ “การบูรณาการ STEM Education กับการพัฒนากิจกรรมวิทยาศาสตร์โลกทั้งระบบ” นักเรียนได้รับการพัฒนาองค์ความรู้ด้านสะเต็ม กระบวนการคิดวิเคราะห์ การคิดอย่างเป็นเหตุเป็นผล การคิดอย่างเป็นระบบและเป็นองค์รวม การแก้ปัญหาและการตัดสินใจ การทำงานเป็นทีม การสื่อสาร และการนำความรู้ที่ได้รับไปประยุกต์ใช้จริงในชีวิตประจำวัน นักเรียนได้เรียนรู้เองอย่างเป็นธรรมชาติผ่านกระบวนการทำวิจัย และกระบวนการสืบเสาะหาความรู้ เมื่อนักเรียนได้สังเกตก็จะเกิดข้อสงสัย และคำถามที่สนใจอยากเรียนรู้เกี่ยวกับโลกธรรมชาติ รวมถึงการเปลี่ยนแปลงต่างๆ โดยเฉพาะปัญหาชุมชนนักเรียนสร้างผลงานโดดเด่นมากมายจนได้รางวัลทั้งระดับชาติและนานาชาติ เช่น การปลูกถั่วเขียวเพื่อพัฒนาต้นยางพาราในอายุ 1 ปี รูปแบบการจัดการระดับน้ำที่ส่งผลต่อการเจริญเติบโต ผลผลิต และคุณภาพของเมล็ดข้าวพันธุ์ชัยนาท 1 เป็นต้น

นายทวี มุสิกะ โรงเรียนสทิงพระวิทยา จังหวัดสงขลา “แนวการจัดการเรียนการสอนที่นำไปสู่ STEM Education” การจัดการเรียนการสอนเพื่อนำไปสู่ STEM Education ได้ฝึกให้นักเรียนเป็นคนช่างสังเกตสิ่งแวดล้อม สถานการณ์ หรือปรากฏการณ์ที่อยู่ใกล้ตัว เพื่อให้เกิดข้อสงสัยและได้มาซึ่งปัญหา โดยเฉพาะการป้อนคำถามแบบสืบเสาะหาความรู้หลากหลายคำถาม นักเรียนจะได้ปัญหาที่จะนำไปสู่การทำวิจัย หรือหัวข้อโครงงาน เมื่อได้หัวข้อปัญหา นักเรียนจึงร่วมกันวางแผนในการดำเนินงาน จัดทำเค้าโครง ออกแบบการทดลอง ทำการทดลอง ตรวจวัด เก็บรวบรวมข้อมูล และทดลองซ้ำ จากนั้นจึงนำข้อมูลที่ได้มาวิเคราะห์ สรุปและอภิปรายผล ภายใต้การดูแลของครูที่ปรึกษาที่คอยกระตุ้นและให้คำแนะนำ ตัวอย่างผลงานของนักเรียน เช่น โครงงานวิทยาศาสตร์ เรื่องถุงเพาะชำกล้าไม้จากกระดาษใช้แล้วที่เคลือบด้วยสารสกัดจากผลมะพลับ ซึ่งได้รางวัลชนะเลิศระดับประเทศมาแล้ว

สาขาวิทยาศาสตร์ ระดับมัธยมศึกษาตอนปลาย สาขาเคมี

นางรัตนา ชิดชอบ โรงเรียนสิรินธร จังหวัดสุรินทร์ “การพัฒนาทักษะการเรียนรู้ที่เน้นการปฏิบัติตามแนวสะเต็มศึกษา”ในการจัดการเรียนการสอนวิชาเคมีชั้นมัธยมศึกษาตอนปลาย ได้ผสมผสานวิธีการเรียนรู้ที่แสดงให้เห็นถึงความสามารถของนักเรียน ในการคิดวางแผน ออกแบบ ตัดสินใจ และนำเสนอ มาประยุกต์เข้ากับชีวิตประจำวัน เช่น กิจกรรม “สวนผลึกไฮเทค” นักเรียนได้รับความรู้ความเข้าใจสมบัติของสารเกี่ยวกับสภาพละลายได้ของสาร การตกผลึก และใช้ความรู้ด้านผลึกศาสตร์ เกี่ยวกับสมบัติการเป็นของแข็ง มีสามมิติ และมีการจัดเรียงตัวของอะตอมอย่างเป็นระเบียบมาก และความสมมาตรสูง ของผลึกสามารถนำไปใช้พัฒนาความมีสุนทรียภาพของชีวิตที่ดีได้ นับว่าเป็นการเรียนรู้สมบัติของสาร และผลึกศาสตร์ โดยใช้สะเต็มศึกษา

นางชวนชื่น มลิลา โรงเรียนแก่นนครวิทยาลัย จังหวัดขอนแก่น“แนวการจัดการเรียนการสอนในแนวทาง STEM Education”จัดการเรียนการสอนโดยใช้สะเต็มศึกษาสอดแทรกในเนื้อหาเคมี มีการใช้สื่อ นวัตกรรม และ ICT ทำให้การเรียนเคมีง่ายและสนุกขึ้น นักเรียนมีความรู้ความเข้าใจที่ถูกต้องในแนวคิดทางวิทยาศาสตร์ และนำความรู้ไปบูรณาการกับวิชาอื่นๆ ในการแก้ปัญหาที่เกิดขึ้นในท้องถิ่นโดยร่วมมือกันทำในรูปแบบโครงงาน เช่น การศึกษาประสิทธิภาพของสารสกัดจากเมล็ดน้อยหน่าและเปลือกมะขามป้อมต่อระยะเวลาการตายของหอยเชอรี่ การดูดซับสีย้อมผ้าโดยใช้เปลือกไข่ อินดิเคเตอร์จากข้าวเหนียวดำ และโครงงานสาหร่ายใยกระดาษ

สาขาวิทยาศาสตร์ ระดับมัธยมศึกษาตอนปลาย สาขาฟิสิกส์

นางณัฐภัสสร เหล่าเนตร์ โรงเรียนจุฬาภรณราชวิทยาลัย พิษณุโลก จังหวัดพิษณุโลก “การเรียนรู้จากแหล่งเรียนรู้ภูมิปัญญาท้องถิ่น กิจกรรมการเรียนรู้จากโครงงาน กิจกรรมการเรียนรู้ในรายวิชาพื้นฐาน กิจกรรมการเรียนรู้ในรายวิชาเพิ่มเติม และการจัดค่ายสะเต็ม” การวิจัยและพัฒนาการจัดกิจกรรมการเรียนรู้ในชั้นเรียน ได้ดำเนินการมาอย่างต่อเนื่อง ทั้งในด้านวิทยาศาสตร์กับชีวิตประจำวัน ภูมิปัญญาและแหล่งเรียนรู้ท้องถิ่น การพัฒนาสื่อการเรียนรู้ใหม่ๆ ให้นักเรียนได้สนุกสนาน ไม่เบื่อ นอกจากนั้นยังส่งเสริมให้นักเรียนทำโครงงานต่างๆ โดยนำ สะเต็มศึกษามาใช้เป็นแนวทางจัดการเรียนรู้ให้แก่นักเรียน ล่าสุด เช่น โครงการเกษตรอินทรีย์สนามบินสุโขทัย ด้วยกระบวนการทางสะเต็ม

สาขาเทคโนโลยี ระดับประถมศึกษา

นายกฤษขจร ศรีถาวร โรงเรียนบ้านหนองหญ้าวัว จังหวัดบุรีรัมย์ “การจัดการเรียนรู้โครงงานออกแบบและเทคโนโลยีโดยใช้กระบวนการ STEM” การจัดการเรียนรู้โครงงานออกแบบและเทคโนโลยีโดยใช้กระบวนการ STEM Education เป็นการจัดการเรียนรู้รูปแบบใหม่ที่จัดประสบการณ์การเรียนรู้อย่างบูรณาการระหว่างกลุ่มสาระวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์ บนพื้นฐานการทำโครงงาน เพื่อให้ผู้เรียนมีคุณธรรม คิดเป็น ทำเป็น แก้ปัญหาเป็น และมีทักษะพื้นฐานการแสวงหาความรู้ที่สำคัญในการพัฒนาตนเองและผู้อื่นในศตวรรษที่ 21 

ผลงานของนักเรียน เช่น หุ่นยนต์บังคับมือ หุ่นยนต์เตือนภัย หุ่นยนต์ถังขยะอนุรักษ์สิ่งแวดล้อม หุ่นยนต์อิเลคทรอนิกส์จากวัสดุเหลือใช้และวัสดุในท้องถิ่น รถของเล่นประเทืองปัญญาสู่อาเซียนหุ่นยนต์ควบคุมด้วยแรงดันน้ำ หุ่นยนต์เก็บมะนาวรักษ์ต้น ผล ดอกเป็นต้น

สาขาเทคโนโลยี ระดับมัธยมศึกษาตอนปลาย

นายเกรียงศักดิ์ คงไทย โรงเรียนขาณุวิทยา จังหวัดกำแพงเพชร “รายงานผลการพัฒนาเอกสารประกอบการสอนโครงงานสิ่งประดิษฐ์ สำหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 โรงเรียนโค้งไผ่วิทยา” การจัดการเรียนการสอนมาจากความเชื่อว่าทุกคนสามารถเรียนรู้ได้ทุกที่ ทุกเวลา นักเรียนสามารถเรียนรู้และพัฒนาได้ดี ถ้าได้เรียนในสิ่งที่ตนเองสนใจ ได้ลงมือปฏิบัติงานด้วยตนเอง จากความเชื่อเหล่านี้ จึงนำไปสู่แนวความคิดที่ว่า สอนให้น้อย และให้นักเรียนมีโอกาสในการเรียนรู้ด้วยตนเองให้มาก 

ผลจากกระบวนการการเรียนรู้ พบว่า นักเรียนสร้างสิ่งประดิษฐ์ได้ตามความสนใจ มีโอกาสนำเสนอผลงานและสิ่งประดิษฐ์ นักเรียนได้รับรางวัลจากการประดิษฐ์สิ่งประดิษฐ์ตามกระบวนการเรียนการสอนนี้ ทั้งในระดับโรงเรียน ระดับเขตพื้นที่การศึกษา และระดับชาติ ผลงานที่เคยได้รับรางวัลมาแล้ว เช่น โครงงานมีดกรีดยางแบบเจ๊ะบง โครงงานถ่านอัดแท่งจากมันสำปะหลัง โครงงานเครื่องผ่าฝรั่งพร้อมขาย โครงงานเครื่องหยอดปุ๋ย โครงงานเครื่องคั้นน้ำมะนาว และโครงงานเครื่องแยกขนาดดอกมะลิเป็นต้น

นายพูนศักดิ์ สักกทัตติยกุล โรงเรียนสตรีศรีสุริโยทัย กรุงเทพฯ “แนวการจัดการเรียนการสอนในแนวทาง STEM Education” การจัดการเรียนการสอนตามแนวทางสะต็มศึกษา รูปแบบหนึ่งที่ใช้คือการส่งเสริมให้นักเรียนได้จัดทำโครงงาน เช่น โครงงานการสร้างแหล่งเรียนรู้ออนไลน์ในรูปแบบดิจิตอล โดยใช้ QR Code นอกจากนั้นครูพูนศักดิ์ยังได้พัฒนานักเรียนให้มีความรู้เกี่ยวกับการเขียนโปรแกรมคอมพิวเตอร์ จนนำไปสู่การสร้างสรรค์ผลงานใหม่มากมาย รวมถึงการเขียนโปรแกรมควบคุมหุ่นยนต์ด้วย

นางกมลทิน พรมประไพ โรงเรียนอุตรดิตถ์ดรุณี จังหวัดอุตรดิตถ์ “สะเต็มศึกษากับการจัดการเรียนรู้ด้วยโครงงาน” การจัดเรียนการสอนวิชาโครงงานคอมพิวเตอร์ได้นำชุดกล่องสมองกล IPST-Micro BOX มาเป็นเครื่องมือในการเรียนรู้โดยใช้หลักการของสะเต็มเข้ามาผสมผสานโดยให้นักเรียนนำความรู้ที่ได้นำมาสรุปเป็น S-T-E-M และนำหลักการ แนวคิด มาพัฒนาต่อยอดด้วยโครงงานโดยเลือกจากปัญหาที่เกิดขึ้นในชีวิตประจำวัน ทำให้นักเรียนรักการเขียนโปรแกรม รู้จักคิดวิเคราะห์ ทำงานเป็นทีม และนำผลไปแก้ปัญหาในชีวิตประจำวันได้ พร้อมทั้งให้นักเรียนฝึกเขียนโปรแกรมควบคุมหุ่นยนต์ ฝึกพัฒนาโครงงานคอมพิวเตอร์ และโครงงานวิทยาศาสตร์ประยุกต์ พร้อมทั้งส่งนักเรียนเข้าแข่งขันและประกวดได้รับรางวัลจากหน่วยงานต่างๆ

นางสมปอง ตรุวรรณ์ โรงเรียนนารีนุกูล จังหวัดอุบลราชธานี “แนวการจัดการเรียนการสอนในแนวทาง STEM หรือ การจัดการเรียนการสอนที่มีการบูรณาการวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรม (การออกแบบและเทคโนโลยี)” สะเต็มศึกษาถูกนำไปใช้ในจัดการเรียนการสอนในรายวิชาการออกแบบเทคโนโลยี และวิชาเทคโนโลยีสารสนเทศ ที่มีการพัฒนาการเรียนรู้ที่สูงขึ้น มีเจตคติที่ดีต่อเทคโนโลยี ได้ส่งเสริมนักเรียนให้มีการพัฒนาความคิดวิเคราะห์อย่างมีระบบจนเกิดชิ้นงาน โครงงาน หรือการวิจัย นักเรียนได้นำเสนอผลงานทางวิชาการและร่วมกิจกรรมที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยี จนได้รับรางวัลจากการประกวดแข่งขันโครงงานการออกแบบเทคโนโลยี เช่น โครงงานหุ่นยนต์พลีชีพกู้ระเบิด เก้าอี้อัจฉริยะช่วยคนพิการหรือคนชรา หุ่นยนต์ทำงานแทนมนุษย์ เป็นต้น