Blockdit Logo (Mobile)
อังทินี กิตติรวีโชติ
•
18 มี.ค. เวลา 01:26 • การศึกษา

Guidelines for using the engineering design process in the classroom

แนวทางการใช้กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมศาสตร์ในชั้นเรียน
สะเต็มศึกษา เป็นการสอนที่บูรณาการจุดแข็งของวิชาวิทยาศาสตร์ (Science, S) เทคโนโลยี (Technology, T) วิศวกรรมศาสตร์ (Engineering, E) และคณิตศาสตร์ (Mathematics, M) เข้าไว้ด้วยกัน เพื่อใช้สอนผู้เรียนให้มีความรู้หรือความสามารถในการแก้ปัญหาหรือพัฒนาสิ่งต่างๆตามความต้องการของตนเอง เนื่องจากลักษณะของวิชาทั้งสี่นั้นสามารถส่งเสริมให้ผู้เรียนมีความรู้และความสามารถในการใช้ชีวิตในโลกปัจจุบันได้เป็นอย่างดี มีคุณภาพในโลกแห่งศตวรรษที่ 21 ซึ่งมีการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วตามความก้าวหน้าของเทคโนโลยี
สะเต็มศึกษาอาศัยกระบวนการคิดเชิงวิศวกรรมเข้ามา นั่นคือ การออกแบบเชิงวิศวกรรมศาสตร์ (Engineering design process) ซึ่งเป็นการดำเนินการเพื่อแก้ไขปัญหาหรือตอบสนองความต้องการ ประกอบด้วยองค์ประกอบ 6 ขั้นตอน ได้แก่ (1) การระบุปัญหาหรือความต้องการ (2) การรวบรวมข้อมูลและแนวคิดที่เกี่ยวข้อง (3) การออกแบบวิธีการ (4) การวางแผนและดำเนินการ (5) การทดสอบ การประเมินผล และการปรับปรุงแก้ไขวิธีการ และ (6) การนำเสนอผลลัพธ์ที่ได้ โดยมีแนวทางการใช้กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมศาสตร์ในชั้นเรียน ดังนี้
ขั้นตอนที่ 1 การระบุปัญหาหรือความต้องการ: ให้นักเรียนระบุปัญหาหรือความต้องการของตนเอง เช่น ต้องการสร้างชุดทดลองโครมาโตกราฟี (Chromatography) อย่างง่าย เป็นต้น
ขั้นตอนที่ 2 การรวบรวมข้อมูลและแนวคิดที่เกี่ยวข้อง: ให้นักเรียนรวบรวมข้อมูลและแนวคิดที่เกี่ยวข้องกับเนื้อหาโครมาโทกราฟี เช่น (1) โครโมโตกราฟีเป็นวิธีการแยกของเหลวผสม โดยของเหลวแต่ละชนิดจะมีความสามารถในการละลายและดูดซับได้ต่างกัน (2) หมึกสีในปากกาเมจิกมีของเหลวผสม คือ แม่สี YMCK (Yellow สีเหลือง Magenta สีม่วงแดง Cyan สีฟ้า และ K (Black) สีดำ) นำแม่สีเหล่านี้มาผสมกันก็จะกลายเป็นสีปากกาเมจิกที่ต้องการ และเนื่องจากหมึกสีเป็นของเหลวผสม โครมาโทรกราฟีก็น่าจะแยกสารสีได้เช่นกัน
ขั้นตอนที่ 3 การออกแบบวิธีการ: ให้นักเรียนวาดรูปแสดงขั้นตอนการทดลองให้สอดคล้องกับความต้องการของตนเอง
ขั้นตอนที่ 4 การวางแผนและดำเนินการ: ให้นักเรียนวางแผนและดำเนินการตามแผนการที่ได้วางไว้
ขั้นตอนที่ 5 การทดสอบ การประเมินผล และการปรับปรุงแก้ไขวิธีการ: ให้นักเรียนทดสอบและประเมินผลการแยกสารด้วยวิธีโครมาโทกราฟีแบบกระดาษทิชชู่ ผลการทดลองพบว่า ปากกาเมจิกแต่ละสีมีองค์ประกอบของสารที่แตกต่างกัน ดังเห็นได้จากการให้แถบสีที่แตกต่างกัน
เช่น สีแดงให้แถบสีเหลืองและชมพู สีเหลืองให้แถบสีเหลือง สีเขียวแก่ให้แถบสีเหลือง สีดำให้แถบสีดำ สีม่วงให้แถบสีน้ำเงินและสีชมพู สีเขียวอ่อนให้แถบสีเหลือง สีน้ำตาลอ่อนให้แถบสีเหลืองและชมพู สีน้ำเงินให้แถบสีฟ้า สีฟ้าให้แถบสีฟ้า สีน้ำตามเข้มให้แถบสีเหลืองและชมพู สีชมพูให้แถบสีชมพู และสีส้มให้แถบสีเหลืองและชมพู
ขั้นตอนที่ 6 การนำเสนอผลลัพธ์ที่ได้: ให้นักเรียนออกมานำเสนอผลลัพธ์ที่ได้
ที่มา
อังทินี กิตติรวีโชติ และคณะ (2563). การพัฒนาสื่อการสอนวิทยาศาสตร์อย่างง่ายด้วยกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมศาสตร์: โครมาโตกราฟี. การประชุมวิชาการระดับชาติและนานาชาติ “ราชภัฏวิจัย ครั้งที่ 6.
National Research Council. (2012). A Framework for K-12 Science Education: Practices, Crosscutting Concepts, and Core Ideas. Washington, DC: National Academies Press.
โฆษณา