ทักษะกระบวนการวิทยาศาสตร์
ทักษะกระบวนการวิทยาศาสตร์
ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ (Science Process Skill) เป็นความสามารถ ความชำนาญในการเลือกและการใช้กระบวนการทางวิทยาศาสตร์ เพื่อค้นหาคำตอบหรือแก้ปัญหาต่าง ๆ ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ แบ่งออกเป็น 2 ประเภทคือ
2.1. ทักษะกระบวนการขั้นพื้นฐาน ซึ่งได้แก่
2.1.1 ทักษะการสังเกต
เป็นความชำนาญในการใช้ประสาทสัมผัสได้แก่ตาหูจมูกลิ้นผิวกายอย่างใดอย่างหนึ่งหรือหลายอย่างเพื่อ หารายละเอียดเกี่ยวกับวัตถุนั้น ๆ
การสังเกตเป็นกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ขั้นพื้นฐานที่สำคัญและจำเป็นอย่างยิ่งในการพัฒนาทักษะ
กระบวนการ ทางวิทยาศาสตร์ขั้นพื้นฐานทักษะอื่น ๆ เช่น
ทักษะการจำแนกประเภททักษะการพยากรณ์ ทักษะการลงความคิดเห็น เป็นต้น
การสังเกตทำให้เกิดความอยากรู้อยากเห็น ทำให้เกิดปัญหา
อันจะนำไปสู่ขั้นตอนในการสืบเสาะเพื่อหาความรู้และได้มาซึ่งความรู้มากขึ้น
รูปที่ 1 .1 ประสาทสัมผัสที่ใช้ในการสังเกต
ประเภทของข้อมูลที่ได้จากการสังเกต
1. ข้อมูลเชิงคุณภาพ เป็นข้อมูลที่ได้จากการใช้ประสาทสัมผัสทั้งห้า คือตา หู จมูก ลิ้น ในการสังเกตวัตถุนั้น ๆ เช่น
- ปากกาสีเขียว ( ตา )
- ดอกไม้ชนิดนี้กลิ่นฉุน ( จมูก )
- สบู่เมื่อจับแล้วลื่น ( ผิวกาย ) เป็นต้น
2. ข้อมูลเชิงปริมาณ เป็นข้อมูลที่ได้จากการสังเกตโดยอ้างอิงหน่วยการวัด เช่น
- วัตถุชิ้นนี้หนักประมาณ 10 กรัม
- ดินสอแท่งนี้ยาวกว่าดินสอแท่งนั้น
- คาดคะเนด้วยกายสัมผัสว่า น้ำในแก้วนี้มีอุณหภูมิ ประมาณ 40 O C
3. ข้อมูลเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลง เป็นข้อมูลที่ได้จากผลการเปลี่ยนแปลงของวัตถุเมื่อกระทำด้วยวิธีการต่าง ๆ เช่น การให้ความร้อน การบีบ การนำไปแช่น้ำ เป็นต้น เช่น เมื่อนำเทียนไขไปให้ความร้อน เทียนไขจะละลาย
ข้อควรปฏิบัติในการสังเกต
1.
ควรใช้ประสาทสัมผัสให้มากที่สุดขณะสังเกต
2.
การใช้ลิ้นหรือกายสัมผัสต้องระมัดระวังว่าวัตถุนั้นไม่เป็นอันตรายต่อร่างกาย
3.
ไม่ใช้ตาสังเกตวัตถุที่มีความเข้มแสงมากๆเช่นมองไปที่ดวงอาทิตย์หรือหลอดไฟที่มีแสงสว่างจ้า
มาก
ๆ
4.
เสียงที่ดังมาก ๆ อาจมีอันตรายต่อแก้วหู เช่น เสียงระเบิด
เสียงพลุ ต้องรีบอุดหูไว้
5.
การดมกลิ่นบางชนิดอาจทำให้ระคายเคืองต่อร่างกาย เช่น
กลิ่นของกรดบางชนิด กลิ่นพริกคั่ว
ไม่ควรสูดดมโดยตรงแต่ถ้าต้องสังเกต
ควรใช้มือโบกพัดให้กลิ่นเข้าจมูก
2.1.2 ทักษะการจำแนกประเภท
เป็นการจัดจำแนกสิ่งของหรือเหตุการณ์ออกเป็นประเภทต่างๆโดยพิจารณาจากลักษณะที่เหมือนกัน
สัมพันธ์กัน
หรือแตกต่างกันของสิ่งของหรือเหตุการณ์หรือปรากฏการณ์
เกณฑ์ที่ใช้ในการจำแนกประเภทมี 3
อย่างได้แก่
• ความเหมือน
• ความแตกต่าง
• ความสัมพันธ์
วิธีการจำแนก
เลือกใช้ลักษณะหรือคุณสมบัติอย่างใดอย่างหนึ่งของวัตถุเป็นเกณฑ์ในการแบ่งกลุ่มย่อย
โดย ทั่วไปมักจะใช้ลักษณะที่สามารถแบ่งให้เป็น 2
กลุ่มก่อน แล้วค่อย ๆ เลือกเกณฑ์อื่น
ที่สามารถแบ่งกลุ่มย่อย 2
กลุ่มนั้นออกเป็นกลุ่มย่อยต่อไปอีก
2.1.3 ทักษะการวัด
เป็นความสามารถในการเลือกใช้เครื่องมือต่างๆเพื่อเก็บรวบรวมข้อมูลประกอบด้วยเครื่องมือสำหรับการวัด
ค่าที่ได้จากการวัด(ต้องเป็นตัวเลข)หน่วยกำกับตัวเลขที่ได้จากการวัดและสามารถอ่านค่าที่ได้จากการวัดได้ถูกต้อง
และใกล้เคียงความเป็นจริง
การวัดความยาวโดยใช้ระบบเมตริก
เมตร
เป็นหน่วยมูลฐานในการวัดความยาว และเครื่องมือที่ใช้วัดความยาว ได้แก่
ไม้บรรทัด ไม้เมตร ตลับเมตร เป็นต้น
เครื่องมือที่ใช้ในการวัดความยาวนั้นมีสเกลที่สามารถอ่านค่าได้ละเอียดแตกต่างกัน
ดังนั้น
ในการใช้จะต้องเลือกให้เหมาะสมว่าต้องการค่าที่วัดได้ละเอียดเพียงใด
ความคลาดเคลื่อนที่เกิดจากการวัด
มี 2 ประเภท คือ
1.ความคลาดเคลื่อนโดยบังเอิญเป็นความคลาดเคลื่อนที่เกิดขึ้นจากการอ่านค่าที่วัดได้ผิดพลาด
หรือค่าที่อ่านได้ถูกต้องแต่บันทึกผิดพลาด
2.
ความคลาดเคลื่อนเป็นระบบ
ซึ่งเกิดขึ้นจากการใช้วิธีการวัดไม่ถูกต้อง
2.1.4 ทักษะการหาความสัมพันธ์เกี่ยวกับสเปส
ทักษะการหาความสัมพันธ์เกี่ยวกับสเปสหมายถึงความชำนาญในการจำแนกรูปมิติของวัตถุความเกี่ยวข้อง ของวัตถุและเหตุการณ์กับรูปร่างบอกความสัมพันธ์ของมิติและบอกการเปลี่ยนแปลงที่สัมพันธ์กับเวลา
ตัวอย่างทักษะการหาความสัมพันธ์เกี่ยวกับสเปส
1.
บอกรูปทรง 3 มิติที่เห็นได้จากการหมุนรูป 2
มิติ
2. บอกรูปทรง 3
มิติ ที่เห็นได้จากเงาของรูปนั้น
3. บอกเงาของรูป 2
มิติที่เกิดจากการฉายไฟไปยังรูป 3 มิติ
4.
บอกรูปที่เกิดจากรอยตัดวัตถุรูปทรง 3
มิติ
5.
บอกตำแหน่งหรือทิศทางของวัตถุหรือสถานที่
6.
บอกความสัมพันธ์ของสิ่งที่อยู่หน้ากระจกเงา
และภาพที่เห็นในกระจกเงาได้
7.ความสัมพันธ์ระหว่างสเปสกับสเปสของวัตถุ
2 ชนิดหรือของ 2 อย่าง
เพื่อเปรียบเทียบกัน
8.
บอกการเปลี่ยนตำแหน่งที่อยู่ของสิ่งต่าง ๆ
กับเวลา
2.1.5 ทักษะการลงความเห็นจากข้อมูล
เป็นการอธิบายสิ่งที่ได้จากการสังเกตแล้วเพิ่มความคิดเห็นส่วนตัวลงไปกับข้อมูลนั้นซึ่งในการอธิบายโดยเพิ่มความคิดเห็นส่วนตัวนั้นต้องอาศัยความรู้เดิม ประสบการณ์เดิม ข้อมูลที่ได้รับ รวมทั้งเหตุผลด้วย
2.1.6 ทักษะการจัดกระทำและสื่อความหมายข้อมูล
เป็นความชำนาญในการนำเสนอข้อมูลในรูปแบบต่าง ๆ เพื่อให้ผู้อื่นเข้าใจสิ่งที่ต้องการสื่อได้ชัดเจน ถูกต้องรวดเร็วและง่ายต่อการแปลความหมาย
วิธีในการนำเสนอข้อมูล มีหลายวิธี เช่น การใช้ภาษาพูด ภาษาเขียน แผนภาพ แผนภูมิ แผนที่ แผนผัง ตาราง กราฟ วงจรหรือสมการ
เป็นความชำนาญในการหาความสัมพันธ์เชิงปริมาณ โดยมีวิธีการนับ การคิดคำนวณโดยใช้วิธีบวก ลบ คูณ หาร การใช้ตัวเลขคิดสูตรทางวิทยาศาสตร์
ขั้นตอนการจัดกระทำและการสื่อความหมายของหมายข้อมูล
1.
เลือกรูปแบบในการจัดทำนำเสนอให้เหมาะสมกับข้อมูล
2.
จัดกระทำข้อมูลตามรูปแบบที่ได้เลือกไว้
โดยอาจทำได้ดังนี้
2.1
จัดเรียงลำดับใหม่
2.2
หาความถี่เมื่อมีข้อมูลซ้ำ
2.3
แยกหมวดหมู่หรือประเภท
2.4
คำนวณหาค่าใหม่
2.5บรรยายลักษณะสิ่งใดสิ่งหนึ่งหรือสถานที่ด้วยข้อความกะทัดรัดเหมาะสมจนสื่อความหมาย
ให้ผู้อื่นเข้าใจได้
2.1.7 ทักษะการพยากรณ์
เป็นการคาดการณ์หรือการทำนายเกี่ยวกับเหตุการณ์สถานการณ์ตลอดจนผลที่จะเกิดขึ้นล่วงหน้าโดยอาศัยหลัก กฎ ทฤษฎี รวมทั้งข้อมูลที่ได้จากการสังเกตหรือจากประสบการณ์ที่เกิดซ้ำ ๆ ในเรื่องนั้นมาช่วย
ประเภทของการพยากรณ์
1.
การพยากรณ์ภายในขอบเขตของข้อมูลที่มีอยู่
2.
การพยากรณ์ภายนอกขอบเขตของข้อมูลที่มีอยู่
เปรียบเทียบการสังเกต การลงความเห็นและการพยากรณ์
1. ดูภาพนี้และอ่านคำอธิบาย
ก . ทักษะการสังเกต มีสีแดง กลิ่นหอม มีหนามแหลม
ข . ทักษะการลงความคิดเห็นจากข้อมูล เป็นดอกกุหลาบบาน สีแดง เส้นใบเป็นร่างแห
ดังนั้น กุหลาบเป็นใบเลี้ยงคู่
ค . ทักษะการพยากรณ์ ต่อไปดอกจะบานเต็มที่แล้วกลีบดอกจะร่วงโรย
2. ถ้านำสาหร่ายหางกระรอก ซึ่งเป็นพืชน้ำมาปลูกบนพื้นดินจะต้องตายหมด
- เป็นการพยากรณ์ โดยอาศัยข้อมูลว่า สาหร่ายหางกระรอก เป็นพืชน้ำ
3. “ มะละกอไม่ชอบน้ำ เพราะรากจะเน่า 2-3 วันนี้ฝนตกน้ำท่วมขัง ต้นมะละกอที่บ้านต้องตายแน่ ”
- เป็นการพยากรณ์ โดยอาศัยข้อมูลว่า ถ้ามีน้ำมาก รากของมะละกอจะเน่า และตายในที่สุด
4. “ วันนี้อากาศร้อนอบอ้าว ” เป็นการสังเกต
5. “ วันนี้อากาศร้อนอบอ้าว เพราะความชื้นในอากาศมีมาก ” เป็นการลงความคิดเห็น
6. “ วันนี้อากาศร้อนอบอ้าว ฝนต้องตกแน่ ๆ ” เป็นการพยากรณ์
2.1.8 ทักษะการคำนวณ
เป็นความชำนาญในการหาความสัมพันธ์เชิงปริมาณ โดยมีวิธีการนับ การคิดคำนวณโดยใช้วิธีบวก ลบ คูณ หาร การใช้ตัวเลขคิดสูตรทางวิทยาศาสตร์
2.2 ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ขั้นผสม
2.2.1 ทักษะการกำหนดและควบคุมตัวแปร
เป็นความชำนาญในการจำแนกตัวแปรต่าง ๆ ที่มีอยู่ในระบบ ได้แก่ ตัวแปรต้น ตัวแปรตาม และตัวแปรควบคุม เพื่อให้การทดลองเป็นไปตามกำหนด
ชนิดของตัวแปรในการทดลอง
1. ตัวแปรต้นหรือตัวแปรอิสระ คือสิ่งที่ต้องจัดให้แตกต่างกัน ไม่ขึ้นอยู่กับสิ่งใด มีความเป็นอิสระในตัวเอง
2. ตัวแปรตาม คือ สิ่งที่ต้องติดตามดูผลจากการจัดสิ่งที่แตกต่างกัน ไม่มีอิสระในตัวเอง ต้องแปรเปลี่ยนไปตามเหตุการณ์หรือการทดลอง
3. ตัวแปรควบคุม คือ สิ่งที่ต้องจัดให้เหมือนกัน เป็นการควบคุมเพื่อให้แน่ใจว่าผลการทดลองเกิดจากตัวแปรต้นอย่างแท้จริง
ตัวอย่างทักษะการกำหนดและควบคุมตัวแปร
สมมติว่าการทดลองต่อไปนี้ต้องการจะทดสอบสมมติฐานที่ว่า
“
เมื่อพืชได้รับแสงมากขึ้น พืชจะเจริญเติบโตสูงขั้น “
ถ้าจะทำการทดลองเพื่อทดสอบสมมติฐานดังกล่าว
กำหนดตัวแปรดังนี้
ตัวแปรต้น
คือ ปริมาณแสง
ตัวแปรตาม
คือ การเจริญเติบโตของพืช
ตัวแปรควบคุม
คือ
1.
ชนิดพืช ต้องเป็นพืชชนิดเดียวกัน
2.
ขนาดของพืชที่นำมาทดลองต้องมีขนาดเท่ากัน
3.
ใช้ดินชนิดเดียวกันและปริมาณเท่ากันปลูก
4.
รดน้ำในเวลาเดียวกันและปริมาณเท่าๆกัน
5.
วางกระถางต้นพืชในบริเวณเดียวกัน
2.2.2 ทักษะการตั้งสมมติฐาน
ทักษะการตั้งสมมติฐานเป็นความชำนาญในการทำนายผลหรือคาดเดาเหตุการณ์หรือคิดคำตอบล่วงหน้าอย่างมี
เหตุผล โดยอาศัยการสังเกต
ความรู้และประสบการณ์เดิมเป็นพื้นฐานสมมุติฐานหรือคำตอบที่คาดคะเนไว้ล่วงหน้านี้
จะต้องเป็นสิ่งที่ยังไม่ทราบหรือไม่เคยเห็นความสัมพันธ์ระหว่างข้อมูล
ยังไม่เป็นหลักการ หรือทฤษฎีมาก่อน
สมมติฐานเป็นเครื่องกำหนดแนวทางในการออกแบบการทดลอง
หลักการตั้งสมมุติฐาน
1.
สมมติฐานต้องเป็นข้อความที่บอกความสัมพันธ์ระหว่าง ตัวแปรต้น
กับ ตัวแปรตาม
2. ในสถานการณ์หนึ่ง
ๆ อาจตั้งหนึ่งสมมติฐานหรือหลายสมมติฐานก็ได้
สมมติฐานที่ตั้งขึ้นอาจจะถูกหรือผิดก็ได้
ดังนั้นจำเป็นต้องมีการทดลองเพื่อตรวจสอบว่า
สมมติฐานที่ตั้งขึ้นนั้นเป็นที่ยอมรับหรือไม่ซึ่งจะทราบภายหลังจากการทดลองหาคำตอบแล้ว
เปรียบเทียบการตั้งสมมติฐานกับการพยากรณ์
การตั้งสมมติฐาน
การทำนายผลล่วงหน้าโดยไม่มีหรือไม่ทราบ
ความสัมพันธ์เกี่ยวข้องระหว่างข้อมูล
การพยากรณ์
การทำนายผลล่วงหน้าโดยการมีหรือทราบความสัมพันธ์ระหว่าง
ข้อมูลที่เกี่ยวข้องในการทำนายล่วงหน้า
ตัวอย่างการตั้งสมมติฐาน
อะไรมีผลต่อความเร็วรถ
(ความเร็วรถขึ้นอยู่กับปัจจัยอะไรบ้าง)
สมมติว่า
นักเรียนเลือกขนาดของยางรถยนต์ เป็นตัวแปรที่ต้องการทดสอบ
ก็อาจตั้งสมมติฐานได้ว่า
เมื่อขนาดของยางรถยนต์ใหญ่ขึ้น
ความเร็วของรถยนต์จะลดลง
(ตัวแปรต้น : ขนาดของยางรถยนต์)
(ตัวแปรตาม : ความเร็วของรถยนต์)
2.2.3 ทักษะการกำหนดนิยามเชิงปฏิบัติการ
นิยามทั่ว ๆ
ไป
เป็นการให้ความหมายของคำหรือข้อความอย่างกว้าง ๆ
นิยามเชิงปฏิบัติการเป็นนิยามที่ผู้ทำการทดลองกำหนดความหมายและขอบเขตของคำหรือข้อความ
ต่าง ๆ
หรือตัวแปรต้นกับตัวแปรตามที่อยู่ในสมมติฐานให้เข้าใจตรงกัน
และสามารถสังเกตหรือวัดได้
โดยการบรรยายในเชิงรูปธรรม
หลักสำคัญในการกำหนดนิยามเชิงปฏิบัติการ คือ จะต้องกำหนดนิยามให้ครอบคลุมว่า
• ต้องทำความสามารถอะไร
• ต้องปฏิบัติอย่างไร
• จะสังเกตอะไรจากการทดลองหรือสำรวจ
ตัวอย่าง
การให้นิยามของก๊าซออกซิเจน
นิยามทั่ว
ๆ ไป :
ออกซิเจนเป็นก๊าซที่มีเลขอะตอมเท่ากับ 8
และมวลอะตอมเท่ากับ 16 (
ทุกคนเข้าใจตรงกันแต่สังเกตและวัดไม่ได้ )
นิยามเชิงปฏิบัติการ
: ออกซิเจนเป็นก๊าซที่ช่วยในการติดไฟ
เมื่อนำก้อนถ่านที่คุแดงแหย่ลงไปในก๊าซนั้นแล้ว
ก้อนถ่านจะลุกเป็นเปลวไฟ ( ทุกคนเข้าใจตรงกัน สังเกตและวัดได้
)
2.2.4 ทักษะการทดลอง
ทักษะการทดลองเป็นความชำนาญในการจัดกระบวนการปฏิบัติกับตัวแปรต่างๆ
เพื่อทดสอบสมมติฐานที่เกิดขึ้น
การทดลองประกอบด้วย 3
ขั้นตอน
1. การออกแบบการทดลอง
การออกแบบการทดลองจะต้องสัมพันธ์กับสมมติฐานที่ต้องการจะตรวจสอบ
ในการออกแบบจะต้องกำหนดสิ่งต่อไปนี้
- วิธีทดลอง ต้องระบุตัวแปรต้น
ตัวแปรตาม ตัวแปรควบคุม
และเขียนวิธีการทดลองตามลำดับขั้นตอนปฏิบัติก่อนหลัง
-
วิธีวัดหรือสังเกตการณ์ทดลองรวมถึงระยะเวลาที่ทดลอง
-
ออกแบบบันทึกผลการทดลองให้สอดคล้องกับสิ่งที่ต้องการทดลอง
-
อุปกรณ์ที่ใช้ในการทดลอง
2. การปฏิบัติการทดลอง
ปฏิบัติการทดลองจริงตามที่กำหนดไว้ในวิธีทดลอง
3. การบันทึกผลการทดลอง
บันทึกผลการทดลองตามแบบบันทึกที่ได้ออกแบบไว้แล้ว
2.2.5 ทักษะการแปลความหมายข้อมูลและการลงข้อสรุป
เป็นความชำนาญในการหารูปแบบของความสัมพันธ์จากข้อมูลเพื่ออธิบายและนำไปสู่การลงความคิดเห็น
การทำนาย และการตั้งสมมติฐาน โดยแบ่งเป็น
2 ลักษณะ คือ
การแปลความหมายข้อมูล หมายถึง
เป็นการอธิบายลักษณะและสมบัติของข้อมูลโดยตรง
การลงข้อสรุป
หมายถึง
เป็นการบอกความสัมพันธ์ระหว่างข้อมูลที่มีอยู่
ตัวอย่าง ข้อมูล
ความเห็น (2)
ยาวเลยนะพี่ผ่อง ไม่เรียงเลยอ่ะครับ สวัสดีวันจันทร์ครับ
ขอบคุณค่ะ ข้อมูลที่ดี แก้ไขบันทึก ให้สวยงามได้นะคะ