เมื่อสัปดาห์โน้น สอนนักเรียนชั้น ม.1 ซึ่งเลือกเรียนวิทยาศาสตร์เพิ่มเติม(โครงงานวิทยาศาสตร์) สาระสำคัญเป็นการฝึกให้นักเรียนได้ใช้วิธีการทางวิทยาศาสตร์แก้ไขปัญหาต่างๆ ซึ่งวิธีการทางวิทยาศาสตร์นั้น ประกอบด้วยขั้นตอนต่างๆ ดังนี้ 1.ระบุปัญหา 2.ตั้งสมมติฐาน 3.ตรวจสอบสมมติฐาน และ 4.สรุปผล

สำหรับขั้นตรวจสอบสมมติฐาน(ขั้นที่ 3) จะเกี่ยวข้องกับการทดลอง ตามจริงการตรวจสอบสมมติฐาน อาจใช้วิธีการอื่น โดยไม่ต้องทดลองก็ได้ อาทิ อ่านจากตำรา ถามจากผู้รู้ต่างๆ การทดลองเป็นวิธีหนึ่งเท่านั้น แต่โดยทั่วไป เรามักจะรับรู้ว่า วิทยาศาสตร์เป็นวิชาเกี่ยวกับการทดลอง ใช่มั๊ย? ผมเกริ่นนำสั้นๆ พอให้นักเรียนรู้ที่มาที่ไป

วันนี้ ผมต้องการสอนให้นักเรียนรู้จักตัวแปรต่างๆ ทั้งตัวแปรต้น(อิสระ) ตัวแปรตาม และตัวแปรควบคุม เพื่อให้นักเรียนสามารถออกแบบการทดลอง และทดลอง ในสิ่งที่ตนเองอยากรู้ได้อย่างถูกต้อง แต่ตอนนี้ผมพยายามไม่บอกอะไรนักเรียนเลย เกี่ยวกับเรื่องตัวแปร

"นักเรียนดูภาพเหล่านี้ แล้วช่วยกันตอบคำถามครูหน่อย" การสอนในชั่วโมงนี้ ผมตั้งใจว่าจะใช้วิธีตั้งคำถาม ถาม และถาม...เพื่อให้นักเรียนคิด จนสามารถสรุปได้เองว่า ตัวแปรคืออะไร?

ภาพที่ 1

การทดลองหนึ่ง ใครก็ไม่รู้ ทดลองอย่างนี้..."เพาะถั่วเขียว กระถางละ 20 เมล็ด" ผมให้ข้อมูลเพิ่มเติมจากภาพแล้วถาม
ครู : 2 กระถางนี้ มีอะไรที่ต่างกัน?
นักเรียน : การรดน้ำ
ครู : "น้ำ" ผมช่วยขมวดประเด็น
ครู : อะไรที่เหมือนกันทั้ง 2 กระถาง?
นักเรียน : ดวงอาทิตย์
ครู : "แสงสว่าง"
ครู : อะไรอีกที่เหมือนกัน?
นักเรียน : จำนวนเมล็ดถั่วเขียว

ภาพที่ 2

ครู : 2 กระถางนี้ อะไรที่ต่างกัน?
นักเรียน : แสง
ครู : อะไรที่เหมือนกัน?
นักเรียน : น้ำกับจำนวนเมล็ดถั่วเขียว
ครู : คนทดลอง เขาอยากรู้อะไร เขาจึงทดลองอย่างนี้?
นักเรียน : แสงสว่างสำคัญต่อการเจริญเติบโตของพืช
ครู : ถั่วเขียวแค่นั้นมั้ง..อย่าเพิ่งไปเหมาถึงพืชอื่นๆเลย ผมแนะจากประสบการณ์ เพราะนักเรียนมักจะเอาข้อคิดเห็น ไปปนกับสรุปผลการทดลองอยู่เสมอๆ "การทดลองทางวิทยาศาสตร์ ทดลองแค่ไหนสรุปแค่นั้น ความคิดเห็นต้องไปว่าในส่วนของการอภิปรายผล" นักเรียนแค่ ม.1 จะเข้าใจเรื่องนี้หรือเปล่า ผมฉุกคิด จึงหยุดแนะ...แล้วว่าต่อ
ครู : จะรู้ว่าแสงสำคัญต่อการเจริญของถั่วเขียวจริงหรือไม่? ต้องดูที่ใด?
นักเรียน : ดูการเจริญของถั่วเขียวทั้ง 2 กระถาง เปรียบเทียบกัน

ภาพที่ 3

ครู : แล้ว 2 กระถางนี้ล่ะ อะไรต่างกัน?
นักเรียน : จำนวนเมล็ด
ครู : "จำนวนเมล็ดไม่เท่ากัน มาก-น้อย เกี่ยวข้องอย่างไรกับปัจจัยการเจริญ?" ผมตะล่อมให้ตรงประเด็น
นักเรียน : ปุ๋ย...แร่ธาตุ
ครู : แร่ธาตุในดิน.."ดินเท่า เมล็ดไม่เท่า เมล็ดมากจึงหมายถึงแร่ธาตุน้อย เมล็ดน้อยจึงหมายถึงแร่ธาตุมาก(กว่า)" ผมขยายความ เกรงนักเรียนบางคนจะตามเพื่อนเก่งๆไม่ทัน
ครู : อะไรที่เหมือนกัน?
นักเรียน : แสงสว่างและน้ำ
ครู : ถ้าเขาเลือกใช้ดินร่วนกระถางหนึ่ง ดินเหนียวอีกกระถางหนึ่งจะได้มั๊ย เพราะอะไร?
นักเรียน : ไม่ได้ ต้องเหมือนกัน ไม่อย่างนั้นจะเปรียบเทียบกันได้ยังไง "พืชชอบดินร่วนมากกว่าอยู่แล้ว"
ครู : ดินมาก ดินน้อย ไม่เท่ากันล่ะ ได้มั้ย?
นักเรียน : ไม่ได้
ครู : ลักษณะกระถาง จำนวนรูระบายน้ำที่ก้นกระถางล่ะ?
นักเรียน : ต้องเหมือนกัน รูต้องเท่ากัน
ครู : เยี่ยมๆๆ
ครู : เขาอยากรู้อะไร เขาจึงทดลองอย่างนี้?
นักเรียน : แร่ธาตุในดินเกี่ยวข้องกับการเจริญเติบโตของถั่วเขียวหรือไม่?
ครู : ดูตรงไหนว่าเกี่ยวหรือไม่เกี่ยว?
นักเรียน : ดูที่การเจริญเติบโต
ครู : สมมตินะว่าพอ 1 สัปดาห์ผ่านไป กระถางขวา(1) เจริญเติบโตดี วัดความสูงทุกต้นเฉลี่ย 20 cm.ส่วนกระถางซ้าย(4) เจริญเติบโตไม่ดี สูงเฉลี่ย 10 cm. เกี่ยวกับแร่ธาตุในดินมั้ย?
นักเรียน : เกี่ยว
ครู : แล้วอย่างนี้ล่ะ ถ้าเจริญเติบโตดีเท่าๆกัน สูงเฉลี่ย 15 cm.ทั้ง 2 กระถาง เกี่ยวกับแร่ธาตุในดินมั้ย? เพราะอะไร?
นักเรียน : ไม่เกี่ยว เพราะแร่ธาตุมาก แร่ธาตุน้อย ถั่วเขียวก็โตได้เหมือนๆกัน
ครู : เออ! เก่งๆ.. งั้นเอาใหม่ ถ้ากระถางขวา(1) เจริญเติบโตไม่ดีล่ะ สูงเฉลี่ย 10 เซนติเมตร ส่วนกระถางซ้าย(4) เจริญเติบโตดี สูงเฉลี่ย 20 เซนติเมตร เกี่ยวมั้ย?
นักเรียน : "เอ้อ ๆ ๆ...เกี่ยว" นักเรียนต้องคิด สีหน้างงนิดๆ แต่ก็ยังสรุปได้
ครู : โอ! ยอดเยี่ยมเลย

ภาพที่ 4

ครู : ถ้าการทดลองทั้งหมดทำโดยคนๆเดียวกัน และทำพร้อมกันด้วย ฉะนั้น อยากจะรู้ว่าน้ำเกี่ยวมั้ย ต้องทดลองเปรียบเทียบระหว่าง...?
นักเรียน : กระถางที่ 1 กับ กระถางที่ 2
ครู : ถ้าอยากจะรู้ว่าแสงเกี่ยวมั้ย ต้องทดลองเปรียบเทียบระหว่าง...?
นักเรียน : กระถางที่ 1 กับ กระถางที่ 3
ครู : กระถางที่ 1 กับ กระถางที่ 4 ล่ะ ทดลองเพราะอยากรู้อะไร?
นักเรียน : แร่ธาตุในดิน

การทดลองต่างๆที่ว่ามา ประกอบด้วยตัวแปรต่างๆ 3 ประเภท ได้แก่ ตัวแปรต้น ตัวแปรตาม และตัวแปรควบคุม ตัวแปรต้นนั้นเรียกอีกอย่างว่า ตัวแปรอิสระ หมายถึง สิ่งที่ต้องการรู้ หรือ สิ่งที่เราต้องการจะศึกษา ตัวแปรตาม คือ สิ่งที่เราต้องดูผล บันทึกผล เพื่อนำไปสู่ข้อสรุปอย่างที่เราอยากจะรู้ ที่เรียกว่าตัวแปรตาม เพราะตัวแปรตามจะแปรเปลี่ยนตามตัวแปรต้น อีกตัวแปรหนึ่ง(ตัวแปรควบคุม)ที่เหลือ ก็คงเดาได้แล้วว่า หมายถึงอะไรบ้าง ผมอธิบายสาระสำคัญสั้นๆ จากนั้น นำภาพเดิมตั้งแต่ภาพแรกให้นักเรียนพิจารณาอีกครั้ง ตามลำดับ พร้อมถามถึงตัวแปรต่างๆ ปรากฏว่า นักเรียนส่วนใหญ่ตอบได้ถูกต้องทั้งหมด แม้แต่นักเรียนซึ่งเรียนไม่เก่ง(ในกลุ่ม)ก็ตาม

ภาพที่ 1. (กระถางที่ 1 กับ 2)
ตัวแปรต้น : น้ำ
ตัวแปรตาม : การเจริญเติบโต
ตัวแปรควบคุม : แสง เมล็ด ดิน กระถาง

ภาพที่ 2. (กระถางที่ 1 กับ 3)
ตัวแปรต้น : แสง
ตัวแปรตาม : การเจริญเติบโต
ตัวแปรควบคุม : น้ำ เมล็ด ดิน กระถาง

ภาพที่ 3. (กระถางที่ 1 กับ 4)
ตัวแปรต้น : แร่ธาตุในดิน
ตัวแปรตาม : การเจริญเติบโต
ตัวแปรควบคุม : แสง น้ำ เมล็ด ดิน กระถาง

ผมค่อนข้างทึ่งกับผลการสอน ด้วยการถามให้นักเรียนคิดและสรุปเองในครั้งนี้ เพราะปกติ...เมื่อต้องสอนเรื่องตัวแปร ผมจะใช้วิธีสมมติเหตุการณ์ให้นักเรียนคิดวิธีการทดลอง เช่น จะพิสูจน์ได้อย่างไรว่าแสงสว่างจำเป็นต่อการเจริญเติบโต วิธีการทดลองที่นักเรียนคิด จะทำให้นักเรียนพอรู้ได้ว่า ควรต้องจัดอะไรให้เหมือนกัน อะไรต้องจัดต่างกัน หรือ ต้องติดตามดูผลอย่างไร แต่พอเริ่มให้บอกว่า แล้วอะไร? เป็นตัวแปรต้น ตัวแปรตาม หรือ ตัวแปรควบคุม นักเรียนมักสับสน นักเรียนบางส่วนเท่านั้นจะตอบได้ แม้แต่นักเรียนโตๆในวิชาชีววิทยาระดับชั้น ม.4 ซึ่งผมรับผิดชอบสอนด้วย ผลก็คล้ายกันนี้

แต่ครั้งนี้ นักเรียนดูจะเข้าใจเรื่องตัวแปรเป็นอย่างดี แถมเป็นนักเรียนแค่ชั้น ม.1 อย่างไรก็ตาม จะให้มั่นใจว่าเข้าใจจริงๆ ความรู้มีความคงทน คงต้องรอการยืนยันอีกครั้ง เพราะครั้งหน้า นักเรียนกลุ่มนี้จะนำเมล็ดอะไรก็ได้(ที่งอกและเจริญง่ายๆ)มาออกแบบการทดลอง และทดลอง ในเรื่องอะไรก็ได้ที่อยากรู้

การกำหนดตัวแปรต่างๆ รวมทั้งวิธีการทดลองตามที่นักเรียนออกแบบ จะฟ้องว่า "ส่วนใหญ่เข้าใจตัวแปรดีจริงอย่างครูคิดหรือเปล่า"

(ภาพสื่อ : ได้แนวคิดจากภาพในหนังสือเรียนวิทยาศาสตร์ ชั้น ม.1(ว102)ของสสวท.(หลักสูตรเก่า))