โครงงานวิทยาศาสตร์

1.ความหมาย

          โครงงานวิทยาศาสตร์ หมายถึง การศึกษาเรื่องใดเรื่องหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (ยุพา  วีระไวทยะ, 2544, หน้า 139) โดยใช้กระบวนการทางวิทยาศาสตร์ (science process) เป็นแนวทางในการปฏิบัติงานและการแก้ปัญหา หรือข้อสงสัย  โดยผู้เรียนเป็นผู้วางแผนการศึกษาค้นคว้า ดำเนินการเก็บรวบรวมข้อมูล สรุปผลและเสนอผลการศึกษาค้นคว้าด้วยตนเองทำให้นักเรียนเกิดการเรียนรู้ มีเจตคติที่ดีต่อวิทยาศาสตร์ (วินัย  ดำสุวรรณ, 2543, หน้า 1) รวมทั้งได้ฝึกฝนทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์โครงงานวิทยาศาสตร์อาจจัดในเวลาเรียนหรือนอกเวลาเรียนก็ได้ รวมทั้งสามารถดำเนินกิจกรรมได้ทั้งในและนอกบริเวณโรงเรียนซึ่งอาจเป็นรายกลุ่มหรือรายบุคคลก็ได้และมีอาจารย์ที่ปรึกษาเป็นผู้ควบคุมอย่างใกล้ชิด (มาฆะ ทิพย์คีรี, 2543,     หน้า 5) อาจใช้เครื่องมือหรืออุปกรณ์ต่างๆ ช่วยในการศึกษาค้นคว้า  เพื่อให้การศึกษาค้นคว้านั้นบรรลุตามวัตถุประสงค์  และมีการนำออกแสดงในนิทรรศการทางวิทยาศาสตร์  หรืองานวันวิทยาศาสตร์ (science fair) ของโรงเรียน  หรือหน่วยงานอื่นๆ ที่จัดในโอกาสสำคัญต่างๆ

           กล่าวโดยสรุป คือ โครงงานวิทยาศาสตร์ เป็นการศึกษาเพื่อตอบคำถามหรือปัญหาที่ต้องการคำตอบที่เกี่ยวข้องกับวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี โดยใช้กระบวนการทางวิทยาศาสตร์ (science process) เป็นแนวทางในการปฏิบัติงานและการแก้ปัญหา หรือข้อสงสัย โดยผู้เรียนเป็นผู้ดำเนินขั้นตอนของโครงงานวิทยาศาสตร์เองทั้งหมด  ผู้สอนมีหน้าที่อำนวยความสะดวกและให้ข้อเสนอแนะ เป็นที่ปรึกษา

2.ประเภทโครงงานวิทยาศาสตร์

           จากการสังเคราะห์เอกสารของ สถาบันพัฒนาคุณภาพวิชาการ (2547, หน้า 6-9)   วัฒนาพร  ระงับทุกข์ (2545, หน้า 60-63) มาฆะ ทิพย์คีรี (2543, หน้า 7-8) และพรพิมล พรพีรชนม์  ( 2550, หน้า 193-194) สามารถสรุปได้ว่าโครงงานวิทยาศาสตร์แบ่งออกเป็น 4 ประเภทคือ

             2.1  โครงงานวิทยาศาสตร์ประเภทสำรวจและรวบรวมข้อมูล  มีวัตถุประสงค์เพื่อสำรวจ และรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับเรื่องใดเรื่องหนึ่ง แล้วนำข้อมูลที่ได้จากการสำรวจนั้นมาจำแนกเป็นหมวดหมู่และนำเสนอในรูปแบบต่างๆอย่างมีระบบ โดยไม่จำเป็นต้องจัดหรือกำหนดตัวแปรที่เกี่ยวข้อง

             2.2  โครงงานวิทยาศาสตร์ประเภทการทดลอง  ลักษณะเด่นของโครงงานวิทยาศาสตร์ประเภทการทดลองคือ ต้องมีการออกแบบการทดลองเพื่อศึกษาผลของตัวแปรหนึ่งที่มีผลต่อตัวแปรหนึ่งที่ต้องการศึกษา โดยมีการควบคุมตัวแปรอื่นๆ ที่อาจมีผลต่อการศึกษาไว้ หรืออาจกล่าวได้ว่า โครงงานวิทยาศาสตร์ประเภทการทดลองจะต้องมีการกำหนดตัวแปรซึ่งแบ่งออกเป็น 4 ตัวแปรคือ

                       -  ตัวแปรต้นหรือตัวแปรที่ต้องการศึกษา

                       -  ตัวแปรตามหรือผลที่ได้จากการศึกษา

                       -  ตัวแปรควบคุมเป็นสิ่งที่เราต้องควบคุมไว้ให้คงที่มิฉะนั้นจะมีผลต่อตัวแปรตาม

                       -  ตัวแปรแทรกซ้อน หมายถึงตัวแปรที่เราไม่อาจคาดคิดได้ แต่เป็นตัวแปรที่มีผลทำให้ตัวแปรตามผิดไปจากเดิม เช่น ในขณะที่นักเรียนศึกษาการตกของวัตถุหลายๆขนาดลงบนพื้นมีลมพัดอย่างแรงเกิดขึ้น ทำให้ผลการวัดผิดไป เราจะเรียกการพัดของลมว่าตัวแปรแทรกซ้อน

             2.3  โครงงานวิทยาศาสตร์ประเภทสิ่งประดิษฐ์  เป็นการนำเอาหลักการทางวิทยาศาสตร์มาประดิษฐ์เป็นเครื่องมือเครื่องใช้ต่างๆซึ่งอาจคิดประดิษฐ์ใหม่ หรือปรับปรุงเปลี่ยนแปลงจากของเดิมที่มีอยู่แล้วให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้น รวมทั้งการสร้างแบบจำลองต่างๆ  เพื่อประกอบการอธิบายแนวคิดในเรื่องต่างๆ  โครงงานที่เป็นการประดิษฐ์คิดค้นนี้ จะครอบคลุมเรื่องต่างๆ ทั้งวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ ภาษา สังคม อาชีพ สิ่งแวดล้อม ฯลฯ

             2.4  โครงงานวิทยาศาสตร์ประเภททฤษฎี  เป็นการเสนอทฤษฎี หรือหลักการ หรือแนวความคิดใหม่ ซึ่งอาจเป็นไปในรูปของสูตร สมการ คำอธิบายหรือแนวคิดใหม่ๆ เกี่ยวกับเรื่องใดเรื่องหนึ่งที่ยังไม่มีใครคิดมาก่อน  หรือขยายจากของเดิมที่มีอยู่  ซึ่งความรู้ ทฤษฎี หลักการหรือแนวคิดที่เสนอต้องผ่านการพิสูจน์ด้วยวิธีการที่น่าเชื่อถือตามกติกา/ข้อตกลงที่กำหนดขึ้นมาเอง หรืออาจใช้กติกาหรือข้อตกลงเดิมมาอธิบายข้อความรู้ ทฤษฎี หลักการ แนวคิดใหม่ๆ ได้

           จากการสังเคราะห์ประเภทของโครงงาน  ผู้ศึกษาค้นคว้าได้ดำเนินการพัฒนาชุดกิจกรรมการเรียนรู้แบบโครงงานที่ส่งเสริมทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ เรื่อง สารและสมบัติของสาร สำหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 โดยผู้เรียนจะศึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์ทั้ง 4 ประเภท โดยจะได้รับมอบหมายให้ทำโครงงานวิทยาศาสตร์กลุ่มละ 1 เรื่อง นักเรียนสามารถเลือกประเภทของโครงงานวิทยาศาสตร์ตามความต้องการที่จะทราบถึงคำตอบที่ผู้เรียนสนใจ

3.บทบาทหน้าที่ของผู้มีส่วนเกี่ยวข้องกับการจัดทำโครงงาน

             จากการสังเคราะห์เอกสารของลัดดา  ภู่เกียรติ (2552, หน้า 97-102) และ บุญเลี้ยง  ทุมทอง (2550, หน้า 110-113) สามารถสรุปได้ว่าบทบาทของผู้เกี่ยวข้องในการทำโครงงานมีดังนี้

             3.1  บทบาทของครูที่ปรึกษา

                       1)  ทำความเข้าใจเกี่ยวกับการทำโครงงาน  ค้นหาข้อมูลด้านแหล่งความรู้  งบประมาณ  เอกสาร  วัสดุอุปกรณ์สำหรับการดำเนินกิจกรรม

                       2)  กระตุ้นให้ผู้เรียนเกิดความสนใจในการทำโครงงาน 

                   3)  แนะแนวทางให้ผู้เรียนรู้หลักการและวิธีการการทำโครงงาน

                       4)  จัดกิจกรรมเพื่อช่วยให้ผู้เรียนเห็นปัญหา  และเลือกปัญหาที่จะศึกษาได้

                        5)  ให้คำปรึกษาแก่ผู้เรียนหรือร่วมวางแผนดำเนินงาน  การเขียนเค้าโครงและการเขียนรายงานโครงงาน 

                       6)  อำนวยความสะดวกแก่ผู้เรียนในการทำโครงงานในทุกด้าน

                       7)  ติดตาม  ดูแล  สนับสนุนการทำโครงงานของผู้เรียนทุกระยะ  ให้คำแนะนำ  หรืออาจต้องช่วยแก้ปัญหาเมื่อจำเป็น  กระตุ้นและให้กำลังใจอย่างใกล้ชิด

                       8)  ให้โอกาสผู้เรียนได้แสดงผลงานของตนเองในรูปที่เหมาะสม

                       9)  ประเมินผลการทำโครงงานให้รู้จุดเด่น จุดด้อยของงานเพื่อเป็นแนวทางในการปรับปรุงการทำโครงงานของผู้เรียนให้ดีขึ้น

                       10) ยกย่องชื่นชมนักเรียนที่ได้ผลการประเมินดีที่สุด  และชื่นชมให้ความร่วมมือกันทำงานกลุ่มของทุกกลุ่มที่ทำให้โครงงานประสบความสำเร็จ

             3.2  บทบาทของผู้เรียน

                       1)  ทำความเข้าใจเกี่ยวกับสิ่งที่สนใจอยากทำ

                       2)  เลือกสมาชิกที่จะร่วมกลุ่มที่มีความเข้าใจกันและมีความคิดเห็นตรงกันจะทำให้งานราบรื่นและสำเร็จไปด้วยดี

                       3)  มีการวางแผนการทำงานร่วมกัน

                       4)  ยอมรับฟังเหตุผลของกันและกัน  และกล้าที่จะแสดงความคิดเห็นเพื่อให้ การดำเนินงานเป็นไปโดยความเห็นชอบของทุกคน

                       5)  มอบหมายหน้าที่การทำงาน  ทำงานด้วยความรับผิดชอบและช่วยเหลือให้กำลังใจซึ่งกันและกันแม้แต่เพื่อนกลุ่มอื่นด้วย  เพื่อแสดงความเป็นกัลยาณมิตร

                       6)  แบ่งเวลาในการทำงานทั้งงานประจำและกิจกรรมโครงงานซึ่งอาจต้องใช้เวลาทั้งในและนอกเวลาเรียน

                       7)  สามารถเชื่อมโยงความรู้ทางวิทยาศาสตร์บูรณาการกับวิชาอื่นๆ ได้

                       8)  ใช้ทักษะกระบวนการเรียนรู้ที่หลากหลายในการแสวงหาความรู้ที่ต้องการรู้  ต้องการศึกษา  เพื่อเป็นการสร้างสมคุณลักษณะนักวิทยาศาสตร์ให้เกิดขึ้นในตนเอง

                       9)  มีเจตคติที่ดีในการเสาะแสวงหาความรู้ที่ตนเองต้องการรู้โดยกระบวนการทางวิทยาศาสตร์  และภูมิใจในผลงานของตนเอง

             3.3  บทบาทของครูในโรงเรียน

                       1)  มีส่วนร่วมให้คำแนะนำและให้ความช่วยเหลือ

                       2)  มีความเป็นกัลยาณมิตรระหว่างครูด้วยกัน

                       3)  ให้ความร่วมมือในการเก็บข้อมูล ด้านเอกสาร ด้านตัวผู้เรียนที่อยู่ในความดูแล  และด้านความรู้เฉพาะทาง

             3.4  บทบาทของผู้บริหารโรงเรียน

                       1)  สนับสนุนงบประมาณและให้ความช่วยเหลือด้านสถานที่ภายในโรงเรียน  เครื่องมือและอุปกรณ์ต่างๆ  อนุญาตให้นักเรียนที่มีความต้องการใช้มาใช้ได้ตามเวลาและโอกาสที่เหมาะสม  หากอุปกรณ์ที่จำเป็นต้องใช้แต่ไม่มีใช้  ก็ควรจัดหามาให้

                       2)  ส่งเสริมขวัญและกำลังใจให้ครูมีความเข้าใจเกี่ยวกับการทำโครงงาน  โดยให้เข้ารับอบรม  หรือจัดอบรมเชิงปฏิบัติการภายในโรงเรียน

                       3)  สนับสนุนให้ครูมีโอกาสได้ทำผลงานทางวิชาการจากกิจกรรมที่จัด  ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการพัฒนารูปแบบจัดกิจกรรมการเรียนรู้  ส่งเสริมการเผยแพร่ผลงาน  โดยเปิดโอกาสให้โรงเรียนอื่นๆ และผู้สนใจทั่วไปเข้ามาชมการนำเสนอของผู้เรียน  หรือส่งผลงานเข้าประกวด

                       4)  จัดหน่วยประชาสัมพันธ์ผลงานโครงงานของผู้เรียน  เผยแพร่ด้วยวิธีการต่างๆ

                       5)  สนับสนุนให้ครูที่สนใจสามารถจัดกิจกรรมการเรียนรู้แบบโครงงานในตารางเวลาเรียนปกติ

             3.5  บทบาทของครอบครัว

                       1)  ควรรับทราบและทำความเข้าใจการทำโครงงานของผู้เรียนนอกเวลาเรียน

                       2)  ให้กำลังใจ แนะนำ จัดหาอุปกรณ์ต่างๆ และแนะนำแหล่งเรียนรู้ที่จะสามารถแก้ปัญหาในการทำโครงงานได้ ไม่ทอดทิ้งผู้เรียน

                       3)  จัดเวลาว่างให้ผู้เรียนได้มีเวลาในการทำโครงงานได้อย่างเต็มที่

                       4)  พี่ที่เคยทำโครงงานอาจเล่าให้น้องฟังเพื่อเป็นแนวคิดในการต่อยอดการทำโครงงานจากที่เคยทำไว้แล้วก็ได้ 

             3.6  บทบาทของชุมชน

                       1)  ให้ความรู้ต่างๆ ด้านสถานที่ ด้านวัสดุอุปกรณ์ เครื่องมือ ตลอดจนความรู้จากภูมิปัญญาท้องถิ่น  นำมาถ่ายทอดให้กับผู้เรียนซึ่งถือว่าเป็นข้อมูลที่มีคุณค่าอย่างยิ่ง

                       2)  สนับสนุนงบประมาณการดำเนินงานโครงงาน

                       3)  เป็นแหล่งศึกษาค้นคว้าข้อมูล

4.คุณค่าของโครงงาน

             โครงงานเป็นกิจกรรมที่สามารถจัดได้ทั้งในระดับประถมศึกษา มัธยมศึกษา และอุดมศึกษาที่จะให้ผู้เรียนทำเป็นงานกลุ่มหรือรายบุคคลก็ได้  ควรเริ่มจากโครงงานที่มีขนาดเล็กๆ ไม่ยุ่งยากซับซ้อนจนเกินไปเพื่อสร้างความมั่นใจให้กับผู้เรียนให้ทำได้ประสบความสำเร็จในการทำโครงงานนั้น  แม้หลักการสำคัญของการทำโครงงานจะต้องเป็นงานที่นักเรียนมีความสนใจอยากทำจริงๆ แต่หากครูพิจารณาแล้วยากเกินไปก็สามารถแนะนำให้ผู้เรียนเปลี่ยนทำเป็นงานชิ้นเล็กๆ ไปก่อนได้  ซึ่งครูจะเป็นผู้ดูแลให้ผู้เรียนรู้จักเลือกทำโครงงานที่เหมาะสมกับความสามารถของตนเองเพื่อที่จะได้ทำโครงงานนั้นสำเร็จตามขั้นตอน  เพราะการเริ่มต้นด้วยความสำเร็จจะนำไปสู่การทำชิ้นงานอื่นต่อไปอย่างมีความสุข  ทั้งโครงงานยังเป็นกิจกรรมที่เน้นให้ผู้เรียนคิดเอง ทำเอง และแก้ปัญหาด้วยตนเอง เริ่มตั้งแต่การคิดหาปัญหาที่ผู้เรียนสนใจจะศึกษา ทำการวางแผนแก้ปัญหา  ศึกษาค้นคว้าหาข้อมูล ลงมือปฏิบัติ รวบรวมข้อมูลที่ศึกษา ทดลอง บันทึกผลการศึกษา แปลผล  สรุปผล และนำเสนอผลการศึกษาค้นคว้าของตนเองหรือกลุ่มเผยแพร่ต่อผู้อื่นต่อไป  ซึ่งจะครอบคลุมกระบวนการเรียนรู้ที่มีระบบชัดเจน  กิจกรรมโครงงานสามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้กับทุกสาระและเนื้อหาวิชา (ลัดดา  ภู่เกียรติ, 2552, หน้า 21-22)

           การจัดการเรียนการสอนโดยโครงงาน  เป็นการจัดกระบวนการเรียนรู้ที่สอดคล้องกับแนวทางปฏิรูปการเรียนรู้ที่เน้นผู้เรียนเป็นสำคัญ  มีประเด็นสำคัญดังนี้ (บุญเลี้ยง  ทุมทอง, 2550, หน้า 84-85)

           1.  ผู้เรียนได้เลือกเรื่อง/ประเด็นปัญหาที่ต้องการศึกษาด้วยตนเอง

           2.  ผู้เรียนเลือกและหาวิธีการ  ตลอดจนแหล่งข้อมูลที่หลากหลายด้วยตนเอง

           3.  ผู้เรียนลงมือปฏิบัติด้วยตัวเองหรือเรียนรู้ด้วยตนเอง

           4.  ผู้เรียนสามารถบูรณาการทักษะ/ประสบการณ์/ความรู้/สิ่งแวดล้อมรอบตัวในขณะที่เรียนรู้ด้วยโครงงาน

           5.  ผู้เรียนเป็นผู้สรุปด้วยตนเองหรือสร้างองค์ความรู้ได้ด้วยตนเอง

           6.  ผู้เรียนได้แลกเปลี่ยนเรียนรู้จากผู้อื่น

           7.  เป็นการหาคำตอบ  ข้อสงสัยโดยใช้ทักษะการเรียนรู้และปัญหาหลายด้าน

           8.  เป็นวิธีการเรียนรู้ที่บูรณาการหลักสูตรกับการจัดการเรียนรู้ได้อย่างกลมกลืน

           9.  เป็นกระบวนการเรียนรู้ที่สร้างให้ผู้เรียนมีทักษะที่จำเป็นในการดำรงชีวิต

           10. เป็นวิธีการเรียนรู้ที่เกิดจากความสนใจ  ใคร่รู้คำตอบของตัวผู้เรียนเอง

           11. เป็นวิธีการเรียนรู้เรื่องใดเรื่องหนึ่งอย่างลึกซึ้ง  มีระบบขั้นตอนและต่อเนื่อง

           12. เป็นวิธีการเรียนรู้ที่ผู้เรียนสามารถสร้างองค์ความรู้ด้วยตนเอง