ข้อสอบ-ทักษะ-กระบวนการ-ทาง-วิทยาศาสตร์ ม-ต้น พร้อม-เฉลย

วิชา ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ คืออะไร? จะเตรียมตัวสอบวิชาทักษะวิทย์อย่างไรดี? แนวข้อสอบทักษะวิทย์จะเป็นแบบไหนกันนะ? คำถามเหล่านี้เป็นคำถามยอดฮิตที่ผู้ปกครองของน้อง ๆ ที่มีความตั้งใจจะสอบเข้าโรงเรียนสาธิตประสานมิตรสอบถามกันเข้ามา เพราะไม่รู้ว่าจะต้องจัดการรับมือกับข้อสอบแนวนี้อย่างไร แถมที่โรงเรียนที่เรียนอยู่ก็แทบจะไม่พูดถึง หรือไม่มีชื่อวิชานี้เลยด้วยซ้ำ

บทความนี้ครูแอมจะมาไขข้อข้องใจว่าทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ หรือที่เรียกกันสั้น ๆ ว่า “ทักษะวิทย์” แท้จริงแล้วมันคืออะไร และมีทักษะใดบ้างที่น้อง ๆ จะต้องเตรียมความพร้อมก่อนเข้าสู่สนามสอบ

ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์

ในการเรียนรู้ทางวิทยาศาสตร์จำเป็นต้องใช้ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์เพื่อนำไปสู่การสืบเสาะค้นหา ผ่านการสังเกต ทดลอง สร้างแบบจำลอง และวิธีการอื่น ๆ เพื่อนำข้อมูลมา
สร้างคำอธิบายเกี่ยวกับแนวคิดหรือองค์ความรู้ทางวิทยาศาสตร์  ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ตามหลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พ.ศ. 2551 (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. 2560) ประกอบด้วย 14 ทักษะ ได้แก่ ทักษะการสังเกต ทักษะการวัด ทักษะการลงความเห็นจากข้อมูล ทักษะการจำแนกประเภท ทักษะการหาความสัมพันธ์ของสเปซกับเวลา ทักษะการใช้จำนวน ทักษะการจัดกระทำและสื่อความหมายข้อมูล ทักษะการพยากรณ์ ทักษะการตั้งสมมติฐาน ทักษะการกำหนดนิยามเชิงปฏิบัติการ ทักษะการกำหนดและควบคุมตัวแปร ทักษะการทดลอง ทักษะการตีความหมายข้อมูลและลงข้อสรุป และ ทักษะการสร้างแบบจำลอง

เมื่ออ่าน 14 ทักษะข้างต้นครบแล้ว หลาย ๆ คนคงพอจะนึกภาพออกแล้วว่า ทักษะเหล่านี้แฝงอยู่ในวิชาวิทยาศาสตร์ที่น้อง ๆ เรียนกันอยู่ ทั้งในรูปแบบเนื้อหา และการทดลองในห้องปฏิบัติการ  นอกจากนี้ ทักษะเหล่านี้ยังแฝงอยู่ในชีวิตประจำวันของทุกคนอยู่แล้วโดยที่เราอาจจะไม่รู้ตัว
เช่น เราสามารถบอกได้ว่ามะนาวมีรสเปรี้ยว เพราะเราใช้ทักษะการสังเกตผ่านการรับรสของลิ้น หรือ ถ้าเราเห็นว่าตอนนี้ท้องฟ้ามืดครึ้ม มีเมฆดำทะมึน เราก็คงต้องเตรียมพกร่มติดตัวไปด้วย เพราะเราใช้ทักษะการพยากรณ์คาดเดาว่าฝนกำลังจะตกแล้วแน่ ๆ

เมื่อรู้จักกับทักษะสำหรับการเรียนรู้ทางวิทยาศาสตร์แล้ว สิ่งที่น้อง ๆ ควรต้องรู้เพิ่มอีกหนึ่งเรื่อง คือ “วิธีการทางวิทยาศาสตร์” ซึ่งประกอบด้วย 5 ขั้นตอนที่สำคัญ ดังภาพ

สิ่งที่ผู้ออกข้อสอบต้องการประเมินน้อง ๆ คือ ต้องการประเมินว่าน้อง ๆ มีทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ที่ดี และสามารถนำมาประยุกต์ใช้ร่วมกับวิธีการวิทยาศาสตร์ได้หรือไม่ หรือพูดอีกนัยหนึ่งคือ อยากประเมินว่าน้อง ๆ มีกระบวนการคิดเป็นแบบนักวิทยาศาสตร์หรือไม่ นั่นเอง

ตัวอย่างข้อสอบทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์

โจทย์ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์จะเน้นไปที่การนำทักษะวิทย์มาใช้ในการแก้ปัญหาโจทย์ ซึ่งบางครั้งอาจต้องนำความรู้ในด้านเนื้อหาวิทยาศาสตร์และคณิตศาสตร์เข้ามาประกอบการวิเคราะห์โจทย์ด้วย ดังนั้นน้อง ๆ ต้องอย่าลืมเตรียมความพร้อมของทั้ง 2 วิชานี้ให้ดีด้วยนะคะ (คอร์สสรุปเนื้อหา)

ครูแอมขอยกตัวอย่างโจทย์ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์เพื่อให้น้อง ๆ ได้เห็นภาพกันชัดเจนขึ้น ลองคิดคำตอบกันก่อนดูเฉลยนะคะ

เราคงรู้กันอยู่ว่าวัสดุบางชนิดมีความสามารถในการกักเก็บความร้อนได้ หากที่บ้านของเรามีวัสดุ
4 ชนิด ได้แก่ กระดาษหนังสือพิมพ์ ฟอยล์ พลาสติกห่ออาหาร และ Bubble กันกระแทก คำถามที่
เกิดขึ้นคือ วัสดุใดกักเก็บความร้อนได้ดีที่สุด นี่คือจุดเริ่มต้นของวิธีการทางวิทยาศาสตร์ (การระบุปัญหา) 

ปัญหานี้สามารถนำมาตั้งเป็นคำถามในข้อสอบได้หลากหลายแนวมาก ตัวอย่างเช่น

โจทย์ทักษะวิทยาศาสตร์ ข้อที่ 1

หลายคนอาจรู้สึกว่าอ่าน ๆ แล้วก็เหมือนจะมีเหตุผลถูกทุกข้อเลย แต่ไม่มี choice ถูกทุกข้อให้เลือกเสียด้วยสิ !

จุดสำคัญที่ต้องยึดเป็นหลักไว้สำหรับการทำข้อสอบลักษณะนี้คือ “สมมติฐานมักเป็นข้อความที่บอกความสัมพันธ์ระหว่างตัวแปรต้นกับตัวแปรตาม”
ตัวแปรต้น (สิ่งที่เราสนใจจะศึกษา) ในการทดลองนี้ คือ ชนิดของวัสดุ
ตัวแปรตาม (ผลที่เกิดจากตัวแปรต้น) ในการทดลองนี้ คือ ความสามารถในการกักเก็บความร้อน

ดังนั้นสมมติฐานที่ถูกต้องจึงควรพูดถึงความสัมพันธ์ของ 2 ตัวแปรนี้ และอย่าลืมว่า สมมติฐานอาจจะผิดหรือถูกก็ได้ เราจะไปพิสูจน์ความถูกต้องกันในผลการทดลอง 

คำตอบที่ถูกต้องของโจทย์ทักษะวิทย์ข้อนี้จึงเป็นข้อ ค. นั่นเอง

เมื่อเรามีสมมติฐานแล้ว ก็ถึงเวลาของการออกแบบการทดลอง ในส่วนนี้ต้องใช้ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ เช่น ทักษะการกำหนดและควบคุมตัวแปร ทักษะการกำหนดนิยามเชิงปฏิบัติการ และทักษะการทดลอง 
แล้วข้อสอบทักษะวิทย์จะถามแนวไหนได้บ้าง ไปดูคำถามกัน

โจทย์ทักษะวิทยาศาสตร์ ข้อที่ 2

เทคนิคที่ครูแอมสอนน้อง ๆ เสมอในเรื่องการกำหนดตัวแปรควบคุม คือ “ตัวแปรควบคุมจะเป็นปัจจัยต่าง ๆ ที่ไม่ได้เป็นตัวแปรต้น หรือตัวแปรตาม” เทคนิคนี้ช่วยให้น้อง ๆ ตัด choice ที่ไม่ใช่ออกได้อย่างง่ายดาย สำหรับโจทย์ข้อนี้ choice ที่มีมาให้ทุกข้อนั้นไม่ใช่ทั้งตัวแปรต้นและตัวแปรตาม ดังนั้นปัจจัยทั้งหมดที่ให้มาจึงเป็นสิ่งที่ต้องควบคุมให้เหมือนกัน เพื่อไม่ให้เกิดอคติ (bias) ในการทดลอง
คำตอบที่ถูกต้องของโจทย์ทักษะวิทย์ข้อนี้จึงตอบข้อ ง. นั่นเอง

เราสามารถออกแบบการทดลองโดยนำน้ำร้อนที่มีอุณหภูมิเริ่มต้นเท่ากัน ปริมาณเท่ากัน ใส่ลงในแก้วแบบเดียวกันซึ่งหุ้มด้วยวัสดุต่างชนิดกัน แล้ววัดอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงไปตามเวลา ดังภาพ

ผลการทดลองที่ได้ สามารถถูกนำมาตั้งคำถามในลักษณะดังต่อไปนี้

โจทย์ทักษะวิทยาศาสตร์ ข้อที่ 3

การจะตอบคำถามข้อนี้ได้ถูกต้อง น้อง ๆ ต้องมีทักษะการวัด และ ทักษะการใช้จำนวน จึงจะได้คำตอบเท่ากับ 25 องศาเซลเซียส (ข้อ ค.)

โจทย์ทักษะวิทยาศาสตร์ ข้อที่ 4

คำตอบ คือ ผลการวัดอุณหภูมิของแก้วที่ห่อด้วยพลาสติกห่ออาหาร ที่เวลา 10 นาที เพราะวัดค่าได้เท่ากับ 25 องศาเซลเซียส แต่ในเวลาต่อมาที่ 15 และ 20 นาทีกลับวัดได้อุณหภูมิสูงขึ้นทั้ง ๆ ที่ไม่ได้มีการให้ความร้อน

คำถามข้อนี้ต้องอาศัยทักษะการลงความเห็นจากข้อมูล และทักษะการพยากรณ์

โจทย์ทักษะวิทยาศาสตร์ ข้อที่ 5

หากนำทักษะการตีความหมายข้อมูลและลงข้อสรุปมาพิจารณาผลการทดลอง เราจะพบว่าที่เวลา 20 นาที น้ำในแก้วที่หุ้มด้วย Bubble กันกระแทกมีอุณหภูมิสูงที่สุด แสดงว่า Bubble กันกระแทกสามารถกักเก็บความร้อนได้ดีที่สุดนั่นเอง ดังนั้นคำตอบที่ถูกต้องของข้อนี้คือ ข้อ ง.

การเรียนในห้องเรียน การทำการทดลอง และการทำกิจกรรมต่าง ๆ ที่ได้รับมอบหมายจากทางโรงเรียน เป็นส่วนหนึ่งของการฝึกฝนและพัฒนาผู้เรียนให้มีทักษะต่าง ๆ มากขึ้น
ในเบื้องต้นหากน้องมีพื้นฐานเป็นเด็กมีความรับผิดชอบในด้านการเรียน ช่างถาม ใฝ่รู้ใฝ่เรียนเป็น
ทุนเดิมอยู่แล้ว ครูแอมเชื่อว่าน้องต้องมีทักษะเหล่านี้อยู่ในตัวแน่นอน

 แต่เพื่อให้มีความมั่นใจในการเข้าสู่สนามสอบมากขึ้น การฝึกทำโจทย์ที่เน้นเฉพาะประเด็นทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์เป็นตัวช่วยหนึ่งที่น้องสามารถฝึกฝนได้ก่อนเข้าห้องสอบจริง การทำโจทย์จะทำให้น้องเห็นแนวทางของคำถามที่อาจได้พบในข้อสอบ และได้ฝึกการใช้ทักษะวิทย์กับโจทย์ในรูปแบบต่าง ๆ