โครงงานวิทยาศาสตร์
การวิจัยทางวิทยาศาสตร์เบื้องต้น
1. ความหมายของกิจกรรมโครงงานวิทยาศาสตร์
กิจกรรมโครงงานวิทยาศาสตร์ คือ กิจกรรมสำหรับนักเรียนในการศึกษาเรื่องใดเรื่องหนึ่งด้วยตนเอง โดยอาศัยวิธีการทางวิทยาศาสตร์ ภายใต้คำแนะนำปรึกษาของครูหรือผู้เชี่ยวชาญ กิจกรรมนี้อาจทำเป็นกลุ่มหรือรายบุคคลก็ได้ และจะกระทำในเวลาเรียนหรือนอกเวลาเรียนก็ได้ โดยไม่จำกัดสถานที่ เช่น อาจทำนอกห้องเรียน ในห้องปฏิบัติการ หรือนอกโรงเรียน แม้กระทั่งที่บ้านของนักเรียนก็ได้
กิจกรรมการทำโครงงานวิทยาศาสตร์นี้เรียกได้ว่า เป็นการวิจัยทางวิทยาศาสตร์เบื้องต้นสำหรับนักเรียน
2. หลักการของกิจกรรมโครงงานวิทยาศาสตร์
2.1 เน้นการแสวงหาความรู้ด้วยตนเอง โดยนักเรียนจะเป็นผู้ริเริ่มวางแผน และดำเนินการศึกษาด้วยตนเอง โดยมีครูเป็นเพียงผู้ชี้แนะแนวทางและให้คำปรึกษา
2.2 เน้นกระบวนการแสวงหาความรู้โดยใช้วิธีการทางวิทยาศาสตร์ โดยเริ่มจากการกำหนดปัญหา เลือกหัวข้อที่ตนสนใจจะศึกษา วางแผนการศึกษาค้นคว้า ดำเนินการรวบรวมข้อมูล ทำการทดลอง และสรุปผลการศึกษาค้นคว้า
2.3
เน้นการคิดเป็น ทำเป็น และการแก้ปัญหาเป็นด้วยตนเอง
3. ความสำคัญและคุณค่าของการทำโครงงานวิทยาศาสตร์
จุดมุ่งหมายระหว่างการเรียนวิทยาศาสตร์ทีกำหนดไว้ในหลักสูตรนั้น นอกจากจะต้องการให้นักเรียนมีความรู้ความเข้าใจในเนื้อหาสาระของวิชาวิทยาศาสตร์แล้ว ยังต้องการให้นักเรียนมีทักษะในการศึกษาค้นคว้า มีความสนใจวิทยาศาสตร์ มีเจตคติและค่านิยมทางวิทยาศาสตร์อีกด้วย เช่น มีความใฝ่รู้ ซื่อสัตย์ มีเหตุผล มีใจเป็นกลาง มีความเพียรพยายาม มีความละเอียดรอบคอบก่อนตัดสินใจ เป็นต้น
แต่การเรียนวิชาวิทยาศาสตร์เพียงในชั้นเรียนตามเวลาที่กำหนดไว้ในหลักสูตรเท่านั้น ไม่อาจช่วยให้จุดมุ่งหมายดังกล่าวสัมฤทธิ์ผลโดยสมบูรณ์ได้ ทั้งนี้เพราะครูจำเป็นจะต้องสอนเนื้อหาต่าง ๆ ในหลักสูตรให้ครบถ้วนภายในเวลาที่กำหนด นักเรียนจึงไม่ค่อยมีโอกาสมีประสบการณ์ตรงในการใช้ วิธีการทางวิทยาศาสตร์อย่างครบถ้วนทุกขั้นตอนในกระบวนการเรียนรู้
การให้นักเรียนกระทำกิจกรรมโครงงานวิทยาศาสตร์ จะช่วยส่งเสริมให้จุดมุ่งหมายของหลักสูตรสัมฤทธิ์ผลโดยสมบูรณ์ยิ่งขึ้น เพราะในการทำโครงงาน นักเรียนจะได้มีโอกาสดำเนินการศึกษา
จะศึกษาเอง การวางแผนการศึกษาเพื่อตอบปัญหานั้น ๆ ด้วยตนเอง ออกแบบการทดลองหรือวิธีการศึกษาด้วยตนเอง ลงมือทดลองเพื่อตรวจสอบสมมุติฐาน ตลอดจนสรุปผลของการศึกษาด้วยตนเอง โดยมีครูเป็นเพียงผู้ให้คำปรึกษาและชี้แนะ สรุปได้ว่านักเรียนจะมีโอกาสได้รับประสบการณ์ตรงในกระบวนการเสาะแสวงหาความรู้ทุกขั้นตอน มีโอกาสได้ฝึกทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ต่าง ๆ และจะช่วยพัฒนาคุณสมบัติอื่น ๆ ให้แก่นักเรียนด้วย เช่น ความเป็นคนช่างสังเกต มีความคิดริเริ่ม สร้างสรรค์ มีความเชื่อมั่นในตนเอง มีวินัยและซื่อสัตย์ในการทำงาน
มีความละเอียดรอบคอบ มีความรับผิดชอบ ยอมรังฟังคำติชมและความคิดเห็นของผู้อื่น มีเจตคติที่ดีต่อวิทยาศาสตร์ รู้จักแบ่งเวลาในการทำงานและการกระทำกิจกรรมอื่น ๆ และทำงานร่วมกับผู้อื่นได้ เป็นต้น
4. ประเภทต่าง ๆ ของโครงงานวิทยาศาสตร์
โครงงานวิทยาศาสตร์ อาจแบ่งได้เป็น 4 ประเภท คือ
4.1 โครงงานประเภทการสำรวจ
4.2
โครงงานประเภทการทดลอง
4.3 โครงการประเภทการพัฒนาหรือการประดิษฐ์
4.4 โครงงานประเภทการสร้างทฤษฎีหรือการอธิบาย
4.1 โครงงานประเภทการสำรวจ เป็นการศึกษารวบรวมปัญหาจากธรรมชาติและ สิ่งแวดล้อม เพื่อศึกษาหาความรู้ที่มีอยู่หรืออยู่ในธรรมชาติ โดยใช้วิธีสำรวจและรวบรวมข้อมูล
แล้วนำข้อมูลที่ได้มาจัดกระทำให้เป็นระบบระเบียบและสื่อความหมาย แล้วนำเสนอในรูปแบบต่าง ๆ เช่น ตาราง กราฟ แผนภูมิ และคำอธิบายประกอบ
การทำโครงงานประเภทนี้ ไม่มีการจัดหรือกำหนดตัวแปรหรือควบคุมตัวแปร อาจกระทำในลักษณะใดลักษณะหนึ่งต่อไปนี้
1) การเก็บรวบรวมข้อมูลในสนามหรือในธรรมชาติได้ทันทัน โดยไม่ต้องนำวัสดุตัวอย่างมาวิเคราะห์ในห้องปฏิบัติการ ตัวอย่างเช่น การศึกษาพฤติกรรมของสัตว์บางชนิดในธรรมชาติ การศึกษามลพิษในสิ่งแวดล้อม การศึกษาการเจริญเติบโตของตัวอ่อนของสัตว์บางชนิด เป็นต้น
2)
การเก็บรวบรวมวัสดุตัวอย่างมาวิเคราะห์ในห้องปฏิบัติการ เช่น โครงงานเรื่อง การศึกษาปริมาณของอะฟลาทอกซินในถั่งลิสงป่นตามร้านอาหารต่าง ๆ ในจังหวัดใดจังหวัดหนึ่ง การสำรวจหมู่เลือดของนักเรียนมัธยมศึกษาตอนปลายในจังหวัดใดจังหวัดหนึ่ง เป็นต้น
3) จำลองธรรมชาติขึ้นในห้องปฏิบัติการ แล้วสังเกตและศึกษารวบรวมข้อมูลต่าง ๆ เช่น โครงงานเรื่อง การเลี้ยงผึ้ง ด้วยการนำผึ้งมาเลี้ยงแล้วทำการศึกษารวบรวมข้อมูลต่าง ๆ เกี่ยวกับการดำรงชีวิตของผึ้ง
4.2
โครงงานประเภทการทดลอง เป็นการศึกษาหาคำตอบของปัญหาใดปัญหาหนึ่ง โดยการออกแบบการทดลอง และดำเนินการทดลอง ลักษณะสำคัญของโครงการประเภทนี้คือ มีการออกแบบทดลอง เพื่อศึกษาผลของตัวแปรที่มีต่อตัวแปรอีกตัวหนึ่งที่ต้องการศึกษา โดยควบคุมตัวแปรอื่น ๆ ที่อาจมีผลต่อตัวแปรที่ต้องการศึกษาไว้ ตัวอย่างของโครงงานประเภทนี้ ได้แก่
- การศึกษาอิทธิพลของแสงสีต่าง ๆ ที่มีต่อการเจริญเติบโตของพืชบางชนิด
-
การศึกษาการเจริญเติบโตของพืชในสนามแม่เหล็ก
- การศึกษาอิทธิพลของฮอร์โมนเพศชายในสัตว์ตัวเมีย
- การทดลองใช้ผักตบชวาในการกำจัดน้ำเสีย
4.3 โครงงานประเภทการพัฒนาหรือการประดิษฐ์ เป็นการพัฒนาหรือประดิษฐ์ หรือการสร้างอุปกรณ์ หรือเครื่องมือเครื่องใช้เพื่อประโยชน์ใช้สอย โดยการประยุกต์ทฤษฎี หรือหลักการ ทางวิทยาศาสตร์มาใช้ในการพัฒนาหรือการประดิษฐ์ดังกล่าว อาจะเป็นการประดิษฐ์สิ่งใหม่ หรือการปรับปรุงเปลี่ยนแปลงของเดิมที่มีอยู่แล้วให้มีประสิทธิภาพขึ้นก็ได้
หรืออาจเป็นการเสนอแบบจำลองทางความคิดเพื่อแก้ปัญหาใดปัญหาหนึ่งก็ได้ เช่น
- โครงงานเรื่อง เครื่องเตือนอัคคีภัยระบบความดัน
- การประดิษฐ์เครื่องร่อน
- บ้านยุคนิวเคลียร์
- รูปแบบการจัดการจราจรบริเวณทางแยก ฯลฯ
4.4 โครงงานประเภทการสร้างทฤษฎีหรือการอธิบาย เป็นโครงงานที่เสนอทฤษฎีหรือ คำอธิบายสิ่งต่าง ๆ หรือปรากฏการณ์ต่าง ๆ ซึ่งเป็นแนวคิดใหม่ ๆ โดยมีหลักการทางวิทยาศาสตร์ หรือทฤษฎีอื่น ตลอดจนข้อมูลต่าง ๆ สนับสนุน ทฤษฎีหรือคำอธิบายดังกล่าวอาจใหม่ หรือขัดแย้ง หรือขยายแนวความคิด
หรือคำอธิบายเดิมที่มีผู้ให้ไว้ก่อนแล้วก็ได้ อาจเป็นการอธิบายปรากฏการณ์เก่าในแนวใหม่ อาจเสนอในรูปของคำอธิบาย สูตร หรือสมการก็ได้ แต่จะต้องมีข้อมูลหรือทฤษฎีอื่นมาสนับสนุนอ้างอิง
ตัวอย่างโครงงานประเภทนี้ ได้แก่ โครงงานเรื่อง กำเนิดของทวีปและมหาสมุทร
เป็นการสร้างแบบจำลองทฤษฎี อธิบายการเกิดของทวีปและมหาสมุทรว่าเกิดขึ้นได้อย่างไร โดยอาศัยหลักฐานทางประวัติศาสตร์และทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์มาอ้างอิง ซึ่งเป็นแนวความคิดที่แตกต่างไปจากแนวความคิดเดิมที่เคยมีผู้เสนอไว้ก่อนแล้ว
5.
วิธีการทำโครงงานวิทยาศาสตร์
การทำโครงงานวิทยาศาสตร์มีขั้นตอนที่สำคัญ ดังต่อไปนี้
ขั้นที่ 1 การคิดและเลือกชื่อเรื่องหรือปัญหาที่จะศึกษา
ขั้นตอนนี้เป็นขั้นที่สำคัญที่สุดและยากที่สุด ตามหลักการแล้วนักเรียนควรจะเป็นผู้คิดและเลือกหัวข้อเรื่องที่จะศึกษาด้วยตนเอง แต่ครูอาจมีบทบาทหรือมีส่วนช่วยเหลือให้นักเรียนสามารถคิดหัวข้อเรื่องได้ด้วยตนเอง ดังจะได้กล่าวต่อไป
ขั้นที่ 2 การวางแผนในการทำโครงงาน
ได้แก่ การวางแผนวิธีดำเนินงานในการศึกษาค้นคว้าทั้งหมด เช่น วัสดุอุปกรณ์
ที่จำเป็นต้องใช้ในการออกแบบการทดลอง และควบคุมตัวแปร วิธีดำเนินการรวบรวมข้อมูล การวางแผนปฏิบัติงานอย่างคร่าว ๆ ว่าจะดำเนินการอย่างไรบ้างเป็นขั้นตอน แล้วนำเสนออาจารย์ที่ปรึกษา เพื่อขอคำแนะนำเพิ่มเติม และขอความเห็นชอบ
ขั้นที่ 3 การลงมือทำโครงงาน
ได้แก่ การลงมือปฏิบัติตามแผนงานที่ได้วางไว้ล่วงหน้าแล้วในขั้นที่สองนั่นเอง ประกอบด้วยการเก็บรวบรวมข้อมูล การสร้างหรือการประดิษฐ์ การปฏิบัติการทดลอง ซึ่งสุดแล้วแต่จะเป็นโครงงานประเภทใดและการค้นคว้าจากเอกสารต่าง ๆ แล้วดำเนินการวิเคราะห์ข้อมูล
แบ่งความหมายของข้อมูล และสรุปผลของการศึกษาค้นคว้า
ขั้นที่ 4 การเขียนรายงาน
เป็นการเสนอผลของการศึกษาค้นคว้าเป็นลายลักษณ์อักษรหรือเป็นเอกสาร เพื่ออธิบายให้ผู้อื่นทราบรายละเอียดทั้งหมดของการทำโครงงาน ซึ่งจะประกอบด้วยปัญหาที่ทำการศึกษาวัตถุประสงค์ของการศึกษา วิธีดำเนินการศึกษาค้นคว้า อุปกรณ์หรือเครื่องมือที่ใช้ ข้อมูลต่าง ๆ ที่รวบรวมได้ ผลที่ได้จากการศึกษาค้นคว้า ตลอดจนประโยชน์และข้อเสนอแนะต่าง ๆ ที่ได้จากการทำโครงงานนั้น ๆ
วิธีเขียนรายงานโครงงานวิทยาศาสตร์ก็มีลักษณะและแนวทางในการเขียน
เช่นเดียวกับการเขียนรายงานผลการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ของนักวิทยาศาสตร์นั่นเอง
ขั้นที่ 5 การแสดงผลงาน
เป็นการเสนอผลงานที่ได้ศึกษาค้นคว้าสำเร็จลงแล้วให้ผู้อื่นได้รับรู้และเข้าใจ ซึ่งอาจกระทำได้หลายรูปแบบ เช่น การจัดนิทรรศการ การสาธิตแสดงประกอบการรายงานปากเปล่า ฯลฯ
ในการจัดแสดงผลงานของการทำโครงงานวิทยาศาสตร์ที่ครูอาจกระทำได้ในหลายระดับ เช่น - การจัดเสนอผลงานภายในชั้นเรียน
- การจัดแสดงนิทรรศการภายในโรงเรียนเป็นการภายใน
- การจัดแสดงนิทรรศการในงานประจำปีของโรงเรียน
-
การส่งโครงงานเข้าร่วมในงานแสดงหรือประกวดภายนอกโรงเรียนในระดับต่าง ๆ เช่น ระดับกลุ่มโรงเรียน ระดับจังหวัด ระดับเขตการศึกษา และระดับชาติ เป็นต้น
6. การเปรียบเทียบบทบาทของครูและนักเรียนในขั้นตอนต่าง ๆ ของการทำโครงงาน
เพื่อให้เข้าใจกระบวนการเรียนการสอน ให้นักเรียนทำโครงงานงวิทยาศาสตร์ชัดเจนยิ่งขึ้น จะขอเสนอตารางแสดงการเปรียบเทียบบทบาทของนักเรียนและครูในขั้นตอนต่าง ๆ ดังต่อไปนี้
ตาราง บทบาทของนักเรียนและครูในขั้นตอนต่าง ๆ ของการทำโครงงาน
กิจกรรมในขั้นตอนต่าง ๆ บทบาทของนักเรียน
บทบาทของครู
1. การคิดและเลือก
หัวข้อเรื่องหรือปัญหา - สัมผัสกับสถานการณ์ที่เป็นปัญหา
- ตระหนักถึงปัญหา
- สนใจที่จะค้นคว้าหาคำตอบ
- อภิปรายและสนทนากับอาจารย์/
เพื่อน ๆ - กระตุ้นให้นักเรียนสนใจที่จะทำ
โครงงาน โดย
* จัดกิจกรรมต่าง ๆ ที่จะช่วยให้
นักเรียนสัมผัสกับปัญหา เพื่อที่
นักเรียนจะได้มอบเห็นปัญหา
2. การวางแผนในการทำ
โครงงาน - กำหนดขอบเขตของปัญหา
- ตั้งวัตถุประสงค์ - ให้คำปรึกษาแก่นักเรียนในการ
วางแผนทำโครงงาน เช่น
- ศึกษาเอกสาร
- ตั้งสมมุติฐาน * ให้ความคิดเห็นในเรื่องความเป็นไปได้ของโครงงาน
- ออกแบบการทดลองและกำหนด
ตัวแปร * ชี้แนะแหล่งความรู้ต่าง ๆ
* ติชมแผนงานในการทำโครงงาน
ทั้งหมดของนักเรียน
3. การลงมือทำโครงงาน - สร้าง/จัดหาเครื่องมือ
- ทดลอง/รวบรวมข้อมูล - อำนวยความสะดวกต่าง ๆ ให้แก่
นักเรียน
- วิเคราะห์ข้อมูลและแปรความหมาย
ข้อมูล - ติดตามการทำงานของนักเรียน
ทุกระยะ
- ให้กำลังใจ
- ช่วยแก้ปัญหาต่าง ๆ เมื่อจำเป็น
- ให้ข้อติดชม วิธีวิเคราะห์ และ
แปรผลของการวิเคราะห์
4. การสรุปผลของการ
ศึกษาและเขียนรายงาน - สรุปข้อค้นพบ
- เขียนรายงานโครงงาน - แนะนำและให้ข้อติชมการเขียน
รายงานโครงงานของนักเรียน
5. การแสดงผลงาน - เสนอผลของการศึกษาในรูปแบบ
ต่าง ๆ ในการแก้ปัญหาสาธารณสุข - จัดกิจกรรมเพื่อให้โอกาสนักเรียน
ได้แสดงผลงาน
- ส่งผลงานของนักเรียนเข้าร่วม
แสดงหรือประกวด
- ประเมินผลการทำโครงงานของ
นักเรียน
สรุปแนวปฏิบัติในการสอนนักเรียนทำโครงงานวิทยาศาสตร์
1.
กระตุ้นให้นักเรียนสนใจในการจะทำโครงงาน
2. แนะแนวให้นักเรียนรู้วิธีการทำโครงงาน
3. จัดกิจกรรมเพื่อช่วยให้นักเรียนมองเห็นปัญหา
4. แนะแนวทางนักเรียนในการเลือกหัวข้อหรือปัญหาที่ตนสนใจ
5. ให้คำปรึกษานักเรียนในการวางแผนทำโครงงาน
6. อำนวยความสะดวกแก่นักเรียนในการทำโครงงาน
7. ติดตามการทำโครงงานของนักเรียนทุกระยะ
8. ให้คำปรึกษาในการเขียนรายงาน
9. ให้โอกาสนักเรียนแสดงผลงาน
10. ประเมินผลการทำโครงงานของนักเรียน