Development of Integrated Science Process Skills and Scientific Creativity Thinking of Mathayomsuksa 1 Students Based on STEAM Education by Producing Work Pieces from Waste Materials

Abstract

The objectives of this research were 1) to explore the learning problems of grade 7 students in Sarakham Pittayakom School, Maha Sarakham Province; 2) to develop a learning management plan based on the STEAM education concept by producing workpieces from waste materials to promote integrated science process skills and scientific creativity; 3) to study the efficiency of the learning management plan based on STEAM education concept by producing work pieces from waste materials on the topic Plant Life in Science Subject for grade 7 students compares to the 80/80 criteria; 4) to study the effect of learning management plan based on STEAM education concept by producing work pieces from waste materials on topic Plant Life for grade 7 students. The research was divided into 4 phases with the samples in each phase as follows: Phase 1, the samples were 42 grade 7 students and 5 science teachers of Sarakham Pittayakom School, Maha Sarakham Province; Phase 2, the samples were 42 grade 7/8 students; Phase 3, the samples were 42 grade 7/12 students; and Phase 4, the samples were 42 grade 7/12 students. The research tools used in each phase were: Phase 1 included 1) the observation form, 2) the learning problem questionnaires, and 3) the teacher's interview form to analyze the learning problem in science subject of grade 7 students, Sarakham Pittayakom School, 4) the integrated science process skills test, and 5) scientific creativity test. Phase 2 included two learning management plans based on the STEAM education concept by producing work pieces from waste materials. Phase 3 included 1) the integrated science process skills test with a discriminant power value between 0.25 - 0.61, a difficulty level between 0.48 - 0.79, and the reliability of 0.98, 2) the scientific creativity test with a discriminant power value between 0.30 – 0.61, and the reliability of 0.87, and 3) scientific creativity test. Phase 4 included a learning management evaluation form. Statistics used to analyze the data were Percentage, Mean, and Standard Deviation. The hypothesis was tested by t-test (Dependent Samples).

The research results were as follows:

Phase 1: Results of exploring the learning problems in learning science, it was found that most of the learning activities took the teacher as the center of knowledge transfer, focused on lecturing and students to memorize, and take notes, focused on content rather than skill training. Therefore, the students had little chance to do the activities by themselves, and less integration with other subjects. Students can conduct experiments according to the procedures in the textbook but cannot ask questions or problems from what they have observed, which is the starting point of seeking scientific knowledge. In addition, students lacked interaction with peers in the classroom and lacked self-confidence. They don't dare to ask questions, think, or design new things that are different from existing things or examples in textbooks. They tend to have similar ideas and lack initiative and new ideas.

Phase 2: Results of the development of learning management based on the STEAM education concept by producing work pieces from waste materials of grade 1/8 students who were in the experimental group (Try Out) were effective in terms of processes and results (E1/E2). It was divided into 2 aspects, the integrated science process skill was 81.07/80.24 and the scientific creativity was 82.14/81.08, which meets the established criteria of 80/80.

Phase 3: The results of implementing the innovation to solve learning problems, the comparison of scientific creativity before and after implementing learning management based on the STEAM education concept by producing work pieces from Waste Materials found that the students' scientific creativity after the implementation was statistical significance higher than before that at the .05 level.

Phase 4: Results of evaluation of innovation used in solving learning problems for grade 7 students who studied through learning management based on STEAM education concept by producing work pieces from waste materials was at the highest level (x̅ = 4.65, S.D. = 0.59)

การวิจัยครั้งนี้มีความมุ่งหมายเพื่อ 1) สำรวจสภาพปัญหาในชั้นเรียน ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 โรงเรียนสารคามพิทยาคม จังหวัดมหาสารคาม 2) พัฒนานวัตกรรมการจัดการเรียนรู้ตามแนวคิดสะตีมศึกษา โดยผลิตชิ้นงานจากวัสดุเหลือใช้ ส่งเสริมทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ ขั้นบูรณาการ และความคิดสร้างสรรค์ทางวิทยาศาสตร์ 3) ศึกษาประสิทธิภาพของแผนการจัดการเรียนรู้ตามแนวคิดสะตีมศึกษา โดยผลิตชิ้นงานจากวัสดุเหลือใช้ เรื่อง การดำรงชีวิตของพืช สำหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 ตามเกณฑ์ที่กำหนด 80/80 และ 4) เพื่อศึกษาผลการใช้แผนการจัดการเรียนรู้ตามแนวคิดสะตีมศึกษา โดยผลิตชิ้นงานจากวัสดุเหลือใช้ เรื่อง การดำรงชีวิตของพืช สำหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 ผู้วิจัยได้กำหนดการวิจัยออกเป็น 4 ระยะ โดยมีกลุ่มตัวอย่างในแต่ละระยะ ดังนี้ ระยะที่ 1 นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 โรงเรียนสารคามพิทยาคม จังหวัดมหาสารคาม จำนวน 42 คน และครูผู้สอนวิทยาศาสตร์ จำนวน 5 คน ระยะที่ 2 นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1/8 จำนวน 42 คน ระยะที่ 3 นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1/12 จำนวน 42 คน และระยะที่ 4 นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1/12 จำนวน 42 คน ตามลำดับ เครื่องมือที่ใช้ในการวิจัย ระยะที่ 1 ได้แก่ 1) แบบสังเกตสภาพปัญหาในชั้นเรียน 2) แบบสอบถามสภาพปัญหาในชั้นเรียน 3) แบบสัมภาษณ์ครูผู้สอนเพื่อวิเคราะห์สภาพปัญหาในชั้นเรียน รายวิชาวิทยาศาสตร์ นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 โรงเรียนสารคามพิทยาคม 4) แบบทดสอบวัดทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ ขั้นบูรณาการ และ 5) แบบวัดความคิดสร้างสรรค์ทางวิทยาศาสตร์ ระยะที่ 2 ได้แก่ แผนการจัดการเรียนรู้ตามแนวคิดสะตีมศึกษา โดยผลิตชิ้นงานจากวัสดุเหลือใช้ จำนวน 2 แผน ระยะที่ 3 ได้แก่ 1) แบบทดสอบวัดทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ ขั้นบูรณาการ จำนวน 20 ข้อ มีค่าอำนาจจำแนก อยู่ระหว่าง 0.25 - 0.61 ความยากง่ายอยู่ระหว่าง 0.48 - 0.79 และมีค่าความเชื่อมั่นทั้งฉบับ เท่ากับ 0.98 2) แบบวัดความคิดสร้างสรรค์ทางวิทยาศาสตร์ เป็นแบบทดสอบแบบอัตนัย จำนวน 3 ข้อ มีค่าอำนาจจำแนกตั้งแต่ 0.30 – 0.61 ค่าความเชื่อมั่นทั้งฉบับเท่ากับ 0.87 และ 3) แบบประเมินความคิดสร้างสรรค์ จากการสร้างชิ้นงานของนักเรียน และระยะที่ 4 ได้แก่ แบบประเมินผลการจัดการเรียนรู้ จำนวน 20 ข้อ สถิติที่ใช้ในการวิเคราะห์ข้อมูล ได้แก่ ร้อยละ ค่าเฉลี่ย ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน และทดสอบสมมุติฐานด้วยสถิติ t-test (Dependent Samples)

จากผลการวิจัยพบว่า

ระยะที่ 1 ผลการศึกษาสภาพปัญหาในชั้นเรียน ในการจัดกาเรียนรู้วิชาวิทยาศาสตร์ พบว่า การจัดกิจกรรมการเรียนรู้ส่วนใหญ่ยึดครูเป็นศูนย์กลางในการถ่ายทอดความรู้ เน้นการบรรยายและให้นักเรียนท่องจำ จด เน้นเนื้อหามากกว่าการฝึกทักษะ นักเรียนจึงได้ลงมือปฏิบัติกิจกรรมด้วยตนเองน้อย การบูรณาการวิทยาศาสตร์ร่วมกับสาขาวิชาอื่น ๆ ค่อนข้างน้อย นักเรียนสามารถทำการทดลองตามขั้นตอนในหนังสือเรียนได้ แต่ไม่สามารถตั้งคำถามหรือปัญหาจากสิ่งที่สังเกตเห็นซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของการสืบเสาะหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์ได้ นอกจากนี้นักเรียนขาดการมีปฏิสัมพันธ์กับเพื่อนในห้องเรียน นักเรียนจะไม่มีความมั่นใจในตนเอง ไม่กล้าถามตอบ ไม่กล้าคิด หรือออกแบบสิ่งใหม่ ๆ ที่แตกต่างไปจากสิ่งที่มีอยู่เดิม หรือตัวอย่างที่มีในหนังสือเรียน มักจะมีแนวคิดคล้าย ๆ กัน ขาดความคิดริเริ่ม และความคิดที่แปลกใหม่

ระยะที่ 2 ผลการพัฒนาการจัดการเรียนรู้ตามแนวคิดสะตีมศึกษา โดยผลิตชิ้นงานจากวัสดุเหลือใช้ ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1/8 ซึ่งเป็นกลุ่มทดลอง (Try Out) มีประสิทธิภาพด้านกระบวนการและผลลัพธ์ (E1/E2) แยกพิจารณาเป็น 2 ด้าน โดยด้านทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ ขั้นบูรณาการ มีค่าเท่ากับ 81.07/80.24 และด้านความคิดสร้างสรรค์ทางวิทยาศาสตร์ มีค่าเท่ากับ 82.14/81.08 ซึ่งเป็นไปตามเกณฑ์ที่กำหนดไว้ 80/80

ระยะที่ 3 ผลการนำนวัตกรรมไปใช้ในการแก้ปัญหา นักเรียนที่ได้รับการจัดการเรียนรู้ด้วยกระบวนการจัดการเรียนรู้ตามแนวคิดสะตีมศึกษา โดยผลิตชิ้นงานจากวัสดุเหลือใช้ ที่พัฒนา และปรับปรุงแล้ว เมื่อเปรียบเทียบระหว่างคะแนนก่อนและหลังเรียน พบว่า นักเรียนมีทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ ขั้นบูรณาการ และมีความคิดสร้างสรรค์ทางวิทยาศาสตร์ หลังเรียนสูงกว่าก่อนเรียนอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติที่ระดับ .05

ระยะที่ 4 ผลการประเมินผลนวัตกรรมที่ใช้ในการแก้ปัญหา นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 ที่เรียนด้วยกิจกรรมการเรียนรู้ตามแนวคิดสะตีมศึกษา โดยผลิตชิ้นงานจากวัสดุเหลือใช้ ประเมินผลการจัดการเรียนรู้ด้วยกิจกรรมการเรียนรู้ อยู่ในระดับมากที่สุด (x̅ = 4.65, S.D. = 0.59)