The Development of Activities Based on 5E Inquiry Cycle with Concept Mapping to Enhance the Scientific Reasoning Ability in Chemistry on the Topic of Atoms and Properties of Elements of Grade 10 Students

Abstract

The purposes of this research were 1) to develop activities based on the 5E inquiry cycle with concept mapping and 2) to compare the scientific reasoning ability of Grade 10 students through the 5E inquiry cycle with concept mapping during the pre-test and post-test. This research was a pre-experimental design. The samples were 40 grade 10 students in the first semester at Sarakhampittayakhom School. The samples were selected using the cluster random sampling technique. The research instruments included 1) the 9 lesson plans of the 5E inquiry cycle with concept mapping on atoms and properties of elements in chemistry and 2) the scientific reasoning test of atoms and properties of elements. Statistics used in this research consist of mean, standard deviation, percentage, and dependent t-test.

The results of the study were as follows:

1.1 Effects of development activities based on the 5E inquiry cycle with concept mapping included the 5 stages: 1) engagement, 2) exploration, 3) explanation, 4) elaboration, and evaluation. This showed that students who learned through the 5E inquiry cycle with concept mapping enhanced their ability to conclude and also checked the issue about the ability to explore situations or problems and the ability to predict the answer in the Explore stage and Explain stage. In addition, scientific reasoning abilities included the ability to examine situations or problems; students analyzed the problem or situation using correctly complete knowledge evidence for exploration, and the ability to predict the answer; students predicted the answer correctly happened for the conclusion by using the scientific process and scientific knowledge, and the ability to conclude; students used scientific evidence or knowledge that collected data, presented, debated, and checked the credibility of the data that led to the correct conclusion.

1.2 Evaluation of the learning plans on the 5E inquiry cycle with concept mapping to enhance the scientific reasoning ability in chemistry on the topic of atoms and properties of elements of grade 10 students from educationists found that the learning plans were suitable for learning.

1.3 The efficiency of the development of activities based on 5E inquiry cycle with concept mapping to enhance the scientific reasoning ability in chemistry on the topic of atoms and properties of elements of grade 10 students had an efficiency of 87.74/82.71, which meets the criteria of 70/70.

2. Grade 10 students who have been learning through the 5E inquiry cycle with concept mapping having scientific reasoning ability post-test higher than pre-test criteria with the significant of .05 level.

การวิจัยครั้งนี้มีจุดประสงค์ ได้แก่ 1. เพื่อพัฒนากิจกรรมการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ 5 ขั้น (5E) ร่วมกับแผนผังมโนทัศน์ ที่ส่งเสริมความสามารถการให้เหตุผลเชิงวิทยาศาสตร์ 2. เพื่อเปรียบเทียบความสามารถการให้เหตุผลเชิงวิทยาศาสตร์ของนักเรียนที่เรียนด้วยกิจกรรมการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ 5 ขั้น (5E) ร่วมกับแผนผังมโนทัศน์ ระหว่างก่อนเรียนและหลังเรียน การวิจัยครั้งนี้ เป็นการออกแบบการวิจัยเชิงทดลองเบื้องต้น (Pre-experimental Design) ตัวอย่าง ได้แก่ นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4/9 โรงเรียนสารคามพิทยาคม อำเภอเมือง จังหวัดมหาสารคาม สำนักงานเขตพื้นที่การศึกษามัธยมศึกษา เขต 26 ภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 2567 จำนวน 40 คน ซึ่งได้มาโดยการสุ่มตัวอย่างแบบกลุ่ม (Cluster Random Sampling) เครื่องมือที่ใช้ในการวิจัยประกอบด้วย 1) แผนการจัดการเรียนรู้แบบการสืบเสาะหาความรู้ 5 ขั้น (5E) ร่วมกับแผนผังมโนทัศน์ เรื่องอะตอมและสมบัติของธาตุ จำนวน 9 แผน 14 ชั่วโมง 2) แบบวัดความสามารถการให้เหตุผลเชิงวิทยาศาสตร์ เรื่อง อะตอมและสมบัติของธาตุ สถิติที่ใช้การวิเคราะห์ข้อมูล ได้แก่ ค่าเฉลี่ย ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน และการทดสอบที (Dependent t-test)

ผลการวิจัย พบว่า

1.1 ผลการพัฒนากิจกรรมการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ 5 ขั้น (5E) ร่วมกับแผนผังมโนทัศน์ ประกอบด้วย 5 ขั้น ดังนี้ 1) ขั้นสร้างความสนใจ 2) ขั้นสำรวจและค้นหา 3) ขั้นอธิบาย 4) ขั้นขยายความรู้ 5) ขั้นประเมิน พบว่า การนำแผนผังมโนทัศน์มาร่วมกับกิจกรรมการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ ในขั้นที่ 2 สำรวจและค้นหา และขั้นที่ 3 อธิบาย ช่วยส่งเสริมความสามารถการให้เหตุผลเชิงวิทยาศาสตร์ในด้านการลงข้อสรุปได้ และช่วยตรวจสอบประเด็นที่เกี่ยวข้องกับความสามารถสำรวจสถานการณ์หรือปัญหาและการคาดการณ์สิ่งที่เกิดขึ้นของนักเรียน นอกจากนี้ ความสามารถการให้เหตุผลเชิงวิทยาศาสตร์ของนักเรียน ตามองค์ประกอบการให้เหตุผลเชิงวิทยาศาสตร์ 1) ความสามารถการสำรวจสถานการณ์หรือปัญหา พบว่า นักเรียนสามารถสำรวจสถานการณ์หรือปัญหาโดยใช้หลักฐานได้อย่างถูกต้องและครบถ้วน 2) ความสามารถการคาดการณ์สิ่งที่เกิดขึ้น พบว่า นักเรียนสามารถคาดคะเนคำตอบที่มีความถูกต้องสามารถนำไปสู่การลงข้อสรุปได้ และ3) ความสามารถการลงข้อสรุป พบว่า นักเรียนสามารถลงข้อสรุปได้อย่างถูกต้อง และอธิบายโดยใช้หลักฐานที่ถูกต้อง

1.2 ผลการประเมินแผนการจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ 5 ขั้น (5E) ร่วมกับแผนผังมโนทัศน์ ที่ส่งเสริมความสามารถการให้เหตุผลเชิงวิทยาศาสตร์ เรื่อง อะตอมและสมบัติของธาตุ ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 จากผู้เชี่ยวชาญ พบว่า แผนการจัดการเรียนรู้มีความเหมาะสมมาก

1.3 ผลการวิเคราะห์ประสิทธิภาพของการพัฒนาการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ 5 ขั้น (5E) ร่วมกับแผนผังมโนทัศน์ ที่ส่งเสริมความสามารถการให้เหตุผลเชิงวิทยาศาสตร์ เรื่อง อะตอมและสมบัติของธาตุ ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 มีประสิทธิภาพ 87.74/82.71 ซึ่งสูงกว่าเกณฑ์ประสิทธิภาพ 70/70 ที่ตั้งไว้

2. นักเรียนที่เรียนด้วยกิจกรรมการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ 5 ขั้น (5E) ร่วมกับแผนผังมโนทัศน์ มีความสามารถการให้เหตุผลเชิงวิทยาศาสตร์หลังเรียนสูงกว่าก่อนเรียน อย่างมีนัยสำคัญที่ระดับ .05