A development of Learning management model based on STEAM concept to promote problem-solving skills for pre-service teacher of Mathematics program of Nakhon Ratchasima Rajabhat University

Abstract

The objectives of this research were: 1) to study the basic information and needs for developing a learning management model based on the STEAM concept to promote problem-solving skills for Bachelor of Education students majoring in Mathematics, 2) to develop a learning management model based on the STEAM concept to promote problem-solving skills for Bachelor of Education students majoring in Mathematics, 3) to study the effects of using the STEAM learning management model to promote problem-solving skills for Bachelor of Education students majoring in Mathematics as follows, 3.1) students have problem-solving skills after learning that exceed the 70% threshold, 3.2) students have higher problem-solving skills after learning compared to before learning. The researcher developed a learning management model based on the Joyce and Weil model. The sample group consisted of 30 first-year Bachelor of Education students majoring in Mathematics, selected through cluster random sampling. The tools used for data collection included student questionnaires, student interviews, STEAM expert interviews, Calculus1 instructor interviews, manual for using the model, learning management plans, and problem-solving skill assessment. The given data was analyzed by using basic statistics including percentage, mean, standard deviation, and the research hypothesis test statistic, which is the Wilcoxon Signed Rank Test.

The results of the research were as follows:

1. The results of the study on the basic information, needs, and guidelines for developing a learning management model based on the STEAM concept to promote problem-solving skills for Bachelor of Education students in Mathematics revealed that, 1) the objectives of the learning management model should align with the curriculum and students. Instructors should design situations related to daily life and encourage students to learn through hands-on practice. 2) The content of the learning management includes functions and graphs, limits and continuity, and the application of derivatives. This content can be integrated with various fields and is connected to daily life. 3) The learning management process should encourage students to develop to their full potential. 4) Learning activities should be engaging for students and connected to real life. 5) For measuring and assessing problem-solving skills, authentic assessment should be used, with Formative Assessment to provide feedback to students, enabling them to continue their self-development, and Summative Assessment to determine quality at the end of the learning process.

2. The results of developing a learning management model based on the STEAM concept to promote problem-solving skills for Bachelor of Education students majoring in Mathematics, which has been developed, consist of 6 components, namely 1. The goals of the learning management model are as follows: Students can connect new knowledge or information to their existing knowledge structure. They can create knowledge independently through practice and social interaction, and they develop problem-solving skills. 2. The steps of the model consist of 5 stages as follows: Step 1: Presentation of the situation Step 2: Exploration and analysis of the problem Step 3: Design of the solution Step 4: Testing and evaluation Step 5: Presentation 3. Social structure: This explains the roles and relationships between the teacher and the students throughout different periods of using the learning management model. 4. Principles of Interaction Display: The principles of interaction display are that the instructor creates a learning atmosphere where learners can learn freely and facilitates the students. Positive reinforcement is used to build students' self-confidence in learning to achieve their goals. 5. Support system: The support system includes Wireless internet system for information retrieval, computer laboratory, mathematics branch library, and the use of the GeoGebra program. 6. The implementation of the learning management model is suitable for higher education students, applied to content types that involve real-life applications. The components have been confirmed and supported by expert group seminars, indicating that the learning process can be organized according to the developed model.

3. The results of using the STEAM learning management model to promote problem-solving skills for Bachelor of Education students in the Mathematics program are as follows.

3.1 A total of 30 students who learned through the STEAM educational management model to promote problem-solving skills for Bachelor of Education students in the Mathematics program showed post-learning problem-solving skills significantly higher than the 70% threshold at the .05 level of statistical significance.

3.2 A total of 30 students who learned through the STEAM educational management approach to promote problem-solving skills for Bachelor of Education students in the Mathematics program had a statistically significant increase in their average mathematics scores in the Calculus 1 course after learning, compared to before learning, at the .05 level.

การวิจัยครั้งนี้ มีวัตถุประสงค์การวิจัย คือ 1. เพื่อศึกษาข้อมูลพื้นฐาน และความต้องการในการพัฒนารูปแบบการจัดการเรียนรู้ตามแนวคิด STEAM เพื่อส่งเสริมทักษะการแก้ปัญหา สำหรับนักศึกษาครุศาสตรบัณฑิต สาขาวิชาคณิตศาสตร์ 2. เพื่อพัฒนารูปแบบการจัดการเรียนรู้ตามแนวคิด STEAM เพื่อส่งเสริมทักษะการแก้ปัญหา สำหรับนักศึกษาครุศาสตรบัณฑิต สาขาวิชาคณิตศาสตร์ 3. เพื่อศึกษาผลของการใช้รูปแบบการจัดการเรียนรู้ตามแนวคิด STEAM เพื่อส่งเสริมทักษะการแก้ปัญหา สำหรับนักศึกษาครุศาสตรบัณฑิต สาขาวิชาคณิตศาสตร์ ดังนี้ 3.1 นักศึกษามีความสามารถในทักษะการแก้ปัญหาหลังเรียนสูงกว่าเกณฑ์ร้อยละ 70 3.2 นักศึกษามีความสามารถในทักษะการแก้ปัญหาหลังเรียนสูงกว่าก่อนเรียน ผู้วิจัยได้พัฒนารูปแบบการจัดการเรียนรู้ตามรูปแบบของจอยส์และเวลล์ โดยกลุ่มตัวอย่าง คือ นักศึกษาครุศาสตรบัณฑิต สาขาวิชาคณิตศาสตร์ ชั้นปีที่ 1 จำนวน 30 คน ได้มาจากการสุ่มแบบกลุ่ม (Cluster Random Sampling) เครื่องมือที่ใช้เก็บรวบรวมข้อมูล ได้แก่ แบบสอบถามนักศึกษา แบบสัมภาษณ์นักศึกษา แบบสัมภาษณ์ผู้เชี่ยวชาญด้าน STEAM แบบสัมภาษณ์ผู้สอนรายวิชาแคลคูลัส 1 คู่มือการใช้รูปแบบ แผนการจัดการเรียนรู้ แบบวัดทักษะการแก้ปัญหา โดยวิเคราะห์ข้อมูลโดยใช้สถิติพื้นฐาน ได้แก่ ร้อยละ ค่าเฉลี่ย ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน และใช้สถิติทดสอบสมมติฐานการวิจัย คือ Wilcoxon Signed Rank Test ผลการวิจัยพบว่า

ผลการวิจัยพบว่า

1. ผลของการศึกษาข้อมูลพื้นฐาน ความต้องการ และแนวทางในการพัฒนารูปแบบการจัดการเรียนรู้ตามแนวคิด STEAM เพื่อส่งเสริมทักษะการแก้ปัญหา สำหรับนักศึกษาครุศาสตรบัณฑิต สาขาวิชาคณิตศาสตร์ พบว่า 1) จุดมุ่งหมายของรูปแบบการจัดการเรียนรู้ควรสอดคล้องกับหลักสูตรและนักศึกษา โดยผู้สอนควรออกแบบสถานการณ์ที่เกี่ยวข้องกับชีวิตประจำวัน และส่งเสริมให้นักศึกษาได้เรียนรู้ผ่านการลงมือปฏิบัติ 2) เนื้อหาของการจัดการเรียนรู้ ได้แก่ ฟังก์ชันและกราฟ ลิมิตและความต่อเนื่อง และการประยุกต์อนุพันธ์ โดยเนื้อหานั้นสามารถนำมาบูรณาการกับหลากหลายศาสตร์ และมีความเชื่อมโยงกับชีวิตประจำวัน 3) กระบวนการจัดการเรียนรู้ควรส่งเสริมให้นักศึกษาพัฒนาตนได้เต็มตามศักยภาพ 4) กิจกรรมการจัดการเรียนรู้ควรเป็นกิจกรรมที่นักศึกษาให้ความสนใจ และเชื่อมโยงกับชีวิตจริง 5) การวัดผลและการประเมินผลควรวัดผลตามสภาพจริง (Authentic Assessment) โดยประเมินแบบ Formative Assessment เพื่อให้ผลป้อนกลับไปยังนักศึกษาทำให้นักศึกษาสามารถพัฒนาตนเองต่อได้ และประเมินแบบ Summative Assessment เพื่อตัดสินคุณภาพ หลังสิ้นสุดการจัดการเรียนรู้

2. ผลการพัฒนารูปแบบการจัดการเรียนรู้ตามแนวคิด STEAM เพื่อส่งเสริมทักษะการแก้ปัญหา สำหรับนักศึกษาครุศาสตรบัณฑิต สาขาวิชาคณิตศาสตร์ ที่พัฒนาขึ้นมีองค์ประกอบ 6 องค์ประกอบ ได้แก่ 1. เป้าหมายของรูปแบบการจัดการเรียนรู้ นักศึกษาสามารถเชื่อมโยงความรู้หรือข้อมูลใหม่ให้เข้าโครงสร้างความรู้เดิมของนักศึกษา นักศึกษาสร้างองค์ความรู้ได้ด้วยตนเอง จากการปฏิบัติและการมีปฏิสัมพันธ์ทางสังคม และนักศึกษาได้พัฒนาทักษะการแก้ปัญหา 2. ขั้นตอนของรูปแบบ ประกอบด้วย 5 ขั้นตอน ดังนี้ ขั้นที่ 1 ขั้นการนำเสนอสถานการณ์ ขั้นที่ 2 ขั้นสำรวจและวิเคราะห์ปัญหา ขั้นที่ 3 ขั้นออกแบบวิธีแก้ปัญหา ขั้นที่ 4 ขั้นทดสอบและประเมินผล ขั้นที่ 5 ขั้นการนำเสนอ 3. รูปแบบของสังคม เป็นการอธิบายบทบาทและความสัมพันธ์ระหว่างผู้สอนและนักศึกษาตลอดช่วงเวลาต่าง ๆ ของการใช้รูปแบบการจัดการเรียนรู้ 4. หลักการแสดงการโต้ตอบ มีหลักการแสดงโต้ตอบ คือ ผู้สอนจัดบรรยากาศการเรียนรู้ให้นักศึกษาสามารถเรียนรู้ได้อย่างอิสระ และอำนวยความสะดวกให้แก่นักศึกษา ใช้การเสริมแรงทางบวกให้นักศึกษามีความเชื่อมั่นในตนเองสำหรับการเรียนรู้ เพื่อให้บรรลุเป้าหมาย 5. ระบบการสนับสนุน มีระบบสนับสนุน ได้แก่ ระบบอินเทอร์เน็ตไร้สายเพื่อการสืบค้นข้อมูล ห้องปฏิบัติการคอมพิวเตอร์ ห้องสมุดสาขาวิชาคณิตศาสตร์ การใช้โปรแกรม GeoGebra 6. การนำรูปแบบการจัดการเรียนรู้ไปใช้ เหมาะสำหรับนักศึกษาระดับอุดมศึกษา โดยนำไปใช้กับเนื้อหาประเภทการประยุกต์ใช้ในชีวิตประจำวัน ซึ่งองค์ประกอบได้รับการยืนยันและสนับสนุนจากการสัมมนาอิงกลุ่มผู้เชี่ยวชาญ พบว่า สามารถจัดกระบวนการเรียนรู้ได้ตามรูปแบบที่พัฒนาขี้นมา

3. ผลการใช้รูปแบบการจัดการเรียนรู้ตามแนวคิด STEAM เพื่อส่งเสริมทักษะการแก้ปัญหา สำหรับนักศึกษาครุศาสตรบัณฑิต สาขาวิชาคณิตศาสตร์ ได้ผลดังนี้

3.1 นักศึกษาที่เรียนด้วยรูปแบบการจัดการเรียนรู้ตามแนวคิด STEAM เพื่อส่งเสริมทักษะการแก้ปัญหา สำหรับนักศึกษาครุศาสตรบัณฑิต สาขาวิชาคณิตศาสตร์ มีความสามารถในทักษะการแก้ปัญหาหลังเรียนสูงกว่าเกณฑ์ร้อยละ 70 อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติที่ระดับ .05

3.2 นักศึกษาที่เรียนด้วยรูปแบบการจัดการเรียนรู้ตามแนวคิด STEAM เพื่อส่งเสริมทักษะการแก้ปัญหา สำหรับนักศึกษาครุศาสตรบัณฑิต สาขาวิชาคณิตศาสตร์ มีคะแนนเฉลี่ยทางการเรียนคณิตศาสตร์ในรายวิชาแคลคูลัส 1 หลังเรียนสูงกว่าก่อนเรียนอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติที่ระดับ .05