นวัตกรรมทางการศึกษา STEM Education

จุดเริ่มต้นของแนวคิด STEM Education 

          มีจุดเริ่มต้นมาจากประเทศสหรัฐอเมริกา ที่พบว่าผลการทดสอบโครงการประเมินผลนักเรียนนานาชาติ (Program for International Student Assessment หรือ PISA) และการทดสอบด้านคณิตศาสตร์ วิทยาศาสตร์ระดับสากล (Trends in International Mathematics and Science Study หรือ TIMSS) ของสหรัฐอเมริกานั้นต่ำกว่าหลายประเทศ มีคะแนนวิชาวิทยาศาสตร์และคณิตศาสตร์ลดลง ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความถดถอยของคุณภาพการจัดการศึกษา โดยประเทศสหรัฐอเมริกาคาดหวังว่านโยบายการศึกษาแบบการสอนด้วยการใช้ STEM Education จะช่วยยกระดับผลการสอบต่างๆให้สูงขึ้น ส่งผลให้ประชากรมีคุณภาพและส่งผลให้สามารถแก้ปัญหาของชาติในด้านอื่นๆได้

          นอกจากประเทศสหรัฐอเมริกาแล้วในประเทศอื่นๆ ก็ได้ให้ความสนใจการจัดการเรียนการสอนรูปแบบ STEM Education เช่นในประเทศจีน อินเดีย ส่วนในประเทศไทยขณะนี้สถาบันการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี(สสวท.) ก็ได้ให้ความสำคัญและส่งเสริมการใช้ STEM Education ในการจัดการเรียนการสอนในประเทศไทยเช่นกัน เพราะเราคาดหวังว่าการใช้ STEM Education จะช่วยพัฒนาการศึกษาของเด็กนักเรียนไทยให้มีคุณภาพ มีผลการทดสอบระดับนานาชาติที่สูงขึ้น

STEM Education คืออะไร  ประกอบด้วยอะไรบ้าง ?

          STEM Education คือ แนวทางการจัดการศึกษาที่เป็นการบูรณาการข้ามกลุ่มสาระวิชา (Interdisciplinary Integration) ระหว่างวิชาวิทยาศาสตร์ (Science : S), เทคโนโลยี (Technology : T), วิศวกรรมศาสตร์ (Engineer : E) และคณิตศาสตร์ (Mathematics : M) เพื่อให้ผู้เรียนนำความรู้ทุกแขนงมาใช้ในการแก้ปัญหา การค้นคว้า และการพัฒนาสิ่งต่างๆในสถานการณ์โลกปัจจุบัน

          STEM Education ประกอบด้วย การนำจุดเด่นของธรรมชาติวิชา ตลอดจนวิธีการสอนของแต่ละวิชามาผสมผสานกัน คือ

• วิทยาศาสตร์ (S) เป็นวิชาที่ว่าด้วยความเข้าใจในธรรมชาติ การสอนวิทยาศาสตร์ในแบบ STEM Education ต้องการให้นักเรียนมีความสนใจ มีความกระตือรือร้น รู้สึกท้าทาย เกิดความมั่นใจในการเรียน ทำให้ผู้เรียนสนใจที่จะเรียนในสาขาวิทยาศาสตร์ในระดับที่สูงขึ้นและประสบความสำเร็จในการเรียน
• เทคโนโลยี (T) เป็นวิชาที่ว่าด้วยกระบวนการทำงานที่มีการประยุกต์ศาสตร์สาขาอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องมาใช้ในการแก้ปัญหา ปรับปรุง พัฒนาสิ่งต่างๆ เพื่อตอบสนองความต้องการของมนุษย์ ผ่านกระบวนการทำงานทางเทคโนโลยีที่เรียกว่า Engineering Design
• วิศวกรรมศาสตร์ (E) เป็นวิชาที่เกี่ยวกับการสร้างสรรค์นวัตกรรมหรือสร้างสิ่งต่างๆ เพื่อมาอำนวยความสะดวกของมนุษย์ โดยอาศัยความรู้ด้านวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์และกระบวนการทางเทคโนโลยี มาประยุกต์ใช้สร้างสรรค์ชิ้นงานนั้นๆ
• คณิตศาสตร์ (M) เป็นวิชาที่ว่าด้วยการศึกษาเกี่ยวกับการคำนวณ  กระบวนการคิดคณิตศาสตร์  ภาษาคณิตศาสตร์  และการส่งเสริมการคิดคณิตศาสตร์ขั้นสูง

ทฤษฎีที่สนับสนุนการจัดการเรียนการสอนแบบ STEM Education 

          ทฤษฎีที่สนับสนุนการจัดการเรียนการสอนแบบ STEM Education คือ ทฤษฎีการสร้างความรู้ด้วยตนเองโดยการสร้างสรรค์ชิ้นงาน (Constructionism) 

          ทฤษฎี Constructionism เป็นทฤษฎีที่มีพื้นฐานมาจากทฤษฎีพัฒนาการทางสติปัญญาของเพียเจต์ (Piaget) เช่นเดียวกับทฤษฎีการสร้างความรู้ (Constructivism) ผู้พัฒนาทฤษฎีนี้คือ ศาสตราจารย์ ซีมัวร์ เพเพอร์ท (Seymour Papert) อาจารย์สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (Massachusetts Institute of Technology) 

          แนวความคิดของทฤษฎีนี้คือ การเรียนรู้ที่ดีเกิดจากการสร้างพลังความรู้ในตนเองและด้วยตนเองของผู้เรียน หากผู้เรียนมีโอกาสได้สร้างความคิดและนำความคิดของตนเอง ไปสร้างสรรค์ชิ้นงานโดยอาศัยสื่อและเทคโนโลยีที่เหมาะสม จะทำให้เห็นความคิดนั้นเป็นรูปธรรมที่ชัดเจน ความรู้ที่ผู้เรียนสร้างขึ้นในตนเองนี้ จะมีความหมายต่อผู้เรียน จะอยู่คงทน ผู้เรียนจะไม่ลืมง่าย และจะสามารถถ่ายทอดให้ผู้อื่นเข้าใจความคิดของตนได้ดี และยังจะเป็นฐานให้ผู้เรียนสามารถสร้างความรู้ใหม่ต่อไปได้อย่างไม่มีที่สิ้นสุด

การนำ STEM Education ไปประยุกต์ใช้

          STEM Education เป็นการบูรณาการที่สามารถจัดสอนได้ในทุกระดับชั้นตั้งแต่ชั้นอนุบาล - มัธยมศึกษาตอนปลาย โดยใช้หลักการจัดการเรียนการสอนโดยยึดผู้เรียนเป็นศูนย์กลาง ซึ่งครูผู้สอนใช้วิธีการสอนแบบการจัดการเรียนการสอนโดยใช้ปัญหาเป็นหลัก (Problem - Based Instruction), การจัดการเรียนการสอนโดยใช้โครงการ (Project - Based Instruction) และการจัดการเรียนการสอนโดยใช้การออกแบบ (Design - Based Instruction) ทำให้ผู้เรียนสามารถสร้างสรรค์ พัฒนาชิ้นงานได้ดี และถ้าครูผู้สอนสามารถเริ่มใช้ STEM Education ในการสอนได้เร็วเท่าใด ก็ยิ่งเป็นการเพิ่มความสามารถและศักยภาพของผู้เรียนได้มากขึ้นเท่านั้น

ข้อดี - ข้อจำกัด ของการจัดการเรียนการสอนโดยใช้ STEM Education

          ข้อดี

          1. เป็นการสอนที่ส่งเสริมให้ผู้เรียนมองเห็นความสัมพันธ์ระหว่างสาขาวิชาที่เรียนกับสาขาวิชาอื่นที่เกี่ยวข้อง ซึ่งทำให้ผู้เรียนมีทัศนะกว้างไกล

          2. ผู้เรียนสามารถนำความรู้และประสบการณ์ที่ได้รับไปใช้ในชีวิตประจำวันได้จริงและใช้ได้อย่างเหมาะสม

          3. เป็นการสอนที่ส่งเสริมกิจกรรมการจัดการเรียนการสอนได้หลากหลายรูปแบบ

          4. การสอนรูปแบบ STEM Education จะทำให้ผู้เรียนเกิดพัฒนาการด้านต่างๆ อย่างครบถ้วน สอดคล้องกับแนวการพัฒนาคนให้มีคุณภาพในศตวรรษที่ 21 ทั้งด้านปัญญา  ด้านทักษะการคิด เช่น การคิดวิเคราะห์ การคิดสร้างสรรค์ และด้านคุณลักษณะ  เช่น ผู้เรียนมีทักษะการทำงานกลุ่ม มีทักษะการสื่อสารที่มีประสิทธิภาพ 

          ข้อจำกัด

          1. ประเทศไทยมีเพียงหลักสูตรการสอนที่แบ่งเป็นกลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์, เทคโนโลยี และ คณิตศาสตร์เท่านั้น แต่ยังไม่มีกลุ่มสาระการเรียนรู้วิศวกรรมศาสตร์ปรากฏอย่างชัดเจนในระดับการศึกษาขั้นพื้นฐาน จะมีลักษณะเป็นเพียงแค่การสอดแทรกอยู่ในวิชากลุ่มวิทยาศาสตร์ และ เทคโนโลยีเท่านั้น ทำให้ขาดความชัดเจน ขาดความต่อเนื่องและขาดความสอดคล้องกันของแต่ละกลุ่มสาระ จึงทำให้ไม่มีแนวทางให้ครูผู้สอนนำไปจัดการเรียนการสอนได้

          2. ความไม่พร้อมด้านสื่อการสอน บทเรียน กระบวนการวัดและประเมินผลที่ชัดเจน จะทำให้การจัดการเรียนการสอนแบบ STEM Education ประสบความสำเร็จได้ยาก

          3. ครูผู้สอนไม่มีความสามารถ ไม่มีความชำนาญ และไม่มีความรู้เพียงพอ ดังนั้นจึงต้องมีการเตรียมการศึกษาและวางแผนการดำเนินงาน STEM Education ให้ชัดเจน มีการอบรมให้ความรู้แก่ครู เพื่อให้การดำเนินงานเป็นไปอย่างมีรูปธรรม เนื่องจากแผนการพัฒนาครูที่ดีและชัดเจน จะมีส่วนที่ทำให้ผู้บริหารสถานศึกษาและครูผู้สอนเข้าใจและสามารถนำไปสอนได้อย่างมีประสิทธิภาพ 

          4. การรวมเนื้อหาและประสบการณ์ให้มีการบูรณาการในระดับชั้นมัธยมศึกษาและในระดับที่สูงขึ้นเป็นไปได้ยาก

*********************************************************************************

บรรณานุกรม

ทิศนา แขมมณี.  (2555).  ศาสตร์การสอน องค์ความรู้เพื่อการจัดกระบวนการเรียนรู้ที่มี

       ประสิทธิภาพ.  พิมพ์ครั้งที่ 15.  กรุงเทพฯ: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย.

ธำรง บัวศรี.  (2532).  ทฤษฎีหลักสูตร การออกแบบและพัฒนา.  พิมพ์ครั้งที่ 2.  กรุงเทพฯ: คุรุสภา.

พรทิพย์ ศิริภัทราชัย.  (2556, เมษายน-มิถุนายน).  STEM Education กับการพัฒนาทักษะในศตวรรษ

       ที่ 21.  นักบริหาร.  33(2): 49-55.

รักษพล ธนานุวงศ์.  (2556, พฤษภาคม-มิถุนายน).  เรียนรู้สภาวะโลกร้อนด้วย STEM Education แบบ

       บูรณาการ.  สสวท.  41(182): 15-20.

วิชัย ดิสสระ.  (2533).  การพัฒนาหลักสูตรและการสอน.  กรุงเทพฯ: ภาควิชาหลักสูตรและการสอน 

       คณะศึกษาศาสตร์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ ประสานมิตร.