รายวิชาการพัฒนารูปแบบการสอนวิทยาศาสตร์

รหัสวิชา : 1024104
ชืื่อวิชา การพัฒนารูปแบบการสอนวิทยาศาสตร์

คำอธิบายรายวิชาการพัฒนารูปแบบการสอนวิทยาศาสตร์

         ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับรูปแแบการสอนวิทยาศาสตร์แบบต่างๆรูปแบบการสอนเพื่อพัฒนาสติปัญญาและทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ รูปแบบการสอนที่เหมาะสมกับการสอนชีววิทยา เคมี และฟิสิกส์เพื่อพัฒนาบุคคล การเลือกรูปแบบการสอนให้เหมาะสมกับนักเรียนและชั้นเรียน การทดลองสอนตามรูปแบบการสนที่ัฒนาขึ้น

จุดประสงค์การเรียนรู้

1.เพื่อให้รู้และเข้าใจเกี่ยวกับรูปแบบการสอนวิทยาศาสตร์ในรูปแบบต่างๆ

2.เพื่อพัฒนารูปแบบการสอนให้นักเรียนเกิดการพัฒนาสติปัญญาและทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์

3.เพื่อให้บุคลากรนั้นพัฒนารูปแบบการสอนให้เหมาะสมกับรายวิชาและเหมาะสมกับนักเรียนและชั้นเรียนที่จะสอน

4.เพื่อให้บุคคลากรมีการพัฒนารูปแบบการสอนให้พัฒนาขึ้น

ระดับคุณภาพ

                                                                    A                   81-100

                      B+                  76-80

                      B                   71-75

                      C+                  66-70

                      C                   61-65

                      D+                  56-60

                      D                   51-55
                      F                   0-50

ตารางงานรายสัปดาห์

สัปดาห์	รายละเอียดกิจกรรม	หมายเหตุ
1	ศึกษาความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับรูปแบบการสอนวิทยาศาสตร์
2	ศึกษารูปแบบการสอนแบบต่างๆ
3	ศึกษาการพัฒนาสติปัญญา
4	ศึกษาทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์
5	ศึกษารูปแบบการสอนที่เหมาะสมกับการสอนชีววิทยา เคมี และฟิกส์เพื่อพัฒนาบุคคล
6	ศึกษาการเลือกรูปแบบการสอนให้เหมาะสมกับนักเรียนและชั้นเรียน
7	ศึกษาหลักการหลักสูตรการจักการเรียนการสอน
8	ศึกษางานวิจัย Tyler
9	ศึกษาความหมาย  SU Model
10	ศึกษารูปแบบ  SU Model
11	ศึกษาความหมาย  NPU Model
12	ศึกษาความหมาย  LRU Model
13	ศึกษาความหมาย  DRU Model
14	ศึกษารูปแบบ  DRU Model
15	ศึกษาค้นคว้าตัวอย่างงานแผนการสอน
16	นำเสนอแผนการสอนรูปแบบการสอนวิทยาศาสตร์

1.ศึกษาข้อมูลพื้นฐาน

        1.รูปแบบ DRU Model

     

   ขั้นแรก  D:Diagnosis of Needs)การวิเคราะห์ความต้องการเรียนรู้

1)ใช้คำถามกระตุ้นความคิดในการกำหนดจุดมุ่งหมายการเรียนรู้ (specifying learning goals)เพื่อให้ผู้เรียนระบุว่าหน่วยการเรียนรู้หรือบทเรียนนั้น ๆ มีความรู้และทักษะอะไร ผู้เรียนจะต้องจุดมุ่งหมายการเรียนรู้จะถูกระบุว่า ผู้เรียนจะต้องเรียนรู้อะไร และหรือสามารถทำอะไรได้
2)ใช้คำถามเพื่อให้ผู้เรียนคิดระดับพัฒนาการในการเรียนรู้ เป็นการออกแบบการเรียนรู้โดยอาศัยแนวคิดการกำหนดเกณฑ์คุณภาพเป็นค่าระดับตามโครงสร้างการสังเกตผลการเรียนรู้ (structure of observed learning out-come : SOLO Taxonomy) การวางกรอบการประเมินการเรียนรู้ จะช่วยให้มั่นใจว่าการจัดการเรียนการสอนหรือเรียนรู้ตรงตามจุดมุ่งหมายในการเรียนรู้ อันส่งผลให้ประสบความสำเร็จในการเรียนรู้

3)ผู้เรียนออกแบบการเรียนรู้หรือเลือกกลยุทธ์การเรียนรู้ของตนเอง ที่คาดว่าจะช่วยให้ผู้เรียนประสบความสำเร็จในการเรียนรู้ โดยคำนึงถึงความมีประสิทธิผลและมีประสิทธิภาพ เช่นในกรณีที่จุดมุ่งหมายการเรียนรู้เป็นความรู้ความเข้าใจ(ตามแนวคิดบลูมส์) กิจกรรมการเรียนรู้ก็อาจใช้สิ่งแวดล้อมการเรียนรู้ที่เป็นการอ่าน(หนังสือ คู่มือ ) หรือการฟัง(การบรรยาย อธิบาย ) เป็นต้น ในกรณีที่จุดมุ่งหมายเป็นการพัฒนาความคิดขั้นสูง(วิเคราะห์ ประเมิน และสร้างสรรค์) กิจกรรมการเรียนรู้ก็อาจใช้สิ่งแวดล้อมการเรียนรู้เชิงสังคม(social constructivist) อาทิ การเรียนรู้แบบร่วมมือกัน(cooperative learning) กลยุทธ์การเรียนรู้แบบทำงานเป็นทีม สรุป ขั้นแรกของ DRU Model ผลผลิตที่ได้จากขั้นตอน D : การวินิจฉัยความต้องการในการเรียนรู้ (Diagnosis of Needs) คือ การระบุเป้าหมายการเรียนรู้ (goal setting relative to learning task)

   ขั้นที่สอง R:(Research into identifying effective learinig environments) วิจัยในกระบวนการเรียนรู้ 

    เป็นขั้นการวิจัยเพื่อกำหนดสิ่งแวดล้อมการเรียนรู้ (learning environment) คือการจัดการเรียนรู้และการจัดการชั้นเรียน เพื่อให้ผู้เรียนบรรลุจุดมุ่งหมายในวิชาที่เรียน คือ ผลการเรียนรู้ สมรรถนะ และคุณลักษณะที่พึงประสงค์  โดยสิ่งแวดล้อมการเรียนรู้จะช่วยส่งเสริมการเรียนรู้ที่เหมาะสมกับความต้องการของแต่ละบุคคล การเรียนรู้นี้เกิดขึ้นได้ตลอดเวลาและที่ใดก็ได้ เมื่อความต้องการของผู้เรียนเกิดขึ้นในความสัมพันธ์แบบ “ให้ทันเวลา(just in time)” มากกว่า “เป็นการเรียนแบบเผื่อไว้(just in case)” และการเรียนรู้ดังกล่าวเป็นแบบ “สิ่งที่ฉันต้องการ (just what I needs)” ดังนั้น โอกาสที่จะได้รับความรู้และทักษะในการเรียนรู้ผ่านกลยุทธการเรียนรู้ที่เป็นส่วนบุคคล และปรับให้เข้ากับรูปแบบการเรียนรู้ของผู้เรียน

   ขั้นสาม U:Uinversal Design for learning  ตรวจสอบทบทวนการเรียนรู้

     เป็นขั้นที่ให้นักศึกษาประเมิน ตรวจสอบทบทวนตนเองและยืนยันความถูกต้อง และมีการกำกับติดตามนั้นมีความถูกต้องเม่นยำ คือผลประเมินการเรียนรู้ตามแนวคิดของ SOLO Taxonomy ซึ่งเป็นการระบุแนวทางกาประเมินการเรียนรู้ ตามระดับคุณภาพการเรียนรู้

       

      2.รูปแบบ Big 3P

        บิกส์ (Biggs, 1987 cited in Biggs & Moore, 1993) ได้กล่าวถึงวิธีการเรียนรู้(Approachs to Leaning) ของนักเรียนไว้ 2 วิธีคือ แบบผิวเผิน (Surface) และแบบลึก (Deep) นักเรียนที่ใช้วิธีการเรียนรู้แบบผิวเผินจะ ตอบข้อสอบแบบวิเคราะห์ไม่ได้ทำให้ได้คะแนนจากการสอบต่ำ แต่จะตอบข้อสอบที่ใช้การระลึกถึงขอเท็จจริง ซึ่งไม่ต้อองการรายละเอียดได้ดีส่วนนักเรียนที่ใช้วิธีการเรียนรู้แบบลึกจะตอบข้อสอบแบบวิเคราะห์ได้ดี ทำให้ได้คะแนนจากการสอบสูง และยังสามารถเรียนรู้ความคิดรวบยอดและหลักการที่มีโครงสร้างซับซ้อนได้ รวมทั้งแปลความในรายละเอียดได้ดี

        บิกส์ (Biggs, 1987) ซาลโฮ (Saljo, 1979) มาร์ตัน ดอลอัลบา และ บีตตี้ (Marton, Dall’Alba & Beaty, 1993) มาร์ตัน และ ซาลโฮ (Marton & Saljo, 1976 cited in Sachs & Chan, 2003) ได้กำหนดความคิดรวบยอดของการเรียนรู้ (Conceptions of Learning) ของนักเรียนไว้ 2 รูปแบบ คือ เชิงปริมาณ (Quantitative) ซึ่งหมายถึง การเรียนรู้ในสิ่งที่ต้องรวบรวมเนื้อหาในการเรียน ถ้าเรียนรู้ได้มากก็ช่วยให้นักเรียนเป็นคนที่มีความสามารถมากขึ้นไปด้วย และเชิงคุณภาพ (Qualitative) ซึ่งหมายถึง การเรียนรู้เกี่ยวกับความเข้าใจและ ความหมายที่สัมพันธ์หรือเชื่อมโยงกับสื่อและความรู้ที่มีอยู่เดิม

     3.รูปแบบ SU  Model

 

     พื้นฐานแนวคิด SU Model มาจากการพัฒนาสามเหลี่ยมมุมบน มุ่งเน้นให้การศึกษา 3 ส่วน คือ จริยศึกษา เป็นการอบรมศีลธรรมอันดีงาม พุทธิศึกษา ให้ปัญญาความรู้ และพลศึกษา เป็นการฝึกหัดให้มีร่างกายสมบูรณ์ เมื่อนำมาใช้จะได้ว่า เป้าหมายหมายของสูตรจะมุ่งเน้นให้เกิด ความรู้ (knowledge) พัฒนาผู้เรียน (leader) และสังคม (society) มุ่งพัฒนาให้ผู้เรียนเป็นคนที่ “เก่ง ดี มีสุข” การพัฒนาหลักสูตรจะประกอบไปด้วย 3 ด้าน คือ ด้านปรัชญาการศึกษา ด้านจิตวิทยา และด้านสังคม มีการพัฒนาหลักสูตรจากรูปสามเหลี่ยมไปสู่การวางแผนหลักสูตร การออกแบบหลักสูตร การนำหลักสูตรไปใช้ และการประเมินหลักสูตร ดังภาพ SU Model มีขั้นตอนดังนี้

  1.เริ่มจากวงกลม หมายถึง จักรวาลแห่งการเรียนรู้ รูปสามเหลี่ยมด้านเท่าหมายถึง กระบวนการพัฒนาหลักสูตร

  2.ระบุพื้นฐานในการพัฒนาหลักสูตรในพื้นที่วงกลมซึ่งมีพื้นฐานหลากหลายที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนาหลักสูตร ระบุพื้นฐาน 3 ด้าน (ปรัชญาจิตวิทยาสังคม)  ลงในช่องว่างนอกรูปโดยกำหนดให้ด้านสามเหลี่ยมระหว่างความรู้กับผู้เรียนมีพื้นฐานสำคัญคือ พื้นฐานด้านปรัชญา  ด้านสามเหลี่ยมระหว่างผู้เรียนกับสังคมมีพื้นฐานผู้เรียนกับสังคมมีพื้นฐานสำคัญคือ พื้นฐานด้านจิตวิทยา และด้านสามเหลี่ยมระหว่างสังคมกับความรู้มีพื้นฐานสำคัญคือ พื้นฐานด้านสังคม

  3.พื้นฐานด้านปรัชญาได้แนวคิดว่าการพัฒนาหลักสูตรที่มีจุหมายของหลักสูตรที่มุ่งเน้นความรู้มาจากพื้นฐานสามรัตถนิยมกับปรัชญานิรันตรนิยม การพัฒนาหลักสูตรที่มีจุดมุ่งหมายของหลักสูตรที่มุ่งเน้นผู้เรียนมาจากพื้นฐานปรัชญาอัตถิภาวะนิวม และการพัฒนาหลักสูตรที่มีจุดหมายของหลักสูตรที่มุ่งเน้นสังคม มาจากพื้นฐานปรัชญาปฏิรูปนิยม

  4.กำหนดจุดกึ่งกลางของด้านสามเหลี่ยมทั้งสามด้าน เพื่อแทนความหมายว่าในการพัฒนาหลักสูตรต้องใช้ข้อมูลพื้นฐานด้านปรัชญา จิตวิทยา และสังคม

  5.พิจารณากระบวนการพัฒนาหลักสูตร นำแนวคิดกระบวนการพัฒนาหลักสูตรมากำหนดชื่อสามเหลี่ยมเล็กๆทั้งสี่รูป ได้แก่ การวางแผนหลักสูตร การออกแบบหลักสูตร การจัดหลักสูตร และการประเมินหลักสูตร

      หลักสูตรที่เน้นผู้เรียนเป็นสำคัญมีพื้นฐานที่สำคัญจากปรัชญาพิพัฒนาการที่มีความเชื่อว่าสาระสำคัญและความเป็นจริงของสิ่งทั้งหลายนั้นไม่ได้หยุดนิ่ง ฉะนั้นวิธีการทางการศึกษาจึงต้องพยายามปรับปรุงให้สอดคล้องกับกาลเวลาและสภาพแวดล้อมอยู่เสมอ

            การจัดการเรียนการสอนตามแนวคิด SU Model

      จากกระบวนการพัฒนาหลักสูตรจะประกอบด้วยขั้นตอนในการจัดทำหลักสูตรประกอบด้วย 4 ขั้นตอน คือ

   1)การวางแผนหลักสูตร : หลักสูตรอิงมาตรฐาน (ความรู้ การปฏิบัติ และคุณลักษณะ)

   2)การออกแบบหลักสูตร : หลักสูตรที่เน้นผู้เรียนเป็นสำคัญ

   3)การจัดหลักสูตร : เพื่อการนำหลักสูตรไปปฏิบัติ(การจัดการเรียนรู้และการจัดการชั้นเรียน) : การจัดหลักสูตรจะคำนึงถึงมาตรฐานและตัวชี้วัด TQF 

   4)การประเมินการเรียนรู้ : การประเมินหลักสูตรคุณภาพหลักสูตร ข้อมูลสำคัญ ส่วนหนึ่งได้มาจากการประเมินการเรียนรู้ของผู้เรียนในการจัดกิจกรรมการเรียนการสอน การนำแนวคิด SU Model มาปรับใช้ในการจัดการเรียนการสอน ดังนี้  

    ใช้คำถามสร้างความคิดเกี่ยวกับ การทำความกระจ่างในความรู้ – ความรู้และทักษะอะไร ที่เป็น

ความจำเป็นที่ผู้เรียนได้รับหลังจากเรียนรู้ การวางแผนการเรียนรู้ด้วยการกำหนดจุดมุ่งหมายการเรียนรู้ (Learning Goal) และออกแบบการเรียนรู้ 

       แนวคิดการสร้างความรู้และการวางแนวทางเพื่อการเรียนรู้  

    1.ผู้เรียนสร้างความเข้าใจด้วยตนเองผ่านกิจกรรมการเรียนรู้ โดยที่มีกิจกรรมการเรียนรู้ที่เข้าใจ ง่ายจะช่วยกระตุ้นการเรียนรู้ได้ดียิ่ง 

    2.ในการเรียนรู้ผู้เรียนต้องเป็นผู้ปฏิบัติด้วยตนเองเสมอ ความสำคัญในการเรียนรู้อยู่ที่ผู้เรียนได้ เรียนรู้อะไรมากกว่าที่จะระบุว่าผู้สอนสอนอะไรหรือทำอะไร

    3.การวางแนวทางเพื่อการเรียนรู้หมายถึงการกระทำใด ๆ ของผู้สอนที่ช่วยส่งเสริมสนับสนุน กิจกรรมการเรียนรู้ของผู้เรียนให้บรรลุวัตถุประสงค์การเรียนรู้  

    4.วิธีการสอนและการประเมินการเรียนรู้จะเป็นการวางแนวทางในการออกแบบการจัด กิจกรรมการเรียนรู้ เพื่อช่วยให้บรรลุวัตถุประสงค์การเรียนรู้  

    5.การวางแนวทางการประเมินด้วยการระบุระดับคุณภาพการเรียนรู้เป็นวิถีทางที่จะนำผู้เรียน ให้ประสบความสำเร็จในการเรียนรู้จากการวัดผลการเรียนรู้ของตนเอง   คำถามในขั้นตอน การเลือกรับและการทำความเข้าใจสารสนเทศใหม่ ดังตัวอย่าง   ผู้เรียนจะกระทำอะไรหรือปฏิบัติอะไรที่แสดงว่าผู้เรียนบรรลุจุดมุ่งหมายในการเรียนรู้   ผู้เรียนจะมีปฏิสัมพันธ์(วิเคราะห์ สังเคราะห์ และประเมิน) กับแหล่งเรียนรู้ที่เป็นบทเรียนอย่างไร ผู้เรียนจะได้รับหรือมีส่วนร่วมในการเรียนรู้จากแหล่งเรียนรู้นั้น ๆ อย่างไร

 1.2 รูปแบบการสอนพัฒนาสติปัญญา

     สติปัญญาของมนุษย์เป็นความสามารถด้านการคิดในลักษณะต่าง ๆ สติปัญญาของมนุษย์ทำให้มนุษย์แตกต่างจากสัตว์อื่น ในการจำแนกสัตว์ออกเป็น สปีชีส์ต่าง ๆ นั้น ลักษณะสำคัญทำให้มนุษย์ต่างจากสัตว์ สปีชีส์อื่น ๆ คือ มนุษย์มี สัดส่วนของน้ำหนักสมองต่อน้ำหนักตัวสูงกว่าสัตว์สปีชีส์อื่น ๆ นอกจากนี้มนุษย์ยังมีความสัมพันธ์กับความสามารถในการสร้างสิ่งต่าง ๆ ขึ้นมาใช้เองได้ กระบวนการทางสมองที่สัมพันธ์กับความสามารถในการสร้างสิ่งต่าง ๆ ขึ้นมาใช้เองได้ คือ การคิด จึงอาจกล่าวได้ว่า การพัฒนาสติปัญญาของคน คือ การพัฒนาความสามารถในการคิดนั่นเอง จากทฤษฎีเกี่ยวกับสติปัญญา สติปัญญาที่นักการศึกษาต่างๆ เสนอไว้เป็นที่ยอมรับว่าในสภาพปกติคนเราพัฒนาสติปัญญาได้โดยสามารถคิดในลักษณะต่าง ๆ ความสามารถในการคิดของคนเราสามารถพัฒนาขึ้นได้อย่างเป็นลำดับการพัฒนา สติปัญญา หรือ พัฒนาความสามารถในการคิด นอกจากเกิดจากการที่คนมีสมองแล้วยังเกิดจากการที่คนมีปฏิสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อมและเหตุการณ์ต่าง ๆ ด้วย 
     การสอนเป็นการจัดการสถานการณ์หรือจัดกิจกรรมเพื่อให้นักเรียนเกิดการเรียนรู้ตามที่มุ่งหวัง การสอนเพื่อพัฒนาสติปัญญาหรือพัฒนาความสามารถในการคิด จึงเป็นการจัดสถานการณ์หรือกิจกรรมเพื่อให้นักเรียนพัฒนาความสามารถในการคิดลักษณะต่าง ๆ ได้ แม้คนปกติทุกคนจะมีความสามารถในการคิดได้มาตั้งแต่เกิด แต่เด็กไม่ได้มี "ทักษะกระบวนการทางปัญญา" หรือ"ทักษะการคิด" มาตั้งแต่เกิดได้ 

          หลักการสอนที่มีประสิทธิภาพโดยยึดนักเรียนเป็นศูนย์กลาง 

     มีรูปแบบการสอนที่หลากหลายในการพัฒนาการสอนคิดให้กับผู้เรียน เช่น การสอนแบบโครงงาน การสอนโดยใช้รูปแบบ Synnectics Model การสอนโดยใช้รูปแบบ Inquiry การสอนโดยใช้รูปแบบวิทยาศาสตร์ ในการสอนคิดใคร่นำเสนอรูปแบบที่นิยมใช้กันแพร่หลายในปัจจุบัน ศาสตราจารย์ ดร. ทิศนา แขมมณี ได้นำเสนอในเอกสารวิชาการต่าง ๆ มากกมาย ซึ่งมีรูปแบบและขั้นตอน ดังต่อไปนี้ 

   การสอนตามรูปแบบCIPPA 
C (Construction) คือ ครูจัดกิจกรรมที่ให้ผู้เรียนมีโอกาสสร้างความรู้ด้วยตนเอง 
I (Interaction) คือ ให้นักเรียนทำกิจกรรมที่เปิดโอกาสให้นักเรียนได้มี ปฏิสัมพันธ์ทางสังคมกับบุคคลและแหล่งความรู้ที่หลากหลาย 
P (Physical Participation) คือ จัดกิจกรรมที่ให้ผู้เรียนได้เคลื่อนไหวร่างกาย 
P (Process Learning) คือ จัดกิจกรรมที่ให้นักเรียนได้เรียนรู้กระบวนการต่างๆ เช่น กระบวนการคิด กระบวนการแก้ปัญหา กระบวนการทำงานให้สำเร็จ 
A (Application) คือ การจัดกิจกรรมที่ให้นักเรียนได้นำความรู้ไปประยุกต์ใช้ในชีวิตประจำวัน

 
   ขั้นตอนการสอนตาม CIPPA model 

   1.ขั้นการทบทวนความรู้เดิม เป็นการสนทนาซักถามถึงกิจกรรมที่เคยเรียนรู้ หรือพื้นความรู้ของนักเรียนในเรื่องที่จะดำเนินการสอน 
   2.ขั้นการแสวงหาความรู้ใหม่ หมายถึง ให้นักเรียนได้รู้จักแหล่งที่จะค้นหาความรู้ เช่น แหล่งเรียนรู้ในโรงเรียนไม่ว่าจะเป็นห้องสมุด สื่อเอกสาร มุมประสบการณ์ต่าง ๆ หรือแหล่งเรียนรู้ในท้องถิ่น เช่น ภูมิปัญญา สถานที่สำคัญในชุมชน เป็นต้น 
   3.ขั้นการศึกษาทำความเข้าใจข้อมูล/ความรู้ใหม่และเชื่อมโยงความรู้ใหม่กับความรู้เดิม เป็นกิจกรรมที่จัดให้ผู้เรียนได้นำความรู้ที่ได้จากการศึกษาค้นคว้ามาทำความเข้าใจแล้วใช้กระบวนการคิดในการประมวลข้อมูลที่รับเข้ามาใหม่กับข้อมูลเดิมทำให้เกิดองค์ความรู้ใหม่ หรือสิ่งใหม่ 
   4.ขั้นการแลกเปลี่ยนความรู้ความเข้าใจกับกลุ่ม เป็นกิจกรรมที่ผู้เรียนเมื่อได้เรียนรู้แล้ว นำองค์ความรู้นั้นมาแลกเปลี่ยนเรียนรู้ เพื่อสะท้อนความคิดของตน 
   5.ขั้นการสรุปและการจัดระเบียบความรู้ เพื่อให้ผู้เรียนจดจำสิ่งที่เรียนได้ง่าย เป็นกิจกรรมสรุปร่วมกัน โดยสังเคราะห์สิ่งที่ได้เรียนรู้ 
   6.ขั้นการแสดงผลงาน เป็นกิจกรรมเสนอสิ่งที่เรียนรู้ในรูปของการจัดกิจกรรม 
   7.ขั้นการประยุกต์ใช้ความรู้ นำความรู้ไปใช้ให้เกิดประโยชน์ หรือเพื่อแก้ปัญหาในสิ่งที่ต้องการคำตอบต่อไป 

1.3 รูปแบบการสอนพัฒนาทักษะวิทยาศาสตร์

วิธีสอนวิทยาศาสตร์

ภพ เลาหไพบูลย์ (2542: 123) กล่าวว่าวิธีสอนหรือกิจกรรมในการจัดการเรียนการสอนวิทยาศาสตร์ที่นิยมใช้มีหลายวิธี แต่ไม่มีข้อมูลยืนยันว่ามีวิธีสอนหรือกิจกรรมใดที่ดีที่สุด เหมาะสมกับทุกสถานการณ์ ดังนั้นครูวิทยาศาสตร์จึงต้องใช้ดุลยพินิจในการเลือกใช้วิธีสอนที่เหมาะสมกับความสามารถของนักเรียน เนื้อหาวิชา ตลอดจนอุปกรณ์การสอนที่มีอยู่ วิธีสอนวิทยาศาสตร์ที่ได้รับการยอมรับว่ามีความเหมาะสมกับธรรมชาติของวิชามีดังนี้

3.1 การสอนแบบสืบเสาะหาความรู้ (Inquiry method) เป็นการสอนที่เน้นกระบวนการแสวงหาความรู้ที่จะช่วยให้นักเรียนได้ค้นพบความจริงต่าง ๆ ด้วยตนเอง ให้นักเรียนมีประสบการณ์ตรงในการเรียนรู้เนื้อหาวิชา ได้กล่าวถึงกระบวนการในการสืบเสาะหาความรู้ว่าแบ่งออกเป็น 5 ขั้นตอน ดังนี้

3.1.1 สร้างสถานการณ์หรือปัญหา

3.1.2 ตั้งสมมติฐาน

3.1.3 ออกแบบการทดลอง

3.1.4 ทดสอบสมมติฐานโดยการทดลอง

3.1.5 ได้ข้อสรุปหรือกฎเกณฑ์ต่าง ๆ

บทบาทหน้าที่ของครูในการสอนแบบสืบเสาะหาความรู้ คือเป็นผู้สร้างสถานการณ์ที่เปิดโอกาสให้นักเรียนได้มีส่วนร่วมในกิจกรรมต่าง ๆ ด้วยตัวนักเรียนเอง เป็นผู้จัดหาวัสดุ อุปกรณ์เพื่ออำนวยความสะดวกในการศึกษาค้นคว้า เป็นผู้ถามคำถามต่าง ๆ ที่จะช่วยนำทางให้นักเรียนค้นหาความรู้ต่าง ๆ

เทคนิคการสอนแบบสืบเสาะหาความรู้ว่ามี 3 แนวทาง คือ แนวทางการใช้เหตุผล แนวทางการใช้การค้นพบ และแนวทางการใช้การทดลองการสอนแบบสืบเสาะหาความรู้โดยใช้แนวทางการใช้เหตุผล ครูต้องชี้นำนักเรียนให้สรุปเป็นหลักการทั่วไปได้โดยการใช้เหตุผล ซึ่งครูต้องใช้คำถามที่เหมาะสม และต้องเลือกแรงจูงใจที่เหมาะสมการสอนแบบสืบเสาะหาความรู้โดยใช้แนวทางการใช้การค้นพบ มี 2 แนวทาง คือ

1) การสอนโดยใช้แนวทางการค้นพบที่ไม่แนะแนวทาง ครูเป็นผู้จัดหาวัสดุอุปกรณ์ให้นักเรียนแล้วให้นักเรียนได้จัดกระทำกับวัสดุอุปกรณ์ โดยไม่ต้องแนะแนวทางอะไรในการใช้วัสดุอุปกรณ์นักเรียนอาจสืบเสาะหาความรู้ในปัญหาที่ต่างกัน ครูทำหน้าที่เป็นที่ปรึกษาและเสนอแนะให้นักเรียนคิด

2) การสอนโดยใช้แนวทางการค้นพบที่แนะแนวทาง เป็นการสอนที่ครูแนะแนวทางการสืบเสาะหาความรู้ให้นักเรียน เพื่อให้นักเรียนค้นพบปัญหาที่คล้ายคลึงกัน มีประสบการณ์ที่เหมือนกันการสอนแบบสืบเสาะหาความรู้โดยใช้แนวทางการทดลอง เป็นการสอนโดยใช้การทดลองในการพิสูจน์ข้อความหรือสมมติฐานว่าเป็นจริง และหาแนวทางที่จะใช้ในการทดลองเพื่อทดสอบข้อความนั้นโดยมีขั้นตอนคือ เลือกและตั้งปัญหา ตั้งสมมติฐาน และวางแผนการทดสอบ

3.2 การสอนแบบค้นพบ (Discovery method)

การค้นพบ และการสืบเสาะหาความรู้ ว่านักการศึกษาจำนวนมากใช้คำสองคำนี้ในความหมายเดียวกัน คาริน และ ซันด์ ได้ให้ความหมายของการค้นพบว่า การค้นพบจะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อบุคคลได้ใช้กระบวนการคิดอย่างมากกระบวนการที่ใช้ความรู้ความคิดในการค้นพบ เช่น การสังเกต การจำแนกประเภท การวัด การพยากรณ์การอธิบาย การลงความคิดเห็น เป็นต้น ในการสอนแบบค้นพบเป็นการสอนที่เน้นกระบวนการตอบสนองของนักเรียนต่อสถานการณ์ต่างๆ ด้วยตนเอง บทบาทของครูเป็นผู้ช่วยเหลือ และเป็นที่ปรึกษาของนักเรียน ทักษะและความชำนาญในการจัดกิจกรรมการสอนของครูเป็นสิ่งที่ช่วยให้การสอนแบบค้นพบประสบความสำเร็จ

3.3 การสอนแบบสาธิต (Demonstration)

การสาธิตว่าเป็นการจัดแสดงประสบการณ์การกระทำอย่างใดอย่างหนึ่งหน้าชั้น โดยครู นักเรียนคนใดคนหนึ่งหรือกลุ่มนักเรียนก็ได้ เป็นการทดลองซึ่งให้ผลการทดลองที่ไม่ทราบมาก่อนหรือเป็นการทดสอบเพื่อยืนยันสิ่งที่ทราบมาแล้ว มีวัตถุประสงค์เพื่อแสดงการทดลองเทคนิควิธีการแลกระบวนการต่างๆให้นักเรียนเกิดความเข้าใจในเนื้อหาวิชาและกระบวนการไปพร้อม ๆ กัน ในการสอนครูต้องพิจารณาว่าจะสอนแบบสาธิตแบบบอกความรู้ ที่ครูพยายามแนะนำบอกความรู้ให้นักเรียน หรือสอนแบบสาธิตแบบการค้นพบ ที่ครูพยายามให้นักเรียนค้นพบคำตอบด้วยตนเอง

3.4 การสอนแบบทดลอง (Experimental method)

การทดลองกับการปฏิบัติงานในห้องปฏิบัติการว่ามีความหมายใกล้เคียงกัน การทดลองส่วนใหญ่ที่นักเรียนทำเป็นส่วนหนึ่งของการปฏิบัติงาน และการปฏิบัติงานส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการทดลอง เป็นการจัดประสบการณ์ในการทำงานให้นักเรียนตามขั้นตอนของกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ ประกอบด้วย 4 ขั้นตอน คือขั้นกำหนดปัญหา ขั้นตั้งสมมติฐาน ขั้นทดลองและสังเกต และขั้นสรุปผลการทดลอง

3.5 การสอนแบบบรรยาย (Lecture method)

การสอนแบบบรรยายว่า เป็นวิธีสอนที่ครูถ่ายทอดความรู้จำนวนมากแก่นักเรียนโดยตรง เป็นวิธีการหนึ่งที่นำเสนอความรู้วิทยาศาสตร์ในลักษณะองค์ความรู้ที่เลือกสรรและจัดลำดับไว้อย่างดี การดำเนินการอาจแบ่งได้เป็น 4 ตอน คือ การกล่าวนำ ตัวเนื้อเรื่อง การสรุปย่อระหว่างนำเสนอ และการสรุปการบรรยาย

3.6 การสอนแบบอภิปราย (Discussion method)

การสอนแบบอภิปรายว่า เป็นการแลกเปลี่ยนความคิดเห็นซึ่งกันและกัน เกี่ยวกับเนื้อหาวิชาความรู้จากความคิดเห็นในแง่มุมต่าง ๆ ของนักเรียนอาจเป็นการอภิปรายระหว่างนักเรียนด้วยกัน หรือการอภิปรายระหว่างครูกับนักเรียน นักเรียนทุกคนมีอิสระที่จะแสดงความคิดเห็นของตน ซึ่งนักเรียนจะต้องมีความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับเรื่องนั้นก่อนโดยครูทำหน้าที่เป็นผู้นำอภิปราย ต้องไม่สั่งหรือครอบงำความคิดเห็นของนักเรียน การอภิปรายต้องมีความชัดเจน เข้าใจง่าย เน้นหรือขยายความรู้ที่ได้เรียนมาแล้วให้กว้างขวางออกไป ดังนั้นการอภิปรายจึงเป็นสิ่งจำเป็นในการสอนวิทยาศาสตร์ เป็นการกระตุ้นให้นักเรียนต้องคิดแก้ปัญหาหรือหาข้อยุติ การอภิปรายอาจสอดแทรกอยู่ในวิธีการสอนอื่น ๆ ได้ เช่น การสอนแบบบรรยายการสอนแบบสาธิต การสอนแบบทดลอง การสอนแบบสืบเสาะหาความรู้ และการสอนแบบค้นพบ

3.7 การสอนแบบพูดถามตอบ (Recitation method)

การสอนแบบพูดถามตอบ เป็นการสอนที่ใช้คำถามคำตอบ โดยครูเป็นผู้ถามคำถามและนักเรียนเป็นผู้ตอบคำถามตามพื้นฐานความรู้ที่นักเรียนได้อ่านจากหนังสือเรียน หรือหนังสืออื่นที่ได้รับมอบหมายให้อ่าน หรือสิ่งที่ครูได้นำเสนอในระหว่างการบรรยาย การสาธิต หรือกิจกรรมอื่นในการสอนแบบพูดถามตอบ ครูควรอธิบายให้นักเรียนทราบถึงวัตถุประสงค์ของการสอนแบบนี้ว่าเป็นการให้ข้อมูลป้อนกลับแก่ครู ซึ่งครูจะได้ใช้ข้อมูลเหล่านี้ในการขยายความและอธิบายเพิ่มเติมแก่นักเรียน สิ่งที่สำคัญที่สุดในการสอนแบบพูดถามตอบเพื่อให้ได้ผลดีที่ควรคำนึงถึงคือชนิดของคำถาม โครงสร้างของคำถาม และขั้นตอนที่จะถามในระหว่างการสอน (ภพ เลาหไพบูลย์, 2542:181)

จากการศึกษาเกี่ยวกับวิธีสอนวิทยาศาสตร์พบว่ามีอยู่หลายวิธี ในการจัดการเรียนการสอนครูผู้สอนวิทยาศาสตร์ควรเลือกวิธีสอน หรือกิจกรรมที่เน้นให้นักเรียนมีประสบการณ์ด้วยตนเองมากที่สุด

1.4 รูปแบบการสอนที่เหมาะสมกับฟิสิกส์

 บทบาทครู       P = planning     →     Design  กิจกรรม KPA

                                                                                                          CN      ปฏิบัติกิจกรรมตามการออกแบบ

                                                                                                          AN      เกณฑ์การประเมิน

               S = Strategy     →     CN      ตัดสินใจปฏิบัติตาม Design

                                                                                                          DRU     กระบวนการวิทยาศาสตร์

                                                                                                          SN      กลวิธีในการเรียนรู้

               N = Need for Leaning → SN      ตรวจสอบตาม Design

                                                                                                          ทบทวน   ตรวจสอบตนเอง

                                                                                                          AN       ตรวจสอบการปฏิบัติกิจกรรม

บทบาทนักเรียน    P = Process Leaning       เกิดกระบวนการเรียนรู้

                             

               S = SL                    เลือกรับกิจกรรมการเรียนรู้

                              

               N

                              

2. ออกแบบและพัฒนารูปแบบ

   2.1 (ตาราง15 สัปดาห์ )

สัปดาห์ที่	สาระการเรียนรู้/เรื่องที่จะเรียนรู้	กิจกรรมการเรียนรู้
1	-การปฐมนิเทศ -ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับรูปแบบการสอนวิทยาศาสตร์	-แจกโครงสร้างการสอนพร้อมทั้งชี้แจงรายละเอียด
2	ความหมายของการพัฒนารูปแบบการสอนวิทยาศาสตร์	-บรรยาย -ทำบล็อก
3	รูปแบบการสอนเพื่อพัฒนาสติปัญญา	-บรรยาย
4	ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์	-บรรยาย
5	Big 3P	-บรรยาย
6	SU Model	-บรรยาย
7	DRU Model	-บรรยาย
8	รูปแบบการสอนที่เหมาะสมกับการสอนวิชาชีววิทยา	-บรรยาย -ออกแบบกิจกรรมการเรียนรู้
9	รูปแบบการสอนที่เหมาะสมกับการสอนวิชาเคมี	-บรรยาย -ออกแบบกิจกรรมการเรียนรู้
10	รูปแบบการสอนที่เหมาะสมกับการสอนวิชาฟิสิกส์	-บรรยาย -ออกแบบกิจกรรมการเรียนรู้
11	ออกแบบและพัฒนารูปแบบการสอนแบบDRU	-บรรยาย -ออกแบบกิจกรรมการเรียนรู้
12	ทดลองสอนตามรูปแบบการสอนที่พัฒนา	-ทดลองสอน
13	ทดลองสอนตามรูปแบบการสอนที่พัฒนา	-ทดลองสอน
14	สรุปการพัฒนารูปแบบการสอนที่พัฒนาขึ้น	-ทำบล็อก
15	อภิปรายผลการทดลองรูปแบบการสอนที่พัฒนา	-ร่วมกันอภิปรายและนำเสนอ

2.2 รูปแบบการสอนที่พัฒนาขึ้นและรูปแบบการสอนแบบเก่า

รูปแบบ KPA

DRU Model

1. ขั้นสร้างความสนใจ (engagement)    ครูนำเข้าบทเรียนโดยถามคำถามเพื่อกระตุ้นความคิดของนักเรียนเพื่อนำเข้าสู่กิจกรรมเรื่อง ลักษณะของชั้นหน้าตัดดิน ดังนี้    นักเรียนคิดว่าดินมีกี่ชั้น อะไรบ้าง    (แนวคำตอบ : 4 ชั้น ได้แก่ ชั้น O A B C)    แล้วแต่ละชั้นของดินมีส่วนประกอบเหมือนกันหรือไม่      (แนวคำตอบ :ไม่เหมือนกัน ) 2. ขั้นสำรวจและค้นหา (exploration)     ให้นักเรียนแบ่ง 6 กลุ่ม กลุ่มละ 5 คน ให้นักเรียนส่งตัวแทนมารับใบงาน เรื่อง ลักษณะของชั้นหน้าตัดดิน จากนั้นให้นักเรียนสืบค้นข้อมูลจากหนังสือเรียน และสื่อการเรียนที่ครูนำมาประกอบการเรียนการสอน 3. ขั้นอธิบายและลงข้อสรุป (explanation)     ครูให้ผู้แทนนักเรียนแต่ละกลุ่ม  นำเสนอผลการทำกิจกรรมหน้าชั้นเรียนเพื่อเปรียบเทียบและตรวจสอบความถูกต้อง     ครูให้นักเรียนร่วมกันอภิปรายและแสดงความคิดเห็นเกี่ยวกับผลการทำกิจกรรม โดยครูถามคำถามหลังทำกิจกรรมดังนี้     ถ้าใช้ความลึกของดินเป็นเกณฑ์ จะสามารถจำแนกดินได้กี่ประเภท อะไรบ้าง      (แนวคำตอบ : 2 ประเภทคือดินชั้นบน กับดินชั้นล่าง )      แล้วดินในชั้นใดที่เหมาะแก่การปลูกพืช      (แนวคำตอบ : มีดินชั้นบน เพราะมีฮิวมัสมากกว่า ) 4. ขั้นขยายความรู้ (elaboration)      ครูให้นักเรียนออกมาเลือกคำถามจากกล่อง ดินหรรษา เพื่อทดลอบความเข้าใจของนักเรียน โดยให้นักเรียนแต่ละกลุ่มส่งตัวแทนออกมาเลือกหมายเลขคำถามจากกล่องดินหรรษา จากนั้นให้สมาชิกในกลุ่มร่วมกันหาคำตอบ 5. ขั้นประเมิน (evaluation)   การประเมินการเรียนรู้ของผู้เรียน ดังนี้ การประเมินก่อนเรียน    1.คำถามที่ใช้กระตุ้นความคิด      นักเรียนคิดว่าดินมีกี่ชั้น อะไรบ้าง          (แนวคำตอบ : 4 ชั้น ได้แก่ ชั้น O A B C)      แล้วแต่ละชั้นของดินมีส่วนประกอบเหมือนกันหรือไม่        (แนวคำตอบ :ไม่เหมือนกัน ) การประเมินผลระหว่างการจัดกิจกรรมการเรียนรู้     1.ใบบันทึกผลการทดลอง เรื่อง   ลักษณะของชั้นหน้าตัดดิน     2.ประเมินพฤติกรรมการทำงานกลุ่ม และ สังเกตการตอบคำถามของนักเรียนในชั้นเรียน การประเมินหลังเรียน     1.ครูใช้คำถามทดสอบความเข้าใจของนักเรียนโดยใช้คำถามดังนี้      ถ้าใช้ความลึกของดินเป็นเกณฑ์ จะสามารถจำแนกดินได้กี่ประเภท อะไรบ้าง      (แนวคำตอบ : 2 ประเภทคือดินชั้นบน กับดินชั้นล่าง )   แล้วดินในชั้นใดที่เหมาะแก่การปลูกพืช         (แนวคำตอบ : มีดินชั้นบน เพราะมีฮิวมัสมากกว่า )

ขั้นที่ 1 การวินิจฉัยความต้องการในการเรียนรู้ (Diagnosis of Needs : D)      1.1) ใช้คำถามกระตุ้นความคิดเพื่อให้ผู้เรียนกำหนดจุดมุ่งหมายการเรียนรู้ ดังนี้(P)    นักเรียนคิดว่าดินมีกี่ชั้น อะไรบ้าง      (แนวคำตอบ : 4 ชั้น ได้แก่ ชั้น O A B C)      1.2) ใช้คำถามเพื่อให้ผู้เรียนคิด ออกแบบการเรียนรู้ การวางกรอบ การประเมินการเรียนรู้ ดังนี้     แล้วแต่ละชั้นของดินมีส่วนประกอบเหมือนกันหรือไม่         (แนวคำตอบ :ไม่เหมือนกัน ) ขั้นที่ 2 ขั้นการวิจัยเพื่อกำหนดสิ่งแวดล้อมการเรียนรู้ (Research into identifying effective learning environment: R)    ผู้เรียนออกแบบการเรียนรู้หรือเลือกกลยุทธ์การเรียนรู้ของตนเองที่คาดว่าจะช่วยให้ผู้เรียนประสบความสำเร็จในการเรียนรู้โดยให้ผู้เรียนเลือกว่าจะทำกิจกรรมการเรียนรู้แบบไหนแล้วจัดทำเป็นชิ้นงาน โดยมีตัวเลือกให้ดังนี้ ( S )     -ให้นักเรียนแบ่ง 6 กลุ่ม กลุ่มละ 5 คน ให้นักเรียนส่งตัวแทนมารับใบงาน เรื่อง ลักษณะของชั้นหน้าตัดดิน จากนั้นให้นักเรียนสืบค้นข้อมูลจากหนังสือเรียน และสื่อการเรียนที่ครูนำมาประกอบการเรียนการสอน      -ครูให้ผู้แทนนักเรียนแต่ละกลุ่ม  นำเสนอผลการทำกิจกรรมหน้าชั้นเรียนเพื่อเปรียบเทียบและตรวจสอบความถูกต้อง ขั้นที่ 3 การตรวจสอบทบทวนโดยใช้แนวคิด UDL เพื่อการประเมินการพัฒนาการเรียนรู้ (Universal Design for Learning and Assessment : U)     ให้ผู้เรียนนำเสนอการวิเคราะห์และอภิปรายแลกเปลี่ยนความคิดเห็นซึ่งกันและกันในประเด็นต่อไปนี้ (N)     - ครูให้นักเรียนร่วมกันอภิปรายและแสดงความคิดเห็นเกี่ยวกับผลการทำกิจกรรม โดยครูถามคำถามหลังทำกิจกรรมดังนี้     ถ้าใช้ความลึกของดินเป็นเกณฑ์ จะสามารถจำแนกดินได้กี่ประเภท อะไรบ้า      (แนวคำตอบ : 2 ประเภทคือดินชั้นบน กับดินชั้นล่าง )     แล้วดินในชั้นใดที่เหมาะแก่การปลูกพืช        (แนวคำตอบ : มีดินชั้นบน เพราะมีฮิวมัสมากกว่า )      ครูให้นักเรียนออกมาเลือกคำถามจากกล่อง ดินหรรษา เพื่อทดสอบความเข้าใจของนักเรียน โดยให้นักเรียนแต่ละกลุ่มส่งตัวแทนออกมาเลือกหมายเลขคำถามจากกล่องดินหรรษา จากนั้นให้สมาชิกในกลุ่มร่วมกันหาคำตอบ การประเมินหลังเรียน     1.ครูใช้คำถามทดสอบความเข้าใจของนักเรียนโดยใช้คำถามดังนี้     ถ้าใช้ความลึกของดินเป็นเกณฑ์ จะสามารถจำแนกดินได้กี่ประเภท อะไรบ้าง       (แนวคำตอบ : 2 ประเภทคือดินชั้นบน กับดินชั้นล่าง )     แล้วดินในชั้นใดที่เหมาะแก่การปลูกพืช         (แนวคำตอบ : มีดินชั้นบน เพราะมีฮิวมัสมากกว่า )