วิทยาศาสตร์ประกอบด้วย ความรู้ (Science Knowledge) และกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ (Science Process) ซึ่งเป็นกระบวนการที่ใช้ในการศึกษาหาความรู้
1.1 ความรู้ (Science Knowledge
1. ข้อมูล (Data)
2. ข้อเท็จจริง (Fact)
3. ข้อสรุป (Conclusion)
4. กฎ (Law)
5. ทฤษฎี (Theory)
กระบวนการทางวิทยาศาสตร์ (Science Process)
1. การกำหนดปัญหา
2. การตั้งสมมติฐาน
3. การตรวจสอบสมมติฐาน
4. การแปรผลและสรุปผลการทดลอง
การออกแบบการทดลอง
- กลุ่มทดลอง
- กลุ่มควบคุม
- ตัวแปรต้นหรือตัวแปรอิสระ
- ตัวแปรตาม (Dependent Variable)
- ตัวแปรควบคุม (Controlled Variable)
ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ หมายถึงพฤติกรรมที่เกิดจากการคิดและการปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์จนเกิดความชำนาญและความคล่องแคล่วในการใช้ เพื่อแสวงหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์ตลอดจนหาวิธีการเพื่อแก้ปัญหาต่างๆ ทางวิทยาศาสตร์
ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ขั้นพื้นฐาน
1. ทักษะการสังเกต
2. ทักษะการหาความสัมพันธ์ระหว่างสเปสกับสเปสและสเปสกับเวลา
3. ทักษะการจำแนกประเภท
4. ทักษะการใช้ตัวเลข
5. ทักษะการวัด
6. ทักษะการสื่อความหมายข้อมูล
7. ทักษะการพยากรณ์
8. ทักษะการลงความเห็นจากข้อมูล
1.ทักษะการสังเกต (Observation)
ทักษะการสังเกต หมายถึงกระบวนการหรือความสามารถในการใช้ประสาทสัมผัสอย่างใดอย่างหนึ่ง หรือหลายอย่างร่วมกัน เพื่อหาข้อมูลหรือรายละเอียดของสิ่งต่าง ๆ ที่ถูกต้อง ตรงกับความเป็นจริง โดยไม่เพิ่มความคิดเห็นส่วนตัวลงไป
ประสาทสัมผัส
1. ประสาทตา สังเกตได้โดยการดู
2. ประสาทหู สังเกตโดยการฟัง
3. ประสาทจมูก สังเกตโดยการดมกลิ่น
4. ประสาทลิ้น สังเกตโดยการชิมรส
5. ประสาทผิวกาย สังเกตได้โดยการสัมผัส
การสังเกต
1. การสังเกตเชิงคุณภาพ
2. การสังเกตเชิงปริมาณ
3. การสังเกตเชิงเชิงเปรียบเทียบ
4. การสังเกตการณ์เปลี่ยนแปลง
การบันทึกผลการสังเกต
- บันทึกในตาราง
- บันทึกข้อมูลบันทึกข้อมูลเป็นคำบรรยาย
- บันทึกเป็นรูปภาพ ภาพถ่าย ภาพนิ่ง
- บันทึกเป็นภาพยนตร์และเสียง
การขยายขอบเขตของการสังเกต
การขยายขอบเขตของการสังเกตเป็นการลดความคลาดเคลื่อน ของข้อมูลที่ได้จากการสังเกต เพื่อให้ข้อมูลมีความถูกต้องตามสภาพจริงและน่าเชื่อถือโดยอาจใช้เครื่องมือช่วยขยายขอบเขตของประสาทสัมผัส ใช้การสังเกตซ้ำหลายๆ ครั้ง หรือโดยการสังเกตหลายๆ คน
2. ทักษะการหาความสัมพันธ์ระหว่างสเปสกับสเปสและสเปสกับเวลา
สเปสของวัตถุ หมายถึง ที่ว่างที่วัตถุนั้นครอบครองอยู่ ซึ่งจะมีรูปร่างลักษณะ เช่นเดียวกับวัตถุ โดยทั่วไปสเปสของวัตถุจะมี 1 มิติ (ความยาว), 2 มิติ (ความกว้างและความยาว) และ 3 มิติ (ความกว้างความยาวและความสูง)
ทักษะการหาความสัมพันธ์ระหว่างสเปสกับสเปสและสเปสกับเวลา
หมายถึงความสามารถหรือความชำนาญ ในการหาความสัมพันธ์ระหว่างมิติของวัตถุกับวัตถุและมิติของวัตถุกับเวลาได้แก่รูปหนึ่งมิติ สองมิติและสามมิติ รวมไปถึงความสามารถในการระบุรูปฉายและ รูปคลี่ได้
2.1การหาความสัมพันธ์ระหว่างสเปสกับสเปส
ความสัมพันธ์ระหว่างสเปสกับสเปสของวัตถุ ได้แก่ ความสัมพันธ์ระหว่าง 3 มิติ กับ 2 มิติ หรือความสัมพันธ์ระหว่างตำแหน่งที่อยู่ของวัตถุหนึ่งกับอีกวัตถุหนึ่ง
2.2 การหาความสัมพันธ์ระหว่างสเปสกับเวลา
ความสัมพันธ์ระหว่างสเปสกับเวลา ได้แก่ ความสัมพันธ์ระหว่างการเปลี่ยนตำแหน่งที่อยู่ของวัตถุกับเวลา หรือความสัมพันธ์ระหว่างสเปสของวัตถุ ที่เปลี่ยนไปกับเวลา
ความสามารถที่แสดงให้เห็นว่าเกิดทักษะการหาความสัมพันธ์ระหว่างสเปสกับสเปส คือการบ่งชี้รูป 2 มิติ และ 3 มิติได้ สามารถวาดภาพ 2 มิติจากวัตถุหรือภาพ 3 มิติได้
ความสามารถที่แสดงให้เห็นว่าเกิดทักษะการหาความสัมพันธ์ระหว่างสเปสกับเวลา คือ การบอกตำแหน่งและทิศทางของวัตถุโดยใช้ ตนเองหรือวัตถุอื่น เป็นเกณฑ์ บอกความสัมพันธ์ระหว่างการเปลี่ยนตำแหน่ง เปลี่ยนขนาดหรือปริมาณของวัตถุกับเวลาได้
3. ทักษะการจำแนกประเภท (Classification)
การจำแนก หมายถึงกระบวนการจำแนกหรือจัดจำพวกวัตถุหรือเหตุการณ์ ออกเป็นประเภทต่าง ๆ โดยมีเกณฑ์ในการจำแนกหรือ จัดจำพวก
4. ทักษะการวัด (Measurement)
การวัดคือกระบวนการเปรียบเทียบปริมาณที่ต้องการวัดกับหน่วยที่เป็นมาตรฐานโดยอาศัยเครื่องมือวัดที่ถูกต้องและเหมาะสม การวัดประกอบด้วย เครื่องมือวัด วิธีการวัดและหน่วยที่เป็นมาตรฐาน
การวัดจะต้องมุ่งให้ผู้เรียนสามารถแสดงพฤติกรรม ดังต่อไปนี้
1. เลือกใช้เครื่องมือวัดสิ่งที่ต้องการวัดได้อย่างเหมาะสม
2. บอกเหตุผลในการเลือกใช้เครื่องมือวัดสิ่งที่ต้องการวัดได้
3. บอกวิธีการใช้เครื่องมือวัดสิ่งที่ต้องการวัดได้ย่างถูกต้อง
4. สามารถใช้เครื่องมือวัดสิ่งที่ต้องการวัดได้อย่างคล่องแคล่ว
5. สามารถใช้ตัวเลขแทนจำนวนที่วัดได้พร้อมระบุหน่วยกำกับได้ถูกต้อง
5. ทักษะการคำนวณ (Using Number)
การคำนวณเป็นการใช้ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ เช่น การบวก ลบ คูณ หาร การแก้สมการ การหาค่าเฉลี่ยการเขียนกราฟ ฯลฯ มาใช้แก้ปัญหาหรือช่วยในการค้นคว้าได้อย่างเหมาะสม
6.ทักษะการจัดกระทำและสื่อความหมายข้อมูล
การจัดกระทำข้อมูลเป็นการนำข้อมูลที่ได้จากการวัด การสังเกต การทดลอง และจากแหล่งต่างๆ มาจัดกระทำอย่างเป็นระบบ โดยการเรียงลำดับ จำแนกประเภท จัดหมวดหมู่ จัดทำตารางความถี่ หรือนำมาคำนวณหาค่าอื่นๆ เพิ่มเติม เพื่อให้ข้อมูลมีความชัดเจนและเกิดความเข้าใจที่ตรงกันของผู้ศึกษา
ข้อมูล
ข้อมูล หมายถึงข้อเท็จจริงที่จะนำไปใช้ในการอ้างอิงหรือคำนวณ
1. ข้อมูลดิบ
2. ข้อมูลที่จัดกระทำแล้ว
การสื่อความหมาย
การสื่อความหมายเป็นความสามารถในการใช้ภาษาพูด หรือการเขียนบรรยายรวมทั้งการเขียนแผนภาพ แผนที่ ตาราง กราฟหรือสร้างสื่ออื่นๆประกอบการพูดหรือการเขียนบรรยาย เพื่อสื่อความหมายให้ผู้อื่นเข้าใจในสิ่งที่ต้องการได้อย่างชัดแจ้งและ รวดเร็ว การสื่อความหมายเป็นกระบวนการที่มีความสำคัญ ไม่ใช่เฉพาะทางวิทยาศาสตร์เท่านั้นแต่เป็นกระบวนการที่สำคัญทุกกิจกรรม
การสื่อความหมาย
1. การสื่อความหมายโดยการพูดหรือการเขียนบรรยาย
2. การสื่อความหมายโดยการใช้แผนภาพ
3. การสื่อความหมายโดยการใช้ตาราง
4. การสื่อความหมายโดยการใช้กราฟ
7. ทักษะการทำนายหรือการพยากรณ์
การทำนายหรือการพยากรณ์ หมายถึงการทำนายผล เหตุการณ์ หรือสิ่งที่จะเกิดขึ้นในอนาคต โดยอาศัยข้อมูล ความสัมพันธ์ของข้อมูล หลักการ กฎ หรือทฤษฎีเกี่ยวกับสิ่งที่ทำนาย
8. ทักษะการลงความเห็นจากข้อมูล
การลงความเห็นจากข้อมูล หมายถึง การใช้ประสาทสัมผัส สัมผัสวัตถุหรือเหตุการณ์ให้ได้ข้อมูล อย่างหนึ่ง แล้วเพิ่มความคิดเห็นส่วนตัวลงไปให้กับข้อมูลนั้น ความคิดเห็นส่วนตัวอาจได้มาจาก ความรู้เดิม ประสบการณ์เดิม หรือเหตุผลต่าง ๆ ดังนั้นการลงความเห็นจากข้อมูล จึงมีลักษณะ อธิบายหรือสรุปเกินข้อมูลที่ได้จากการสังเกต เพิ่มความคิดเห็นส่วนตัวลงไป
9. ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ขั้นผสม
1. ทักษะการกำหนดและควบคุมตัวแปร
2. ทักษะการตั้งสมมุติฐาน
3. ทักษะการกำหนดนิยามเชิงปฏิบัติการ
4. ทักษะการทดลอง
5. ทักษะการตีความหมายข้อมูลและลงข้อสรุป
1. ทักษะการกำหนดและควบคุมตัวแปร
ทักษะการกำหนดและควบคุมตัวแปร แปร เป็นการชี้บ่งตัวแปรต้น ตัวแปรตาม และตัวแปรที่ต้องการควบคุม
การทดลองทางวิทยาศาสตร์ เป็นการศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างตัวแปร แบ่งออกเป็น 3 ประเภทคือ
1. ตัวแปรต้น หรือตัวแปรอิสระ
2. ตัวแปรตาม หรือตัวแปรซึ่งเป็นผลมาจากตัวแปรต้น
3. ตัวแปรที่ต้องควบคุม หรือตัวแปรคงที่
2. ทักษะการตั้งสมมุติฐาน
ทักษะการตั้งสมมติฐาน คือ การคิดหาคำตอบล่วงหน้า ก่อนจะทำการทดสองโดยอาศัยการสังเกต ความรู้ ประสบการณ์เดิม เป็นพื้นฐานคำตอบที่คิดล่วงหน้าซึ่งยังไม่ทราบ หรือยังไม่เป็นหลักการ กฎ หรือทฤษฎีมาก่อน สมมติฐาน หรือคำตอบที่คิดไว้ล่วงหน้า มักกล่าวไว้เป็นข้อความ ที่บอก ความสัมพันธ์ ระหว่างตัวแปรต้น กับตัวแปรตาม สมมติฐานที่ตั้งไว้ อาจถูก หรือผิดก็ได้ ซึ่งจะทราบภายหลัง การทดลอง หาคำตอบเพื่อสนับสนุน หรือคัดค้านสมมติฐานที่ตั้งไว้
3. ทักษะการทดลอง
1. ทักษะการออกแบบการทดลอง
2. ทักษะการปฏิบัติการทดลอง
3. ทักษะการบันทึกผลการทดลองและการสรุปผลการทดลอง
4.ทักษะการกำหนดนิยามเชิงปฏิบัติการ
ทักษะการกำหนดนิยามเชิงปฏิบัติการ หมายถึง การกำหนดความหมายและขอบเขตของสิ่งต่าง ๆ (ที่อยู่ในสมมติฐานที่ต้องทดลอง) ให้เข้าใจตรงกัน และสามารถสังเกตหรือวัดไว้ รวมทั้งการกำหนดข้อความซึ่งใช้สื่อความหมายในทางวิทยาศาสตร์ให้เป็นที่เข้าใจตรงกัน และเป็นประโยชน์ในการที่จะทำการทดลอง หรือตรวจสอบได้ด้วย การกำหนดนิยามเชิงปฏิบัติการ จึงมีจุดประสงค์เพื่อ ให้เข้าใจตรงกันและให้สังเกตหรือวัด หรือตรวจสอบได้ง่าย
5. ทักษะการตีความหมายข้อมูลและลงข้อสรุป
ทักษะการแปลความหมายข้อมูล หมายถึง ความสามารถในการบรรยายลักษณะ และสมบัติของข้อมูลต่าง ๆ ที่มีอยู่ได้อย่างถูกต้องและเข้าเป็นที่ใจตรงกัน ไม่ว่าข้อมูลนั้นจะนำเสนอในรูปแบบใด เช่น ในรูปของกราฟ แผนภาพ แผนที่ หรืออื่น ๆ การลงข้อสรุป หมายถึง การบอกความสัมพันธ์ของข้อมูลที่มีอยู่
ทักษะการลงความเห็นจากข้อมูล เป็นการเพิ่มความคิดเห็นให้กับข้อมูลที่ได้จากากรสังเกตอย่างมีเหตุผล โดยอาศัยความรู้หรือประสบการณ์เดิมมาช่วย
