ปฏิรูปการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ยุคใหม่

ปฏิรูปการเรียนรู้วิทยาศาสตร์

วันนี้ขอนำเสนอความคืบหน้าของการพัฒนาการเรียนการสอนของวิชาวิทยาศาสตร์ มาดูกันนะว่า สสวท. มีบทบาทการปฏิรูปเกี่ยวการเรียนรู้วิทยาศาสตร์กันอย่างไร

วิทยาศาสตร์รากฐาน ปฏิรูปการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ยุคใหม่

ปัจจุบันเป็นที่ยอมรับกันว่า การจัดการศึกษาคณิตศาสตร์ วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีของประเทศ ยังมีปัญหาอยู่ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการปฏิรูปแบบก้าวกระโดดโดยเร่งด่วน เพื่อกู้ประเทศจากภาวะวิกฤติในปัจจุบัน

         “หลักสูตรวิทยาศาสตร์รากฐาน” เป็นหลักสูตรใหม่ที่พัฒนาขึ้น โดย สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) ซึ่งขณะนี้อยู่ในระหว่างการนำร่องทดลองใช้ นำโดย ดร. วิโรจน์ ตันตราภรณ์ ที่ปรึกษาของ สสวท. เนื่องจากมีความต้องการให้คนไทยทุกคนมีความคิดเชิงวิทยาศาสตร์ ซึ่งได้แก่ ความคิดที่เป็นเหตุเป็นผล คิดอย่างมีระบบ และมีการวิเคราะห์กลั่นกรองอย่างดีตั้งแต่เยาว์วัย พร้อมที่จะใช้ชีวิตอยู่ร่วมกับธรรมชาติอย่าง กลมกลืนและยั่งยืน แต่ก้าวทันวิวัฒนาการของโลก กล่าวคือ “เน้นการคิดอย่างเป็นวิทยาศาสตร์ เพื่อประโยชน์ในการดำรงชีวิต หรือเป็นพื้นฐานที่ดี ในการศึกษาหาความรู้ในทุกสาขาอาชีพ” ไม่ได้ตั้งเป้าหมายไว้เพื่อกรุยทางให้ทุกคนเป็นนักวิทยาศาสตร์หรือนักเทคโนโลยีเหมือนกันไปหมด
        ดร.วิโรจน์ ตันตราภรณ์ ได้นำเสนอกลยุทธ์ที่จะพัฒนาชาติให้มีอิสรภาพจากการพึ่งพาเทคโนโลยีจากต่างประเทศอย่างเพียงพอ ผ่านกระบวนการพัฒนาการเรียนการสอนวิทยาศาสตร์ โดยปรับปรุงระบบการเรียนการสอนเดิมให้ดีขึ้น โดยการอบรมครูที่มีอยู่ในระบบ ปรับปรุงหลักสูตรภายในกรอบเดิม ปรับปรุงวิธีการสอนและสอนให้นักเรียนทุกคนมีโอกาสรู้และเพิ่มทักษะ อันจะนำไปสู่การกอบกู้ นักเรียนที่มีอัจฉริยะ ทักษะและความสามารถพิเศษจากระบบใหญ่ไปเข้าระบบย่อย ที่มีองค์กรสนับสนุนและดำเนินการอยู่แล้วได้ในจำนวนมากขึ้น และนำไปสู่การเพิ่มประสิทธิผลการสอบ ฝึกอบรม พัฒนาความรู้และทัศนคติของประชาชน นักการเมือง นักบริหารของประเทศให้กลายเป็นผู้เห็นชอบกับการที่ประเทศจะพัฒนาตนผ่านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี การ สร้างหลักสูตรใหม่ ที่เรียกว่า “หลักสูตร วิทยาศาสตร์รากฐาน” และใช้กับนักเรียนรุ่นใหม่แต่ละปี ซึ่งจะมีนักเรียนตามหลักสูตรใหม่ในทุกชั้นเรียน ได้ภายใน 12-16 ปี รวมทั้งการสร้างครูวิทยาศาสตร์ใหม่ จากผู้ที่กำลังเข้าเรียนอุดมศึกษาในปัจจุบัน เพื่อเป็นผู้สอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีตามหลักสูตรใหม่ ซึ่งก็ต้องมีหลักสูตรใหม่สำหรับครูใหม่ด้วย
        โครงการหลักสูตรวิทยาศาสตร์รากฐาน ระดับประถมศึกษา จึงเกิดขึ้นเพื่อเปลี่ยนวิธีการเรียนการสอนตั้งแต่ประถม 1 จนจบมัธยมศึกษา โดยนำร่องทีละชั้นปี เริ่มต้นจากการพัฒนาหลักสูตรสำหรับชั้น ป.1 ในปี 2544 เป็นต้นไป ซึ่งมีการจัดทำหลักสูตร เอกสาร คู่มือครู และสื่อการเรียน การ สอนบนรากฐานใหม่ที่เน้นการปลูกฝังความเป็นธรรมชาติของการพัฒนาเด็กเชิงวิทยาศาสตร์ในระดับเดียวกับการพัฒนาเชิงภาษาที่เด็กพัฒนาได้ตาม ธรรมชาติ และนำร่องการสร้างครูวิทยาศาสตร์ประเภทใหม่ที่สามารถจัดกิจกรรมตามหลักสูตรวิทยาศาสตร์รากฐาน โดยได้พัฒนาหลักสูตรฯ มาตั้งแต่ ปี พ.ศ. 2544 จนถึงปัจจุบันสามารถนำ หน่วยการเรียนบางหน่วยไปดำเนินการสอนในโรงเรียนได้แล้วคือหน่วยการเรียนเรื่องมิติสัมพันธ์ ในระดับชั้น ป. 1 โดยในปีการศึกษา 2545 มีโรงเรียนทดลอง 5 โรงเรียน ได้แก่ โรงเรียนสาธิต มศว. ประสานมิตร กรุงเทพฯ โรงเรียนตันตรารักษ์ จ.ชลบุรี โรงเรียนบ้านปางแก จ.น่าน โรงเรียนบ้านหนองเขียว จ.เชียงใหม่ และโรงเรียนนิคมพัฒนา 10 จ.นราธิวาส ซึ่งขณะนี้โรงเรียนทั้ง 5 แห่งได้นำ หน่วยการเรียนเรื่องสภาวะควอนตัมไปทดลองสอนในระดับชั้น ป. 2 ต่อไป
        นอกจากนี้ในปีการศึกษา 2546 ได้มีโรงเรียนดำเนินการสอนในหน่วยการเรียนเรื่องมิติสัมพันธ์อีกจำนวน 5 โรงเรียนคือ โรงเรียนพระตำหนักสวนกุหลาบ โรงเรียนสายน้ำทิพย์ โรงเรียนสาธิตบางนา โรงเรียนแย้มสอาดรังสิต และโรงเรียนผะดุงศิษย์พิทยา กรุง- เทพฯ ซึ่ง สสวท. ได้จัดให้มีการติดตามผลการสอนตามโรงเรียนดังกล่าว เมื่อเดือนมกราคม 2547 ที่ผ่านมา เพื่อจะได้ทราบถึงปัญหาของโรงเรียนแต่ละท้องถิ่น เก็บรวบรวมข้อมูลและให้ความช่วยเหลือในด้านต่างๆ ได้อย่างทั่วถึง รวมถึงการขยายผลการสอนตามหลักสูตรไปยังโรงเรียนใกล้เคียงที่สนใจในภูมิภาคนั้นๆ
        หลักสูตรวิทยาศาสตร์รากฐานนี้ต้องการให้นักเรียนระดับชั้นอนุบาลหรือชั้นประถมศึกษาปีหนึ่ง เริ่มมีความตระหนักในสุนทรียภาพของธรรมชาติ และทึ่งในความหลากหลายที่เกิดจากหลักง่ายๆ สองสามหลักเท่านั้น ซึ่งเด็กสามารถเข้าใจได้ในระดับอายุ 5-6 ขวบ วิทยาศาสตร์รากฐานจะเริ่มสอนให้เด็กตระหนักว่าธรรมชาติมีข้อจำกัด และความหลากหลายที่มีอยู่นั้น ก็มีขอบเขต มีรูปแบบชัดเจนเป็นกลุ่ม ซึ่งจะเห็นวิทยาศาสตร์ได้ เข้าใจง่าย ถึงไม่ต้องเรียนมากมายก็สามารถเข้าใจสรรพสิ่งในธรรมชาติได้ เช่น หน่วยการเรียนเรื่องมิติสัมพันธ์ นักเรียนจะได้ฝึก ให้รู้จักการนับ และเกิดจินตนาการ สามารถรู้สึกเชื่อมโยงกับขนาดและมิติต่างๆ เช่น ทดลองวัดความยาวด้วยฝ่ามือ ฝ่าเท้า เรียนรู้และจินตนาการสัดส่วนสัมพัทธ์ทั้งเชิงย่อและขยาย รับรู้ถึงน้ำหนักหรือมวลของวัตถุนั้นโดยการคาดคะเนและ ชั่งน้ำหนัก ทดลองจับเวลาด้วยชีพจร ฯลฯ
        หน่วยการเรียนเรื่องสภาวะควอน-ตัม นักเรียนจะมีประสบการณ์เล่นปาเม็ดมะขามไปยังลูกโป่งบนพื้นห้อง และเมื่อหลายคนปากันอย่างไม่มีระเบียบ ปาแรงเท่าใด ถี่เท่าใดก็ได้ตามใจชอบ ซึ่งเราก็จะเห็นการเคลื่อนที่ของลูกโป่ง เป็นไปอย่างไม่มีระเบียบ นอกจากนั้น นักเรียนจะได้ส่องดูน้ำสีจากกล้องจุลทรรศน์ จะเห็นผงสีเคลื่อนอยู่อย่างไม่เป็นระเบียบ เช่นเดียวกับลูกโป่งที่ นักเรียนผ่านประสบการณ์การเล่นมาแล้ว ทำให้สามารถรับรู้และเข้าใจได้ว่า “ผงสี” กำลังถูกกระแทกโดย “โมเลกุลของน้ำ” ความถี่และแรงของการกระแทกเพิ่มขึ้นเมื่อน้ำร้อนขึ้น และน้อยลงเมื่อน้ำเย็นลง พลังงานที่ทำ ให้เกิดการกระทบนั้นคือ ความร้อน นักเรียนจะเข้าใจความร้อนจากแสงแดด และรู้ว่าพระอาทิตย์คือแหล่งพลังงานของโลกและช่วยให้ใบพืชได้ มีการสังเคราะห์แสง ดูดซึมน้ำ และคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศ เมื่อคนกินพืชก็ได้คาร์โบไฮเดรต ซึ่งเมื่อเรานำออกซิเจนจากการหายใจไปรวมด้วยก็เกิดเป็นพลังงาน เหมือนกับที่นักเรียนใช้พลังงานขว้างปาเม็ดมะขามไปสู่ลูกโป่งได้
        ในชั้น ป. 1 นักเรียนจะเกิดความรู้สึกติดตัวเกี่ยวกับระยะทาง ขนาด เวลา มวล และทิศ ในเรื่อง มิติสัมพันธ์มาแล้ว ในชั้น ป .2 จะมีการเรียนรู้กรณีตัวอย่างต่างๆ ที่สามารถจับต้องหรือเห็นได้ เช่น สภาวะควอนตัมของลูกตุ้มนาฬิกา และตัวอย่างที่ฟังได้แต่ไม่เห็น เช่น โน้ตของขลุ่ย ตลอดจนตัวอย่างที่ต้องตรวจสอบด้วยวิธีที่นอกเหนือไปจากสัมผัสทั้งห้าของมนุษย์ คือ มองไม่เห็นและไม่ได้ยินอย่าง คลื่นไมโครเวฟ
        ในเรื่องของสภาวะควอนตัมในธรรมชาติ นักเรียนจะได้เห็นความสัมพันธ์ของขนาดและการเติบโตในธรรมชาติอย่างเป็นระบบ โดยจะเห็นว่าธรรมชาติของการต่อเติม หรือการเติบโตในธรรมชาติเป็นไปอย่างมีลำดับ ได้เห็นตัวอย่างจากธรรมชาติว่า ดอกไม้ส่วนใหญ่มี 5 กลีบ แม้กระทั่งการกินกล้วย จะพบว่าเนื้อกล้วยนั้นมี 3 แฉก ทุเรียน แอปเปิ้ล ลองกอง มะเฟือง ฯลฯ มี 5 พูหรือกลีบ เป็นต้น การที่นักเรียนได้เก็บข้อมูลจากธรรมชาติแล้วนำมาจัดกลุ่ม จะช่วยเพิ่มสุนทรียภาพของธรรมชาติในจิตใจของเด็ก และทำให้เด็กสังเกตสิ่งแวดล้อมตัวเขาด้วยความชื่นชม และมีความสุขกับความจริงในธรรมชาติที่กลายเป็นของง่าย น่าทึ่ง และเข้าใจได้อย่างลึกซึ้ง ข้อ สำคัญคือให้เด็กเข้าใจว่าในธรรมชาติจะมีข้อจำกัดหลายประเภทด้วย
        สิ่งที่กล่าวถึงเป็นเพียงตัวอย่างของการเรียนการสอนในหลักสูตรวิทยา-ศาสตร์รากฐานที่กำลังนำร่องทดลองใช้อยู่ ที่สำคัญคือ หลักสูตรจำเป็นต้องสอนต่อเนื่องตามลำดับชั้นเรียนในแต่ละปี เพราะความรู้ที่สะสมจากปีก่อนจะเป็นพื้นฐานของการเรียนการสอนในชั้นเรียนปีต่อไป ทั้งนี้ ดร. วิโรจน์ ตันตรา-ภรณ์และทีมงานโครงการหลักสูตร วิทยาศาสตร์รากฐานมีความเชื่อว่าอีกประมาณ 20 ปีข้างหน้า พื้นความรู้เชิงวิทยาศาสตร์ของคนไทยจะไม่ด้อยกว่าชาติใดในโลก และนักศึกษาหลังจากจบหลักสูตรวิทยาศาสตร์ที่ได้เรียนวิทยาศาสตร์รากฐานตั้งแต่ระดับประถมศึกษาของไทยก็จะสามารถแข่งขันกับนักวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีในประเทศอื่นได้
        การฝึกฝนให้เยาวชนมีรากฐานทางวิทยาศาสตร์ จะช่วยให้เข้าใจสิ่งแวดล้อมที่มีความสัมพันธ์ต่อชีวิตเรา ทราบและรู้เท่าทันที่มาของปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นรอบตัว และช่วยให้มีทักษะ เชิงวิจัย วิเคราะห์และสังเคราะห์ ซึ่ง ช่วยในการแก้ปัญหาน้อยใหญ่ในชีวิต “เมื่อเทียบกับปัจจุบันที่สังคมไทยยัง ถูกครอบงำด้วยไสยศาสตร์ และมีพฤติกรรมเชิงตามกระแส ไม่สามารถวินิจฉัยด้วยตนเองได้” วิทยาศาสตร์รากฐานและสังคมศาสตร์ จึงจะสามารถทำให้ชีวิตดำเนินไปได้อย่างสมดุล