บทความ : อุณหภูมิน้ำหวานเย็นลงได้ด้วย STEM เรียนรู้แบบสะเต็มศึกษา กับกิจกรรมสนุกว่าด้วยความเย็น

STEM Education (Science Technology Engineering and Mathematics Education) เป็นแนวทางในการจัดการศึกษาแบบบูรณาวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์ ตั้งแต่การศึกษาขั้นพื้นฐาน จากปฐมวัยจนถึงอุดมศึกษา อาชีวศึกษา และการศึกษาตลอดชีวิต ซึ่งสถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) ได้ผลักดันให้เกิด “สะเต็มศึกษา” (STEM Education) ขึ้นในประเทศไทย โดยหวังว่าจะเป็นอีกหนทางหนึ่งที่จะช่วยยกระดับคุณภาพการศึกษาของไทย

วันนี้ สสวท. พาไปเรียนรู้ด้วยกระบวนการจัดการเรียนรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา เป็นกิจกรรมแบบเย็นๆ ที่ชื่อว่า “COOLISM”  ในวัน “STEM DAY” ที่มีเป็นประจำเดือนละ 1 ครั้ง โดยกิจกรรมเดือนนี้จัดโดยสาขาเคมี สสวท. เมื่อวันที่ 6 พฤศจิกายน 2556 ณ ห้อง 1602 อาคารอำนวยการ สสวท. เพื่อแลกเปลี่ยนเรียนรู้กันภายใน สสวท. ก่อนที่จะพัฒนากิจกรรมต่างๆ เป็นต้นแบบเผยแพร่สู่ครูและผู้สนใจทั่วไป

ดร.สุพรรณี ชาญประเสริฐ ผู้อำนวยการสาขาเคมี สสวท. กล่าวว่า “กิจกรรมนี้ได้กำหนดโจทย์ให้ผู้เข้าร่วมกิจกรรมได้บูรณาการความรู้ทางวิทยาศาสตร์ โดยใช้ความรู้ทางเคมีเป็นหลักในการทำให้น้ำหวานมีอุณหภูมิต่ำที่สุด ผู้เข้าร่วมกิจกรรมจะเลือกใช้วัสดุอุปกรณ์และสารเคมีเอง นอกจากนั้นสมาชิกในกลุ่มต้องวางแผน ร่วมกันทำการทดลอง และออกแบบภาชนะบรรจุเพื่อรักษาอุณหภูมิน้ำหวานให้คงอุณหภูมิต่ำสุดไว้ให้นานที่สุด การเรียนรู้ด้วยกิจกรรมนี้จะทำให้เกิดการบูรณาการความรู้ทางเคมี ฟิสิกส์ และการแก้ปัญหาและออกแบบโดยใช้กระบวนการทางวิศวกรรม รวมทั้งสามารถตอบโจทย์การแก้ปัญหาในชีวิตประจำวันได้”

การดำเนินการสำหรับกิจกรรมนี้ ดร.สนธิ พลชัยยา และอาจารย์ศุภวิริยะ สรณารักษ์ นักวิชาการสาขาเคมี ได้ให้ผู้เข้าร่วมกิจกรรมสมมติตัวเองว่ากำลังอยู่ในห้องปฏิบัติการเคมี ต้องการดื่มน้ำหวานที่เย็นชื่นใจ แต่เนื่องด้วยไม่มีน้ำแข็ง ดังนั้นจะใช้หลักการและความรู้เคมีใดบ้าง ที่ทำให้น้ำหวานที่มีอยู่มีอุณหภูมิลดลงได้ โดยไม่ให้สารเคมีเข้าไปเจือปนในน้ำหวานเด็ดขาด

วัสดุอุปกรณ์ ประกอบด้วย สารเคมีชนิดต่างๆ ที่เตรียมไว้ให้ทำการทดลองน้ำหวาน วัสดุและอุปกรณ์ที่จะเลือกใช้ในการทำภาชนะบรรจุเพื่อรักษาอุณหภูมิของน้ำหวาน ผู้เข้าร่วมกิจกรรมสามารถซื้อสารเคมีและอุปกรณ์เพิ่มได้ด้วยเงินจำลองที่เตรียมไว้ให้

เงื่อนไขที่กำหนด คือ 1) ต้องทำให้อุณหภูมิของน้ำหวานต่ำที่สุด 2) ออกแบบภาชนะบรรจุที่สามารถรักษาอุณหภูมิ โดยน้ำหวานที่เย็นมีอุณหภูมิเพิ่มขึ้นได้ไม่เกิน 0.5 องศาเซลเซียส 3) ใช้งบประมาณอย่างจำกัด

ตอนท้ายของกิจกรรมในวันนั้น วิทยากรได้มีการอภิปรายและให้ผู้เข้าร่วมกิจกรรมได้สรุปองค์ความรู้ร่วมกันเกี่ยวกับเรื่องการเปลี่ยนแปลงพลังงานแบบดูดและคายความร้อน ความรู้ทางด้านสมบัติของวัสดุในเรื่องของการนำความร้อน ฉนวนความร้อน และการออกแบบโดยใช้กระบวนการออกแบบทางวิศวกรรมศาสตร์ นอกจากนั้นยังเชื่อมโยงและขยายความรู้สู่ชีวิตจริงด้วย

“ในส่วนของการนำไปใช้ในชีวิตประจำวัน ได้มีการอภิปรายร่วมกัน รวมทั้งยกตัวอย่างการประยุกต์ความรู้เรื่องการเปลี่ยนแปลงพลังงานจากปฏิกิริยาเคมีไปใช้ในแก้ปัญหาในชีวิตประจำวันและการนำใช้ประโยชน์ในด้านอาชีพ เช่น การทำถุงประคบร้อน ถุงประคบเย็น การทำพลุ การทำฝนเทียม ตัวอย่างการนำความรู้เรื่องวัสดุที่มีสมบัติเป็นฉนวนความร้อนไปใช้ในชีววิตประจำวัน เช่น การนำกล่องโฟมไปใช้บรรจุน้ำแข็งเพื่อให้น้ำแข็งหลอมเหลวช้าลง เป็นต้น วัสดุที่มีสมบัติเป็นฉนวนความร้อนมีหลายประเภท แต่ละประเภทมีสมบัติในการเป็นฉนวนความร้อนได้แตกต่างกัน” ดร.สนธิ พลชัยยา กล่าว

การจัดการเรียนรู้ตามแนวทางสะเต็มศึกษา สามารถจัดการเรียนรู้ได้หลายแนวทาง เช่น จัดการเรียนรู้แบบบูรณาการในชั้นเรียน หรือการเรียนรู้แบบให้ทำโครงงาน โดยกำหนดประเด็นปัญหาหรือสถานการณ์ ซึ่งเกี่ยวข้องกับชีวิตประจำวัน เมื่อเจอปัญหาในชีวิตจริงก็จะสามารถนำไปปรับใช้แก้ไขปัญหาได้และสามารถนำไปปรับใช้เชื่อมโยงสู่งานอาชีพในอนาคตได้

การจัดการเรียนรู้ที่ครูจำนวนมากได้มีการบูรณาการสาระเนื้อหาวิชาต่างๆ ทางวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ มีการนำเทคโนโลยีมาใช้ ทำการทดลอง ออกแบบอย่างมีขั้นตอน ก็นับว่าเป็นการจัดการเรียนรู้ตามแนวทางแบบสะเต็มศึกษาเช่นกัน

ติดตามความคืบหน้าสะเต็มศึกษาได้ที่เว็บไซต์ สสวท. www.ipst.ac.th หรือเฟซบุ๊ค Ipst Thailand :https://www.facebook.com/ipst.thai