ความรู้ที่จำเป็นใน วิชาวิทยาศาสตร์

ลำดับตอนที่ #12 : ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์

ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์

        ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ (Science process skills) เป็นกระบวนการทางสติปัญญา ที่นักวิทยาศาสตร์ และผู้ที่นำวิธีการทางวิทยาศาสตร์มาแก้ปัญหา ใช้ในการศึกษาค้นคว้าสืบเสาะหาความรู้และแก้ปัญหาต่าง ๆ
         สมาคมอเมริกันเพื่อความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ หรือ AAAS (American Association for the Advancement of Science) ได้กำหนดทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ไว้ 13 ทักษะ ประกอบด้วย
         1.ทักษะการสังเกต
                การสังเกต (Observing ) หมายถึง การใช้ประสาทสัมผัสอย่างใดอย่างหนึ่ง หรือหลายอย่างรวมกัน ได้แก่ ตา หู จมูก ลิ้น และผิวกาย เข้าไปสัมผัสโดยตรงกับวัตถุหรือ เหตุการณ์ โดยมีจุดประสงค์ที่จะหาข้อมูลซึ่ง เป็นรายละเอียดของสึ่งนั้น ๆ โดย ไม่ใช่ความคิดเห็นของผู้สังเกตลงไป
         2.ทักษะการวัด
                 การวัด (Measuring) หมายถึง ความสามารถในใช้เครื่องมือทำการวัดหาปริมาณของสิ่งต่าง ๆ ได้อย่างถูกต้อง ความสามารถในการเลือกใช้เครื่องมือได้อย่างเหมาะสมกับสิ่งที่จะวัด และความสามารถในการอ่านค่าที่ได้จากการวัดได้อย่างถูกต้องรวดเร็วและใกล้เคียงความเป็นจริงพร้อมทั้งมีหน่วยกำกับเสมอ
         3.ทักษะการคำนวน
                   การคำนวน (Using numbers) หมายถึง การนำจำนวนที่ได้จากการสังเกตเชิงปริมาณ การวัด การทดลองและจากแหล่งอื่น ๆ มาจัดกระทำให้เกิดค่าใหม่ เช่น การบวก ลบ คูณ และหาร หาค่าเฉลี่ย ยกกำลังสอง หรือ อื่น ๆ 
          4.ทักษะการจำแนกประเภท
                    การจำแนกประเภท (Classifying) หมายถึง การแบ่งพวกหรือเรียงลำดับ วัตถุหรือสิ่งที่อยู่ในปรากฎการณ์โดยมีเกณฑ์ และเกณฑ์ ดังกล่าว อาจจะใช้ความเหมือน ความแตกต่าง หรือความสัมพันธ์ อย่างใดอย่างหนึ่งก็ได้
           5.ทักษะการหาความสัมพันธ์ระหว่างสเปสกับสเปส และสเปสกับเวลา
                     สเปส (Space) ของวัตถุ หมายถึง ที่ว่างที่วัตถุนั้นครองอยู่ ซึ่งจะมีรูปร่างเช่นเดียวกับวัตถุนั้นโดยทั่วไป แล้วสเปสของวัตถุ จะมี 3 มิติ (Dimensions) คือ ความกว้าง ความยาว และความสูง หรือความหนาของวัตถ ความสัมพันธ์ระหว่างสเปสกับสเปสของวัตถุ ได้แก่ความสัมพันธ์ระหว่าง 2 มิติ กับ 3 มิติ ความสัมพันธ์ระหว่างตำแหน่งที่อยุ่ของวัตถุหนึ่งกับอีกวัตถุหนึ่ง
            6.ทักษะการจัดกระทำและการสื่อความหมายข้อมูล
                      การจัดกระทำและสื่อความหมายข้อมูล (Organizing data and communication) หมายถึงการนำข้อมูลที่ได้จากการสังเกต การวัด การทดลองและแหล่งอื่น ๆ มาจัดกระทำเสียใหม่ โดยการหาค่าความถี่เรียงลำดับ จัดแยกประเภทหรือคำนวณหาค่าใหม่ เพื่อให้ผู้อื่นเข้าใจความหมาย ของข้อมูลชุดนั้นดีขึ้น โดยอาจเสนอในรูปของตาราง แผนภูมิ แผนภาพ กราฟ สมการ แผนผังวงจร เขียน และบรรยายเป็นต้น
            7.ทักษะการลงความคิดเห็น
                       การลงความคิดเห็นจากข้อมูล (Inferring) หมายถึง ความสามารถในการอธิบายข้อมูลที่มีอยู่อย่างมีเหตุผล โดยอาศัยความรู้ หรือประสบการณ์เดิมมาช่วย ข้อมุลที่มีอาจได้มาจากการสังเกต การวัด หรือการทดลองคำอธิบายนั้นเป็นสิ่งที่ได้จากความรู้หรือประสบการณ์เดิมของผู้สังเกตที่พยายามโยงบางส่วนของความรู้หรือประสบการณ์เดิมให้มาสัมพันธ์กับข้อมูลที่ตนเองมีอยู่
           8.ทักษะการพยากรณ์
                         การพยากรณ์ (Predicition) หมายถึงการสรุปคำตอบล่วงหน้า ก่อนจะทดลองโดยอาศัย ปรากฎการณ์ที่เกิดขึ้นซ้ำ ๆ หลักการกฎ หรือ ทฤษฎีที่มีอยู่แล้วในเรื่องนั้น ๆ มาช่วยในการสรุป
                          การพยากรณ์ข้อมูลเกี่ยวกับตัวเลข ได้แก่ ข้อมูลที่เป็นตารางหรือกราฟ ทำได้ 2 แบบ คือการพยากรณ์ภายในขอบเขตของข้อมูลที่มีอยู่กับการพยากรณ์ภายนอกขอบเขตของข้อมูลที่มีอยู่ เช่นการทำนายผลข้อมูลเชิงปริมาณเป็นต้น
            9.ทักษะการตั้งสมมติฐาน
                           การตั้งสมมติฐาน (Formulating Hypotheses) หมายถึงการคาดคะเนคำตอบของปัญหาที่อาจเป็นไปได้ โดยอาศัย การสังเกต ความรู้ และประสบการณ์เดิมเป็นพื้นฐาน คำตอบที่คิดหาล่วงหน้านี้ เป็นสิ่งที่ยังไม่ทราบหรือยังไม่เป็นหลักการกฎ หรือทฤษฎีมาก่อน
            10.การกำหนดนิยามเชิงปฏิบัติการ
                           การกำหนดนิยามเชิงปฏิบัติการ (Defining Operationally) หมายถึง การกำหนดความหมายและขอบเขตของคำต่าง ๆ (ที่อยู่ในสมมติฐานที่ต้องการทดลอง) ให้เข้าใจตรงกันและสามารถสังเกตและวัดได้ โดยให้คำอธิบายเกี่ยวกับการทดลองและบอกวิธีวัดตัวแปรที่เกี่ยวกับการทดลองนั้น
            11.ทักษะการกำหนดและควบคุมตัวแปร
                            การกำหนดและควบคุมตัวเเปร (Identifying and controlling variables) หมายถึงการชี้บ่ง ตัวแปรต้น ตัวแปรตาม และตัวแปรที่ต้องควบคุมในการทดลองหนึ่ง ๆ 
             ตัวแปรต้นหรือตัวแปรอิสระ (Independent variable) คือสิ่งที่เป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดผลต่างๆ  หรือสิ่งที่เราต้องการศึกษา ทดลองดูว่า เป็นสาเหตุที่ก่อให้เกิดผลเช่นนั้น จริงหรือไม่
             ตัวแปรตาม (Dependent variable) คือ สิ่งที่เป็นผลอันเนื่องมาจากตัวแปรต้นเมื่อตัวแปรต้นหรือสิ่งที่เป็นสาเหตุเปลี่ยนไป ตัวแปรตามหรือสิ่งที่เป็นผลก็จะเปลี่ยนไปด้วย
              ตัวแปรควบคุม (Controlled variable) คือ สิ่งอื่น ๆ ที่นอกเหนือจากตัวแปรต้นที่จะมีผลต่อการทดลอง ซึ่งจะต้องควบคุมให้เหมือนกัน มิเช่นนั้นแล้ว อาจทำให้ผลการทดลองคลาดเคลื่อนได้
            12. ทักษะการทดลอง
                       การทดลอง (Experimenting) หมายถึงกระบวนการปฏิบัติเพื่อหาคำตอบหรือตรวจสอบสมมติฐานที่ตั้งไว้ว่าถูกต้องหรือไม่ ในการทดลองจะประกอบด้วยกิจกรรม 3 ขั้นตอน คือ
                       1.การออกแบบการทดลอง หมายถึง การวางแผนการทดลองก่อนลงมือปฏิบัตจริง โดยการเลือกอุปกรณืเครื่องมือ เครื่องใช้ และสารเคมี ที่ใช้ในการทดลองพร้อมทั้งบอกวิธีการทดลอง
                        2.การปฏิบัติการทดลอง หมายถึง การลงมือปฏิบัติจริงและใช้อุปกรณ์ได้อย่างถูกต้องเหมาะสม
                        3.การบันทึกผลการทดลอง หมายถึง การจดบัณทึกข้อมูลที่ได้จากการทดลองซึ่งอาจเป็นผลจากการสังเกตการวัด และอื่น ๆ ได้อย่างคล่องแคล่วและถูกต้อง
              13.ทักษะการตีความหมายข้อมูลและลงข้อสรุป
                        การตีความหมายข้อมูลและลงข้อสรุป (Interpreting data and Conclusion) หมายถึงความสามารถในบอกความหมาย หรือการบรรยายลักษณะ และสมบัติของข้อมูลที่มีอยู่ ซึ่งอาจอยู่ในรูปของตารางกราฟแผนภูมิหรือรูปภาพต่าง ๆ รวมทั้งความสามารถในการบอก ความหมายของข้อมูลเชิงสถิติด้วย และสามารถลงข้อสรุปโดยเอาความหมายของข้อมูลที่ได้ทั้งหมด สรุปให้เห็นความสัมพันธ์ของข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับตัวแปรที่ต้องศึกษาภายในขอบเขตของการทดลองนั้น ๆ