วิทยาศาสตร์ไม่ได้เป็นแค่การท่องจำความรู้ แต่เป็นกระบวนการของการตั้งคำถาม การหาคำตอบ และการทำความเข้าใจสิ่งต่างๆ รอบตัวอย่างมีเหตุผล เพื่อให้ได้มาซึ่งความรู้ทางวิทยาศาสตร์ นักวิทยาศาสตร์จึงจำเป็นต้องมี ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ ซึ่งเป็นเครื่องมือสำคัญในการทำงานและค้นคว้าวิจัย ทักษะเหล่านี้ช่วยให้นักเรียนสามารถคิดวิเคราะห์ แก้ปัญหา และเรียนรู้ได้อย่างเป็นระบบ

ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์แบ่งออกเป็น 2 ขั้นใหญ่ๆ ได้แก่

1. ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ขั้นพื้นฐานเป็นทักษะที่ทุกคนสามารถฝึกฝนและนำไปใช้ในชีวิตประจำวันได้ มีทั้งหมด 8 ทักษะ ดังนี้:

• การสังเกต (Observing): เป็นการเก็บรวบรวมข้อมูลโดยใช้ประสาทสัมผัสทั้งห้า ได้แก่ การมองเห็น การได้ยิน การดมกลิ่น การชิมรส และการสัมผัส เพื่อบอกรายละเอียดของสิ่งต่างๆ เช่น รูปทรง สี ขนาด กลิ่น หรือเสียง โดยไม่ใส่ความคิดเห็นส่วนตัวลงไป

  • ตัวอย่าง: “ดอกไม้สีแดง มีกลีบ 5 กลีบ มีเกสรสีเหลืองอยู่ตรงกลาง”

• การวัด (Measuring): เป็นการเลือกใช้เครื่องมือและหน่วยที่เหมาะสมในการหาปริมาณของสิ่งต่างๆ เพื่อให้ได้ข้อมูลที่เป็นตัวเลข เช่น การวัดความยาวด้วยไม้บรรทัด การวัดน้ำหนักด้วยเครื่องชั่ง

  • ตัวอย่าง: “โต๊ะตัวนี้ยาว 120 เซนติเมตร”

• การจำแนกประเภท (Classifying): เป็นการจัดกลุ่มหรือแยกสิ่งของที่เหมือนกันหรือแตกต่างกันออกเป็นหมวดหมู่ โดยอาศัยเกณฑ์ที่กำหนดไว้

  • ตัวอย่าง: “แยกผลไม้ตามสี: กลุ่มผลไม้สีแดง (เช่น แอปเปิล สตรอเบอร์รี่) กลุ่มผลไม้สีเหลือง (เช่น กล้วย มะม่วง)”

• การหาความสัมพันธ์ของสเปซกับเวลา (Space/Time Relationships): เป็นการบอกตำแหน่ง ทิศทาง ระยะทาง หรือการเปลี่ยนแปลงของสิ่งต่างๆ เมื่อเวลาผ่านไป

  • ตัวอย่าง: “ดวงอาทิตย์ขึ้นทางทิศตะวันออกและตกทางทิศตะวันตก” หรือ “ลูกบอลกลิ้งไปข้างหน้า 3 เมตรใน 2 วินาที”

• การคำนวณ (Calculating): เป็นการนำข้อมูลที่ได้จากการสังเกตหรือการวัดมาคำนวณตามหลักคณิตศาสตร์

  • ตัวอย่าง: “ถ้ามีนักเรียน 30 คน และแต่ละคนดื่มน้ำคนละ 2 แก้ว จะต้องเตรียมน้ำทั้งหมด 60 แก้ว”

• การจัดกระทำและสื่อความหมายข้อมูล (Organizing and Communicating): เป็นการนำข้อมูลที่รวบรวมได้มาจัดเรียงอย่างเป็นระบบ และนำเสนอในรูปแบบต่างๆ เพื่อให้ผู้อื่นเข้าใจง่าย เช่น การทำตาราง กราฟ แผนภูมิ หรือภาพประกอบ

  • ตัวอย่าง: “นำข้อมูลจำนวนนักเรียนที่ชอบกีฬาแต่ละชนิดมาทำเป็นกราฟแท่ง”

• การลงความเห็นจากข้อมูล (Inferring): เป็นการอธิบายหรือสรุปข้อมูลที่ได้จากการสังเกต โดยใช้ความรู้หรือประสบการณ์เดิมมาช่วยในการอธิบาย แต่ไม่ใช่การคาดคะเน

  • ตัวอย่าง: “เห็นรอยเท้าสัตว์ป่าหลายรอยบนพื้นดิน ลงความเห็นว่า มีสัตว์ป่าหลายชนิดอาศัยอยู่ในบริเวณนี้”

• การพยากรณ์ (Predicting): เป็นการคาดคะเนผลลัพธ์ที่จะเกิดขึ้นในอนาคต โดยอาศัยข้อมูลจากอดีตหรือหลักการทางวิทยาศาสตร์

  • ตัวอย่าง: “ถ้าวันนี้ฝนตกหนัก พรุ่งนี้น้ำในลำคลองอาจจะสูงขึ้น”

2. ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ขั้นสูง (ขั้นบูรณาการ)เป็นทักษะที่ซับซ้อนขึ้น ต้องอาศัยการผสมผสานทักษะพื้นฐานหลายๆ ทักษะเข้าด้วยกัน เพื่อใช้ในการออกแบบการทดลอง การแก้ปัญหา และการสร้างองค์ความรู้ใหม่ มีทั้งหมด 6 ทักษะ ดังนี้:

• การตั้งสมมติฐาน (Formulating Hypotheses): เป็นการคาดคะเนคำตอบของปัญหาอย่างมีเหตุผล โดยอาศัยข้อมูลหรือความรู้เดิมที่เกี่ยวข้อง สามารถทดสอบได้ และระบุความสัมพันธ์ระหว่างตัวแปรต้นกับตัวแปรตาม

  • ตัวอย่าง: “ถ้าแสงมีผลต่อการเจริญเติบโตของพืช ดังนั้นพืชที่ได้รับแสงแดดจะเจริญเติบโตได้ดีกว่าพืชที่ไม่ได้รับแสงแดด”

• การกำหนดและควบคุมตัวแปร (Identifying and Controlling Variables): เป็นการระบุปัจจัยต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับการทดลอง และควบคุมปัจจัยเหล่านั้นให้เหมาะสม เพื่อให้ผลการทดลองมีความน่าเชื่อถือ โดยแบ่งเป็น

  • ตัวแปรต้น: ปัจจัยที่เราต้องการศึกษาหรือเปลี่ยนแปลง

  • ตัวแปรตาม: ผลที่เกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงตัวแปรต้น

  • ตัวแปรควบคุม: ปัจจัยที่ต้องคงที่ตลอดการทดลอง เพื่อไม่ให้มีผลต่อผลลัพธ์

  • ตัวอย่าง: ในการทดลองเรื่องแสงกับการเจริญเติบโตของพืช

    • ตัวแปรต้น: ปริมาณแสงแดด

    • ตัวแปรตาม: การเจริญเติบโตของพืช

    • ตัวแปรควบคุม: ชนิดของพืช ปริมาณน้ำ ชนิดของดิน อุณหภูมิ

• การตีความหมายข้อมูลและลงข้อสรุป (Interpreting Data and Making Conclusions): เป็นการนำข้อมูลที่ได้จากการสังเกต การวัด หรือการทดลอง มาวิเคราะห์ ตีความหมาย และสรุปผลการทดลอง

  • ตัวอย่าง: “จากกราฟแสดงให้เห็นว่ายิ่งได้รับแสงมาก พืชยิ่งสูงขึ้น สรุปได้ว่า แสงมีผลต่อการเจริญเติบโตของพืช”

• การทดลอง (Experimenting): เป็นกระบวนการออกแบบและดำเนินการทดลอง เพื่อตรวจสอบสมมติฐานที่ตั้งไว้ โดยมีขั้นตอนที่ชัดเจนและเป็นระบบ

  • ตัวอย่าง: “ปลูกพืชสองกระถาง กระถางแรกวางไว้กลางแดด กระถางที่สองวางไว้ในที่ร่ม รดน้ำในปริมาณเท่ากัน และสังเกตการเจริญเติบโตทุกวัน”

• การสร้างแบบจำลอง (Constructing Models): เป็นการสร้างสิ่งที่เป็นตัวแทนของวัตถุ ปรากฏการณ์ หรือแนวคิด เพื่อช่วยในการอธิบายหรือทำความเข้าใจสิ่งที่ซับซ้อน เช่น การสร้างแบบจำลองโลก แบบจำลองอะตอม

  • ตัวอย่าง: “สร้างแบบจำลองระบบสุริยะเพื่อแสดงตำแหน่งของดาวเคราะห์ต่างๆ”

• การกำหนดเชิงปฏิบัติการ (Defining Operationally): เป็นการกำหนดความหมายและวิธีการวัดของตัวแปรต่างๆ ให้ชัดเจนและสามารถปฏิบัติได้

  • ตัวอย่าง: “คำว่า ‘การเจริญเติบโตของพืช’ กำหนดเชิงปฏิบัติการว่า หมายถึงความสูงของลำต้นที่เพิ่มขึ้นเป็นเซนติเมตร และจำนวนใบคู่ใหม่ที่งอกออกมา”