pythainlp/inquiringmind-website huggingface dataset:
# การให้เหตุผลทางฟิสิกส์แบบไร้เดียงสา

ในระหว่างการอบรมเชิงปฏิบัติการในช่วงแรกๆ ของโครงการฯ อาจารย์อาจเคยได้ยินคำพูดที่ว่า การทำวิจัยเชิงคุณภาพสามารถนำไปสู่การสร้างทฤษฎีได้ ซึ่งมันไปได้ไกลกว่าการพิสูจน์ทฤษฎีหรือการทดสอบสมมติฐาน ทั้งนี้เพราะเมื่อนักวิจัยจำนวนหนึ่งได้ทำวิจัยเชิงคุณภาพ จนกระทั่งได้ผลการวิจัยในเรื่องนั้นอย่างกว้างขวางและลุ่มลึกเพียงพอแล้ว การสังเคราะห์ผลการวิจัยเหล่านั้นอาจจะนำไปสู่ “ทฤษฎี” ที่สามารถอธิบายปรากฏการณ์ในเรื่องนั้นได้

ผมไม่ได้พูดถึงประเด็นนี้เท่าไหร่นัก เพราะผมไม่ได้คาดหวังว่า งานวิจัยในโครงการนี้จะไปถึงจุดนั้นในเวลาอันใกล้นี้ อย่างไรก็ตาม ผมมีตัวอย่างหนึ่งมานำเสนอ เพื่อให้อาจารย์ได้เห็นภาพที่เป็นรูปธรรมมากขึ้นครับ บทความเรื่อง “[Naive Physics Reasoning: A Commitment to Substance-Based Conceptions](http://faculty.psy.ohio-state.edu/opfer/lab/courses/846-Concepts_files/Reiner%20et%20al%202000.pdf)” เป็นตัวอย่างหนึ่งที่ดีเลยครับ

ผู้เขียนบทความนี้ได้สังเคราะห์ผลงานวิจัยต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับความเข้าใจและการให้เหตุผลของนักเรียนเรื่องต่างๆ เช่น แรง ความร้อน และไฟฟ้า ซึ่งทั้งหมดนี้เป็นแนวคิดทางฟิสิกส์ที่เป็นนามธรรม ผลการวิจัยต่างๆ ให้ข้อมูลที่สอดคล้องกันว่า นักเรียนจำนวนมากมักเข้าใจและอธิบายว่า ทั้งแรง ความร้อน และไฟฟ้า เป็น “สสาร” ที่อยู่ภายในวัตถุ ผู้เขียนก็เลยสร้างเป็นกรอบในการวิเคราะห์ความเข้าใจและการให้เหตุผลของนักเรียน ซึ่งมีชื่อว่า “**Substance-Based Conceptions**” ผมขอแปลว่า “**แนวคิดที่มีสสารเป็นฐาน**” นี่คือแบบแผนที่ปรากฏบ่อยๆ ในงานวิจัยหลายๆ เรื่องครับ

และในบทความเรื่อง “[From Things to Processes: A Theory of Conceptual Change for Learning Science Concepts](http://chilab.asu.edu/papers/ChiSlottaLeeuw.pdf)” ผู้เขียน (ซึ่งเป็นคณะเดียวกันกับผู้เขียนบทความข้างต้น) ได้เสนอทฤษฎีว่า ความเข้าใจที่คลาดเคลื่อนเกี่ยวกับแรง ความร้อน และไฟฟ้า เป็นผลมาจากการที่นักเรียนจัดกลุ่มแนวคิดทางฟิสิกส์ที่เป็นนามธรรมเหล่านี้ผิด (Ontological Misclassification) กล่าวคือ ทั้งแรง ความร้อน และไฟฟ้า ควรถูกจัดให้อยู่ในกลุ่ม “กระบวนการ” กล่าวคือ แรงเป็น “กระบวนการ” ที่วัตถุ 2 ชิ้นมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างกัน ความร้อนเป็น “กระบวนการ” ที่อนุภาคของสสารถ่ายโอนพลังงานจลน์ระหว่างกัน และไฟฟ้าเป็น “กระบวนการ” ที่อิเล็กตรอนเคลื่อนที่จากบริเวณหนึ่งไปยังอีกบริเวณหนึ่ง แต่นักเรียนจำนวนมากไม่ได้จัดกลุ่มในลักษณะดังกล่าว แต่นักเรียนเหล่านั้นไปจัดกลุ่มแรง ความร้อน และไฟฟ้า ให้อยู่ในกลุ่ม “สิ่งของ” หรือ “สสาร” การจัดกลุ่มที่ผิดนี้ทำให้นักเรียนจำนวนมากประสบปัญหาในการเรียนเรื่องแรง ความร้อน และไฟฟ้า

หลังจากการนำเสนอทฤษฎีนี้ไปพักหนึ่ง นักวิจัยกลุ่มอื่นๆ ก็ได้ทำการวิจัยเพื่อศึกษาว่า ทฤษฎีนี้สามารถอธิบายความเข้าใจและการให้เหตุผลของนักเรียนในเรื่องอื่นๆ ได้หรือไม่ และเพียงใด ตัวอย่างเช่น ในบทความวิจัยเรื่อง “[Sound Stuff? Naive Materialism in Middle-School Students’ Conceptions of Sound](http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/09500690500277938#.UicFpawXcRE)” ผู้วิจัยพบว่า ทฤษฎีนี้สามารถอธิบายความเข้าใจและการให้เหตุผลของนักเรียนเรื่องเสียงได้ กล่าวคือ นักเรียนจำนวนหนึ่งมักเข้าใจและอธิบาย(คลาดเคลื่อน)ว่า เสียงเป็น “สสาร” ไม่ใช่ “กระบวนการ” ของการถ่ายโอนพลังงานกลจากบริเวณหนึ่งไปยังอีกบริเวณหนึ่ง

แม้ว่าทฤษฎีนี้ได้รับคำวิพากษ์อยู่เหมือนกันว่า นักเรียนบางคนอาจไม่เป็นเช่นนั้น แต่ผมเองก็อ้างบทความทั้ง 3 เรื่องอยู่บ่อยๆ ครับ
# หลักการที่คล้ายกัน

ข้อความต่อไปนี้เกี่ยวกับการศึกษาวิวัฒนาการของดวงดาว ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งในหนังสือเรื่อง “[เอกภพเพื่อความเข้าใจในธรรมชาติของดวงดาว](http://www.chulabook.com/description.asp?barcode=9789749656464)” (หน้า 189)

ดวงดาวมีช่วงชีวิตยาวนานเสียจนเมื่อเทียบกับชีวิตของมนุษย์แล้วดูเหมือนเป็นเวลาชั่วกัปชั่วกัลป์ แต่จริงๆ แล้ว ดวงดาวก็มีอายุขัย อายุขัยของดาวมีตั้งแต่ดาวอายุสั้นๆ เช่น หนึ่งล้านปี ไปจนถึงดาวที่มีชีวิตยาวนานนับหมื่นล้านปี มนุษย์จึงศึกษาชีวิตของดาวดวงใดดวงหนึ่งตั้งแต่กำเนิดไปจนสิ้นอายุขัยจริงๆ ไม่ได้ การศึกษาชีวิตดวงดาวของนักดาราศาสตร์คล้ายกับการที่นักสัตววิทยาเข้าสำรวจป่าเพียงวันเดียวเพื่อศึกษาชีวิตของช้างที่มีช่วงชีวิตกว่า 80 ปี ในเวลาวันเดียวนั้น เขาได้เห็นช้างป่าหลายๆ ตัวในช่วงชีวิตต่างๆ กัน ตั้งแต่ลูกช้าง ช้างหนุ่ม ช้างจ่าฝูง ช้างชรา และซากช้าง แม้ว่าเขาจะไม่มีเวลานานถึง 80 ปี ที่จะเฝ้าศึกษาชีวิตของช้างได้ทั้งหมด เขาก็สามารถปะติดปะต่อภาพที่เห็นในวันเดียวเพื่ออธิบายชีวิตและพฤติกรรมของช้างตั้งแต่กำเนิดจนสิ้นอายุขัยได้ การศึกษาชีวิตของดวงดาวก็ทำได้ในลักษณะเดียวกัน นักดาราศาสตร์ได้ถ่ายภาพวัตถุท้องฟ้าและดาวหลายร้อยล้านดวง เพื่อจะได้เห็นภาพดวงดาวในช่วงชีวิตต่างๆ กัน และสามารถนำมาปะติดปะต่อเป็นภาพใหญ่ได้

ผมขอเพิ่มเติมว่า การศึกษาความเข้าใจของนักเรียนก็คล้ายกับการศึกษาช่วงชีวิตของช้างและการศึกษาวิวัฒนาการของดวงดาวครับ เราไม่สามารถศึกษาและติดตามไปได้ตลอดว่า นักเรียนคนหนึ่งจะมีพัฒนาการทางความเข้าใจเรื่องหนึ่งๆ อย่างไร เพราะมันต้องอาศัยเวลานาน (แม้ว่ามันอาจจะนานน้อยกว่าชีวิตของช้างและวิวัฒนาการของดวงดาว) ดังนั้น เราจึงศึกษาความเข้าใจของนักเรียนจำนวนหนึ่ง แล้วนำความเข้าใจของนักเรียนแต่ละคนมาปะติดปะต่อกัน ทั้งนี้เพื่อที่เราจะรู้ได้ว่า พัฒนาการทางความเข้าใจเรื่องนั้นๆ ควรเป็นอย่างไร และนี่ก็เป็นหลักการของการสังเคราะห์ “**ความก้าวหน้าในการเรียนรู้วิทยาศาสตร์**” (Learning Progressions in Science)

ไหนๆ ก็ไหนๆ แล้ว ผมขอพูดอีกเรื่องหนึ่งเลยนะครับ

ผมชอบคำว่า “ปะติดปะต่อ” ครับ เพราะมันสะท้อนถึง “ธรรมชาติของวิทยาศาสตร์” ประการหนึ่งที่ว่า ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ส่วนหนึ่งเป็นผลมาจากการอนุมาน (inference) บนพื้นฐานของหลักฐานเชิงประจักษ์ (empirical evidence) ข้อมูลแบบแยกส่วนที่ได้จากการสังเกตช้างแต่ละตัว ดาวแต่ละดวง หรือความเข้าใจของนักเรียนแต่ละคน เป็นเพียงหลักฐานเชิงประจักษ์ชุดหนึ่งครับ ซึ่งยังไม่ช่วยให้เราเห็นภาพรวมได้อย่างชัดเจนเท่าไหร่นัก แต่จากการเอาหลักฐานเชิงประจักษ์แบบแยกส่วนเหล่านี้มา “ปะติดปะต่อ” กัน เราก็สามารถทราบได้ว่า ช่วงชีวิตของช้างเป็นอย่างไร วิวัฒนาการของดวงดาวเป็นอย่างไร และพัฒนาการทางแนวคิดของนักเรียนเป็นอย่างไร สิ่งเหล่านี้เป็นผลจากการที่นักวิจัยอนุมานบนพื้นฐานของหลักฐานเชิงประจักษ์ ซึ่งช่วยให้เราเห็นภาพรวมได้ชัดเจนขึ้น

อาจารย์คงแยกแยะความแตกต่างระหว่าง “หลักฐานเชิงประจักษ์” และ “ผลจากการอนุมานจากหลักฐานเชิงประจักษ์” ได้นะครับ
# การสอนวิทยาศาสตร์ด้วยภาษาที่ 2

พอดีผมเจอบทความวิจัยเรื่อง “[Language and the experience of learning university physics in Sweden](https://isis.ku.dk/kurser/blob.aspx?feltid=162712)” ซึ่งนำเสนอผลการวิจัยเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างภาษาที่ผู้สอนใช้ (ภาษาสวีดิช และ ภาษาอังกฤษ) กับพฤติกรรมการเรียนรู้ของผู้เรียน ผมเห็นว่า ผลการวิจัยนี้สอดคล้องกับความพยายามส่งเสริมให้ครูไทย “สอนวิทยาศาสตร์ด้วยภาษาอังกฤษ” ผมจึงขอนำผลการวิจัยนี้มาเล่าสู่กันฟังหน่อยนะครับ เผื่อว่าเราจะได้แง่คิดที่เป็นประโยชน์กับการจัดการศึกษาวิทยาศาสตร์ในประเทศไทย

จากการสังเกตการเรียนการสอนฟิสิกส์ในมหาวิทยาลัย 2 แห่งในประเทศสวีเดน (ซึ่งมีการใช้ทั้งภาษาสวีดิช ซึ่งเป็นภาษาประจำชาติ และภาษาอังกฤษ ซึ่งเป็นภาษาสากล) ผู้วิจัยเห็นความแตกต่างในพฤติกรรมการเรียนรู้ของผู้เรียน เมื่อผู้สอนใช้ภาษาในการจัดการเรียนการสอนที่แตกต่างกัน กล่าวคือ เมื่อผู้สอนใช้ภาษาอังกฤษ ปฏิสัมพันธ์ระหว่างผู้สอนและผู้เรียนจะน้อยกว่า เมื่อผู้สอนใช้ภาษาสวีดิช ถึงแม้ว่าในตอนแรกของการวิจัย ผู้เรียนรายงานว่า พฤติกรรมการเรียนรู้ของตนเองไม่ได้รับผลอะไรจากภาษาที่ผู้สอนใช้

หากเราพิจารณาว่า การเรียนการสอนเป็นกระบวนการสร้างความหมายร่วมกันระหว่างผู้สอนและผู้เรียน (และ ในกลุ่มผู้เรียนด้วยกันเอง) ทั้งจากการถามตอบ การอภิปราย และการแสดงความคิดเห็น ปฏิสัมพันธ์ระหว่างผู้สอนและผู้เรียนที่น้อย จึงสื่อให้เห็นถึงความเป็นไปได้ที่ลดลงที่ผู้สอนและผู้เรียนจะประสบความสำเร็จในการสร้างความเข้าใจในเนื้อหาร่วมกัน นั่นหมายความว่า การเรียนรู้ของผู้เรียนอาจถูกจำกัดโดยภาษาที่ผู้สอนใช้

นอกจากนี้ จากการสัมภาษณ์ผู้เรียน 22 คน ผู้เรียนบอกกับผู้วิจัยว่า การเรียนด้วยภาษาอังกฤษทำให้ตนเองต้องจดจ่ออยู่กับการจดบันทึกสิ่งที่ผู้สอนนำเสนอ มากกว่าการตั้งใจฟังสิ่งที่ผู้สอนต้องการสื่อสาร ยิ่งไปกว่านั้น เมื่อเทียบกับการเรียนด้วยภาษาสวีดิช การเรียนด้วยภาษาอังกฤษทำให้ตนเองต้องเรียนหนักขึ้น โดยการศึกษาเนื้อหาทั้งก่อนและหลังเรียนในห้องเรียนปกติ และการปรึกษาผู้สอนนอกเวลาเรียนปกติ

ในช่วงหลายปีมานี้ ผมเห็นความพยายามส่งเสริมให้ครูไทย “สอนวิทยาศาสตร์ด้วยภาษาอังกฤษ” แม้ในมุมหนึ่ง ผมเห็นด้วยกับความพยายามดังกล่าว ทั้งนี้เพราะการสอนด้วยภาษาอังกฤษจะช่วยเตรียมความพร้อมให้แก่ผู้เรียนในการศึกษาในระดับที่สูงขึ้น แต่ผมคิดว่า เราควรมีการวิจัยเกี่ยวกับการสอนวิทยาศาสตร์ด้วยภาษาอังกฤษที่ละเอียดมากขึ้น ก่อนที่เราจะสรุปและประกาศว่า การสอนเป็นภาษาอังกฤษสามารถช่วยให้ผู้เรียนเข้าใจวิทยาศาสตร์ดีขึ้น

เราต้องไม่ลืมว่า ผู้เรียนในระดับมหาวิทยาลัยจากงานวิจัยข้างต้น มีทักษะภาษาอังกฤษที่ดี แต่ก็ยังประสบกับความยากลำบากในการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ด้วยภาษาอังกฤษ แล้วอะไรจะเกิดขึ้นบ้างกับผู้เรียนไทยที่มีอายุและทักษะภาษาอังกฤษที่น้อยกว่า?
# โจทย์การเหนี่ยวนำไฟฟ้า

อาจารย์ท่านหนึ่งถามผมเกี่ยวกับโจทย์ฟิสิกส์ข้อหนึ่งเกี่ยวกับการเหนี่ยวนำไฟฟ้า โจทย์มีอยู่ว่า

> _ตัวนำทรงกลม A , B , C และ D มีขนาดเท่ากันและเป็นกลางทางไฟฟ้า วางติดกันอยู่บนฉนวนไฟฟ้า ตามลำดับ เมื่อนำแท่งประจุลบเข้าใกล้ทรงกลม D แล้วแยกทรงกลมให้ออกจากกันทีละลูก โดยเริ่มจาก A ก่อนจนถึง C หลังจากแยกกันแล้ว สภาพทางไฟฟ้าของทรงกลมแต่ละลูก จะเป็นไปตามข้อใด (เรียงตามลำดับ A, B, C, และ D)_
> 
> _ก. ลบ กลาง ลบ บวก_  
> _ข. ลบ บวก บวก บวก_  
> _ค. ลบ กลาง กลาง บวก_  
> _ง. ลบ ลบ ลบ บวก_

โจทย์ข้อนี้มีอยู่ในหนังสือคู่มือเล่มหนึ่ง ซึ่งเฉลยว่า ข้อ ค. ถูก และหลายคนที่ผมขอคำปรึกษาด้วยก็ตอบว่า ข้อ ค. ถูก อย่างไรก็ตาม อาจารย์ที่นำโจทย์ข้อนี้มาถามผมคิดว่า ข้อ ง. น่าจะถูก

แต่ในความคิดของผมเอง ผมคิดว่า โจทย์ข้อนี้ไม่มีตัวเลือกข้อใดถูก เพราะคำตอบที่ถูกน่าจะเป็น “ลบ ลบ บวก บวก” ความเข้าใจของผมคือว่า …

การที่ตัวนำทรงกลมวางติดกันหมายความว่า อิเล็กตรอนอิสระสามารถเคลื่อนจากทรงกลมหนึ่งไปยังอีกทรงกลมหนึ่งได้ ดังนั้น ทรงกลมทั้งสี่จึงเสมือนเป็นวัตถุเดียวกัน และการที่ทรงกลมทั้งสี่วางอยู่บนฉนวนไฟฟ้าก็หมายความว่า ไม่มีการถ่ายเทอิเล็กตรอนอิสระระหว่างพื้นและทรงกลมเหล่านั้น นั่นคือ จำนวนอิเล็กตรอน(และจำนวนโปรตอน)มีค่าคงที่

เมื่อนำแท่งประจุลบเข้าใกล้ทรงกลม D อิเล็กตรอนอิสระในทรงกลมทั้งสี่จะถูกผลักไปอยู่อีกด้านหนึ่ง (นั่นคือ ที่ทรงกลม A) ทำให้ทรงกลม A มีจำนวนอิเล็กตรอนมากกว่าจำนวนโปรตอน ทรงกลม A จึงมีสภาพทางไฟฟ้าเป็นลบ

เมื่ออิเล็กตรอนอิสระในทรงกลมทั้งสี่ถูกผลักไปอยู่ที่ทรงกลม A เป็นส่วนใหญ่แล้ว ทรงกลม D จึงมีจำนวนอิเล็กตรอนน้อยกว่าจำนวนโปรตอน ทรงกลม D จึงมีสภาพทางไฟฟ้าเป็นบวก

อย่างไรก็ตาม การวิเคราะห์ข้างต้นไม่ได้ช่วยตอบโจทย์ข้อนี้ได้ เพราะตัวเลือกทั้งสี่ที่โจทย์ให้มาระบุเหมือนกันว่า ทรงกลม A เป็นลบ และทรงกลม D เป็นบวก ดังนั้นเราจึงต้องวิเคราะห์ต่อไป

เมื่อเราพิจารณาระยะห่างระหว่างแท่งประจุลบกับทรงกลมแต่ละลูก เราจะเห็นว่าทรงกลม A อยู่ห่างแท่งประจุลบมากที่สุด รองลงมาคือทรงกลม B C และ D ตามลำดับ

ตามกฎของคูลอมบ์ (F = kQ<sub>1</sub>Q<sub>2</sub>)/R<sup>2</sup> ซึ่งระบุว่า “แรงทางไฟฟ้าระหว่างสองประจุใดๆ จะแปรผกผันกับระยะทางระหว่างสองประจุนั้นยกกำลังสอง” แรงผลักทางไฟฟ้าที่กระทำกับอิเล็กตรอนอิสระที่ทรงกลม D จะต้องมีขนาดมากที่สุด รองลงมาคือ แรงผลักทางไฟฟ้าที่กระทำกับอิเล็กตรอนอิสระที่ทรงกลม C B และ A ตามลำดับ นั่นหมายความว่า จำนวนอิเล็กตรอนอิสระที่ทรงกลม A จะมีค่ามากที่สุด รองลงมาคือ ที่ทรงกลม B C และ D ตามลำดับ

นอกจากนี้ อิเล็กตรอนอิสระที่ถูกผลักไปทางฝั่งทรงกลม A จะออกแรงผลักกันเองด้วย ทำให้อิเล็กตรอนอิสระบางส่วนถูกผลักมาอยู่ที่ทรงกลม B C และ D ในจำนวนที่ลดหลั่นลงมา เพื่อให้เกิดภาวะสมดุลของแรงทางไฟฟ้า ณ ตำแหน่งภายในทรงกลมนั้นๆ

ดังนั้น เมื่อเปรียบเทียบอัตราส่วนระหว่างจำนวนอิเล็กตรอนกับจำนวนโปรตอนในทรงกลมแต่ละลูกแล้ว สภาพทางไฟฟ้าที่ทรงกลม A B C และ D น่าจะเป็น ลบ ลบ บวก บวก ตามลำดับ อย่างไรก็ตาม ทรงกลม A จะมีสภาพทางไฟฟ้าที่เป็น “ลบมากกว่า” ทรงกลม B และในทำนองเดียวกัน ทรงกลม D จะมีสภาพทางไฟฟ้าที่เป็น “บวกมากกว่า” ทรงกลม C

ด้วยเหตุผลนี้ ผมไม่คิดว่า ทรงกลม B และ C จะมีสภาพทางไฟฟ้าเหมือนกัน

อาจารย์คิดอย่างไรกับโจทย์ข้อนี้ครับ
# STEM, MINT, or Another

ในช่วงเวลานี้ หลายๆ หน่วยงานกำลังสนใจการจัดการศึกษา STEM กันมากนะครับ คำว่า STEM ในที่นี้เป็นตัวย่อของ 4 สาขาวิชาหลัก ได้แก่ วิทยาศาสตร์ (Science) เทคโนโลยี (Technology) วิศวกรรมศาสตร์ (Engineering) และ คณิตศาสตร์ (Mathematics) การจัดการศึกษา STEM นี้เป็นการบูรณาการทั้ง 4 สาขาวิชาเหล่านี้ไปด้วยกัน ฝ่ายที่สนับสนุนแนวคิดนี้ (ซึ่งเป็นผู้กำหนดนโยบาย) เชื่อว่า การจัดการศึกษา STEM จะช่วยพัฒนาผู้เรียนให้มีทั้งความรู้ ทักษะ และความสามารถในการแข่งขันกันทางเศรษฐกิจ ในขณะที่อีกฝ่ายหนึ่ง (ซึ่งเป็นผู้ปฏิบัติ) ก็เกิดคำถามว่า การจัดการศึกษา STEM คือ “คำตอบที่ใช่” ของประเทศไทยหรือไม่ ถ้าผมเข้าใจไม่ผิด แนวคิดนี้น่าจะมีจุดเริ่มต้นมาจากประเทศสหรัฐอเมริกา ซึ่งกำลังประสบปัญหาการขาดแคลนบุคลากรในสาขาวิชาทั้ง 4 เหล่านี้ครับ

จากการไปดูงาน ณ ประเทศเยอรมัน ผมพบว่า ประเทศเยอรมันเองก็มีแนวคิดที่คล้ายๆ กับการจัดการศึกษา STEM เช่นกันครับ แต่แนวคิดนี้มีชื่อว่า MINT ไม่ใช่ STEM ครับ คำว่า MINT ในที่นี้เป็นตัวย่อของ 4 สาขาวิชาหลัก ได้แก่ คณิตศาสตร์ (Mathematics) วิทยาศาสตร์สารสนเทศ (Information Science) วิทยาศาสตร์ธรรมชาติ (Natural Science) และ เทคโนโลยี (Technology) หากเปรียบเทียบชื่อย่อกันจริงๆ แล้ว MINT กับ STEM ก็คงต่างกันเพียงแ่ค่ว่า MINT เน้นวิทยาศาสตร์สารสนเทศ ส่วน STEM เน้นวิศวกรรมศาสตร์ \[Science ของ STEM ก็คงเป็นอันเดียวกับ Natural Science ของ MINT ครับ\] ใครสนใจศึกษาเกี่ยวกับ MINT สามารถอ่าน[ข้อมูลเพิ่มเติม](http://www.mintzukunftschaffen.de/)ได้ครับ (ซึ่งมีเนื้อหาเป็นภาษาเยอรมัน)

ประเด็นเล็กๆ ที่ผมสนใจคือว่า เหตุใด 2 ประเทศ ซึ่งมีแนวคิดคล้ายๆ กัน จึงมีการดำเนินการที่แตกต่างกัน (เล็กน้อย) คำตอบที่ผมพอจะเดาได้ ณ ตอนนี้ก็คือว่า ความต้องการทรัพยากรบุคคลในแต่ละสาขาวิชาของแต่ละประเทศอาจแตกต่างกัน ทำให้จุดเน้นของการพัฒนากำลังคนของแต่ละประเทศแตกต่างกันไป

ในขณะที่ประเทศไทยกำลังสนใจ STEM กันมาก ผมก็เกิดคำถามขึ้นในใจว่า เราเข้าใจถึงความต้องการบุคลากรในแต่ละสาขาภายในประเทศของเราแล้วยัง เราทราบแล้วยังว่า ประเทศของเราต้องการกำลังคนด้านใดเป็นพิเศษและอย่างเร่งด่วน ในการตอบคำถามนี้ เราก็ต้องเข้าใจทิศทางการพัฒนาของประเทศในภาพรวมด้วย ทั้งนี้เพื่อให้การพัฒนากำลังคนของประเทศสอดรับกับทิศทางการพัฒนานั้น การจัดการศึกษาตามกระแสโลก โดยปราศจากความเข้าใจตัวเองอย่างแท้จริง อาจไม่ก่อให้เกิดผลดีได้เหมือนกันครับ

มีความเป็นไปได้เหมือนกันนะครับว่า หลายฝ่ายอาจทำกำลังดำเนินการในส่วนนี้อยู่ เพียงแค่ผมอาจยังไม่รู้เห็นเท่านั้นเอง
# มิจฉาชีพทางวิชาการ

ผมขอแลกเปลี่ยนข้อมูลเกี่ยวกับการเผยแพร่ผลงานวิจัยหน่อยนะครับ ซึ่งอาจารย์สามารถอ่านรายละเอียดแบบเต็มๆ ได้จากบทความเรื่อง “[จะเกิดอะไรขึ้นถ้าวารสารที่ใช้ตีพิมพ์ผลงานอยู่ใน Beall’s list](http://www2.rdi.ku.ac.th/newweb/?p=8824)” ข้อมูลนี้มีอยู่ว่า ณ ปัจจุบันนี้ เหล่ามิจฉาชีพได้เข้ามาหาประโยชน์ในกิจกรรมทางวิชาการมากขึ้น ซึ่งมักอยู่ในรูปแบบของ “การจัดทำวารสารวิชาการ” และ/หรือ “การจัดการประชุมวิชาการ”

โดยปกติแล้ว วารสารวิชาการหรือการประชุมวิชาการมีวัตถุประสงค์เพื่อให้นักวิจัยได้เผยแพร่ผลงานวิจัยของตนเอง รวมทั้งการได้รับข้อเสนอแนะเพื่อการพัฒนาผลงานของตนเองให้มีคุณภาพมากยิ่งขึ้น ผมพูดง่ายๆ ก็คือ กิจกรรมเหล่านี้มีไว้เพื่อให้เกิดการเรียนรู้ร่วมกันในกลุ่มนักวิจัย เพื่อขับเคลื่อนการพัฒนาทั้งองค์ความรู้และบุคลากรในศาสตร์สาขาต่างๆ

อย่างไรก็ตาม กิจกรรมทางวิชาการเหล่านี้มีค่าใช้จ่ายบางอย่างที่ผู้จัดไม่สามารถหลีกเลี่ยงได้ เช่น ค่าสถานที่ ค่าเอกสาร ค่าตอบแทนผู้ตรวจผลงาน และอื่นๆ ค่าใช้จ่ายเหล่านี้อาจมาจากผู้เข้าร่วม และ/หรือ หน่วยงานที่ให้การสนับสนุนกิจกรรมทางวิชาการนั้นๆ

แต่ในบางกรณี มิจฉาชีพได้มีการจัดกิจกรรมทางวิชาการแบบปลอมๆ ที่ผมพูดว่า “แบบปลอมๆ” เพราะว่า กิจกรรมนี้ไม่เน้นความก้าวหน้าทางวิชาการครับ แต่เน้นการสร้างรายได้ให้กับผู้จัด ทั้งโดยค่าลงทะเบียนและค่าตรวจผลงานทางวิชาการในราคาที่สูงมาก ทั้งๆ ที่กระบวนการพิจารณาผลงานทางวิชาการไม่ได้เข้มข้มอย่างที่มันควรจะเป็น \[ผมได้ข่าวจากเพื่อนๆ ว่า บางแห่งใช้เวลาตรวจผลงานวิจัยเพียงแค่ไม่กี่วันหรือไม่กี่ชั่วโมงด้วยซ้ำ\] สโแกนของมิจฉาชีพเหล่านี้คือว่า “จ่ายครบ ได้เผยแพร่แน่นอน”

ผู้ที่เป็นเหยื่อของกิจกรรมทางวิชาการแบบปลอมๆ นี้ไม่ใช่ไม่รู้ตัวนะครับ แต่มันเป็นไปด้วยความเต็มใจ เพราะมันเข้าข่าย “win-win” กันทั้ง 2 ฝ่าย กล่าวคือ ผู้จัดได้เงิน ส่วนผู้เข้าร่วมได้ผลงานทางวิชาการ เพื่อใช้ในการจบการศึกษา การเลื่อนตำแหน่ง การขอทุนเพิ่มเติม การได้ชื่อเสียง การได้รางวัล และการได้ไปเที่ยวต่างประเทศ (เฉพาะในกรณีที่เป็นการประชุมทางวิชาการ) ทั้งๆ ที่ผลงานนั้นแทบไม่ได้ก่อให้เกิดความก้าวหน้าทางวิชาการใดๆ เลย ในทางตรงข้าม กิจกรรมทางวิชาการแบบปลอมๆ นี้ก่อให้เกิดผลเสียทางวิชาการด้วยซ้ำ

จากประสบการณ์ส่วนตัวของผมเอง ผมก็เคยได้รับจดหมายเชิญให้เผยแพร่ผลงานวิจัยในวารสารทางวิชาการแบบปลอมๆ บ่อยเหมือนกัน ซึ่งเขา(หรือเธอ)คงได้อีเมลล์ของผมตามที่ปรากฏในบทความวิจัยที่ผมเคยเผยแพร่ไปแล้ว ผมเคยหลงตอบรับไปครั้งหนึ่ง แล้วเขา(หรือเธอ)ก็เรียกเก็บค่าตรวจผลงานวิจัย ผมก็เลยไม่ตอบกลับไป ผมยึดหลักที่ว่า ผมจะไม่ยอมเสียค่าใช้จ่ายกับการเผยแพร่ผลงานวิจัยครับ เพราะผมได้ลงแรงลงความคิดไปกับการพัฒนาผลงานวิจัยนั้นแล้ว ผมจึงไม่ควรเสียค่าใช้จ่ายพวกนั้นอีก

ในสมัยนี้ หากเราต้องการเผยแพร่ผลงานวิจัยสักหนึ่งเรื่อง เราต้องใช้วิจารณญาณและจริยธรรมให้มากกว่าเดิมด้วยครับ
# แรงโน้มถ่วงของโลก และ ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลก

เมื่อปล่อยวัตถุ 2 ชนิด (คือ ขนนก และ ลูกเทนนิส) พร้อมกันจากระดับความสูงเดียวกัน วัตถุใดจะตกถึงพื้นดินก่อน \[หากไม่คิดแรงต้านทานอากาศ\]

นักเรียนคนหนึ่งตอบไว้ว่า

“วัตถุทั้งสองชนิดจะตกถึงพื้นพร้อมกัน เนื่องจาก…แรงโน้มถ่วงของโลกเท่ากัน คือ 9.81 m/s<sup>2</sup>“

ผมเห็นคำตอบนี้แว๊บแรกแล้ว ผมเกือบตีความว่า คำตอบนี้สอดคล้องกับแนวคิดทางวิทยาศาสตร์ แต่เมื่อพิจารณาให้ละเอียดแล้ว คำตอบนี้คลาดเคลื่อนครับ ดังนี้

หากเราเปรียบเทียบแรงโน้มถ่วงของโลกที่กระทำต่อขนนก (F<sub>bird fur</sub>) และแรงโน้มถ่วงของโลกที่กระทำต่อลูกเทนนิส (F<sub>tennis ball</sub>) แรงทั้งสองมีค่าไม่เท่ากันครับ แรงเหล่านี้อันที่จริงแล้วก็คือน้ำหนักของวัตถุนั่นเอง ดังนั้น F<sub>bird fur</sub> = (m<sub>bird fur</sub>)g และ F<sub>tennis ball</sub> = (m<sub>tennis ball</sub>)g เนื่องจากมวลของวัตถุทั้งสองไม่เท่ากัน ดังนั้น แรงทั้งสองจึงไม่เท่ากันครับ

ในคำตอบของนักเรียนคนนี้ สิ่งที่ชวนให้งงก็คือว่า หากแรงทั้งสองไม่เท่ากันแล้ว เหตุใดวัตถุทั้งสองจึงตกถึงพื้นพร้อมกัน วัตถุที่มีแรงโน้มถ่วงของโลกมากระทำมากกว่า (ลูกเทนนิส) ก็น่าจะถึงพื้นก่อนวัตถุที่มีแรงโน้มถ่วงของโลกมากระทำน้อยกว่า (ขนนก)

ปัจจัยที่ทำให้วัตถุแต่ละชนิดใช้เวลาในการตกถึงพื้นไม่เท่ากันนั้นไม่ได้ขึ้นอยู่กับ “ขนาดของแรง” ตามที่นักเรียนได้เขียนตอบไว้ข้างต้นครับ แต่มันขึ้นอยู่กับ “ความเร่งของวัตถุอันเนื่องมาจากแรงโน้มถ่วงของโลก” ต่างหาก ซึ่งความเร่งนี้มีค่าขึ้นอยู่กับแรงโน้มถ่วงของโลก/มวลของวัตถุ (g = F/m) ครับ กล่าวคือ วัตถุที่มีมวลมากกว่าก็จะมีแรงโน้มถ่วงของโลกมากระทำมากกว่า และ วัตถุที่มีมวลน้อยกว่าก็จะมีแรงโน้มถ่วงของโลกมากระทำน้อยกว่า โดยอัตราส่วนระหว่างแรงโน้มถ่วงของโลกที่กระทำต่อวัตถุและมวลของวัตถุนั้นมีค่าเท่ากัน (F<sub>bird fur</sub>/m<sub>bird fur</sub> = F<sub>tennis ball</sub>/m<sub>tennis ball</sub>)

ดังนั้น หากนักเรียนคนนี้จะเขียนให้ถูกต้อง เธอคนนี้ก็ต้องเขียนว่า“วัตถุทั้งสองชนิดจะตกถึงพื้นพร้อมกัน เนื่องจาก…<ins>ความเร่งเนื่องจาก</ins>แรงโน้มถ่วงของโลกเท่ากัน คือ 9.81 m/s<sup>2</sup>” อันนี้เป็นตัวอย่างหนึ่งที่แสดงให้เราเห็นว่า นักเรียนบางคนอาจมีความสับสนระหว่าง “แรง” และ “ความเร่ง” หากผู้สอนไม่มีการชี้ให้นักเรียนเห็นความแตกต่างแล้ว นักเรียนมักใช้ “แรง” และ “ความเร่ง” ปนกันครับ แต่ที่อาจจะแย่กว่านั้นก็คือว่า ผู้สอนอาจใช้ “แรง” และ “ความเร่ง” ปนกันเอง ทำให้นักเรียนเกิดความสับสนครับ
# กรอบแนวคิดในการจัดการเรียนการสอนวิทยาศาสตร์

หลังจากการอ่านงานวิจัยมาได้จำนวนหนึ่ง (ซึ่งผมเองก็จำไม่ได้แล้วว่า ผมอ่านอะไรมาบ้าง) ผมก็ลองพยายามสังเคราะห์กรอบแนวคิดเพื่อเป็นแนวทางในการจัดการเรียนการสอนวิทยาศาสตร์ ผมตั้งโจทย์กับตัวเองว่า กรอบแนวคิดนี้ต้องสอดคล้องกับแนวทางการจัดการเรียนการสอนวิทยาศาสตร์ในปัจจุบัน ซึ่งเน้นให้นักเรียนได้ “คิดและปฏิบัติ” ในลักษณะเดียวกันกับนักวิทยาศาสตร์ นอกจากนี้ กรอบแนวคิดนี้ต้องสะท้อนความเข้าใจเกี่ยวกับ “ธรรมชาติของวิทยาศาสตร์” ในปัจจุบันอีกด้วย

ผมเริ่มจากการกำหนดว่า ลักษณะการทำงานของนักวิทยาศาสตร์มีอะไรบ้าง ซึ่ง ณ เวลานี้ ผมคิดว่า มันน่าจะประกอบด้วย

1.  การสืบเสาะทางวิทยาศาสตร์ ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ศึกษา สังเกต ทดลอง (หรืออะไรก็แล้วแต่ใครจะเรียก) เกี่ยวกับปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ กิจกรรมเหล่านี้ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ได้มาซึ่งข้อมูลหรือหลักฐานเชิงประจักษ์
2.  การตีความ อนุมาน และ/หรือ ลงข้อสรุปบนพื้นฐานของข้อมูลหรือหลักฐานเิชิงประจักษ์ ในการนี้ นักวิทยาศาสตร์อาจต้องใ้ช้จินตนาการและความคิดสร้างสรรค์ร่วมด้วย มันเป็นการหารูปแบบ (pattern) ที่ปรากฏในข้อมูลหรือหลักฐานเชิงประจักษ์เหล่านั้น และอาจรวมถึงการสร้างแบบจำลองหรือทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์ ซึ่งสามารถอธิบายปรากฏการณ์ทางธรรมชาตินั้นๆ ได้
3.  การนำเสนอข้อสรุปหรือผลการศึกษา ซึ่งนำไปสู่การอภิปรายและการโต้แย้งทางวิทยาศาสตร์ กิจกรรมนี้เน้นกระบวนการทางสังคมที่กลุ่มนักวิทยาศาสตร์ใช้ เพื่อตรวจสอบความน่าเชื่อถือของข้อสรุปต่างๆ ซึ่งแน่นอนว่า นักวิทยาศาสตร์แต่ละกลุ่มอาจลงข้อสรุปได้แตกต่างกัน แม้ว่าพวกเขาและเธออาจมีข้อมูลหรือหลักฐานเชิงประจักษ์ที่เหมือนหรือคล้ายกัน
4.  การตัดสินใจร่วมกันของกลุ่มนักวิทยาศาสตร์ หลังจากการอภิปรายและโต้แย้งกันด้วยข้อมูลและหลักฐานเชิงประจักษ์ ร่วมกับเหตุผลและความรู้ทางวิทยาศาสตร์ที่มีอยู่แล้ว โดยผลการตัดสินใจร่วมกันนี้ยังไม่ใช่ “คำตอบสุดท้าย” ทั้งนี้เพราะความรู้ทางวิทยาศาสตร์เปลี่ยนแปลงได้ครับ

ดังนั้น เราสามารถจัดการเรียนสอนวิทยาศาสตร์ ภายใต้กรอบแนวคิดนี้ ได้ดังนี้ครับ

เราเริ่มต้นจากการให้นักเรียนศึกษาปรากฏการณ์ทางธรรมชาติเป็นกลุ่ม เพื่อให้ได้มาซึ่งข้อมูลหรือหลักฐานบางอย่าง ในการนี้ นักเรียนแต่ละกลุ่มอาจได้ข้อมูลหรือหลักฐานที่เหมือนกันหรือแตกต่างกันก็ได้ จากนั้น นักเรียนแต่ละกลุ่มก็ทำการอนุมานหรือลงข้อสรุปบนพื้นฐานของข้อมูลหรือหลักฐานเหล่านั้น โดยธรรมชาติแล้ว หากเราไม่ชี้นำ นักเรียนแต่ละคน(และแต่ละกลุ่ม)มักลงข้อสรุปเหมือนกันบ้างและแตกต่างกันกัน จากนั้น นักเรียนก็นำเสนอผลการศึกษาหรือข้อสรุปของตนเอง ซึ่งจะนำไปสู่การอภิปรายและโต้แย้งกัน ซึ่งต้องมีพื้นฐานอยู่บนข้อมูลหรือหลักฐานที่มีอยู่ ร่วมกับเหตุผลและความรู้ทางวิทยาศาสตร์ จากนั้น นักเรียนทั้งหมดจึงตัดสินใจร่วมกันว่า พวกเขาและเธอจะยึดถือข้อสรุปใด ซึ่งก็เปรียบได้กับ “ความรู้ทางวิทยาศาสตร์” ณ เวลานั้น

การจัดการเรียนการสอนแบบนี้เน้นให้นักเรียนศึกษาสิ่งที่เป็นรูปธรรม และพัฒนาไปเป็นความรู้ที่มีความเป็นนามธรรมมากขึ้นครับ

ผมไม่ได้บอกว่า กรอบแนวคิดนี้เป็นของใหม่นะครับ ผมแค่จะบอกว่า กรอบแนวคิดนี้สอดคล้องกับการทำงานของนักวิทยาศาสตร์ครับ
# Active Eye in Media

ความเข้าใจที่คลาดเคลื่อนเกิดขึ้นจากหลายสาเหตุนะครับ หนึ่งในนั้นก็คือสื่อที่ปรากฏในชีวิตประจำวันของนักเรียน ตัวอย่างเช่น ภาพต่างๆ อาจทำให้นักเรียนเข้าใจคลาดเคลื่อนไปเองว่า แสงเดินทางจากดวงตาไปยังวัตถุต่างๆ ทำให้เรามองเห็นวัตถุเหล่านั้นได้

ลักษณะนี้แสดงดวงตาที่สว่างในที่มืด ซึ่งสื่อความหมายเป็นนัยว่า “แสงเดินทางออกจากดวงตา” ทั้งๆ ที่ในทางวิทยาศาสตร์แล้ว ไม่มีแสงเดินทางออกจากดวงตา การมองเห็นวัตถุใดๆ เกิดจากการที่แสงเดินทางจากวัตถุนั้นมายังดวงตา งานวิจัยในต่างประเทศมักเรียกความเข้าใจที่คลาดเคลื่อนนี้ว่า “Active Eye” ครับ ซึ่งตรงข้ามกับ “Passive Eye” ที่เป็นแนวคิดทางวิทยาศาสตร์
# ความก้าวหน้าในการเรียนรู้เรื่องระบบสุริยะ

ในช่วงหลายปีมานี้ “ความก้าวหน้าในการเรียนรู้” (Learning Progression) ได้รับความสนใจมากขึ้นนะครับ ผมเห็นงานวิจัยหลายเรื่องที่ผู้วิจัยทำการสร้าง “ความก้าวหน้าในการเรียนรู้” เกี่ยวกับแนวคิดทางวิทยาศาสตร์ต่างๆ ออกมาเป็นระยะๆ ล่าสุดนี้ก็คือเรื่องระบบสุริยะ ซึ่งได้รับการนำเสนอและเผยแพร่ในการประชุมวิชาการ [NARST 2013](http://www.narst.org/annualconference/2013conference.cfm) เมื่อเดือนเมษายนที่ผ่านมา อาจารย์ท่านใดที่สนใจเรื่องนี้มากๆ ก็ลองอ่านแบบเต็มๆ ได้ครับ

* [Development of a learning progression for the formation of the](http://juliaplummer.com/papers/PlummerSolarSystemPaper2013.pdf)
    
    [Solar System](http://juliaplummer.com/papers/PlummerSolarSystemPaper2013.pdf) \[ฉบับบทความวิจัย\]
    
* [Development of a learning progression for formation of the Solar System](http://www.essp.psu.edu/sites/default/files/narst_astrolp_2013_v3.pdf) \[ฉบับโปสเตอร์\]

สำหรับอาจารย์ท่านที่สนใจไม่มาก ผมสรุปแบบคร่าวๆ ให้ ดังนี้ครับ

ผู้วิจัยแตกแนวคิดเรื่องระบบสุริยะออกเป็น 4 มิติครับ ซึ่งหนึ่งในนั้นก็คือ “สมบัติที่เป็นพลวัตรในระบบสุริยะ” (ในที่นี้ ผู้วิจัยหมายถึงการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ต่างๆ ในระบบสุริยะครับ) ผู้วิจัยทำการสัมภาษณ์ผู้เรียนในระดับการศึกษาต่างๆ ทั้งประถมศึกษา มัธยมศึกษาตอนต้น มัธยมศึกษาตอนปลาย และอุดมศึกษา รวมทั้งสิ้น 44 คน \[อาจารย์คงเข้าใจนะครับว่า การสร้าง Learning Progression ต้องอาศัยข้อมูลจากผู้เรียนจำนวนมากและหลากหลาย ทั้งนี้เพราะนำความเข้าใจของแต่ละคนมาจัดกลุ่มและเรียงลำดับออกมาเป็น “เส้นทางจำลอง” ซึ่งแสดงพัฒนาการทางความเข้าใจเรื่องนั้นๆ\]

ในการนี้ ผู้วิจัยจัดลำดับความเข้าใจเกี่ยวกับ “การเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ต่างๆ ในระบบสุริยะ” ออกเป็น 4 ขั้น ดังนี้ครับ

1.  ผู้เรียนยังไม่เข้าใจว่า ดาวเคราะห์ต่างๆ โคจรรอบดวงอาทิตย์ด้วยรัศมีวงโคจรที่แตกต่างกัน และโคจรไปในทิศทางเดียวกัน \[ดาวเคราะห์แต่ละดวงไม่โคจรสวนกัน\]
2.  ผู้เรียนเข้าใจว่า ดาวเคราะห์ต่างๆ โคจรรอบดวงอาทิตย์ด้วยรัศมีวงโคจรที่แตกต่างกัน และการโคจรเป็นไปในทิศทางเดียวกัน แต่ยังไม่สามารถให้เหตุผลได้ว่า ทำไมดาวเคราะห์ต่างๆ จึงโคจรแบบนั้น
3.  ผู้เรียนเข้าใจเกี่ยวกับลักษณะการโคจรของดาวเคราะห์ต่างๆ รอบดวงอาทิตย์ (เช่นเดียวกับผู้เรียนในกลุ่มที่ 2) นอกจากนี้ ผู้เรียนยังเข้าใจด้วยว่า ระบบสุริยะมีลักษณะแบนราบ และยังให้เหตุผลได้ด้วยว่า การโคจรของดาวเคราะห์ต่างๆ รอบดวงอาทิตย์เป็นผลมาจากแรงโน้มถ่วงระหว่างดวงอาทิตย์และดาวเคราะห์แต่ละดวง
4.  ผู้เรียนเข้าใจว่า ลักษณะทั่วไปของการโคจรของดาวเคราะห์ต่างๆ รอบดวงอาทิตย์ (เช่นเดียวกับผู้เรียนกลุ่มที่ 3) แต่ผู้เรียนกลุ่มนี้ยังเข้าใจด้วยว่า การโคจรของดาวเคราะห์ต่างๆ รอบดวงอาทิตย์เป็นผลมาจากทั้งแรงโน้มถ่วงระหว่างดวงอาทิตย์และดาวเคราะห์แต่ละดวง <ins>และ</ins>ความเฉื่อยของดาวเคราะห์แต่ละดวง (ซึ่งเป็นไปตามกฎการอนุรักษ์โมเมนตัม)

อาจารย์ท่านใดที่สนใจการสร้าง Learning Progression อาจใช้เรื่องนี้เป็นตัวอย่างได้นะครับ \[อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับ[การสร้าง Learning Progression](http://www.inquiringmind.in.th/archives/940 "การสร้าง Learning Progression")\]