pythainlp/inquiringmind-website huggingface dataset:
# ความก้าวหน้าในการเรียนรู้เรื่องความเป็นอนุภาคของสสาร

ผมประหลาดใจมาโดยตลอดเลยว่า ทั้งๆ ที่แนวคิดเรื่อง “**ความเป็นอนุภาคของสสาร**” (the particulate nature of matter) เป็นแนวคิดที่สำคัญมาก และเป็นหนึ่งใน [Big Idea](http://www.inquiringmind.in.th/archives/391) ทางวิทยาศาสตร์ในการอธิบายปรากฏการณ์ต่างๆ เช่น สมบัติของสสาร การเปลี่ยนสถานะ ปฏิกิริยาเคมี และ ฯลฯ แต่แนวคิดนี้กลับไม่ได้รับความสนใจมากนักในบ้านเรา

ในหลายประเทศ แนวคิดคิดนี้ได้รับการวิจัยมาโดยตลอด ทั้งนี้เพื่อหาทางส่งเสริมให้นักเีรียนมีแนวคิดเรื่องนี้ที่ถูกต้อง ตัวอย่างเช่น งานวิจัยเรื่อง “[Development of a Learning Progression for the Particle Model of Matter](http://www.fisme.science.uu.nl/en/icls2008/438/paper438.pdf)” ได้นำเสนอความก้าวหน้าในการเรียนรู้เรื่อง “**ความเป็นอนุภาคของสสาร**” โดยมีนักเรียนระดับประถมศึกษาปีที่ 6 เป็นผู้ให้ข้อมูล โดยผู้วิจัยให้นิยามของความก้าวหน้าในการเรียนรู้ไว้ว่า (หน้าแรก)

> Learning progressions are depictions of students’ increasingly sophisticated ideas about a specific domain over time. A progression ranges from the simple to complex understanding of a domain.

นั่นคือ ความก้าวหน้าในการเรียนรู้คือการบรรยายให้เห็นภาพของความคิด(หรือความเข้าใจ)ของนักเรียนในเรื่องใดเรื่องหนึ่งที่มีความซับซ้อนมากขึ้นเรื่อยๆ โดยเริ่มจากความเข้าใจที่ง่ายที่สุดไปจนถึงความเข้าใจที่ซับซ้อนที่สุด

ผมได้นำเสนอ[ความก้าวหน้าในการเรียนรู้เรื่องการจม-ลอยของวัตถุในของเหลว](http://www.inquiringmind.in.th/archives/486)เป็นตัวอย่างไปก่อนหน้านี้แล้ว

คราวนี้ ผมนำเสนออีกตัวอย่างหนึ่ง ซึ่งเป็นความก้าวหน้าในการเรียนรู้เรื่อง “**ความเป็นอนุภาคของสสาร**” (หน้าที่ 6) โดยผู้วิจัยแตกความก้าวหน้าในการเรียนรู้เรื่อง “**ความเป็นอนุภาคของสสาร**” ออกเป็น 7 ระดับ นั่นคือ ระดับที่ 0 – 6 ตามลำดับความซับซ้อนของความเข้าใจ

จากทั้งหมด 7 ระดับ ผมขอเสนอเพียง 3 ระดับหลักๆ เท่านั้นนะครับ

1. นักเรียนที่มีความเข้าใจแบบ continuous ซึ่งเป็นกลุ่มที่เข้าใจว่า สสารมีความต่อเนื่อง (ไม่มีอนุภาคใดๆ ที่ประกอบขึ้นเป็นสสารนั้น)
2. นักเรียนที่มีความเข้าใจแบบ mixed ซึ่งเป็นกลุ่มที่เข้าใจว่า สสารประกอบด้วยอนุภาคต่างๆ ซึ่งอยู่ภายในตัวกลางที่ต่อเนื่อง \[ความเข้าใจนี้เกิดจากการที่นักเรียนผสมความเข้าใจเดิมกับสิ่งที่ได้เรียนมา\]
3. นักเรียนที่มีความเข้าใจแบบ particle ซึ่งเป็นกลุ่มที่เข้าใจว่า สสารประกอบด้วยอนุภาคต่างๆ และมีช่องว่างระหว่างอนุภาคเหล่านั้น

เมื่อเราทราบความเข้าใจของนักเรียนแต่ละคนแล้ว เราก็สามารถหาทางส่งเสริมให้นักเรียน “ไต่” ระดับของความเข้าใจไปจนถึงความเข้าใจสูงสุด ซึ่งเป็นความเข้าใจทางวิทยาศาสตร์ได้
# แนวคิดที่คลาดเคลื่อนเกี่ยวกับแนวคิดที่คลาดเคลื่อน

อาจารย์อ่านชื่อเรื่องงานวิจัยข้างบนแล้วรู้สึกยังไงครับ ผมแปลมาจากงานวิจัยเรื่อง “[Misconceptions about “misconceptions”: Preservice secondary science teachers’ views on the value and role of student ideas](http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/sce.21022/abstract)” ซึ่งแปลแบบเต็มๆ ได้ว่า “แนวคิดที่คลาดเคลื่อนเกี่ยวกับแนวคิดที่คลาดเคลื่อน: มุมมองของครูวิทยาศาสตร์ก่อนประจำการที่มีต่อความคิดของนักเรียน”

การตั้งชื่อเรื่องงานวิจัยเชิงคุณภาพก็เป็นศาสตร์และศิลป์อย่างหนึ่งนะครับ นอกจากชื่อเรื่องต้องสื่อถึงเนื้อหาของงานวิจัยในรูปแบบที่ตรงประเด็น ชัดเจน และกระชับที่สุดแล้ว ชื่อเรื่องที่ดีต้องสามารถดึงดูดความน่าสนใจของผู้อ่านด้วย ตัวอย่างชื่อเรื่องข้างต้นมีการเล่นคำว่า “แนวคิดที่คลาดเคลื่อน” 2 ครั้ง เพื่อสร้างความน่าสนใจ ซึ่งโดยปกติแล้ว หลายคนมองว่า การใช้คำ 1 คำ ถึง 2 ครั้ง ในชื่อเรื่องเป็นการใช้คำอย่างฟุ่มเฟือย แต่ในกรณีนี้ไม่ใช่ครับ มันกลายเป็นการสร้างความน่าสนใจซะงั้น

งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาความเข้าใจของนักศึกษาครูเกี่ยวกับแนวคิดที่คลาดเคลื่อนของนักเรียน ผมขอสรุปผลการวิจัยแบบคร่าวๆ ให้ ดังนี้นะครับ

นักศึกษาครูส่วนใหญ่เข้าว่า แนวคิดที่คลาดเคลื่อนของนักเรียนเป็น “**อุปสรรค**” ในการเรียนรู้ แต่ในมุมมองของผู้วิจัยเรื่องนี้ แนวคิดที่คลาดเคลื่อนของนักเรียนควรเป็น “**ทรัพยากร**” สำหรับครูในการจัดการเรียนรู้

ผลการวิจัยนี้จึงวิพากษ์งานวิจัยต่างๆ ที่ผ่านมาเกี่ยวกับแนวคิดที่คลาดเคลื่อนของนักเรียน ซึ่งหลายคนมองว่า มันเป็นอุปสรรคในการเรียนรู้ และเป็นหรือสิ่งที่ไม่ควรเกิดขึ้น อย่างไรก็ตาม ผู้วิจัยเสนอว่า แนวคิดที่คลาดเคลื่อนเป็นสิ่งที่เกิดขึ้นกับนักเรียนทุกคนอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ เพราะไม่มีใครที่เกิดมาพร้อมกับความเข้าใจที่สอดคล้องกับความรู้ทางวิทยาศาสตร์ ดังนั้น แทนที่เราจะมองว่า มันเป็นอุปสรรค ก็ให้เรามองด้วยมุมมองใหม่ว่า มันเป็นทรัพยากร ที่เราสามารถใช้เป็นจุดเริ่มต้นในการออกแบบกิจกรรมการจัดการเรียนรู้่

เนื้อหาในบทความน่าสนใจพอๆ กับชื่อเรื่องเลยครับ
# ความก้าวหน้าในการเรียนรู้เรื่องธาตุอาหารพืช

ผมออกตัวก่อนเลยนะครับว่า ตัวเองไม่ถนัดชีววิทยา แต่คราวนี้ผมอยากนำเสนองานวิจัยเรื่องหนึ่ง ซึ่งศึกษาความก้าวหน้าในการเรียนรู้เรื่องธาตุอาหารพืช งานวิจัยนี้มีชื่อว่า “**A Learning Progression for Elementary School Students’ Understandings of Plant Nutrition**” ซึ่งเป็นบทหนึ่งในหนังสือเรื่อง “[Contemporary Science Education Research: Learning and Assessment](http://crecim.cat/portal/images/documents/congressos/2009/ESERA/Book_4.pdf)” (หน้า 323 – 332)

งานวิจัยนี้ศึกษาความเข้าใจของนักเรียนในระดับประถมศึกษาปีที่ 1 – 6 จำนวน 30 คน โดยเก็บข้อมูลด้วยวิธีการสัมภาษณ์ ผู้วิจัยบรรยายความหมายของคำว่า “**ความก้าวหน้าในการเรียนรู้**” ไว้ว่า (หน้า 323)

> Learning progressions [are] descriptions of increasingly sophisticated ways of thinking about or understanding a topic.

ซึ่งก็คล้ายกับนิยามที่ของผู้วิจัยอีกกลุ่มที่ผมเคยนำเสนอไปแล้ว ([อ่านเิ่พิ่มเติม](http://www.inquiringmind.in.th/archives/492))

ผลการวิจัยมี 6 ขั้น ดังนี้ครับ (หน้า327)

1. นักเรียนเข้าใจว่า ทุกสิ่งทุกอย่างที่พืชใช้ในการดำรงชีวิตคือ “อาหาร” หรือนักเรียนเข้าใจว่า พืชไม่ต้องการอาหารในการดำรงชีวิต (นักเรียนในกลุ่มนี้ยังไม่สามารถระบุแหล่งที่มาของ “อาหาร” นั้นได้ครับ)
2. นักเรียนเข้าใจว่า พืชได้รับสิ่งที่ต้องการในการดำรงชีวิตและเจริญเติบโตจากสิ่งแวดล้อม (นักเรียนกลุ่มนี้ระบุแหล่งที่มาของ “อาหาร” ได้ แต่ยังไม่เจาะจงว่า “อาหาร” นั้นคืออะไร)
3. นักเรียนเข้าใจว่า พืชได้รับอาหารต่างๆ เช่น น้ำ และ แร่ธาตุ จากสิ่งแวดล้อม โดยเฉพาะจากดิน (นักเรียนกลุ่มนี้ระบุแหล่งที่มาและชนิดของอาหารได้−แม้ว่ายังไม่ถูกต้องนัก) นักเรียนกลุ่มนี้ยังไม่เข้าใจถึงบทบาทของพืชในการสร้างอาหารขึ้นเอง
4. นักเรียนเข้าใจว่า พืชสร้างอาหารเอง โดยใช้สิ่งต่างๆ จากสิ่งแวดล้อม (นักเรียนกลุ่มนี้เข้าใจบทบาทของพืชในการสร้างอาหารขึ้นเอง)
5. นักเรียนเข้าใจว่า พืชสร้างอาหารขึ้นเอง โดยใช้น้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ และแสง จากสิ่งแวดล้อมเป็นวัตถุดิบ (นักเรียนกลุ่มนี้ระบุถึงสิ่งต่างๆ ที่จำเป็นในการสร้างอาหารของพืชได้แล้ว) นอกจากนี้ นักเรียนกลุ่มนี้ยังเข้าใจด้วยว่า พืชใช้สารอื่นๆ (เช่น แร่ธาตุ) ในการดำรงชีวิตและเจริญเติบโต แต่สิ่งเหล่านั้นไม่ใช่อาหาร
6. นักเรียนเข้าใจว่า พืชสร้างอาหารขึ้นเอง โดยใช้น้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ และแสง จากสิ่งแวดล้อมเป็นวัตถุดิบ นอกจากนี้ พืชใช้สารอื่นๆ (เช่น แร่ธาตุ) ในการดำรงชีวิตและเจริญเติบโต แต่สิ่งเหล่านั้นไม่ใช่อาหาร อาหารของพืชนั้นคือน้ำตาลกลูโคส และ ออกซิเจนเป็นผลผลิตจากการสร้างอาหารของพืช

ผลการวิจัยที่เป็นความก้าวหน้าในการเรียนรู้แบบนี้มีประโยชน์มากนะครับ เพราะมันช่วยให้ึครูสามารถระบุได้ว่า ณ เวลาหนึ่ง (ซึ่งอาจจะเป็นก่อนสอนหรือหลังสอน) นักเรียนแต่ละคนอยู่ในขั้นไหน และขั้นถัดไปของเขาหรือเธอคนนั้นควรเป็นอะไร

มันช่วยทั้งในแง่ของการจัดการเรียนการสอนและการประเมินผลการเรียนรู้ครับ (ตามชื่อหนังสือเลยครับ Learning and Assessment)
# ความก้าวหน้าในการเรียนรู้เรื่องสุริยวิถี

เรามาดูความก้าวหน้าในการเรียนรู้ทางด้านดาราศาสตร์กันบ้างนะครับ ในที่นี้ก็คือ “**สุริยวิถี**”

ในงานวิจัยเรื่อง “[Building a Learning Progression for Celestial Motion: Elementary Levels from an Earth-Based Perspective](http://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/handle/2027.42/84389/20355_ftp.pdf?sequence=1)” ผู้วิจัยศึกษาความเข้าใจของนักเรียนเกี่ยวกับปรากฏการณ์การเคลื่อนที่ของดาวต่างๆ บนท้องฟ้า ทั้งดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ และดวงดาว โดยมีนักเรียนในระดับประถมศึกษา และนักเรียนในระดับมัธยมศึกษาตอนต้น ประมาณ 120 คน เป็นผู้ให้ข้อมูลครับ

ในการเก็บข้อมูลนั้น ผู้วิจัยลงทุนสร้างโดมขึ้นมา แล้วก็เข้าไปอยู่ในโดมนั้นกับนักเรียน จากนั้น ผู้วิจัยก็สัมภาษณ์นักเรียนเป็นรายบุคคลว่า ตำแหน่งของดวงอาทิตย์เป็นอย่างไร ณ เวลาต่างๆ ในฤดูต่างๆ ดังภาพในหน้าที่ 772

ตอนแรก ผมก็สงสัยว่า ทำไมผู้วิจัยต้องทำขนาดนี้ และทำไมผู้วิจัยไม่ใช้ภาพบนกระดาษธรรมดาก็พอ แต่เมื่อคิดอย่างรอบคอบแล้ว ผมเข้าใจว่า เนื่องจากปรากฏการณ์นี้เป็น 3 มิติ ครับ การใช้ภาพในกระดาษ ซึ่งมีเพียงแต่ 2 มิติ อาจจำกัดการแสดงความคิดของนักเรียน ซึ่งก็เท่ากับการจำกัดการได้มาซึ่งข้อมูลที่ลึกซึ้งของผู้วิจัยด้วย

ผมขอนำเสนอผลการวิจัยเฉพาะของดวงอาทิตย์เท่านั้นนะครับ ดังภาพในหน้าที่ 774

ผู้วิจัยแบ่งความก้าวหน้าในการเรียนรู้เรื่องนี้ออกเป็น 3 ลำดับครับ

ในลำดับที่ 1 นักเรียนเข้าใจก่อนว่า ดวงอาทิตย์มีการขึ้นและตกในแต่ละวัน และ ดวงอาทิตย์ปรากฏอยู่บนท้องฟ้าในเวลากลางวัน และหายไปจากท้องฟ้าในเวลากลางคืน

ในลำดับที่ 2 นักเรียนเข้าใจว่า ตำแหน่งของดวงอาทิตย์บนท้องฟ้าเคลื่อนไปอย่างต่อเนื่อง (นักเรียนบางคนเข้าใจว่า ดวงอาทิตย์ปรากฏอยู่นิ่งๆ) และ ดวงอาทิตย์ขึ้นในทิศตะวันออกและตกในทิศตะวันตก (นักเรียนบางคนเข้าใจว่า ดวงอาทิตย์ปรากฏขึ้นเองในเวลากลางวัน และหายไปเองในเวลากลางคืน)

ในลำดับที่ 3 นักเรียนต้องเข้าใจว่า เส้นทางที่ตำแหน่งของดวงอาทิตย์เคลื่อนไปบนท้องฟ้านั้นเปลี่ยนไปในแต่ละฤดู ทำให้ความยาวของเส้นทางนี้ในแต่ละฤดูไม่เท่ากัน และ เส้นทางนี้ไม่ได้ผ่านบนศรีษะโดยตรง \[สถานที่ของการทำวิจัยไม่ได้อยู่บริเวณเส้นศูนย์สูตรครับ\]

หากเราพิจารณา “ตัวชี้วัดและสาระการเรียนรู้แกนกลาง กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ ตามหลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พ.ศ. 2551″ แนวคิดนี้ปรากฏใน ว 7.1 ป. 3/1 (หน้า 86) ซึ่งตัวชี้วัดระบุว่า “สังเกตและอธิบายการขึ้น-ตกของดวงอาทิตย์…” และสาระการเรียนรู้แกนกลางระบุว่า “โลกหมุนรอบตัวเองทำให้เกิดปรากฏการณ์ต่อไปนี้ … ปรากฏการณ์ขึ้น-ตกของดวงอาทิตย์ …”

จากตัวชี้วัดข้างต้นแล้ว เราคาดหวังให้นักเรียนไทยชั้น ป. 3 เข้าใจว่า “ดวงอาทิตย์…ขึ้นทางทิศตะวันออก และตกทางทิศตะวันตก” ซึ่งตรงกับลำดับที่ 2 ของความก้าวหน้าในการเรียนรู้นี้

อย่างไรก็ตาม ความก้าวหน้าในการเรียนรู้ข้างต้นกล่าวถึงผล**การสังเกต**เท่านั้นครับ มันยังไม่ได้กล่าวถึง**การอธิบาย**เลย นั่นหมายความว่า เรายังคาดหวังให้นักเรียนไทยชั้น ป. 3 สามารถอธิบายได้ด้วยว่า “ทำไมดวงอาทิตย์ขึ้นทางทิศตะวันออก และตกทางทิศตะวันตก” ซึ่งอาจต้องมีการวิจัยต่อไป เพื่อพัฒนาความก้าวหน้าในการเรียนรู้เกี่ยวกับการอธิบายการขึ้น-ตกของดวงอาทิตย์

หมายเหตุ: อาจารย์ติดตามความแตกต่างของความหมายระหว่างคำว่า “**การสังเกต**” และคำว่า “**การอธิบาย**” ได้ใน[โพสหน้า](http://www.inquiringmind.in.th/archives/532 "การสังเกต การอนุมาน การบรรยาย การอธิบาย กฎ และทฤษฎี")นะครับ
# การสังเกต การอนุมาน การบรรยาย การอธิบาย กฎ และทฤษฎี

ใน “ตัวชี้วัดและสาระการเรียนรู้แกนกลาง กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ ตามหลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พ.ศ. 2551” เราจะพบคำสำคัญ เช่น “**สังเกต**” และ “**อธิบาย**” อยู่บ่อยๆ นะครับ แต่จริงๆ แล้ว ยังมีคำสำคัญอื่นอีกนะครับ เช่น “**บรรยาย**” และ “**อนุมาน**” ผมขอขยายความเกี่ยวกับความหมายของคำเหล่านี้หน่อยครับ

* คำว่า “สังเกต” ตรงกับคำว่า “observe”
* คำว่า “บรรยาย” ตรงกับคำว่า “describe”
* คำว่า “อนุมาน” ตรงกับคำว่า “infer”
* คำว่า “อธิบาย” ตรงกับคำว่า “explain”

“**การสังเกต**” เป็นการใช้ประสาทสัมผัสทั้งห้า (ไม่ใช่แค่ตานะครับ) ในการเก็บรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับธรรมชาติตามที่มันเป็น โดยไม่มีการลงข้อสรุปว่า เหตุใดธรรมชาติจึงเป็นแบบนั้น การสังเกตนำไปสู่ “**การบรรยาย**” ซึ่งเป็นการบันทึกหรือรายงาน**สิ่งที่ธรรมชาติเป็น** ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ที่ได้จากการสังเกตคือ “**กฎ**” ซึ่งบรรยายความสัมพันธ์ระหว่างตัวแปรต่างๆ เช่น กฎการเคลื่อนที่ข้อที่ 2 ของนิวตัน (ΣF = ma) ซึ่งบรรยายความสัมพันธ์ระหว่างแรงลัพธ์ มวล และความเร่งของวัตถุ และ กฎของแก๊ส (PV = nRT) ซึ่งบรรยายความสัมพันธ์ระหว่างความดัน ปริมาตร จำนวนโมล และอุณหภูมิของแก๊ส

**กฎเพียงแค่บรรยายว่า ธรรมชาติเป็นอย่างไร โดยไม่ได้บอกว่า เหตุใดธรรมชาติจึงเป็นเช่นนั้น**

“**การอนุมาน**” เป็นการคิดต่อยอดจากผลการสังเกต ทั้งนี้เพื่อ**อธิบาย**สาเหตุของการเกิดปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ ในการนี้ นักวิทยาศาสตร์ต้อง**ใช้จินตนาการ ความคิดสร้างสรรค์ ความรู้ และประสบการณ์เดิม**ในการอนุมาน การอนุมานจากผลการสังเกตจะนำไปสู่การคาดเดาสาเหตุของการเกิดปรากฏการณ์ทางธรรมชาตินั้นความรู้ทางวิทยาศาสตร์ที่ได้จาก**การอนุมาน**นี้คือ “**ทฤษฎี**” ซึ่ง**อธิบายสิ่งที่ธรรมชาติเป็น**  เช่น ทฤษฎีจลน์ของแก๊ส ซึ่งอธิบายว่า เหตุใดแก๊สจึงมีสมบัติหรือพฤติกรรมตามกฎของแก๊ส

**กฎบรรยายว่า ธรรมชาติเป็นอย่างไร ในขณะที่ทฤษฎีอธิบายว่า เหตุใดธรรมชาติจึงเป็นแบบนั้น**

เรามาดูใน “ตัวชี้วัดและสาระการเรียนรู้แกนกลาง กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ ตามหลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พ.ศ. 2551” กันนะครับ

ใน ว 6.1 ป. 5/4 (หน้า 76) ตัวชี้วัดระบุว่า “ทดลองและ**อธิบายการเกิดลม**และนำความรู้ไปใช้ประโยชน์ในชีวิตประจำวัน” และ สาระการเรียนรู้แกนกลางระบุว่า “…**ลมเกิดจาก**การเคลื่อนที่ของอากาศตามแนวพื้นราบ อากาศบริเวณที่มีอุณหภูมิสูง มวลอากาศจะขยายตัว(และ)ลอยตัวสูงขึ้น ส่วนอากาศบริเวณที่มีอุณหภูมิต่ำ มวลอากาศจะจมตัวลงและเคลื่อนไปแทนที่” คำว่า “**อธิบาย**” ในตัวชี้วัดนี้จึงระบุถึง**สาเหตุ**ของการเกิดปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ (ลม)

แต่ใน ว 5.1 ป. 4/2 (หน้า 64) ตัวชี้วัดระบุว่า “ทดลองและ**อธิบายการสะท้อนของแสง**ที่ตกกระทบวัตถุ” และ สาระการเรียนรู้แกนกลางระบุว่า “แสงตกกระทบวัตถุจะเกิดการสะท้อนของแสง โดยมีมุมตกกระทบเท่ากับมุมสะท้อน” คำว่า “**อธิบาย**” ในตัวชี้วัดนี้**ไม่ได้**ระบุถึง**สาเหตุ**ของการเกิดปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ แต่เป็นการระบุถึง**สิ่งที่ธรรมชาติเป็น** ดังนั้น การใช้คำว่า “**บรรยาย**” น่าจะเหมาะสมกว่า เพราะ**การสะท้อนของแสงเป็นกฎ ไม่ใช่ทฤษฎี**

ผมเห็นการใช้คำในตัวชี้วัดต่างๆ ที่อาจสร้างความสับสนได้ อาจารย์ต้องพิจารณาให้รอบคอบนะครับว่า จริงๆ แล้ว ตัวชี้วัดไหนหมายถึง “**การบรรยาย**” และ ตัวชี้วัดไหนหมายถึง “**การอธิบาย**“
# ความก้าวหน้าในการเรียนรู้เรื่องการมองเห็น (หรืออะไรที่คล้ายกัน)

งานวิจัยเกี่ยวกับความก้าวหน้าในการเรียนรู้ในเรื่องต่างๆ เริ่มได้รับความสนใจอย่างจริงจังในช่วง 4 – 5 ปีที่ผ่านมาครับ แต่งานวิจัยก่อนหน้านั้นก็ได้ศึกษาความเข้าใจของนักเรียนในเรื่องต่างๆ อยู่มากพอสมควรแล้ว เพียงแต่ผลการวิจัยยังไม่ได้ออกมาในรูปแบบ “ลำดับขั้น” ของความเข้าใจของนักเรียน ผลการวิจัยส่วนใหญ่ในช่วงเวลานั้นออกมาในลักษณะของกลุ่มความเข้าใจแบบต่างๆ เช่น ความเข้าใจทางวิทยาศาสตร์ (Scientific Conception: SC) ความเข้าใจทางวิทยาศาสตร์บางส่วน (Partially scientific Conception: PC) และความเข้าใจที่คลาดเคลื่อน (Mis-Conception: MC) หรืออะไรทำนองนั้น

อย่างไรก็ตาม ในช่วงเวลานั้น (ก่อนปี ค.ศ. 2009) ผู้วิจัยบางคนก็เริ่มวิเคราะห์และจัด “ลำดับขั้น” ของความเข้าใจของนักเรียนในเรื่องต่างๆ บ้างแล้ว ซึ่งต่อมาก็ได้พัฒนามาเป็นงานวิจัยเกี่ยวกับความก้าวหน้าในการเรียนรู้ครับ

ผมมีตัวอย่างหนึ่งมานำเสนอครับ ในบทความวิจัยเรื่อง “[Towards a phenomenography of light and vision](http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/0950069960180708?journalCode=tsed20#.UbfDx0pSuSo)” ซึ่งเผยแพร่ในปี ค.ศ. 1996 ผู้วิจัยได้ศึกษางานวิจัยต่างๆ เกี่ยวกับความเข้าใจของนักเรียนเรื่องการมองเห็น แล้วนำความเข้าใจของนักเรียนเรื่องการมองเห็นมาจัดเป็น “ลำดับขั้น” ดังนี้ครับ (หน้า 840) โดยผู้วิจัยใช้ e (eye) แทน ดวงตา; o (object) แทน วัตถุ; s (source) แทน แหล่งกำเนิดแสง

ผู้วิจัยแบ่งออกเป็น 5 ขั้น ดังนี้ครับ

ในขั้นที่ 0 นักเรียนมีความเข้าใจพื้นฐานว่า การมองเห็นนั้นเกี่ยวข้องกับแสงและดวงตา แต่ไม่มีการระบุถึงกลไกใดๆ ที่ทำให้เกิดการมองเห็น

ในขั้นที่ 1 นอกจากนักเรียนเข้าใจว่า การมองเห็นเกี่ยวข้องกับแสงและดวงตา นักเรียนยังระบุถึงกลไกที่ทำให้เกิดการมองเห็นด้วยว่า การมองเห็นเกิดขึ้นเมื่อแสงเดินทางจากดวงตาไปยังวัตถุ (e→o)

ในขั้นที่ 2 นอกจากนักเรียนเข้าใจว่า การมองเห็นเกี่ยวข้องกับแสงและดวงตา นักเรียนยังระบุถึงกลไกที่ทำให้เกิดการมองเห็นด้วย โดยนักเรียนไม่เพียงแต่ระบุว่า การมองเห็นเกิดขึ้นเมื่อแสงเดินทางจากดวงตาไปยังวัตถุ (e→o) แต่ยังมีแสงเดินทางจากแหล่งกำเนิดไปยังดวงตาด้วย (s→e) \[ในขั้นนี้ นักเรียนเริ่มเห็นบทบาทของแหล่งกำเนิดแสงแล้วครับ แต่ยังไม่มีการเชื่อมโยงกันระหว่าง 2 กลไกข้างต้น\]

ในขั้นที่ 3A นอกจากนักเรียนเข้าใจว่า การมองเห็นเกี่ยวข้องกับแสงและดวงตา นักเรียนยังระบุด้วยว่า การมองเห็นเกิดขึ้นเมื่อแสงเดินทางจากดวงตาไปยังวัตถุ (e→o) แล้วยังมีแสงเดินทางจากแหล่งกำเนิดไปยังวัตถุด้วย (s→o) \[ในขั้นนี้ นักเรียนเริ่มเชื่อมโยงระหว่าง 2 กลไกแล้วครับ แต่ยังไม่ถูกต้องนัก (s→o←e)\]

ผมขอคั่นนิดนึงนะครับ ในขั้นที่ 0 – 3A นี้ นักเรียนยังเข้าใจว่า ดวงตามีบทบาทที่ “active” ในการมองเห็นครับ กล่าวคือ นักเรียนเข้าใจว่า แสงเดินทางออกจากดวงตาไปยังที่อื่นๆ

ในขั้นที่ 3B (ซึ่งอาจเกิดร่วมกับขั้นที่ 3A) นักเรียนเข้าใจว่า ดวงตามีบทบาทที่ “passive” ในการมองเห็น กล่าวคือ นักเรียนเข้าใจว่า แสงไม่ได้เดินทางออกจากดวงตา แต่แสงเดินทางเข้าสู่ดวงตา (s→e) แทน

ในขั้นที่ 4 นักเรียนเข้าใจถูกต้องแล้วว่า การมองเห็นเกิดขึ้นเมื่อแสงเดินทางจากแหล่งกำเนิดไปยังวัตถุและ(สะท้อน)มายังดวงตา (s→o→e)

ทั้งหมดนี้เป็นสิ่งที่ผู้วิจัยคิดขึ้นจากการศึกษางานวิจัยในอดีต โดยผู้วิจัยใช้ข้อมูลทุติยภูมิ (ผู้วิจัยไม่ได้เก็บข้อมูลเหล่านั้นเอง) แต่ในงานวิจัยเกี่ยวกับความก้าวหน้าในการเรียนรู้ในปัจจุบัน ซึ่งผมได้นำเสนอไปหลายเรื่องแล้ว ผู้วิจัยส่วนใหญ่เก็บและวิเคราะห์ข้อมูลจากนักเรียนจริงๆ ซึ่งเป็นข้อมูลปฐมภูมิครับ
# ความก้าวหน้าในการเรียนรู้เกี่ยวกับการสร้างและใช้แบบจำลองทางวิทยาศาสตร์

ผมมีอีกตัวอย่างหนึ่งเกี่ยวกับความก้าวหน้าในการเรียนรู้ที่ไม่ใช่เรื่องของแนวคิดครับ ซึ่งก่อนหน้านี้ ผมได้นำเสนอ[ความก้าวหน้าในการเรียนรู้เกี่ยวกับการให้เหตุผลทางวิทยาศาสตร์](http://www.inquiringmind.in.th/archives/546 "ความก้าวหน้าในการเรียนรู้ด้านการให้เหตุผลทางวิทยาศาสตร์")ไปแล้ว ตัวอย่างนี้เป็นเรื่องของการสร้างและใช้แบบจำลองทางวิทยาศาสตร์ครับ

ในบทความวิจัยเรื่อง “[Developing a Learning Progression for Scientific Modeling: Making Scientific Modeling Accessible and Meaningful for Learners](http://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/handle/2027.42/63556/20311_ftp.pdf?sequence=1)” ผู้วิจัยได้นำเสนอความก้าวหน้าในการเรียนรู้เกี่ยวกับการสร้างและการใช้แบบจำลองทางวิทยาศาสตร์ ดังนี้ครับ (หน้า 640)

ผู้วิจัยแบ่งความก้าวหน้าในการเรียนรู้เรื่องนี้ออกเป็น 4 ระดับนะครับ

ในระดับที่ 1 นักเรียนสร้างและใช้แบบจำลอง เพื่อ “บรรยาย” ปรากฏการณ์ กล่าวคือ นักเรียนสร้างและใช้แบบจำลองเพื่อระบุเพียงแค่ “สิ่งที่ปรากฏ” เท่านั้น แต่นักเรียนไม่ได้ใช้แบบจำลอง เพื่อ “อธิบาย” ว่า สิ่งที่ปรากฏนั้นเกิดขึ้นได้อย่างไร

ในระดับที่ 2 นักเรียนสร้างและใช้แบบจำลอง ทั้งเพื่อ “บรรยาย” และ “อธิบาย” ปรากฏการณ์ กล่าวคือ นักเรียนสร้างและใช้แบบจำลอง เพื่อ “สื่อสาร” กับผู้อื่นว่า ตนเองมีความเข้าใจเกี่ยวกับปรากฏการณ์นั้นอย่างไร

ในระดับที่ 3 นักเรียนสร้างและใช้แบบจำลอง ทั้งเพื่อ “บรรยาย” “อธิบาย” และ “สื่อสาร” ความเข้าใจของตนเองกับผู้อื่น นอกจากนี้ นักเรียนยังสร้างและใช้แบบจำลองเพื่อ “ทำนาย” สิ่งต่างๆ ที่อาจเกิดขึ้นด้วย

ในระดับที่ 4 นักเรียนสร้างและใช้แบบจำลอง ทั้งเพื่อ “บรรยาย” “อธิบาย” และ “สื่อสาร” ความเข้าใจของตนเองกับผู้อื่น ตลอดจนเพื่อ “ทำนาย” สิ่งที่อาจปรากฏขึ้นด้วย นอกจากนี้ นักเรียนยังสร้างและใช้แบบจำลองเพื่อ “ตั้งคำถาม” และ/หรือ “ตั้งสมมติฐาน” ใหม่ อันนำไปสู่การทดลองหรือการทดสอบ ตลอดจนปรับเปลี่ยนแบบจำลองนั้นให้สอดคล้องกับหลักฐานที่ได้จากปรากฏการณ์นั้น (และปรากฏการณ์อื่นๆ) อีกด้วย

ผมอ่านบทความวิจัยนี้แล้วเกิดความตระหนักว่า แบบจำลองต้องมีศักยภาพมากกว่าการสื่อสารแนวคิดบางอย่างกับนักเรียน แต่แบบจำลองสามารถนำพานักเรียนไปสู่ความสงสัยและการศึกษาเพื่อตอบข้อสงสัยนั้น จนกระทั่งนักเรียนได้สร้างความรู้ใหม่ๆ จากกระบวนการสร้างและทดสอบความถูกต้องของแบบจำลองนั้นครับ
# ความก้าวหน้าในการเรียนรู้เกี่ยวกับธรรมชาติของแบบจำลองทางวิทยาศาสตร์

เรายังอยู่กับบทความวิจัยเรื่อง “[Developing a Learning Progression for Scientific Modelling: Making Scientific Modeling Accessible and Meaningful for Learners](http://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/handle/2027.42/63556/20311_ftp.pdf?sequence=1)” นะครับ ซึ่งก่อนหน้านี้ผมได้นำเสนอ[ความก้าวหน้าในการเรียนรู้เรื่องการสร้างและใช้แบบจำลองทางวิทยาศาสตร์](http://www.inquiringmind.in.th/archives/558 "ความก้าวหน้าในการเรียนรู้เกี่ยวกับการสร้างและใช้แบบจำลองทางวิทยาศาสตร์")ไปแล้ว ส่วนคราวนี้เป็นเรื่องของความเข้าใจเกี่ยวกับธรรมชาติของแบบจำลองทางวิทยาศาสตร์ครับ

ผมขอเกริ่นนิดนึงก่อนนะครับ ลักษณะสำคัญประการหนึ่งของ “ธรรมชาติของวิทยาศาสตร์” (Nature of science) ก็คือว่า ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ (ซึ่งหมายรวมถึงแบบจำลองทางวิทยาศาสตร์) สามารถเปลี่ยนแปลงได้ โดยเฉพาะเมื่อนักวิทยาศาสตร์ได้รับหลักฐานเพิ่มเติม หรือเมื่อนักวิทยาศาสตร์มีมุมมองทางทฤษฎีใหม่ๆ ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ไม่ใช่ความจริงแท้แน่นอน ที่เปลี่ยนแปลงไม่ได้ ความรู้ทางวิทยาศาสตร์เป็นสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์สร้างขึ้นจากข้อมูลและหลักฐานที่มีอยู่ ณ ช่วงเวลาหนึ่งๆ ซึ่งข้อมูลหรือหลักฐานนั้นอาจจำกัดหรือยังไม่สมบูรณ์ ดังนั้น ความรู้ทางวิทยาศาสตร์จึงเปลี่ยนแปลงได้ครับ

ในบทความวิจัยข้างต้น ผู้วิจัยศึกษาว่า นักเรียนประถมศึกษาตอนปลาย และนักเรียนมัธยมศึกษาตอนต้น มีความเข้าใจเกี่ยวกับธรรมชาติของแบบจำลองทางวิทยาศาสตร์อย่างไร และความก้าวหน้าในการเรียนรู้เรื่องนี้ควรเป็นอย่างไร ผลการวิจัยเป็นดังนี้ครับ (หน้า 647)

ผู้วิจัยจัดลำดับออกเป็น 4 ขั้น ดังนี้ครับ

ในขั้นที่ 1 นักเรียนเข้าใจว่า แบบจำลองทางวิทยาศาสตร์เป็น “สำเนา” ของปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ ซึ่งไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ หากแบบจำลองนั้นไม่ถูกต้อง (หรือเหมือนปรากฏการณ์ทางธรรมชาติทั้งหมด) แบบจำลองนั้นก็ผิดไปเลย

ในขั้นที่ 2 นักเรียนเข้าใจว่า แบบจำลองสามารถเปลี่ยนแปลงได้้ครับ แต่การเปลี่ยนแปลงในที่นี้เป็นการเปลี่ยนแปลงตามข้อมูลจากผู้รู้ครับ ซึ่งอาจเป็นคุณครู หรือหนังสือ รวมทั้งการชักจูงจากเพื่อนๆ

ในขั้นที่ 3 นักเรียนเข้าใจว่า แบบจำลองสามารถเปลี่ยนแปลงได้ครับ โดยการเปลี่ยนแปลงในที่นี้เป็นการเปลี่ยนแปลงตามข้อมูลหรือหลักฐานที่นักเรียนได้จากการศึกษาปรากฏการณ์ทางธรรมชาติครับ

ในขั้นที่ 4 ซึ่งเป็นขั้นสูงสุด นักเรียนเข้าใจว่า แบบจำลองสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตามข้อมูลหรือหลักฐานที่นักเรียนได้จากการศึกษาปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ (เช่นเดียวกับนักเรียนในขั้นที่ 3) แต่ในขั้นนี้ นักเรียนมีการเปลี่ยนแปลงแบบจำลองเพื่อทดสอบสมมติฐานหรือความคิดบางอย่างของตัวเอง กล่าวคือ นักเรียนมีการเปลี่ยนแปลงแบบจำลองเพื่อให้ได้รับข้อมูลหรือหลักฐานเพิ่มเติมครับ

อันนี้ก็เป็นตัวอย่างเกี่ยวกับความก้าวหน้าในการเรียนรู้เกี่ยวกับธรรมชาติของวิทยาศาสตร์ครับ
# ความเป็นอนุภาคของสสารนั้นสำคัญไฉน

อาจารย์เคยได้ยินชื่อ [Richard Feynman](http://en.wikipedia.org/wiki/Richard_Feynman) ไหมครับ เขาเป็นนักฟิสิกส์ทางทฤษฎีที่ได้รับ[รางวัลโนเบลในปี ค.ศ. 1965](http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1965/) ร่วมกับนักฟิสิกส์อีก 2 คน เขาได้รางวัลโนเบลจากการคิดค้้นทฤษฎี [Quantum electrodynamics](http://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_electrodynamics) ซึ่งเป็นทฤษฎีที่ช่วยให้นักฟิสิกส์เข้าใจปรากฏการณ์ในระดับฟิสิกส์อนุภาค \[อนุภาคในที่นี้หมายถึงอนุภาคมูลฐานที่เล็กกว่าอะตอมนะครับ\]

ก่อนเสียชีวิตในปี ค.ศ. 1988 เขาเขียนหนังสือฟิสิกส์หลายเล่มนะครับ หนึ่งในนั้นก็คือ “[The Feynman Lectures on Physics](http://en.wikipedia.org/wiki/The_Feynman_Lectures_on_Physics)” ซึ่งแ่บ่งเป็น 3 เล่มด้วยกันครับ (I, II, และ III) ใน[เล่มแรก](http://freecache31-free.uloz.to/Ps;Hs;fid=18742774;cid=140107512;rid=2009121744;up=0;uip=210.246.188.223;tm=1371621893;ut=f;aff=ulozto.net;did=ulozto-net;He;ch=bca844f18aa3ab43013d8e412f34f56b;Pe/18742774/the-feynman-lectures-on-physics-vol-1.pdf?bD&c=140107512&De&redirs=1) เขาเขียนไว้ตอนหนึ่งว่า

> If … all of scientific knowledge were to be destroyed, and only one sentence passed on to the next generation of creatures, what statement would contain the most information in the fewest words? I believe it is the atomic hypothesis (or the atomic fact, or whatever you wish to call it) that **all things are made of atoms—little particles that move around in perpetual motion, attracting each other when they are a little distance apart, but repelling upon being squeezed into one another.** In that one sentence, you will see, there is an enormous amount of information about the world, if just a little imagination and thinking are applied. (หน้า 1-2)

ผมแปลให้ออกมาแบบไม่เป็นทางการนะครับ

> ถ้า … ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ทั้งหมดจะถูกทำลายลง และมีเพียง 1 ประโยคเท่านั้น ที่จะถูกส่งต่อไปยังสิ่งมีชีวิตรุ่นต่อไป ประโยคอะไรที่จะบรรจุข้อมูลที่มากที่สุดด้วยจำนวนคำที่น้อยที่สุด? ผมเชื่อว่า มันคือสมมติฐานทางอะตอม (หรือข้อเท็จจริงทางอะตอม หรืออะไรก็แล้วแต่ที่คุณอยากจะเรียกมัน) ที่ว่า **สิ่งของทุกอย่างประกอบด้วยอะตอม—อนุภาคเล็กๆ ที่เคลื่อนที่อย่างไม่หยุดหย่อน** \[โดยไม่มีพลังงานจากภายนอก\]**, ดึงดูดกันเมื่อถูกแยกออกจากกันเล็กน้อย, ผลักกันเมื่อกำลังถูกบีบอัดเข้าหากัน** ในประโยคเดียวนี้ คุณจะเห็นข้อมูลจำนวนมหาศาลเกี่ยวกับโลก เพียงแค่ใช้จินตนาการและความคิดเล็กน้อย

ผมไม่ขยายความแล้วนะครับว่า ความเป็นอนุภาคของสสารนั้นสำคัญอย่างไร เพราะ Richard Feynman เขียนไว้อย่างชัดเจนที่สุดแล้ว

แต่ที่ผมจะเพิ่มเติมคือว่า นี่เป็นข้อความที่ถูกอ้างถึงอยู่บ่อยครั้งในงานวิจัยที่ศึกษาและพัฒนาความเข้าใจของนักเรียนเกี่ยวกับความเป็นอนุภาคของสสาร