STEM Education ทางออกแก้ปัญหาการศึกษาวิทย์ฯ หรือไม่ (1)

ครูที่ดีต้องสอนดี สอนเก่ง สอนรู้เรื่อง ทำให้เด็กสามารถนำความรู้ไปใช้ได้จริงนอกห้องเรียน

ครูวิทยาศาสตร์ที่ดี หมายถึง ครูที่มีความรู้ในเนื้อหาวิทยาศาสตร์เฉพาะนั้นๆ หรือ ความรู้ด้านเนื้อหาวิชา (Content Knowledge) สามารถถ่ายทอดเนื้อหาออกมาให้นักเรียนเข้าใจได้ง่าย

ความรู้ในส่วนนี้ ทางการศึกษาเรียกว่า ความรู้ด้านการสอน (Pedagogical Knowledge) แต่เพราะเหตุใด บุคคลที่มีความรู้ทั้งสองส่วนนี้ เช่น นิสิตที่จบจากสถาบันผลิตครู ไม่ใช่ครูวิทยาศาสตร์ที่ดีเสมอไป และครูวิทยาศาสตร์ที่ดี อาจไม่ต้องมีความรู้ด้านการสอน อย่างเป็นทางการมาก่อนก็ได้

Lee Shulman (1987) นักจิตวิทยาการศึกษาชาวอเมริกันกล่าวว่า ครูที่สอนได้อย่างมีประสิทธิภาพ จำเป็นต้องมีความรู้ในเนื้อหาผนวกวิธีสอน(Pedagogical Content Knowledge) มากกว่าการมีแค่ความรู้ในเนื้อหาวิชาเฉพาะ และมีความรู้เกี่ยวกับชุดการสอนทั่วๆไป

ตัวอย่างการสอนที่มีประสิทธิภาพของครูฟิสิกส์คนหนึ่ง หยิบยกมาจากหนังสือ How People Learn: Brain, Mind, Experience, and School (2000) ในการสอนเรื่องกฎข้อที่ 3 ของนิวตันที่กล่าวว่า “ทุกแรงกิริยา (action) ย่อมมีแรงปฏิกิริยา (reaction) ซึ่งมีขนาดเท่ากัน แต่มีทิศตรงข้ามกันเสมอ”

ครูท่านนั้น มีความเข้าใจว่า เมื่อนักเรียนเชื่อมโยงความรู้กับสถานการณ์ที่เห็นจริงนอกห้องเรียน นักเรียนอาจมีความสับสน ครูจึงเลือกกลยุทธ์การทำงานร่วมกันระหว่างการสาธิตและการบรรยาย โดยให้นักเรียนสังเกตการชนกันระหว่างรถเต่าขนาดเล็ก และรถลากขนาดใหญ่ มีเครื่องวัดขนาดแรงติดไว้ที่รถทั้ง 2 คัน เพื่อให้เห็นค่าขนาดของแรงจริงผ่านหน้าจอคอมพิวเตอร์ และให้นักเรียนคาดเดาก่อนว่าหากมีการชนกันระหว่างรถทั้งสองคัน รถคันใดจะออกแรงมากกว่ากัน

การเห็นเชิงประจักษ์ ทำให้นักเรียนสามารถเชื่อมโยงความรู้ได้ว่า แรงที่เกิดขึ้นที่กระทำต่อทั้งรถเต่า และรถลากมีขนาดเท่ากัน แม้ว่าภาพความเสียหายที่เกิดขึ้นแก่รถเต่า จะมีมากกว่า นั่นคือ ครูสามารถเลือกกิจกรรม ที่ จำลองความคิดที่คลาดเคลื่อนของนักเรียน เพื่อให้นักเรียนเกิดการเชื่อมโยงกับความรู้ที่มีอยู่เดิม (prior knowledge) และเกิดเป็นความเข้าใจที่คงทน  เป็นความสามารถของครูในการถ่ายทอดเนื้อหาฟิสิกส์ ที่มีความเฉพาะกับศาสตร์นั้นๆ 

การสอนฟิสิกส์ในเรื่องเดียวกันอย่างมีประสิทธิผล สามารถทำได้หลากหลายวิธี ภาพรวมของการสอน เป็นเพียงผลผลิตจากความคิดสร้างสรรค์ของครู ที่ต้องการแสดงออกถึงความคิด และความเข้าใจของตนเอง นั่นคือ การสอนมีความเป็นศิลปะ และขึ้นกับความถนัดเฉพาะตัว สภาพแวดล้อมห้องเรียน และสิ่งอำนวยความสะดวกต่างๆด้วย

ในบริบทสังคมไทยปัจจุบัน เรามักคุ้นเคยกับคำว่า STEM education การสอนวิทยาศาสตร์ที่ดี มักถูกเทียบเคียงกับการสอนแบบ STEM ทำให้เราต้องหันมามองว่า การสอนแบบ STEM คืออะไร เหมือนและแตกต่างกับการสอนวิทยาศาสตร์ที่ดีอย่างไร 

แนวทางการจัดการศึกษา หรือการสอนแบบ STEM เกิดขึ้นครั้งแรกในสหรัฐ เพื่อแก้ไขปัญหาการขาดแคลนบุคลากรที่มีความสามารถทางด้านวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรม และคณิตศาสตร์ 

สหรัฐค้นพบว่า กำลังคนที่มีประสิทธิภาพ มีความชำนาญทางเทคนิค ที่สามารถขับเคลื่อนระบบเศรษฐกิจของประเทศ มักเป็นชาวต่างชาติ ซึ่งอาจบ่งบอกว่า การศึกษาในระดับโรงเรียนในสหรัฐ  ไม่เป็นที่ดึงดูดความสนใจให้นักเรียนอเมริกัน เลือกเรียนสายวิทยาศาสตร์ในระดับที่สูงขึ้น

จึงมีนโยบายในการนำการสอนแบบ STEM เข้ามาในระบบการศึกษาในโรงเรียน ตั้งแต่ในระดับอนุบาล จนถึงมัธยมศึกษาปีที่หก มีจุดประสงค์หลักเพื่อให้นักเรียนหันมาให้ความสนใจทางด้านสาขาวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมและคณิตศาสตร์มากขึ้น

คำว่า STEM เป็นอักษรย่อมาจากคำว่า วิทยาศาสตร์ (Science) เทคโนโลยี (Technology) วิศวกรรม (Engineering) และคณิตศาสตร์ (Mathematics) การจัดการศึกษาแบบ STEM ก็คือ หลักสูตรที่มุ่งเน้นให้นักเรียนได้รับการศึกษาใน 4 วิชาเฉพาะข้างต้น 

การสอนในระดับห้องเรียน จะเป็นการสอนที่เริ่มต้นจากปัญหาในชีวิตประจำวัน หรือปัญหาสังคมรอบตัวของนักเรียน เพื่อสร้างความสนใจ แรงจูงใจในการเรียนรู้ให้เกิดขึ้นกับนักเรียน รวมทั้ง นักเรียนจะได้มองเห็นภาพความสำคัญของความรู้ใน 4 วิชาข้างต้น รู้ว่าเรียนไปเพื่ออะไร เห็นคุณค่าของการเรียน 

ผลพลอยได้ก็คือ การจัดการศึกษาแบบ STEM ช่วยยกระดับผลการทดสอบ PISA ของนักเรียนอเมริกันอีกด้วย นั่นคือ ช่วยพัฒนาทักษะกระบวนการคิด การแก้ปัญหา ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ที่จำเป็นในการทำงานในอนาคต

อย่างไรก็ตาม การจัดการศึกษาแบบ STEM ของสหรัฐ เริ่มต้นจากการนำแนวคิดที่กล่าวข้างต้น เข้ามาใช้ในระดับหลักสูตรสถานศึกษา มีการวางแผนร่วมกันระหว่างครู และผู้บริหาร ถึงมาตรฐานการเรียนรู้ ความคาดหวังของหลักสูตร (expectations) ระบุความคิดรวบยอด ประเด็นสำคัญ ที่นักเรียนในแต่ละระดับชั้นจะต้องเข้าใจ (big ideas) แล้วจึงนำไปสู่คำถามสำคัญ และจุดประสงค์การเรียนรู้ (learning goals) 

สำหรับประเด็นสำคัญนั้นๆ คือ การสอนแบบ STEM ที่มีประสิทธิภาพ เป็นการร่วมมือกันระหว่างครูและผู้บริหารในสถานศึกษานั้น และบางครั้งก็ได้รับความร่วมมือจากผู้เชี่ยวชาญเฉพาะด้าน จากองค์กรรัฐและเอกชน ไม่ว่าจะเป็นวิศวกร นักวิทยาศาสตร์ เข้ามาเป็นวิทยากรพิเศษ ทำให้นักเรียนได้ความรู้ในระดับลึกและตรงประเด็นกับปัญหาที่ทันสมัยในวงการวิทยาศาสตร์ ณ ขณะนั้น 

นอกจากนี้ ยังเป็นการเปิดโอกาสให้นักเรียนได้ค้นหาตนเอง ค้นหาความฝันว่า ตนอยากประกอบอาชีพนั้นๆ ในอนาคตหรือไม่ เนื่องจากนักเรียนมีโอกาสทำงานอย่างใกล้ชิด กับผู้เชี่ยวชาญในสายอาชีพนั้นๆ โดยตรง และสามารถซักถามข้อสงสัยต่างๆได้

ขณะที่ การจัดการศึกษาแบบ STEM ของประเทศไทย เริ่มต้นจากการที่สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) ซึ่งเป็นองค์กรในกำกับของรัฐ เล็งเห็นความสำคัญและประโยชน์ของการสอนแบบ STEM  และสนับสนุนการจัดการศึกษาแบบ STEM ในสถานศึกษา 

เริ่มต้นที่การพัฒนาครูให้มีความสามารถในด้านการศึกษาวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรม และคณิตศาสตร์ เน้นไปที่การพัฒนาครูวิทยาศาสตร์และครูคณิตศาสตร์ ให้สามารถบูรณาการความรู้ทางด้านเทคโนโลยี รู้จักเลือกใช้เทคโนโลยีให้เหมาะสมกับการสอนของตน ให้ครูมีความเข้าใจในกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม (engineering design process) เพื่อสอนหรือจัดกิจกรรมให้นักเรียนเรียนรู้ในสี่สาขาวิชาไปพร้อมๆกัน คือ วิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรม และคณิตศาสตร์ 

สสวท. ได้จัดโครงการอบรมครูวิทยาศาสตร์ และคณิตศาสตร์ ในเรื่องการสอนแบบ STEM เป็นประจำตลอดระยะเวลากว่า 10 ปีที่ผ่านมา 

การจัดการศึกษาแบบ STEM ของไทย แตกต่างอย่างสิ้นเชิงกับของสหรัฐ ต้นกำเนิดแนวความคิดนี้ 

ไทยเราไม่ได้เริ่มการจัดการศึกษาแบบ STEM ในระดับนโยบายของประเทศ และเข้าสู่ระดับหลักสูตรสถานศึกษา (top-down approach) แต่เริ่มจากการพัฒนาครู  ผู้ซึ่งเป็นกำลังสำคัญหลักในการพัฒนาการศึกษา และพัฒนาประเทศ (bottom-up approach) 

ครูวิทยาศาสตร์ และคณิตศาสตร์ไทย มักได้รับการแนะนำ ให้เริ่มต้นการสอนแบบ STEM โดยการหยิบยกประเด็นปัญหาที่ทันสมัยในสังคมโลก และพิจารณาถึงการแก้ปัญหานั้นๆ ว่า เป็นการใช้ความรู้จาก 4 สาขาของ STEM อย่างไร 

ด้วยหวังว่าเมื่อนำปัญหาไปให้นักเรียนแก้ นักเรียนจะเกิดการเรียนรู้ ผนวกใช้ความรู้จากสี่สาขานั้น  หมายความว่า ทุกขั้นตอนของกิจกรรมจะถูกขับเคลื่อนด้วยความรู้ และกระบวนการของวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมและคณิตศาสตร์เสมอ

โดย... ดร.สลา สามิภักดิ์