เรากลับมาว่ากันถึง “ความก้าวหน้าในการเรียนรู้” (Learning Progression) อีกครั้งนะครับ ตามที่ผมได้กล่าวไว้ว่า งานวิจัยด้านนี้แทบไม่มีเลยในประเทศไทย แต่ในต่างประเทศ งานวิจัยด้านนี้กำลังได้รับความสนใจมากขึ้นๆ ผลการวิจัยเกี่ยวกับความก้าวหน้าในการเรียนรู้วิทยาศาสตร์เรื่องต่างๆ ก็ทยอยออกกันมา จนผมเองตามอ่านไม่ค่อยจะทันกันเลยทีเดียว นอกจากนี้ งานวิจัยด้านนี้ก็ค่อยๆ พัฒนาความซับซ้อนมากขึ้นๆ ด้วยเช่นกัน เราลองมาดูงานวิจัยเกี่ยวกับความก้าวหน้าในการเรียนรู้อีกสักเรื่องนะครับ (สำหรับใครที่ไม่รู้จักว่า ความก้าวหน้าในการเรียนรู้คืออะไร ผมแนะนำให้ย้อนกลับไปอ่านเรื่อง “ความก้าวหน้าในการเรียนรู้เกี่ยวกับฤดู” และเรื่อง “การสร้าง Learning Progression” ครับ)
งานวิจัยที่ผมกล่าวถึงนี้มีชื่อว่า “Developing a Hypothetical Multi-Dimensional Learning Progression for the Nature of Matter” ผมอยากให้สังเกตชื่อเรื่องนะครับว่า มันไม่ใช่ “Learning Progression” เฉยๆ เท่านั้น แต่มันเป็น “Multi-Dimensional Learning Progression” เดี๋ยวผมจะลงรายละเอียดนะครับว่า คำว่า “Multi-Dimensional” หมายถึงอะไร
งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาความก้าวหน้าในการเรียนรู้ 2 เรื่อง ซึ่งก็คือความก้าวหน้าในการเรียนรู้เรื่องแบบจำลองอะตอม และความก้าวหน้าในการเรียนรู้เรื่องแรงทางไฟฟ้าระหว่างอะตอม ในการนี้ ผู้วิจัยทำการสัมภาษณ์นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาตอนต้น จำนวน 68 คน และสัมภาษณ์นิสิตในระดับอุดมศึกษาเพิ่มเติมอีก 5 คน จากนั้น ผู้วิจัยนำข้อมูลจากการสัมภาษณ์มาวิเคราะห์และสร้างเป็นความก้าวหน้าในการเรียนรู้แต่ละเรื่อง ดังนี้ครับ
ความก้าวหน้าในการเรียนรู้เรื่องแบบจำลองอะตอมมี 6 ลำดับขั้น ดังนี้ (หน้า 699)
- นักเรียนเข้าใจว่า อะตออมีรูปร่างเป็นทรงกลมที่ไม่มีองค์ประกอบย่อย
- นักเรียนเข้าใจว่า อะตอมมีรูปร่างเป็นทรงกลมที่มีองค์ประกอบย่อย (แต่นักเรียนไม่รู้ว่า องค์ประกอบย่อยมีอะไรบ้าง)
- นักเรียนเข้าใจว่า อะตอมมีรูปรางเป็นทรงกลมที่มีองค์ประกอบย่อย ซึ่งประกอบด้วยโปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอน
- นักเรียนเข้าใจว่า อะตอมมีรูปร่างเป็นทรงกลมที่มีองค์ประกอบย่อย ซึ่งประกอบด้วยโปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอน โดยโปรตอนและนิวตรอนอยู่ในบริเวณศูนย์กลางของอะตอม (ซึ่งก็คือนิวเคลียส) ในขณะที่อิเล็กตรอนอยู่บริเวณรอบนอกนิวเคลียส
- นักเรียนเข้าใจว่า อะตอมมีรูปร่างเป็นทรงกลมที่มีองค์ประกอบย่อย ซึ่งประกอบด้วยโปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอน โดยโปรตอนและนิวตรอนอยู่ในบริเวณศูนย์กลางของอะตอม (ซึ่งก็คือนิวเคลียส) ในขณะที่อิเล็กตรอนอยู่บริเวณรอบนอกนิวเคลียส นักเรียนเข้าใจด้วยว่า อิเล็กตรอนอยู่รอบนิวเคลียสในลักษณะลำดับชั้น ซึ่งคล้ายกับวงโคจรของดาวเคราะห์ต่างๆ รอบดวงอาทิตย์
- นักเรียนเข้าใจว่า อะตอมมีรูปร่างเป็นทรงกลมที่มีองค์ประกอบย่อย ซึ่งประกอบด้วยโปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอน โดยโปรตอนและนิวตรอนอยู่ในบริเวณศูนย์กลางของอะตอม (ซึ่งก็คือนิวเคลียส) ในขณะที่อิเล็กตรอนอยู่บริเวณรอบนอกนิวเคลียส นักเรียนเข้าใจด้วยว่า อิเล็กตรอนอยู่รอบนิวเคลียสในลักษณะลำดับชั้น ซึ่งคล้ายกับวงโคจรของดาวเคราะห์ต่างๆ รอบดวงอาทิตย์ ในการนี้ นักเรียนเข้าใจด้วยว่า ตำแหน่งของอิเล็กตรอนใดๆ ไม่อาจถูกระบุได้อย่างเจาะจง นอกจากการอาศัยหลักความน่าจะเป็นในรูปแบบของความหนาแน่นของอิเล็กตรอนเท่านั้น
ส่วนความก้าวหน้าในการเรียนรู้เรื่องแรงทางไฟฟ้าระหว่างอะตอมมี 5 ลำดับขั้น ดังนี้ (หน้า 700)
- นักเรียนเข้าใจว่า อะตอมตั้งแต่ 2 อะตอมขึ้นไปมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างกันด้วยแรงบางอย่าง
- นักเรียนเข้าใจว่า อะตอมตั้งแต่ 2 อะตอมขึ้นไปมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างกันด้วยแรงทางไฟฟ้า
- นักเรียนเข้าใจว่า อะตอมตั้งแต่ 2 อะตอมขึ้นไปมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างกันด้วยแรงทางไฟฟ้า ซึ่งอิเล็กตรอนของแต่ละอะตอมมีบทบาทสำคัญ
- นักเรียนเข้าใจว่า อะตอมตั้งแต่ 2 อะตอมขึ้นไปมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างกันด้วยแรงทางไฟฟ้า ซึ่งเกี่ยวข้องกับการให้ การรับ และ/หรือการใช้อิเล็กตรอนวงนอกสุดร่วมกันระหว่างอะตอม
- นักเรียนเข้าใจว่า อะตอมตั้งแต่ 2 อะตอมขึ้นไปมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างกันด้วยแรงทางไฟฟ้า ซึ่งเกี่ยวข้องกับการให้ การรับ และ/หรือการใช้อิเล็กตรอนวงนอกสุดร่วมกันระหว่างอะตอม ดังนั้น การจัดเรียงอิเล็กตรอนของแต่ละอะตอมจึงเป็นสิ่งกำหนดลักษณะการเกิดแรงไฟฟ้า(หรือพันธะ)ระหว่างอะตอม
เนื่องจากผู้วิจัยเชื่อว่า นักเรียนสามารถและควรเรียนรู้เรื่องแบบจำลองอะตอมและแรงทางไฟฟ้าระหว่างอะตอมไปพร้อมๆ กันได้ ผู้วิจัยจึงได้ทำการรวมความก้าวหน้าในการเรียนรู้ 2 เรื่องนี้เข้าด้วยกัน เพื่อสร้างเป็นความก้าวหน้าในการเรียนรู้แบบหลายมิติ (ซึ่งในที่นี้คือ 2 มิติ) และนี่เป็นที่มาของคำว่า “Multi-Dimensional Learning Progression” ครับ ผลที่ได้เป็นดังนี้ครับ (หน้า 696)
- นักเรียนเข้าใจว่า อะตอมมีรูปร่างเป็นทรงกลมที่ไม่มีองค์ประกอบย่อย สสารทุกชนิดประกอบจากอะตอมชนิดต่างๆ ซึ่งมีประมาณ 100 ชนิด อะตอมเหล่านี้อาจมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างกันด้วยแรงบางอย่าง
- นักเรียนเข้าใจว่า อะตอมมีรูปร่างเป็นทรงกลมที่มีองค์ประกอบย่อย ได้แก่ โปรตอนที่มีสภาพทางไฟฟ้าเป็นบวก นิวตรอนที่มีสภาพทางไฟฟ้าเป็นกลาง และอิเล็กตรอนที่มีสภาพทางไฟฟ้าเป็นลบ โดยโปรตอนและนิวตรอนอยู่ในบริเวณศูนย์กลางของอะะตอม (ซึ่งก็คือนิวเคลียส) ในขณะที่อิเล็กตรอนอยู่บริเวณรอบนอกนิวเคลียส จำนวนโปรตอนเป็นสิ่งกำหนดชนิดของอะตอม (หรือธาตุ) อะตอมเหล่านี้อาจมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างกันด้วยแรงทางไฟฟ้า
- นักเรียนเข้าใจว่า อะตอมมีรูปร่างเป็นทรงกลมที่มีองค์ประกอบย่อย ได้แก่ โปรตอนที่มีสภาพทางไฟฟ้าเป็นบวก นิวตรอนที่มีสภาพทางไฟฟ้าเป็นกลาง และอิเล็กตรอนที่มีสภาพทางไฟฟ้าเป็นลบ โดยโปรตอนและนิวตรอนอยู่ในบริเวณศูนย์กลางของอะะตอม (ซึ่งก็คือนิวเคลียส) ในขณะที่อิเล็กตรอนอยู่บริเวณรอบนอกนิวเคลียสในลักษณะเป็นลำดับชั้นที่คล้ายกับวงโคจรของดาวเคราะห์ต่างๆ รอบดวงอาทิตย์ โดยตำแหน่งของอะตอมไม่อาจถูกระบุได้อย่างเจาะจง นอกจากการอาศัยหลักความน่าจะเป็นในรูปแบบของความหนาแน่นของอิเล็กตรอนเท่านั้น จำนวนโปรตอนเป็นสิ่งกำหนดชนิดของอะตอม (หรือธาตุ) ตารางธาตุสามารถช่วยในการทำนายสมบัติต่างๆ ของอะตอม(หรือธาตุ)ได้ อะตอมเหล่านี้อาจมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างกันด้วยแรงทางไฟฟ้า
- นักเรียนเข้าใจว่า อะตอมมีรูปร่างเป็นทรงกลมที่มีองค์ประกอบย่อย ได้แก่ โปรตอนที่มีสภาพทางไฟฟ้าเป็นบวก นิวตรอนที่มีสภาพทางไฟฟ้าเป็นกลาง และอิเล็กตรอนที่มีสภาพทางไฟฟ้าเป็นลบ โดยโปรตอนและนิวตรอนอยู่ในบริเวณศูนย์กลางของอะะตอม (ซึ่งก็คือนิวเคลียส) ในขณะที่อิเล็กตรอนอยู่บริเวณรอบนอกนิวเคลียสในลักษณะเป็นลำดับชั้นที่คล้ายกับวงโคจรของดาวเคราะห์ต่างๆ รอบดวงอาทิตย์ โดยตำแหน่งของอะตอมไม่อาจถูกระบุได้อย่างเจาะจง นอกจากการอาศัยหลักความน่าจะเป็นในรูปแบบของความหนาแน่นของอิเล็กตรอนเท่านั้น ทั้งนี้พลังงานของอิเล็กตรอนเป็นสิ่งที่กำหนดว่า อิเล็กตรอนหนึ่งจะอยู่ในลำดับชั้นใด เนื่องจากแต่ละลำดับชั้นสามารถบรรจุจำนวนอิเล็กตรอนได้จำกัด อะตอมปกติ(ที่เป็นกลางทางไฟฟ้า)แต่ละชนิดจึงมีจำนวนอิเล็กตรอนและการจัดเรียงอิเล็กตรอนแตกต่างกัน จำนวนโปรตอนเป็นสิ่งกำหนดชนิดของอะตอม (หรือธาตุ) ตารางธาตุสามารถช่วยในการทำนายสมบัติต่างๆ ของอะตอม(หรือธาตุ)ได้ส่วนหนึ่งจากจำนวนอิเล็กตรอนและการจัดเรียงอิเล็กตรอน อะตอมเหล่านี้อาจมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างกันด้วยแรงทางไฟฟ้า ซึ่งขึ้นอยู่กับการให้ การรับ และ/หรือการใช้อิเล็กตรอนวงนอกสุดร่วมกันระหว่างอะตอม
เราจะเห็นว่า งานวิจัยเกี่ยวกับความก้าวหน้าในการเรียนรู้ในช่วงแรกๆ ยังคงแยกแนวคิดต่างๆ ออกจากกัน ซึ่งมักเป็นไปตามความสนใจของผู้วิจัยแต่ละคน แต่ในปัจจุบัน(และในอนาคต) งานวิจัยด้านนี้มีแนวโน้มที่จะเน้นการบูรณาการความก้าวหน้าในการเรียนรู้เรื่องต่างๆ เข้าด้วยกัน ซึ่งจะเป็นประโยชน์ต่อการพัฒนาหลักสูตรในแง่ที่ว่า เราสามารถกำหนดได้ว่า นักเรียนในระดับชั้นหนึ่งควรเรียนรู้วิทยาศาสตร์เรื่องใดบ้าง และลึกซึ้งในระดับใด ทั้งนี้เพื่อให้มั่นใจได้ว่า การเรียนรู้แต่ละเรื่องจะเอื้อหนุนซึ่งกันและกัน และช่วยให้นักเรียนบูรณาการความรู้ระหว่างเรื่องเหล่านั้นได้ง่ายขึ้นครับ