Category: Constructivism

ผมเจอคำถามข้อหนึ่งในบทความวิจัยเรื่อง “Implications of Research on Children’s Learning for Standards and Assessment: A Proposed Learning Progression for Matter and the Atomic-Molecular Theory” ผมคิดว่า มันน่าสนใจดี ผมก็เลยรบกวนให้อาจารย์ท่านหนึ่งลองเก็บข้อมูลให้ ผมขอให้อาจารย์ท่านนี้เก็บข้อมูลกับนักเรียนที่มีอายุประมาณ 15 ปี ทั้งนี้เพราะผมจะนำข้อมูลไปใช้เพื่อพัฒนากิจกรรมเพื่อเตรียมความพร้อมสำหรับการประเมิน PISA 2015 สถานการณ์ของคำถามเป็นดังภาพข้างล่างครับ

ผมแปลโจทย์คำถามเป็นภาษาไทยได้ ดังนี้

โดยปกติ เมื่อเรานำของเหลวชนิดเดียวกันมารวมกัน ปริมาตรของของเหลวนั้นจะคงที่ ตัวอย่างเช่น เมื่อเราเทน้ำ 100 ml³ รวมกับน้ำ 200 ml³ เราจะได้น้ำที่มีปริมาตรเท่ากับ 300 ml³ และถ้าเราเทแอลกอฮอล์ 50 ml³ รวมกับแอลกอฮอล์ 70 ml³ เราก็จะได้แอลกอฮอล์ที่มีปริมาตร 120 ml³ เป็นต้น แต่ถ้าเรานำของเหลว 2 ชนิดมาเทรวมกัน ปริมาตรรวมอาจไม่คงที่ ตัวอย่างเช่น เมื่อเราเทน้ำ 100 ml³ รวมกับแอลกอฮอล์ 100 ml³ เราจะได้ของเหลวผสมที่มีปริมาตรเท่ากับ 190 ml³ เท่านั้น นักเรียนจงอธิบายว่า เหตุใดปริมาตรรวมของของเหลว 2 ชนิด (น้ำและแอลกอฮอล์) จึงเป็น 190 ml³ ไม่ใช่ 200 ml³

สถานการณ์ของคำถามข้อนี้คล้ายๆ กับปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในวีดิทัศน์นี้ครับ

ในการสำรวจครั้งนี้ ผมได้ข้อมูลจากนักเรียนชั้น ม.3 จำนวน 22 คน (นักเรียนชาย 3 คน นักเรียนหญิง 18 คน และอีก 1 คนที่ไม่ได้ระบุเพศ) นอกจากนี้แล้ว ผมไม่ทราบภูมิหลังของนักเรียนเหล่านี้เลยครับ ผมเก็บข้อมูลครั้งนี้ด้วยใช้แบบสอบถาม ซึ่งนักเรียนต้องเขียนคำตอบมา จากนั้น ผมก็วิเคราะห์ข้อมูลโดยการจัดกลุ่มคำตอบของนักเรียน ซึ่งผมจัดได้ 5 กลุ่ม ดังนี้

1. กลุ่มการละลาย (1 คน)
2. กลุ่มความหนาแน่น (2 คน)
3. กลุ่มการระเหย (14 คน)
4. กลุ่มการสูญหาย (3 คน)
5. กลุ่มคำตอบไม่ชัดเจน (2 คน)

ผมขอนำเสนอตามลำดับของจำนวนนักเรียนในแต่ละกลุ่มนะครับ

นักเรียนส่วนใหญ่ (14 คน) อธิบายปรากฏการณ์นี้ว่า การที่ปริมาตรของของเหลวผสมมีค่าเท่ากับ 190 ml³ ไม่ใช่ 200 ml³ นั้นเป็นเพราะว่า ของเหลวอย่างใดอย่างหนึ่ง (น้ำหรือแอลกอฮอล์) หรือทั้งคู่เกิดการระเหยสู่อากาศ ซึ่งทำให้ปริมาตรรวมนั้นน้อยกว่าที่ตนเองคาดไว้ ตัวอย่างคำตอบของนักเรียนในกลุ่มนี้เป็นดังนี้ครับ

เนื่องจากปริมาตรของของเหลว 2 ชนิดนี้มีสารชนิด(หนึ่ง)ที่เกิดการระเหย (ซึ่ง)ก็คือ แอลกอฮอล์ จึงทำให้ปริมาตรของสารทั้งสอง (เมื่อรวมกันแล้ว) … ลดลง (S1)

เมื่อน้ำผสมกับแอลกอฮอล์แล้วได้ 190 ml³ เนื่องจากแอลกอฮอล์ระเหยไป 10 ml³ จึงเหลือปริมาตรรวมเพียงแค่ 190 ml³ แทนที่จะเป็น 200 ml³ (S2)

เพราะแอลกอฮอล์มีจุดเดือดต่ำ และเมื่อเทรวมกับน้ำ ซึ่งอาจจะมีอุณหภูมิที่สูงกว่าจุดเดือดของแอลกอฮอล์ ทำให้แอลกอฮอล์ระเหยออก ทำให้ปริมาตรของของเหลวผสมมีปริมาตรน้อยลง (S8)

เนื่องจาก(ใน)ขณะที่เทน้ำผสมกับแอลกอฮอล์ แอลกอฮอล์จะระเหย เพราะแอลกอฮอล์มีจุดเดือดต่ำกว่าน้ำ เมื่อนำมาผสม(กัน) ปริมาตร(รวม)จึงน้อยลงเหลือ 190 ml³ (S9)

เพราะแอลกอฮอล์ระเหยไป 10 ml³ จึงมีปริมาตร 190 ml³ (S10)

เมื่อน้ำรวมกับแอลกอฮอล์ แอลกอฮอล์ระเหยไป 10 ml³ เนื่องจากแอลกอฮอล์ระเหยได้ในอุณหภูมิปกติ (S14)

เพราะแอลกอฮอล์ระเหย จึงทำให้ปริมาตรแอลกอฮอล์ลด เมื่อผสมกับน้ำที่อยู่ในอุณหภูมิห้องด้วย น้ำจึงระเหยเหมือนแอลกอฮอล์ เมื่อนำมาผสมกัน จึงทำให้ปริมาตรลด (S15)

เพราะแอลกอฮอล์อาจจะระเหยได้ ถ้าอุณหภูมิ ณ ตอนนั้นสูงขึ้น จึงอาจมีผลทำให้ปริมาตรรวมของของเลหวผสม 2 ชนิด เป็น 190 ml³ (S16)

อาจขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ถ้าสมมติว่า อุณหภูมิสูง อาจจะทำให้แอลกอฮอล์ระเหยได้ (S17)

เพราะแอลกอฮอล์ระเหย จึงทำให้ปริมาตรของของเหลวผสมลดลง (S18)

เพราะแอลกอฮอล์อาจระเหยออก จึงทำให้ปริมาตรลดลง หรือไม่ก็อาจเกิดการผิดพลาดจากการทดลอง แต่น้ำก็ยังคงที่ แต่แอลกอฮอล์สัมผัสกับอากาศภายนอก จึงทำให้ปริมาตรลดลง และเมื่อนำไปรวมกับน้ำจึงไม่เท่ากับ 200 ml³ (S19)

เหตุที่ของเหลว 2 ชนิดผสมกัน (น้ำและแอลกอฮอล์) รวมกันเป็น 190 ml³ เพราะปริมาตรของของเหลวไม่คงที่ การที่เทน้ำผสมกับแอลกอฮอล์อาจทำให้แอลกอฮอล์ระเหยออก จึงทำให้ปริมาตรเท่ากับ 190 ml³ (S20)

เพราะแอลกอฮอล์มีจุดเดือดต่ำ ทำให้เมื่อสัมผัสกับอากาศและน้ำ แอลกอฮอล์จึงระเหยออก ทำให้ปริมาตรของของเหลว 2 ชนิด จึงเป็น 190 ml³ (S21)

แอลกอฮอล์มีจุดเดือดต่ำ ทำให้เมื่อสัมผัสกับอากาศและน้ำ แอลกอฮอล์จึงระเหยออก ทำให้ปริมาณ(ปริมาตร)ของของเหลว 2 ชนิดลดลงเหลือ 190 ml³ ไม่ใช่ 200 ml³ (S22)

นักเรียน 2 คนอธิบายปรากฏการณ์นี้ว่า การที่ปริมาตรของของเหลวผสมมีค่าเท่ากับ 190 ml³ ไม่ใช่ 200 ml³ นั้นเป็นเพราะความหนาแน่นของของเหลว 2 ชนิดที่ไม่เท่ากัน ตัวอย่างคำตอบของนักเรียนในกลุ่มนี้เป็นดังนี้ครับ

เพราะน้ำมีความหนาแน่นมากกว่าแอลกอฮอล์ น้ำจึงเท่ากับ 10 ml³ และแอลกอฮอล์เท่ากับ 90  ml³ จึงรวมกันเท่ากับ 190 ml³ (S4)

เพราะ…ความหนาแน่นของน้ำและแอลกอฮอล์ไม่เท่ากัน มีคุณสมบัติต่างกัน เมื่อนำมารวมกัน จึงทำให้มีปริมาตร(รวม)ที่เปลี่ยนไปจากที่ควรจะเป็น (S5)

ในขณะที่นักเรียน 1 คนอธิบายปรากฏการณ์นี้ว่า การที่ปริมาตรของของเหลวผสมมีค่าเท่ากับ 190 ml³ ไม่ใช่ 200 ml³ นั้นเป็นเพราะการที่ของเหลวชนิดหนึ่งละลายในของเหลวอีกชนิดหนึ่ง ตัวอย่างคำตอบของนักเรียนในกลุ่มนี้เป็นดังนี้ครับ

เพราะ…น้ำมีสถานะเป็นตัวทำละลาย และแอลกอฮอล์เป็นสารละลาย น้ำจึงไปละลายแอลกอฮอล์ (ปริมาตรรวม)จึงเป็น 190 (ml³) (S6)

ส่วนนักเรียนอีก 3 คน อธิบายปรากฏการณ์นี้ว่า การที่ปริมาตรของของเหลวผสมมีค่าเท่ากับ 190 ml³ ไม่ใช่ 200 ml³ นั้นเป็นเพราะมวลของของเหลวชนิดใดชนิดหนึ่ง หรือทั้งสองชนิด สูญหายหายไป ซึ่งอาจเกิดจากการหกหรือการหายไปเฉยๆ ตัวอย่างคำตอบของนักเรียนในกลุ่มนี้เป็นดังนี้ครับ

เพราะแอลกอฮอล์มีแก๊ซในตัว ทำให้เกิดฟอง และเมื่อนำไปผสมกับน้ำ แก๊ซในแอลกอฮอล์จะหายไป ทำให้ปริมาณ(ปริมาตร)ของของเหลวลดลง (S7)

ระหว่างที่ทำการผสมน้ำกับแอลกอฮอล์ มีบางส่วนที่หกออกไป จากที่ความจริง ปริมาตรจะได้ 200 ml³ ก็เลยเหลือน้ำอยู่ 190 ml³ (S11)

น้ำและแอลกอฮอล์บางส่วนอาจหกหายไป (S12)

นักเรียน 2 คน ไม่สามารถอธิบายปรากฏการณ์ได้อย่างชัดเจน นักเรียนคนหนึ่งระบุว่า

เนื่องจากแอลกอฮอล์เป็นสารเนื้อผสม โดยมีน้ำ…ประมาณ 10% เมื่อน้ำและแอลกอฮอล์ผสมกัน (ทำให้)เกิดการที่น้ำมีปริมาตรลดลง เมื่อได้ผสมกับแอลกอฮอล์ (S13)

ซึ่งไม่ได้ระบุสาเหตุอย่างชัดเจนว่า ปริมาตรรวมของของเหลวมีค่าเป็น 190 ml³ ได้อย่างไร ในขณะที่นักเรียนอีกคนหนึ่ง แม้อ้างถึงความหนาแน่นและความเข้มข้นของของเหลว แต่คำตอบนั้นสื่อความหมายไม่ชัดเจน

เพราะปริมาณ(ปริมาตร)ของความหนาแน่นของน้ำและแอลกอฮอล์มีการผสมกันอย่างเป็นเนื้อผสมของการมีความเข้มข้นของแต่ละอย่างไม่เท่ากัน จึงทำให้มีการลดปริมาณ(ปริมาตร)ลงนั่นเอง (S3)

ผลการสำรวจนี้แสดงว่า นักเรียนส่วนใหญ่คิดว่า การละลายของแอลกอฮอล์เป็นสาเหตุที่ทำให้ปริมาตรรวมของของเหลว 2 ชนิดมีค่าเป็น 190 ml³ คำอธิบายนี้อาจเป็นผลมาจากประสบการณ์เดิมของนักเรียน เมื่อได้สัมผัสกับแอลกอฮอล์ แล้วแอลกอฮอล์ระเหยอย่างรวดเร็ว (และทำให้นักเรียนรู้สึกเย็น) นักเรียนเพียงคนเดียวเท่านั้นอธิบายปรากฏการณ์นี้ด้วยแนวคิดเรื่องการละลาย ซึ่งสอดคล้องกับแนวคิดทางวิทยาศาสตร์ นอกจากนี้ นักเรียนบางคนอาจมีความสับสนระหว่างคำว่า “ปริมาณ” และ “ปริมาตร” อีกด้วย

ผลการสำรวจนี้ทำให้ผมคิดได้ว่า การจัดการเรียนการสอนในเบื้องต้นควรเน้นนักเรียนเลิกพิจารณาสาเหตุง่ายๆ ก่อน ไม่ว่าจะเป็นการหกของของเหลว หรือการระเหยของของเหลว จากนั้น ครูควรให้นักเรียนทำการทดลองเพื่อตรวจสอบว่า ความหนาแน่นของของเหลว 2 ชนิดที่แตกต่างกันนั้นเกี่ยวข้องกับปริมาตรรวมของของเหลว 2 ชนิดนั้นหรือไม่ จากนั้น ครูจึงค่อยนำเสนแนวคิดเรื่องการละลาย ซึ่งอาจอยู่ในรูปแบบของการอุปมาก็ได้ครับ ดังวีดิทัศน์ต่อไปนี้

อาจารย์คงเห็นภาพนะครับว่า การวิจัยเชิงคุณภาพอย่างง่ายๆ ด้วยคำถามเพียง 1 ข้อ สามารถช่วยให้การจัดการเรียนการสอนวิทยาศาสตร์มีประสิทธิภาพมากขึ้นได้อย่างไร มันช่วยให้อาจารย์มีแนวทางในการจัดการเรียนการสอนที่ตอบข้อสงสัยของนักเรียนได้อย่างแท้จริงครับ