ปรากฏการณ์น้ำขึ้นน้ำลงปรากฏอยู่ใน “ตัวชี้วัดและสาระการเรียนรู้แกนกลาง กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ ตามหลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พ.ศ. 2551” สาระการเรียนรู้แกนกลางของสาระที่ 7 ดาราศาสตร์และอวกาศ มาตรฐาน ว 7.1 ชั้น ม.3 (หน้าที่ 89) กล่าวไว้ว่า
แต่ผมยังไม่เห็นงานวิจัยในประเทศไทยที่ศึกษาความเข้าใจของนักเรียนเกี่ยวกับปรากฏการณ์นี้เลย [มันอาจจะมีก็ได้ครับ ผมแค่หาไม่เจอเท่านั้นเอง] ผมจึงลองสืบค้นดูว่า นักเรียนในต่างประเทศมีความเข้าใจเกี่ยวกับปรากฏการณ์นี้กันอย่างไรบ้าง สิ่งที่น่าประหลาดใจคือว่า งานวิจัยลักษณะนี้ก็ยังคงมีน้อยมากในต่างประเทศ (โดยเฉพาะเมื่อเทียบกับการศึกษาความเข้าใจของนักเรียนเรื่องอื่นๆ) ทั้งๆ ที่แนวคิดเรื่องนี้ค่อนข้างยากและเป็นนามธรรมมากที่เดียวสำหรับนักเรียนชั้น ม.3
งานวิจัยหนึ่งที่ผมสืบค้นเจอมีชื่อว่า “Students’ Understanding of Tides” ซึ่งยาวแค่ 6 หน้าเองครับ ผู้วิจัยได้ทำการศึกษาความเข้าใจของนักเรียนในประเทศฟินแลนด์ จำนวน 130 คน ซึ่งประกอบด้วยนักเรียนระดับชั้นมัธยมศึกษาตอนปลาย 28 คน (อายุประมาณ 14 – 15 ปี) นิสิตครูชั้นปีที่ 1 จำนวน 61 คน และนิสิตครูชั้นปีที่ 3 – 4 จำนวน 41 คน เหตุผลที่ผู้วิจัยเลือกนักเรียนเหล่านี้มาเป็นผู้ให้ข้อมูลก็คือว่า นักเรียนเหล่านี้เคยเรียนเรื่องปรากฏการณ์น้ำขึ้นน้ำลงมาแล้วในระดับชั้นประถมศึกษา ผู้วิจัยจึงต้องการทราบความคงทนของสิ่งที่นักเรียนเหล่านี้ได้เคยเรียนรู้มาแล้ว
ผู้วิจัยเก็บข้อมูลโดยใช้แบบสอบถาม ซึ่งเป็นทั้งแบบปลายเปิดและแบบเลือกตอบ ตัวอย่างคำถามที่ผู้วิจัยใช้ในแบบสอบถามนี้ เช่น (หน้าที่ 106)
- ปรากฏการณ์น้ำขึ้นน้ำลงคืออะไร (เมื่อพิจารณาด้วยมุมมองจากนอกโลก ไม่ใช่ด้วยมุมมองภายในโลก)
- อะไรเป็นสาเหตุของปรากฏการณ์น้ำขึ้นน้ำลง พร้อมทั้งวาดภาพประกอบ
เช่นเดียวกับการวิเคราะห์ข้อมูลเชิงคุณภาพทั่วไป ผู้วิจัยวิเคราะห์ข้อมูลโดยการจัดความเข้าใจของนักเรียนออกเป็นกลุ่มๆ โดยพิจารณาจากภาพที่นักเรียนแต่ละคนวาดในเบื้องต้น แล้วจึงพิจารณาคำอธิบายของนักเรียนที่วาดภาพคล้ายๆ กันอีกที ผลการวิจัยปรากฏว่า ความเข้าใจของนักเรียนเรื่องปรากฏการณ์น้ำขึ้นน้ำลงประกอบด้วย 4 กลุ่มใหญ่ โดยแต่ละกลุ่มใหญ่มีกลุ่มย่อยอีกประมาณ 2 – 5 กลุ่ม ดังนี้ครับ (หน้าที่ 107)
วีดิทัศน์นี้สื่อถีงความเข้าใจที่ถูกต้องทางวิทยาศาสตร์ของการเกิดปรากฏการณ์น้ำขึ้นน้ำลง
นักเรียนกลุ่ม A วาดภาพ “การโป่งพองของมวลน้ำทั้งสองด้านของโลก” (ทั้งด้านที่อยู่ใกล้ดวงจันทร์และด้านที่อยู่ไกลจากดวงจันทร์) ในการนี้ ผู้วิจัยได้แบ่งความเข้าใจของนักเรียนกลุ่มนี้ออกเป็น 3 กลุ่มย่อย ซึ่งเรียงตามลำดับความถูกต้องทางวิทยาศาสตร์ ดังนี้ นักเรียนกลุ่ม A1 เข้าใจว่า การโป่งพองของมวลน้ำของโลกทั้งสองด้านนี้เป็นเพราะความไม่สม่ำเสมอของแรงโน้มถ่วงที่ดวงจันทร์กระทำโลกแต่ละด้าน ในขณะที่นักเรียนกลุ่ม A2 เข้าใจว่า การโป่งพองของมวลน้ำของโลกเป็นเพราะแรง 2 แรงที่กระทำต่อโลกแต่ละด้านในทิศทางตรงกันข้ามกัน ส่วนนักเรียนกลุ่ม A3 เข้าใจว่า การโป่งพองของมวลน้ำของโลกนี้เป็นเพราะแรงโน้มถ่วงที่ดวงจันทร์กระทำต่อโลก
นักเรียนกลุ่ม B วาดภาพ “การโป่งพองของมวลน้ำเพียงด้านเดียวของโลก” (ด้านที่อยู่ใกล้กับดวงจันทร์) ในการนี้ ผู้วิจัยได้แบ่งความเข้าใจของนักเรียนกลุ่มนี้ออกเป็น 2 กลุ่มย่อย ซึ่งเรียงตามลำดับความถูกต้องทางวิทยาศาสตร์ ดังนี้ นักเรียนกลุ่ม B4 เข้าใจว่า การโป่งพองของมวลน้ำของโลกเป็นเพราะแรงโน้มถ่วงที่ดวงจันทร์กระทำต่อโลก ในขณะที่นักเรียนกลุ่ม B5 เข้าใจว่า การโป่งพองของมวลน้ำของโลกเป็นเพราะการเคลื่อนที่ของมวลน้ำไปตามตำแหน่งของดวงจันทร์
นักเรียนกลุ่ม C ไม่สามารถจินตนาการปรากฏการณ์น้ำขึ้นน้ำลง เมื่อพิจารณาจากมุมมองจากนอกโลกได้ นักเรียนกลุ่มนี้มองปรากฏการณ์น้ำขึ้นน้ำลงจากมุมมองบนพื้นโลก ซึ่งส่งผลให้นักเรียนเหล่านี้วาดภาพ “การเกิดน้ำขึ้นน้ำลงบริเวณชายหาด” อย่างไรก็ดี นักเรียนกลุ่มนี้อธิบายการเกิดปรากฏการณ์น้ำขึ้นน้ำลงได้แตกต่างกัน นักเรียนกลุ่ม C6 ระบุถึงแรงโน้มถ่วงที่ดวงจันทร์กระทำต่อโลก นักเรียนกลุ่ม C7 ระบุถึงการหมุนรอบตัวเองของโลก นักเรียนกลุ่ม C8 ระบุถึงการเคลื่อนที่ของโลก ดวงจันทร์ หรือดวงอาทิตย์ นักเรียนกลุ่ม C8 ระบุถึงลมและปริมาณน้ำฝน ส่วนนักเรียนกลุ่ม C9 ไม่ระบุถึงสาเหตุใดๆ
นักเรียนกลุ่ม D ไม่วาดภาพใดๆ เลย แต่ก็ได้ระบุสาเหตุของปรากฏการณ์น้ำขึ้นน้ำลง ได้แก่ แรงโน้มถ่วงที่ดวงจันทร์กระทำต่อโลก (D11) การหมุนรอบตัวเองของโลก (D12) การเคลื่อนที่ของโลก ดวงจันทร์ หรือดวงอาทิตย์ (D13) ลมและฝน (D14) ในขณะที่บางคนไม่ระบุสาเหตุใดๆ เลย (D15)
เมื่อพิจารณาอัตราส่วนของนักเรียนในแต่ละระดับชั้น นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาตอนปลายมีความเข้าใจแบบ B4 C9 และ D13 มากที่สุด ตามลำดับ ในขณะที่นิสิตครูชั้นปีที่ 1 มีความเข้าใจแบบ B4 D13 และ D11 มากที่สุด ตามลำดับ ส่วนนิสิตครูชั้นปีที่ 3 – 4 มีความเข้าใจแบบ A3 B4 และ B4 มากที่สุด ตามลำดับ ซึ่งจากผลการวิจัยตรงนี้ เราจะเห็นได้ว่า ความเข้าใจที่คลาดเคลื่อนของนักเรียนทั้งหมดเหล่านี้คือความเข้าใจแบบ B4 ซึ่งมีความคงทนสูง ทั้งนี้เพราะแม้นิสิตเรียนสูงขึ้นและมีอายุเพิ่มขึ้น ความเข้าใจคลาดเคลื่อนนี้ก็ยังคงปรากฏอยู่ในอัตราส่วนที่สูง
มันน่าคิดนะครับว่า เราจะจัดการเรียนการสอนเรื่องนี้ยังไง เพื่อให้นักเรียนชั้น ม.3 ของเรามีความเข้าใจที่ถูกต้องตาม “ตัวชี้วัดและสาระการเรียนรู้แกนกลาง กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ ตามหลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พ.ศ. 2551” คำอธิบายทางวิทยาศาสตร์ของเรื่องนี้ค่อนข้างซับซ้อนนะครับ เพราะมันต้องใช้สมการทางฟิสิกส์ร่วมกับการจินตนาการที่อาจขัดกับปรากฏการณ์ในชีวิตประจำวัน [อันนี้เป็นคำอธิบายโดย สสวท. ครับ]