กระบวนการทางวิทยาศาสตร์ ประกอบไปด้วยอะไรบ้าง และมีทักษะอะไรที่เราต้องเรียนรู้

กระบวนการทางวิทยาศาสตร์

ระหว่างสเปซกับสเปซ และสเปซกับเวลา (Space/space Relationship and Space/Time Relationship) สเปซ (Space) ของวัตถุ หมายถึง ที่ว่างบริเวณที่วัตถุนั้นครอบครองอยู่ ซึ่งจะมีรูปร่างและลักษณะเช่นเดียวกับวัตถุนั้น โดยทั่วไป สเปซของวัตถุประกอบด้วยมี 3 มิติ (Dimensions) ได้แก่ ความกว้าง ความยาว ความสูงหรือความหนาของวัตถุ ทักษะการหาความสัมพันธ์ระหว่างสเปซกับสเปซ และสเปซกับเวลา หมายถึง ความสามารถในการระบุความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งต่อไปนี้ คือ

1) ความสัมพันธ์ระหว่าง 2 มิติ กับ 3 มิติ

2) สิ่งที่อยู่หน้ากระจกเงากับภาพที่ปรากฏจะเป็นซ้ายขวาของกันและกันอย่างไร

3) ตำแหน่งที่อยู่ของวัตถุหนึ่งกับอีกวัตถุหนึ่ง

4) การเปลี่ยนแปลงตำแหน่งที่อยู่ของวัตถุกับเวลาหรือสเปสของวัตถุ ที่เปลี่ยนแปลงไปกับเวลา

เรขาคณิต, รูปร่าง, รูปทรง, กระบวนการทางวิทยาศาสตร์, ทักษะการหาความสัมพันธ์
ทักษะการหาความสัมพันธ์ เป็นหนึ่งในทักษะที่ต้องใช้สำหรับการสร้างจินตภาพ (Shape หมายถึง รูปร่าง, Form หมายถึง รูปทรง)

ทักษะการจัดกระทำและสื่อความหมายข้อมูล (Organizing data and communication) หมายถึง ความสามารถในการนำข้อมูลที่ได้จากการสังเกต การวัด การทดลอง และจากแหล่งอื่นมาจัดกระทำใหม่โดยวิธีการต่างๆ เช่น การจัดเรียงลำดับ การแยกประเภท หรือคำนวณหาค่าใหม่ เพื่อให้ผู้อื่นเข้าใจมากขึ้น อาจนำเสนอในรูปของตาราง แผนภูมิ แผนภาพ กราฟ สมการ เป็นต้น

ทักษะการลงความเห็นจากข้อมูล (Inferring) หมายถึง ความสามารถในการอธิบายข้อมูลที่มีอยู่อย่างมีเหตุผล โดยอาศัยความรู้หรือประสบการณ์เดิมมาช่วย ข้อมูลที่มีอยู่อาจได้มาจากการสังเกต การวัด การทดลอง คำอธิบายนั้นได้ มาจาก ความรู้หรือประสบการณ์เดิมของผู้สังเกตที่พยายามโยงบางส่วนที่เป็นความรู้หรือประสบการณ์เดิมให้มาสัมพันธ์กับข้อมูลที่ตนเองมีอยู่

ทักษะการพยากรณ์ (Prediction) หมายถึง ความสามารถในการทำนายหรือคาดคะเนสิ่งที่จะเกิดขึ้นล่วงหน้า โดยอาศัยการสังเกตปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นซ้ำๆ หรือความรู้ที่เป็นหลักการ กฎ หรือทฤษฎีในเรื่องนั้นมาช่วยในการทำนาย การทำนายอาจทำได้ภายในขอบเขตข้อมูล และภายนอกขอบเขตข้อมูล

การบวนการทางวิทยาศาสตร์, การตั้งคำถาม, การตั้งสมมติฐาน, สมมติฐาน
การสร้างสมมติฐานเปรียบเหมือนการกำหนดเป้าหมายและทิศทางของวิธีการหาคำตอบของกระบวนการนั้นๆ
ภาพถ่าย: PeopleImages / iStock / Getty Images Plus

ทักษะการตั้งสมมติฐาน ( Formulating hypothesis) หมายถึง ความสามารถในการให้คำอธิบายซึ่งเป็นคำตอบล่วงหน้าอย่างมีเหตุมีผล ก่อนที่จะดำเนินการทดลอง เพื่อตรวจสอบความถูกต้องเป็นจริงในเรื่องนั้นๆ ต่อไป สมมติฐานเป็นข้อความที่แสดงการคาดคะเน ซึ่งอาจเป็นคำอธิบายของสิ่งที่ไม่สามารถตรวจสอบโดยการสังเกตได้ หรืออาจเป็นข้อความที่แสดงความสัมพันธ์ที่คาดคะเนว่าจะเกิดขึ้นระหว่างตัวแปรต้นกับตัวแปรตาม ข้อความของสมมติฐานนี้สร้างขึ้นโดยอาศัยการสังเกตความรู้ ประสบการณ์เดิมเป็นพื้นฐาน การคาดคะเนคำตอบที่คิดล่วงหน้านี้ยังไม่ทราบ หรือยังไม่เป็นหลักการ กฎ หรือทฤษฎีมาก่อน ข้อความของสมมติฐานต้องสามารถทำการตรวจสอบโดยการทดลองและแก้ไขเมื่อมีความรู้ใหม่ได้

ทักษะการกำหนดนิยามเชิงปฏิบัติการ (Defining operationally) หมายถึง ความสามารถในการกำหนดความหมายและขอบเขตของคำ หรือตัวแปรต่างๆ ให้เข้าใจตรงกัน และสามารถสังเกตและวัดได้ คำนิยามเชิงปฏิบัติการ เป็นความหมายของคำศัพท์เฉพาะ เป็นภาษาง่ายๆ ชัดเจน ไม่กำกวม ระบุสิ่งที่สังเกตได้ และระบุการกระทำซึ่งอาจเป็น การวัด การทดสอบ การทดลองไว้ด้วย

ทักษะการกำหนดและควบคุมตัวแปร (Identifying and controlling variables) หมายถึง การชี้บ่งตัวแปรต้น ตัวแปรตาม และตัวแปรที่ต้องควบคุม ในสมมติฐานหนึ่ง การควบคุมตัวแปรนั้นเป็นการควบคุมสิ่งอื่นๆ นอกเหนือจากตัวแปรต้นที่จะทำให้ผลการทดลองคลาดเคลื่อน ถ้าหากว่าไม่ควบคุมให้เหมือนกัน

อ่านต่อหน้า 4 ทักษะการทดลองและจิตวิทยาศาสตร์

เรื่องแนะนำ

HandySense ระบบฟาร์มอัจฉริยะ (Smart Farm)

การเกษตรในประเทศไทยยังคงเป็นอาชีพที่หล่อเลี้ยงประชากรหลายล้านครัวเรือนทั่วประเทศ และยังเป็นสินค้าส่งออกที่ขับเคลื่อนเศรษฐกิจของประเทศมาอย่างยาวนาน แต่เกษตรกรผู้ผลิตสินค้าจำนวนมากยังเข้าไม่ถึงเทคโนโลยีและนวัตกรรมสมัยใหม่ ที่ช่วยให้การเกษตรกรรมมีต้นทุนที่ลดลง และได้ผลผลิตที่เพิ่มมากขึ้น HandySense ระบบฟาร์มอัจฉริยะ หรือ Smart Farm เป็นหนึ่งในนวัตกรรมที่ประยุกต์และบูรณาการหลายศาสตร์มาใช้งานร่วมกันอย่างเป็นระบบ เพื่อนำไปใช้งานในภาคเกษตรกรรมให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นทั้งในการลดต้นทุน ผลผลิตที่เพิ่มขึ้น และความสะดวกสบาย ซึ่งในประเทศไทยได้นำระบบนี้มาใช้งานจริงแล้วในหลายพื้นที่HandySense ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ หรือ NECTEC ศูนย์วิจัยภายใต้ สวทช. เป็นองค์กรวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีขั้นสูง เปรียบเสมือน “เครื่องจักรสำคัญในการสร้างฐานรากทางเทคโนโลยีให้ประเทศ” รวมถึงเตรียมความพร้อมงานวิจัยเทคโนโลยีแห่งอนาคต โดยร่วมกับพันธมิตรผลักดันให้เกิดระบบนิเวศของการใช้เทคโนโลยีที่วิจัยและพัฒนาขึ้นให้เกิดประโยชน์ต่อคนหมู่มาก ที่ให้ทุกภาคส่วนสามารถเข้าถึงและใช้ประโยชน์ได้เสมือนกับการเป็นสาธารณูปโภคที่ส่งให้ประชาชนทุกคนในบ้าน ดร.ชัย วุฒิวิวัฒน์ชัย ผู้อำนวยการศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ กล่าว ในช่วงหลายปีปี่ที่ผ่านมา NECTEC ได้สนับสนุนงานและพัฒนางานวิจัยที่เกี่ยวกับระบบ Smart Farm มาโดยตลอด ปัจจุบัน NECTEC ได้เผยแพร่นวัตกรรมแฮนดีเซนส์ – HandySense ซึ่งเป็นอุปกรณ์ IoT (Internet of Thaings) เซนเซอร์ และแอปพลิเคชันควบคุมสภาวะแวดล้อมที่เป็นตัวแปรสำคัญในการเพาะปลูกของพืช โดยสามารถกำหนดตัวแปรควบคุมสภาวะแวดล้อม เพื่อให้ได้สภาวะที่เหมาะสมในกระบวนการเพาะปลูกมากที่สุด โดยอุปกรณ์สามารถใช้ได้ทั้งระบบการปลูกพืชในโรงเรือน และระบบการปลูกพืชกลางแจ้ง การทำงานของระบบ ระบบแฮนดีเซนส์ ทำงานร่วมกัน […]

เหตุใดนิวตันจึงเชื่อว่า ดาวหางเป็นเหตุของน้ำท่วมโลก

แม้จะมีน้ำบนโลกและมีฝนตกลงมาทั้งวันทั้งคืนสี่สิบเก้าวัน ก็ยังไม่เพียงพอที่จะทำให้เกิดน้ำท่วมครั้งใหญ่ได้ ฉะนั้นแล้วต้องมีคำอธิบายทางวิทยาศาสตร์อื่นๆสำหรับเรื่องราวอุทกภัยครั้งยิ่งใหญ่นี้

ถั่งเช่า ขุมทองแห่งทิเบต

ถั่งเช่า ซึ่งมีสรรพคุณทางยา และมีราคาสูงลิ่วในประเทศจีน กำลังทำให้เศรษฐกิจของที่ราบสูงทิเบตเฟื่องฟู สิ่งที่ซื่อหลางกำลังคลานเข่าค้นหาอยู่ ณ ความสูง 4,700 เมตร เหนือระดับน้ำทะเล ของที่ราบสูงทิเบต เป็นสิ่งมีชีวิตที่แปลกประหลาดอย่างยิ่ง ส่วนที่อยู่เหนือพื้นดินขึ้นมานั้น คือเห็ดราดอกเล็ก ๆ ไร้หมวก เป็นแค่ก้านสีน้ำตาลบางพอ ๆ กับก้านไม้ขีดไฟ โผล่จากดินโคลนขึ้นมาไม่กี่เซนติเมตร ซื่อหลาง ยางผี กับภรรยาและญาติมิตรกลุ่มใหญ่ ทำงานวันละ11 ชั่วโมง ตั้งแต่ต้นเดือนพฤษภาคมจนถึงปลายเดือนมิถุนายน เพื่อค้นหา “ถั่งเช่า” เมื่อซื่อหลางพบเห็ดราดังกล่าว เขาก็ตะโกนออกมาด้วยความดีใจ ภรรยาของเขา หยางจิน น่าหมู่ จะเดินเข้ามาสมทบทันที เขาจัดแจงใช้เกรียงแซะรอบก้านเห็ด แล้วค่อย ๆ ยกดินก้อนหนึ่งขึ้นมาอย่างระมัดระวัง หลังจากปัดดินที่ติดอยู่ออก สิ่งที่ปรากฏอยู่บนฝ่ามือดูคล้ายหนอนผีเสื้อสีเหลืองสดที่ตายแล้ว ส่วนที่งอกอยู่บนหัวของมัน คือก้านเห็ดเรียวบางสีน้ำตาล ซื่อหลางหยิบซองบะหมี่กึ่งสำเร็จรูปสีแดงออกมาจากกระเป๋า เขาหย่อนสมบัติที่พบลงไปในซอง รวมกับชิ้นอื่น ๆ ก่อนหน้านี้ แล้วม้วนปิดซองอย่างเบามือ “เห็ดหนอน” เหล่านี้ คือที่มาของรายได้ก้อนโตจากทั้งหมดที่พวกเขาหาได้ทั้งปี ทั่วทั้งที่ราบสูงทิเบต สิ่งมีชีวิตเหล่านี้ไม่เพียงพลิกโฉมเศรษฐกิจในชนบท แต่ยังก่อให้เกิด “การตื่นทอง” […]