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

ทำไมคนเราต้องโกหก

พฤติกรรมการโกหกพบได้ในทุกชนชาติ เหตุใดมนุษย์จึงต้องวิวัฒนาการมาพร้อมกับการพูดปดด้วย สิ่งนี้ช่วยเอื้อประโยชน์ใดให้แก่เรา?

ฮัดเช้ย! ขอน้ำมูกหน่อยนะ : นักวิทยาศาสตร์ใช้โดรนเก็บน้ำมูกวาฬ

10 กรกฎาคม 2017 –  ทีมนักวิทยาศาสตร์ใช้โดรนในการปฏิบัติภารกิจน่าทึ่งทางวิทยาศาสตร์ นั่นคือการเก็บตัวอย่างน้ำมูกวาฬ  ในน่านน้ำใกล้ช่องแคบเฟรเดอริก  รัฐอะแลสกา โดรนที่ได้รับการออกแบบเป็นพิเศษเรียกว่า “สน็อต-บอต” (snot-bot คำว่า snot แปลว่า น้ำมูก) เก็บตัวอย่างดีเอ็นเอจากวาฬหลังค่อมและถ่ายทอดภาพสดๆ ผ่านทาง National Geographic Earth Live เมื่อนักวิทยาศาสตร์พบเห็นวาฬที่กำลังโผล่ขึ้นเหนือน้ำ พวกเขาจะปล่อยโดรนขึ้นไป เมื่อวาฬพ่นน้ำจากรูพ่น (blowhole) โดรนจะบินผ่านละอองน้ำในอากาศพร้อมกับตัวอย่างน้ำมูกหรือเสมหะของวาฬโดยอาศัยจานเพาะเชื้อที่ติดอยู่ด้านหลังโดรน  ตัวอย่างน้ำมูกที่ได้ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ศึกษาดีเอ็นเอของวาฬโดยไม่ไปรบกวนพวกมัน   อ่านเพิ่มเติม : ง่วงจัง ขอหลับหน่อย! มาดูกันสิว่า สัตว์อะไรหลับได้โดนใจที่สุด, ความอุดมสมบูรณ์ของระบบนิเวศที่หลบซ่อนตัวอยู่ใต้น้ำแข็งกรีนแลนด์

มารู้จักกับ งาช้าง และ ช้างเริ่มปรับตัวกันกับการล่าเอางาได้แล้ว

เมื่อเร็ว ๆ นี้ ผลการศึกษาพบว่า ช้างเริ่มปรับตัวกับพฤติกรรมการล่า งาช้าง ของมนุษย์ได้แล้ว ก่อนอื่นเลยต้องบอกก่อนว่าความเชื่อที่ว่าช้างทุกตัวต้องมีงานั้นเป็นเรื่องที่ผิด โดยมีแค่เฉพาะสายพันธุ์แอฟริกากับเพศผู้สายพันธุ์เอเชียเท่านั้นที่เกิดมาแล้วมีงา โดยเพศเมียสายพันธุ์เอเชียบางตัวก็มีงาเช่นเดียวกัน แต่เป็นงาที่มีขนาดสั้น ๆ เท่านั้น โดยในบทความนี้ ทางเนชั่ลแนล จีโอกราฟฟิก จะพาไปรู้จักกับงาช้าง พร้อมกับเหตุผลว่า “ทำไมช้างบางสายพันธุ์ถึงเริ่มปรับตัวกับพฤติกรรมการล่า งาช้าง ของมนุษย์ได้แล้ว” งาช้างสามารถแยกได้ว่าช้างตัวไหน เป็นตัวไหน งาช้างเป็นหนึ่งใน 2 อวัยวะของช้างที่สามารถบ่งบอกตัวตนของช้างได้ โดยอีกหนึ่งอวัยวะที่สามารถบอกได้ก็คือ “ใบหู” ของช้างนั่นเอง งาช้างบอกอายุช้างได้ไหม  คำตอบคือ ได้ แต่มีข้อแม้คือ งาช้างต้องไม่เสียหาย หรือแตกหักไปเสียก่อน โดยงาของช้างนั้นสามารถบอกอายุของช้างตัวนั้น ๆ ได้เมื่อเทียบกับช้างตัวอื่น ๆ เป็นเวลาหลายช่วงทศวรรษที่มนุษย์มีการล่าช้างเพื่อเอางา ในปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ พบว่า ช้างที่เกิดใหม่เริ่มที่จะมีงาที่สั้นและบางลง เพราะสารพันธุกรรม ที่กำหนดการสร้างงาไม่ถูกส่งต่อไปยังรุ่นลูก หรือถูกส่งต่อน้อยลงมากเมื่อเทียบกับแต่ก่อน อีกเหตุผลนึงคือ นักล่างาช้างนั้นเลือกเบี่ยงเป้าหมายไปหาตัวเมียและตัวผู้ที่ยังมีอายุน้อยด้วย ทำให้การสืบพันธุ์เป็นเรื่องที่ยากขึ้นไปอีกสำหรับช้าง อยากเอางาก็เอาไปสิ แต่ไม่ต้องฆ่าช้างได้ไหม  คำตอบก็คือไม่ได้ เพราะว่า งาช้างนั้นก็ถือว่าเป็นอวัยวะที่สำคัญอย่างหนึ่งของช้าง เทียบกับมนุษย์ก็สำคัญพอ […]