ความรู้เนื้อหาผสาน ...journal.sci.ubu.ac.th/journalcomplete/JSSE01(01)2561-10-Ninna.pdf · เกี่ยวกับสสารและการเปลี่ยนแปลงของสสารที่ไดจากการจัดจ

JSSE Journal of Science & Science Education http://jsse.sci.ubu.ac.th/

วารสารวทยาศาสตรและวทยาศาสตรศกษา ปท 1 เลมท 1 (ม.ค. - ม.ย. 2561)

บทความวชาการ

ความรเนอหาผสานวธสอนและเทคโนโลยในหองเรยนเคมโดยใช สถานการณจ าลองแบบมปฏสมพนธของ PhET

นนนาท จนทรสรย1* และนวศษฏ รกษบ ารง2

1สาขาวชาวทยาศาสตรและคณตศาสตรพนฐาน คณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยทกษณ 2ภาควชาเคม คณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยบรพา

*Email : [email protected] รบบทความ: 13 กมภาพนธ 2561 ยอมรบตพมพ: 16 มนาคม 2561

บทคดยอ

ความรเนอหาผสานวธสอนและเทคโนโลยมความส าคญกบครเคมมออาชพ โดยครเคมควรมความสามารถในการบรณาการความรทง 3 ดาน ไดแก ความรดานเนอหา ความรดานการสอน และความรดานเทคโนโลยไดอยางเหมาะสม วชาเคมนนมลกษณะจ าเพาะเนองจากเนอหาเปนนามธรรม และการไดมาซงความรทางเคมประกอบดวยการจดจ าแนก ปฏบตการทางเคมรวมถงการคดทางเคม ในวชาเคมจะศกษาสสารและการเปลยนแปลงของสสารในทางทฤษฏและปฏบตการ รวมถงการท าความเขาใจในระดบอนภาคดวย ดงนนเพอใหไดมาซงความเขาใจในวชาเคมอยางลมลก นอกจากความเขาใจในเนอหาแลวควรน าการอธบายปรากฏการณ 3 ระดบมาบรณาการในการจดการเรยนรโดยเลอกวธการสอนและเทคโนโลย เปนเครองมอชวยในการเรยนรทเหมาะสม บทความนน าเสนอความรในเนอหาผสานวธสอนและเทคโนโลยในหองเรยนเคมทเนนการอธบายปรากฏการณ 3 ระดบ และยกตวอยางการจดการเรยนรในวชาเคมทใชกรอบแนวคดความรเนอหาผสานวธสอนและเทคโนโลย โดยใชสถานการณจ าลองแบบมปฏสมพนธของ PhET ค าส าคญ: ความรเนอหาผสานวธสอนและเทคโนโลย หองเรยนเคม สถานการณจ าลองแบบมปฏสมพนธของ PhET

อางองบทความน นนนาท จนทรสรย และนวศษฏ รกษบ ารง. (2561). ความรเนอหาผสานวธสอนและเทคโนโลยในหองเรยนเคมโดยใช

สถานการณจ าลองแบบมปฏสมพนธของ PhET. วารสารวทยาศาสตรและวทยาศาสตรศกษา. 1(1), 109-121; มกราคม - มถนายน 2561.

110 | Journal of Science and Science Education Vol. 1 No. 1

Copyright by Faculty of Science, Ubon Ratchathani University

Online First

Academic Article

TPACK in chemistry classroom using PhET interactive simulations

Ninna Jansoon1,* and Nawasit Rakbamrung2 1Division of Basic science and mathermatic, Faculty of Science, Thaksin University

2Department of Chemistry Faculty of Science, Burapha University *Corresponding Author’s Email: [email protected]

Received: <13 February 2018>; Accepted <16 March 2018>

Abstract

Technological Pedagogical Content Knowledge (TPACK) has been important to the professional chemistry teacher. Teacher should be able to integrate 3 types of knowledge in term of technological knowledge (TK), content knowledge (CK) and pedagogical knowledge (PK). The nature of chemistry subject is truly specific due to the abstract contents and the way to obtain the chemistry knowledge which includes the classification, practical laboratory and thinking in chemistry. Chemistry is a science that deals with the composition, structure, and properties of substances with the transformations including the understand in the particle level are also involved. To be able to deeply understand the contents, three levels of representation should be applied and included in the learning management by using the Technological Pedagogical Content Knowledge. This article proposes Technological Pedagogical Content Knowledge which introduces the three levels of representation including the examples of learning management in chemistry concepts combined with the Technological Pedagogical Content Knowledge using PhET interactive simulations.

Keywords: TPACK, Chemistry classroom, PhET interactive simulations Cite this article: Jansoon, N. and Rakbamrung, N. (2018). TPACK in chemistry classroom using PhET interactive

simulations (in Thai). Journal of Science and Science Education, 1(1), 109 - 121; January - June 2018.

วารสารวทยาศาสตรและวทยาศาสตรศกษา ปท 1เลมท 1 | 111

ลขสทธโดย คณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยอบลราชธาน

Online First

บทน า ศตวรรษท 21 การเรยนรควร “กาวขามสาระวชา” ไปสการเรยนร “ทกษะเพอการด ารงชวตในศตวรรษท

21” สารสนเทศ สอ และเทคโนโลยเปนทกษะหนงทส าคญในการด ารงชวตในศตวรรษท 21 ดงนนครวทยาศาสตรมออาชพควรมความรเกยวกบความรเนอหาผสานวธสอนและเทคโนโลย (Technological Pedagogical Content Knowledge) เพอใหครสามารถจดการเรยนรอยางจ าเพาะเจาะจงกบเนอหาทตอบสนองตอกระบวนการเรยนรทตางกนของผเรยนโดยเลอกใชเทคโนโลยทเหมาะสมเปนเครองมอทส าคญในการจดการเรยนร ความรเนอหาผสานวธสอนและเทคโนโลยเปนการผสานความร 3 ดานไดแก ความรดานเนอหา ความรดานการสอน และความรดานเทคโนโลย โดยความรดานเนอหาเปนความรในเนอหาทเปนขอเทจจรง แนวคดหลก ทฤษฎ หลกการ ขอปฏบต ธรรมชาตขององคความรและธรรมชาตของการสบเสาะเพอไดมาซงองคความรในเนอหาจ าเพาะ

เคมเปนสาขาหนงของวทยาศาสตรทศกษาเกยวกบองคประกอบ โครงสราง สมบต และการเปลยนแปลงของสาร วธการไดมาซงความรทางเคมประกอบดวย การจดจ าแนก ปฏบตการทางเคม และการคดทางเคม นกเคมจดจ าแนกสาร สงตางๆ หรอปรากฏการณทเกดขนเพอใหงายตอการศกษา ตวอยางเชน การจดจ าแนกสารเปนสารเนอเดยวและสารเนอผสม และการจดธาตโดยอาศยสมบตทางกายภาพและทางเคมเปนคาบและหมในตารางธาตเปนตน นอกจากนนกเคมท าการทดลองเพอใหเขาใจสมบตและปฏกรยาของสาร เชนการทดลองการหาจดเดอดและจดหลอมเหลวของน า และใชภาพ/แบบจ าลองเพอใชเปนตวแทนการอธบายและการท านายพฤตกรรมของสารในระดบอนภาคเรยกวาการคดทางเคม ดงนนจงสามารถกลาวไดวาความรดานเนอหา “เคม” มความจ าเพาะ เปนความรเกยวกบสสารและการเปลยนแปลงของสสารทไดจากการจดจ าแนก การทดลอง และการคดทางเคม นอกจากผเรยนจะศกษาวชาเคมจากการท าการทดลองแลวตองเขาใจและอธบายการเปลยนแปลงทสงเกตไดในระดบอะตอม โมเลกล หรอไอออน และสอสารโดยใชสตรเคม สมการเคม หรอกลไกในการเกดปฏกรยาเปนตน

บทความนน าเสนอความรเนอหาผสานวธสอนและเทคโนโลยในหองเรยนเคม โดยค านงถงความจ าเพาะของวชาเคมทผสอนสามารถน าการอธบายปรากฏการณทางเคม 3 ระดบมาแทรกในการจดการเรยนรทเนนกระบวนการสบเสาะหาความร การใชเทคโนโลยทเหมาะสมมาเปนเครองมอรวมในการจดการเรยนร และยกตวอยางความรเนอหาผสานวธสอนและเทคโนโลยในหองเรยนเคมโดยน าสถานการณจ าลองแบบมปฏสมพนธของ PhET มาใชในการจดการเรยนรวชาเคม เรองสารละลายอเลกโทรไลตและนอนอเลกโทรไลต การอธบายปรากฏการณทางเคม 3 ระดบ

นกเคมอธบายปรากฏการณทางเคมตางๆ เปนตวแทนใน 3 ระดบทแตกตางกนไดแก ระดบมหภาค ระดบสญลกษณ และระดบจลภาค กลาวคอระดบมหภาค (macroscopic level) เปนการสงเกตปรากฏการณการเปลยนแปลงจากทดลองทท าไดแก การเปลยนส การเกดสารผลตภณฑใหม หรอการหายไปของสาร เปนตน และเพอเปนการสอสารปรากฏการณดงกลาวนกเคม ใชระดบสญลกษณ (symbolic level) เชน การวาดภาพ การใชสญลกษณ การใชตวเลข การค านวณทางคอมพวเตอร อนไดแก สมการเคม กราฟ กลไกการเกดปฏกรยาเพอแสดงการด าเนนไปของปฏกรยา สวนระดบจลภาค (sub-microscopic level) เปนการน าแบบจ าลองมาใชเปนตวแทนของอนภาคอาศยพนฐานทางทฤษฎเพออธบายใหสอดคลองกบสงทเกดขนจากการสงเกตในระดบมหภาคเปนตวแทนการเคลอนทของอนภาคตางๆ เชน อเลกตรอน โมเลกล และอะตอม ทมขนาดเลกเกนกวาทจะสามารถมองเหนไดดวยตาเปลา โดยนกเคมอาจอธบายลกษณะเฉพาะและพฤตกรรมของอนภาคโดยใชสญลกษณแทนภาพทสรางขนจากความคด (mental images) ทงนความเขาใจในระดบตางๆ สามารถเชอมโยงซงกน เรยกวา การอธบายปรากฏการณ 3 ระดบ (three levels of representation) ดงแสดงในภาพท 1 (Treagust et al., 2003)



Online First

ภาพท 1 การอธบายปรากฏการณ 3 ระดบ เรองเซลลกลวานก (ดดแปลงจาก Treagust et al., 2003)

ภาพท 1 แสดงการอธบายปรากฏการณ 3 ระดบ เรองเซลลกลวานก จากการท าปฏบตการทดลองเรองเซลลกลวานก น าแผนสงกะสใสลงในบกเกอรทบรรจสารละลาย ZnSO4 ความเขมขน 1 โมลาร และน าแผนทองแดงใสลงในบกเกอรทบรรจสารละลาย CuSO4 ความเขมขน 1 โมลาร เชอมตอขวไฟฟาดวยสายไฟและโวลตมเตอร น าทอแกวรปตวยคว าทบรรจสารละลาย KCl ใสลงไปในบกเกอรเพอท าหนาทเปนสะพานเกลอ เมอกระแสไฟฟาไหลผานวงจรเขมของโวลตมเตอรจะเบนไปทางขวแคโทดและแสดงคาศกยไฟฟาได 1.10 โวลต ถาสงเกตทขวไฟฟาจะเหนแผนสงกะสผกรอนและมทองแดงมาเกาะทแผนทองแดงหนาขน (ระดบมหภาค) ในเซลลกลวานกเกดปฏกรยา รดอกซอเลกตรอนจะเคลอนทเนองจากเกดการใหและรบอเลกตรอน ทขวแอโนดสงกะสเกดปฏกรยาออกซเดชนมการใหอเลกตรอนกลายเปน Zn2+ [Zn(s) Zn2+ (aq) + 2e- (ระดบสญลกษณ)] โดย Zn2+ ไอออนจะเคลอนทไปยงสารละลาย ZnSO4 อเลกตรอนจะเคลอนทผานสายไฟและโวลตมเตอรไปยงแผนทองแดงทท าหนาทเปนขวแคโทด (เขมของโวลตมเตอรจะเบนไปตามทศการไหลของอเลกตรอน) ท าใหแผนทองแดงจะมทองแดงมาเกาะเพมขนเนองจากเกดปฏกรยารดกชน Cu2+ ในสารละลาย CuSO4 ไดรบอเลกตรอน [Cu2+ + 2e- Cu(s) (ระดบสญลกษณ)] กลายเปนโลหะทองแดงเกาะทผวของแผนทองแดง (ระดบจลภาค) แทนดวยแผนภาพเซลลเคมไฟฟา

ดงน ZnIZn2+(1M)IICu2+(1M)ICu (ระดบสญลกษณ) ความรเนอหาผสานวธสอนและเทคโนโลย

ครวทยาศาสตรมออาชพควรมความรในเนอหาผนวกวธสอนเนองจากเปนความรทแสดงถงความสามารถในการถายทอดความร ทกษะ และเจตคตใหกบผเรยน โดยความรในเนอหาผนวกวธสอน (Pedagogical Content Knowledge) เปนกรอบแนวคดทน าเสนอเมอ ค.ศ. 1987 โดย นกจตวทยาการศกษาชอ Lee S. Shulman กลาววา “the blending of content and pedagogy into an understanding of how particular topics, problems, or issues are organized, represented, and adapted to the diverse interests and abilities of learners, and presented for instruction “ความรในเนอหาผนวกวธสอนเปนความรทเกดจากการบรณาการความร 2 ดาน



Online First

ไดแกความรดานเนอหา (Content Knowledge) และความรดานการสอนหรอศาสตรการสอน (Pedagogical Knowledge) เพอจดการเรยนรอยางจ าเพาะเจาะจงกบเนอหาทตอบสนองตอกระบวนการเรยนรทตางกนของผเรยนได (นวฒน ศรสวสด, 2555) ความสมพนธระหวาง ความรดานเนอหา ความรดานการสอน และความรในเนอหาผนวกวธสอนแสดงดงภาพท 2

ภาพท 2 ความรในเนอหาผนวกวธสอน (ทมา https://www.scoop.it/t/shulman-s-pck) ศตวรรษท 21 การเรยนรตอง “กาวขามสาระวชา” ไปสการเรยนร “ทกษะเพอการด ารงชวตในศตวรรษท

21” เตรยมคนออกไปเปนคนท างานทใชความร (knowledge worker) และบคคลพรอมเรยนร (learning person) เพราะตองเตรยมคนไปเผชญการเปลยนแปลงทรวดเรว รนแรง พลกผน และคาดไมถง คนยคใหม จงตองมทกษะสงในการเรยนรและปรบตว (วจารณ พานช, 2555) ทกษะเพอการด ารงชวตในศตวรรษท 21 ประกอบดวย ทกษะดานการเรยนรและนวตกรรม ทกษะดานสารสนเทศ สอ และเทคโนโลย และทกษะชวตและอาชพ แสดงดงภาพท 3

ภาพท 3 21st Century Learning Framework (ทมา https://en.wikipedia.org) ในป ค.ศ. 2006 Punya Mishra และ Matthew J. Koehler นกวชาการการศกษาดานเทคโนโลยศกษา

มหาวทยาลยแหงรฐมชแกน ประเทศสหรฐอเมรกา น าเสนอกรอบแนวคดทตอยอดจาก PCK โดยใชเทคโนโลยเปนเค ร อ งม อ ท ส า ค ญ ใน ก า ร จ ด ก า ร ส อ น เร ย ก ว า Technological Pedagogical Content Knowledge ราชบณฑตยสถาน (2558) ไดใหค าจ ากดความความร เนอหาผสานวธสอนและเทคโนโลย (Technological Pedagogical Content Knowledge : TPCK , TPACK) คอหลกและแนวทางในการผสานความร 3 ดานไดแก ความรดานเนอหา ความรดานการสอน และความรดานเทคโนโลย เพอชวยใหการสอนโดยใชเทคโนโลยเกดประสทธภาพมากขน สงผลใหผเรยนสามารถเรยนรไดดและเรวขน



Online First

ความรเนอหาผสานวธสอนและเทคโนโลยถาวเคราะหเชงองคประกอบสามารถจ าแนกความรเปน 2 กลมคอความรองคประกอบพนฐาน (Fundamental Knowledge Object) และความรเชงบรณาการ ( Integrated Knowledge Object) ความรองคประกอบพนฐานจ าแนกความรเปน 3 ดาน (นวฒน ศรสวสด, 2555) ดงน

1) ความรดานเนอหา (Content Knowledge: CK) หมายถงความรเกยวกบตวองคความรในเนอหาทเปนขอเทจจรง แนวคดหลก ทฤษฎ หลกการ ขอปฏบต ธรรมชาตขององคความรและธรรมชาตของการสบเสาะเพอไดมาซงองคความรในเนอหาจ าเพาะ

2) ความรดานวธการสอน (Pedagogical Knowledge : PK) หมายถงความรเกยวกบกระบวนการ วธการสอน เทคนค และกลวธการสอน รวมถงหลกการทวไปในกระบวนการเรยนร การจดการขนเรยน การพฒนาแผนการจดการเรยนร และการประเมนผลการเรยนร

3) ความรดานเทคโนโลย (Technological Knowledge: TK) หมายถงความรเกยวกบการใชเทคโนโลยมาตรฐาน เทคโนโลยขนสง รวมถงความสามารถในการเรยนรเทคโนโลยใหมและปรบเปลยนลกษณะการใชงานใหเหมาะสมกบเทคโนโลยนนๆ เพอน ามาบรณาการในการจดการเรยนรได

ความรเชงบรณาการจ าแนกเปน 2 ประเภทคอความรองคประกอบเชงทวบรณาการ (Dual-integrated Knowledge Object: DIKO) และความรองคประกอบเชงพหบรณาการ (Multiple-integrated Knowledge Object: MIKO) โดยแตละองคประกอบมความสมพนธกน (นวฒน ศรสวสด, 2555) แสดงดงภาพท 4

ภาพท 4 The technological pedagogical content knowledge framework (ทมา Koehler et al., 2014)

จากภาพท 4 สามารถอธบายไดดงน

1) ความรดานศาสตรการสอนผนวกเทคโนโลย (Technological Pedagogical Knowledge : TPK)หมายถงความรทเชอมโยงความสมพนธระหวางความรดานศาสตรการสอนและความรในเทคโนโลย เกยวกบการใชวตถหรอโปรแกรมประกอบ และอปกรณเสรมของเครองมอเทคโนโลยตางๆ ทมอยแลวมาบรณาการในการจดการเรยนร

2) ความรดานเนอหาผนวกเทคโนโลย (Technological Content Knowledge : TCK) หมายถงความรทเชอมโยงความสมพนธระหวางความรในเนอหาและความรในเทคโนโลย โดยเกยวกบการใชเทคโนโลยเปนเครองมอในการเปลยนรปแบบสงแสดงความร (Knowledge representation) ใหอยในรปแบบหรอลกษณะทเหมาะสมกบการเรยนรของผเรยน



Online First

3) ความรดานศาสตรการสอนผนวกเนอหา (Pedagogical Content Knowledge : PCK) หมายถงความรทเชอมโยงความสมพนธระหวางความรดานศาสตรการสอน และความรในเนอหา โดยเกยวกบเทคนคเชงกลยทธของการสอนทประยกตเพอใชในการสอนเนอหาจ าเพาะ หรอน ามาใชเปนตวแทนแนวคดหลกไดอยางเหมาะสมเพอสรางความเขาใจตอแนวคดหลกทมลกษณะจ าเพาะ

4) ความรเนอหาผสานวธสอนและเทคโนโลย (Technological Pedagogical Content Knowledge TPACK) หมายถงความรทเชอมโยงความสมพนธระหวางความรดานศาสตรการสอน ความรในเนอหา และความรในเทคโนโลย โดยเกยวกบการใชเทคโนโลยเปนเครองมอเพอสรางสงแสดงความรทเอออ านวยตอการสอนเพอสงเสรมความเขาใจในเนอหาทจ าเพาะเพอเพมประสทธภาพการเรยนร ลดระยะเวลาการเรยนร เรยนรไดมากขน และมตนทนต า โดยสอดคลองกบบรบท (context) ทเกยวของ ความรเนอหาผสานวธสอนและเทคโนโลยในหองเรยนเคม

การพฒนาความรเนอหาผสานวธสอนและเทคโนโลย แบงเปน 3 รปแบบ PCK to TPACK, TPK to TPACK และ PCK & TPACK (Koehler et al., 2014) PCK to TPACK เปนรปแบบการพฒนาทน าเทคโนโลยทสอดคลองกบเนอหาและวธสอนมาใชเปนเครองมอทใชสนบสนนและสงเสรมการเปลยนรปแบบสงแสดงความร ใหอยในรปแบบหรอลกษณะทเหมาะสมกบการเรยนรของผเรยน (จฬารตน ธรรมประทป, 2559) การจดการเรยนรในหองเรยนเคม เรองกรด-เบส: สารละลายอเลกโทรไลตและนอนอเลกโทรไลตสามารถออกแบบโดยอาศยความรเนอหาผสานวธสอนและเทคโนโลยรปแบบ PCK to TPACK โดยแบงเปน 2 ระยะคอ การพฒนา PCK และ การน าเทคโนโลยทเหมาะสมมาบรณาการกบ PCK

ระยะท 1 การพฒนา PCK เรอง สารละลายอเลกโทรไลตและนอนอเลกโทรไลตเปนการน าความรทเชอมโยงความสมพนธระหวางความร เรองสารละลายอเลกโทรไลตและนอนอเลกโทรไลต และการอธบายปรากฏการณทางเคม 3 ระดบเพอสรางความเขาใจตอแนวคดทางเคมผานกระบวนการสบเสาะหาความรโดยใชกลวธการสอนแบบ 5-Es Learning Cycle ดงรปท 5

ภาพท 5 ความรในเนอหาผนวกวธสอน เรองสารละลายอเลกโทรไลตและนอนอเลกโทรไลต (ดดแปลงจาก https://www.scoop.it/t/shulman-s-pck)

ระยะท 2 การน าเทคโนโลยทเหมาะสมมาบรณาการกบ PCK เรอง สารละลายอเลกโทรไลตและนอนอเลก

โทรไลต ความรเนอหาผสานวธสอนและเทคโนโลยในหองเรยนเคมโดยใชรปแบบการพฒนา PCK to TPACK น าสถานการณจ าลองแบบมปฏสมพนธของ PhET มาใชเปนเครองมอในการเปลยนรปแบบของการน าเสนอตวแทน (transform representation) การอธบายปรากฏการณ 3 ระดบ เรองสารละลายอเลกโทรไลตและนอนอเลกโทรไลตจากนามธรรมใหเปนรปธรรม ผนวกกบกระบวนการสบเสาะหาความรจากกลวธการสอนแบบ 5-Es Learning Cycle



Online First

สถานการณจ าลองแบบมปฏสมพนธของ PhET (PhET INTERACTIVE SIMULATIONS) เปนโปรแกรมทสามารถน าไปใชโดยไมมคาใชจาย ออกแบบมาเพอสรางความสนกและใหผเรยนเขาใจการมปฏสมพนธในระหวางการเรยนเพอรเกยวกบปรากฏการณทางกายภาพ สถานการณจ าลองประกอบดวย 5 วชาดงน ฟสกส ชววทยา เคม วทยาศาสตรของโลก และคณตศาสตร เนองจากสถานการณจ าลองแบบมปฏสมพนธของ PhET สรางขนจากขอคนพบทไดจากการลงมอท าวจยจงท าใหมนใจวาสามารถชวยใหผเรยนเชอมโยงความเขาใจในแนวคดวทยาศาสตรและปรากฏการณทเกดขนในชวตจรง ซงจะสงผลใหผเรยนเกดความเขาใจอยางมความหมายและมความตระหนกรในปรากฏการณตางๆ ทเกดขนบนโลก สถานการณจ าลองแบบมปฏสมพนธของ PhET แสดงดงภาพท 6

ภาพท 6 สถานการณจ าลองแบบมปฏสมพนธของ PhET (ทมา https://phet.colorado.edu/th/) ผลจากการศกษาพบวาสถานการณจ าลองแบบมปฏสมพนธของ PhET สงผลตอการเรยนรเปนอยางดตอ

ความเขาใจมโนมต (Conceptual Understanding) ของผเรยน การใชสถานการณจ าลองยงไมสามารถตอบสนองการเรยนรวทยาศาสตรโดยการปฏบตการทดลองไดอยางสมบรณนกแตอยางไรกตามจะขนอยกบเปาหมายการเรยนรทถกก าหนดโดยผสอน ซงอาจจะสงผลอยางมประสทธภาพตอการเรยนรของผเรยนไดมากกวาถาใชสถานการณจ าลองรวมกบการลงมอปฏบตการทดลองในชนเรยน สถานการณจ าลองแบบมปฏสมพนธของ PhET มประสทธภาพตอการจดการเรยนรแบบบรรยาย กจกรรมในชนเรยน ปฏบตการทดลอง และการบาน นอกจากนสถานการณจ าลองถกออกแบบใหน าเสนอในลกษณะทเปนตวอกษรใหนอยลง ท าใหผสอนสามารถทจะน าไปใชบรณาการรวมเพองานปฏบตการสอนในชนเรยนไดโดยงายขน (https://phet.colorado.edu/th/)



Online First

ภาพท 7 สถานการณจ าลองแบบมปฏสมพนธของ PhET เรอง สารละลายกรด-เบส (ดดแปลงจาก https://phet.colorado.edu/th/)

สถานการณจ าลองแบบมปฏสมพนธของ PhET ประกอบดวย 4 สวน ดงภาพท 7 คอ (1) การทดลอง

เสมอนจรง เรองสารละลายกรด-เบส (2) ตวอยางสารละลายกรด-เบส เชน น า กรดแก กรดออน เบสแก และเบสออน (3) รปแบบการแสดงผล เชน แบบปกต โมเลกล และกราฟ (4) เครองมอวด เชน pH มเตอร กระดาษยนเวอรซลอนดเคเตอร และการทดสอบการสวางของหลอดไฟ รปแบบการแสดงผลของสถานการณจ าลองแบบมปฏสมพนธของ PhET ประกอบดวยการน าเสนอ 3 รปแบบ ดงภาพท 8

(ก) แบบปกต (ข) โมเลกล (ค) กราฟ

ภาพท 8 รปแบบการแสดงผล ของสถานการณจ าลองแบบมปฏสมพนธของ PhET เรอง สารละลายกรด-เบส (ดดแปลงจาก https://phet.colorado.edu/th/)

แบบปกต เปนภาพแสดงการทดลองเสมอนจรง เรองการวดความเปนกรด-เบสของสารละลายตางๆ เชน

น า กรดแก กรดออน เบสแก และเบสออน โดยใชเครองมอ 3 ชนดคอ pH มเตอร กระดาษยนเวอรซลอนดเคเตอร และการทดสอบการสวางของหลอดไฟ

โมเลกล เปนภาพแสดงอนภาคและปรมาณของอนภาคของสารนนๆ ในบกเกอรเชนกรดออน (HA) เมอละลายในน าอนภาคทปรากฏในบกเกอร คอ อนภาคของ HA, H2O, A- และ H3O+ และมปรมาณแตกตางกน

กราฟ เปนภาพกราฟแทงแสดงความสมพนธระหวางสมดลความเขมขนและชนดของสารละลาย โดยแกน Y แทนดวยความเขมขนของสาร (M) และแกน X แทนดวยชนดของอนภาคในบกเกอร



Online First

สถานการณจ าลองแบบมปฏสมพนธของ PhET แสดงการอธบายปรากฏการณ 3 ระดบในเรองสารละลายกรด-เบสดงน

1) ระดบมหภาค การน าเสนอการทดลองเสมอนจรงในการศกษาสมบตของกรด-เบสของสารละลาย ตางๆ เชน น า (H2O) กรดแก (HA) กรดออน (HA) เบสแก (MOH) และเบสออน (B) โดยใชเครองมอ 3 ชนดคอ pH มเตอร กระดาษยนเวอรซลอนดเคเตอร และการสวางของหลอดไฟ เชนน า pH มเตอรจมลงในบกเกอรทบรรจกรด HA คา pH ของสารละลายมคา 4.5 เมอน ากระดาษยนเวอรซลอนดเคเตอรจมในสารละลายพบวากระดาษมสเหลอง และหลอดไฟจะสวางเมอน าไปจมในสารละลาย HA ดงภาพท 9

pH มเตอร กระดาษยนเวอรซลอนดเคเตอร การสวางของหลอดไฟ

ภาพท 9 ระดบมหภาค เรองสารละลายกรด-เบส ในสถานการณจ าลองแบบมปฏสมพนธของ PhET (ดดแปลงจาก https://phet.colorado.edu/th/)

2) ระดบจลภาค การน าเสนอภาพและปรมาณของอนภาคในบกเกอร เชน เมอน ากรด HA มาละลายน ากรด

จะแตกตวเปน A- และ H3O+ เนองจาก HA เปนกรดออนไมแตกตว 100% ดงนนในบกเกอรจะปรากฏภาพ

และ แทนอนภาคของ A- H3O+ HA และ H2O ตามล าดบ ดงภาพท 10

ภาพท 10 ระดบจลภาค เรองสารละลายกรด-เบส ในสถานการณจ าลองแบบมปฏสมพนธของ PhET (ดดแปลงจาก https://phet.colorado.edu/th/)



Online First

3) ระดบสญลกษณ การน าเสนอสมการการแตกตวของกรดออน และการน าเสนอกราฟแทงแสดง

ความสมพนธระหวางสมดลความเขมขนและชนดของสารทปรากฏในบกเกอร กรด HA เปนกรดออนเมอละลายน าจะเกดปฏกรยาดงสมการ โดย HA, H2O, A- และ H3O+ มความเขมขนเทากบ 9.97x10-3, 55.6, 3.16x10-5 และ 3.16x10-5 M ตามล าดบ ความเขมขนของอนภาคสมพนธกบความสามารถการแตกตวของกรดและเบส ดงภาพท 11

ภาพท 11 ระดบสญลกษณ เรองสารละลายกรด-เบส ในสถานการณจ าลองแบบมปฏสมพนธของ PhET (ดดแปลงจาก https://phet.colorado.edu/th/)

จากภาพท 12 สถานการณจ าลองแบบมปฏสมพนธของ PhET สามารถส งเสรม ใหน ก เรยน เข าใจใน ระดบมหภาค ระดบจลภาค ระดบสญลกษณ และการอธบายปรากฏการณทางเคม 3 ระดบ ผเรยนสามารถศกษาความเปนกรด-เบสของสารละลายประเภทตางๆ เชน น า กรดแก กรดออน เบสแก และเบสออน จากการทดลองเสมอนจรงโดยใชเครองมอ 3 ชนดคอ pH มเตอร กระดาษยนเวอรซลอนดเคเตอร และการสวางของหลอดไฟ ในขณะเดยวกนผเรยนเหนภาพอนภาคและปรมาณของไอออนในบกเกอร และปฏกรยาเคมทเกดขนโดยมความสอดคลองกน นอกจากนเขาใจทมาของการหาคา pH จากความเขมขนของ H3O+ ท าใหผเรยนมความร ความเขาใจในเรองกรด-เบสอยางลมลกจากการน าสถานการณจ าลองแบบมปฏสมพนธของ PhET มาใชเปนเครองมอในการเปลยนรปแบบของการน าเสนอตวแทนโดยเปลยนองคความร เคมท เปนนามธรรมเปนรปธรรม

ภาพท 12 การอธบายปรากฏการณทางเคม 3 ระดบ

ในสถานการณจ าลองแบบมปฏสมพนธของ PhET (ดดแปลงจาก https://phet.colorado.edu/th/)



Online First

(ก) ขนอธบายและลงขอสรป (ข) ขนขยายความร

ภาพท 13 TPACK ในสถานการณจ าลองแบบมปฏสมพนธของ PhET เรองสารละลายอเลกโทรไลต และนอนอเลกโทรไลต (ดดแปลงจาก https://phet.colorado.edu/th/)

สถานการณจ าลองแบบมปฏสมพนธของ PhET สามารถน ามาใชเปนเครองมอในการเปลยนรปแบบของการน าเสนอตวแทนทสงเสรมใหผเรยนเขาใจใน ระดบมหภาค ระดบจลภาค ระดบสญลกษณ และการอธบายปรากฏการณทางเคม 3 ระดบ เรองสารละลายอเลกโทรไลตและนอนอเลกโทรไลตโดยอาศยกระบวนการสบเสาะหาความรจากกลวธการสอนแบบ 5-Es Learning Cycle ตามกรอบแนวคดความรเนอหาผสานวธสอนและเทคโนโลย จากภาพท 13 แสดงการจดการเรยนรเรองกรด-เบส : สารละลายอเลกโทรไลตและนอนอเลกโทรไลต ผสอนสามารถน าสถานการณจ าลองแบบมปฏสมพนธของ PhET มาใชเปนเครองมอในการอธบายปรากฏการณ 3 ระดบโดยใชรปแบบการจดกระบวนการเรยนรแบบสบเสาะหาความร 5 ขนตอนดงน

1) ขนสรางความสนใจ (Engagement) : ครทบทวนความรเรองสมบตของกรด-เบส โดยเปดคลปวดโอ https://www.youtube.com/watch?v=4WillWjxRWw และใชค าถามกระตนเพอสรางความสนใจวาเหตใดหลอดไฟจงสวางไมเทากน

2) ขนส ารวจและคนหา (Exploration) : แบงนกเรยนเปนกลม กลมละ 4-5 คน ท าการทดลองเรองสมบตบางประการของสารละลาย เพอทดสอบการเปลยนสของกระดาษลตมส ทดสอบการน าไฟฟาโดยดการสวางของหลอดไฟ และครตงค าถามเพอใหนกเรยนรวมกนอภปรายแลกเปลยนขอคดเหนในประเดนการจ าแนกประเภทของสารละลายโดยใชเกณฑการเปลยนสของกระดาษลตมสและการน าไฟฟา และเหตใดสารแตละชนดน าไฟฟาไดตางกน

3) ขนอธบายและลงขอสรป (Explanation) : นกเรยนอภปรายแลกเปลยนความคดเหน และรวมกนลงขอสรปขอมลทไดจากการทดลอง และครอธบายการอธบายปรากฏการณ 3 ระดบโดยใชสถานการณจ าลองแบบมปฏสมพนธของ PhET เชอมโยงการทดลองกบสถานการณเสมอนจรง อธบายโดยใชภาพและปรมาณของอนภาค และสมการการแตกตวของสารแตละชนด

4) ข นขยายความร (Elaboration) : ครใชค าถามเพอใหนกเรยนรวมกนอภปรายขยายแนวคด “นกเรยนคดวาเหตใดสารละลายแตละชนดน าไฟฟาตางกน” ครและนกเรยนรวมกนอภปรายดวยการอธบายปรากฏการณ 3 ระดบโดยใชสถานการณจ าลองแบบมปฏสมพนธของ PhET เพอใหเขาใจวาการน าไฟฟาของสารละลายมความสมพนธกบปรมาณไอออนจากการแตกตวของสารละลายกรด-เบส เมอเปรยบเทยบความสมพนธ



Online First

ระหวางการน าไฟฟาของสารละลายแตละชนด สารละลายทน าไฟฟาไดดจะแตกตวเปนไอออนไดหมดเรยกวาสารละลายอเลกโทรไลตแก สามารถแสดงดงสมการ HA + H2O A- + H3O+

5) ขนประเมนผล (Evaluation) : ครใหนกเรยนท าแบบฝกหด 8.1 เรองสารละลายอเลกโทรไลตและสารละลายนอนอเลกโทรไลต บทสรป ความรเนอหาผสานวธสอนและเทคโนโลยมความส าคญในการพฒนาเพอน าไปสครเคมมออาชพเนองจากเปนความรทเกดจากการบรณาการใน 3 ดานคอความรดานเนอหา ความรดานการสอน และความรดานเทคโนโลยไดอยางเหมาะสมตามบรบททเกยวของ เนองจากวชาเคมมลกษณะจ าเพาะและเพอไดมาซงความเขาใจในวชาเคมอยางลมลกนอกจากเขาใจในเนอหาแลวควรมความรในการอธบายปรากฏการณ 3 ระดบ ดงนนในการออกแบบการจดการเรยนรครเคมควรตระหนกถงการน าความรเนอหาผสานวธสอนและเทคโนโลยเนองจากแสดงถงความสามารถในการถายทอดความร ความเขาใจในเนอหาอยางลมลกเปนการน าแบบจ าลองมาใชเปนตวแทนของอนภาค (ไอออน โมเลกล อะตอม) เพออธบายใหสอดคลองกบปรากฏการณหรอผลการทดลอง และสอสารดวยสญลกษณ (สมการเคม และกราฟ) รวมถงการเลอกใชเทคโนโลยทเหมาะสมในการเปลยนรปแบบของการน าเสนอตวแทนจากนามธรรมเปนรปธรรม สถานการณจ าลองแบบมปฏสมพนธของ PhET เปนตวอยางหนงทเหมาะสมสามารถน ามาใชไดเนองจากผเรยนสามารถท าการทดลองเสมอนจรงในเรองนนๆ โดยมภาพอนภาค เชน ไอออน โมเลกล หรออะตอมทสอดคลองกบการทดลองเพอใหผเรยนเขาใจในการทดลองนนๆ และสอสารดวยสญลกษณ เชนสมการเคม สตรเคม หรอกราฟ ซงจะสงผลตอการเรยนรวชาเคมของผเรยนจากการทองจ าและการใชสตรคณตศาสตร เปนการเรยนเคมดวยความเขาใจในบรบทของเคม เอกสารอางอง จฬารตน ธรรมประทป. (2559). การพฒนาความรในเนอหาผนวกวธสอนและเทคโนโลยในการสอนวทยาศาสตร .

วารสารวจยและพฒนาหลกสตร, 6(2), 1-13. ชาตร ฝายค าตา. (2558). กลยทธการสอนเคมอยางมออาชพ. กรงเทพ: บรษท วสตา อนเตอรปรนท จ ากด. นวฒน ศรสวสด. (2555). ความรในการสอนจ าเพาะเนอหาโดยใชเทคโนโลยในวชาชพครศกษา. วารสารสภาคณบด

คณะครศาสตร/ศกษาศาสตรแหงประเทศไทย, 4(2), 20-37. ราชบณฑตยสถาน. (2555). พจนานกรมศพทศกษาศาสตร ฉบบราชบณฑตยสถาน. กรงเทพฯ : ส านกงาน

ราชบณฑตยสภา. ราชบณฑตยสถาน. (2558). พจนานกรมศพทศกษาศาสตรรวมสมย ฉบบราชบณฑตยสภา. กรงเทพฯ : ส านกงาน

ราชบณฑตยสภา. วจารณ พานช. (2555). วธสรางการเรยนรเพอศษยในศตวรรษท 21. กรงเทพ: บรษทตถาตาพบลเคชน จ ากด. Koehler, M. J., Mishra, P., Kereluik, K., Shin, T. S. and Graham, C. R. (2014). The technological

pedagogical content knowledge framework. In J. M. Spector et al. (Eds.), Handbook of Research on Educational Communications and Technology ( pp. 101-111) . New York: Springer.

Treagust, D., Chittleborough, G. and Mamiala, T. (2003). The role of submicroscopic and symbolic representations in chemical explanations. International Journal of Science Education, 25(11), 1353-1368.

University of Colorado Boulder. PhET: Interactive Simulations for Science and Math. Retrieved 2 February 2018, from https://phet.colorado.edu/th/

Documents

ความรู้เนื้อหาผสาน ...journal.sci.ubu.ac.th/journalcomplete/JSSE01(01)2561-10-Ninna.pdf · เกี่ยวกับสสารและการเปลี่ยนแปลงของสสารที่ไดจากการจัดจ