ชื่อนวัตกรรม การพัฒนาทักษะการแก้ปัญหาด้วยปัญญาประดิษฐ์ เรื่อง เส้นทางของขยะจากมือเรา รายวิชา วิทยาศาสตร์ ชั้นประถมศึกษาปีที่ ๕ โดยใช้การจัดการเรียนการสอนแบบโครงงานเป็นฐาน (Project Based Learning)
- ชื่อผู้เสนอผลงาน นายไพศาล พันธุ์กาง
ตำแหน่ง ครู วิทยฐานะ ชำนาญการ
โรงเรียนร่มเกล้า ๒ อำเภอไชยวาน จังหวัดอุดรธานี
ส่วนที่ ๑
บทนำ
- ความเป็นมาและความสำคัญของปัญหา
แผนการศึกษาแห่งชาติ พุทธศักราช ๒๕๖๐-๒๕๗๙ กำหนดทิศทางให้คนไทยเป็นพลเมืองดี มีคุณลักษณะ และทักษะการเรียนรู้ในศตวรรษที่ ๒๑ มีสมรรถนะที่สอดคล้องกับบทบัญญัติของรัฐธรรมนูญ แห่งราชอาณาจักรไทย พระราชบัญญัติการศึกษาแห่งชาติยุทธศาสตร์ชาติ ๒๐ ปี และยุทธศาสตร์ ประเทศไทย ๔.๐ ทั้งนี้สังคมไทยต้องเป็นสังคมแห่งการเรียนรู้ มีคุณธรรม จริยธรรม รู้รักสามัคคี และมีความร่วมมือผนึกกำลังมุ่งสู่การพัฒนาประเทศอย่างยั่งยืนตามหลักปรัชญาของเศรษฐกิจพอเพียง ครูจึงควรพัฒนาตนเองให้เป็นครูในยุคการศึกษา ๔.๐ โดยใช้สมรรถนะที่ครูมีอยู่ในการทำให้ผู้เรียนกลายเป็นผู้เรียน ๔.๐ ด้วยการเพิ่มกิจกรรมการเรียนรู้ที่จะทำให้ผู้เรียนได้รับทักษะที่จำเป็นสำหรับศตวรรษที่ ๒๑ คือ ทักษะการคิดวิเคราะห์ การแก้ปัญหา การคิดสร้างสรรค์ การสร้างนวัตกรรม การเรียนและการทำงาน ร่วมกันเป็นทีม การมีภาวะผู้นำ การสื่อสาร การใช้ข้อมูลสารสนเทศ การติดต่อสื่อสารทางไกล การใช้ คอมพิวเตอร์และปัญญาประดิษฐ์ การคิดคำนวณ การสร้างอาชีพและการเรียนรู้ด้วยตนเอง
จากสถานการณ์โลกมีการเปลี่ยนแปลงทั้งด้านสังคมและเทคโนโลยี ระบบการศึกษาจึงต้องมีการพัฒนา เพื่อให้สอดคล้องกับสภาวะความเป็นจริงทั้งครูและผู้เรียนจำต้องมีการปรับเปลี่ยนกระบวนการเรียนรู้เพื่อมุ่งไปสู่ผลสัมฤทธิ์ตามทักษะการเรียนรู้ผู้เรียนมีความสามารถในการเรียนรู้ได้ด้วยตนเองอย่างต่อเนื่อง และแสวงหาความรู้อยู่ตลอดเวลา ครูต้องเปลี่ยนจากการสอนแบบเดิมด้วยการเป็นผู้ถ่ายทอดความรู้ปรับเปลี่ยนบทบาทเป็นผู้ชี้แนะวิธีการจัดกิจกรรมการเรียนรู้ที่เน้นบทบาทและการมีส่วนร่วมของผู้เรียน กระตุ้นให้ผู้เรียนคิด วิเคราะห์ สืบเสาะหาความรู้และลงมือปฏิบัติด้วยตนเอง
จากผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนในรายวิชาวิทยาศาสตร์ของนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ ๕/๒ ในปีการศึกษา ๒๕๖๖ พบว่านักเรียนมีผลการเรียนไม่สูงเท่าที่ควรและจากผลการประเมินสมรรถนะสำคัญของผู้เรียน ๕ ด้าน พบว่านักเรียนมีผลการประเมินที่ต่ำและต้องได้รับการพัฒนาอย่างเร่งด่วนโดยเฉพาะ ความสามารถในการสื่อสาร ความสามารถในการคิด ความสามารถในการแก้ปัญหา ความสามารถในการใช้ทักษะชีวิต และความสามารถในการใช้เทคโนโลยี ซึ่งจะส่งผลต่อการเรียนในรายวิชาวิทยาศาสตร์ที่เป็นวิชาที่ต้องอาศัยการคิดวิเคราะห์ การสืบเสาะหาความรู้ การสำรวจตรวจสอบ การสืบค้นข้อมูล การอภิปราย การทำงานเป็นกลุ่มร่วมกับผู้อื่นและนำความรู้ที่ได้ไปใช้ประโยชน์ในชีวิตประจำวัน ซึ่งจากการสังเกตของครูผู้สอน พบว่านักเรียนเมื่อเจอปัญหาไม่สามารถคิดสร้างสรรค์หรือแก้ปัญหาได้ ขาดทักษะการสื่อสารกับผู้อื่นเพื่อหาแนวทางการแก้ปัญหาหรือทำงานร่วมกัน นักเรียนส่วนใหญ่ยังขาดความสามารถในการทำงานเป็นกลุ่ม เมื่อเข้ากลุ่มก็จะเกิดปัญหา อาจเนื่องมาจากไม่ชอบการรวมเป็นกลุ่มใหญ่ ชอบทำงานคนเดียว ผลงานที่ออกมาจะดีกว่าการทำงานเป็นกลุ่มและไม่มีการแบ่งหน้าที่ในการทำงาน ไม่มีผู้นำกลุ่ม ไม่มีการแบ่งหน้าที่ความรับผิดชอบของสมาชิกในกลุ่ม การนำเสนองานหน้าชั้นเรียน จึงเลือกวิธีการการจัดกิจกรรมการเรียนรู้แบบเชิงรุก(Active Learning) โดยใช้โครงงานเป็นฐาน (Project Based Learning) มาแก้ปัญหาการจัดการเรียนการสอน
การจัดการเรียนรู้โดยใช้โครงการเป็นฐาน เป็นการเรียนรู้ที่เปิดโอกาสให้ผู้เรียน เลือกสิ่งที่ศึกษา กำหนดเรื่องที่จะศึกษาหรือโครงการที่สนใจจะทำ เป็นการศึกษาด้วย ตนเองในสิ่งที่มีคล้ายคลึงเกี่ยวข้องกับชีวิตจริงหรือสภาพปัญหาที่เป็นจริงในชีวิตประจำวัน เปิดโอกาสให้ผู้เรียนใช้ความรู้ ความคิดที่ลึกซึ้ง เชื่อมโยงสัมพันธ์กันจนได้ความรู้ ใหม่ที่มีความหมายสอดคล้องและเชื่อมโยงกัน ได้ใช้ทักษะที่มีในการทำ งานตามความ ต้องการและความสนใจ ทำให้ผู้เรียนได้พัฒนาความรับผิดชอบ ความมีวินัยในตนเอง และความรอบคอบในการปฏิบัติงาน (สำนักงานคณะกรรมการการประถมศึกษาแห่งชาติ, ๒๕๔๑)
การจัดการเรียนรู้ด้วยโครงงานเป็นฐาน (Project Based Learning) ให้แก่นักเรียน นอกจากจะได้ผลตามสมรรถนะรายวิชาแล้ว ยังเป็นการพัฒนาคุณลักษณะผู้เรียนให้มีทักษะการเรียนรู้เชิงรุก การสอนโดยใช้โครงงานเป็นฐานร่วมกับ Active Learning เป็นแนวทางที่สอดคล้องกับการพัฒนาทักษะการเรียนรู้ที่มุ่งเน้นการกระตุ้นความคิดและการมีส่วนร่วมของนักเรียนอย่างมากขึ้นในกระบวนการเรียนรู้ ด้วยการบูรณาการระหว่างโครงงานที่ช่วยส่งเสริมความเข้าใจลึกซึ้งของเนื้อหาและ Active Learning ที่กระตุ้นให้นักเรียนมีพลังในการค้นคว้าและแก้ปัญหาโดยตรง นี้สร้างประสบการณ์การเรียนที่มีคุณค่าและเป็นประโยชน์อย่างสูงสุดสำหรับการพัฒนาบุคลิกภาพของนักเรียนในสถาบันการศึกษา
การเรียนการสอนโดยใช้ปัญญาประดิษฐ์ เป็นการจัดสภาพแวดล้อมทางการเรียน และเนื้อหาทางการเรียนให้เหมาะกับความสามารถของผู้เรียนแต่ละคน นอกจากนี้ยัง ช่วยเหลือผู้เรียนในการจัดสื่อเพื่อการเรียนรู้ ติดตามและประเมินกิจกรรมการเรียนรู้ของผู้เรียนด้วยความสามารถ ทางปัญญาประดิษฐ์ การจัดการเรียนรู้ด้วยปัญญาประดิษฐ์ นับว่ามีประโยชน์หลายอย่าง เพราะปัญญาประดิษฐ์เปลี่ยนวิธีเรียน และ เปลี่ยนวิธีสอน ทั้งจะมีการสร้างสรรค์เครื่องมือเพื่อการเรียนรู้อีกหลายอย่าง และบางอย่างจะสามารถปรับให้เข้ากับผู้เรียนเป็นรายบุคคลได้ (Personalized Tool) เพื่อให้ได้ผลด้านการเรียนสูงสุด
จากสภาพการณ์ข้างต้นจึงทำให้ครูผู้สอนสนใจที่จะนำ การพัฒนาทักษะการแก้ปัญหาด้วยปัญญาประดิษฐ์ เรื่อง เส้นทางของขยะจากมือเรา รายวิชาวิทยาศาสตร์ ชั้นประถมศึกษาปีที่ ๕ โดยใช้การจัดการเรียนการสอนแบบโครงงานเป็นฐาน (Project Based Learning) โรงเรียนร่มเกล้า ๒ ให้มีผลสัมฤทธิ์ที่สูงขึ้นรวมทั้งการพัฒนากระบวนการจัดการเรียนการสอนในรายวิชาวิทยาศาสตร์ ให้มี ประสิทธิภาพสูงยิ่งขึ้นร่วมกับการใช้การนิเทศก์การสอนและการ PLC ของครูในโรงเรียนร่มเกล้า ๒ ภายใต้โครงการ Innovation For Thai Education (IFTE) ที่ช่วยปรับปรุงการจัดกิจกรรมการเรียนรู้ให้ดี ยิ่งขึ้น และเป็นกระบวนการที่สำคัญในการแนะนำช่วยเหลือครูให้สามารถจัดกิจกรรมการเรียนรู้ได้อย่างมี ประสิทธิภาพ
๒. วัตถุประสงค์
๑.๑ เพื่อพัฒนาทักษะการแก้ปัญหาของนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ ๕ โดยใช้การจัดการเรียนการสอนแบบโครงงานเป็นฐาน (Project Based Learning)
๑.๒ เพื่อพัฒนาสมรรถนะสำคัญของผู้เรียน ๕ ด้าน ได้แก่ ความสามารถในการสื่อ ความสามารถในการคิด ความสามารถในแก้ปัญหา ความสามารถใช้ทักษะชีวิต และความสามารถในการใช้เทคโนโลยี
๑.๓ เพื่อส่งเสริมทักษะการทำงานเป็นทีมและการสื่อสารระหว่างนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ ๕/๒ ได้เรียนรู้จากกันและกันในการแก้ไขปัญหาที่มีความซับซ้อน
๑.๔ เพื่อให้นักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ ๕/๒ ร้อยละ ๗๐ มีผลการเรียนรายวิชาวิทยาศาสตร์ ระดับ ๓ ขึ้นไป
๓. ขอบเขตการดำเนินงาน
การวิจัยครั้งนี้ผู้วิจัยมุ่งศึกษาการพัฒนาทักษะการแก้ปัญหาด้วยปัญญาประดิษฐ์ เรื่อง เส้นทางของขยะจากมือเรา รายวิชาวิทยาศาสตร์ ชั้นประถมศึกษาปีที่ ๕ โดยใช้การจัดการเรียนการสอนแบบโครงงานเป็นฐาน (Project Based Learning) โรงเรียนร่มเกล้า ๒
ประชากรคือ นักเรียนระดับชั้นประถมศึกษาปีที่ ๕ ปีการศึกษา ๒๕๖๖
ประชากรที่ใช้ในการวิจัย คือ นักเรียนระดับชั้น ๕ โรงเรียนร่มเกล้า ๒ อำเภอไชยวาน จังหวัดอุดรธานี ภาคเรียนที่ ๑ ปีการศึกษา ๒๕๖๖ จำนวน ๔ ห้อง นักเรียน ๑๐๒ คน
กลุ่มตัวอย่างเพื่อการทดลองใช้นวัตกรรม คือ นักเรียนระดับชั้น ๕/๒ โรงเรียนร่มเกล้า ๒ อำเภอไชยวาน จังหวัดอุดรธานี ภาคเรียนที่ ๑ ปีการศึกษา ๒๕๖๖ นักเรียน ๒๖ คน จากการสุ่มแบบเจาะจง
๔. กิจกรรมการดำเนินงาน
การดำเนินกิจกรรมในการพัฒนาทักษะการแก้ปัญหาด้วยปัญญาประดิษฐ์ในเรื่อง เส้นทางของขยะจากมือเรา ในรายวิชาวิทยาศาสตร์ชั้นประถมศึกษาปีที่ ๕ โดยใช้การจัดการเรียนการสอนแบบโครงงานเป็นฐาน (Project Based Learning) สามารถเรียงลำดับกิจกรรมได้เป็น ดังนี้
๑) กำหนดหัวข้อโครงงาน ก่อนที่จะเริ่มต้นโครงงานนักเรียนจะได้รับใบงานจุดประกายความคิดจากการเรียน เรื่อง “เส้นทางของขยะจากมือเรา” ซึ่งเป็นกระบวนการที่ต้องการให้นักเรียนสนใจและมีความสนใจในการแก้ไขปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการจัดการขยะในโรงเรียนของตนเอง
๒) การค้นคว้าและวิเคราะห์ข้อมูล นักเรียนจะเริ่มต้นด้วยการค้นคว้าข้อมูลเกี่ยวกับปัญหาการจัดการขยะในโรงเรียน ได้แก่ ประเภทขยะที่พบบ่อย แหล่งกำจัดขยะที่มีอยู่ และผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและสุขภาพของนักเรียนในโรงเรียนร่มเกล้า ๒
๓) การออกแบบและพัฒนา นักเรียนจะใช้ปัญญาประดิษฐ์ในการออกแบบและพัฒนาโซลูชันที่เหมาะสมในการจัดการขยะ เช่น การใช้เทคโนโลยีในการจัดการขยะอย่างมีประสิทธิภาพ เพื่อลดปริมาณขยะที่ส่งออกไปยังสถานที่ที่ไม่เหมาะสม ซึ่งแพลตฟอร์มที่ใช้ ครูผู้สอนจะจัดการเรียนการสอนในชั่วโมงเรียน แพลตฟอร์ม AI ที่ใช้จัดทำขึ้นเพื่อพัฒนาการศึกษา เช่น CiRA CORE โดยสถาบันพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง เป็นปัญญาประดิษฐ์ที่เกี่ยวกับการรู้จำด้วยภาพ และการใช้ ChatGPT ในการค้นหาข้อมูลเกี่ยวกับโครงงาน
๔) การทดลองและประเมินผล นักเรียนจะทดลองใช้โครงงานที่พัฒนาขึ้นในสถานการณ์จริง และประเมินผลว่ามีประสิทธิภาพตามที่คาดหวังหรือไม่ โดยพิจารณาจากประสิทธิภาพในการลดปริมาณขยะและผลกระทบที่เกิดขึ้นกับโรงเรียน
๕) การนำเสนอผล ในขั้นตอนสุดท้ายนักเรียนจะนำเสนอผลงานที่พัฒนาขึ้นให้กับผู้บริหาร ครูผู้สอน และผู้ปกครอง เพื่อแสดงถึงกระบวนการเรียนรู้ที่ผ่านมาและผลกระทบที่ได้รับจากโครงงานนี้ กิจกรรมดังกล่าวช่วยส่งเสริมทักษะการแก้ปัญหา ความรู้ความเข้าใจในปัญหาการจัดการขยะ และทักษะการใช้ปัญญาประดิษฐ์ในการหาทางแก้ไขปัญหาอย่างเชี่ยวชาญในนักเรียน
๕. ระยะเวลาการดำเนินงาน
ใช้เวลาในการวิจัยในภาคเรียนที่ ๑ ปีการศึกษา ๒๕๖๖ เริ่มวันที่ ๑๖ พฤษภาคม – ๑๐ กันยายน พ.ศ. ๒๕๖๖
การออกแบบนวัตกรรม / วิธีการดำเนินงาน
การพัฒนาทักษะการแก้ปัญหาด้วยปัญญาประดิษฐ์ เรื่อง เส้นทางของขยะจากมือเรา รายวิชาวิทยาศาสตร์ ชั้นประถมศึกษาปีที่ ๕ โดยใช้การจัดการเรียนการสอนแบบโครงงานเป็นฐาน (Project Based Learning) ภาคเรียนที่ ๑ ปีการศึกษา ๒๕๖๖ มีกระบวนการในการพัฒนาแบ่งเป็น ๓ ขั้นตอน ดังแผนภาพต่อไปนี้
ขั้นตอนที่ ๑ การศึกษาสภาพปัจจุบันในการจัดการเรียนการสอน ผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนและผลการประเมินสมรรถนะสำคัญของผู้เรียน ๕ ด้าน ในรายวิชาวิทยาศาสตร์ เรื่อง เส้นทางของขยะจากมือเรา
ขั้นวางแผน (Plan)
๑) วิเคราะห์ผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน รายวิชาวิทยาศาสตร์ เรื่อง เส้นทางของขยะจากมือเรา ชั้นประถมศึกษาปีที่ ๕
๒) วิเคราะห์ผลการประเมินสมรรถนะสำคัญของผู้เรียน ๕ ด้าน
๓) ศึกษาหลักสูตรและแนวคิดทฤษฎีที่เกี่ยวข้องเกี่ยวกับการจัดการเรียนการสอนแบบโครงงานเป็นฐาน (Project Based Learning)
๔) ศึกษาข้อมูลพื้นฐาน หลักการ แนวคิด และองค์ประกอบเกี่ยวกับการจัดการเรียนรู้แบบ Active Learning ทักษะการจัดการเรียนรู้ในศตวรรษที่ ๒๑ จากเอกสาร บทความ และงานวิจัยเพื่อนำข้อมูลมาเป็นกรอบแนวคิด หรือแนวทางในการกำหนดโครงสร้างเครื่องมือที่ใช้ในการพัฒนานวัตกรรม
๕) ศึกษาเป้าหมายของการจัดการศึกษาของสถานศึกษา ศึกษาหลักสูตรของโรงเรียน ศึกษาเอกสารประกอบหลักสูตรและวิเคราะห์หลักสูตร ศึกษาทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์และทักษะในศตวรรษที่ ๒๑ เพื่อสร้างหน่วยการเรียนรู้ให้สอดคล้องกับตัวชี้วัดและสาระการเรียนรู้แกนกลางกลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ฉบับปรับปรุง พุทธศักราช ๒๕๖๐
ขั้นตอนที่ ๒ การสร้างและพัฒนาทักษะการแก้ปัญหาด้วยปัญญาประดิษฐ์
ขั้นดำเนินการ (DO)
๑) จัดทำโครงการสอน หน่วยการเรียนรู้ที่สอดคล้องกับตัวชี้วัดและสาระการเรียนรู้แกนกลาง กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ฉบับปรับปรุง พุทธศักราช ๒๕๖๐
๒) จัดทำหน่วยการเรียนรู้ เรื่อง เส้นทางของขยะจากมือเรา โดยใช้การสอนแบบโครงงานเป็นฐาน (Project Based Learning) ร่วมกับการจัดการเรียนรู้แบบ Active Learning ทักษะการจัดการเรียนรู้ในศตวรรษที่ ๒๑
๓) จัดทำแผนการจัดการเรียนรู้ เรื่อง เส้นทางของขยะจากมือเรา โดยใช้การสอนแบบโครงงานเป็นฐาน (Project Based Learning) ควบคู่กับการจัดการเรียนรู้แบบ Active Learning ชั้นประถมศึกษาปีที่ ๕
๔) นำแผนการจัดการเรียนรู้เรื่อง เส้นทางของขยะจากมือเรา โดยใช้การสอนแบบโครงงานเป็นฐาน (Project Based Learning) ร่วมกับการจัดการเรียนรู้แบบ Active Learning ชั้นประถมศึกษาปีที่ ๕ ส่งให้ Buddy ตรวจสอบคุณภาพแผนการจัดการเรียนรู้
๕) นำแผนการจัดการเรียนรู้เรื่อง เส้นทางของขยะจากมือเรา โดยใช้การสอนแบบโครงงานเป็นฐาน (Project Based Learning) ร่วมกับการจัดการเรียนรู้แบบ Active Learning ชั้นประถมศึกษาปีที่ ๕ โดยมีคู่ Buddy ร่วมสังเกตการสอนในห้องเรียน และประเมินพฤติกรรมการสอนของครูผู้สอน
ขั้นตอนที่ ๓ การประเมินการจัดกิจกรรมการเรียนรู้
ขั้นตรวจสอบและประเมินผล (Check)
๑) ทบทวนหลังปฏิบัติงาน (After Action Review : AAR) กับคู่ Buddy สะท้อนผลการจัดการเรียนการสอน โดยใช้การสอนแบบโครงงานเป็นฐาน (Project Based Learning) ควบคู่กับการจัดการเรียนรู้แบบ Active Learning ชั้นประถมศึกษาปีที่ ๕ รายวิชาวิทยาศาสตร์ เรื่อง เส้นทางของขยะจากมือเรา
๒) ร่วมแลกเปลี่ยนเรียนรู้ (Professional Learning Community: PLC) กับคู่ Buddy ในประเด็น สิ่งที่เกิดขึ้นจริงในขณะการจัดการเรียนการสอน จุดเด่นของครูผู้สอน และข้อเสนอแนะเพื่อการพัฒนาปรับปรุงในการจัดกิจกรรมการเรียนการสอนให้มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น
ขั้นสรุปและรายงาน (Action)
๑) วิเคราะห์ผลผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนรายวิชาวิทยาศาสตร์ เรื่อง เส้นทางของขยะจากมือเรา ชั้นประถมศึกษาปีที่ ๕ ร่วมกันคู่ Buddy เพื่อนำข้อมูลไปวางแผนพัฒนาการจัดกิจกรรมการเรียนรู้เพื่อพัฒนาทักษะการแก้ปัญหาด้วยปัญญาประดิษฐ์ โดยใช้การจัดการเรียนการสอนแบบโครงงานเป็นฐาน (Project Based Learning) ในปีการศึกษาถัดไป
.
.
.
.
.
.