วิทยาศาสตร์สำหรับเด็กปฐมวัย: STEM การจัดการเรียนการสอนสำหรับเด็กปฐมวัย

STEM คือ

เป็นรูปแบบการจัดการศึกษาที่บูรณาการกลุ่มสาระและทักษะกระบวนการของทั้ง 4 สาระ อันได้แก่ วิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์ โดยนำลักษณะธรรมชาติของแต่ ละสาระวิชาและกระบวนการจัดการเรียนรู้ให้กับผู้เรียนมาผสมผสานกันเพื่อให้ผู้เรียนได้เกิดการเรียนรู้และพัฒนาทักษะที่สำคัญแลจำเป็น

เกิดจากการย่อชื่อตัวอักษรตัวแรกของ 4 สาระเข้าด้วยกัน นั่นคือ

Science(วิทยาศาสตร์) จะเน้นให้ผู้เรียนได้เกิดการเรียนรู้โดยผ่านกระบวนการที่เรียกว่า กระบวนการสืบเสาะหาความรู้ (InquiryProcess) ที่จะประกอบด้วยขั้นตอน

1. ขั้นการสร้างความสนใจ เป็นขั้นของการนำเข้าสู่บทเรียน

2. ขั้นสำรวจและการค้นหา

3. ขั้นอธิบายและลงข้อสรุป

4. ขั้นขยายความรู้ เป็นการนำความรู้มาเชื่อมโยงกับความรู้เดิมหรือแนวคิดที่ได้ค้นคว้าเพิ่มเติม ขึ้น

5. ขั้นการประเมิน เป็นการประเมินการเรียนรู้ด้วยกระบวนการต่างๆ ว่าผู้เรียนได้เกิดการ เรียนรู้อะไรบ้าง อย่างไร และมากน้อยเพียงใด

เทคโนโลยี (Technology) สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (2557) ระบุขั้นตอนในกระบวนการทางเทคโนโลยีประกอบด้วย 7 ขั้นดังนี้

1. กำหนดปัญหาหรือความต้องการ

2. รวบรวมข้อมูล โดยอาจจะรวบรวมข้อมูลจากตำรา วารสาร บทความ อินเทอร์เน็ต

3. เลือกวิธีการ เป็นการพิจารณาเลือกวิธีที่เหมาะสมและสอดคล้องกับการแก้ปัญหา

4. ออกแบบและปฏิบัติการ

5. ทดสอบ เป็นการตรวจสอบว่าชิ้นงานหรือวิธีที่สร้างขึ้นสามารถแก้ปัญหาได้หรือไม่

6. ปรับปรุงแก้ไข เป็นการวิเคราะห์ว่าชิ้นงานหรือวิธีที่สร้างขึ้นจะปรับแก้ไขส่วนใด

7. ประเมินผล เป็นการประเมินผลว่าชิ้นงานหรือวิธีที่สร้างขึ้นสามารถแก้ปัญหาได้หรือไม่

วิศวกรรมศาสตร์(Engineering) กระบวนการออกแบบของวิศวกรรมศาสตร์ ประกอบด้วยขั้นตอนดังนี้

1.กำหนดปัญหา หรือความต้องการ

2.หาแนวทางการแก้ปัญหา

3.ลงมือปฎิบัติเพื่อแก้ปัญหา

4.ทดสอบและประเมินผล

คณิตศาสตร์ (Mathematics) สำหรับสาระและทักษะกระบวนการทางคณิตศาสตร์จะครอบคลุมเรื่องจำนวนและกระบวนการ การวัด เรขาคณิต พีชคณิต การวิเคราะห์ข้อมูลและความน่าจะเป็น และ ทักษะกระบวนการทางคณิตศาสตร์

บทบาทของคณิตศาสตร์ในการจัดการเรียนรู้แบบบูรณาการวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และคณิตศาสตร์ (STEM) จะช่วยส่งเสริมให้ผู้เรียนได้พัฒนาทักษะการคิดแก้ปัญหา การคิดเป็นเหตุเป็นผล ทักษะการคิดสร้างสรรค์ ทักษะการสื่อสารและการนำเสนอให้ผู้อื่นเข้าใจได้

ความหมายของการจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มระดับการศึกษาปฐมวัย

การจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มระดับการศึกษาปฐมวัย หมายถึง การจัดสภาพการณ์ให้เด็กปฐมวัย เรียนรู้โดยการปฏิบัติจริง (Active Learning) ซึ่งใช้การบูรณาการสาขาวิชา วิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ เทคโนโลยี และวิศวกรรมศาสตร์ในกระบวนการจัดการเรียนรู้ มีลักษณะการจัดการเรียนรู้ 5 ประการได้แก่

(1) จัดการเรียนรู้ที่เน้นการบูรณาการ

(2) เชื่อมโยงระหว่างเนื้อหาวิชาทั้ง 4 กับชีวิตประจำวันและการทำ อาชีพ

(3) พัฒนาทักษะในศตวรรษที่ 21

(4) จัดกิจกรรมให้ท้าทายความคิดของเด็กปฐมวัย

(5) เปิดโอกาสให้ เด็กได้สืบค้น นำเสนอผลงาน แสดงความคิดเห็น และสร้างความเข้าใจที่สอดคล้องกับเนื้อหา เป็นการสร้างประสบการณ์ ผ่านการเล่นและการปฏิบัติให้เห็นจริงควบคู่กับการพัฒนาทักษะการคิด ตั้งคำถาม การสืบค้น การรวบข้อมูล และวิเคราะห์ข้อค้นพบใหม่ๆ และเด็กต้องการโอกาสนำเสนอผลงานที่ผ่านการคิดที่เหมาะสมกับระดับ พัฒนาการของเด็กปฐมวัย

ความสำคัญของการจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มระดับการศึกษาปฐมวัย

การจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มระดับการศึกษาปฐมวัยผ่านการเรียนรู้จากการปฏิบัติจริง (Active Learning) มี ความสำคัญต่อการพัฒนาสำหรับเด็กปฐมวัยในด้านต่างๆดังนี้

1. พัฒนาทักษะที่จำเป็นต่อการเรียนรู้ในศตวรรษที่ 21 ประกอบด้วย ทักษะการคิด ทักษะทางคณิต ศาสตร์ ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ ทักษะการแสวงหาความรู้ ทักษะการสื่อสาร ทักษะการคิด วิเคราะห์ ทักษะการใช้เทคโนโลยีและทักษะทางสังคม

2. ส่งเสริมการทำกิจกรรมแบบบูรณาการความรู้ทางวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ เทคโนโลยี และ วิศวกรรมศาสตร์ซึ่งเป็นพื้นฐานในการสร้างความรู้ด้วยตนเองในหัวข้อเรื่องที่เรียนรู้และสร้างนวัตกรรมใหม่เพื่อ พัฒนากำลังคนของประเทศตั้งแต่ระดับการศึกษาปฐมวัย

3. กระบวนการเรียนรู้เน้นการเรียนรู้จากประสบการณ์ตรง เป็นหัวข้อเรื่องในชีวิตจริงของเด็ก สอดคล้องกับปรัชญา และแนวคิดทางการศึกษาปฐมวัย ส่งเสริมให้เด็กปฐมวัยตั้งคำถาม สืบค้นโดยใช้ ความสามารถในการสังเกต ช่วยเด็กคิดเกี่ยวกับกระบวนการในการทำงานของตน

4. ส่งเสริมให้เด็กปฐมวัยมีส่วนร่วมในกระบวนการเรียนรู้มากที่สุด การจัดกิจกรรมเป็นการทำงาน แบบร่วมมือผ่านลักษณะกิจกรรมที่หลากหลาย ฝึกความมีวินัยและสอดแทรกคุณธรรม จริยธรรมใน กระบวนการทำงานแบบร่วมมือ

5. จัดบรรยากาศในชั้นเรียนส่งเสริมการกล้าแสดงออก การแลกเปลี่ยนความคิดเห็น

6. ส่งเสริมให้เด็กรักและเห็นคุณค่าของการเรียนวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ และ คณิตศาสตร์

องค์ประกอบของสะเต็มที่เหมาะสมกับเด็กปฐมวัย

การจัดการเรียนรู้แบบสะเต็ม (STEM) เริ่มต้นตั้งแต่ระดับการศึกษาปฐมวัยเมื่อพิจารณาจาก ประสบการณ์ของเด็กปฐมวัยมีรายละเอียดที่เกี่ยวข้องสาขาวิชา วิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ เทคโนโลยี และ วิศวกรรมศาสตร์ ดังนี้

วิทยาศาสตร์ เด็กปฐมวัยให้ความสนใจเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์โดยธรรมชาติของเด็กปฐมวัยเป็นนัก สำรวจ สนใจธรรมชาติ สิ่งแวดล้อมต่างๆรอบๆตัว สังเกตและตั้งคำถาม อะไร ทำไม อย่างไรเกี่ยวกับ วิทยาศาสตร์กายภาพอาทิ ลักษณะของวัตถุที่มีน้ำหนัก รูปร่าง ขนาด พื้นผิว สีรูปทรง อุณหภูมิโดยใช้ ประสาทสัมผัส การเคลื่อนที่และแรงจากการผลัก การเป่าและการยก เด็กปฐมวัยเรียนรู้ชีวิตของพืชและสัตว์ ในสภาพแวดล้อม

คณิตศาสตร์ สำหรับความสนใจด้านคณิตศาสตร์ในเด็กปฐมวัยเกี่ยวข้องกับเรื่อง การจำแนก รูปร่าง รูปทรง(พื้นฐานเรขาคณิต) การเปรียบเทียบ และการวัด การจัดลำดับ การนับจำนวนและการใช้ตัวเลข การ รวมเข้าด้วยกัน การหยิบออก และการแบ่งสิ่งของให้เพื่อน การเรียนรู้คณิตศาสตร์ส่วนใหญ่เรียนรู้ผ่านการเล่น สำหรับพีชคณิตในระดับปฐมวัยเรียนรู้จาก การจำแนก และการแบ่งประเภทหรือเรียกว่าการจัดหมวดหมู่ของวัตถุ ส่วนเรื่องเรขาคณิตนั้นเด็กปฐมวัยเรียนรู้เกี่ยวกับ มิติ ตำแหน่ง ผ่านการเล่นบล็อก และการเล่นอื่นๆ

เทคโนโลยี เด็กปฐมวัยเรียนรู้ผ่านเครื่องใช้ในชีวิตประจำวันและของเล่นต่างๆที่เป็นเทคโนโลยีซึ่งเด็ก การเรียนรู้ผ่านการเล่น เช่น รถยนต์ เครื่องบิน เรือยนต์ต่างๆ การมีประสบการณ์จากสิ่งของเครื่องใช้ที่เป็น เทคโนโลยีในบ้าน เช่น การถ่ายภาพ การถูกบันทึกภาพด้วยวีดีโอ การดูโทรทัศน์ การใช้คอมพิวเตอร์ การใช้ โทรศัพท์มือถือ สมารต์โฟน นอกจากนี้เด็กปฐมวัยมีประสบการณ์การใช้เทคโนโลยีผ่านการปรุงอาหารของคุณ แม่ เช่น เครื่องคั่นน้ำผลไม้ เครื่องผสมอาหาร เครื่องตีไข่ เครื่องปั่น หม้อหุงข้าว ตู้เย็น กาต้มน้ำไฟฟ้า เตารีด ผ้า เตาอบ เตาปิ้ง มีด จักรเย็บผ้า สำหรับการเรียนรู้ผ่านการใช้เทคโนโลยีในชั้นเรียน และจากอุปกรณ์ ประกอบการทดลองง่ายๆ ได้แก่ แว่นขยาย กล้องจุลทรรศน์ หลอดหยด เข็มทิศ ลูกตุ้มนาฬิกาสำหรับวาดภาพ กังหันลม

วิศวกรรมศาสตร์ เด็กปฐมวัยมีประสบการณ์ผ่านงานทางวิศวกรรม-ศาสตร์ในชีวิตประจำวันจาก สิ่งแวดล้อมรอบตัว เช่น การสร้างสะพาน การทำพื้นให้เอียงแบบสะพาน การทำถนนที่ส่งผลต่อความเร็วของ รถทำถนนที่มีความโค้ง ลาดชัน ถนนที่มีลูกระนาด การสร้างลิฟต์ หรือบันใดเลื่อน การสร้างรถที่มีล้อและเพลา

กระบวนการจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มระดับการศึกษาปฐมวัย

กระบวนการจัดการเรียนรู้มีหลากหลายแบบ/รูปแบบ สามารถจัดการเรียนรู้โดยบูรณาการเกี่ยวข้อง สาขาวิชา วิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ เทคโนโลยี และวิศวกรรมศาสตร์ครูปฐมวัยสามารถเลือกนำมาใช้ได้ให้ เหมาะสมกับหัวข้อเรื่องที่เด็กสนใจ ระดับพัฒนาการเด็กปฐมวัย ความพร้อมของครู และบริบทของโรงเรียน ดังนี้

1. กระบวนการเรียนรู้โดยใช้ปัญหาเป็นฐาน(Proplem Based)

2. กระบวนการเรียนรู้แบบโครงการเป็นฐาน (Project Based)

3. กระบวนการเรียนรู้เชิงวิศวกรรม

4. การสำรวจแบบสะเต็ม

5. การจัดการเรียนรู้ทัศนศึกษาแบบสะเต็ม

6. การจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มกลางแจ้ง

7. การจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มอย่างง่าย

8. การจัดศูนย์การเรียนรู้แบบสะเต็ม

9. การจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มในกิจกรรมทำอาหาร

10. การจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มในการเล่นต่อบล็อก

11. การจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มในกิจกรรมศิลปะ

12. การจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มในกิจกรรมดนตรี