STEM Engineering Design Process
STEM Engineering Design Process หรือ กระบวนการทางวิศวกรรมศาสตร์ เป็นกระบวนการสอนแบบหนึ่งที่นิยมใช้ในการนำมาสอนในโรงเรียนต่างๆ ที่ประเทศสหรัฐอเมริกา เนื่องจากจากใช้กระบวนการทางวิศวกรรมศาสตร์เป็นการสอนให้เด็กรู้จักคิดในด้านต่างๆ เช่น การคิดสร้างสรรค์(Creativity) , การคิดแก้ปัญหา(Problem Solving) TEACH Engineering Resources from K-12 (2014) ได้กล่าวถึงเหตุผลที่สอนวิศวกรรมศาสตร์ เพราะเหตุผลดังนี้
- 1) โลกมีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา ด้วยการออกแบบทางวิศวกรรมศาสตร์ที่เชื่อมโยงกับธรรมชาติและการใช้บูรณาการเนื้อหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์เทคโนโลยี วิศวกรรมศาสตร์ ในการสร้างสิ่งต่างๆ ในโลก
- 2) เป็นการเรียนรู้ผ่านประสบการณ์ที่เด็กได้ลงมือสร้างสิ่งต่างๆ
- 3) เป็นการเพิ่มความรู้ทางวิทยาศาสตร์และคณิตศาสตร์
- 4) มีบทเรียนในการสืบค้นและกิจกรรม
- 5)ถ้าไม่ใช่วิศวกรก็จะไม่คิดแก้ปัญหา ทั้งที่วิศวกรรมศาสตร์คือสิ่งที่รอบตัวเรา วิศวกรรมศาสตร์เป็นเครื่องมือในการบูรณาการพื้นฐานทางคณิตศาสตร์และวิทยาศาสตร์ ด้วยคำถามปลายเปิดและการลงมือค้นหาด้วยการใช้วัสดุอุปกรณ์บทเรียนที่เหมาะสมกับอายุตามมาตรฐานของรัฐ
- 6) ได้นำคอมพิวเตอร์มาแก้ปัญหาด้วยการใช้อินเทอร์เน็ตในการเรียนรู้เพื่อตอบคำถามจากหลักสูตรและบทเรียน เพื่อคุ้นเคยกับบทเรียนและเข้าใจโครงสร้างของบทเรียน
- 7) เพื่อให้เข้าใจวิศวกรรมศาสตร์มากขึ้น เพราะเด็กศตวรรษที่ 21 ควรเข้าใจว่าวิศวกรรมศาสตร์มีบทบาทอย่างไรในการสร้างเทคโนโลยี
ดังนั้น การนำวิศวกรรมศาสตร์มาใช้ในการสอนตั้งแต่อนุบาลถึงชั้นมัธยมศึกษาเป็นการช่วยให้เด็กคุ้นเคยกับวิศวกรรมศาสตร์ ปลูกฝังความและทักษะทางวิศวกรรมศาสตร์ที่เชื่อมโยงกับคณิตศาสตร์และเทคโนโลยีตั้งแต่เด็กอนุบาล และเป็นการสร้างอาชีพในด้านนี้ในมีจำนวนเพิ่มขึ้น
ความหมาย
วิศวกรรมศาสตร์ไทยได้ให้ความหมายว่า “วิศวกรรมศาสตร์ สั้นๆ ง่ายๆ ก็คือ เป็นสาขาความรู้และวิชาชีพเกี่ยวกับการประยุกต์ใช้ประยุกต์วิทยา เช่น เทคโนโลยี วิทยาศาสตร์ และความรู้ทางคณิตศาสตร์ และความรู้ทางคณิตศาสตร์เพื่อการใช้ประโยชน์จากฎทางธรรมชาติและทรัพยากรทางกายภาพ ให้เกิดประโยชน์สูงสุดเพื่อช่วยในการออกแบบและประยุกต์ใช้วัสดุ โครงสร้าง เครื่องสร้าง เครื่องมือ ระบบ และกระบวนการเพื่อการตอบสมองต่อจุดประสงค์ที่ต้องการได้อย่างปลอดภัยและเชื่อถือได้” (วศิณีส์, 2560)
วิกิพีเดีย (2557) ได้ให้ความหมายวิศวกรรมศาสตร์ว่า เป็นสาขาความรู้และวิชาชีพเกี่ยวกับการประยุกต์ ใช้ประยุกต์วิทยา (เทคโนโลยี) วิทยาศาสตร์และความรู้ทางคณิตศาสตร์ เพื่อการใช้ประโยชน์จากกฎทางธรรมชาติและทรัพยากรทางกายภาพให้เกิดประโยชน์สูงสุด เพื่อช่วยในการออกแบบและประยุกต์ ใช้วัสดุโครงสร้าง เครื่องจักร เครื่องมือ ระบบ และกระบวนการ เพื่อการตอบสมองต่อจุดประสงค์ที่ต้องการได้อย่างปลอดภัยและเชื่อถือได้
คณะวิศกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น ได้ให้คำจำกัดความไว้ว่า “วิศวกรรมศาสตร์” หรือ “Engineering”เป็นอาชีพที่เกี่ยวข้องโดยชัดเจนกับวิทยาศาสตร์ของการวางแผนการออกแบบการสร้างและการใช้งานอย่างถูกหลักเศรษฐศาสตร์ของสิ่งก่อสร้างเครื่องจักร Engineeringนี้แปลมาจากภาษาละตินว่า “Engenium”ซึ่งแผลงว่าความสามารถตามธรรมชาติ (หรือความเป็นอัจฉริยะที่ติดตัวมาโดยกำเนิด) หรือการประดิษฐ์สิ่งใหม่ๆ คำว่า Ingeniumนี้แผลงมาจากศัพท์เดิมว่า“Eignere”หรือ“Genere”ซึ่งแปลว่า ผลิต ประดิษฐ์ สร้าง หรือทำให้เกิดขึ้นวิศวกรรมศาสตร์เป็นสาขาวิชาที่เรียนรู้เกี่ยวกับการประยุกต์ใช้ความรู้ทางวิทยาศาสตร์เพื่อสนอง ความต้องการของมนุษย์ ด้วยการใช้องค์ความรู้ต่าง ๆ เช่น คณิตศาสตร์ วิทยาศาสตร์ และประสบการณ์ต่างๆ เพื่อนำมาประยุกต์ใช้เพื่อพัฒนาสิ่งต่างๆ ต้องใช้กระบวนการคิดวิเคราะห์ ออกแบบอุปกรณ์และ กระบวนการต่างๆ เพื่อให้เกิดเทคโนโลยีที่ดีที่สุด”
วิศวกรรมศาสตร์แตกแต่งจากวิทยาศาสตร์อย่างไร
การสอน STEM ด้วยกระบวนวิศวกรรมศาสตร์เป็นการสอนที่คิดแก้ปัญหา คิดสร้างสรรค์และเป็นการสร้างผลผลิตที่เด็กได้ลงมือทำ จากความหมายของคำว่า Engineering หรือวิศวกรรมศาสตร์หมายถึง การประดิษฐ์คิดค้น การแก้ปัญหา แต่ความหมายของคำว่า วิทยาศาสตร์ หมายถึง การพิสูจน์หาความจริงจากสิ่งต่างๆ และปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในโลก ในพจนานุกรมของละตินได้ให้ความหมายว่าIngenaireแปลว่า การออกแบบ หรือเครื่องมือ ส่วนIngenuimแปลว่า การประดิษฐ์ที่ฉลาด ซึ่งแปลสั้นๆ ว่าคือ การออกแบบที่มนุษย์สร้างขึ้นมาในโลก แต่ในทางตรงกันข้าม วิทยาศาสตร์ในภาษาละตินคือ Scieniaแปลว่าความรู้เข้าใจง่ายๆ เป็นการศึกษาธรรมชาติในโลก ซึ่งประโยชน์ในการนำวิศวกรรมศาสตร์มาใช้ในการจัดการเรียนการสอนตั้งแต่อนุบาลถึงมัธยมตอนปลายคือ การพัฒนาการเรียนและความสำเร็จในด้านวิทยาศาสตร์และคณิตศาสตร์เพิ่มการตระหนักในเรื่องวิศวกรรมศาสตร์และงานที่ใช้วิศวกรรมศาสตร์ เกิดความเข้าใจและมีความสามารถในการออกแบบ มีความสนใจในวิศวกรรมศาสตร์และอาชีพในวิศวกรรมศาสตร์และเพิ่มความเข้าใจในเรื่องเทคโนโลยีมากขึ้น (วศิณีส์, 2560)
ดังนั้น การสอนด้วยกระบวนการวิทยาศาสตร์ คือ การสอนเพื่อหาเหตุผลและพิสูจน์จากสิ่งที่มีอยู่ในธรรมชาติและปรากฎการณ์รอบตัวเด็ก แต่การสอนด้วยกระบวนการวิศวกรรมศาสตร์คือ การสอนด้วยการแก้ปัญหาและสร้างสรรค์โดยการใช้พื้นฐานทางวิทยาศาสตร์และคณิตศาสตร์ และใช้เทคโนโลยีเป็นเครื่องมือในการแก้ปัญหา และในขณะเดียวกันก็สร้างเทคโนโลยีขึ้นมาใหม่
