ขั้น ตอน การ ทำการ พัฒนา โครง งาน โดย ใช้ กระบวนการ ออกแบบ เชิง วิศวกรรม มี กี่ ขั้น ตอน

จุดเด่นที่ชัดเจนข้อหนึ่งของการจัดการเรียนการเรียนรู้แบบสะเต็ม คือการผนวกแนวคิดการออกแบบเชิงวิศวกรรมเข้ากับการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ และเทคโนโลยี ของผู้เรียน กล่าวคือ ในขณะที่นักเรียนทำกิจกรรมเพื่อพัฒนาความรู้ ความเข้าใจ และฝึกทักษะด้านวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ และเทคโนโลยี ผู้เรียนต้องมีโอกาสนำความรู้มาออกแบบวิธีการหรือกระบวนการเพื่อตอบสนองความต้องการหรือแก้ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับชีวิตประจำวัน เพื่อให้ได้เทคโนโลยีซึ่งเป็นผลผลิตจากกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม (NRC, 2012) กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมประกอบด้วยองค์ประกอบ 6 ขั้นตอน ได้แก่

1.ระบุปัญหา (Problem Identification)

เป็นการทำความเข้าใจปัญหาหรือความท้าทาย วิเคราะห์เงื่อนไขหรือข้อจำกัดของสถานการณ์ปัญหา เพื่อกำหนดขอบเขตของปัญหา ซึ่งจะนำไปสู่การสร้างชิ้นงานหรือวิธีการในการแก้ปัญหา

2.รวบรวมข้อมูลและแนวคิดที่เกี่ยวข้องกับปัญหา (Related Information Search)

เป็นการรวบรวมข้อมูลและแนวคิดทางวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ และเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับแนวทางการแก้ปัญหาและประเมินความเป็นไปได้ ข้อดีและข้อจำกัด

3.ออกแบบวิธีการแก้ปัญหา (Solution Design)

เป็นการประยุกต์ใช้ข้อมูลและแนวคิดที่เกี่ยวข้องเพื่อการออกแบบชิ้นงานหรือวิธีการในการแก้ปัญหา โดยคำนึงถึงทรัพยากร ข้อจำกัดและเงื่อนไขตามสถานการณ์ที่กำหนด

4.วางแผนและดำเนินการแก้ปัญหา (Planning and Development)

เป็นการกำหนดลำดับขั้นตอนของการสร้างชิ้นงานหรือวิธีการ แล้วลงมือสร้างชิ้นงานหรือพัฒนาวิธีการเพื่อใช้ในการแก้ปัญหา

5.ทดสอบ ประเมินผล และปรับปรุงแก้ไขวิธีการแก้ปัญหาหรือชิ้นงาน (Testing, Evaluation and Design Improvement)

เป็นการทดสอบและประเมินการใช้งานของชิ้นงานหรือวิธีการ โดยผลที่ได้อาจนำมาใช้ในการปรับปรุงและพัฒนาให้มีประสิทธิภาพในการแก้ปัญหาได้อย่างเหมาะสมที่สุด

6.นำเสนอวิธีการแก้ปัญหา ผลการแก้ปัญหาหรือชิ้นงาน (Presentation)

เป็นการนำเสนอแนวคิดและขั้นตอนการแก้ปัญหาของการสร้างชิ้นงานหรือการพัฒนาวิธีการ ให้ผู้อื่นเข้าใจและได้ข้อเสนอแนะเพื่อการพัฒนาต่อไป

ให้นักเรียนศึกษาหนังสือเรียน หน้าที่ 32 หัวข้อ 2.2 การพัฒนาโครงงานโดยใช้กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม

สำรวจสถานการณ์     สถานการณ์ปัญหาที่จะพัฒนาเป็นหัวข้อโครงงานอาจได้จากการสำรวจสถานการณ์ในสถานที่ต่าง ๆ เช่น โรงเรียน บ้าน หรือชุมชน หรือ สถานการณ์ที่เกี่ยวข้องกับตนเอง รวมทั้งอาจได้จากการสืบค้นจากแหล่งข้อมูลต่าง ๆ เช่น หนังสือ วารสาร บทความ ข่าว แหล่งเรียนรู้ออนไลน์ แหล่งเรียนรู้ท้องถิ่น

ตัวอย่างสถานการณ์ปัญหา– ต้นไม้ในสวนสาธารณะของชุมชนแห้งตายเป็นจำนวนมาก – ถนนในชุมชนข้างโรงเรียนมีลักษณะมืดและเปลี่ยว– แหล่งน้ำในชุมชนเน่าเสียและมีกลิ่นเหม็น– ไม่มีใครรดน้ำต้นไม้ที่โรงเรียนในช่วงวันหยุด– ก๊อกน้ำถูกเปิดให้น้ำไหลทิ้ง – พ่อค้าในตลาดไม่รับซื้อมะม่วงน้ำดอกไม้ที่ชาวสวนปลูกซึ่งสุกจนเกิดการเน่าเสีย

    จากตัวอย่างสถานการณ์ การที่พ่อค้าในตลาดไม่รับซื้อมะม่วงนำ้ดอกไม้ที่ชาวสวนปลูก ทำให้ชาวสวนสูญเสียรายได้เป็นเงินจำนวนมาก มะม่วงน้ำดอกไม้เป็นผลผลิตสำคัญของชุมชนและสร้างรายได้ให้ชุมชนมานาน อีกทั้งเป็นสินค้าส่งออกที่สามารถทำรายได้ให้แก่ประเทศไทยปีละหลายล้านบาท ดังนั้น หากสามารถ แก้ปัญหาการไม่รับซื้อมะม่วงน้ำดอกไม้ของพ่อค้าได้ก็จะช่วยแก้ปัญหาของเกษตรกรรายอื่น ๆ ด้วย

จากตัวอย่างสถานการณ์พ่อค้าในตลาดไม่รับซื้อมะม่วงน้ำดอกไม้ เพื่อให้ได้แนวคิดเกี่ยวกับการระบุปัญหาจากสถานการณ์ปัญหา จึงต้องทำความเข้าใจกับประเด็นต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับปัญหาอย่างรอบด้าน เช่น สาเหตุ สาระสำคัญ เหตุการณ์ และบุคคลที่เกี่ยวข้อง เพื่อนำไปสู่การระบุปัญหาที่เกี่ยวข้องกับสถานการณ์ ดังตัวอย่างต่อไปนี้– ผลมะม่วงน้ำดอกไม้ที่เก็บเกี่ยวมาเกิดการสุก เน่าเสีย ระหว่างเก็บรักษาและรอการขนส่ง– มะม่วงน้ำดอกไม้ผลหนึ่งเกิดการสุก ทำให้มะม่วงที่เก็บรักษาในที่เดียวกันเกิดการสุกตาม– ผลมะม่วงน้ำดอกไม้สุกช้ำง่ายเวลาขนส่ง

     ทั้ง 3 ปัญหา เกี่ยวข้องกับการสุกของผลมะม่วงที่เกิดจากเอทิลีน (ฮอร์โมนพืช ที่เร่งให้เกิดการสุกในผลไม้ โดยในระยะที่แก่เต็มที่แต่ยังเป็นสีเขียวอยู่ จะมีการเพิ่มขึ้นมาก ทำให้มีอัตราการหายใจเพิ่มขึ้น คลอโรฟิลล์สลายตัว การสร้างสารสี รส และกลิ่น เนื้อเยื่ออ่อนตัวลง และเตรียมพร้อมสำหรับการหลุดร่วง) ที่เกิดขึ้นในผลมะม่วงเอง เราจึงตัดสินใจเลือกปัญหาโดยพิจารณาจากความเกี่ยวข้องและผลกระทบของปัญหา เช่น จากสถานการณ์ตัดสินใจเลือก แก้ปัญหาที่ 1 คือ ผลมะม่วงนำ้ดอกไม้ที่เก็บเกี่ยวมาเกิดการสุก จนเน่าเสียระหว่างเก็บรักษาและรอการขนส่ง โดยปัญหาที่ 1 เป็นปัญหาที่ก่อให้เกิดปัญหาที่ 2 และปัญหาที่ 3 ซึ่งหากแก้ปัญหาที่ 1 ได้ จะเป็นปัจจัยหนึ่ง ที่ช่วยลดการเกิดปัญหาที่ 2 และ 3 ไปด้วย

กิจกรรม 2.2 การตัดสินใจเลือกปัญหาจากสถานการณ์ที่สนใจเพื่อพัฒนาโครงงาน

ให้นักเรียนแบ่งกลุ่ม กลุ่มละ 4 – 5 คน แล้วสำรวจสถานการณ์ที่สนใจ ระบุปัญหา และตัดสินใจเลือกปัญหาที่นักเรียนสนใจในการพัฒนาโครงงาน โดยคำนึงถึง

• ความสนใจ

• ผลกระทบของปัญหา

• ความเป็นไปได้ในการแก้ปัญหา

• ความพร้อมของสิ่งที่มีอยู่

ตัวแทนกลุ่ม ส่งงานที่นี่

***เปลี่ยนรูปแบบการนำเสนอ ให้นำเสนอ ณ จุดที่กลุ่มนั้น ๆ อยู่ แล้วนักเรียนทั้งห้องมุ่งความสนใจไปยังกลุ่มที่นำเสนอ โดยนำเสนอปัญหาที่สำรวจมา ว่าพบเจอปัญหาใดบ้างที่สนใจ และทำไมถึงเลือกปัญหานั้นๆ ในการทำโครงงาน

ผลการทำกิจกรรม คลิก