การจัดกิจกรรมสะเต็ม โดยใช้ KidBright นั้นสามารถนำไปใช้ในการจัดการเรียนรู้ในเนื้อหา วิทยาการคำนวณและการออกแบบและเทคโนโลยี ซึ่งเหมาะสำหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาตอนต้น ในสร้างนวัตกรรม และสร้างชิ้นงานจากสมองกลฝังตัว โดยการออกแบบการจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มนั้น ขั้นตอนที่มีอยู่จะต้องวางแผนกิจรรม ให้ประสานกัน ทั้งวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ เทคโนโลยี และการออกแบบเชิงวิศวกรรม เพื่อสนับสนุนทักษะการเรียนรู้ในศตวรรษที่ 21 ได้อีกด้วย

ภาพที่ 1 โครงงาน KidBright กับสะเต็มศึกษา
ที่มา มาโนชญ์ แสงศิริ

สะเต็ม คืออะไร

          การออกแบบเชิงวิศวกรรม ผนวกเข้ากับการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ และเทคโนโลยี ของผู้เรียน กล่าวคือ ในขณะที่นักเรียนทำกิจกรรมเพื่อพัฒนาความรู้ ความเข้าใจ และฝึกทักษะด้านวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ และเทคโนโลยี ผู้เรียนต้องมีโอกาสนำความรู้มาออกแบบวิธีการหรือกระบวนการเพื่อตอบสนองความต้องการหรือแก้ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับชีวิตประจำวัน ตามโจทย์ปัญหาที่ได้รับ โดยผู้สอนเป็นผู้กำหนด สถานการณ์, เงื่อนไข และความคุ้มค่า โดยมีอุปกรณ์เหมือนกันทุกกลุ่ม

         สะเต็มศึกษาเป็นการเรียนรู้แบบบูรณาการ ที่ใช้ความรู้และทักษะในด้านต่าง ๆ ผ่านการทำกิจกรรม (activity based) หรือการทำโครงงาน (project based) จะช่วยให้ผู้เรียนได้พัฒนาทักษะการคิด ทักษะการใช้เทคโนโลยีสารสนเทศ ทักษะการแก้ปัญหา และทักษะการสื่อสาร ซึ่งทักษะดังกล่าวนี้เป็นทักษะการเรียนรู้ในศตวรรษที่ 21

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

ภาพที่ 2 การออกแบบเชิงวิศวกรรม
ที่มา http://www.stemedthailand.org/?knowstem=สะเต็มศึกษาและการออกแบบ

KidBright คืออะไร

         KidBright เป็นผลงานวิจัยของ ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ (NECTEC) ที่เป็น Arduino Platform โดยมี KidBright IDE ที่ใช้งานง่าย ใช้การสร้างชุดคำสั่งแบบ Block Based Programing หรือ Blocky เพียงใช้การลากบล็อกคำสั่งมาวาง (drag and drop) มีการนำ Blockly มาผสมผสานเป็นบล๊อคคำสั่งอย่างง่าย มีให้เลือกภาษาได้ทั้ง ภาษาไทย และ ภาษาอังกฤษ

        ซอฟต์แวร์สำหรับ KidBright มีอยู่ 2 แบบ คือ KidBright IDE กับ แบบ KidBright IDE ใช้งานผ่าน Web Browser ส่วนการใช้งาน Internet of things (loT) ผ่านแอปพลิเคชันบนสมาร์ตโฟนนั้น มีการเชื่อมโยงกับ ระบบ Netpie ซึ่งเป็น loT Platform

ภาพที่ 3 บอร์ด KidBright V1.3
ที่มา มาโนชญ์ แสงศิริ

สะเต็มกับ KidBright จะประยุกต์ใช้ร่วมกันอย่างไร

       การนำกิจกรรมสะเต็มศึกษาไปใช้ในการจัดการเรียนรู้ในชั้นเรียน สามารถดำเนินการได้ 3 แนวทางได้แก่

1. จัดกิจกรรมสอดแทรกไปตามเนื้อหาที่เกี่ยวข้องของแต่ละรายวิชาภายในคาบเรียน ซึ่งกิจกรรมสะเต็มศึกษาที่จะนำเข้าไปสอดแทรกในคาบเรียนนั้น

2. จัดกิจกรรมไว้ในรายวิชาเลือกเสรีของกลุ่มวิชาต่าง ๆ โดยการสอนในรูปแบบนี้อาจทำได้ในรายวิชาที่เกี่ยวข้องกับการแก้โจทย์ปัญหาพิเศษ หรือการทำโครงงาน

3. จัดกิจกรรมไว้ในกลุ่มกิจกรรมนอกห้องเรียนต่าง ๆ เช่น ชุมนุม ชมรม ค่าย ซึ่งรูปแบบการจัดกิจกรรมแบบนี้มักเป็นกิจกรรมสะเต็มศึกษาที่มีหัวข้อหรือหัวเรื่องที่เกี่ยวข้องกับการแก้ไขปัญหาต่าง ๆ

       ดังนั้นครูผู้สอนต้องมีความรู้และทักษะในการใช้งานสิ่งประดิษฐ์ที่ใช้ KidBright ให้ตกผลึกเสียก่อนว่าสามารถนำไปใช้ทำอะไรได้บ้าง จึงกำหนดรูปแบบของ วัสดุต่าง ๆ ที่ใช้ประกอบในกิจกรรม เพื่อนำ KidBright ในส่วนเทคโนโลยีของกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม เพื่อตอบโจทย์ที่ผู้สอนเป็นผู้กำหนด สถานการณ์, เงื่อนไข และความคุ้มค่า โดยมีอุปกรณ์เหมือนกันทุกกลุ่ม และคอยเป็นผู้อำนวยความสะดวกในการเรียนรู้ของผู้เรียนอย่างใกล้ชิดโดยอาจใช้ผู้สอนหลายคนให้คำแนะนำระหว่างจัดการเรียนรู้ให้กับผู้เรียนได้

แหล่งที่มา

ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ. (2561,25 มิถุนายน). Coding at School powered by KidBright กับการก้าวไปสู่ Thailand 4.0. สืบค้นเมื่อ 21 สิงหาคม 2561, จาก

https://www.nectec.or.th/news/news-pr-news/kidbright-coding.html

ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ. (2559,1 ธันวาคม). KidBright จากจินตนาการสู่ความเป็นจริง. สืบค้นเมื่อ 21 สิงหาคม 2561, จาก https://www.nectec.or.th/innovation/innovation-hardware-electronics/kid-bright.html