กระบวนการทางวิศวกรรมสำคัญกับสะเต็มศึกษาอย่างไร?
เป็นที่ทราบกันดีแล้วว่า สะเต็มศึกษา ( STEM Education) เป็นการจัดการเรียนรู้ที่เน้นให้ผู้เรียนสร้างองค์ความรู้ได้ด้วยตนเอง ซึ่งเป็นการบูรณาการศาสตร์ความรู้ 4 แขนงวิชาได้แก่ วิทยาศาสตร์ (S=Science) เทคโนโลยี (T=Technology) วิศวกรรมศาสตร์ (E=Engineering) และคณิตศาสตร์ (M=Mathematics) หรือที่เรารู้จักกันดีว่าสะเต็ม (STEM) เพื่อเชื่อมโยงองค์ความรู้นั้นนำไปสู่การประยุกต์สร้างสรรค์นวัตกรรมใหม่ๆ รวมไปถึงกระบวนการแก้ปัญหาในการทำงานและการดำรงชีวิตของผู้เรียน ศาสตร์ความรู้แขนงหนึ่งที่สอดคล้องกับการก่อให้ผู้เรียนเกิดทักษะการแก้ปัญหาและสามารถตัดสินปัญหาที่เกิดเฉพาะหน้า หรือปัญหาที่มีปัจจัยหรือขอบเขตจำกัด สิ่งสำคัญในกระบวนการแก้ปัญหานี้นอกจากศาสตร์ความรู้และทักษะการสืบเสาะทางด้านวิทยาศาสตร์แล้วนั้นเห็นจะมองข้ามกระบวนการทางวิศวกรรมไปมิได้เช่นเดียวกัน
กระบวนการทางวิศวกรรมคืออะไร? แตกต่างอย่างไรกับวิศวกรรมศาสตร์? และสำคัญกับสะเต็มศึกษา อย่างไร? หากกล่าวถึง วิศวกรรมศาสตร์นั้นจะหมายถึงศาสตร์ที่เป็นการประยุกต์ความรู้ ทักษะ กระบวนการ และความเชี่ยวชาญในเชิงวิทยาศาสตร์ เศรษฐกิจและการนำไปสู่การปฏิบัติจริง ดังนั้นวิศวกรรมศาสตร์ใน สะเต็มจึงหมายถึงศาสตร์ด้านกระบวนการ มากกว่าจะเป็นศาสตร์อย่างวิทยาศาสตร์หรือคณิตศาสตร์ โดยเน้น การออกแบบ การวางแผนเพื่อแก้ปัญหา การใช้องค์ความรู้ต่างๆมาสร้างสรรค์ออกแบบผลงานภายใต้ข้อจำกัด หรือเงื่อนไขที่กำหนด ซึ่งเป็นกระบวนการออกแบบหรือสร้างบางสิ่งขึ้นมาโดยใช้หลักการทางวิทยาศาสตร์ หรือ กระบวนการทางวิทยาศาสตร์นั่นเอง (สุธีระ ประเสริฐสรรพ์, 2559 อ้างถึงใน สุทธิดา จำรัส, 2560)
ภาพแผนผังกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม
ที่มา http://www.stemedthailand.org
วิศวกรรมศาสตร์จึงเป็นศาสตร์ทางด้านแนวคิดที่พัฒนาและประยุกต์มาจากการรวมกันของศาสตร์ที่เกี่ยวข้องสัมพันธ์ซึ่งกันและกันจนเกิดการเชื่อมโยงและบูรณาการออกมาเป็นสะเต็ม เช่น ศาสตร์ความรู้ด้านวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ และเทคโนโลยี โดยกระบวนการทางวิศวกรรมหรือ Engineering Design Process : EDP ในแวดวงวิทยาศาสตร์คณิตศาสตร์และเทคโนโลยีในบ้านเรานั้นจะเห็นได้จากตัวอย่าง EDP 5 ขั้นตามรูปแบบของสถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) ดังนี้ เริ่มต้นจาก 1) การระบุประเด็นปัญหา: Identify a Challenge 2) การค้นหาแนวคิดที่เกี่ยวข้อง: Explore Ideas 3) การวางแผนและพัฒนา: Plan & Develop 4) การทดสอบและประเมินผล: Test & Evaluate และ 5) การนำเสนอผลลัพธ์: Present the Solution เราจะเห็นได้ว่ากระบวนการเหล่านี้เน้นที่กระบวนการแก้ปัญหา คิดอย่างเป็นระบบ คิดออกแบบอย่างสร้างสรรค์ การระดมสมองการวางแผนแก้ปัญหา รวมถึงการพัฒนาและนำไปสู่การปฏิบัติได้จริงในโลกแห่งความจริงอีกด้วย
วิศวกรรมศาสตร์นั้นมิได้เป็นเพียงแค่ศาสตร์วิชาหนึ่งที่ปรากฎหรือถูกบันทึกไว้ในหลักสูตรเพียงแค่นั้น แต่วิศวกรรมศาสตร์ยังเน้นที่กระบวนการในการแก้ปัญหาหรือที่เราเรียกว่ากระบวนการทางวิศวกรรมนั่นเอง วิศวกรรมศาสตร์ยังก่อให้เกิดการเรียนรู้จากแก้ปัญหาได้จริง การเกิดองค์ความรู้จากการลงมือปฏิบัติด้วยตนเอง ซึ่งจะเห็นได้ว่าการเรียนรู้กระบวนการนี่แหละที่มีความสำคัญต่อการพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ๆ ก่อให้เกิดสิ่งใหม่ๆ นวัตกรรมใหม่ๆ ทำให้ประเทศเกิดการพัฒนาเท่าทันโลกเท่าทันเทคโนโลยีที่ก้าวล้ำไปมากในยุคปัจจุบัน เราจะสามารถประยุกต์ใช้วิธีการเรียนรู้ที่หลากหลายในการพัฒนานวัตกรรมหรือแก้ปัญหาใหม่ๆที่จะเกิดขึ้นในชีวิตประจำวันหรือแม้แต่ในที่ทำงาน ซึ่งเป้าหมายของการเรียนรู้วิศวกรรมศาสตร์ในสะเต็มศึกษาก็คือ การเรียนรู้เกี่ยวกับการแก้ปัญหาอย่างเป็นระบบ เฉกเช่นเดียวกับการใช้กระบวนการสืบเสาะทางวิทยาศาสตร์ในการแก้ปัญหา ซึ่งหากจะกล่าวไปแล้วทั้งสองกระบวนการนี้มีความคล้ายคลึงและสอดคล้องกัน เพราะทั้งคู่ทำให้ผู้เรียนเกิดองค์ความรู้ด้วยตนเอง ก่อให้เกิดประสิทธิภาพประสิทธิผลในการเรียนรู้ได้อย่างแท้จริงเช่นเดียวกัน
แหล่งที่มา
สุทธิดา จำรัส. (2560). นิยามของสะเต็มและลักษณะของกิจกรรมการเรียนรู้ตามแนวสะเต็มศึกษา. วารสารศึกษาศาสตร์ มสธ. ปีที่ 10 ฉบับที่ 2 (ก.ค.-ธ.ค.). หน้า 13-34. สืบค้น 13 กันยายน 2561, จาก http://www.edjournal.stou.ac.th/filejournal/
ศูนย์สะเต็มศึกษาแห่งชาติ. (2557). รูจักสะเต็ม. สืบค้นเมื่อ 13 กันยายน 2561,
จาก http://www.stemedthailand.org/
Bybee, R.W. (2010, 27th August). What Is STEM Education?. Retrieved March 18, 2018, from http://science.sciencemag.org/content/329/5995/996
National Research Council, 2012. A Framework for K-12 Science Education: Practices, Crosscutting Concept, and Core Ideas. Committee on New Science Education Standards, Board on Science Education, Division of Behavioral and Social Science and Education. Washington, DC: National Academy Press.
Vasquez, J.A., Sneider, C., and Comer, M. (2013). STEM Lesson Essentials: Integrating Science, Technology, Engineering, and Mathematics. Portsmouth, NH: Heinemann.