การวิจัยเชิงคุณภาพช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการจัดการเรียนการสอนได้อย่างไร

ผมเจอคำถามข้อหนึ่งในบทความวิจัยเรื่อง “Implications of Research on Children’s Learning for Standards and Assessment: A Proposed Learning Progression for Matter and the Atomic-Molecular Theory” ผมคิดว่า มันน่าสนใจดี ผมก็เลยรบกวนให้อาจารย์ท่านหนึ่งลองเก็บข้อมูลให้ ผมขอให้อาจารย์ท่านนี้เก็บข้อมูลกับนักเรียนที่มีอายุประมาณ 15 ปี ทั้งนี้เพราะผมจะนำข้อมูลไปใช้เพื่อพัฒนากิจกรรมเพื่อเตรียมความพร้อมสำหรับการประเมิน PISA 2015 สถานการณ์ของคำถามเป็นดังภาพข้างล่างครับ

mixingliquidผมแปลโจทย์คำถามเป็นภาษาไทยได้ ดังนี้

โดยปกติ เมื่อเรานำของเหลวชนิดเดียวกันมารวมกัน ปริมาตรของของเหลวนั้นจะคงที่ ตัวอย่างเช่น เมื่อเราเทน้ำ 100 ml3 รวมกับน้ำ 200 ml3 เราจะได้น้ำที่มีปริมาตรเท่ากับ 300 ml3 และถ้าเราเทแอลกอฮอล์ 50 ml3 รวมกับแอลกอฮอล์ 70 ml3 เราก็จะได้แอลกอฮอล์ที่มีปริมาตร 120 ml3 เป็นต้น แต่ถ้าเรานำของเหลว 2 ชนิดมาเทรวมกัน ปริมาตรรวมอาจไม่คงที่ ตัวอย่างเช่น เมื่อเราเทน้ำ 100 ml3 รวมกับแอลกอฮอล์ 100 ml3 เราจะได้ของเหลวผสมที่มีปริมาตรเท่ากับ 190 ml3 เท่านั้น นักเรียนจงอธิบายว่า เหตุใดปริมาตรรวมของของเหลว 2 ชนิด (น้ำและแอลกอฮอล์) จึงเป็น 190 ml3 ไม่ใช่ 200 ml3

สถานการณ์ของคำถามข้อนี้คล้ายๆ กับปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในวีดิทัศน์นี้ครับ

ในการสำรวจครั้งนี้ ผมได้ข้อมูลจากนักเรียนชั้น ม.3 จำนวน 22 คน (นักเรียนชาย 3 คน นักเรียนหญิง 18 คน และอีก 1 คนที่ไม่ได้ระบุเพศ) นอกจากนี้แล้ว ผมไม่ทราบภูมิหลังของนักเรียนเหล่านี้เลยครับ ผมเก็บข้อมูลครั้งนี้ด้วยใช้แบบสอบถาม ซึ่งนักเรียนต้องเขียนคำตอบมา จากนั้น ผมก็วิเคราะห์ข้อมูลโดยการจัดกลุ่มคำตอบของนักเรียน ซึ่งผมจัดได้ 5 กลุ่ม ดังนี้

  1. กลุ่มการละลาย (1 คน)
  2. กลุ่มความหนาแน่น (2 คน)
  3. กลุ่มการระเหย (14 คน)
  4. กลุ่มการสูญหาย (3 คน)
  5. กลุ่มคำตอบไม่ชัดเจน (2 คน)

ผมขอนำเสนอตามลำดับของจำนวนนักเรียนในแต่ละกลุ่มนะครับ

นักเรียนส่วนใหญ่ (14 คน) อธิบายปรากฏการณ์นี้ว่า การที่ปริมาตรของของเหลวผสมมีค่าเท่ากับ 190 ml3 ไม่ใช่ 200 ml3 นั้นเป็นเพราะว่า ของเหลวอย่างใดอย่างหนึ่ง (น้ำหรือแอลกอฮอล์) หรือทั้งคู่เกิดการระเหยสู่อากาศ ซึ่งทำให้ปริมาตรรวมนั้นน้อยกว่าที่ตนเองคาดไว้ ตัวอย่างคำตอบของนักเรียนในกลุ่มนี้เป็นดังนี้ครับ

เนื่องจากปริมาตรของของเหลว 2 ชนิดนี้มีสารชนิด(หนึ่ง)ที่เกิดการระเหย (ซึ่ง)ก็คือ แอลกอฮอล์ จึงทำให้ปริมาตรของสารทั้งสอง (เมื่อรวมกันแล้ว) … ลดลง (S1)

เมื่อน้ำผสมกับแอลกอฮอล์แล้วได้ 190 ml3 เนื่องจากแอลกอฮอล์ระเหยไป 10 ml3 จึงเหลือปริมาตรรวมเพียงแค่ 190 ml3 แทนที่จะเป็น 200 ml3 (S2)

เพราะแอลกอฮอล์มีจุดเดือดต่ำ และเมื่อเทรวมกับน้ำ ซึ่งอาจจะมีอุณหภูมิที่สูงกว่าจุดเดือดของแอลกอฮอล์ ทำให้แอลกอฮอล์ระเหยออก ทำให้ปริมาตรของของเหลวผสมมีปริมาตรน้อยลง (S8)

เนื่องจาก(ใน)ขณะที่เทน้ำผสมกับแอลกอฮอล์ แอลกอฮอล์จะระเหย เพราะแอลกอฮอล์มีจุดเดือดต่ำกว่าน้ำ เมื่อนำมาผสม(กัน) ปริมาตร(รวม)จึงน้อยลงเหลือ 190 ml3 (S9)

เพราะแอลกอฮอล์ระเหยไป 10 ml3 จึงมีปริมาตร 190 ml3 (S10)

เมื่อน้ำรวมกับแอลกอฮอล์ แอลกอฮอล์ระเหยไป 10 ml3 เนื่องจากแอลกอฮอล์ระเหยได้ในอุณหภูมิปกติ (S14)

เพราะแอลกอฮอล์ระเหย จึงทำให้ปริมาตรแอลกอฮอล์ลด เมื่อผสมกับน้ำที่อยู่ในอุณหภูมิห้องด้วย น้ำจึงระเหยเหมือนแอลกอฮอล์ เมื่อนำมาผสมกัน จึงทำให้ปริมาตรลด (S15)

เพราะแอลกอฮอล์อาจจะระเหยได้ ถ้าอุณหภูมิ ณ ตอนนั้นสูงขึ้น จึงอาจมีผลทำให้ปริมาตรรวมของของเลหวผสม 2 ชนิด เป็น 190 ml3 (S16)

อาจขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ถ้าสมมติว่า อุณหภูมิสูง อาจจะทำให้แอลกอฮอล์ระเหยได้ (S17)

เพราะแอลกอฮอล์ระเหย จึงทำให้ปริมาตรของของเหลวผสมลดลง (S18)

เพราะแอลกอฮอล์อาจระเหยออก จึงทำให้ปริมาตรลดลง หรือไม่ก็อาจเกิดการผิดพลาดจากการทดลอง แต่น้ำก็ยังคงที่ แต่แอลกอฮอล์สัมผัสกับอากาศภายนอก จึงทำให้ปริมาตรลดลง และเมื่อนำไปรวมกับน้ำจึงไม่เท่ากับ 200 ml3 (S19)

เหตุที่ของเหลว 2 ชนิดผสมกัน (น้ำและแอลกอฮอล์) รวมกันเป็น 190 ml3 เพราะปริมาตรของของเหลวไม่คงที่ การที่เทน้ำผสมกับแอลกอฮอล์อาจทำให้แอลกอฮอล์ระเหยออก จึงทำให้ปริมาตรเท่ากับ 190 ml3 (S20)

เพราะแอลกอฮอล์มีจุดเดือดต่ำ ทำให้เมื่อสัมผัสกับอากาศและน้ำ แอลกอฮอล์จึงระเหยออก ทำให้ปริมาตรของของเหลว 2 ชนิด จึงเป็น 190 ml3 (S21)

แอลกอฮอล์มีจุดเดือดต่ำ ทำให้เมื่อสัมผัสกับอากาศและน้ำ แอลกอฮอล์จึงระเหยออก ทำให้ปริมาณ(ปริมาตร)ของของเหลว 2 ชนิดลดลงเหลือ 190 ml3 ไม่ใช่ 200 ml3 (S22)

นักเรียน 2 คนอธิบายปรากฏการณ์นี้ว่า การที่ปริมาตรของของเหลวผสมมีค่าเท่ากับ 190 ml3 ไม่ใช่ 200 ml3 นั้นเป็นเพราะความหนาแน่นของของเหลว 2 ชนิดที่ไม่เท่ากัน ตัวอย่างคำตอบของนักเรียนในกลุ่มนี้เป็นดังนี้ครับ

เพราะน้ำมีความหนาแน่นมากกว่าแอลกอฮอล์ น้ำจึงเท่ากับ 10 ml3 และแอลกอฮอล์เท่ากับ 90  ml3 จึงรวมกันเท่ากับ 190 ml3 (S4)

เพราะ…ความหนาแน่นของน้ำและแอลกอฮอล์ไม่เท่ากัน มีคุณสมบัติต่างกัน เมื่อนำมารวมกัน จึงทำให้มีปริมาตร(รวม)ที่เปลี่ยนไปจากที่ควรจะเป็น (S5)

ในขณะที่นักเรียน 1 คนอธิบายปรากฏการณ์นี้ว่า การที่ปริมาตรของของเหลวผสมมีค่าเท่ากับ 190 ml3 ไม่ใช่ 200 ml3 นั้นเป็นเพราะการที่ของเหลวชนิดหนึ่งละลายในของเหลวอีกชนิดหนึ่ง ตัวอย่างคำตอบของนักเรียนในกลุ่มนี้เป็นดังนี้ครับ

เพราะ…น้ำมีสถานะเป็นตัวทำละลาย และแอลกอฮอล์เป็นสารละลาย น้ำจึงไปละลายแอลกอฮอล์ (ปริมาตรรวม)จึงเป็น 190 (ml3) (S6)

ส่วนนักเรียนอีก 3 คน อธิบายปรากฏการณ์นี้ว่า การที่ปริมาตรของของเหลวผสมมีค่าเท่ากับ 190 ml3 ไม่ใช่ 200 ml3 นั้นเป็นเพราะมวลของของเหลวชนิดใดชนิดหนึ่ง หรือทั้งสองชนิด สูญหายหายไป ซึ่งอาจเกิดจากการหกหรือการหายไปเฉยๆ ตัวอย่างคำตอบของนักเรียนในกลุ่มนี้เป็นดังนี้ครับ

เพราะแอลกอฮอล์มีแก๊ซในตัว ทำให้เกิดฟอง และเมื่อนำไปผสมกับน้ำ แก๊ซในแอลกอฮอล์จะหายไป ทำให้ปริมาณ(ปริมาตร)ของของเหลวลดลง (S7)

ระหว่างที่ทำการผสมน้ำกับแอลกอฮอล์ มีบางส่วนที่หกออกไป จากที่ความจริง ปริมาตรจะได้ 200 ml3 ก็เลยเหลือน้ำอยู่ 190 ml3 (S11)

น้ำและแอลกอฮอล์บางส่วนอาจหกหายไป (S12)

นักเรียน 2 คน ไม่สามารถอธิบายปรากฏการณ์ได้อย่างชัดเจน นักเรียนคนหนึ่งระบุว่า

เนื่องจากแอลกอฮอล์เป็นสารเนื้อผสม โดยมีน้ำ…ประมาณ 10% เมื่อน้ำและแอลกอฮอล์ผสมกัน (ทำให้)เกิดการที่น้ำมีปริมาตรลดลง เมื่อได้ผสมกับแอลกอฮอล์ (S13)

ซึ่งไม่ได้ระบุสาเหตุอย่างชัดเจนว่า ปริมาตรรวมของของเหลวมีค่าเป็น 190 ml3 ได้อย่างไร ในขณะที่นักเรียนอีกคนหนึ่ง แม้อ้างถึงความหนาแน่นและความเข้มข้นของของเหลว แต่คำตอบนั้นสื่อความหมายไม่ชัดเจน

เพราะปริมาณ(ปริมาตร)ของความหนาแน่นของน้ำและแอลกอฮอล์มีการผสมกันอย่างเป็นเนื้อผสมของการมีความเข้มข้นของแต่ละอย่างไม่เท่ากัน จึงทำให้มีการลดปริมาณ(ปริมาตร)ลงนั่นเอง (S3)

ผลการสำรวจนี้แสดงว่า นักเรียนส่วนใหญ่คิดว่า การละลายของแอลกอฮอล์เป็นสาเหตุที่ทำให้ปริมาตรรวมของของเหลว 2 ชนิดมีค่าเป็น 190 ml3 คำอธิบายนี้อาจเป็นผลมาจากประสบการณ์เดิมของนักเรียน เมื่อได้สัมผัสกับแอลกอฮอล์ แล้วแอลกอฮอล์ระเหยอย่างรวดเร็ว (และทำให้นักเรียนรู้สึกเย็น) นักเรียนเพียงคนเดียวเท่านั้นอธิบายปรากฏการณ์นี้ด้วยแนวคิดเรื่องการละลาย ซึ่งสอดคล้องกับแนวคิดทางวิทยาศาสตร์ นอกจากนี้ นักเรียนบางคนอาจมีความสับสนระหว่างคำว่า “ปริมาณ” และ “ปริมาตร” อีกด้วย

ผลการสำรวจนี้ทำให้ผมคิดได้ว่า การจัดการเรียนการสอนในเบื้องต้นควรเน้นนักเรียนเลิกพิจารณาสาเหตุง่ายๆ ก่อน ไม่ว่าจะเป็นการหกของของเหลว หรือการระเหยของของเหลว จากนั้น ครูควรให้นักเรียนทำการทดลองเพื่อตรวจสอบว่า ความหนาแน่นของของเหลว 2 ชนิดที่แตกต่างกันนั้นเกี่ยวข้องกับปริมาตรรวมของของเหลว 2 ชนิดนั้นหรือไม่ จากนั้น ครูจึงค่อยนำเสนแนวคิดเรื่องการละลาย ซึ่งอาจอยู่ในรูปแบบของการอุปมาก็ได้ครับ ดังวีดิทัศน์ต่อไปนี้

อาจารย์คงเห็นภาพนะครับว่า การวิจัยเชิงคุณภาพอย่างง่ายๆ ด้วยคำถามเพียง 1 ข้อ สามารถช่วยให้การจัดการเรียนการสอนวิทยาศาสตร์มีประสิทธิภาพมากขึ้นได้อย่างไร มันช่วยให้อาจารย์มีแนวทางในการจัดการเรียนการสอนที่ตอบข้อสงสัยของนักเรียนได้อย่างแท้จริงครับ

Comments

comments