ความเป็นมาความสำคัญของปัญหา
การแก้โจทย์ปัญหาถือได้ว่า เป็นปัจจัยที่สำคัญมากในการเรียนการสอนวิชาฟิสิกส์ หาก
ขาดทักษะนี้การเรียน ก็ไม่สามารถเรียนรู้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ เนื่องจากในการเรียนวิชาฟิสิกส์นั้นนักเรียนต้องทราบสิ่งที่โจทย์กำหนดมาและทราบว่าโจทย์ต้องการหาสิ่งใดก่อนที่จะใช้สูตรหรือสมการทางฟิสิกส์ในการคำนวณค่าที่ต้องการออกมา ซึ่งนักเรียนบางคนยังไม่สามารถวิเคราะห์โจทย์ปัญหาได้ว่าจากสิ่งที่โจทย์กำหนดและไม่รู้ว่าจะต้องเริ่มหาคาตอบจากสมการอะไร ซึ่งถ้าหากนักเรียนไม่สามารถวิเคราะห์โจทย์ปัญหาได้แล้วก็ไม่สามารถที่จะแก้สมการหาคำตอบออกมาได้และนักเรียนบางคนสามารถที่จะวิเคราะห์โจทย์ได้แต่เมื่อแทนค่าลงในสมการแล้วนักเรียนไม่สามารถแก้สมการได้หรือแก้สมการด้วยวิธีที่ไม่ถูกต้องผลลัพธ์ที่ออกมาจึงเกิดความผิดพลาดไปด้วย
จากการเรียนการสอนในรายวิชาฟิสิกส์ เรื่องงานพลังงาน ของนักเรียนระดับชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4/1 จำนวน 28 คน พบว่า นักเรียนที่มีปัญหาด้านการแก้โจทย์ปัญหากล่าวคือ ไม่สามารถแทนค่าตัวแปรเพื่อหาค่าที่โจทย์ต้องการและไม่สามารถแก้โจทย์ปัญหาทางฟิสิกส์ได้ สังเกตได้จากการทำแบบฝึกหัดในห้องเรียน ซึ่งนักเรียนส่วนใหญ่ไม่สามารถทำได้ด้วยตนเอง ในการทำการบ้านที่ให้นักเรียนทำก็มักจะลอกมาส่ง ดังนั้นผู้วิจัยจึงค้นคว้าหาวิธีการที่จะช่วยพัฒนาทักษะดังกล่าวให้กับ นักเรียน พบว่าเทคนิคกระบวนการแก้โจทย์แบบโพลยา ใช้ในการแก้โจทย์ปัญหาจะช่วยให้นักเรียนเข้าใจในเนื้อหาที่เรียน ช่วยให้ผู้เรียนพัฒนาความสามารถในการคำนวณประยุกต์แก้โจทย์ทางฟิสิกส์ ผู้วิจัยจึงสนใจที่จะนำกระบวนการแก้โจทย์ปัญหาแบบโพลยา มาใช้ในการแก้โจทย์ปัญหาของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4/1 เพื่อยกระดับผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนของนักเรียน
วัตถุประสงค์ของการวิจัย
1. เพื่อให้นักเรียนสามารถนำเทคนิคกระบวนการแก้โจทย์ปัญหาแบบโพลยา มาใช้ในการแก้โจทย์ปัญหาในรายวิชาฟิสิกส์ได้อย่างถูกต้อง
2. เพื่อเปรียบเทียบผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนก่อน - หลังเรียนวิชาฟิสิกส์ เรื่องงานและพลังงาน
วิธีดำเนินการวิจัย
1. ประชากร/กลุ่มตัวอย่าง คือ นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4/1 จำนวน 28 คน ภาคเรียนที่ 2
ปีการศึกษา 2562 โรงเรียนวัดอินทาราม
2. เครื่องมือที่ใช้ในการวิจัย/นวัตกรรม
2.1 เครื่องมือที่ใช้ในการทดลอง คือ ขั้นตอนในการคำนวณโดยใช้วิธีการกำหนด
ขั้นตอนการแก้โจทย์ปัญหาทางฟิสิกส์แบบโพลยา เพื่อให้นักเรียนเกิดทักษะการคำนวณการแก้ไขโจทย์ปัญหาทางฟิสิกส์ที่ถูกต้อง ดังนี้
ขั้นที่ 1 ทำความเข้าใจกับปัญหา
1. อ่านโจทย์ให้เข้าใจและวาดภาพประกอบพอเข้าใจ
2. พิจารณาว่าสิ่งที่โจทย์กำหนด ให้อะไรมา เขียนออกมาในรูปของสัญลักษณ์ของค่านั้น
3. วิเคราะห์ว่าต้องการหาอะไร (คำตอบ) เขียนออกมาในรูปของสัญลักษณ์ของค่านั้น
ขั้นที่ 2 วิเคราะห์ วางแผน
4. เลือกสมการ ที่สัมพันธ์กับสิ่งที่สถานการณ์ให้หา หรือกำหนดเขียนออกมาในรูปของสัญลักษณ์ของค่านั้น
ขั้นที่ 3 ดำเนินการตามแผน
5. แทนค่าข้อมูล(ตัวเลข) ตามสัญลักษณ์ (ตัวแปร)ในสมการ
6. แก้สมการหาคำตอบตามขั้นตอนทางคณิตศาสตร์
ขั้นที่ 4 พิสูจน์ ตรวจสอบคำตอบ และขยายผลปัญหา
7. ตรวจสอบความถูกต้องในขั้นตอนต่าง ๆ แล้วตอบคำถามทวนโจทย์
2.2 เครื่องมือในการเก็บข้อมูล คือ แบบทดสอบวัดผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนวิชาฟิสิกส์
เรื่อง งานพลังงาน เป็นแบบทดสอบแบบปรนัย 4 ตัวเลือก จำนวน 10 ข้อ
3. การเก็บรวบรวมข้อมูล
การเก็บรวบรวมข้อมูล
ผู้วิจัยได้ดำเนินตามขั้นตอนดังนี้
1. ให้นักเรียนทำแบบทดสอบวัดผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนก่อนเรียนวิชาฟิสิกส์ เรื่อง งานและพลังงาน จำนวน 10 ข้อ
2. สร้างและกำหนดขั้นตอนในการคำนวณโดยใช้วิธีการกำหนดขั้นตอนการแก้ไขโจทย์
ปัญหาทางฟิสิกส์ ตามขั้นตอน ต่อไปนี้
2.1 ทบทวนความรู้เรื่องงานและพลังงาน
2.2 สอนขั้นตอนการแก้โจทย์ปัญหาฟิสิกส์แบบโพลยา
2.3 ให้นักเรียนฝึกทำแบบฝึกเสริมทักษะ
3. นักเรียนทำแบบทดสอบวัดผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนหลังเรียนวิชาฟิสิกส์ เรื่อง งานและพลังงาน จำนวน 10 ข้อ
การวิเคราะห์ข้อมูล/สถิติที่ใช้ในการวิจัย
จากการทดสอบวัดผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนวิชาฟิสิกส์ เรื่อง งานและพลังงานก่อนเรียนและหลังเรียน พบว่า คะแนนผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนของนักเรียน ดังแสดงในตารางที่ 1 ดังนี้
ตารางที่1 แสดงผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนวิชาฟิสิกส์ เรื่อง งานและพลังงาน ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4/1
การประเมิน จำนวนนักเรียน คะแนนเต็ม คะแนน สูงสุด คะแนนต่ำสุด ค่าเฉลี่ย ร้อยละของคะแนนเต็ม
ก่อนเรียน 28 10 6 2 3.82 38.20
หลังเรียน 28 10 9 5 7.14 71.40
จากตารางที่ 1 พบว่า ผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนก่อนเรียน ได้คะแนนสูงสุดเท่ากับ 6
คะแนน และคะแนนต่ำสุดเท่ากับ 2 คะแนน ได้คะแนนเฉลี่ยเท่ากับ 3.82 คะแนน คิดเป็นร้อยละ
38.20 ของคะแนนเต็ม และผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนหลังเรียนได้คะแนนสูงสุดเท่ากับ 9 คะแนน และ
คะแนนต่ำสุดเท่ากับ 5 คะแนน ได้คะแนนเฉลี่ยเท่ากับ 7.14 คะแนน คิดเป็นร้อยละ 71.41 ของคะแนนเต็ม
สรุปผลการวิจัย
จากการใช้วิธีการกำหนดขั้นตอนการแก้โจทย์ปัญหาทางฟิสิกส์ สรุปผลได้ดังนี้
1. นักเรียนระดับชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4/1 สามารถนำเทคนิคกระบวนการแก้โจทย์ปัญหาแบบโพลยามาใช้ในการแก้โจทย์ปัญหาในรายวิชาฟิสิกส์ได้อย่างถูกต้อง
2. ผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนหลังใช้เทคนิคกระบวนการแก้โจทย์ปัญหาแบบโพลยา สูงกว่าก่อนเรียน
อภิปรายผลวิจัย
จากการวิจัยในครั้งนี้ พบว่า หลังจากนักเรียนได้เรียนโดยใช้วิธีการกำหนดขั้นตอนการแก้โจทย์ปัญหาแบบโพลยาแล้วสามารถแก้โจทย์ปัญหาในรายวิชาฟิสิกส์ได้อย่างถูกต้อง และมีความมั่นใจในการเรียนมากขึ้น
ข้อเสนอแนะ
1. ควรมีการแจ้งผลการทำใบงานและแบบทดสอบท้ายแผนเพื่อเป็นข้อมูลย้อนกลับให้นักเรียนทราบผลการทางานของตนเอง ซึ่งจะช่วยให้นักเรียนมีความกระตือรือร้นและสนใจเรียนมากขึ้น
2. ควรพัฒนารูปแบบการเรียนการสอนที่เน้นความสามารถในการแก้โจทย์ปัญหาวิชาฟิสิกส์ ให้ครอบคลุมทั้งระดับช่วงชั้น (ม. 4 -6) เพื่อก่อให้เกิดความต่อเนื่องและเกิดกระบวนการเรียนรู้ที่เชื่อมโยงในรายวิชาฟิสิกส์
3. ควรนำเทคนิคขั้นตอนการแก้โจทย์ปัญหาแบบโพลยา ไปเปรียบเทียบกับรูปแบบการสอนแบบอื่นๆ