การวิจัยครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อ 1) สำรวจสภาพปัจจุบัน ปัญหา และความต้องการของครู และ นักเรียนเกี่ยวกับการจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษาที่ใช้ปัญหาเป็นฐานบูรณาการความรู้ในเนื้อหาผนวกวิธีสอนและเทคโนโลยี เรื่อง ปริซึมและทรงกระบอก สำหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 2 2) เพื่อศึกษาลักษณะของรูปแบบการจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษาที่ใช้ปัญหาเป็นฐานบูรณาการความรู้ในเนื้อหาผนวกวิธีการสอนและเทคโนโลยีของนักเรียนที่เหมาะสมต่อการพัฒนาผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน ทักษะการคิดวิเคราะห์ เรื่อง ปริซึมและทรงกระบอก สำหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 2 3) เพื่อศึกษาผลการใช้รูปแบบการจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษาที่ใช้ปัญหาเป็นฐานบูรณาการความรู้ในเนื้อหาผนวกวิธีสอนและเทคโนโลยี ที่มีต่อการพัฒนาผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน ทักษะการคิดวิเคราะห์ เรื่อง ปริซึมและทรงกระบอก สำหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 2 และ 4) เพื่อศึกษาผลการใช้ซ้ำรูปแบบการจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษาที่ใช้ปัญหาเป็นฐานบูรณาการความรู้ในเนื้อหาผนวกวิธีสอนและเทคโนโลยี ที่มีต่อการพัฒนาผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน ทักษะการคิดวิเคราะห์ เรื่อง ปริซึมและทรงกระบอก สำหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 2 เป็นการวิจัยและพัฒนาจำนวน 3 วงรอบ วงรอบที่ 1 กลุ่มตัวอย่างเป็นครูผู้สอนคณิตศาสตร์ด้วยสะเต็มศึกษาจำนวน 110 คน ที่ได้จากการสุ่มแบบเจาะจง(purposive sampling) และ นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 2 โรงเรียนดำรงราษฎร์สงเคราะห์ สังกัดสำนักงานเขตพื้นที่การศึกษามัธยมศึกษาเชียงราย ปีการศึกษา 2563 จำนวน 116 คน ที่ได้จากการสุ่มอย่างง่ายโดยใช้ห้องเรียนเป็นหน่วยการสุ่ม(Simple random sampling) วงรอบที่ 2 กลุ่มตัวอย่างเป็นนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 2.1 โรงเรียนดำรงราษฎร์สงเคราะห์ สังกัดสำนักงานเขตพื้นที่การศึกษามัธยมศึกษาเชียงราย ภาคเรียนที่ 2 ปีการศึกษา 2563 จำนวน 36 คน ที่ได้จากการสุ่มอย่างง่ายโดยใช้ห้องเรียนเป็นหน่วยการสุ่ม(Simple random sampling) มีวิธีดำเนินการวิจัย ดังนี้ เตรียมความพร้อมของแผนการจัดการเรียนรู้รวมทั้งสื่อการเรียนรู้และเทคโนโลยีช่วยการเรียนรู้ที่เกี่ยวข้องกับรูปแบบการจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษาดำเนินการสอนตามแผนการจัดการเรียนรู้จนครบ 12 แผน 25 ชั่วโมง จึงทำการทดสอบหลังเรียนด้วยแบบทดสอบวัดผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน แบบวัดทักษะการคิดวิเคราะห์ เรื่อง ปริซึมและทรงกระบอก วงรอบที่ 3 กลุ่มตัวอย่างเป็นนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 2.1 โรงเรียนดำรงราษฎร์สงเคราะห์ สังกัดสำนักงานเขตพื้นที่การศึกษามัธยมศึกษาเชียงราย ภาคเรียนที่ 2 ปีการศึกษา 2564 จำนวน 29 คน ที่ได้จากการสุ่มอย่างง่ายโดยใช้ห้องเรียนเป็นหน่วยการสุ่ม(Simple random sampling) โดยมีวิธีดำเนินการวิจัยเหมือนกับวงรอบที่ 2
เครื่องมือที่ใช้ในการวิจัยได้แก่ รูปแบบการจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษาที่ใช้ปัญหาเป็นฐานบูรณาการความรู้ในเนื้อหาผนวกวิธีสอนและเทคโนโลยี เรื่องปริซึมและทรงกระบอก แบบสนทนากลุ่มสภาพปัจจุบัน ปัญหา และความต้องการของครูและนักเรียน เกี่ยวกับการจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษา แบบสอบถามสภาพปัจจุบัน ปัญหา และความต้องการของครู และนักเรียนเกี่ยวกับการจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษา แบบทดสอบวัดผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน แบบวัดทักษะการคิดวิเคราะห์ เรื่อง ปริซึมและทรงกระบอก
ผลการวิจัยพบว่า
1. ผลการสำรวจสภาพปัจจุบัน ปัญหา และความต้องการของครู และ นักเรียนเกี่ยวกับการจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษาที่ใช้ปัญหาเป็นฐานบูรณาการความรู้ในเนื้อหาผนวกวิธีสอนและเทคโนโลยี เรื่อง ปริซึมและทรงกระบอก สำหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 2 อยู่ในระดับมาก
2. ผลการศึกษาลักษณะของรูปแบบการจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษาที่ใช้ปัญหาเป็นฐานบูรณาการความรู้ในเนื้อหาผนวกวิธีการสอนและเทคโนโลยีของนักเรียนที่เหมาะสมต่อการพัฒนาผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน ทักษะการคิดวิเคราะห์ คิดสร้างสรรค์ และทักษะการแก้ปัญหา เรื่อง ปริซึมและทรงกระบอก สำหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 2 มีลักษณะดังนี้1. แนวคิด ทฤษฎี หลักการ ของการจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษา การใช้ปัญหาเป็นฐาน และกรอบแนวคิดของความรู้ในเนื้อหาผนวกวิธีสอนและเทคโนโลยี 2. วัตถุประสงค์ของรูปแบบการจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษาที่ใช้ปัญหาเป็นฐานบูรณาการความรู้ในเนื้อหาผนวกวิธีสอนและเทคโนโลยี เพื่อพัฒนาผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน ทักษะการคิดวิเคราะห์ 3. กระบวนการจัดการเรียนรู้ ประกอบด้วยขั้นตอนสำคัญในการเรียนรู้ ซึ่งมี 8 ขั้นตอน 4. การวัดผลและประเมินผล ใช้การตรวจชิ้นงานในระหว่างทำกิจกรรมในชั้นเรียนและทดสอบวัดผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนเมื่อเรียน เรื่อง ปริซึมและทรงกระบอกเสร็จสิ้นแล้ว
3. ผลการศึกษาการใช้รูปแบบการจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษาที่ใช้ปัญหาเป็นฐานบูรณาการความรู้ในเนื้อหาผนวกวิธีสอนและเทคโนโลยี ที่มีต่อการพัฒนาผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน ทักษะการคิดวิเคราะห์ คิดสร้างสรรค์ และทักษะการแก้ปัญหา เรื่อง ปริซึมและทรงกระบอก สำหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 2 จากการทดสอบผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน ทักษะการคิดวิเคราะห์ คิดสร้างสรรค์ และทักษะการแก้ปัญหา หลังการใช้รูปแบบการจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษาที่ใช้ปัญหาเป็นฐานบูรณาการความรู้ในเนื้อหาผนวกวิธีสอนและเทคโนโลยี ของกลุ่มทดลองสูงกว่ากลุ่มควบคุมอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติที่ระดับ 0.01
4. ผลการศึกษาการใช้ซ้ำรูปแบบการจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษาที่ใช้ปัญหาเป็นฐานบูรณาการความรู้ในเนื้อหาผนวกวิธีสอนและเทคโนโลยี ที่มีต่อการพัฒนาผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน ทักษะการคิดวิเคราะห์ เรื่อง ปริซึมและทรงกระบอก สำหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 2 จากการทดสอบผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน ทักษะการคิดวิเคราะห์ หลังการใช้รูปแบบการจัดการเรียนรู้แบบสะเต็มศึกษาที่ใช้ปัญหาเป็นฐานบูรณาการความรู้ในเนื้อหาผนวกวิธีสอนและเทคโนโลยี ของกลุ่มทดลองสูงกว่ากลุ่มควบคุมอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติที่ระดับ 0.01