ครูบ้านนอก

ชื่อเรื่อง รายงานการพัฒนากิจกรรมการเรียนรู้ ด้วยการบูรณาการสะเต็มศึกษากับรูปแบบ 5E โดยใช้ปัญญาประดิษฐ์ เพื่อพัฒนาผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน ทักษะกระบวนการ ทางวิทยาศาสตร์ วิชาปฏิบัติการเปิดโลกวิทยาศาสตร์ เรื่อง อัลจิเนต พอลิเมอร์ชีวภาพ มัธยมศึกษาปีที่ 6 โรงเรียนวัดราชบพิธ

ผู้ศึกษา นางสิริรัตน์ มาลากุล ณ อยุธยา

ปีที่ศึกษา 2568

บทคัดย่อ

การวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนในรายวิชา “ปฏิบัติการเปิดโลกวิทยาศาสตร์ 1” เรื่องอัลจิเนต พอลิเมอร์ชีวภาพ การพัฒนาทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ขั้นบูรณาการทั้ง 5 ด้าน รวมถึงทัศนคติของนักเรียนต่อการใช้ปัญญาประดิษฐ์(AI) ประเภทChatGPT เป็นเครื่องมือสนับสนุนการเรียนรู้ และเพื่อวิเคราะห์ความสัมพันธ์ระหว่างทัศนคติกับทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ ภายหลังการจัดกิจกรรมการเรียนรู้ด้วยการการบูรณาการสะเต็มศึกษากับรูปแบบ 5E โดยใช้ปัญญาประดิษฐ์ (AI) กลุ่มตัวอย่างประกอบด้วยนักเรียนมัธยมศึกษาปีที่ 6 จำนวน 35 คน โดยใช้การวิจัยกึ่งทดลองแบบกลุ่มเดียววัดผลก่อนและหลังเรียน (One-group Pretest–Posttest Design)

ผลการวิจัยพบว่า นักเรียนมีผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (p < .001) โดยคะแนนเฉลี่ยก่อนเรียนอยู่ที่ 9.20 &#177; 2.18 และหลังเรียนเพิ่มขึ้นเป็น 15.71 &#177; 1.72 จากคะแนนเต็ม 20 คะแนน ค่าดัชนีความก้าวหน้า (g) เฉลี่ย 0.58 จัดอยู่ในระดับปานกลางค่อนข้างสูง โดย 61.11% ของนักเรียนมีค่า g ระหว่าง 0.3–0.7 และ 11.11% มีค่า g สูงกว่า 0.9

ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ที่พัฒนาขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ได้แก่ การตั้งสมมติฐาน การแปลผลและสรุปผลข้อมูล ส่วนทักษะการกำหนดนิยามเชิงปฏิบัติการและการควบคุมตัวแปรแม้มีคะแนนเพิ่มขึ้น แต่ไม่แตกต่างอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ

ในด้านทัศนคติ พบการเปลี่ยนแปลงเชิงบวกอย่างชัดเจน โดยนักเรียนมีความเชื่อว่าปัญญาประดิษฐ์ (AI) ช่วยให้การเรียนวิทยาศาสตร์ง่ายและสนุกขึ้น สามารถใช้ปัญญาประดิษฐ์ (AI) เพื่ออธิบายแนวคิดที่ซับซ้อนได้ดีขึ้น และมีความมั่นใจในการใช้อย่างมีจริยธรรม ขณะที่การเปิดรับเทคโนโลยีและความพร้อมในการใช้ปัญญาประดิษฐ์ (AI) อยู่ในระดับสูงตั้งแต่ก่อนเรียน

ผลการวิเคราะห์ Canonical Correlation Analysis (CCA) พบความสัมพันธ์ที่มีนัยสำคัญ ในสองฟังก์ชันหลัก โดยเฉพาะ ฟังก์ชันที่ 1 (ค่าสหสัมพันธ์ = 0.646, p = 0.044) ซึ่งแสดงให้เห็นว่าความมั่นใจในการใช้ปัญญาประดิษฐ์ (AI) เพื่อการเรียนรู้มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับทักษะทางวิทยาศาสตร์ ได้แก่ การแปลผลและสรุปผลข้อมูล การตั้งสมมติฐาน และการกำหนดนิยามเชิงปฏิบัติการ ขณะที่ ฟังก์ชันที่ 2 (ค่าสหสัมพันธ์ = 0.505, p = 0.047) สะท้อนความสัมพันธ์เสริม แม้มีน้ำหนักเชิงอธิบายน้อยกว่า

การวิเคราะห์ในระดับตัวแปรชี้ว่า ทักษะการกำหนดนิยามเชิงปฏิบัติการ (SUMSC2) มีค่าสัมประสิทธิ์มาตรฐานสูงสุด (&#946; = 1.367) แสดงถึงบทบาทเชิงทฤษฎีสำคัญในการกำหนดกรอบการวัดและการปฏิบัติจริง ขณะที่ ทักษะการกำหนดและควบคุมตัวแปร (SUMSC3) มีค่า cross loading สูงที่สุดในกลุ่มทักษะวิทยาศาสตร์ (0.153) สะท้อนถึงความสำคัญต่อความน่าเชื่อถือของการทดลองและการคิดวิเคราะห์อย่างเป็นระบบ สำหรับด้านทัศนคติ ตัวแปรที่มีอิทธิพลสูงสุดคือ การยอมรับปัญญาประดิษฐ์ (AI) เพื่อการเรียนรู้ (SUMAI1, &#946; = 0.277, cross loading = 0.239) บ่งชี้ว่านักเรียนที่เปิดรับปัญญาประดิษฐ์ (AI) มีแนวโน้มได้รับประโยชน์เชิงการเรียนรู้มากกว่า

โดยสรุป การจัดการเรียนรู้ด้วยการบูรณาการสะเต็มศึกษากับรูปแบบ 5E โดยใช้ปัญญาประดิษฐ์ (AI) เป็นเครื่องมือสนับสนุนการเรียนรู้ มีประสิทธิภาพในการเสริมสร้างผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน พัฒนาทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ และส่งเสริมทัศนคติเชิงบวกต่อการใช้ปัญญาประดิษฐ์ (AI) โดยเฉพาะ ความมั่นใจและการยอมรับปัญญาประดิษฐ์ (AI) ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญที่เชื่อมโยงกับการพัฒนาทักษะวิทยาศาสตร์ขั้นสูง สะท้อนศักยภาพของปัญญาประดิษฐ์ (AI) ในการสนับสนุนการเรียนรู้ที่มีความหมายและยั่งยืนในศตวรรษที่ 21

คำสำคัญ: การจัดการเรียนรู้รูปแบบ 5E, สะเต็มศึกษา, ChatGPT, ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์, ทัศนคติ, ปัญญาประดิษฐ์

Title A Report on the Development of Learning Activities Integrating STEM Education with the 5E Instructional Model Using Artificial Intelligence to Enhance Learning Achievement and Scientific Process Skills in the Science Laboratory Course “Exploring Science: Alginate—A Biopolymer” for Grade 12/1 Students in the Gifted Science–Mathematics Program at Wat Rajabopit School

Researcher Ms. Sirirat Malakul Na Ayuthaya

Year 2025

Abstract

This study aimed to investigate learning achievement in the course Scientific Exploration Laboratory 1 on the topic of alginate biopolymer, the development of integrated scientific process skills across five domains, students’ attitudes toward the use of Generative AI (ChatGPT) as a learning support tool, and the relationships between these variables. The intervention was implemented through STEM-based learning using the 5E instructional model integrated with ChatGPT. The participants were 35 upper secondary school students, and the study employed a quasi-experimental one-group pretest–posttest design.

The findings revealed that students’ learning achievement significantly improved (p < .001), with mean scores rising from 9.20 &#177; 2.18 before the intervention to 15.71 &#177; 1.72 after the intervention (out of 20 points). The mean normalized gain index (g) was 0.58, indicating a moderately high level of improvement; 61.11% of students achieved g values between 0.3–0.7, and 11.11% exceeded 0.9.

Significant improvement was observed in scientific process skills related to formulating hypotheses, collecting and refining experimental data, and interpreting and drawing scientific conclusions, while skills in operational definitions and controlling variables, although improved, did not differ significantly.

Regarding attitudes, significant positive changes were observed in students’ perceptions that AI made science learning easier and more enjoyable, enhanced their ability to explain complex concepts, and strengthened their confidence in using AI ethically. Attitudes toward openness to technology and readiness to use AI remained high even before the intervention.

Canonical Correlation Analysis (CCA) indicated significant relationships in two main functions. Function 1 (canonical correlation = 0.646, p = 0.044) demonstrated that confidence in using AI for learning was closely associated with scientific process skills, particularly in interpreting and concluding data, hypothesis formulation, and defining operational variables. Function 2 (canonical correlation = 0.505, p = 0.047) revealed an additional but less dominant association.

At the variable level, operational definition skills (SUMSC2) showed the highest standardized coefficient (&#946; = 1.367), reflecting theoretical importance in establishing measurable frameworks and practical application. Controlling variables (SUMSC3) exhibited the highest cross loading among scientific skills (0.153), underscoring its role in ensuring experimental reliability and systematic reasoning. Among attitude-related variables, acceptance of AI for learning (SUMAI1, &#946; = 0.277, cross loading = 0.239) emerged as the most influential, indicating that students with greater acceptance of AI were more likely to benefit from its application in learning.

In conclusion, the integration of the 5E–STEM instructional model with ChatGPT effectively enhanced learning achievement, fostered advanced scientific process skills, and promoted positive attitudes toward AI. Notably, confidence in and acceptance of AI were identified as key factors linked to the development of higher-order scientific skills, highlighting the potential of AI to support meaningful and sustainable learning in the 21st century.

Keywords: 5E instructional model, STEM, ChatGPT, scientific process skills, attitude, artificial intelligence

เว็บน่าสนใจ