ผู้เขียนเลือกเข้าร่วมกิจกรรมพัฒนาการเรียนรู้แบบสืบเสาะ เพราะพิจารณาว่า กิจกรรมดังกล่าวสอดคล้องกับแนวทางการจัดการเรียนการสอนที่สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) ผลักดันมาโดยตลอด และขอนำเสนอเกี่ยวกับแนวทางการจัดการเรียนการสอนฟิสิกส์ ที่ผู้เขียนได้รับในระหว่างการเข้าร่วมโครงการฯ ดังนี้
1. กิจกรรมการเรียนรู้แบบสืบเสาะ
การเรียนรู้วิทยาศาสตร์แบบสืบเสาะ เป็นการเรียนรู้ที่เกิดขึ้นจากการที่ผู้เรียนตั้งคำถามเกี่ยวกับปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่ตนเองสงสัย แล้วพยายามหาคำตอบของคำถามนั้นด้วยตนเองทั้งจากการศึกษาค้นคว้าเอกสาร การสำรวจและ/หรือการทดลองเพื่อเก็บข้อมูล การวิเคราะห์และสังเคราะห์ข้อมูลที่ได้ อันนำไปสู่คำตอบที่น่าเชื่อถือ ตลอดจนการเผยแพร่ผลที่ได้จากกระบวนการหาคำตอบนั้นแก่ผู้อื่นที่สนใจ เนื่องจากระดับความรับผิดชอบในการเรียนรู้ของผู้เรียนอาจแตกต่างกัน การจัดการเรียนการสอนแบบสืบเสาะจึงมีได้หลายรูปแบบเช่น การสืบเสาะตามแนวทางที่ผู้สอนกำหนดไว้ให้ (Structured enquiry) การสืบเสาะโดยมีข้อแนะนำจากผู้สอน (Guided enquiry) และการสืบเสาะอย่างอิสระ (Independent enquiry) ในการจัดการเรียนการสอนให้มีประสิทธิภาพจึงจำเป็นต้องให้ความช่วยเหลือในระดับที่เหมาะสมแก่ผู้เรียนรายบุคคล
ผู้เขียนและเพื่อนครูอีก 5 คน จากประเทศสหรัฐอเมริกา (Deborah Lilly) ประเทศบัลเกเรีย (Aneta Marinova) ประเทศสโลวาเกีย (Tatania Pohorelska) ประเทศกานา (Paulina Adubea Anim) และประเทศญี่ปุ่น (Nobuyuki Hirakata) ร่วมกันพัฒนากิจกรรมการเรียนรู้แบบสืบเสาะ ซึ่งเป็นการสืบเสาะตามแนวทางที่ผู้สอนกำหนดไว้ให้ วัตถุประสงค์ของกิจกรรม คือ เพื่อให้ผู้เรียนใช้ความรู้ฟิสิกส์ (เช่น การอนุรักษ์ประจุไฟฟ้า การอนุรักษ์โมเมนตัม และการอนุรักษ์พลังงาน) ในการวิเคราะห์ภาพที่ได้จากบับเบิลแชมเบอร์ (Bubble chamber) ในตอนแรกของการทำกิจกรรม ผู้เรียนจะได้อ่านใบความรู้ ซึ่งให้ข้อมูลเกี่ยวกับการศึกษาทางฟิสิกส์อนุภาค และหลักการทำงานของบับเบิลแชมเบอร์ ก่อนที่ผู้สอนจะนำเสนอภาพถ่ายที่ได้ จากบับเบิลแชมเบอร์ ร่วมกับข้อมูลพื้นฐานของอนุภาคต่างๆ เพื่อกระตุ้นให้ผู้เรียนหาคำตอบว่า แนวฟองที่เกิดขึ้นบนภาพแต่ละแนวเป็นแนวฟองที่เกิดขึ้นจากอนุภาคอะไร ตลอดจนวิเคราะห์เหตุการณ์ที่เกิดขึ้นกับอนุภาคนั้นๆ
2. การระดมสมองเพื่อคัดเลือกหนังสือฟิสิกส์ โดย เฉพาะหนังสือเกี่ยวกับฟิสิกส์อนุภาคและหนังสือเกี่ยวกับจักรวาลวิทยา เป็นอีกกิจกรรมหนึ่งของ “โครงการอบรมครูฟิสิกส์ภาคฤดูร้อนเซิร์น” ประจำปี พ.ศ. 2554 ในการนี้ ครูที่เข้าร่วมโครงการฯร่วมกันเสนอชื่อหนังสือที่เป็นประโยชน์ทั้งกับ เพื่อนครูด้วยกันเองและกับนักเรียนในระดับมัธยมศึกษาตอนปลาย
3. ห้องเรียนมาสเตอร์ (Master classroom)
เซิร์นได้ดำเนินกิจกรรมที่มีชื่อว่า “ห้องเรียนมาสเตอร์” มาตั้งแต่ปี ค.ศ. 1997 กิจกรรมนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อกระตุ้นให้นักเรียนระดับมัธยมศึกษาตอนปลาย (อายุ 15-19 ปี) มีความสนใจในฟิสิกส์อนุภาค และมีความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับฟิสิกส์อนุภาค ในการนี้ นักเรียนที่เข้าร่วมกิจกรรม “ห้องเรียนมาสเตอร์” ซึ่งมาจากประเทศต่างๆ ในทวีปยุโรป จะได้รับประสบการณ์ในการทำวิจัยทางด้านฟิสิกส์อนุภาคกับนักฟิสิกส์อนุภาคโดยตรง
นั่นคือ การได้ฝึกวิเคราะห์ข้อมูลที่ได้มาจากทดลองทางฟิสิกส์อนุภาคจริงๆ การดำเนินกิจกรรม “ห้องเรียนมาสเตอร์” ใช้เวลาประมาณ 1 วัน กิจกรรมในช่วงเช้า (09.00 น. – 12.00 น.) เป็นการบรรยายซึ่งให้ข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับฟิสิกส์อนุภาค จากนั้นในช่วงบ่าย (13.30 น. – 15.30 น.) นักเรียนจะได้ฝึกวิเคราะห์ข้อมูลจริงๆ ก่อนที่จะนำผลการวิเคราะห์ที่ได้ ตลอดจนสิ่งที่ได้เรียนรู้ มาแลกเปลี่ยนกันในช่วงเย็น (15.30 น.-16.30 น.)
แม้ว่ากิจกรรม “ห้องเรียนมาสเตอร์” ไม่ได้มีไว้สำหรับครูที่เข้าร่วม “โครงการอบรมครูฟิสิกส์ภาคฤดูร้อนเซิร์น” โดยตรง การประชาสัมพันธ์กิจกรรมดังกล่าวก็ถือว่ามีประโยชน์แก่ครูที่เข้าร่วมโครงการฯ อย่างมาก โดยเฉพาะครูจากประเทศสมาชิกของเซิร์น ทั้งนี้เพราะครูที่สนใจสามารถประชาสัมพันธ์กิจกรรม “ห้องเรียนมาสเตอร์” แก่นักเรียนที่สนใจ และติดต่อเพื่อให้นักเรียนของตนเองเข้าร่วมกิจกรรมดังกล่าวได้ในอนาคต ในกรณีของนักเรียนไทยนั้น แม้ว่าการเดินทางไปเข้าร่วมกิจกรรม “ห้องเรียนมาสเตอร์” เพียง 1 วัน อาจจะดูเป็นเรื่องที่เป็นไปได้ยาก การประชาสัมพันธ์ให้นักเรียนเข้าไปเยี่ยมชมเว็บไซต์ “ห้องเรียนมาสเตอร์” เพื่อเรียนรู้เกี่ยวกับฟิสิกส์อนุภาคและงานวิจัยของเซิร์น ก็เป็นสิ่งที่สามารถทำได้โดยง่าย นอกจากนี้ การจัดกิจกรรมในรูปแบบที่คล้ายคลึงกับกิจกรรม “ห้องเรียนมาสเตอร์” ภายในประเทศ โดยหน่วยงานวิจัยทางด้านวิทยาศาสตร์ (เช่น สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน)) ก็เป็นสิ่งที่น่าสนใจและเป็นไปได้
4. วิธีการสอนโดยการอุปมาอุปมัย
เป็นที่น่าสังเกตว่า วิธีการที่ผู้บรรยายหลายคนมักใช้ในการสื่อสารแนวคิดที่เป็นนามธรรมแก่ครูที่เข้าร่วม “โครงการอบรมครูฟิสิกส์ภาคฤดูร้อนเซิร์น” ในครั้งนี้ คือ การอุปมาอุปมัย (Analogies) กล่าวคือ ผู้บรรยายมักเปรียบเทียบปรากฏการณ์ต่างๆ ในระดับฟิสิกส์อนุภาค ซึ่งยากต่อการจินตนาการ กับปรากฏการณ์ที่ครูผู้เข้าร่วมโครงการฯ คุ้นเคยมากกว่า อาทิ การเปรียบเทียบอนุภาคมูลฐานกับตัวต่อเลโก้
การเปรียบเทียบการเแลกเปลี่ยนอนุภาคนำแรงระหว่าง 2 อนุภาคใดๆ กับการโยนลูกบอลไปมาระหว่างคน 2 คน ที่อยู่ในเรือคนละลำ (หรือการแย่งกระดูกกันของสุนัข 2 ตัว) และการเปรียบเทียบความเป็นไปได้ในการพบฮิกส์โบซอนกับการค้นหาเมล็ดข้าวโพด 1 เมล็ดจากจำนวน 1 หมื่นล้านเมล็ด เป็นต้น
วิธีการอุปมาอุปมัยเหล่านี้ช่วยให้ผู้เขียน เข้าใจและติดตามการบรรยายได้ง่ายขึ้นและสนุกขึ้น วิธีการนี้จึงอาจเป็นวิธีการที่เหมาะสมในการจัดการเรียนการสอนวิทยาศาสตร์ในระดับมัธยมศึกษาตอนปลายเช่นเดียวกัน จากข้อสังเกตข้างต้น ผู้เขียนค้นคว้างานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับการใช้อุปมาอุปมัยในการจัดการเรียนการสอนวิทยาศาสตร์ พบว่า เป็นวิธีการที่มีประโยชน์ สำหรับการสอนวิทยาศาสตร์ และสามารถช่วยให้ผู้เรียนเข้าใจแนวคิดวิทยาศาสตร์ที่เป็นนามธรรมได้สะดวกขึ้น กล่าวคือ การอุปมาอุปมัยเป็นเสมือน “สื่อกลาง” (Mediator) ที่ช่วยเชื่อมโยงความรู้เดิมของผู้เรียนกับแนวคิดวิทยาศาสตร์ที่เป็นนามธรรม อย่างไรก็ตาม การใช้การอุปมาอุปมัยในการจัดการเรียนการสอนวิทยาศาสตร์มีข้อพึงระวังเช่นกัน กล่าวคือ การอุปมาอุปมัยที่ไม่เหมาะสมไม่เพียงแต่ไม่สามารถช่วยให้ ผู้เรียนเข้าใจแนวคิดวิทยาศาสตร์ได้แล้ว แต่อาจนำไปสู่ความเข้าใจที่คลาดเคลื่อนของผู้เรียนได้เช่นกัน ดังนั้น ในระหว่างการใช้การอุปมาอุปมัย การเน้นย้ำให้ผู้เรียนได้เห็นถึงความเหมือนและความต่างระหว่างสิ่งหรือปรากฏการณ์ที่ถูกเปรียบเทียบ กับสิ่งหรือปรากฏการณ์ที่ใช้เปรียบเทียบ เป็นเรื่องจำเป็นอย่างยิ่ง
5. สื่อการเรียนรู้ดิจิตัล
นอกจากการอบรมต่างๆ ให้แก่นักเรียน นิสิต และครู เซิร์นยังได้พัฒนาสื่อการเรียนรู้ดิจิตัลมากมาย ซึ่งเป็นอีกช่องทางหนึ่งในการเผยแพร่ความรู้เกี่ยวกับฟิสิกส์อนุภาคและงานวิจัยของเซิร์นแก่สาธารณชน สื่อการเรียนรู้ดิจิตัลที่เซิร์นพัฒนาขึ้นมีทั้งหนังสืออิเล็กทรอนิกส์, เกมส์ วีดีทัศน์ และชุดการสอน ผู้ที่สนใจสามารถเข้าถึงสื่อการเรียนรู้ดิจิตัลทั้งหมดนี้ได้ที่เว็บไซต์ทางการศึกษาของเซิร์นโดยไม่ต้องเสียค่าใช้จ่าย
6. การสอนลักษณะพื้นฐานของธรรมชาติของวิทยาศาสตร์
ธรรมชาติของวิทยาศาสตร์ (Nature of Science) เป็นหนึ่งในสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ที่อยู่ใน “หลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551” ซึ่งคาดหวังให้นักเรียน : “…รู้ว่าปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่เกิดขึ้นส่วนใหญ่มีรูปแบบที่แน่นอน สามารถอธิบายและตรวจสอบได้ภายใต้ข้อมูลและเครื่องมือที่มีอยู่ในช่วงเวลานั้นๆ (และ) เข้าใจว่าวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี สังคม และสิ่งแวดล้อมมีความสัมพันธ์กัน” การทำงานของนักวิทยาศาสตร์ที่เซิร์นสะท้อนให้เห็นถึงลักษณะพื้นฐานของธรรมชาติของวิทยาศาสตร์ดังกล่าวได้เป็นอย่างดี กล่าวคือ นักวิทยาศาสตร์ที่เซิร์นเชื่อ อย่างหนักแน่นเกี่ยวกับการมีอยู่ของกฎเกณฑ์ที่ควบคุมปรากฏ การณ์ในระดับอนุภาค ซึ่งเป็นกฎเกณฑ์เดียวกันกับกฎเกณฑ์ที่ควบคุมปรากฏการณ์ในระดับจักรวาล และนักวิทยาศาสตร์ที่เซิร์นพยายามศึกษาเพื่อที่จะเข้าใจกฎเกณฑ์นั้น
การทำงานของนักวิทยาศาสตร์เซิร์นยังสะท้อนให้เห็นถึงความสัมพันธ์ซึ่งกันและกันของวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี สังคม และสิ่งแวดล้อม กล่าวคือ ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์จำเป็นต้องอาศัยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี ในทางกลับกัน ความรู้ใหม่ทางวิทยาศาสตร์ก็นำไปสู่การพัฒนานวัตกรรมหรือเทคโนโลยีใหม่เช่นเดียวกัน และการเกิดขึ้นของเทคโนโลยีใหม่ก็จะส่งผลต่อรูปแบบการดำเนินชีวิตของผู้คนในอนาคตต่อไป นอกจากนี้ ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีต้องตั้งอยู่บนพื้นฐานความเข้าใจที่ดีของผู้คนในสังคม ดังจะเห็นได้จากความพยายามของเซิร์นในการสร้างความเข้าใจที่ถูกต้องแก่สาธารณชนมาโดยตลอด ทั้งนี้เพราะเซิร์นตระหนักดีว่า การขาดไปซึ่งความเข้าใจที่ถูกต้องของผู้คนในสังคม อาจทำให้งานวิจัยต่างๆ ที่เซิร์น หยุดชะงักหรือไม่สามารถดำเนินการต่อไปได้
ผู้ที่สนใจสามารถติดตามอ่านรายงานของ ดร.ลือชา ลดาชาติ ได้ที่ [http://www.krusmart.com/hall-of-fame-dpst-cern-luecha/]