จับระบบนิเวศมาจำลอง ลงกล่อง Ecobox
เมื่อการทำชิ้นงานเพียงหนึ่งชิ้น สามารถบูรณาการ 4 วิชาที่แตกต่างกันอย่าง วิทยาศาสตร์, คณิตศาสตร์, การออกแบบเชิงวิศวกรรม และคอมพิวเตอร์ ให้เข้ากันได้อย่างน่าอัศจรรย์ ภายใต้หัวข้อ "ระบบนิเวศ"
“เพราะโจทย์ในชีวิตจริง ไม่ได้แยกตามรายวิชา” - คำกล่าวจากผู้ก่อตั้งโรงเรียนดรุณสิกขาลัย (โครงการ วมว.)
ในตอนเด็กทุกคนคงเคยได้ฝึกบวกเลข ได้เคยทำความรู้จักกับสัตว์และพืชพรรณนานาชนิดได้อย่างสนุกสนาน แต่เมื่อเรียนในระดับที่สูงขึ้น การพบเจอกับสมการหน้าตาประหลาด หรือระบบร่างกายที่แสนซับซ้อน กลับไม่น่าดึงดูดให้เรียนรู้เท่าใดนัก เพราะเรายังไม่เห็นถึงความสำคัญของเนื้อหา หรือหนทางในการนำไปประยุกต์ใช้แม้แต่น้อย
ครูติ้ง จินตนา วงศ์ต๊ะ คุณครูวิชาชีววิทยา ของนักเรียนระดับชั้นมัธยมศึกษาตอนปลาย โรงเรียนดรุณสิกขาลัย (โครงการ วมว.) ได้มีตัวอย่างชิ้นงานการบูรณาการแบบพหุวิทยาการ (Multidisciplinary project) ซึ่งรวบรวมวิชาที่แตกต่างกัน 4 วิชา ให้เข้ามารวมกันอยู่ภายใต้หัวข้อระบบนิเวศ ในชื่อชิ้นงาน Ecobox
Ecobox เป็นชิ้นงานในรายวิชา ESC 415 The relation (วิชาที่ว่าด้วยความสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิตกับสิ่งแวดล้อมในระบบนิเวศ ดินหินแร่ และความสัมพันธ์กับฟังก์ชั่นทางคณิตศาสตร์ ในหลักสูตร Story-based learning ของทางโรงเรียน) ซึ่งเป็นการบูรณาการระหว่างวิชาชีววิทยา หัวข้อระบบนิเวศ, วิชาคณิตศาสตร์ หัวข้อความสัมพันธ์และฟังก์ชัน, วิชาพื้นฐานทางวิศวกรรม หัวข้อการวาดแบบเชิงวิศวกรรม (Drawing) และวิชาคอมพิวเตอร์ หัวข้อการเขียนโปรแกรมเบื้องต้น
ตัวชิ้นงานถูกออกแบบมาสำหรับนักเรียนระดับชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 เทอมที่ 1 โดยใช้ระยะเวลาในการทำงานรวม 2 เดือน ตั้งแต่การออกแบบชิ้นงาน คำนวณความสัมพันธ์ของประชากร การเขียนโปรแกรมเบื้องต้น และการดูแลรักษาสิ่งมีชีวิตจริง
ชีววิทยา พาท่องโลกระบบนิเวศ
หัวใจหลักของชิ้นงาน Ecobox คือ การจำลองระบบนิเวศแบบสวนถาดหรือ Terrarium ทำให้คุณครูวิชาชีววิทยาจำนวน 3 คนจะต้องเป็นหัวงานหลักสำหรับดำเนินกิจกรรม โดยครูติ้งจะแบ่งนักเรียนออกเป็น 4-5 กลุ่ม กลุ่มละ 5-6 คน เพื่อรับหัวข้อลักษณะของพื้นที่ทั้งหมด 4-5 รูปแบบที่แตกต่างกัน โดยจะขึ้นอยู่กับโจทย์ในแต่ละปี เช่น บางปีแบ่งตามลักษณะภูมิประเทศ บางปีแบ่งตามระดับความสูงจากน้ำทะเลของพื้นที่ และบางปีแบ่งเป็น น้ำ บก ทะเลทราย และกึ่งบกกึ่งน้ำ เป็นต้น
นักเรียนจะต้องทำการเลือกพื้นที่ในโลกความเป็นจริง โดยต้องมีเงื่อนไขตรงตามโจทย์ที่กลุ่มของตนเองได้รับ จากนั้นจะต้องหาข้อมูลสิ่งมีชีวิตทั้งพืชและสัตว์ที่อยู่อาศัยในพื้นที่ที่เลือกไว้ พร้อมทั้งเขียนสายใยอาหาร (Food web) ของสิ่งมีชีวิตทุกตัวที่พบในระบบนั้น
เพื่อสร้างบรรยากาศให้กับนักเรียน ครูติ้งจะมีการพานักเรียนเข้าสู่โลกของระบบนิเวศ ผ่านกิจกรรมต่าง ๆ ตั้งแต่ห้องเรียนบรรยาย แลปสำรวจระบบนิเวศ จนกระทั่งพานักเรียนไปทัศนศึกษาที่ป่าชายเลน เป็นต้น
เสริมด้วยคณิต คิดประชากร
หลังจากนักเรียนได้ข้อมูลสายใยอาหารของระบบนิเวศนั้น ๆ แล้ว นักเรียนจะต้องเลือกห่วงโซ่อาหารที่ตนเองสนใจมา 1 ห่วง โดยมีประชากร 3-4 ชนิด ซึ่งนักเรียนจะต้องนำมาสร้างพีระมิดพลังงาน เพื่อใช้สำหรับการจำลองจำนวนประชากรต่อไป
นักเรียนจะได้เรียนรู้สมการ Lotka-voltera ซึ่งเป็นสมการที่แสดงความสัมพันธ์ของผู้ล่ากับเหยื่อซึ่งใช้สำหรับจำลองจำนวนประชากรของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดในช่วงเวลาต่าง ๆ โดยมีตัวแปรที่นักเรียนต้องค้นหาข้อมูลเพิ่ม เช่น อัตราการกินเหยื่อของผู้ล่า อัตราการเกิดใหม่และอัตราการตายของเหยื่อ เป็นต้น โดยกราฟฟังก์ชันที่ได้จากสมการ Lotka-voltera จะทำให้นักเรียนได้เห็นถึงการเปลี่ยนไปของประชากรเทียบกับเวลา และเข้าใจวงจรของระบบนิเวศได้ดียิ่งขึ้น
วาดแบบวิศวกรรม ก่อนทำชิ้นงาน
เนื่องจากโรงเรียนเป็นหลักสูตรวิทยาศาสตร์-วิศวกรรมศาสตร์ ทำให้นักเรียนมีพื้นฐานการวาดแบบเชิงวิศวกรรมจากวิชา ESC 417 The Fundamental of Engineering อยู่เป็นทุนเดิม จึงไม่จำเป็นต้องสอนเนื้อหาเพิ่มเติม
โดยนักเรียนจะต้องวาดแบบ Top Front Side ที่กำหนดอัตราส่วนของสถานที่จริงและขนาดของสิ่งมีชีวิตให้เหมาะสมกับกล่องที่ได้รับและจะต้องออกแบบการจัดวางพื้นที่ให้สมจริง รวมถึงวางตำแหน่งของสัตว์ ตำแหน่งของพืชให้เหมาะสม โดยต้องผ่านการยืนยันแบบร่างจากคุณครูก่อนจึงจะสามารถเริ่มทำชิ้นงานจริงได้
ชอปปิ้งให้ประหยัด ต้องรู้จักดัดแปลง
หลังจากแบบร่างได้รับการยืนยันจากคุณครู นักเรียนจะสามารถเดินทางไปยังตลาดต้นไม้ เช่น ตลาดนัดจัตุจักร และตลาดสนามหลวง 2 เป็นต้น ซึ่งนักเรียนในกลุ่มจะต้องแชร์เงินส่วนตัวในการซื้อของทุกชิ้น เพื่อไม่ให้เด็กติดนิสัยใช้เงินแก้ปัญหา ทำให้นักเรียนต้องมีการวางแผน คำนวณค่าใช้จ่าย และรู้จักต่อรองราคากับร้านค้ามากยิ่งขึ้น
ในส่วนของพืชที่นักเรียนใช้จะต้องมีลักษณะรูปทรง (form) ที่ใกล้เคียงกับพืชจริงในระบบนิเวศ และมีขนาดใกล้เคียงกับสัดส่วนพืชเมื่อจำลองในกล่อง ทำให้นักเรียนต้องทำการวางแผนให้ดีว่าพืชชนิดใดมีคุณสมบัติเหมาะสมที่สุด
ในส่วนของสัตว์ ครูติ้งได้ย้ำเตือนให้นักเรียนใช้การปั้นโมเดลสัตว์จำลองเท่านั้น เนื่องจากการดูแลสัตว์ในกล่องจะต้องระมัดระวังอย่างมาก ซึ่งนักเรียนไม่สามารถดูแลได้ตลอดเวลา และอาจส่งผลให้สัตว์ตายได้
เสริมคอมพิวเตอร์ เซนเซอร์วัดผล
เนื่องจากนักเรียนจะต้องดูแลรักษาสิ่งมีชีวิตใน Ecobox ให้อยู่รอดตลอดเวลาหลังจากชิ้นงานเสร็จประมาณ 2 อาทิตย์ ทำให้พวกเขาต้องเลือกสถานที่ อุณหภูมิ การรดน้ำให้เหมาะสม ทางคณะครูจึงมีการเพิ่มเนื้อหาให้นักเรียนได้ประยุกต์ใช้การเขียนโปรแกรมในการเก็บข้อมูลที่เหมาะสมต่าง ๆ เช่น อุณหภูมิ และความชื้น ผ่าน Microcontroller board อย่าง Arduino Kid-bright หรือ Micro:bit อีกด้วย
ถึงเวลาโชว์ของ ให้คะแนนกล่อง Ecobox
คะแนนของนักเรียนจะมาจากการส่งรายงาน, ชิ้นงาน Ecobox, แบบร่าง และการนำเสนอ โดยคุณครูทุกคนจะมีฟอร์มสำหรับให้คะแนนนักเรียนแต่ละกลุ่ม ซึ่งมีเกณฑ์ต่าง ๆ ครอบคลุมทั้งเทคนิคการนำเสนอ ความถูกต้องของเนื้อหา ความคิดสร้างสรรค์ การออกแบบ ความสวยงาม การตอบคำถาม และการทำงานเป็นทีม เป็นต้น
นอกจากนี้ นักเรียนจะได้ทำแบบประเมินตนเองรายบุคคล โดยเน้นที่การทำงานเป็นทีม และ การพัฒนาSoft skills ต่าง ๆ ซึ่งคะแนนในส่วนนี้จะไม่มีผลต่อชิ้นงาน Ecobox แต่ครูจะนำไปใช้สำหรับปรับปรุงรูปแบบโครงงานในปีถัดไป รวมถึงทำให้ทราบความขัดแย้งในกลุ่มนักเรียน ซึ่งจะทำให้ครูสามารถวางแผนเข้าไปช่วยเหลือนักเรียนได้ทันท่วงทีมากขึ้น
แม้ชิ้นงาน Ecobox จะมีความน่าสนใจ แต่ยังมีข้อจำกัดหลายด้านในการนำไปปรับใช้ในโรงเรียนทั่วไป เนื่องจากนักเรียนจะต้องใช้เวลาร่วมกันในการพูดคุยและวางแผนชิ้นงานนอกเวลาเรียนในห้องเรียน รวมถึงต้องใช้ความร่วมมือของคุณครูหลายท่านในการวางแผนและให้คำปรึกษานักเรียนอย่างใกล้ชิด ทำให้ Ecobox เหมาะกับโรงเรียนประจำและโรงเรียนที่มีจำนวนนักเรียนที่ไม่มากเกินไป
ถึงกระนั้น ครูติ้งยังเชื่อว่าไอเดียของ Ecobox จะเป็นแรงบันดาลใจที่ดีให้กับคุณครูผู้สนใจการบูรณาการทุกท่าน และคาดหวังว่านักเรียนทั่วประเทศจะเข้าใจความสำคัญของเนื้อหาที่ได้เรียนผ่านการบูรณาการที่มีประสิทธิภาพต่อไป
