ทุกวันนี้ เรามองวิชาฟิสิกส์อย่างไรกัน? เป็นวิชาที่เข้าใจยาก จำเยอะ ไม่รู้เรียนไปทำไม อันที่จริงแล้ววิชาฟิสิกส์เป็นวิชาที่ศึกษาเกี่ยวกับปรากฎการณ์ทางธรรมชาติ ซึ่งปัญหาคือธรรมชาติเป็นอะไรที่เข้าใจยากมาก และยังมีปริศนาอีกมากที่มนุษย์เรายังหาคำตอบไม่ได้ แต่ในปัจจุบันนี้เรากลับจดจ่อกับการทำข้อสอบเสียมากกว่าจนขาดทักษะที่สำคัญ คือ การคิดวิเคราะห์ ทั้งการวิเคราะห์ที่มาที่ไป การเชื่อมโยงข้อมูล และอื่นๆ

วัตถุประสงค์ของบทความนี้ จึงมีจุดประสงค์เพื่อเสนอกระบวนการเรียนการสอนวิชาฟิสิกส์เพื่อฝึกให้ทั้งผู้เรียนและผู้สอนมีทักษะการคิดวิเคราะห์ การเชื่อมโยงข้อมูล และเรียนรู้ว่าฟิสิกส์ไม่ใช่วิชาที่เน้นการท่องสูตร

ผู้เขียนเคยมีประสบการณ์เมื่อตอนกำลังศึกษาอยู่ระดับชั้นมัธยมศึกษาตอนต้น ณ ขณะนั้นผู้เขียนเพิ่งรู้จักสูตรพลังงานจลน์ครั้งแรก ซึ่งถ้าใครที่เคยเรียนมาแล้วจะรู้ว่า พลังงานจลน์มีสูตรว่า

โดยอาจารย์เริ่มต้นจากการเขียนสมการนี้บนกระดาน แล้วก็เขียนโจทย์บนกระดานให้ลองทำ ตอนนั้นผู้เขียนรู้แค่ว่าพลังงานจลน์มันเกี่ยวกับอัตราเร็ว แต่ทำไมต้องเป็นอัตราเร็วยกกำลังสองล่ะ? แล้วทำไมต้องมีหนึ่งส่วนสองด้วย ความสงสัยนี้จางหายลงเมื่อผู้เขียนขึ้นชั้นมัธยมศึกษาตอนปลาย มีอาจารย์ท่านหนึ่งสอนวิธีพิสูจน์ทฤษฎีงานลัพธ์และพลังงานจลน์ โดยใช้แค่กฎของนิวตันข้อที่สองและการเคลื่อนที่เชิงเส้นเท่านั้น ซึ่งตามหลักสูตรกระทรวงศึกษาธิการจะได้เรียนก่อนเรียนงานพลังงานอยู่แล้ว ดังนี้

การพิสูจน์แบบนี้ช่วยอะไรเราได้มากกว่าการแค่จำสูตรได้มั่ง? หนึ่งคือรู้เลยว่าทำไมขนาดมันต้องเป็นหนึ่งส่วนสองคูณมวลคูณอัตราเร็วกำลังสอง สองคือทำให้รู้ว่าจริงๆ แล้ว งานและพลังงานก็คือการมองกฎของนิวตันข้อที่สองเทียบกับการกระจัดเท่านั้นเอง และสามคือการทำให้เราเข้าใจปรากฏการณ์ธรรมชาติต่างๆ มากขึ้น เช่น การออกแรงผลักกล่องให้เคลื่อนที่ไปเป็นระยะทางหนึ่ง(งานของแรงที่ออก) จะทำให้พลังงานของระบบเปลี่ยนแปลงไป (ในที่นี้คือเร็วขึ้น ช้าลง)

ดังนั้น ขั้นตอนการเรียนการสอนวิชาฟิสิกส์ไม่ควรเริ่มต้นด้วยการนำสูตรมาให้ท่องเลยเสียทันทีทันใด แต่ควรมีกระบวนการดังนี้

1 ใช้ทักษะการสังเกตปรากฏการณ์ธรรมชาติก่อน อาจเป็นการทดลองเล็กๆ น้อยๆ การเปิดคลิปวีดีโอ หรือ การสังเกตสิ่งรอบตัว เช่น ลองสังเกตว่าทำไมลูกบอลที่มีมวลเยอะกว่า ชน ลูกบอลที่มีมวลน้อยกว่า ด้วยขนาดของความเร็วที่เท่ากัน ทำไมลูกที่มีมวลน้อยกว่าถึงกระดอนไกลกว่า? (การดลและโมเมนตัม)

2 ใช้ทฤษฎีมาอธิบาย ขั้นตอนนี้ก็คือการพิสูจน์สูตรโดยอาจใช้ความรู้ที่เคยเรียนมาต่อยอด เช่น การใช้ความรู้เรื่องกฎของนิวตันกับการเคลื่อนที่เชิงเส้นมาพิสูจน์ทฤษฎีงานลัพธ์และพลังงานจลน์ ดังที่ได้กล่าวไป

แต่ถ้าหากเป็นกรณีที่การพิสูจน์ทำได้ยากมากๆ หรือได้มาจากการทดลอง อย่างเช่น กฎของคูลอมป์ ก็อาจใช้วิธีการอธิบายความสัมพันธ์ โดยในที่นี้ก็อาจอธิบายว่า เวลาที่ประจุเข้าใกล้กันจะทำให้เกิดปรากฏการณ์ 2 รูปแบบ ได้แก่ ผลักกันหรือดูดกัน ซึ่งเป็นผลมาจากแรงทางไฟฟ้า ซึ่งขนาดของแรงทางไฟฟ้าขึ้นกับประจุของทั้งสองตัว คือ ถ้ายิ่งประจุเยอะ แรงก็ยิ่งมาก และถ้าวางประจุอยู่ไกลกัน แรงก็จะน้อย(ไม่ค่อยดูดหรือผลักกันสักเท่าไหร่) ดังนั้น จะได้ว่าขนาดของแรงไฟฟ้าขึ้นอยู่กับปริมาณประจุของทั้ง2ประจุ และ ระยะห่างระหว่างสองประจุ แล้วคูณด้วยค่าคงตัว(k) อีกที ดังนี้

3 ลองฝึกทำโจทย์ที่หลายหลาย เพื่อฝึกการประยุกต์ใช้เนื้อหาที่เรียนมา โดยโจทย์ที่จะให้นักเรียนทำควรเริ่มจากง่ายไปยาก เสมือนการไต่บันไดทีละขั้น จะช่วยในการเช็คจุดที่ยังไม่เข้าใจได้ดีมากกว่า

คำแนะนำของผู้เขียน คือ แต่ละบทของวิชาฟิสิกส์มีลักษณะที่แตกต่างกัน ทั้งความยากง่าย และ เนื้อหาที่หลากหลาย กระบวนการเรียนการสอนวิชาฟิสิกส์จึงควรมีความยืดหยุ่น ขึ้นอยู่กับว่าแบบไหนที่เหมาะสมแก่การถ่ายทอดความรู้ให้กับนักเรียนได้มากที่สุด เทคนิคการเรียนการสอนในแต่ละบทก็ไม่จำเป็นตองเหมือนกันเสมอไป ขอแค่ให้อยู่บนพื้นฐานของการวิเคราะห์ข้อมูลก็พอ

โดยสรุป คือ การเรียนการสอนวิชาฟิสิกส์ควรวางอยู่บนหลักของเหตุและผล ซึ่งการบวนการสอนควรเริ่มต้นด้วยการสังเกตปรากฏการณ์ธรรมชาติก่อน ไม่ว่าจะเป็นการทดลองหรือการเปิดคลิปวีดีโอที่เกี่ยวข้อง จากนั้นจึงเริ่มอธิบายด้วยทฤษฎีต่างๆ โดยอาจมีการนำวิชาคณิตศาสตร์เข้ามาช่วยด้วย และเมื่อนักเรียนเข้าใจเนื้อหาแล้วก็ฝึกทำโจทย์ที่หลากหลายโดยเริ่มจากง่ายไปยาก

การจัดการเรียนการสอนรูปแบบนี้ อาจทำได้ค่อนข้างยากเพราะต้องอาศัยความรู้ที่ยิ่งกว่าเดิม ยิ่งตัวเนื้อหาฟิสิกส์ก็ยากแล้ว ยังต้องฝึกการค่อยๆ ไล่แนวคิดหรือconceptไปเรื่อยๆ อีกต่างหาก เพราะการเรียนฟิสิกส์ก็เหมือนการขึ้นบันได ต้องค่อยๆ ไปทีละขั้น แต่ถ้าหากจัดการเรียนการสอนลักษณะนี้ได้จริง ผู้เขียนเชื่อว่าจะทำให้นักเรียนมีทักษะการคิดวิเคราะห์ที่สูงขึ้น รู้จักการเชื่อมโยงข้อมูล ไม่เชื่ออะไรง่ายๆ และเข้าใจกระบวนการธรรมชาติมากขึ้นอย่างแน่นอน