เทคนิคการจัดการเรียนรู้เรื่อง วงจรไฟฟ้า

โดยใช้ “Electric circuit crosssign game”

นายธีรภัทร์ สุดถนอม(ผู้จัดทำ)

บทนำ

“วงจรไฟฟ้า” ถือได้ว่าเป็นส่วนหนึ่งในการเรียนรู้เกี่ยวกับไฟฟ้ากระแสในกลุ่มสาระการเรียนรู้วิชาวิทยาศาสตร์พื้นฐาน และวิชาวิทยาศาสตร์เพิ่มเติมในสาระฟิสิกส์ ซึ่งในการศึกษาการทำงานของเครื่องใช้ไฟฟ้า หรือกระบวนการการได้มาซึ่งไฟฟ้าภายในบ้าน ซึ่งมีกระบวนการหลายส่วนทั้งการคำนวณ กฎ หรือข้อเท็จจริงต่างๆ โดยสื่อกลางในการสร้างความเข้าใจเกี่ยวกับไฟฟ้า ก็คือ “วงจรไฟฟ้า” โดยที่นี้จะจัดการเรียนรู้โดยอาศัยการสอนในรูปแบบ Inquiry Based Learning (ในที่นี้จะใช้ 5E Learning) และการสร้างความชำนาญในการวิเคราะห์วงจรไฟฟ้าภายใต้กระบวนการ Game Based Learning โดยการใช้ Electric circuit crosssign game

กระบวนการการจัดการเรียนรู้

ขั้นนำ : การสร้างบรรยากาศการเรียนรู้ เช่นการอภิปรายความรู้เดิม หรือการเสนอที่เกี่ยวข้องเพื่อนำไปสู่การสอน

ขั้นสอน : การสร้างความรู้ที่จำเป็นอย่างคร่าวๆ แล้วนำไปสู่รายละเอียดในการสอน ในรูปแบบ Inquiry Based Learning (ในที่นี้จะใช้ 5E Learning) และการสร้างความชำนาญในการวิเคราะห์วงจรไฟฟ้าโดยการใช้ Electric circuit crosssign game ภายใต้กระบวนการ Game Based Learning

ขั้นสรุป : การสรุปเนื้อหา รวมถึงการตรวจสอบความเข้าใจอย่างคร่าวๆ

ขั้นประเมินผล : การวัดประเมินผลการจัดการเรียนรู้ ทั้งในรูปแบบระหว่างการสอน และการวัดผลประเมินผลหลังการสอนด้วยการสอบ

จุดมุ่งหมายของการเรียนรู้

1. ผู้เรียนสามารถอธิบายถึงการทำงานของวงจรไฟฟ้าเบื้องต้นได้
2. ผู้เรียนสามารถเข้าใจถึงกฎ สมการ หรือข้อเท็จจริงต่างๆที่เกิดขึ้นในการิเคราะห์วงจรไฟฟ้าได้ เช่นกฎของโอห์ม(Ohm’s law) การวิเคราะห์ความต้านทานในวงจร การวิเคราะห์วงจรไฟฟ้าด้วยกฎของเคอร์ชอร์ฟ (Kirchhoff’s law) เป็นต้น
3. ผู้เรียนสามารถนำความรู้ไปประยุกต์ใช้ในชีวิตประจำวันได้ เช่น การซ่อมแซมเครื่องใช้ไฟฟ้าเบื้องต้น ความรู้เกี่ยวกับความปลอดภัยในการซ่อมแซมเครื่องใช้ไฟฟ้า เป็นต้น

กระบวนการและขั้นตอนในการจัดการเรียนรู้

 ขั้นที่ 1 : (Engagement) สร้างความสนใจ โดยการสังเกตสิ่งรอบตัวรอบข้าง การสร้างคำถามเพื่อ

         ถกประเด็น พร้อมทั้งการหาความรู้เบื้องต้น เช่น

         - กระแสไฟฟ้าที่เราใช้มาจากที่ใด้ และมีกระบวนการใดที่สร้างขึ้นมา

         - มีกระบวนการในธรรมชาติแบบใด ที่เกี่ยวข้องกับกฎ ,สมการ หรือความสัมพันธ์ที่เกี่ยวข้องกับกระแสไฟฟ้าในชีวิตประจำวัน

ขั้นที่ 2 : (Explorer) โดยการใช้เทคโนโลยีรอบตัว เพื่องตอบปัญหาเหล่านั้นอย่างคร่าวๆ

ขั้นที่ 3 : (Explain) เมื่อนักเรียนทราบข้อเท็จจริงต่างๆกับวงจรไฟฟ้า นำไปสู่การอธิบายข้อเท็จจริง หรือปัญหาต่างๆของวงจรไฟฟ้า โดยการสร้างโจทย์ปัญหา และแก้ปัญหาโดยการใช้วงจรไฟฟ้าภายใต้เกม Electric circuit crosssign game

กระบวนการของกิจกรรม Electric circuit crosssign game

วัสดุ-อุปกรณ์

1. กระดาษ Post-it หลายสี (3-4 สี หรือมากกว่านั้น ตามความเหมาะสมกับจำนวนผู้เรียน)
2. ปากกา
3. กระดานภายในห้องเรียน หรือพื้นผนังเปล่าๆ

วิธีการและกติกาในการเล่น

ตอนที่ 1 : ครูจะแบ่งกลุ่มภายในชั้นเรียน แล้วจะกำหนดโจทย์(อาจเป็นโจทย์โดยตรง หรือลักษณะเชิงบูรณาการก็ได้ )และเงื่อนไขต่างๆ ขึ้นมา

ตอนที่ 2 : นักเรียนแต่ละกลุ่มจะพยายามคิดรูปแบบผังวงจรไฟฟ้าที่เป็นไปได้ขึ้นมา โดยใช้อุปกรณ์ในวงจรให้น้อยชิ้นที่สุดในเวลาที่จำกัด อาจประมาณ 1 นาที (โดยห้ามให้กลุ่มอื่นรู้วงจรที่กลุ่มตนเองสร้างขึ้น)

ตอนที่ 3 : นักเรียนแต่ละกลุ่มจะนำ Post-it เขียนอุปกรณ์ทางไฟฟ้าที่ใช้ พร้อมทั้งกำหนดค่าตัวแปรสำคัญของอุปกรณ์ชิ้นนั้นๆด้วย โดยให้แปะครั้งละ 1 อุปกรณ์เท่านั้น (ยกเว้นการนำ Post-it ของเงื่อนไขโจทย์มาแปะ อันนั้นเราสามารถแปะได้ แล้วแปะอุปกรณ์ของเราได้อีกครั้งในตาเดียวกัน โดยไม่นับคะแนนของอุปกรณ์โจทย์) โดยกลุ่มแรกจะจ้องเริ่มต้นด้วยการแปะแหล่งกำเนิดไฟฟ้า : ถ้าเงื่อนไขโจทย์มีให้ เราก็เริ่มแปะแหล่งกำเนิดไฟฟ้า แล้วค่อยแปะอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่น แล้วผลัดส่งต่อให้กลุ่มที่เป็นตาต่อไป

ตอนที่ 4 : ตาถัดไปจะมีเวลาให้แก้วงจรที่แตกต่างให้สามารถต่อไปได้ 1 นาที (ถ้าเกินจะถูกข้าม แล้วจะเสียคะแนน) แล้วนำ Post-it ไปติดตามขั้นที่ 3 แล้วผลัดให้ตาถัดไปในกลุ่มอื่น

ตอนที่ 5 : เมื่อต่อวงจรเสร็จ ครูจะตรวจสอบความถูกต้องของวงจร ถ้าไม่ถูกต้อง เกมจะดำเนินต่อจนกว่าวงจรจะถูกต้อง ถ้าวงจรถูกต้องตามเงื่อนไข ครูจะนับคะแนนที่เกิดขึ้น โดยกำหนดให้สายไฟมีค่าน้ำหนักคะแนนต่ำสุด(ในรูปที่แนบ จะใช้คำว่า"ค่าน้ำหนักของอุปกรณ์ไฟฟ้า") แล้วอุปกรณ์อื่นสามารถปรับระดับให้คะแนนมากขึ้นตามความยากของการนำมาใช้ในวงจร ตามวิธีการในรูปที่แนบมา ผู้ที่ได้คะแนนสูงสุดชนะ

 ขั้นที่ 4 : (Elaboration) การบูรณาการ และการขยายขอบเขตความรู้เพื่อเสริมความชำนาญและการสร้างองค์ความรู้ใหม่ๆ ในที่นี้ผู้สอน อาจใช้วิธีการสร้างกิจกรรมตามขั้นที่ 3 แต่เปลี่ยนแปลงลักษณะโจทย์เป็น โจทย์แบบบูรณาการ

ซึ่งในการคิดเชิงบูรณาการ ถึงแม้ คำตอบที่ต้องการ ในบางครั้งอาจไม่ใช้คำตอบของวิชาวิทยาศาสตร์โดย แต่กระบวนการคิดทั้งหมดจำเป็นต้องอาศัยแนวคิดทางวิทยาศาสตร์

         ตัวอย่าง : จงสร้างวงจรไฟฟ้ากระแสตรงที่ทำให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านหลอดไฟ 2 ดวง โดยดวงที่ 1 สามารถรับกระแสไฟฟ้าได้ 5 A และดวงที่ 2 รับกระแสไฟฟ้าได้ 10 A โดยใช้ค่าใช้จ่ายในการซื้ออุปกรณ์ให้น้อยที่สุด โดยกำหนดราคาของอุปกรณ์ทางไฟฟ้า ดังนี้

           -หลอดไฟ 10 บาท/ครั้ง

           -สวิตซ์ 5 บาท/ครั้ง

           -ตัวต้านทาน 5 บาท/ครั้ง

           -ตัวเก็บประจุ 7 บาท/ครั้ง

           -สายไฟ 2 บาท/ครั้ง   

   ตัวอย่างการบูรณาการ

          -วิชาคณิตศาสตร์ : การหาค่าใช้จ่ายที่ต่ำที่สุด การหาจำนวนวิธีโดยจำกัดอุปกรณ์ และจำนวนการใช้ของอุปกรณ์

          -วิชาสังคมศึกษา (สาระเศรษฐศาสตร์) : การจัดทำรายรับรายจ่ายของการใช้อุปกรณ์ไฟฟ้า

ขั้นที่ 5 : (Evaluation) การประเมินผล ในขณะที่ผ่านการสอนไปไม่นานมากอาจใช้การประเมินในขั้นเรียนในขั้นที่ 1-4 หรืออาจอาศัยการสอบหลังการเรียนการสอนโดยปกติ ขึ้นอยู่กับความเหมาะสมในการวัดประเมินผลแบบต่างๆกับสภาพการจัดการเรียนรู้ภายในชั้นเรียน

ผู้เรียนได้อะไรบ้างจากเกม

1. ผู้เรียนได้ใช้กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมในการสร้างวงจรไฟฟ้า
2. ผู้เรียนได้ฝึกการแก้ไขปัญหาเฉพาะหน้า เนื่องจากรูปแบบของวงจรไฟฟ้าในแตาและกลุ่มนั้นแตกต่างกัน ทำให้เราต้องฝึกกระบวนการคิดต่อยอดจากสิ่งที่กลุ่มถัดมาทำนั้นว่า จะทำอย่างไรบ้างให้วงจรนั้นเสร็จ ใช้วัสดุน้อยชิ้น และใช้อุปกรณ์ทางไฟฟ้าที่หลากหลาย
3. สื่อการสอนใช้ค่าใช้จ่ายน้อย สามารถใช้สิ่งที่อยู่ใกล้ตัวได้

ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับ

1. ผู้เรียนได้รับการเรียนการสอนวิชาวิทยาศาสตร์ในรูปแบบที่น่าสนใจมากขึ้น
2. กิจกรรมส่งผลทำให้ผุู้สอนจัดการเรียนการสอนได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น
3. ผู้เรียนมีประสิทธิภาพในการเรียนรู้เกี่ยวกับวงจรไฟฟ้ามากขึ้น