ชุดการเรียนรู้แบบสะเต็ม เรื่องเซลล์เคมีไฟฟ้า

ชุดการเรียนรู้สะเต็มชุดนี้ได้ใช้การเรียนรู้แบบที่สะเต็มเป็นการเรียนรู้ที่ส่งเริมการนำความรู้และกระบวนการที่ได้มาแก้ปัญหาโดยใช้กระบวนการเรียนรู้จาก 4 สหวิชา คือ วิทยาศาสตร์(Science) เทคโนโลยี(Technology) วิศวกรรมศาสตร์(Engineering) และคณิตศาสตร์(Mathematics) เพื่อแก้ปัญหาจากการตั้งคำถามเกี่ยวกับปัญหา ออกแบบและค้นคว้าข้อมูล วิเคราะห์ข้อมูลที่หามาได้เพื่อออกแบบหนทางการแก้ปัญหานอกเหนือจากความรู้ที่ได้แล้วยังได้ทักษะต่าง ๆ เพิ่มขึ้นจากการเรียนรู้แบบสะเต็มด้วย คือ ความคิดสร้างสรรค์ การประดิษฐ์ ความกล้าแสดงออก การคิดอย่างมีเหตุผล และการใช้เทคโนโลยี

การออกแบบชุดการเรียนรู้แบบสะเต็มในเรื่องเซลล์เคมีไฟฟ้า เพื่อที่จะพัฒนาผลการเรียนรู้ของผู้เรียน และยังคาดหวังให้ผู้เรียนสร้างความเชื่อมโยงของเนื้อหาทั้ง 4 วิชากับการแก้ปัญหาในชีวิตประจำวันอย่างสร้างสรรค์ มีเหตุผลและมีคุณภาพ ชุดการเรียนรู้ได้ถูกสร้างในรูปแบบ แผนการจัดการเรียนรู้ ที่กำหนดสถานการณ์จำลองเพื่อให้นักเรียนแก้ปัญหาโดยการออกแบบแหล่งกำเนิดไฟฟ้า จากการนำแบบจำลองออนไลน์และใบกิจกรรมเป็นเครื่องมือในการสำรวจและสืบค้นเพื่อหาคำตอบ จากกิจกรรม "ไร้ a light ต้อง light a light"

กิจกรรม ไร้ a light ต้อง light a light

-ขั้นระบุปัญหา

1. ครูนำเข้าสู่บทเรียนด้วยเหตุการณ์สมมุติแก่นักเรียน

สถานการณ์ : นักเรียนติดอยู่ในโรงเรียนที่เกิดฝนตกและน้ำท่วมหนัก ทำให้ไม่สามารถออกนอกอาคารได้ เพื่อความปลอดภัยของนักเรียน เจ้าหน้าที่ได้ทำการตัดไฟส่งผลให้ไม่สามารถใช้ไฟฟ้าได้ แต่ไฟฟ้าเป็นจำเป็นอย่างมากในยามกลางคืน นักเรียนจึงได้ไปที่ห้องเคมีเพื่อหาสิ่งที่สามารถนำมาสร้างไฟฟ้าเพื่อให้หลอดไฟสว่าง

2. นักเรียนแบ่งกลุ่มละ 3 คน เพื่อศึกษาสถานการณ์และเงื่อนไขของสถานการณ์

3. ครูอธิบายถึงกิจกรรม ไร้ a light ต้อง light a light

-ขั้นรวบรวมข้อมูลและแนวคิดที่เกี่ยวข้องกับการแก้ปัญหา

1. นักเรียนศึกษาใบความรู้และทดสอบปฏิกิรยาของสารคู่ต่าง ๆ จาก แบบจำลองเซลล์เคมีไฟฟ้า https://web.mst.edu/~gbert/Electro/Electrochem.html เพื่อวิเคราะห์ข้อมูลทั้ง 4 ตอน ดังนี้

• ตอนที่ 1 การหาค่าศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของครึ่งเซลล์รีดักชันที่ 298K เพื่อหาค่า E0 ของแต่ละครึ่งเซลล์รีดักชัน โดยเปรียบเทียบกับแก๊สไฮโดรเจน
• ตอนที่ 2 การเปรียบเทียบครึ่งเซลล์ที่มีขั้วและสารละลายต่างกันต่อค่าศักย์ไฟฟ้า เพื่อหาคู่ของขั้วไฟฟ้าและสารละลายอิเล็กโทรไลต์ที่ทำให้เกิดค่า E cell มากที่สุด
• ตอนที่ 3 การเปรียบเทียบความเข้มข้นของสารละลายที่มีผลต่อค่าศักย์ไฟฟ้า เพื่อหาความเข้มข้นของสารละลายที่ทำให้เกิดค่า E cell มากที่สุด

ในขั้นนี้แต่ละตอนนักเรียนต้องวิเคราะห์ถึงการสลับขั้วของสารละลาย การเพิ่มลดของความเข้มข้นของสารละลายเพื่อให้เซลล์เคมีไฟฟ้าของกลุ่มตัวเองมีค่าศักย์ไฟฟ้ามากที่สุด

2. นักเรียนบันทึกข้อมูลที่ได้สำรวจและสืบค้นมาจากแบบจำลองเซลล์เคมีไฟฟ้า

-ขั้นออกแบบวิธีแก้ปัญหา

1. ครูนำเข้าสู่ตอนที่ 4 โดยทบทวนสถานการ์และกำหนดเงื่อนไขในการผลิตที่นักเรียนจะต้องใช้เงินเพื่อซื้อสินค้าจากห้องเคมี ให้น้อยที่สุด เพื่อที่จะสร้างเซลล์ไฟฟ้าเคมี
2. นักเรียนร่วมกันออกแบบเซลล์เคมีไฟฟ้า

-ขั้นวางแผนและดำเนินการแก้ไข

1. นักเรียนดำเนินการร่างแบบเซลล์เคมีไฟฟ้า และทดสอบศักย์ไฟฟ้าด้วยแบบจำลองเซลล์เคมีไฟฟ้าอีกครั้ง

-ขั้นเสนอวิธีการแก้ปัญหา ผลการแก้ปัญหาหรือชิ้นงาน

1. นักเรียนนำเสนอแนวคิดในการออกแบบ และอธิบายถึงองค์ความรู้ที่นำมาออกแบบ หากทำไม่สำเร็จหรือได้น้อยกว่าเพื่อน หรือใช้เงินมากกว่าเพื่อนให้อธิบายถึงแนวทางการปรับปรุงและแก้ไข
2. ครูและนักเรียนร่วมกันสรุปและอภิปรายเกี่ยวกับกิจกรรม

เนื่องจากตอนที่ใช้กิจกรรมนี้โรงเรียนมีการแบ่งการเรียนการสอนเป็นแบบ hybrid ที่มีทั้งออนไลน์และออนไซต์ ทำให้นักเรียนได้ทำแค่ขั้นของการออกแบบทางทฤษฎี ในเทอมหน้าจะพานักเรียนทำแบบเต็มรูปแบบและให้นักเรียนได้ทดลองสร้างเซลล์เคมีไฟฟ้าจากสารละลายจริง ๆ

กิจกรรมนี้ใช้เวลาในการทำกิจกรรมประมาณ 2 คาบ (100 นาที) แต่ถ้าหากมีการทดลองสร้างเซลล์เคมีไฟฟ้าโดยใช้ขั้วและสารละลายจริง ๆ อาจจะเป็น 4 คาบ (200 นาที) เพื่อให้ผู้เรียนได้ทำการสร้างเซลล์เคมีไฟฟ้าขึ้นมาและทดสอบและเปรียบเทียบความสว่างกับกลุ่มอื่น ๆ

สื่อและแหล่งการเรียนรู้ที่ใช้

1. แบบจำลองเซลล์เคมีไฟฟ้า https://web.mst.edu/~gbert/Electro/Electrochem.html
2. ใบกิจกรรม ไร้ a light ต้อง light a light

สะเต็ม (STEM) ที่นักเรียนได้จากการทำกิจกรรม

Science : เนื้อหาเกี่ยวกับเคมีไฟฟ้า และเซลล์เคมีไฟฟ้า

Technology : การใช้แบบจำลองเซลล์เคมีไฟฟ้าด้วยแพลตฟอร์มออนไลน์

Engineering : การออกแบบเซลล์เคมีไฟฟ้า

Mathematics : การเปรียบเทียบศักย์ไฟฟ้า และการคำนวณค่าใช้จ่ายในการสร้างเซลล์เคมีไฟฟ้า

การออกแบบการเรียนรู้โดยใช้สะเต็มในครั้งนี้เป็นการออกแบบครั้งแรกของผมเลย อยากให้นักเรียนได้เกิดทักษะกระบวนการจริงจากการเรียนรู้ และยังให้ผู้เรียนได้มีปฏิสัมพันธ์กับกลุ่มด้วย เพราะการเรียนออนไลน์ที่บ้านทำให้ผู้เรียนขาดปฏิสัมพันธ์กับผู้อื่น จากการสัมภาษณ์บางส่วนพบว่าผู้เรียนที่เรียนออนไลน์อยู่ได้มีการสร้างแชทกลุ่มมาเพื่อใช้ในการสื่อสารเกี่ยวกับกิจกรรม และสามารถทำได้สำเร็จ

สำหรับเหตุผลที่ให้ออกแบบโดยใช้แบบจำลองก่อนนักเรียนจะได้มีการวางแผนที่สามารถเห็นผลได้ก่อนที่จะลงมือทำจริง และช่วยลดการใช้สารเคมีในการทดลอง เพราะนักเรียนได้ศึกษาถึงสารและความเข้มข้นที่ดีที่สุดแล้ว

ครูท่านใดสนใจสามารถนำไปปรับใช้กันได้เลยนะครับ หรือถ้ามีส่วนไหนแนะนำหรือติชมสามารถแนะนำกันได้เลยนะครับ :-)