รูปแบบการจัดการเรียนรู้แบบนึงที่น่าสนใจในศตวรรษที่ 21 สำหรับการนำมาใช้เพื่อพัฒนาความสามารถในการคิดอย่างมีวิจารณญาณและการคิดแก้ปัญหา คือรูปแบบการสืบเสาะที่ขับเคลื่อนด้วยกลวิธีโต้แย้ง Argument-Driven Inquiry Model : ADI ซึ่งถูกพัฒนามาจากนักการศึกษา Enderle, Groome, & Sampson (2012) เป็นรูปแบบการจัดการเรียนรู้ที่ให้ความสำคัญในการส่งเสริมความเข้าใจในด้านการเรียนวิทยาศาสตร์ยังมีเหตุผล สามารถทำให้ผู้เรียนเกิดการเรียนรู้อย่างแท้จริง รวมทั้งยังเป็นการพัฒนาความรู้ ทักษะกระบวนการด้านการคิดอย่างมีเหตุผล ที่ทำให้ผู้เรียนสามารถเชื่อมโยงความรู้กับสถานการณ์จริงในชีวิตประจำวัน การนำรูปแบบการเรียนรู้แบบสืบเสาะที่ขับเคลื่อนด้วยกลวิธีโต้แย้งมาใช้ในการจัดการเรียนการสอนในห้องเรียน สามารถส่งเสริมให้นักเรียนมีความคิดวิเคราะห์ข้อมูลอย่างมีวิจารณญาณได้ เนื่องจากแบบการสอนดังกล่าวเป็นการสอนแบบบูรณาการ มีการสอนแบบสืบสร่วมกับการโต้แย้ง ผู้เรียนสามารถสร้างบริบทในการโต้แย้งในชั้นเรียนอย่างมีเหตุผล ซึ่งสามารถกระตุ้นให้นักเรียนเกิดทักษะกระบวนการวิเคราะห์อย่างไตร่ตรองและคิดอย่างมีวิจารณญาณได้ สามารถหาหลักฐานสนับสนุนข้อโต้แย้งต่างๆที่มีความน่าเชื่อถือ รวมทั้งยังสามารถนำความรู้ไปคิดแก้ไขปัญหาต่างๆที่เกิดขึ้นในชีวิตประจำวันได้

1. การจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะร่วมกับกลวิธีการโต้แย้ง (Argument-Driven Inquiry: ADI) คือการจัดการเรียนรู้ทางเคมี เรื่องพอลิเมอร์ โดยเน้นกระบวนการสืบเสาะร่วมกับกลวิธีโต้แย้ง ซึ่งผู้วิจัยได้พิจารณาตามแนวคิดของ Sampson et al.2011 ประกอบด้วย 7 ขั้นตอนดังนี้

1) การระบุภาระงาน (Indentification of the Task) เป็นการนำเข้าสู่ภาระงานที่ต้องให้นักเรียนปฏิบัติเพื่อสร้างความเข้าใจในสถานการณ์หรือปัญหาที่มีความสนใจเกี่ยวกับเนื้อหาเรื่องพอลิเมอร์ และวิเคราะห์สถานการณ์เชื่อมโยงระหว่างประสบการณ์เดิมกับประสบการณ์ที่ศึกษาจนเกิดข้อสงสัยนำไปสู่การระบุพนักงาน

                2) การสำรวจและรวบรวมข้อมูล (The Generation of Data) การออกแบบการสำรวจตรวจสอบจากสถานการณ์ปัญหาในกลุ่มโดยการทดลองหรือสืบค้น ดำเนินการสำรวจตรวจสอบ เก็บรวมข้อมูล จัดกระทำ วิเคราะห์ข้อมูลเป็นหลักฐานเชิงประจักษ์ และนำเสนอข้อมูลที่ได้จากการสำรวจตรวจสอบ

                3) การสร้างข้อโต้แย้งชั่วคราว (Production of a Tentative Argument) เป็นการสร้างข้อโต้แย้งชั่วคราวในกลุ่มจากสถานการณ์ปัญหาเพื่ออธิบายผลการสำรวจตรวจสอบจากสถานการณ์ แล้วเขียนลงในกระดาษฟลิปชาร์ท โดยมีองค์ประกอบ 3 ประการ ได้แก่ ข้อสรุป หลักฐานและการให้เหตุผล

                4) กิจกรรมการโต้แย้ง (Argument Session) เป็นการนำเสนอผลการสำรวจตรวจสอบและข้อโต้แย้งของกลุ่มต่อเพื่อนร่วมชั้นเรียนโดยแบ่งเป็นฝ่าย คือ ฝ่ายสนับสนุนและฝ่ายค้าน ในการอภิปรายและการวิจารณ์เพื่อมุ่งหาคำตอบของสถานการณ์ปัญหา จากข้อสรุปเบื้องต้นที่มีเหตุผลสนับสนุนและยอมรับได้มากที่สุด

                 5) การเขียนรายงานผลการสำรวจตรวจสอบ (Creation of a Written Investigation) เป็นการเขียนรายงานผลการสำรวจตรวจสอบรายบุคคล ซึ่งรายงานแสดงถึงจุดประสงค์ของการสำรวจตรวจสอบ วิธีการสำรวจตรวจสอบ และผลการสำรวจตรวจสอบโดยแสดงถึงความสามารถในการคิดอย่างมีวิจารณญาณและการคิดแก้ปัญหาจากสถานการณ์ปัญหาที่สำรวจตรวจสอบ

                6) การตรวจสอบโดยเพื่อน (Double-Blind Peer Review) เป็นการตรวจสอบรายงานผลการสำรวจตรวจสอบโดยให้นักเรียนแต่ละคนตรวจสอบและประเมินรายงานของเพื่อนซึ่งใช้เกณฑ์การประเมินที่กำหนดและมีข้อมูลให้ย้อนกลับ

7) การปรับปรุงรายงาน (Revision of the Report) เป็นการแก้ไขและปรับปรุงรายงานผลการสำรวจตรวจสอบตามคำแนะนำของเพื่อน และจากผลการประเมินที่ได้จัดกิจกรรมการตรวจสอบโดยเพื่อน

2. การคิดอย่างมีวิจารณญาณและการคิดแก้ปัญหา (Critical Thinking and Problem Solving) คือความสามารถในการคิดอย่างมีวิจารณญาณและการคิดแก้ปัญหาของนักเรียนเกี่ยวกับเรื่อง พอลิเมอร์ โดยนักเรียนสามารถแสดงออกถึงการคิดอย่างมีวิจารณญาณในด้านการมีเหตุผล ด้านการคิดอย่างเป็นระบบ ด้านการประเมินและตัดสินใจ และด้านการแก้ปัญหา ซึ่งผู้วิจัยได้พัฒนาตามแนวคิดของ Partnership for 21^st Century Skills ประกอบด้วย 4 ด้าน ดังนี้

        1) การมีเหตุผล คือ ความสามารถในการใช้รูปแบบของการให้เหตุผลที่หลากหลายและเชื่อมโยงหาความสัมพันธ์ระหว่างเหตุและผลของประเด็นหรือปัญหา

        2) การคิดอย่างเป็นระบบ คือ ความสามารถในการวิเคราะห์แสดงความสัมพันธ์ระหว่างองค์ประกอบของข้อสรุปหลักฐาน และการให้เหตุผลจากประเด็นหรือปัญหา

        3) การประเมินและตัดสินใจ คือ ความสามารถในการวิเคราะห์และประเมินข้อมูลอย่างมีประสิทธิภาพเกี่ยวกับประเด็นหรือปัญหา โดยสังเคราะห์และสร้างความเชื่อมโยงระหว่างสารสนเทศกับข้อโต้แย้ง แปลความสารสนเทศและสรุปการใช้วิธีการวิเคราะห์ที่ดีที่สุด

      4) การแก้ปัญหา คือ ความสามารถในการแก้ปัญหาในรูปแบบต่างๆ จากประเด็นหรือปัญหาที่ไม่คุ้นเคย ด้วยวิธีการทั้งแบบเดิมและแบบนวัตกรรมใหม่ๆ โดยนำองค์ความรู้มาใช้ในการแก้ปัญหาสอดคล้องกับสถานการณ์ที่เป็นปัญหาได้อย่างเหมาะสม

ความสามารถในการคิดอย่างมีวิจารณญาณและการคิดแก้ปัญหาของนักเรียนเรื่อง พอลิเมอร์ พบว่านักเรียนมีความสามารถในการคิดอย่างมีวิจารณญาณและการคิดแก้ปัญหาหลักจากจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะร่วมกับกลวิธีโต้แย้ง โดยพิจารณาจากคะแนนเฉลี่ยร้อยละจากแบบทดสอบวัดวามสามารถในการคิดอย่างมีวิจารณญาณและการคิดแก้ปัญหา นักเรียนกลุ่มตัวอย่างมีความสามารถในการคิดอย่างมีวิจารณญาณและการคิดแก้ปัญหาสูงขึ้น

ออกแบบการเรียนรู้ให้กระชับ อธิบายภาระงานให้ชัดเจน และปล่อยให้นักเรียนสร้างองค์ความรู้ด้วยตนเอง