การสอนวิทยาศาสตร์ก็ต้องเปลี่ยนไปเพื่อเข้าสู่ยุคปฏิรูปการศึกษาและจัดการเรียนการสอนให้สอดคล้องกับ พรบ. การศึกษาแห่งชาติ วิทยาศาสตร์เป็นความรู้ที่ได้มาโดยวิธีเริ่มต้นด้วยการสังเกต การสืบค้น การตรวจสอบ และการทดลองที่เป็นระบบ มีขั้นตอนที่ชัดเจนต่อเนื่อง และกระทำโดยปราศจากอคติจนได้ผลสรุปเป็นองค์ความรู้ใหม่ หรือไดผลผลิตที่แตกต่างไปจากเดิม แต่มีคุณภาพและประสิทธิภาพมากขึ้น

การสอนวิทยาศาสตร์ที่ดี จะต้องปลูกฝังทักษะทางวิทยาศาสตร์ให้ผู้เรียนมีความรู้ความสามารถในทักษะทางด้านวิทยาศาสตร์

วิธีสอนวิทยาศาสตร์ที่สามารถส่งเสริมความรู้ ความสามารถและทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ ให้แก่ผู้เรียน มี 7 วิธี คือ

1. วิธีสอนแบบปฎิบัติการทดลอง

2. วิธีสอนแบบสืบเสาะหาความรู้

3. วิธีสอนโดยโครงงาน

4. วิธีสอนแบบคิดวิเคราะห์วิจารณ์

5. วิธีสอนแบบใช้กระบวนการแก้ปัญหา

6. วิธีสอนแบบใช้กระบวนการแก้ปัญหา

7. วิธีสอนแบบใช้กระบวนการศึกษาค้นคว้า

1. วิธีสอนแบบปฎิบัติการทดลอง

เป็นวิธีสอนที่ทำให้ผู้เรียนได้มีประสบการณ์โดยตรง โดยใช้เครื่องมือการทดลอง ซึ่งอาจจะปฏิบัติในห้องหรือนอกห้องปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์

ขั้นตอนการสอนแบบปฏิบัติการทดลอง

1. ขั้นเตรียมกิจกรรม

   แบ่งกลุ่มผู้เรียน วางแผนร่วมกันในกฎ กติกา ของการทำงานกลุ่ม ขั้นตอนการทำงาน รวมทั้งอธิบายให้ผู้เรียนรู้จักอุปกรณ์ต่างๆในการทดลอง

2. ขั้นปฎิบัติการ

   ผู้เรียนจะปฎิบัติงานตามขั้นตอนที่กำหนดไว้ตามใบงาน มีสังเกต บันทึกผลอย่างเป็นระบบ โดยครูดูแลให้คำแนะนำ

    

3. ขั้นสรุปและประเมินผล

ครูซักถามผู้เรียนถึงผลที่ได้จากการปฎิบัติการ ครูและผู้เรียนร่วมกันแสดงความคิดเห็นถึงผลที่ได้ โดยครูพยายามส่งเสริมให้ผู้เรียนเปรียบเทียบผลที่ได้ในกลุ่มของตนเองและกลุ่มของเพื่อนๆว่ามีสาเหตุอะไรที่ทำให้แตกต่างกันออกไป จะเป็นการส่งเสริมความคิดและสร้างเจตคติทางวิทยาศาสตร์ให้นักเรียนในการรู้จักหาเหตุผลของสิ่งต่างๆครูต้องสังเกตพฤติกรรมของผู้เรียนขณะลงมือปฏิบัติงาน เช่น ความสนใจในการทำงาน การทำงานเป็นกลุ่ม รวมทั้งครูต้องตรวจและประเมินผลการปฎิบัติกิจกรรมที่ผู้เรียนบันทึกหรือเขียนรายงานผลการทดลอง

ข้อดีของการสอนแบบปฏิบัติการทดลอง

เป็นวิธีสอนที่ก่อให้เกิดประโยชน์ต่อผู้เรียน คือ เป็นวิธีสอนที่ผู้เรียนได้แสดงความสนใจ ความตั้งใจในการปฎิบัติงาน ผู้เรียนเข้าใจบทเรียน ได้เรียนด้วยการกระทำ มีประสบการณ์ตรง และเกิดความสนุกสนานในการเรียน นอกจากนี้เป็นการส่งเสริมให้ผู้เรียนเป็นคนช่างสังเกต มีความคิดเห็น เหตุผล และมีเจตคติที่ดีต่อวิทยาศาสตร์

ข้อจำกัดของวิธีสอนแบบปฎิบัติการทดลอง

1. ถ้าอุปกรณ์ในการทดลองไม่เพียงพอและไม่สอดคล้องกับเรื่องที่จะปฎิบัติการทดลองจะส่งผลให้ผู้เรียนไม่สามารถปฎิบัติการและสรุปผลการทดลองได้
2. ถ้าผู้เรียนขาดทักษะทางวิทยาศาสตร์ การปฏิบัติการทดลองจะบรรลุผลได้ยาก ดังนั้นครูควรฝึกทักษะทางวิทยาศาสตร์ เช่น การสังเกต การตั้งสมมติฐาน การรวบรวมข้อมูล การหาความสัมพันธ์ เป็นต้น ให้ผู้เรียนก่อน

3. วิธีสอนแบบสืบเสาะหาความรู้

เป็นวิธีการสอนที่เน้นความสำคัญที่ผู้เรียนเป็นสำคัญ วิธีสอนแบบนี้เป็นการให้ผู้เรียนเป็นศูนย์กลางของการปฎิบัติกิจกรรมการเรียนการสอนอย่างแท้จริง โดยให้ผูเรียนค้นคว้าใช้ความสามารถในการเรียนรู้ด้วยตนเอง ให้เป็นคนช่างสังเกต ช่างสงสัย และพยายามหาข้อสรุปในที่สุดจะเกิดความคิดรวบยอดในเรื่องที่ศึกษานั้น การสอนแบบสืบเสาะหาความรู้นี้ครูผู้สอนมีหน้าที่เป็นผู้สนับสนุน ชี้แนะ ช่วยเหลือ ตลอดจนแก้ปัญหาที่อาจเกิดขึ้นระหว่างการเรียนการสอน

1. สร้างสถานการณ์หรือปัญหาจากสาระ ให้สอดคล้องกับจุดประสงค์เชิงพฤติกรรม เพื่อกระตุ้นให้ผู้เรียนคิดและแก้ปัญหานั้น สถานการณ์ควรอยู่ใกล้ตัว ดึงดูดความสนใจของผู้เรียนและโยงไปสู่การออกแบบการค้นคว้าได้
2. ใช้คำถามในการอภิปรายเพื่อนำไปสู่แนวทางการหาคำตอบของปัญหาและเป็นควรเป็นคำถามที่ผู้เรียนนำไปสู่การคาดคะเนคำตอบที่เป็นไปได้(สมมติฐาน)
3. ใช้คำถามเพื่อนำไปสู่การออกแบบการค้นคว้า การกำหนดเครื่องมือ เก็บรวบรวมข้อมูล การกำหนดแหล่งข้อมูล
4. ผู้เรียนดำเนินการศึกษาค้นคว้าจากแหล่งค้นคว้าที่กำหนด ทำการบันทึกผลและจัดหมวดหมู่ที่ได้จากการศึกษาค้นคว้า
5. ใช้คำถามในการอภิปรายเพื่อสรุปผลการศึกษาค้นคว้า การใช้คำถามต้องอาศัยข้อมูลจากการสืบค้นของผู้เรียนเป็นหลัก เพื่อนำไปสู่คำตอบในการแก้สถานการณ์หรือปัญหาข้างต้นและควรจะมีคำถามที่ฝึกให้ผู้เรียนนำความรู้ที่ได้ไปใช้ในสถานการณ์ที่พบเห็นในชีวิตประจำวัน หรือเรื่องที่เรียนต่อไป ดังแผนภูมิต่อไปนี้

ค้นคว้าข้อมูลจากแหล่งความรู้ต่างๆและบันทึกผล

จากการศึกษาค้นคว้า

สรุปผลการศึกษาค้นคว้า

พบเห็นในชีวิตประจำวัน

บทบาทของครูในการสอนแบบสืบเสาะหาความรู้

1. การวางแผนเตรียมการล่วงหน้า เพื่อความสนใจในบทเรียน และกิจกรรมที่จะปฎิบัติ
2. ในการจัดกิจกรรมต้องกระต้นให้ผู้เรียนคิด มีส่วนร่วมในกิจกรรม มีการสร้างแรงจูงใจและเสริมแรงอย่างต่อเนื่อง สม่ำเสมอ
3. ควรใช้คำถามที่ยากง่ายพอเหมาะกับความสามารถของนักเรียน ไม่ควรบอกคำตอบทันที ควรแนะนำให้ผูเรียนหาคำตอบได้เอง
4. ควรนำวิธีสอนอื่นๆ เช่น การสาธิต การใช้คำอธิบายมาใช้เพิ่มเติมในกิจกรรมสืบเสาะหาความรู้

ข้อดีของวิธีสอนแบบสืบเสาะหาความรู้

ข้อจำกัดของวิธีการสอนแบบสืบเสาะหาความรู้

ในการสอนวิธีนี้ ใช้เวลามากในการสอนแต่ละครั้ง ถ้าครูสร้างสถานการณ์ไม่น่าพอใจจะทำให้ผู้เรียนเบื่อหน่าย นักเรียนมีสติปัญญาต่ำ เนื้อหาวิชาค่อนข้างยาก ผู้เรียนอาจจะไม่สามารถศึกษาค้นคว้าหาความรู้ด้วยตนเองได้ นอกจากนี้ถ้าใช้วิธีการสอนแบบนี้อยู่เสมอ อาจทำให้ความสนใจของผูเรียนในการศึกษาค้นคว้าลดลง

1. วิธีสอนโดยโครงงาน

1. การกำหนดหัวข้อเรื่องโครงงาน โดยกำหนดจากปัญหา หรือความอยากรู้อยากเห็นของผู้เรียนเอง หัวข้อเรื่องควรเฉพาะเจาะจงและชัดเจน ควรเป็นเรื่องที่แปลกใหม่ที่แสดงถึงความคิดริเริ่มสร้างสรรค์ และควรคำนึงถึงประโยชน์ของโครงงานที่นำมาดำเนินการด้วย
2. การศึกษาเอกสารที่เกี่ยวข้อง ในขั้นตอนนี้รวมถึงการขอคำปรึกษาจากผู้มีประสบการณ์ และการสำรวจอื่นๆด้วย จะช่วยให้ผู้เรียนได้แนวคิดในการกำหนดขอบข่ายของเรื่อง ตลอดจนสามารถออกแบบและวางแผนดำเนินงานโครงการได้อย่างเหมาะสม
3. การจัดทำเค้าโครงของโครงงาน เพื่อแสดงโครงสร้าง ขั้นตอน และกลยุทธ์ในการทำโครงการ ซึ่งประกอบด้วย

1. ชื่อโครงงาน
2. ชื่อผู้ทำโครงงาน
3. ที่ปรึกษาโครงงาน
4. ที่มาและความสำคัญของโครงงาน
5. จุดมุ่งหมายของการศึกษาค้นคว้า
6. สมมติฐานของการศึกษาค้นคว้า (ถ้ามี)
7. วิธีดำเนินงาน

   7.1วัสดุอุปกรณ์ที่ต้องใช้

   7.2 แนวทางการศึกษาค้นค้นคว้า

8. ปฎิทินปฎิบัติงาน
9. ผลที่คาดว่าจะได้รับ
10. เอกสารอ้างอิง

1. การลงมือทำโครงงาน เป็นการดำเนินโครงงานตามแผนงานที่กำหนดไว้ในข้อ 3 เริ่มตั้งแต่การเตรียมวัสดุอุปกรณ์ การทดลอง หรือการประดิษฐ์ หรือสืบค้นด้วยวิธีต่างๆ ทำการสังเกตและเก็บรวบรวมข้อมูล บันทึกข้อมูลไว้อย่างเป็นระบบเพื่อนำมาสรุปเป็นองค์ความรู้ เพื่อตอบปัญหา หรือแสดงวิธีการแก้ปัญหาที่เป็นระบบสมเหตุสมผล น่าเชื่อถือสำหรับโครงงานที่เป็นสิ่งประดิษฐ์ ต้องมีการทดสอบเพื่อให้เห็นประสิทธิภาพและคุณภาพของสิ่งประดิษฐ์นั้นๆ ถ้ายังมีประสิทธิภาพไม่ถึงเกณฑ์ที่กำหนดต้องทำการปรับปรุงตามข้อมูลที่บันทึกไว้ เพื่อให้ได้สิ่งประดิษฐ์ตามที่ต้องการ
2. การเขียนรายงาน การเขียนรายงานการดำเนินงานตามโครงการเป็นขั้นตอนที่สำคัญ ผู้ดำเนินโครงการจะใช้สื่อสารให้แก่ผู้ที่เกี่ยวข้องได้รับความรู้ และเห็นความสามารถของผู้ดำเนินการและจะเป็นประโยชน์โดยตรงแก่ผู้นำเอาผลการดำเนินงานไปใช้ในการจัดการเรียนการสอนและการใช้ในชีวิตประจำวัน

1. ผู้เรียนได้ความรู้เนื้อหาวิชาที่เป็นผลจากการศึกษาค้นคว้าจากเอกสารต่างๆและข้อค้นพบจากการทำโครงงาน
2. ผู้เรียนได้ฝึกทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ ทักษะการแสวงหาความรู้และสามารถถ่ายโยงการเรียนรู้กับกระบวนแก้ปัญหาด้วยตนเองได้
3. ผู้เรียนมีเจตคติที่ดีต่อวิทยาศาสตร์ ที่ได้มีโอกาสเลือกเรื่องที่ตนสนใจศึกษาค้นคว้าและค้นพบคำตอบของปัญหาด้วยตนเอง จะทำให้ผู้เรียนเกิดความชอบและสนใจ มีเจตคติและค่านิยมทางวิทยาศาสตร์ เช่น ความสงสัย ใฝ่รู้ มีเหตุผล มีใจกว้างยอมรับฟังความคิดเห็นของผู้อื่น ซื่อสัตย์และอดทน
4. ผู้เรียนมีความคิดสร้างสรรค์ เชื่อมั่นในตนเอง มีวินัยในการทำงาน มีความรับผิดชอบและทำงานร่วมกับผู้อื่นได้

1. โครงงานที่ทำไม่ได้มาจากความสนใจและความต้องการของผู้เรียนอย่างแท้จริงทำให้ขาดความกระตือรือร้นในการปฏิบัติงาน
2. ถ้าแหล่งความรู้มีไม่พอเพียง จะทำให้เกิดความยุ่งยากในการแสวงหาความรู้และจุดประกายความคิดในการทำโครงงาน

1. เสนอสถานการณ์ที่กระตุ้นให้คิด ซึ่งได้จากประสบการณ์ตรงของผู้เรียน หรือสิ่งแวดล้อมใกล้ตัว
2. จัดกิจกรรมให้ผู้เรียนได้คิดอย่างเป็นระบบและใช้เหตุผล เช่น การศึกษาค้นคว้า หาความรู้ความจริงด้วยตนเอง การใช้กิจกรรม หรือสถานการณ์สมมติให้ผู้เรียนเกิดความรู้ ความเข้าใจ มองเห็นปัญหา และพยายามคิดค้นการแก้ปัญหา
3. นำข้อมูลต่างๆมาใช้ในกระบวนการคิด โดยมีการระดมพลังสมอง ความคิด การไตร่ตรองความคิด การวิเคราะห์วิจารณ์อย่างมีเหตุผลของกลุ่ม
4. คิดและตัดสินใจ ลงมือปฏิบัติ โดยการรวบรวมข้อมูลจากการคิดวิเคราะห์วิจารณ์มาเป็นอย่างดีแล้ว จากข้อ 3 มาเป็นพื้นฐานการตัดสินใจ ลงมือปฏิบัติตามแนวทางเพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ที่กำหนด
5. ตรวจสอบ วัดและประเมินผล มีทั้งการตรวจสอบ วัดประเมินผลของงาน การปฏิบัติกิจกรรม ทั้งเป็นกลุ่มและรายบุคคล รวมทั้งมีการประเมินผลของตนเองด้วย

1. ผู้เรียนได้ใช้ความสามารถในการคิดวิเคราะห์วิจารณ์ด้วยตนเอง
2. ผู้เรียนมีกระบวนการคิดที่เป็นระบบ
3. ผู้เรียนสามารถนำไปปรับประยุกต์ใช้ในชีวิตประจำวันได้

1. ครูใช้เวลาในการเตรียมการสอนมากและต้องยืดหยุ่นเวลาในการศึกษาให้แก่ผู้เรียน
2. ถ้าผู้เรียนไม่กระตือรือร้นในการแสวงหาความรู้ ก็ไม่สามารถนำข้อมูลมาคิดวิเคราะห์ประกอบการตัดสินใจได้

1. ขั้นเตรียมการ

   เป็นการตั้งปัญหาหรือค้นหาว่า ปัญหาที่แท้จริงของเหตุการณ์นั้นๆ คืออะไร

2. ขั้นในการวิเคราะห์ปัญหา

   เป็นการพิจารณาดูว่า สิ่งใดบ้างที่เป็นสาเหตุที่สำคัญของปัญหาหรือสิ่งใดที่ไม่ใช่สาเหตุที่สำคัญของปัญหา

3. ขั้นในการเสนอแนวทางในการแก้ปัญหา

   เป็นการหาวิธีการแก้ปัญหาให้ตรงสาเหตุของปัญหา แล้วออกมาในรูปของวิธีการสุดท้ายจะได้ผลลัพธ์ออกมา

4. ขั้นตรวจสอบ

   เป็นการเสนอเกณฑ์เพื่อการตรวจสอบผลลัพธ์ที่ได้จากการเสนอแนวทางในการแก้ปัญหาถ้าพบว่าผลลัพธ์นั้นยังไม่ได้ผลลัพธ์ที่ถูกต้อง ก็ต้องมีการเสนอแนวทางในการแก้ปัยหานี้ใหม่ จนกว่าจะได้แนวทางที่ดีที่สุด หรือถูกต้องที่สุด

5. ขั้นในการนำไปประยุกต์

1. ผู้เรียนได้ฝึกวิธีแก้ปัญหาอย่างมีเหตุผล ฝึกการคิดวิเคราะห์และการตัดสินใจ
2. ผูเรียนได้ฝึกการค้นคว้าหาข้อมูลจากแหล่งความรู้ต่างๆ
3. เป็นการฝีกทำงานร่วมกันเป็นกลุ่มและฝึกความรับผิดชอบในงานที่ได้รับมอบหมาย
4. ประสบการณ์ที่ผู้เรียนได้รับจากการฝึกแก้ปัยหา จะมีประโยชน์ในการนำไปใช้ในชีวิตจริงทั้งในปัจจุบันและอนาคต

1. ผู้เรียนต้องดำเนินการตามขั้นตอนที่กำหนดไว้ ถ้าผิดไปจะทำให้ผลสรุปที่คลาดเคลื่อนไปจากความเป็นจริง
2. ผู้เรียนต้องมีทักษะในการค้นคว้าหาข้อมูลจึงจะสรุปผลการแก้ปัญหาได้ดี
3. ถ้าผู้เรียนกำหนดปัญหาไม่ดี หรือไม่คุ้นเคยกับกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ จะทำให้ผลการเรียนการสอนไม่ได้ผลดีเท่าที่ควร

1. ครูควรทำความเข้าใจในปัญหา และมีข้อมูลเพียงพอ
2. การวางแผนแก้ปัญหา ควรใช้หลากหลายวิธีการ และแยกแยะปัญหาออกมาเป็นส่วนย่อยๆเพื่อสะดวกต่อการลำดับขั้นตอนในการแก้ปัญหา

วิธีสอนแบบใช้กระบวนการสำรวจรวบรวมข้อมูล เป็นวิธีการที่ทำให้ได้มาซึ่งความรู้ ความจริงทางวิทยาศาสตร์ ซึ่งมักจะใช้มากในการเรียนรู้เนื้อหาวิทยาศาสตร์กายภาพ กระบวนการสำรวจรวบรวมข้อมูลมีขั้นตอนดังนี้

1. กำหนดจุดประสงค์การสำรวจรวบรวมข้อมูล หมายถึง ขั้นตอนที่ผู้เรียนต้องกำหนดกรอบการเรียนรู้ของตนเองว่า ต้องการเรียนรู้อะไร รู้ทำไม รู้แค่ไหน
2. วางแผนการสำรวจรวบรวมข้อมูล เมื่อกำหนดแนวทางในการสำรวจรวบรวมข้อมูลตามจุดประสงค์ที่วางไว้ เช่น กำหนดรายการ หรือประเด็นการเรียนรู้ย่อย แหล่งการเรียนรู้ วิธีการเก็บข้อมูล วิธีการบันทึกข้อมูล และจัดทำเครื่องมือบันทึกรวบรวมข้อมูล
3. สำรวจรวบรวมข้อมูลตามแผนที่วางไว้ บันทึกข้อมูล ข้อค้นพบ รวมถึงปัญหา อุปสรรค ข้อสังเกตที่พบ
4. นำเสนอข้อมูล ข้อค้นพบต่อกลุ่มหรือต่อสมาชิกทั้งชั้น เพื่อวิเคราะห์ อภิปราย เปรียบเทียบ จำแนก สรุปเป็นความรู้
5. จัดทำรายงานผลการเรียนรู้รูปแบบต่างๆ เพื่อนำเสนอผลการเรียนรู้ และขั้นตอนการเรียนรู้

1. ผู้สอนต้องใช้คำถามกระตุ้นให้ผู้เรียนมีกระบวนการเรียนรู้ โดยคิดปฏิบัติจริงด้วยตนเองตามลำดับขั้น
2. การมีโอกาสเป็นผู้วางแผนการสำรวจรวบรวมข้อมูลด้วยตนเอง ทำให้ผู้เรียนรู้สึกว่าตนเองเป็นเจ้าของการเรียนรู้ ยินดี เต็มใจที่จะเรียนรู้ตามแผนที่วางไว้ เรียนรู้อย่างมีความสุขและภาคภูมิใจในตนเอง
3. การนำเสนอข้อมูล ข้อค้นพบ เพื่อวิเคราะห์ อภิปราย สรุป เป็นความรู้ร่วมกันต้องเปิดโอกาสให้ผู้เรียนมีส่วนร่วมในการอภิปรายอย่างกว้างขวาง

1. กำหนดจุดประสงค์ของการศึกษาค้นคว้า โดยผู้เรียนกำหนดกรอบการเรียนรู้ของตนเองว่าต้องการศึกษาค้นคว้าเรื่องอะไร เพราะเหตุใด
2. วางแผนการศึกษาค้นคว้า เพื่อกำหนดแนวทางการศึกษาค้นคว้าที่วางไว้ เช่น กำหนดรายการหรือประเด็นเนื้อหาย่อยที่ต้องการศึกษาค้นคว้า แหล่งข้อมูล วิธีการบันทึกข้อมูล
3. ศึกษาค้นคว้าตามแผน บันทึกข้อมูล แหล่งอ้างอิง
4. นำเสนอข้อมูล ข้อค้นพบที่ได้จากการศึกษาค้นคว้ามานำเสนอต่อกลุ่ม ต่อสมาชิกทั้งชั้น วิเคราะห์ อภิปราย ความเหมือน ความต่างของข้อมูลจากแหล่งความรู้ต่างๆ ความสมบูรณ์ถูกต้อง ความน่าเชื่อถือ สรุปความรู้ที่ได้
5. จัดทำรายงานสรุปความรู้ พร้อมทั้งอ้างอิงแหล่งข้อมูล

1. ผู้สอนต้องจัดเตรียมจัดหาหนังสือ เอกสารค้นคว้าให้เพียงพอ และตรงกับความต้องการ
2. การศึกษาค้นคว้าของผู้เรียน ควรใช้แหล่งความรู้หลากหลาย ระบุอ้างอิงให้ชัดเจน
3. การสรุปความรู้ ต้องมีกระบวนการวิเคราะห์ อภิปราย เปรียบเทียบ สรุปร่วมกันอย่างกว้างขวาง