เอกสารวิจัย>พ-การออกแบบและพัฒนาบอร์ดเกมเพื่อเสริมสร้างสมรรถนะการแก้ปัญหาของนักเรียน ในการจัดการเรียนรู้สะเต็มศึกษา ระดับมัธยมศึกษาตอนต้น-พลรพี ทุมมาพันธ์
พ-การออกแบบและพัฒนาบอร์ดเกมเพื่อเสริมสร้างสมรรถนะการแก้ปัญหาของนักเรียน ในการจัดการเรียนรู้สะเต็มศึกษา ระดับมัธยมศึกษาตอนต้น-พลรพี ทุมมาพันธ์
ผู้วิจัย : ดร.พลรพี ทุมมาพันธ์   โพสต์ เมื่อ 29 เมษายน 2021

การใช้เกมเพื่อพัฒนาสมรรถนะการแก้ปัญหาของผู้เรียนในการจัดการเรียนรู้สะเต็มศึกษายังมีช่องว่างในการพัฒนา เนื่องจากมักเน้นเนื้อหาวิชามากกว่าสมรรถนะการแก้ปัญหา ขาดการบูรณาการการจัดการเรียนรู้และการประเมินการเรียนรู้และยังขาดการออกแบบให้เด็กปกติกับเด็กที่มีความต้องการพิเศษเล่นด้วยกันได้อย่างเหมาะสม การวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์ได้แก่

  1. เพื่อศึกษาความต้องการของครูผู้สอนในกลุ่มสะเต็มศึกษา ในการพัฒนาสมรรถนะการแก้ปัญหาของผู้เรียนระดับมัธยมศึกษาตอนต้น
  2. เพื่อพัฒนากรอบการออกแบบและต้นแบบบอร์ดเกมเพื่อเสริมสร้างสมรรถนะการแก้ปัญหาของผู้เรียน ในการจัดการเรียนรู้สะเต็มศึกษา ระดับมัธยมศึกษาตอนต้น และ
  3. เพื่อศึกษาผลการใช้ต้นแบบบอร์ดเกมเพื่อเสริมสร้างสมรรถนะการแก้ปัญหาของผู้เรียน ในการจัดการเรียนรู้สะเต็มศึกษา ระดับมัธยมศึกษาตอนต้น

การดำเนินการใช้วิธีการวิจัยอิงการออกแบบ (Design-based research: DBR) ประกอบด้วย 2 ระยะสำคัญได้แก่ การวิจัยเริ่มต้นและการพัฒนาเกม

  1. การวิจัยเริ่มต้นประกอบด้วย การทบทวนองค์ความรู้เกี่ยวกับการใช้เกมในการจัดการเรียนรู้เพื่อส่งเสริมสมรรถนะการแก้ปัญหาของผู้เรียน การศึกษาความต้องการในการพัฒนาสมรรถนะการแก้ปัญหาของผู้เรียนระดับมัธยมศึกษาตอนต้น ของครูผู้สอนในกลุ่มสะเต็มศึกษา 11 คน และ
  2. การพัฒนาเกมประกอบด้วย
  • การศึกษาลักษณะของเกมที่เหมาะสมจากผู้เกี่ยวข้องจำนวน 15 คน
  • การพัฒนากรอบการออกแบบเกม
  • การจัดทำต้นแบบร่วมกันระหว่างทีมออกแบบเกมประกอบด้วยทีมนักวิจัยและผู้ช่วยวิจัยที่เป็นนักออกแบบเกมที่เป็นนักศึกษา จำนวน 9 คน ร่วมกับครูผู้สอนสะเต็มศึกษาระดับมัธยมศึกษาตอนต้น จำนวน 3 คน
  • การศึกษาความเหมาะสมของต้นแบบเกมโดยผู้เชี่ยวชาญด้านการพัฒนาเกม 3 คน และ
  • การประเมินรวบยอดเพื่อศึกษาผลการใช้เกมประกอบด้วยการทดลองใช้ในสถานการณ์

จัดตั้งกับนักเรียนรวมจำนวน 6 ครั้ง ใน 3 โรงเรียน รวมจำนวนนักเรียน 180 คน และในสถานการณ์การจัดการเรียนรู้รวมจำนวน 3 ครั้ง ใน 3 ห้องเรียน ของ 2 โรงเรียน รวมนักเรียน 90 คน

การเก็บข้อมูลใช้แบบสัมภาษณ์แบบกึ่งโครงสร้างสำหรับกลุ่มครูและกลุ่มผู้ทรงคุณวุฒิ 2 แบบ แบบสังเกตพฤติกรรมการเล่นเกมของนักเรียนระหว่างการเล่นเกม ประเด็นการสนทนากลุ่มสำหรับถอดประสบการณ์การเรียนรู้ของผู้เรียน แบบสัมภาษณ์แบบกึ่งโครงสร้างสำหรับครูผู้ทดลองใช้เกม วิเคราะห์ข้อมูล ด้วยการวิเคราะห์เนื้อหาและแก่นสาระ ค่าเฉลี่ย ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน การทดสอบความแตกต่างระหว่างค่าเฉลี่ยก่อนและหลังการเล่นเกม

ผลการวิจัยพบว่า 

  1. ความต้องการของครูผู้สอนในกลุ่มสะเต็มศึกษา ในการพัฒนาสมรรถนะการแก้ปัญหาของผู้เรียนระดับมัธยมศึกษาตอนต้น พบว่า ครูผู้สอนมีความต้องการด้านคู่มือหรือตัวอย่างกิจกรรม อุปกรณ์และสื่อการสอนที่สนับสนุนการทำกิจกรรมที่หลากหลาย การอบรมเพิ่มเติมเกี่ยวกับเทคนิคและเครื่องมือในการพัฒนาทักษะการแก้ปัญหา รวมถึงพี่เลี้ยงช่วยในการติดตามและให้คำแนะนำในการจัดการเรียนการสอนรวมถึงให้โรงเรียนมีความต่อเนื่องในการจัดกระบวนการเรียนรู้
  2. กรอบการออกแบบและต้นแบบบอร์ดเกมเพื่อเสริมสร้างสมรรถนะการแก้ปัญหาของผู้เรียน ในการจัดการเรียนรู้สะเต็มศึกษา ระดับมัธยมศึกษาตอนต้น พบว่า กรอบการออกแบบเกมมีจุดเน้นในการพัฒนาให้เกิดผลลัพธ์การเรียนรู้ที่เกิดขึ้นกับผู้เรียนอย่างน้อย 2 ประการ ได้แก่ ผู้เรียนได้รับการพัฒนาสมรรถนะการแก้ปัญหา และผลสัมฤทธิ์การเรียนรู้ตามเนื้อหาหรือกระบวนการในวิชาของกลุ่มสะเต็มศึกษา ซึ่งในประการที่สองนี้ในแต่ละเกมจะมีเป้าหมายที่แตกต่างกัน โครงเรื่องของเกมให้ผู้เล่นได้เรียนรู้กระบวนการแก้ปัญหา ผ่านเนื้อเรื่องและกลไกของเกม ไปพร้อมกับเรียนรู้เนื้อหาวิชาผ่านตัวเนื้อหาของเกม ลักษณะของเกมเปิดโอกาสให้เด็กที่มีความต้องการพิเศษเล่นร่วมกับเด็กปกติได้ และกิจกรรมการใช้เกมในการจัดการเรียนรู้ยังให้มีการประเมินผ่านเกมหรือถอดบทเรียนประสบการณ์การเรียนรู้ภายหลังการเล่นเกมทันที ส่วนต้นแบบบอร์ดเกม จำนวน 3 เกม ได้แก่ เกม Yes/No Organ สอนเรื่องระบบย่อยอาหารและขับถ่ายวิชาวิทยาศาสตร์ระดับชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 2 เกม Control Wave สอนเรื่องคลื่นกลและคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ระดับชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 3 และเกม P.W. Mastery พัฒนาทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ระดับชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1-3
  3. ผลการใช้ต้นแบบบอร์ดเกมเพื่อเสริมสร้างสมรรถนะการแก้ปัญหาของผู้เรียน ในการจัดการเรียนรู้สะเต็มศึกษา ระดับมัธยมศึกษาตอนต้น พบว่า คะแนนพฤติกรรมการแก้ปัญหาหลังกิจกรรมการเล่นเกมทั้งสามเกมเพิ่มขึ้นจากก่อนการเล่นเกมอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติที่ระดับ .05 แต่คะแนนทักษะการแก้ปัญหาและคะแนนการรับรู้ความสามารถของตนเองในการแก้ปัญหาหลังกิจกรรมการเล่นเกมทั้งสามเกมไม่แตกต่างจากก่อนการเล่นเกมอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ เกมทั้ง 3 เกม ช่วยพัฒนาสมรรถนะการแก้ปัญหาของผู้เรียนได้ผ่านการลงมือแก้ปัญหา ทำให้เกิดความรู้เรื่องกระบวนการแก้ปัญหาและช่วยเสริมสร้างพฤติกรรมการแก้ปัญหา ครูผู้สอนสามารถใช้ในการจัดการเรียนรู้จริงในช่วงต่าง ๆ ของการจัดการเรียนรู้

The use of games for enhancing problem solving competencies currently reveals some important knowledge gaps: most games focus on a body of knowledge rather than the competency itself, the integration of the game with instructions and assessment is not well designed, and the universal design for the game is not emphasized. This research aimed to:

  1. study STEM teachers’ status, problems and needs in developing middle school students’ problem-solving competencies,
  2. develop board game design framework and prototypes for developing middle school students’ problem-solving competencies, and
  3. investigate effectiveness of board games on developing middle school students’problem-solving competencies in STEM instruction.

This research employed design-based research (DBR). The two major phases of the research included:

  1. preliminary research including a literature review related to problem solving competencies, board game, and STEM learning and a study of 11 selected STEM teachers’needs in developing middle school students’ problem-solving competencies, and
  2.  game development with prototype selection:
  • discussion with 15 selected educators and teachers to select desirable board game characteristics,
  • drafting game design framework,
  • creation of three game prototypes assisted by nine game developers, three teachers and other supporting experts, and
  • review of game prototypes by three experts, and
  • summative assessment of the game effectiveness: six-game pilots in three schools with total of180 participants and three game-based learning pilot testing in three inclusive classrooms of two schools with total of 90 participants.

Multiple data collection instruments were used, including two semi-structured interview guidelines for experts, students’ game play observation guidelines, semi-structured interview guidelines for student learning, semi-structured interview guidelines for teachers, and three types of problem-solving competency questionnaires. Data were analyzed by content and thematic analysis, mean, standard deviation, and dependent t-test.

The results found that:

  1. STEM teachers’ needs include learning activity manuals or examples, instructional instruments and materials for various activities, training for problem solving development techniques and tools, and mentors for monitoring and advising on their teaching. In addition, schools need continuing support to provide suitable learning activities.
  2. Board game design framework for developing middle school students’ problem-solving competencies included a design framework with emphasis on the learning outcomes of problem-solving competencies and academic achievement in STEM. Each game requires different and important knowledge and skills. The structure of games could enhance problem solving competencies through story, mechanics, and subject content. The game designs accommodate special need students playing with other students. Also, multiple assessments including reflection of learning experiences are included in game-based learning. Three board game prototypes of Yes/No Organ Game, focusing on the digestive system in Science for Grade Eight, Control Wave game delivering mechanical and electromagnetic wave in Science for Grade Nine, and P.W. Mastery game, developing procedural skills for Grades Seven to Nine.
  3. It was found that the effectiveness of board games on developing middle school students’ problem-solving competencies in STEM instruction was twofold. Problem solving behaviors as measured posttest were significantly higher than those of pretest at .05 for all three games, but this was not the case for problem solving skills and self-efficacy. Students could learn problem solving processes and solve problems during game playing. Teachers can use these board games in different instructional stages.