ยุทธศาสตร์การพลิกโฉมการศึกษาวิทยาศาสตร์ไทยสู่ PISA 2025 และ PISA 2029

ดร.อนุศร หงษ์ขุนทด
ศึกษานิเทศก์ วิทยฐานะศึกษานิเทศก์เชี่ยวชาญ สพม.นครราชสีมา
Musicmankob@gmail.com 

__________________________________

บทนำ: วิกฤตการณ์และโอกาสของการศึกษาวิทยาศาสตร์ไทยในยุค Anthropocene

สถานการณ์การศึกษาวิทยาศาสตร์ของประเทศไทยกำลังเผชิญกับจุดเปลี่ยนที่สำคัญยิ่ง ผลการประเมิน PISA (Programme for International Student Assessment) ในรอบทศวรรษที่ผ่านมาสะท้อนให้เห็นถึงความจำเป็นเร่งด่วนในการปฏิรูปกระบวนการเรียนรู้ จากเดิมที่เน้นการท่องจำเนื้อหา (Content-based) ไปสู่การเน้นสมรรถนะ (Competency-based) และการรู้เรื่องวิทยาศาสตร์ (Scientific Literacy) ที่สามารถนำไปใช้แก้ปัญหาในชีวิตจริงได้ การเปลี่ยนแปลงนี้ไม่ได้เป็นเพียงความต้องการภายในประเทศ แต่เป็นแรงกดดันจากกระแสโลกที่กำลังก้าวเข้าสู่ยุค PISA 2025 ซึ่งเน้นกรอบแนวคิด “Agency in the Anthropocene” และต่อเนื่องไปยัง PISA 2029 ที่จะมุ่งเน้นเรื่อง “Climate Literacy” และความฉลาดทางดิจิทัล (AI Literacy)

บทความฉบับนี้ นำเสนอการออกแบบการจัดการเรียนรู้เชิงรุก (Active Learning) โดยใช้วิธีการสืบเสาะหาความรู้ด้วยการโต้แย้ง (Argumentation-Based Inquiry: ABI) ซึ่งเป็นหัวใจสำคัญของการสร้างกระบวนการคิดขั้นสูง ผนวกกับการใช้ประเด็นท้าทายทางสังคมและวิทยาศาสตร์ (Socio-Scientific Issues: SSI) ที่เกิดขึ้นจริงในประเทศไทย ได้แก่ วิกฤตฝุ่น PM 2.5 และความขัดแย้งเรื่องโรงไฟฟ้าขยะ (Waste-to-Energy) เป็นบริบทในการเรียนรู้ โดยมีเป้าหมายเพื่อยกระดับผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน ฟื้นฟูคะแนน PISA และเตรียมความพร้อมนักเรียนไทยสำหรับการสอบด้วยคอมพิวเตอร์ (Computer-Based Assessment: CBA) อย่างเต็มรูปแบบ

ส่วนที่ 1: การถอดรหัสกรอบการประเมิน PISA 2025 และทิศทางสู่ PISA 2029

การจะยกระดับคุณภาพการศึกษาไทยให้ทัดเทียมมาตรฐานสากล จำเป็นต้องมีความเข้าใจอย่างลึกซึ้งถึง “ปรัชญา” และ “โครงสร้าง” ของการประเมิน PISA ในรอบใหม่ ซึ่งมีความซับซ้อนและท้าทายกว่าในอดีตมาก การเปลี่ยนแปลงนี้ไม่ใช่เพียงการเปลี่ยนข้อสอบ แต่เป็นการเปลี่ยนนิยามของคำว่า “ผู้รู้วิทยาศาสตร์” ในศตวรรษที่ 21

Agency in the Anthropocene: หัวใจใหม่ของ PISA 2025

กรอบการประเมิน PISA 2025 ได้นำเสนอแนวคิด “Agency in the Anthropocene” หรือ “การเป็นผู้กระทำในยุคแอนโทรโปซีน” ซึ่งถือเป็นการปรับเปลี่ยนกระบวนทัศน์ครั้งสำคัญ ยุคแอนโทรโปซีนหมายถึงยุคที่กิจกรรมของมนุษย์มีอิทธิพลหลักต่อระบบนิเวศของโลก กรอบแนวคิดนี้ไม่ได้ต้องการเพียงให้นักเรียน “รู้” ว่าโลกกำลังเปลี่ยนแปลง แต่ต้องการให้นักเรียน “รู้สึก” ว่าตนเองเป็นส่วนหนึ่งของระบบนิเวศ และมีความสามารถ (Agency) ในการกระทำเพื่อเปลี่ยนแปลงอนาคต ¹

สมรรถนะทางวิทยาศาสตร์หลัก 3 ด้าน (Scientific Competencies) ใน PISA 2025:

1. การอธิบายปรากฏการณ์ในเชิงวิทยาศาสตร์ (Explain phenomena scientifically): นักเรียนต้องสามารถจดจำ สร้าง ประยุกต์ และประเมินคำอธิบายสำหรับปรากฏการณ์ทางธรรมชาติและเทคโนโลยีได้ สมรรถนะนี้ต้องอาศัยความรู้เชิงเนื้อหา (Content Knowledge) ผสานกับความเข้าใจในกระบวนการได้มาซึ่งความรู้ ²
2. การสร้างและประเมินการออกแบบการสืบเสาะหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์และการตีความข้อมูลและหลักฐานในเชิงวิพากษ์ (Construct and evaluate designs for scientific enquiry and interpret scientific data and evidence critically): นี่คือจุดที่เด็กไทยมักอ่อนแอที่สุด คือความสามารถในการแยกแยะระหว่าง “ข้อมูลดิบ” (Data) และ “หลักฐาน” (Evidence) รวมถึงความสามารถในการออกแบบการทดลอง ควบคุมตัวแปร และเข้าใจความคลาดเคลื่อนของการวัด ²
3. การสืบค้น ประเมิน และใช้ข้อมูลทางวิทยาศาสตร์เพื่อการตัดสินใจและการกระทำ (Research, evaluate and use scientific information for decision making and action): สมรรถนะนี้เน้นการต่อสู้กับข้อมูลเท็จ (Misinformation) การประเมินความน่าเชื่อถือของแหล่งข้อมูล และการสร้างข้อโต้แย้งเพื่อสนับสนุนการตัดสินใจ ²

สมรรถนะเฉพาะด้านสิ่งแวดล้อม (Environmental Science Competencies):

สิ่งที่เพิ่มเข้ามาอย่างมีนัยสำคัญคือสมรรถนะย่อยที่เชื่อมโยงกับความเป็นพลเมืองโลก:

• การอธิบายผลกระทบของปฏิสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์กับระบบโลก
• การตัดสินใจกระทำโดยอิงจากการประเมินหลักฐานที่หลากหลาย เพื่อฟื้นฟูและรักษาสิ่งแวดล้อม
• การแสดงความเคารพต่อมุมมองที่หลากหลายและความหวัง (Hope) ในการหาทางออกวิกฤตนิเวศสังคม ²

วิสัยทัศน์สู่ PISA 2029: Climate Literacy และ AI

การเตรียมความพร้อมไม่สามารถหยุดอยู่แค่ปี 2025 ทิศทางของ OECD ชี้ชัดไปที่การประเมิน PISA 2029 ซึ่งจะเน้นหนักในสองด้านใหม่:

1. Climate Literacy (ความฉลาดรู้เรื่องภูมิอากาศ): ไม่ใช่แค่รู้ว่าโลกร้อน แต่ต้องเข้าใจระบบที่ซับซ้อน (Complex Systems) ของภูมิอากาศ ความเชื่อมโยงระหว่างเคมี (ก๊าซเรือนกระจก) ฟิสิกส์ (การถ่ายเทพลังงาน) และสังคมศาสตร์ (ผลกระทบทางเศรษฐกิจ) ⁴
2. Media & Artificial Intelligence Literacy: การรู้เท่าทันสื่อและปัญญาประดิษฐ์ นักเรียนต้องเข้าใจว่า AI ทำงานอย่างไร ข้อมูลที่ได้จาก AI หรือ Social Media มีความน่าเชื่อถือเพียงใด และจะใช้เครื่องมือดิจิทัลเหล่านี้ในการแก้ปัญหาโลกได้อย่างไร ⁵

นัยยะต่อหลักสูตรไทย:

หลักสูตรวิทยาศาสตร์ไทยต้องก้าวข้ามการสอนแบบแยกส่วน (Siloed Subjects) ไปสู่การสอนแบบบูรณาการที่มองเห็น “ระบบ” (Systems Thinking) และต้องผนวก Digital Literacy เข้าไปในเนื้อหาวิทยาศาสตร์อย่างแนบเนียน ไม่ใช่แยกเรียนเป็นวิชาคอมพิวเตอร์ต่างหาก

ส่วนที่ 2: ทฤษฎีฐานราก Active Argumentation-Based Inquiry (ABI) และโมเดล Toulmin

เพื่อให้บรรลุสมรรถนะขั้นสูงตามกรอบ PISA การเรียนการสอนแบบบรรยาย (Lecture-based) ไม่สามารถตอบโจทย์ได้อีกต่อไป จำเป็นต้องเปลี่ยนห้องเรียนให้เป็นพื้นที่แห่งการสืบเสาะและโต้แย้งทางวิชาการ (Active Argumentation-Based Inquiry – ABI)

ทำไมต้อง “การโต้แย้ง” (Argumentation)?

วิทยาศาสตร์ไม่ได้เป็นเพียงชุดของข้อเท็จจริง แต่เป็นกระบวนการทางสังคมในการสร้างและตรวจสอบความรู้ผ่านการโต้แย้งด้วยหลักฐาน งานวิจัยระบุชัดเจนว่า การให้นักเรียนได้ฝึก “สร้างข้อโต้แย้ง” (Constructing Arguments) และ “วิพากษ์ข้อโต้แย้ง” (Critiquing Arguments) ช่วยพัฒนาความเข้าใจมโนทัศน์วิทยาศาสตร์อย่างลึกซึ้ง และเป็นทักษะที่จำเป็นสำหรับการทำข้อสอบ PISA ในระดับสูง (Level 5-6) ซึ่งต้องอาศัยการระบุข้อจำกัดของหลักฐานและการให้เหตุผลที่ซับซ้อน ⁶

ในบริบทวัฒนธรรมไทย ที่มักเน้นความประนีประนอมและหลีกเลี่ยงการขัดแย้ง (Confrontation avoidance) การนำ ABI มาใช้จึงต้องมีการออกแบบอย่างระมัดระวัง เพื่อสร้าง “พื้นที่ปลอดภัย” (Safe Space) ที่การโต้แย้งทางวิชาการถูกมองว่าเป็นกระบวนการสร้างปัญญา ไม่ใช่การทะเลาะเบาะแว้ง

โครงสร้างการโต้แย้งของ Toulmin (Toulmin Argumentation Pattern – TAP)

เพื่อให้การโต้แย้งมีคุณภาพและเป็นระบบ เราจะใช้โมเดลของ Stephen Toulmin (TAP) เป็น “นั่งร้านทางปัญญา” (Scaffolding) ให้นักเรียนยึดเกาะ โมเดลนี้ประกอบด้วย 6 องค์ประกอบสำคัญ ซึ่งสอดคล้องกับเกณฑ์การให้คะแนนของ PISA อย่างยิ่ง ⁸:

องค์ประกอบของ Toulmin	คำอธิบายในบริบทวิทยาศาสตร์	ตัวอย่าง (บริบทโรงไฟฟ้าขยะ WtE)	ความสำคัญต่อ PISA
Claim (ข้อกล่าวอ้าง)	ข้อสรุปหรือคำตอบของปัญหาที่ต้องการพิสูจน์	“เราควรสร้างโรงไฟฟ้าขยะในตำบล ก. เพื่อแก้ปัญหากองขยะล้นเมือง”	เป็นจุดเริ่มต้นของคำตอบในข้อสอบเขียนตอบ
Data / Grounds (ข้อมูล/หลักฐาน)	ข้อมูลเชิงประจักษ์ กราฟ ตัวเลข หรือผลการสังเกตที่นำมาสนับสนุน	“ข้อมูลจากเทศบาลระบุว่ามีขยะสะสม 50,000 ตัน และพื้นที่ฝังกลบจะเต็มใน 2 ปี”	PISA เน้นการดึงข้อมูลจากกราฟ/ตารางมาใช้ (Competency 3)
Warrant (ข้อสนับสนุน)	หลักการทางวิทยาศาสตร์ที่เชื่อมโยง Data ไปสู่ Claim (เหตุผลว่าทำไมข้อมูลนี้จึงสนับสนุนข้ออ้าง)	“การเปลี่ยนขยะเป็นพลังงานด้วยการเผาไหม้ (Combustion) สามารถลดปริมาตรขยะได้ถึง 90% ตามกฎการอนุรักษ์มวลและพลังงาน”	จุดที่นักเรียนไทยอ่อนที่สุด มักตอบแต่ข้อมูลแต่ขาดหลักการวิทย์รองรับ 11
Backing (สิ่งสนับสนุนหลักการ)	ทฤษฎี กฎ หรือบทบัญญัติที่ยืนยันความถูกต้องของ Warrant	“ตามหลักอุณหพลศาสตร์ กระบวนการเผาไหม้ที่สมบูรณ์ที่อุณหภูมิสูงกว่า 850°C จะช่วยทำลายสารพิษไดออกซินได้”	จำเป็นสำหรับข้อสอบระดับ 5-6 ที่ต้องการความลึกของความรู้
Rebuttal (ข้อโต้แย้งกลับ)	การระบุเงื่อนไขที่ข้อกล่าวอ้างอาจไม่เป็นจริง หรือการโต้ตอบมุมมองตรงข้าม	“แม้จะลดปริมาณขยะได้ แต่โรงไฟฟ้าอาจปล่อย PM 2.5 และโลหะหนัก หากระบบกรองอากาศไม่มีประสิทธิภาพตามมาตรฐาน”	แสดงถึง Critical Thinking และการมองรอบด้าน (Competency 2)
Qualifier (คำระบุระดับความมั่นใจ)	คำที่แสดงขอบเขตความน่าจะเป็นของข้อสรุป	“ดังนั้น โรงไฟฟ้าขยะ น่าจะเป็น ทางเลือกที่ดีที่สุด หาก มีการควบคุมการปล่อยมลพิษอย่างเข้มงวด”	PISA ให้คะแนนสูงสำหรับคำตอบที่ไม่ฟันธงสุดโต่ง แต่มีความระมัดระวังทางวิชาการ

จาก Passive สู่ Active Inquiry

การเปลี่ยนผ่านสู่ ABI ต้องปรับบทบาทครูจาก “ผู้บอกคำตอบ” เป็น “ผู้อำนวยการอภิปราย” โดยใช้กลยุทธ์ดังนี้:

1. Explicit Instruction: สอนโครงสร้าง TAP อย่างชัดเจน ให้นักเรียนรู้จักคำว่า Claim, Evidence, Reasoning.¹²
2. Scaffolding Writing: ใช้แบบฟอร์มการเขียน (Writing Frames) ที่มีช่องว่างให้นักเรียนเติมองค์ประกอบ TAP ในช่วงแรก แล้วค่อยๆ ลดการช่วยเหลือลง.¹³
3. Collaborative Discourse: จัดกิจกรรมกลุ่มที่บังคับให้เกิดการแลกเปลี่ยนและตรวจสอบความคิดเห็นซึ่งกันและกัน เช่น การโต้วาที (Debate) หรือการตรวจสอบโดยเพื่อน (Peer Review).⁶

ส่วนที่ 3: บริบทประเด็นท้าทายทางสังคมและวิทยาศาสตร์ (SSI) ในประเทศไทย

การเลือกบริบทที่ “โดนใจ” และ “ใกล้ตัว” เป็นกุญแจสำคัญในการดึงดูดความสนใจของนักเรียน (Engagement) ตามแนวทาง PISA สองประเด็นที่เหมาะสมที่สุดสำหรับประเทศไทยในขณะนี้คือ วิกฤตฝุ่น PM 2.5 และความขัดแย้งเรื่องโรงไฟฟ้าขยะ

กรณีศึกษาที่ 1: วิกฤตหมอกควันและฝุ่น PM 2.5 ในภาคเหนือ

ประเด็นนี้มีความซับซ้อนสูง เหมาะสำหรับการฝึกสมรรถนะ “การอธิบายปรากฏการณ์” และ “การตีความข้อมูล”

• ปรากฏการณ์ (Phenomena): ในช่วงฤดูแล้ง (กุมภาพันธ์ – เมษายน) ของทุกปี ภาคเหนือของไทยโดยเฉพาะเชียงใหม่และเชียงราย จะเผชิญกับค่าฝุ่น PM 2.5 ที่สูงเกินมาตรฐาน (บางครั้งสูงกว่า 100-200 µg/m³ ในขณะที่ค่ามาตรฐาน WHO คือ 15 µg/m³).¹⁴
• วิทยาศาสตร์เบื้องหลัง (Scientific Concepts):

• Inversion Layer (อุณหภูมิผกผัน): สภาพภูมิประเทศที่เป็นแอ่งกระทะ (Basin) ทำให้เกิดชั้นอากาศเย็นกดทับอากาศร้อน กักขังมลพิษไว้ไม่ให้ลอยตัวสูงขึ้น.¹⁶
• การเผาไหม้ชีวมวล (Biomass Burning): แหล่งกำเนิดหลักมาจากการเผาในที่โล่ง ทั้งไฟป่าและการเผาเศษวัสดุทางการเกษตร (ข้าวโพด, ข้าว).¹⁴
• การเคลื่อนที่ของมวลอากาศ (Transboundary Haze): ข้อมูลจากแบบจำลอง Trajectory แสดงให้เห็นว่าฝุ่นส่วนหนึ่งพัดพามาจากประเทศเพื่อนบ้าน (พม่า, ลาว) แต่สัดส่วนใหญ่ยังมาจากการเผาในประเทศและในพื้นที่ใกล้เคียง.¹⁴

• ผลกระทบทางสุขภาพ: สถิติผู้ป่วยโรคระบบทางเดินหายใจ (COPD), หอบหืด, และมะเร็งปอดในภาคเหนือมีอัตราสูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในช่วงฤดูหมอกควัน.¹⁹
• โอกาสในการโต้แย้ง (Argumentation): “เราควรห้ามการเผาเด็ดขาดหรือไม่?” นักเรียนต้องชั่งน้ำหนักระหว่างผลกระทบทางสุขภาพ (Data: สถิติผู้ป่วย) กับความจำเป็นทางเศรษฐกิจของเกษตรกรที่ไม่มีทุนในการกำจัดเศษวัสดุด้วยวิธีอื่น (Rebuttal).

กรณีศึกษาที่ 2: ความขัดแย้งโรงไฟฟ้าขยะ (Waste-to-Energy: WtE)

ประเด็นนี้สะท้อนความขัดแย้งระหว่างการจัดการทรัพยากร เทคโนโลยี และการยอมรับของชุมชน เหมาะสำหรับสมรรถนะ “การตัดสินใจและการกระทำ”

สถานการณ์ความขัดแย้ง: ประเทศไทยมีขยะมูลฝอยชุมชนเกิดขึ้นมหาศาล (เช่น ภูเก็ตมีขยะเพิ่มขึ้นจาก 9,824 ตันในปี 2013 เป็น 46,807 ตันในปี 2023).²⁰ รัฐบาลมีนโยบายส่งเสริมโรงไฟฟ้าขยะ (WtE) เพื่อลดพื้นที่ฝังกลบและผลิตพลังงาน แต่เกิดการต่อต้านอย่างหนักจากชุมชนในพื้นที่ เช่น ที่เชียงรากใหญ่ (ปทุมธานี), ท่าถ่าน (ฉะเชิงเทรา), และกระบี่.²¹

วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี:

• Waste-to-Energy Process: การนำความร้อนจากการเผาขยะไปต้มน้ำปั่นกังหันไอน้ำ (Rankine Cycle).
• Emission Control: เทคโนโลยีการกรองอากาศ (Electrostatic Precipitators) และการควบคุมไดออกซิน.
• Greenhouse Gases: เปรียบเทียบระหว่างก๊าซมีเทน (CH4) ที่เกิดจากหลุมฝังกลบ (Landfill) ซึ่งมีศักยภาพทำให้โลกร้อนสูงกว่า CO2 ถึง 25-28 เท่า กับ CO2 ที่เกิดจากการเผาขยะ.²⁰

โอกาสในการโต้แย้ง (Argumentation): “โรงไฟฟ้าขยะเป็นทางออกที่ยั่งยืนจริงหรือ?” นักเรียนสามารถแย้งว่า WtE ดีกว่าฝังกลบในแง่ลดก๊าซเรือนกระจก (Claim + Data) แต่ฝ่ายตรงข้ามอาจแย้งเรื่องความเสี่ยงของสารพิษตกค้างและการแย่งชิงอาชีพของซาเล้ง (Rebuttal + Social Impact).²³

ส่วนที่ 4: การเตรียมความพร้อมสู่ Computer-Based Assessment (CBA) และ Digital Competency

จุดอ่อนสำคัญของเด็กไทยในการสอบ PISA รอบที่ผ่านมาไม่ใช่แค่ความรู้ แต่คือ “ความไม่คุ้นเคยกับเครื่องมือสอบ” PISA 2025 และ 2029 จะใช้ข้อสอบแบบ Interactive Simulations เต็มรูปแบบ ดังนั้น การจัดการเรียนรู้ต้องผนวกเครื่องมือดิจิทัลเข้าไปเป็นส่วนหนึ่งของ “วิถีการเรียนรู้”

ทักษะดิจิทัลที่จำเป็นสำหรับการสอบ (Digital Skills for PISA)

1. Simulation Literacy: ความสามารถในการจัดการตัวแปร (Variables) ในสถานการณ์จำลอง เช่น การเลื่อน Slider เพื่อเปลี่ยนอุณหภูมิ แล้วสังเกตผลกระทบต่อกราฟ.²⁵
2. Data Filtering & Navigation: ความสามารถในการเลือกชั้นข้อมูล (Layers) ที่เกี่ยวข้องและปิดข้อมูลที่ไม่จำเป็น เพื่อหาคำตอบจากแผนที่หรือฐานข้อมูลขนาดใหญ่.²⁶
3. Process Data Awareness: นักเรียนต้องตระหนักว่าระบบจะบันทึก “พฤติกรรม” การคลิก (Log Files) การลองผิดลองถูกแบบมั่วๆ จะถูกหักคะแนนในด้านกระบวนการ ดังนั้นต้องคิดก่อนคลิก.²⁷

เครื่องมือดิจิทัลแนะนำสำหรับการเรียนรู้ (Tools Integration)

NASA Worldview ²⁶:

• การใช้งาน: ใช้สอนเรื่อง PM 2.5 นักเรียนสามารถดูข้อมูลย้อนหลัง (Time Slider) เพื่อเปรียบเทียบจุดความร้อน (Thermal Anomalies Layer) กับค่าฝุ่น (Aerosol Optical Depth Layer).
• PISA Skill: การตีความข้อมูลภูมิสารสนเทศ (Geospatial Data) และการหาความสัมพันธ์เชิงสาเหตุ (Causal relationships) ระหว่างตำแหน่งไฟและทิศทางลม.

PhET Interactive Simulations ²⁹:

• Simulation: “The Greenhouse Effect” หรือ “Glaciers”.
• การใช้งาน: ให้นักเรียนทดลองเพิ่มปริมาณก๊าซเรือนกระจกและสังเกตการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิโลกและโฟตอนอินฟราเรด.
• PISA Skill: การออกแบบการทดลอง (Control Variables), การเก็บข้อมูลจากโมเดลจำลอง.

เกมจำลองการจัดการขยะ (Waste Management Games) ³¹:

• Games: “Ecoville”, “Recycle City”.
• การใช้งาน: จำลองการบริหารจัดการเมือง ตัดสินใจสร้างโรงไฟฟ้าหรือหลุมฝังกลบ และดูผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและงบประมาณ.
• PISA Skill: Systems Thinking และการตัดสินใจภายใต้ข้อจำกัด (Complex Decision Making).

ส่วนที่ 5: สถาปัตยกรรมการเรียนรู้: หน่วยการเรียนรู้ “ลมหายใจและไฟ: ทางเลือกสู่อนาคต” (Breath & Fire)

ส่วนนี้ขอนำเสนอตัวอย่างหน่วยการเรียนรู้ที่บูรณาการแนวคิดทั้งหมดเข้าด้วยกัน โดยใช้เวลาประมาณ 4-6 สัปดาห์ สำหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาตอนต้นหรือปลาย

ชื่อหน่วย: ลมหายใจและไฟ (Breath & Fire: Deciding Thailand’s Energy and Environmental Future)

โมเดลการสอน: 5E Inquiry + Argumentation-Driven Inquiry (ADI)

ระยะที่ 1: Engagement & Digital Exploration (การสร้างความสนใจด้วยข้อมูลดิจิทัล)

กิจกรรม: “นักสืบอวกาศ (The Detective from Space)”

เครื่องมือ: NASA Worldview

สถานการณ์: ให้นักเรียนสวมบทบาทเป็นนักวิทยาศาสตร์ข้อมูลที่ต้องหาสาเหตุของค่าฝุ่นที่พุ่งสูงขึ้นในเชียงใหม่เมื่อเดือนมีนาคมที่ผ่านมา

ภารกิจ:

1. เปิด NASA Worldview ตั้งค่าวันที่ย้อนหลังไปช่วงวิกฤต.
2. เลือก Layer: “Corrected Reflectance” (ภาพจริง), “MODIS Thermal Anomalies” (จุดความร้อน), และ “Aerosol Optical Depth (AOD)” (ค่าฝุ่น).
3. คำถามท้าทาย: “จงหาหลักฐาน (Data) จากภาพถ่ายดาวเทียมที่ยืนยันว่าฝุ่นไม่ได้มาจากรถยนต์ในตัวเมือง แต่มาจากแหล่งอื่น”
4. ผลลัพธ์: นักเรียนจะเห็นจุดสีแดง (ไฟป่า/การเผา) กระจายตัวบนภูเขาและในประเทศเพื่อนบ้าน และเห็นแถบสีของฝุ่น (Aerosol) ลอยตามทิศทางลม.

ระยะที่ 2: Exploration & Simulation (การสำรวจด้วยแบบจำลอง)

กิจกรรม: “ห้องทดลองเสมือน: กับดักความร้อน”

เครื่องมือ: PhET Simulation: Greenhouse Effect

สถานการณ์: เชื่อมโยงสู่ประเด็นโรงไฟฟ้าขยะและการเผาไหม้

ภารกิจ:

1. นักเรียนออกแบบการทดลองเพื่อดูว่า “การเพิ่มความเข้มข้นของก๊าซ CO2 (จากการเผาไหม้) ส่งผลต่ออุณหภูมิโลกอย่างไร”
2. บันทึกข้อมูลเป็นตาราง (Data Table) จากการรัน Simulation อย่างน้อย 3 รอบ (Trials) เพื่อหาค่าเฉลี่ย.
3. Scaffolding: ครูแนะนำให้นักเรียนเปลี่ยนตัวแปรทีละตัว (Control Variable Strategy) เพื่อฝึกทักษะ PISA Competency 2.

ระยะที่ 3: Explanation & Argument Construction (การสร้างคำอธิบายด้วย Toulmin)

กิจกรรม: “กระดานโต้แย้ง (The Toulmin Board)”

สื่อการเรียนรู้: ใบงาน Toulmin Scaffold (Writing Frame) ³³

โจทย์ SSI: “ประเทศไทยควรขยายโรงไฟฟ้าขยะ (WtE) เพื่อแก้ปัญหามลพิษจากขยะและฝุ่นควันจากการเผาขยะกลางแจ้ง หรือไม่?”

กระบวนการ:

1. Group Work: แบ่งกลุ่มเป็นฝ่ายสนับสนุนและคัดค้าน.
2. Drafting:

• Claim: เขียนจุดยืน (ควร/ไม่ควร).
• Data: นำข้อมูลจากบทความข่าว (ปริมาณขยะในภูเก็ต/ชลบุรี) และข้อมูลจาก PhET (ผลของ CO2) มาใส่.
• Warrant (สำคัญที่สุด): เขียนอธิบายว่า ทำไม ข้อมูลนี้จึงสนับสนุนจุดยืน (เช่น “เพราะการเผาขยะในระบบปิดสามารถควบคุมก๊าซพิษได้ดีกว่าการปล่อยให้เกิดมีเทนในหลุมฝังกลบตามหลักการ…”).

3. Backing: ค้นคว้าเพิ่มเติมเพื่อหาทฤษฎีหรือกฎหมายรองรับ Warrant.

ครูผู้สอน: เดินสำรวจและตั้งคำถามกระตุ้น Warrant เช่น “ข้อมูลบอกว่าขยะลดลง แต่ทำไมการลดลงนี้ถึงดีต่อสิ่งแวดล้อม? อธิบายด้วยหลักวิทยาศาสตร์หน่อย”

ระยะที่ 4: Elaboration & Decision Making (การขยายความรู้และตัดสินใจ)

กิจกรรม: “ประชาพิจารณ์จำลอง (The Public Hearing)”

บทบาทสมมติ: วิศวกร, ชาวบ้านผู้ได้รับผลกระทบ, เจ้าหน้าที่รัฐ, นักสิ่งแวดล้อม.

กระบวนการ:

1. จัดการโต้วาที (Debate) ตามโครงสร้าง Toulmin.³⁵
2. แต่ละฝ่ายต้องนำเสนอ Claim และ Data ของตน และต้องมี Rebuttal (ข้อโต้แย้งกลับ) ต่อฝ่ายตรงข้าม.
3. เป้าหมาย: ไม่ใช่การเอาชนะ แต่คือการหา “ทางออกร่วมกัน” (Consensus) เช่น “อนุญาตให้สร้างโรงไฟฟ้า แต่ ต้องมีระบบตรวจสอบมลพิษแบบ Real-time ที่ชาวบ้านเข้าถึงได้” (สะท้อน Agency และ Hope).

ระยะที่ 5: Evaluation (การประเมินผลด้วยแบบจำลอง PISA)

เครื่องมือ: แบบทดสอบออนไลน์ (Google Forms/Moodle) ที่เลียนแบบ PISA CBA.

รูปแบบข้อสอบ:

1. Stimulus: กราฟแสดงค่า PM 2.5 รายชั่วโมงในเชียงใหม่ เปรียบเทียบกับจำนวนจุดความร้อน.¹⁵
2. Item 1 (Multiple Choice): ตีความกราฟ (Level 2).
3. Item 2 (Interactive): ให้ Link ไปยังบทความสั้นๆ 3 บทความ (เชื่อถือได้ 1, ข่าวปลอม 1, บทความวิชาการ 1) แล้วให้เลือกแหล่งข้อมูลที่น่าเชื่อถือที่สุดมาตอบ (Competency 3).
4. Item 3 (Constructed Response): เขียนโต้แย้งโดยใช้โครงสร้าง Toulmin ว่า “เราควรเชื่อข้อมูลจากแหล่งใด เพราะเหตุใด” (Level 5-6).

ส่วนที่ 6: เกณฑ์การประเมิน (Assessment Rubric) ที่สอดคล้องกับ PISA

เพื่อให้คะแนนสะท้อนระดับสมรรถนะ PISA อย่างแท้จริง เราต้องใช้ Rubric ที่ประเมินคุณภาพของ “การให้เหตุผล” (Reasoning Quality) ไม่ใช่แค่คำตอบถูก/ผิด.³⁶

ตารางเกณฑ์การประเมินทักษะการโต้แย้งทางวิทยาศาสตร์ (Scientific Argumentation Rubric)

ระดับ PISA	คำอธิบายระดับความสามารถ (Proficiency Description)	เกณฑ์การประเมินตามโมเดล Toulmin
ระดับ 6 (สูง)	สามารถประเมินข้อโต้แย้งที่ซับซ้อน ใช้ความรู้เชิงนามธรรมและทฤษฎีมาอธิบาย ระบุข้อจำกัดของหลักฐานได้	Strong Rebuttal & Qualifier: ข้อโต้แย้งมีการระบุเงื่อนไข (Qualifier) ชัดเจน มีการคาดการณ์ข้อโต้แย้งกลับ (Rebuttal) และหักล้างด้วยหลักฐานที่แข็งแรง Warrant มีการใช้ทฤษฎีวิทยาศาสตร์ขั้นสูง (Backing) รองรับ
ระดับ 5	อธิบายปรากฏการณ์ที่ไม่คุ้นเคยได้ ใช้ความรู้ทางระบาดวิทยาหรือระบบโลกที่ซับซ้อน	Explicit Warrant & Backing: เชื่อมโยง Data กับ Claim ด้วยหลักการวิทยาศาสตร์ที่ถูกต้องชัดเจน (Warrant) มีการอ้างอิงแหล่งข้อมูลที่หลากหลายและน่าเชื่อถือ
ระดับ 4	สร้างคำอธิบายเหตุการณ์ที่ซับซ้อนปานกลาง ออกแบบการทดลองควบคุมตัวแปรได้	Claim + Data + Reasoning: มี Claim ที่ชัดเจน สนับสนุนด้วย Data ที่เกี่ยวข้อง มีความพยายามอธิบายเหตุผล (Reasoning/Warrant) แต่อาจยังขาดทฤษฎีรองรับที่ลึกซึ้ง (Backing)
ระดับ 3	อธิบายปรากฏการณ์ที่คุ้นเคย แยกแยะประเด็นวิทยาศาสตร์ได้	Claim + Data: ระบุ Claim ได้ถูกต้อง และยก Data มาสนับสนุนได้ตรงประเด็น แต่ขาดการอธิบายความเชื่อมโยง (Missing Warrant) หรือเป็นการคัดลอกข้อความมาตอบ
ระดับ 2 (พื้นฐาน)	ระบุคำอธิบายที่เหมาะสม ตีความกราฟง่ายๆ ได้	Claim Only / Weak Data: มี Claim แต่ Data ที่นำมาสนับสนุนไม่เพียงพอ หรือเป็นเพียงความคิดเห็นส่วนตัว (Opinion) มากกว่าข้อเท็จจริง
ระดับ 1	จดจำข้อเท็จจริงพื้นฐาน ทำตามคำสั่งง่ายๆ ได้	Fragmented: ข้อมูลกระจัดกระจาย ไม่สามารถสร้างข้อความที่เป็นเหตุเป็นผลกันได้

ส่วนที่ 7: ข้อเสนอแนะเชิงนโยบายและการนำไปปฏิบัติ

เพื่อให้ยุทธศาสตร์นี้เกิดขึ้นจริงในโรงเรียนไทย จำเป็นต้องมีการดำเนินการในระดับนโยบายและการปฏิบัติ:

1. Teacher Empowerment on Argumentation: ครูวิทยาศาสตร์ไทยส่วนใหญ่ถนัดสอนเนื้อหา แต่ขาดทักษะการสอน “การโต้แย้ง” จำเป็นต้องมีการอบรมเชิงปฏิบัติการเรื่องการเขียน Warrant และ Backing โดยเฉพาะ เพื่อให้ครูสามารถ Coach นักเรียนได้.³⁷
2. Localization of Curriculum: โรงเรียนควรได้รับอิสระในการเลือกประเด็น SSI ที่เหมาะสมกับท้องถิ่น โรงเรียนในภาคใต้ควรเน้นเรื่องโรงไฟฟ้าขยะหรือการกัดเซาะชายฝั่ง โรงเรียนภาคเหนือเน้นเรื่อง PM 2.5 เพื่อให้นักเรียนรู้สึกถึงความเป็นเจ้าของปัญหา (Agency).³⁸
3. Infrastructure for CBA: รัฐต้องจัดหาอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ที่ได้มาตรฐาน (หน้าจอ > 9.5 นิ้ว, มีคีย์บอร์ดจริง) เพื่อให้นักเรียนได้ฝึกพิมพ์คำตอบยาวๆ เพราะทักษะการพิมพ์และการใช้เมาส์มีผลต่อคะแนน PISA อย่างมีนัยสำคัญ.⁴⁰
4. From Despair to Hope: การสอนเรื่องสิ่งแวดล้อมต้องระวังไม่ให้สร้างความตระหนกจนหดหู่ (Eco-anxiety) ต้องจบหน่วยการเรียนรู้ด้วย “การกระทำที่สร้างสรรค์” (Regenerative Action) เช่น โครงการลดขยะในโรงเรียน หรือการทำเครื่องฟอกอากาศ DIY เพื่อสร้างความรู้สึกว่า “เราทำได้” (Self-efficacy).³

บทสรุป

การยกระดับผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนวิทยาศาสตร์ของไทยเพื่อมุ่งสู่ PISA 2025 และ 2029 ไม่ใช่ภารกิจที่เป็นไปไม่ได้ แต่ต้องอาศัยการเปลี่ยนทิศทางที่ถูกต้อง จากการเรียนแบบตั้งรับ (Passive) สู่การสืบเสาะเชิงโต้แย้ง (Active Argumentation-Based Inquiry) โดยใช้ประเด็นปัญหาที่แท้จริงของประเทศอย่าง PM 2.5 และโรงไฟฟ้าขยะ เป็นเวทีในการฝึกฝนทักษะการคิดขั้นสูง การนำโมเดล Toulmin มาใช้เป็นเครื่องมือทางปัญญา และการผนวกเทคโนโลยีดิจิทัลอย่าง NASA Worldview เข้ามาในกระบวนการเรียนรู้ จะช่วยสร้างนักเรียนไทยที่ไม่เพียงแต่ทำข้อสอบได้ แต่ยังเป็นพลเมืองที่มีคุณภาพ มีวิจารณญาณ และมีความหวังในการร่วมสร้างอนาคตที่ยั่งยืนในยุค Anthropocene

Works cited

1. Agency in the Anthropocene Through Science Education – ESERA 2025, accessed December 7, 2025, https://esera2025.org/agency-in-the-anthropocene-through-science-education/
2. PISA 2025 Science Framework – OECD, accessed December 7, 2025, https://pisa-framework.oecd.org/science-2025/
3. Agency in the Anthropocene – Science Learning Hub, accessed December 7, 2025, https://www.sciencelearn.org.nz/resources/3374-agency-in-the-anthropocene
4. PISA 2029 Climate Literacy – OECD, accessed December 7, 2025, https://www.oecd.org/en/about/projects/PISA-2029-Climate-Literacy.html
5. PISA 2029 Media and Artificial Intelligence Literacy | OECD, accessed December 7, 2025, https://www.oecd.org/en/about/projects/pisa-2029-media-and-artificial-intelligence-literacy.html
6. Strategies for Supporting Students to Engage in Scientific Argumentation, accessed December 7, 2025, https://classroomscience.org/articles/fyi/strategies-supporting-students-engage-scientific-argumentation
7. Do PISA Questions Really Assess Students’ Acquisition of Scientific Competencies? A Proposal About Emphasis on Justifications. | EERA, accessed December 7, 2025, https://eera-ecer.de/ecer-programmes/conference/6/contribution/16640
8. Toulmin Argument – Purdue OWL, accessed December 7, 2025, https://owl.purdue.edu/owl/general_writing/academic_writing/historical_perspectives_on_argumentation/toulmin_argument.html
9. Toulmin Argument – Excelsior OWL, accessed December 7, 2025, https://owl.excelsior.edu/argument-and-critical-thinking/organizing-your-argument/organizing-your-argument-toulmin/
10. Teaching How to Develop an Argument Using the Toulmin Model – IJMCER, accessed December 7, 2025, https://www.ijmcer.com/wp-content/uploads/2020/07/A0230107.pdf
11. A Toulmin Model Analysis of Student Argumentation on Artificial Intelligence – MDPI, accessed December 7, 2025, https://www.mdpi.com/2227-7102/15/9/1226
12. Enhancing Scientific Argumentation Skills in the Classroom: Strategies for Fostering Critical Thinking in Science Education – Dialnet, accessed December 7, 2025, https://dialnet.unirioja.es/descarga/articulo/10426182.pdf
13. Claim Evidence and Reasoning Scaffolding – TPT, accessed December 7, 2025, https://www.teacherspayteachers.com/browse?search=claim%20evidence%20and%20reasoning%20scaffolding
14. Strategy Design of PM2.5 Controlling for Northern Thailand …, accessed December 7, 2025, https://aaqr.org/articles/aaqr-22-11-aac22-0432
15. Chiang Mai Particulate Matter (PM2.5) Level: Real-Time Air Pollution Alerts – AQI.in, accessed December 7, 2025, https://www.aqi.in/dashboard/thailand/chiang-mai/chiang-mai/pm
16. Distribution and Meteorological Control of PM2.5 and Its Effect on Visibility in Northern Thailand – MDPI, accessed December 7, 2025, https://www.mdpi.com/2073-4433/14/3/538
17. (PDF) Thailand Policies for PM 2.5 and the Hidden Problems – ResearchGate, accessed December 7, 2025, https://www.researchgate.net/publication/388844363_Thailand_Policies_for_PM_25_and_the_Hidden_Problems
18. Strategy Design of PM2.5 Controlling for Northern Thailand – Aerosol and Air Quality Research, accessed December 7, 2025, https://aaqr.org/articles/aaqr-22-11-aac22-0432.pdf
19. Decadal Trends in Ambient Air Pollutants and Their Association with COPD and Lung Cancer in Upper Northern Thailand: 2013–2022 – PubMed Central, accessed December 7, 2025, https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11125922/
20. Estimation of Characteristics, Methane Generated and Sustainability of Municipal Landfill Waste in Urban City, Thailand – MDPI, accessed December 7, 2025, https://www.mdpi.com/2313-4321/10/1/15
21. Conflict Management: A Case Study of Waste-to-Energy Power Plant Development in Pathumthani Province, accessed December 7, 2025, https://doi.nrct.go.th/admin/doc/doc_662842.pdf
22. Conflict Management: A Case Study of Waste-to-Energy Power Plant Developmentin Pathumthani Province – thaijo.org, accessed December 7, 2025, https://so04.tci-thaijo.org/index.php/NCRJ/article/view/269239
23. As waste-to-energy incinerators spread in Southeast Asia, so do …, accessed December 7, 2025, https://news.mongabay.com/2022/12/as-waste-to-energy-incinerators-spread-in-southeast-asia-so-do-concerns/
24. Krabi coal-fired power station project, Thailand – Ej Atlas, accessed December 7, 2025, https://ejatlas.org/print/krabi-coal-fired-power-station-project
25. Strategies to Prepare Students for Computer-Based Assessments – Gizmos, accessed December 7, 2025, https://gizmos.explorelearning.com/resources/insights/using-simulations-to-prepare-for-computer-based-assessments
26. NASA Worldview Tutorial – NASA HEALTH AND AIR QUALITY …, accessed December 7, 2025, https://haqast.org/nasa-worldview-tutorial/
27. PISA Research Documentation: How to prepare and analyse the PISA database | OECD, accessed December 7, 2025, https://www.oecd.org/en/about/programmes/pisa/how-to-prepare-and-analyse-the-pisa-database.html
28. Worldview | NASA Earthdata, accessed December 7, 2025, https://www.earthdata.nasa.gov/data/tools/worldview
29. ‪Greenhouse Effect‬ – PhET, accessed December 7, 2025, https://phet.colorado.edu/sims/html/greenhouse-effect/1.1.1/xhtml/greenhouse-effect_all.xhtml
30. Digital Science Resources – Google Sites, accessed December 7, 2025, https://sites.google.com/eastpennsd.org/epsdtech/elementary/stem/digital-science-resources
31. Simulation Game – Metro Waste Authority, accessed December 7, 2025, https://www.mwatoday.com/environmental-responsibility/education/simulation-game/
32. NEW! Waste Sorting Game – RIRRC.org., accessed December 7, 2025, https://rirrc.org/education-program-support/new-waste-sorting-game
33. Scientific Argumentation | TPT, accessed December 7, 2025, https://www.teacherspayteachers.com/browse?search=scientific%20argumentation
34. Toulmin-Argument-Handout-2023.pdf, accessed December 7, 2025, https://www.apsu.edu/writingcenter/writing-resources/Toulmin-Argument-Handout-2023.pdf
35. Student handout 8.2: Rules for debating – Living Democracy, accessed December 7, 2025, https://www.living-democracy.com/textbooks/volume-4/students-manual-6/student-handout-35/
36. Description of the PISA science literacy proficiency levels: 2022, accessed December 7, 2025, https://nces.ed.gov/surveys/pisa/pisa2022/docs/DescriptionsOf2022ProficiencyLevels-TableI34.pdf
37. Explicit Instruction of Scientific Argumentation in Practical Work: A Feasibility Study, accessed December 7, 2025, https://www.scirp.org/journal/paperinformation?paperid=93287
38. The day when Krabi is Coal-Free, Thailand, accessed December 7, 2025, https://www.jetknowledge.org/wp-content/uploads/2024/04/thailand-case-study-giz.pdf
39. The Coal Situation in Thailand and Strategic Environmental Assessment | Heinrich Böll Foundation | Southeast Asia, accessed December 7, 2025, https://th.boell.org/en/2018/05/11/coal-situation-thailand-and-strategic-environmental-assessment
40. Council of Ministers of Education, Canada > Before the Assessment > Step 1: Complete School Information Form > D. Complete Device and Internet Verification, accessed December 7, 2025, https://cmec.ca/pisa/45/Complete_Device_and_Internet_Verification.html

Comments

comments

Powered by Facebook Comments