การพัฒนาทักษะกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมและแนวคิดเรื่องแรงและการเคลื่อนที่ด้วยชุดกิจกรรมสะเต็มศึกษาเรื่องหุ่นยนต์เดินตามเส้นอัตโนมัติ
บทคัดย่อ
การวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อ (1) สร้างและหาประสิทธิภาพของหุ่นยนต์เดินตามเส้นอัตโนมัติ (2) ออกแบบและพัฒนาชุดกิจกรรมสะเต็มศึกษา เรื่อง หุ่นยนต์เดินตามเส้นอัตโนมัติ (3) พัฒนาทักษะกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมและแนวคิด เรื่อง แรงและการเคลื่อนที่ กลุ่มตัวอย่างที่ใช้ในการวิจัยครั้งนี้คือ นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 ภาคเรียนที่ 2 ปีการศึกษา 2563 จานวน 27 คน เครื่องมือในการวิจัยประกอบไปด้วย หุ่นยนต์เดินตามเส้นอัตโนมัติ แผนการจัดการเรียนรู้ แบบทดสอบวัดความเข้าใจ แบบประเมินทักษะกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม การจัดการเรียนรู้ใช้กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม 6 ขั้นตอน ดังนี้ ขั้นที่ 1 นักเรียนร่วมกันวิเคราะห์ปัญหาจากสถานการณ์ที่กาหนด จากนั้นกาหนดเงื่อนไขในการออกแบบและสร้างหุ่นยนต์ ขั้นที่ 2 นักเรียนรวบรวมข้อมูลและแนวคิดที่เกี่ยวข้องกับการแก้ปัญหาจากหุ่นยนต์ต้นแบบ จากนั้นออกแบบวงจรเซนเซอร์อินฟราเรดและวงจรควบคุมมอเตอร์ ขั้นที่ 3 นักเรียนนาความรู้จากการรวบรวมข้อมูลมาใช้ออกแบบวงจรไฟฟ้าของหุ่นยนต์และโครงสร้างของหุ่นยนต์ ขั้นที่ 4 นักเรียนสร้างหุ่นยนต์ตามที่ออกแบบไว้ ขั้นที่ 5 นักเรียนทดสอบหุ่นยนต์โดยใช้แอปพลิเคชัน Phyphox วัดความเร่งของหุ่นยนต์ และขั้นที่ 6 นักเรียนนาเสนอผลงานโดยการแข่งขันหุ่นยนต์ ผลการวิจัยพบว่า หุ่นยนต์เดินตามเส้นอัตโนมัติที่ผู้วิจัยสร้างและพัฒนาขึ้น มีประสิทธิภาพร้อยละ 98.51 จากการประเมินความก้าวหน้าทางการเรียนด้วยวิธีของ Hake นักเรียนมีความก้าวหน้าในทักษะกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม อยู่ในระดับ ปานกลาง เท่ากับ 0.67 และมีความก้าวหน้าในความเข้าใจในแนวคิดฟิสิกส์ เรื่อง แรงและการเคลื่อนที่ อยู่ในระดับปานกลาง เท่ากับ 0.60