Promoting Students’ Conceptual Understanding and Scientific and Engineering Practices for the Students in Mattayomsuksa 6 with Inquiry-Based Stem Learning Module on Nanoscience
Article Sidebar
Published:
Dec 25, 2018
Keywords:
STEM Learning Module Inquiry Science Nanoscience Science and Engineering Practices
Main Article Content
Abstract
The revision of science learning to promote scientific understanding and the integration of science and engineering practices is a key challenge in this century education. As such, this study aimed to examine conceptual understanding and scientific and engineering practices through inquiry-based STEM learning module on nanoscience for twelfth graders. In this study, two learning units, i.e. self-cleaning surface and super insulator, were developed. A hand-on computer-based inquiry laboratory was employed as a learning tool to facilitate integrated STEM learning process. A total of 22 twelve graders from a public secondary education school were recruited in this study. They were administered a conceptual test on the nanoscience phenomena and a practical test of science and engineering practices at both before and after the implementation of the module. The dependent t-test was applied to compare the pre-test and post-test scores for both measured variables. The result indicated that the post-test scores of conceptual understanding on nanoscience and their scientific and engineering practices were significantly higher than the pre-test scores at p-value less than .01. This implied that the inquiry-based STEM learning module could be an effective instructional intervention for promoting both conceptual understanding and science and engineering practices for Thai high school students.
Article Details
How to Cite
ผาพรม พ., & ศรีสวัสดิ์ น. (2018). Promoting Students’ Conceptual Understanding and Scientific and Engineering Practices for the Students in Mattayomsuksa 6 with Inquiry-Based Stem Learning Module on Nanoscience. Journal of Graduate Research, 9(2), 43–67. Retrieved from https://so02.tci-thaijo.org/index.php/banditvijai/article/view/117782
Section
Research Article
References
กระทรวงศึกษาธิการ. (2552). หลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551. กรุงเทพฯ: โรงพิมพ์ชุมนุมสหกรณ์การเกษตรแห่งประเทศไทย.
ธวัช ชิตตระการ. (2555). การพัฒนากระบวนการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ เทคโนโลยีและนวัตกรรมผ่านโปรแกรม STEM. สืบค้นจาก https://www.se-edlearning.com/wp-content/uploads/2013/11/stem.science.innovation.pdf
ปรีดา ตะเหลบ. (2553). การพัฒนาการสอนบรรยายแบบสาธิตเชิงปฏิสัมพันธ์ของกระบวนการทางเทอร์โมไดนามิกส์. (วิทยานิพนธ์ปริญญาวิทยาศาสตร์มหาบัณฑิต, มหาวิทยาลัยเชียงใหม่).
รักษ์ศิริ จิตอารี, วิจิตร อุดอ้าย และวารีรัตน์ แก้วอุไร. (2560). การพัฒนารูปแบบการเรียนการสอนตามแนวทฤษฎีการสร้างความรู้และการจัดการเรียนรู้ STEM EDUCATION เพื่อเสริมสร้างการรู้วิทยาศาสตร์ สำหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1. วารสารศึกษาศาสตร์ มหาวิทยาลัยนเรศวร, 19(2), 202-213.
รัตน์ดาวัล วรรณปะเถาว์ และประสาท เนืองเฉลิม. (2560). การพัฒนาผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ขั้นบูรณาการของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 2 โดยการจัดการเรียนการสอนตามแนวทางสะเต็มศึกษา. วารสารการบริหารและนิเทศการศึกษา มหาวิทยาลัยมหาสารคาม, 8(3), 137-147.
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (2557). รู้จักสะเต็ม. สืบค้นจาก https://www.stemedthailand.org/? page_id=23
สุรศักดิ์ ละลอกนํ้า, บงกช บุญบูรพงศ์, เดชา จันทร์นํ้าใส, นราธิป ปราโมทย์, ภานุกร คงไสยะ, ปัทมาพร น่าดู และสิรินญา ไพเราะ. (2560). จากกิจกรรมในโครงการพระราชดำริสู่การพัฒนาวิทยาศาสตร์ตามแนวทางสะเต็มศึกษาในโครงการมหาวิทยาลัยเด็ก มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ. วารสารหน่วยวิจัยวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และสิ่งแวดล้อมเพื่อการเรียนรู้, 8(2), 449-457.
สุรุจิรา บุญเลิศ และมะยูโซ๊ะ กูโน. (2557). การพัฒนาบทปฏิบัติการทดลองเสมือนจริง เรื่องสารละลายกรดและเบส สำหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1. วารสารศึกษาศาสตร์ ฉบับวิจัยบัณฑิตศึกษา มหาวิทยาลัยขอนแก่น, 8(2), 199-206.
Breiner, J. M., Harkness, S. S., Johnson, C. C., & Koehler, C. M. (2012). What Is STEM? : A Discussion about Conceptions of STEM in Education and Partnerships. Science and Mathematics, 112(1), 3-11.
Buck, L. B., Bretz, S. L., & Towns, M. H. (2008). Characterizing the Level of Inquiry in the Undergraduate Laboratory. Journal of College Science Teaching, September/October, 52-58.
Bybee, R. W. (2011). Scientific and engineering practices in K-12 classrooms: Understanding "A Framework for K-12 Science Education". Science Teacher, 78(9), 34-40. 2011.
Drexler, K.E. (1992). Nanosystems: molecular machinery, manufacturing, and computation. New York. USA.: John Wiley & Sons.
Green, M. (2007). Science and engineering degrees: 1966-2004 (NSF 07–307). Arlington, VA: National Science Foundation.
Greenberg, A. (2009). Integrating nanoscience into the classroom: perspectives on nanoscience education projects. ACS Nano, 3(4), 762-769.
Jairuk, U. (2007). The use of interactive lecture demonstrations in force and motion to teach high school-level physics. (Master of Science and Technology Education, Mahidol University).
Kim, M. C., Hannafin, M. J., & Bryan, L. A. (2007). Technology-enhanced inquiry tools in scienceeducation: An emerging pedagogical framework for classroom practice. Science Education, 91(6), 1010–1030. doi:10.1002/sce.20219
Kuenzi, J. J., (2008). Science, Technology, Engineering, and Mathematics (STEM) Education: Background, Federal Policy, and Legislative Action. Congressional Research Service Reports, pp. 35. Retrieved from https://digitalcommons.unl.edu/crsdocs/35
Public Schools of North Carolina. (2012). North Carolina’s Science, Technology, Engineering, and Mathematics (STEM) Education Strategic Plan. Retrieved from https://www.dpi.state.nc.us/docs/stem/overview/education-strategic-plan.pdf
National Research Council. (2012). A Framework for K-12 science education: Practices, crosscutting concepts, and core ideas. National Academies Press.
Reeve, E. M. (2013). Implementing Science, Technology, Mathematics, and Engineering (STEM) Education in Thailand and in ASEAN. Retrieved from https://dpstapply.ipst.ac.th/specialproject/images/IPST_Global/ document/Implementing%20STEM%20in%20ASEAN%20%200IPST%20May%207%202013%20-%20Final.pdf
Sokoloff, D.R. (2007). Active Learning of Introductory Optics: Interactive Lecture Demonstrations and Magic Tricks. Paper presented at the Education and Training in Optics and Photonics, Ottowa, Ontario.
Srisawasdi, N. (2012). Student teachers’ perceptions of computerized laboratory practice for science teaching: a comparative analysis. Procardia – Social and Behavioral Sciences, 46, 4031-4038.
Srisawasdi, N. (2015). Evaluation of motivational impact of a computer-based nanotechnology inquiry learning module on the gender gap. Journal of Nano Education, 7(1), 28-37.
Suits, J., & Srisawasdi, N. (2013). Use of an Interactive Computer-Simulated Experiment to Enhance Students’ Mental Models of Hydrogen Bonding Phenomena Pedagogic Roles of Animations and Simulations in Chemistry Courses. Washington, DC. : American Chemical Society.
Sujarittham, T. (2009). Applying Electromagnetism to Develop Demonstration Sets for Enhancing Students' Conceptions in Newton's Laws. (Master of Science and Technology Education, Mahidol University)
Tan, J., Ngo, B. K., Chandrasekaran, I., & Cai, Y. (2013). Cultivating STEM education through 3D Sabbaticals. Springer Singapore, 1, 71-77. DOI: 10.1007/978-981-4021-90-6_5
Teaching Institute for Excellence in STEM (TIES). (2010). What is STEM education? Retrieved from https://www.tiesteach.org/about/what-is-stem
Vasques, J. A., Sneider, C., & Comer, M. (2013). Lesson Essentials Grades 3-8: Integrating Science, Technology, Engineering, and Mathematics. Postmouth, New Hampshire: Heinemann.
Xie, Q., & Pallant, A. (2011). The molecular workbench software: an innovative dynamic modeling tool for nanoscience education. New York: Springer.
ธวัช ชิตตระการ. (2555). การพัฒนากระบวนการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ เทคโนโลยีและนวัตกรรมผ่านโปรแกรม STEM. สืบค้นจาก https://www.se-edlearning.com/wp-content/uploads/2013/11/stem.science.innovation.pdf
ปรีดา ตะเหลบ. (2553). การพัฒนาการสอนบรรยายแบบสาธิตเชิงปฏิสัมพันธ์ของกระบวนการทางเทอร์โมไดนามิกส์. (วิทยานิพนธ์ปริญญาวิทยาศาสตร์มหาบัณฑิต, มหาวิทยาลัยเชียงใหม่).
รักษ์ศิริ จิตอารี, วิจิตร อุดอ้าย และวารีรัตน์ แก้วอุไร. (2560). การพัฒนารูปแบบการเรียนการสอนตามแนวทฤษฎีการสร้างความรู้และการจัดการเรียนรู้ STEM EDUCATION เพื่อเสริมสร้างการรู้วิทยาศาสตร์ สำหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1. วารสารศึกษาศาสตร์ มหาวิทยาลัยนเรศวร, 19(2), 202-213.
รัตน์ดาวัล วรรณปะเถาว์ และประสาท เนืองเฉลิม. (2560). การพัฒนาผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ขั้นบูรณาการของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 2 โดยการจัดการเรียนการสอนตามแนวทางสะเต็มศึกษา. วารสารการบริหารและนิเทศการศึกษา มหาวิทยาลัยมหาสารคาม, 8(3), 137-147.
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (2557). รู้จักสะเต็ม. สืบค้นจาก https://www.stemedthailand.org/? page_id=23
สุรศักดิ์ ละลอกนํ้า, บงกช บุญบูรพงศ์, เดชา จันทร์นํ้าใส, นราธิป ปราโมทย์, ภานุกร คงไสยะ, ปัทมาพร น่าดู และสิรินญา ไพเราะ. (2560). จากกิจกรรมในโครงการพระราชดำริสู่การพัฒนาวิทยาศาสตร์ตามแนวทางสะเต็มศึกษาในโครงการมหาวิทยาลัยเด็ก มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ. วารสารหน่วยวิจัยวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และสิ่งแวดล้อมเพื่อการเรียนรู้, 8(2), 449-457.
สุรุจิรา บุญเลิศ และมะยูโซ๊ะ กูโน. (2557). การพัฒนาบทปฏิบัติการทดลองเสมือนจริง เรื่องสารละลายกรดและเบส สำหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1. วารสารศึกษาศาสตร์ ฉบับวิจัยบัณฑิตศึกษา มหาวิทยาลัยขอนแก่น, 8(2), 199-206.
Breiner, J. M., Harkness, S. S., Johnson, C. C., & Koehler, C. M. (2012). What Is STEM? : A Discussion about Conceptions of STEM in Education and Partnerships. Science and Mathematics, 112(1), 3-11.
Buck, L. B., Bretz, S. L., & Towns, M. H. (2008). Characterizing the Level of Inquiry in the Undergraduate Laboratory. Journal of College Science Teaching, September/October, 52-58.
Bybee, R. W. (2011). Scientific and engineering practices in K-12 classrooms: Understanding "A Framework for K-12 Science Education". Science Teacher, 78(9), 34-40. 2011.
Drexler, K.E. (1992). Nanosystems: molecular machinery, manufacturing, and computation. New York. USA.: John Wiley & Sons.
Green, M. (2007). Science and engineering degrees: 1966-2004 (NSF 07–307). Arlington, VA: National Science Foundation.
Greenberg, A. (2009). Integrating nanoscience into the classroom: perspectives on nanoscience education projects. ACS Nano, 3(4), 762-769.
Jairuk, U. (2007). The use of interactive lecture demonstrations in force and motion to teach high school-level physics. (Master of Science and Technology Education, Mahidol University).
Kim, M. C., Hannafin, M. J., & Bryan, L. A. (2007). Technology-enhanced inquiry tools in scienceeducation: An emerging pedagogical framework for classroom practice. Science Education, 91(6), 1010–1030. doi:10.1002/sce.20219
Kuenzi, J. J., (2008). Science, Technology, Engineering, and Mathematics (STEM) Education: Background, Federal Policy, and Legislative Action. Congressional Research Service Reports, pp. 35. Retrieved from https://digitalcommons.unl.edu/crsdocs/35
Public Schools of North Carolina. (2012). North Carolina’s Science, Technology, Engineering, and Mathematics (STEM) Education Strategic Plan. Retrieved from https://www.dpi.state.nc.us/docs/stem/overview/education-strategic-plan.pdf
National Research Council. (2012). A Framework for K-12 science education: Practices, crosscutting concepts, and core ideas. National Academies Press.
Reeve, E. M. (2013). Implementing Science, Technology, Mathematics, and Engineering (STEM) Education in Thailand and in ASEAN. Retrieved from https://dpstapply.ipst.ac.th/specialproject/images/IPST_Global/ document/Implementing%20STEM%20in%20ASEAN%20%200IPST%20May%207%202013%20-%20Final.pdf
Sokoloff, D.R. (2007). Active Learning of Introductory Optics: Interactive Lecture Demonstrations and Magic Tricks. Paper presented at the Education and Training in Optics and Photonics, Ottowa, Ontario.
Srisawasdi, N. (2012). Student teachers’ perceptions of computerized laboratory practice for science teaching: a comparative analysis. Procardia – Social and Behavioral Sciences, 46, 4031-4038.
Srisawasdi, N. (2015). Evaluation of motivational impact of a computer-based nanotechnology inquiry learning module on the gender gap. Journal of Nano Education, 7(1), 28-37.
Suits, J., & Srisawasdi, N. (2013). Use of an Interactive Computer-Simulated Experiment to Enhance Students’ Mental Models of Hydrogen Bonding Phenomena Pedagogic Roles of Animations and Simulations in Chemistry Courses. Washington, DC. : American Chemical Society.
Sujarittham, T. (2009). Applying Electromagnetism to Develop Demonstration Sets for Enhancing Students' Conceptions in Newton's Laws. (Master of Science and Technology Education, Mahidol University)
Tan, J., Ngo, B. K., Chandrasekaran, I., & Cai, Y. (2013). Cultivating STEM education through 3D Sabbaticals. Springer Singapore, 1, 71-77. DOI: 10.1007/978-981-4021-90-6_5
Teaching Institute for Excellence in STEM (TIES). (2010). What is STEM education? Retrieved from https://www.tiesteach.org/about/what-is-stem
Vasques, J. A., Sneider, C., & Comer, M. (2013). Lesson Essentials Grades 3-8: Integrating Science, Technology, Engineering, and Mathematics. Postmouth, New Hampshire: Heinemann.
Xie, Q., & Pallant, A. (2011). The molecular workbench software: an innovative dynamic modeling tool for nanoscience education. New York: Springer.