จุลสารนวัตกรรม ฉบับที่ 63 – ข่าววิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีศึกษา

         หลักสูตรแกนกลาง พ.ศ. ๒๕๕๑ กำหนดให้มีการเรียนการสอนหัวข้อวงจรไฟฟ้ากระแสตรงอย่างง่าย ซึ่งนักเรียนจะได้เรียนรู้เมื่อศึกษาอยู่ระหว่างชั้นประถมศึกษาปีที่ ๖ ถึง มัธยมศึกษาปีที่ ๕ โดยหัวข้อที่นักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ ๖ จำเป็นต้องเรียนประกอบด้วย ไฟฟ้าสถิตจากการขัดถูวัตถุ องค์ประกอบของและการต่อวงจรไฟฟ้ากระแสตรงอย่างง่าย การต่อแบตเตอรี่แบบอนุกรม วงจรไฟฟ้ากระแสตรงอย่างง่ายของหลอดไฟ สำหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ ๓ หัวข้อที่เรียนประกอบด้วย แนวคิดกฎของโอห์ม ความสัมพันธ์ระหว่างกระแสไฟฟ้าและความต่างศักย์ไฟฟ้า การใช้โวล์ตมิเตอร์และแอมป์มิเตอร์ กระแสไฟฟ้าและความต่างศักย์ไฟฟ้าในวงจรอนุกรมและขนานอย่างง่ายของตัวต้านทาน แผนผังวงจรไฟฟ้ากระแสตรงอย่างง่าย อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เบื้องต้น กำลังไฟฟ้า และเครื่องใช้ไฟฟ้า ส่วนนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ ๕ จะได้เรียนเกี่ยวกับแนวคิดของสนามแม่เหล็กและแม่เหล็กไฟฟ้า
        เนื่องด้วยความเข้าใจพื้นฐานที่ถูกต้องเกี่ยวกับกระแสไฟฟ้า ความต้านทาน การต่อวงจรแบบอนุกรมและขนาน และกำลังไฟฟ้า จะช่วยให้ลดปัญหาของนักเรียนในการเรียนหัวข้อดังกล่าว ในระดับที่สูงขึ้นได้ คณะผู้วิจัยจึงได้พัฒนาแบบวัดแนวความคิดเรื่องกระแส ความต้านทาน และกำลังไฟฟ้า (CRPCT) ที่สามารถนำไปใช้ในการสำรวจความเข้าใจของนักเรียนในหัวข้อกระแส การต่อวงจรอนุกรมและขนาน ความต้านทาน และกำลังไฟฟ้าของตัวต้านทานในวงจรไฟฟ้ากระแสตรงอย่างง่าย เพื่อเป็นเครื่องมือสำหรับครูในการสำรวจความเข้าใจก่อนเรียนของนักเรียน เพื่อประกอบการออกแบบการสอน หรือจะใช้เป็นเครื่องมือประเมินการเรียนรู้ของนักเรียนหลังจากที่ได้เรียนในหัวข้อดังกล่าวแล้ว
        แบบวัดแนวความคิดเรื่องกระแส ความต้านทาน และกำลังไฟฟ้า (CRPCT) ที่พัฒนาขึ้นประกอบด้วย ข้อคำถามในแบบวัดเป็นลักษณะสองตอน จำนวน 11 ข้อ ตอนที่ 1 จำนวน 6 ข้อ เกี่ยวกับ กระแสไฟฟ้า การเชื่อมต่อแบบอนุกรมและขนาน และความต้านทาน ตอนที่ 2 จำนวน 5 ข้อ เกี่ยวกับ กระแสไฟฟ้า และกำลังไฟฟ้าของตัวต้านทาน 
      ตัวอย่างความเข้าใจคลาดเคลื่อนของนักเรียนในเรื่องไฟฟ้ากระแสตรงเบื้องต้น ได้แก่ 1) นักเรียนมีความคิดว่ากระแสไฟฟ้าไหลจากขั้วลบไปยังขั้วบวกของแบตเตอรี่ 2) ปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ต่ออนุกรมกัน จะลดลงเรื่อย ๆ เนื่องจากการบริโภคกระแสไฟฟ้าของอุปกรณ์แต่ละตัว 3) ปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ต่อขนานกัน แปรผกผันกับระยะทางระหว่างอุปกรณ์ไฟฟ้าและแบตเตอรี่ (ดูรูปที่ 1) 4) อุปกรณ์ไฟฟ้าตัวแรกที่อยู่ในวงจรอนุกรมเก็บกระแสไฟฟ้าไว้ทั้งหมด ส่งผลให้ไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลต่อไปยังอุปกรณ์ไฟฟ้าตัวอื่นที่อยู่ในวงจร เป็นต้น

แหล่งอ้างอิง
Bilal, E., & Erol, M. (2009). Investigating students’ conceptions of some electricity concepts. Latin-American Journal of Physics Education, 3(2), 193–201.
Engelhardt, P. V., & Beichner, R. J. (2004). Students’ understanding of direct current resistive electrical circuits. American Journal of Physics, 72(1), 98–115.
Heller, P. M. & Finley, F. N. (1992). Variable uses of alternative conceptions: A case study in current electricity. Journal of Research in Science Teaching, 29(3), 259–275.
Jabot, M. & Henry, D. (2007). Mental models of elementary and middle school students in analyzing simple battery and bulb circuits. School Science and Mathematics, 107(1), 371–381.
Li, J., & Singh, C. (2016). Students’ common difficulties and approaches while solving conceptual problems with non-identical light bulbs in series and parallel. European Journal of Physics, 37(6), 1–15.
McDermott, L. C. & Shaffer, P. S. (1992). Research as a guide for curriculum development: An example from introductory electricity, part I: Investigation of student understanding. American Journal of Physics, 60(11), 994–1002.
Sencar, S., Yilmaz, E., & Eryilmaz, A. (2001). High school students’ misconceptions about simple electric circuits. Hacettepe University Journal of Education, 21, 113–120.
Sokoloff, D. R. (1996). Teaching electric circuit concepts using microcomputer-based current/voltage probes. In R. F. Tinker (Ed.), Microcomputer-based labs: Educational research and standards (pp. 129–146). https://doi.org/10.1007/ 978-3-642-61189-6_7