มคอ.3 แผนการเรียนการสอน

ดูรายละเอียดคลิกที่ภาพข้างบน

สรุปบทที่ 1 คำถามทบทวน

วิทยาศาสตร์คือกิจกรรมเช่นเดียวกับองค์ความรู้
-ฟิสิกส์เป็นพื้นฐานมากที่สุดของวิทยาศาสตร์ทั้งหมด
-การใช้คณิตศาสตร์ช่วยทำให้แนวคิดทางวิทยาศาสตร์ชัดเจนไม่กำกวม

วิธีการทางวิทยาศาสตร์เป็นขั้นตอนกระบวนการสำหรับตอบคำถามเกี่ยวกับโลก  โดยการทดสอบการเดาทายจากการศึกษา หรือสมมุติฐาน และตั้งกฏทั่วไปขึ้นมา
-สมมุติฐานในวิทยาศาสตร์ต้องสามารถทดสอบได้ ซึ่งสามารถเปลี่ยน ละทิ้งยกเลิก ถ้าสมมุติฐานนั้นขัดแย้งกับหลักฐานจากการทดลอง

ทฤษฎีหนึ่งๆคือองค์ความรู้และทดสอบสมมุติฐานมาอย่างดีเกี่ยวกับบางแง่มุมของโลกธรรมชาติ
-ทฤษฎีถูกขยายความปรับปรุงเมื่อได้รวบรวมหลักฐานใหม่

คำถามทบทวน
1. ทำไมฟิสิกส์เป็นพื้นฐานมากที่สุดของวิทยาศาสตร์
2. ทำไมคณิตศาสตร์จึงสำคัญต่อวิทยาศาสตร์
3. วิธีการทางวิทยาศาสตร์คืออะไร
4. ความจริงทางวิทยาศาสตร์เป็นสิ่งที่สมบูรณ์และไม่เปลี่ยนแปลงใช่หรือไม่ อธิบาย
5.จงแบ่งแยกระหว่างสมมุติฐานและทฤษฎี
6. ทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์ผ่านกระบวนการเปลียนแปลง ถือเป็นจุดแข็งหรือจุดอ่อนทางวิทยาศาสตร์ อธิบาย
7. หมายถึงอะไรที่กล่าวว่า ถ้าสมมุติฐานเป็นวิทยาศาสตร์ แล้วจะต้องมีวิธีการในการพิสูจน์ว่าสมมุติฐานนั้นผิดหรือไม่
8. จงแบ่งแยกให้เห็นความแตกต่างระหว่างวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี
Science is a way of Knowing

Technology is a way of doing

บทที่ 1.. เกี่ยวกับวิทยาศาสตร์

ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ได้นำมาซึ่งการเปลี่ยนแปลงหลายอย่างของโลก คนได้ค้นพบระเบียบแบบแผนจากธรรมธรรมชาติ เช่นการเคลื่อนที่ของดวงดาว การเกิดฤดูกาล และได้เรียนรู้ที่จะทำนายปรากฏการณ์บนฐานของกฏ ระเบียบแบบแผน และเพื่อสร้างความเชื่อมโยงระหว่างสิ่งต่างๆ ซึ่งในตอนแรกเหมือนกับไม่มีความสัมพันธ์ใด วันแล้ววันเล่ามนุษย์เราได้เรียนรู้การทำงานของธรรมชาติ องค์ความรู้ได้พัฒนา เพิ่มมากขึ้นตลอดเวลา ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของวิทยาศาสตร์ ส่วนทีสำคัญกว่าของวิทยาศาสตร์คือวิธีการที่จะสร้างองค์ความรู้  โดยวิทยาศาสตร์เป็นกิจกรรม กิจกรรมของมนุษย์ เช่นเดียวกับองค์ความรู้

1.1 วิทยาศาสตร์พื้นฐาน .. ฟิสิกส์
วิทยาศาสตร์ในปัจจุบันนั้นเหมือนตรงกับที่เคยเรียกกันว่าปรัชญาธรรมชาติ  โดยที่ปรัชญาธรรมชาติได้ศึกษาคำถามที่ยังตอบไม่ได้เกี่ยวกับธรรมชาติ หรือยังไม่มีคำตอบเกี่ยวกับธรรมชาติ เมื่อพบหรือได้คำตอบแล้วก็จะกลายเป็นวิทยาศาสตร์ดังในปัจจุบัน

การศึกษาวิทยาศาสตร์ในปัจจุบันจัดแบ่งออกได้เป็นสาขาที่ศึกษาสิ่งมีชีวิตกับสิ่งที่ไม่มีชีวิต หรือจัดเป็นวิทยาศาสตร์ชีวภาพ และวิทยาศาสตร์กายภาพ วิทยาศาสตร์ชีวภาพอาจจัดแบ่งออกเป็น ชีววิทยา สัตวิทยา และพืชศาสตร์ ส่วนวิทยาศาสตร์กายภาพอาจแบ่งออกได้เป็น ธรณีวิทยา ดาราศาสตร์ เคมี และฟิสิกส์

สำหรับฟิสิกส์เป็นมากกว่าเป็นส่วนหนึ่งของวิทยาศาสตร์กายภาพ  แต่เป็นพื้นฐานของวิทยาศาสตร์ทั้งหมด  เกี่ยวข้องกับธรรมชาติของเรื่องพื้นฐานต่างๆ เช่น การเคลื่อนที่ แรง พลังงาน สสาร ความร้อ แสง เสียง องค์ประกอบภายในอะตอม  เคมีเป็นเรื่องเกี่ยวกับสารทีี่มารวมกันอย่างไร อะตอมมารวมกันเป็นโมเลกุลได้อย่างไร และโมเลกุลมารวมกันเป็นชนิดต่างๆ ของสารรวบตัวเราได้อย่างไร ชีววิทยาก็ยิ่งซับซ้อนมากขึ้นเกี่ยวข้องกับสารที่มีชีวิต ภายใต้ชีววิทยาเกี่ยวพันธ์กับเคมี และภายใต้เคมีเกี่ยวพันธ์กับฟิสิกส์  แนวคิดของฟิสิกส์เข้าไปเกี่ยวข้องดังกล่าวเป็นวิทยาศาสตร์ที่ซับซ้อนขึ้น นั่นก็คือทำไมฟิสิกส์จึงเป็นวิทยาศาสตร์พื้นฐานมากที่สุด หรือกล่าวได้ว่าเป็นพื้นฐานของพื้นฐานสาขาวิชาอืีนๆ  นักเรียนนักศึกษาสามารถเข้าใจวิทยาศาสตร์โดยทั่วไปได้ดีกว่ามากถ้าหากเขาเหล่านั้นมีความเข้าใจทางฟิสิกส์อยู่บ้าง

1.2 คณิตศาสตร์ ภาษาของวิทยาศาสตร์
การทำให้วิทยาศาสตร์มุ่งหน้าสู่ความยิ่งใหญ่ในศตวรรษที่ 16  เพื่อพบว่าธรรมชาติสามารถวิเคราะห์ และสามารถอธิบายด้วยคณิตศาสตร์  เมื่อแนวคิดทางวิทยาศาสตร์แสดงได้ด้วยเทอมทางคณิตศาสตร์ ทำให้ไม่กำกวม ทำให้ไม่มีความหมายซ้ำซ้อน ซึ่งมีบ่อยครั้งที่เกิดความซับสนวกวนในการอภิปรายแนวคิดที่แสดงด้วยภาษาทั่วไป  เมื่อการค้นพบในธรรมชาติแสดงด้วยคณิตศาสตร์ ทำให้ง่ายขึ้นที่จะตรวจสอบหรือหักล้างโดยการทดลอง  วิธีการทางคณิตศาสตร์ และการทดลองนำไปสู่ความสำเหร็จอย่างมหาศาลในทางวิทยาศาสตร์

1.3 วิทธีการทางวิทยาศาสตร์
กาลิเลโอนักฟิสิกส์ชาวอิตาลี(1564-1642) และ ฟรานซิส เบคอน นักปรัชญาชาวอังกฤษ(1561-1642) ได้รับการยกย่องให้เป็นผู้ก่อตั้งวิธีการทางวิทยาศาสตร์(scientific method) เป็นวิธีการส่งผลให้ได้ความรู้ใหม่ จัดระบบ และประยุกต์ใช้ความรู้ใหม่   วิธีการนี้ มีขั้นตอนดังนี้
      -กำหนดปัญหา
      -เดาอย่างมีการศึกษา ..สมมุติฐาน เกี่ยวกับคำตอบ
      -ทำนายผลจากสมมุติฐาน
      -ทดลองเพื่อทดสอบการทำนาย
      -ตั้งหลักทั่วไปอย่างง่ายที่สุดที่จัดระบบองค์ประกอบหลัก 3 อย่าง สมมุติฐาน การทำนาย และผลจากการทดลอง

1.4 เจตคติทางวิทยาศาสตร์
       สมมุติฐานทางวิทยาศาสตร์ ในอีกทางหนึ่งเป็นการเดาทายที่ผ่านการศึกษาที่คิดให้ว่าเป็นจริงจนกระทั่งได้รับการพิสูจน์ยืนยันโดยการทดลอง  เมื่อสมมุติฐานได้รับการทดสอบยืนยันครั้งแล้วครั้งเล่า และไม่ผลครั้งใดที่ขัดแย้งกัน ผลที่ได้ อาจกลายเป็นที่เรียกว่า กฏ หรือ หลักการ
       ถ้านักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าสมมุติฐานที่แน่ชัด , กฏ, หรือ หลักการ เป็นจริง แต่พบหลักฐานบางอย่างที่ขัดแย้งกัน แล้วด้วยจิตวิญญาณทางวิทยาศาสตร์ สมมุติฐาน กฏ หรือหลักการ จะต้องเปลี่ยนแปลง หรือละทิ้งไป ด้วยจิตวิญญาณทางวิทยาศาสตร์จะต้องเปลี่ยนแปลงหรือยกเลิก แทนที่จะเป็นชื่อเสียงของบุคคลที่ประกาศสิ่งที่ได้ค้นพบเหล่านั้น

นักวิทยาศาสตร์จะต้องยอมรับการค้นพบและหลักฐานการทดลองอื่น แม้เมื่ออยากให้มีความแตกต่าง ต้องกระหายที่จะแบ่งแยกระหว่าง สิ่งที่เห็นและสิ่งที่ประสงค์จะเห็น  สำหรับนักวิทยาศาสตร์ เหมือนกับคนทั้งหลายที่มีพลังอย่างมากสำหรับที่จะหลอกตัวเองได้  คนโดยมากมีความโน้มเอียงที่จะรับเอากฏทั่วไป (general rule)  ความเชื่อ แนวคิด  อารมณ์ ความรู้สึก และสมมุติฐานโดยปราศจากการตั้งคำถาม ที่คิดให้รอบคอบถึงความถูกต้อง ที่จะให้สิ่งที่รับเอาไว้ยืนยงคงทนต่อไป หลังจากที่ถูกแสดงให้เห็นว่าไม่มีความหมายบ ผิดพลาดหรืออย่างน้อยสามารถเป็นคำถามได้(questionable)  ข้อตกลงที่กระจายไปทั่วมักจะเกิดคำถามน้อยที่สุด บ่อยครั้งที่เมื่อความคิดได้รับการยอมรับ ได้รับความสนใจเป็นพิเศษให้กับกรณีที่ดูเหมือนว่าได้รับการสนับสนุน ขณะที่กรณีที่ดูเหมือนว่าได้รับการปฏิเสธ ไม่ได้รับความสนใจ ทำให้เป็นเรื่องเล็กและละเลยไป

นักวิทยาศาสตร์ใช้คำ ทฤษฎี ในทางที่แตกต่างจากการใช้ในภาษาพูดประจำวัน  ในภาษาพูดทฤษฎีไม่ต่างอะไรกับสมมุติฐานที่ยังไม่ได้ตรวจสอบ  สำหรับทฤษฏีทางวิทยาศาสตร์ในอีกทางหนึ่งเป็นการสังเคราะห์จากสารสนเทศจำนวนมาก ที่ผ่านการทดสอบอย่างดี และตรวจสอบสมมุติฐานเกี่ยวกับแง่มุมที่แน่ชัดของโลกธรรมชาติ ตัวอย่างนักฟิสิกส์กล่าวถึงทฤษฎีของอะตอม นักชีววิทยากล่าวถึงทฤษฎีเซลล์

ทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์ไม่ได้ตายตัว แต่เปลี่ยนแปลงได้  ทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์วิวัฒนาไปในขั้นที่มีการปรับปรุงและกำหนดขึ้นใหม่ ระหว่างร้อยปีที่แล้วทฤษฎีอะตอมได้มีการปรับปรุง ขณะที่มีหลักฐานใหม่ได้รับการรวมรวมและสังเคราะห์ เช่นเดียวกันกับนักชีววิทยาได้ปรับปรุงทฤษฏีเซลล์

การที่ได้ปรับปรุงทฤษฎีถือว่าเป็นจุดแข็งอันเป็นศักยภาพของวิทยาศาสตร์ สมรรถนะของนักวิทยาศาสตร์จะต้องเป็นเหมือนผู้เชี่ยวชาญในการเปลี่ยนความคิดของเขา อย่างไรก็ตามการเปลี่ยนความคิดเฉพาะเมื่อเผชิญกับหลักฐานการทดลองที่ยืนยันมั่นคงแจ่มแจ้ง ถึงส่วนที่ขัดแย้งหรือคอนเซ็บสมมุติฐานที่ง่ายกว่าที่บังคับให้ไปสู่ทัศนะใหม่ มีความสำคัญมากกว่าที่จะป้องกันความเชื่อที่กำลังปรับปรุง สมมุติฐานที่ดีกว่าทำโดยคนที่ซื่อสัตย์ตามความเป็นจริง

1.6 วิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยี
 วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแตกต่างกันและกัน วิทยาศาสตร์คือวิธีการในการตอบคำถามเชิงทฤษฎี เทคโนโลยีเป็นวิธีการที่จะแก้ปัญหาในทางปฏิบัติ วิทยาศาสตร์เกี่ยวกับการค้นพบความจริงและความสัมพันธ์ระหว่างการสังเกตปรากฏการณ์ในธรรมชาติ  และตั้งเป็นทฤษฎีที่จัดระเบียบระบบและทำความเข้าใจกับความจริงและความสัมพันธ์ดังกล่าว ส่วนเทคโนโลยีเกี่ยวข้องกับเครืิ่องมือ เทคนิค และขั้นตอนวิธีการสำหรับนำสิ่งที่ค้นพบทางวิทยาศาสตร์มาใช้

ข้อแตกต่างระหว่างวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเมื่อเกี่ยวข้องกับผลกระทบต่อความเป็นอยู่ของมนุษย์ วิทยาศาสตร์กันผลกระทบต่อความเป็นอยู่ของมนุษย์ออกไป  นักวิทยาศาสตร์ที่แสวงหากความเข้าใจการทำงานของธรรมชาติไม่สามารถไปมีอิทธิพลได้โดยตัวเองหรือบุคคลอื่นของการชอบหรือไม่ชอบหรือแนวคิดยอดนิยมเกี่ยวกับอะไรที่ถูกต้อง อะไรที่นักวิทยาศาสตร์ค้นพบอาจทำให้ช็อคหรือทำให้คนโกรธ ดังทฤษฎีวิวัฒนาการของของดาร์วิน เป็นการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ หรือทฤษฎีที่ไม่เป็นที่พอใจ มีทางเลือกทืี่จะไม่สนใจในประเด็นนี้

เราคุ้นเคยกับการใช้เทคโนโลยีในทางที่ผิด คนจำนวนมากตำหนิเทคโนโลยี โดยตัวเองสำหรับการแผ่กระจายมลภาวะและการลดลงของทรัพยากร และแม้แต่การเสื่อมสลายของสังคมโดยทั่วไป  มีอยู่มากอันเป็นพันธะสัญญาของเทคโนโลยีที่ยังคลุมเครือ  พันธะสัญญาดังกล่าวทีี่สะอานขึ้น และโลกที่สุุขภาพอนามัยที่ดีกว่า  เป็นการฉลาดกว่าที่จะต่อต้านอันตรายจากเทคโนโลยีด้วยความรู้มากกว่าความไม่รู้ การประยุกต์อย่างชาญฉลาดของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีสามารถนำไปสู่คุณภาพชีวิตและโลกที่ดีกว่า

วิทยาศาสตร์พื้นฐาน .. ฟิสิกส์

วิทยาศาสตร์ในปัจจุบันนั้นเหมือนตรงกับที่เคยเรียกกันว่าปรัชญาธรรมชาติ  โดยที่ปรัชญาธรรมชาติได้ศึกษาคำถามที่ยังตอบไม่ได้เกี่ยวกับธรรมชาติ หรือยังไม่มีคำตอบเกี่ยวกับธรรมชาติ เมื่อพบหรือได้คำตอบแล้วก็จะกลายเป็นวิทยาศาสตร์ดังในปัจจุบัน

การศึกษาวิทยาศาสตร์ในปัจจุบันจัดแบ่งออกได้เป็นสาขาที่ศึกษาสิ่งมีชีวิตกับสิ่งที่ไม่มีชีวิต หรือจัดเป็นวิทยาศาสตร์ชีวภาพ และวิทยาศาสตร์กายภาพ วิทยาศาสตร์ชีวภาพอาจจัดแบ่งออกเป็น ชีววิทยา สัตวิทยา และพืชศาสตร์ ส่วนวิทยาศาสตร์กายภาพอาจแบ่งออกได้เป็น ธรณีวิทยา ดาราศาสตร์ เคมี และฟิสิกส์

สำหรับฟิสิกส์เป็นมากกว่าเป็นส่วนหนึ่งของวิทยาศาสตร์กายภาพ  แต่เป็นพื้นฐานของวิทยาศาสตร์ทั้งหมด  เกี่ยวข้องกับธรรมชาติของเรื่องพื้นฐานต่างๆ เช่น การเคลื่อนที่ แรง พลังงาน สสาร ความร้อ แสง เสียง องค์ประกอบภายในอะตอม  เคมีเป็นเรื่องเกี่ยวกับสารทีี่มารวมกันอย่างไร อะตอมมารวมกันเป็นโมเลกุลได้อย่างไร และโมเลกุลมารวมกันเป็นชนิดต่างๆ ของสารรวบตัวเราได้อย่างไร ชีววิทยาก็ยิ่งซับซ้อนมากขึ้นเกี่ยวข้องกับสารที่มีชีวิต ภายใต้ชีววิทยาเกี่ยวพันธ์กับเคมี และภายใต้เคมีเกี่ยวพันธ์กับฟิสิกส์  แนวคิดของฟิสิกส์เข้าไปเกี่ยวข้องดังกล่าวเป็นวิทยาศาสตร์ที่ซับซ้อนขึ้น นั่นก็คือทำไมฟิสิกส์จึงเป็นวิทยาศาสตร์พื้นฐานมากที่สุด หรือกล่าวได้ว่าเป็นพื้นฐานของพื้นฐานสาขาวิชาอืีนๆ  นักเรียนนักศึกษาสามารถเข้าใจวิทยาศาสตร์โดยทั่วไปได้ดีกว่ามากถ้าหากเขาเหล่านั้นมีความเข้าใจทางฟิสิกส์อยู่บ้าง