ขั้นตอนของโครงงานวิทยาศาสตร์

ขั้นตอนของโครงงานวิทยาศาสตร์

โดยทั่วไปแล้วการทำโครงงานวิทยาศาสตร์จะประกอบด้วยขั้นตอนใหญ่ๆ 4 ขั้นคือ  การเฝ้า
สังเกต    ตั้งสมมุติฐาน    ควบคุมการทดลอง  และสรุปผล แต่ที่จริงแล้วการดำเนินการทดลองจะประ
กอบด้วยขั้นตอนมากกว่านั้น ดังที่จะแสดงต่อไปนี้

1. เฝ้าสังเกต
          คุณสังเกตเห็นบางสิ่งที่น่าสนใจ และสงสัยว่าทำไมสิ่งนั้นจึงเกิดขึ้น คุณอยากจะทราบสาเหตุ  
คุณอยากรู้ว่าของบางสิ่งทำงานอย่างไร และทำไมจึงทำงานได้ คุณได้ตั้งคำถามเกี่ยวกับสิ่งที่คุณสัง
เกต และต้องการที่จะตรวจสอบ ขั้นตอนแรกคุณจึงต้องสังเกตและเขียนบันทึกสิ่งที่คุณสังเกตเห็นให้
ชัดเจน

2. รวบรวมข้อมูล
          ทำการค้นคว้าหาข้อมูลในสิ่งที่คุณต้องการตรวจสอบโดยการ อ่านหนังสือ  อ่านวารสาร หรือ
สอบถามผู้รู้เกี่ยวกับสิ่งนั้น  สุดท้ายอย่าลืมบันทึกแหล่งที่มาของข้อมูลด้วย

3. ตั้งชื่อเรื่อง
           การตั้งชื่อเรื่อง ควรจะต้องสั้น และ บอกสาระสำคัญที่คุณกำลังตรวจสอบ

4. วัตถุประสงค์
          คุณต้องการตรวจสอบอะไร  โดยวิธีการอย่างไร และผลที่ได้นำไปใช้ทำอะไรหรือไม่ คุณจะ
ต้องเขียนแสดงสิ่งเหล่านี้ออกมา โดยใช้ข้อมูลจากการสังเกต และการหาข้อมูลเบื้องต้นของคุณ

5. เลือกตัวแปร
          จากข้อมูลทั้งหมดที่รวบรวมไว้เกี่ยวกับสิ่งที่คุณต้องการตรวจสอบ พิจารณาเลือกว่าตัวแปร
อะไรที่มีผลต่อระบบ ก่อนที่จะตั้งสมมุติฐานต่อไป

6. ตั้งสมมุติฐาน
          เมื่อคุณศึกษาตัวแปรที่คิดว่าเกี่ยวข้องกับระบบ แล้ว จงคิดถึงการทดลองที่มีการเปลี่ยนค่าตัว
แปรครั้งละหนึ่งตัวแปร (กรณีที่มีตัวแปรมากกว่าหนึ่งตัวแปร) ทั้งนี้เพราะถ้าคุณทดลองโดยเปลี่ยนค่า
ตัวแปรไปทีละมากกว่าหนึ่งตัวแปร คุณก็จะไม่สามารถทราบได้ว่าตัวแปรใดเป็นตัวแปรที่ทำให้เกิดผล
ต่อระบบ บางครั้งตัวแปร 2 ตัวในระบบเดียวกันจะมีผลร่วมกัน ดังนั้นคุณจะต้องพยายามเลือกใช้ตัว
แปรที่ไม่มีผลร่วมกับตัวแปรอื่น  
          ถึงจุดนี้ คุณก็พร้อมแล้วที่จะเปลี่ยนคำถามเป็นสมมุติฐาน ซึ่งสมมุติฐานก็คือคำถาม (หรือคำ
ตอบที่สมมุติขึ้น) ที่สามารถทดสอบได้ด้วยการทำการทดลอง
          ในโครงงานวิทยาศาสตร์หนึ่ง คุณอาจจะตั้งคำถามได้หลายคำถาม ในแต่ละคำถาม หรือข้อสง
สัยก็จะมี 1 สมมุติฐาน ดังนั้นคุณสามารถทำเป็นรายการของสมมุติฐาน แต่ละสมมุติฐาน คุณสามารถ
ออกแบบการทดลองเพื่อการพิสูจน์โดยเลือกตัวแปรในการทำการทดลองที่เหมาะสม

7. ออกแบบการทดลอง           
          ทำรายการสิ่งที่ต้องทำทีละขั้นเพื่อหาคำตอบแก่คำถามที่คุณตั้งไว้  รายการนี้คือกรรมวิธีทด
ลองนั่นเอง สำหรับการทดลองที่มีคำตอบที่เชื่อถือได้ จะต้องมีสิ่งที่เรียกว่า ตัวควบคุม (control) ซึ่ง
ตัวควบคุมนี้ก็คือการทดลองที่ทำไปโดยไม่มีการเปลี่ยนค่าตัวแปรที่ใช้ในการทดลอง ทั้งนี้ก็เพื่อทำให้
เกิดเป็นตัวเปรียบเทียบหรืออ้างอิงให้เห็นความแตกต่างระหว่างการทดลองที่มีการเปลี่ยนค่าตัวแปร
และไม่มีการเปลี่ยนตัวแปร ซึ่งจะทำให้เราสามารถสรุปได้ว่าระบบมีผลลัพธ์แปรตามตัวแปรการทด
ลองหรือไม่
          ยกตัวอย่าง เช่น ในการปรุงอาหารสูตร ก  เรามีสมมุติฐานว่า ถ้าใส่ผงชูรสลงไปจะทำให้อร่อย
ขึ้น เมื่อทำการทดลองเราจะต้องมีการเปลี่ยนค่าตัวแปร คือใส่ผงชูรสลงไปในสูตรอาหารที่ความเข้มข้น
ต่างๆ และการทดลองที่เป็นตัวควบคุมคือไม่ใส่ผงชูรสลงในสูตรอาหารนั้นเลย  จากนั้นจึงนำสูตรอา
หารที่เตรียมขึ้นมาวัดค่าความอร่อยเปรียบเทียบกัน
          นอกจากนี้การทำการทดลองจะต้องมีการทำซ้ำเพื่อยืนยันการได้ค่าเดิม (reproducible) ซึ่งการ
ทำซ้ำนี้จะช่วยลดค่าความผิดพลาดที่เกิดจากการทดลองด้วย
          สรุปแล้วการออกแบบการทดลองให้คำนึงถึงสิ่งต่อไปนี้ตามลำดับ
- ตัวแปรมีหลายตัวแปร แต่ตัวแปรที่คุณเลืออกมาใช้จะต้องช่วยคุณตอบปํญหาที่ตั้งไว้
- เปลี่ยนค่าตัวแปรเพียงตัวเดียวในการทดลอองแต่ละครั้ง
- ในกรรมวิธีที่คุณเขียนขึ้นจะต้องบอกถึงววิธีการเปลี่ยนค่าตัวแปรนี้ว่าคุณทำอย่างไร
- ในกรรมวิธียังต้องบอกวิธีการวัดปริมาณขอองผลลัพธ์ที่เปลี่ยนไปว่าคุณวัดอย่างไร
- ในการทดลองจะต้องมีตัวควบคุม เพื่อเป็นตตัวเปรียบเทียบ ทำให้คุณทราบว่าตัวแปรทดลองของ
  คุณมีผลต่อระบบจริงหรือไม่

8. จัดหาวัสดุ และอุปกรณ์
          ทำบัญชีรายชื่อของสิ่งที่คุณต้องการใช้ในการทดลอง แล้วทำการจัดหามา หลายสิ่งอาจจะมี
อยู่แล้วในสถานการศึกษาของคุณเอง วัสดุหรือสารเคมีถ้าเป็นเกรดที่ใช้ในอุตสาหกรรม จะมีราคาถูก
กว่าเกรดที่บริสุทธิ์สูงที่ใช้ในการวิเคราะห์ทางเคมีอยู่ค่อนข้างมาก ฉะนั้นขอให้พิจารณาประกอบกัน
ไปด้วย ส่วนสารเคมีที่มีความบริสุทธิ์สูง และราคาแพงหาซื้อได้จากตัวแทนจำหน่ายสารเคมี และอุป
กรณ์ทางวิทยาศาสตร์ สารเคมีที่ความบริสุทธิ์ปานกลาง (มักจะมีจุดประสงค์ใช้ในการศึกษาระดับโรง
เรียน) หาซื้อได้จากร้านขายอุปกรณ์การศึกษาขนาดใหญ่ เช่น ร้านศึกษาภัณฑ์  สารเคมีเกรดอุตสา
หกรรมอาจจะติดต่อขอตัวอย่างสารได้ฟรีจากตัวแทนจำหน่ายบางร้าน (เป็นการส่งเสริมการขาย) ซึ่ง
บรรดาตัวแทนจำหน่ายต่างๆนี้คุณสามารถเสาะหาติดต่อได้จากสมุดโทรศัพท์หน้าเหลือง

9. ทำการทดลอง และบันทึกข้อมูล
          บ่อยครั้งที่การทดลองจะทำเป็นชุดการทดลอง  ใน 1 ชุดการทดลองประกอบด้วยการทดลอง
ย่อยๆที่มีการเปลี่ยนค่าตัวแปรให้แปรผันไม่เท่ากันในแต่ละการทดลองย่อย ตัวอย่างเช่นคุณศึกษาผล
ของเกลือแกงในการเปลี่ยนแปลงจุดเดือดของสารละลาย  ในการทดลองนี้คุณอาจจะแบ่งเป็นการทด
ลองย่อย 5 การทดลอง โดยแต่ละการทดลองประกอบด้วยสารละลายซึ่งเตรียมขึ้นโดยเติมเกลือที่เข้ม
ข้นไม่เท่ากัน เช่น 1%     2%    3%   4% และ 5% ตามลำดับ  จากนั้นคุณจึงวัดจุดเดือดของสารละ
ลายทั้ง 5 
          การบันทึกข้อมูลควรจะทำเป็นตาราง สิ่งที่คุณบันทึกในขั้นนี้ถือเป็นข้อมูลดิบ ซึ่งมักจะได้แก่
ค่าต่อไปนี้  ปริมาณสารเคมีที่ใช้   ระยะเวลาที่ใช้    ค่าที่วัดได้   ข้อมูลดิบเหล่านี้จะต้องผ่านการคำ
นวณ หรือประมวลผลเสียก่อนจึงจะสรุปเป็นผลการทดลองได้

10. บันทึกข้อสังเกต
          ระหว่างทำการทดลองให้สังเกต และบันทึกเป็นข้อสังเกตไว้ เช่น ปัญหาที่พบ  สิ่งที่น่าสนใจ   
ทุกอย่างที่คุณทำ  และทุกอย่างที่เกิดขึ้น  ข้อสังเกตเหล่านี้มีประโยชน์อย่างมากเมื่อคุณเขียนบทสรุป
 หรือเมื่อต้องการวิเคราะห์หาข้อผิดพลาดจากการทดลอง   

11. คำนวณ
          นำข้อมูลดิบมาคำนวณได้เป็นตัวเลขที่คุณพร้อมจะนำไปเขียนบทสรุป ยกตัวอย่าง เช่น คุณ
ชั่งภาชนะ แล้วบันทึกในช่องข้อมูลดิบคือ "น้ำหนักภาชนะ" จากนั้นคุณเติมดินลงไปจำนวนหนึ่ง แล้ว
นำภาชนะไปชั่งน้ำหนักอีกครั้งแล้วบันทึกในช่องข้อมูลดิบช่อง "น้ำหนักภาชนะ + ดิน" ในภาคการคำ
นวณ คุณต้องคำนวณหาว่าใช้ดินไปเป็นจำนวนเท่าไรในการทดลองแต่ละครั้งโดยการคำนวณดังนี้

                        (น้ำหนักภาชนะ + ดิน)  -  (น้ำหนักภาชนะ)   =  น้ำหนักของดินที่ใช้

          ผลของการคำนวณที่ได้ให้นำไปบันทึกในช่องผลลัพธ์ของตารางในช่อง "น้ำหนักของดินที่ใช้"

12. รวบรวมผลลัพธ์
          นำผลลัพธ์ที่เกิดขึ้นมาแสดงในรูปของตัวเลขในตาราง  หรือกราฟ หรืออาจจะอยู่ในรูปคำบรร
ยายสิ่งที่เกิดขึ้นระหว่างการทดลอง

13. เขียนบทสรุป
          ผลลัพธ์และการคำนวณที่ได้จากการทดลองทำให้คุณสามารถเห็นแนวโน้มของตัวแปรต่างๆที่ทำให้
เกิดผลต่างๆในการทดลอง ด้วยแนวโน้มนี้ คุณสามารถเขียนสรุปเกี่ยวกับระบบที่ศึกษา ซึ่งข้อสรุปนี้
ทำให้เราสามารถพิสูจน์สมมุติฐานว่าถูกต้องหรือไม่
          นอกจากนี้ในบทสรุปยังมักจะมีสิ่งต่อไปนี้
- ถ้าสมมุติฐานของคุณไม่ถูกต้อง คำตอบที่แแท้ควรจะเป็นอะไร
- ประมวลความยากหรือปัญหาที่เกิดขึ้นระหว่่างทำการทดลอง เพื่อเป็นแนวทางปรับปรุงแก้ไขใน
  การทำการทดลองคราวหน้า
- คุณต้องการเปลี่ยนแปลงกรรมวิธีทดลอง และะทำการทดลองนี้ซ้ำอีกหรือไม่
- อะไรที่คุณคิดว่าจะทดลองแตกต่างออกไปในกการทดลองคราวหน้า
- บันทึกรายการสิ่งที่คุณได้เรียนรู้
- พยายามตอบคำถามที่เกิดขึ้นใหม่จากการทดลลอง เพื่อตั้งสมมุติฐานที่สามารถทำการทดสอบได้อีก
  ในคราวต่อไป