ประเด็นท้าทาย
การสร้างชุดการทดลองเคมีแบบย่อส่วน เพื่อส่งเสริมทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ ผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน
และเจตคติต่อวิทยาศาสตร์ ของนักเรียน ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 เรื่อง ปฏิกิริยารีดอกซ์
ไฟฟ้าเคมี เป็นบทเรียนที่ศึกษาถึงการเปลี่ยนแปลงระหว่างพลังงานเคมีกับพลังงานไฟฟ้า ถูกนำไปประยุกต์ใช้มากมายตั้งแต่ในชีวิตประจำวันจนถึงระดับอุตสาหกรรม โดยเรื่อง เลขออกซิเดชันและปฏิกิริยารีดอกซ์ เป็นหัวข้อแรกที่นักเรียนจะได้ศึกษาในบทเรียนเรื่องไฟฟ้าเคมี เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาเคมีที่มีการถ่ายโอนอิเล็กตรอนระหว่างสารเรียกว่า ปฏิกิริยารีดอกซ์ การถ่ายโอนอิเล็กตรอนระหว่างสารพิจารณาได้จากการเปลี่ยนแปลงเลขออกซิเดชันของธาตุในสาร ที่ทำปฏิกิริยาเคมีนั้น แต่การให้หรือรับอิเล็กตรอนไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า ทำให้นักเรียนเข้าใจเกี่ยวกับพฤติกรรมของสารและการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นได้ยาก ส่งผลให้นักเรียนเกิดความเข้าใจที่ผิด หรือคลาดเคลื่อนในเรื่องไฟฟ้าเคมีมากขึ้น ซึ่งปัญหาเหล่านี้ทำให้ความเข้าใจในเนื้อหาและผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนค่อนข้างต่ำ จึงจำเป็นต้องมีการส่งเสริมให้นักเรียนได้สร้างองค์ความรู้ด้วยตนเองผ่านประสบการณ์ตรง เน้นให้นักเรียนได้ปฏิบัติ ได้ทำการทดลองและเรียนรู้โดยใช้ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์เพื่อสืบเสาะหาความรู้และจนสามารถสร้างองค์ความรู้ขึ้นมาด้วยตนเอง ซึ่งจะทำให้เกิดความเข้าใจที่คงทน
จากการศึกษางานวิจัยและเอกสารที่เกี่ยวข้อง พบว่าชุดการทดลองเคมีแบบย่อส่วน สามารถช่วยพัฒนาผู้เรียนให้เกิดการเรียนรู้จากประสบการณ์ตรงผ่านการลงมือทำการทดลอง บันทึก วิเคราะห์ และ สรุปผลการทดลอง ผู้วิจัย จึงออกแบบชุดการทดลองเคมีเแบบย่อส่วน เรื่อง ปฏิกิริยารีดอกซ์ สำหรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 เพื่อใช้ในกิจกรรมการเรียนการสอนวิชาเคมี 4 โดยเน้นความประหยัด ปลอดภัย สะดวกและรวดเร็ว เป็นการใช้ทดลองสารเคมีปริมาณน้อย โอกาสที่ผู้เรียนผู้สอนจะสัมผัสกับสารเคมีระหว่างการทดลองต่ำ เมื่อเกิดอุบัติเหตุขึ้น ก็สามารถแก้ไขสถานการณ์ได้รวดเร็ว จึงเป็นการทดลองที่มีความปลอดภัยสูง รวมไปถึงอุปกรณ์ที่ใช้ในการทดลองมีขนาดเล็กลง ใช้เวลาในการทดลองน้อย สะดวกต่อการจัดเตรียมอุปกรณ์และทำความสะอาดอุปกรณ์หลังการทดลอง อีกทั้งยังลดภาระ การกำจัดของเสียที่เกิดขึ้น อุปกรณ์ส่วนใหญ่ที่ใช้ทำมาจากพลาสติกที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย มีราคาถูกเมื่อเปรียบเทียบกับอุปกรณ์เครื่องแก้ว นอกจากนี้ยังสามารถนำวัสดุขนาดเล็กอื่น ๆ ที่เป็นของใช้ในชีวิตประจำวัน มาดัดแปลงใช้ใน การทดลอง จึงทำให้ผู้เรียนทุกคนมีโอกาสได้ทำการทดลอง ช่วยให้การเรียนเคมีน่าสนใจ ได้ฝึกทักษะปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์ สามารถสังเกตผลการทดลองได้อย่างรวดเร็วและชัดเจน และผู้สอนจะคอยกระตุ้นด้วยคำถาม จึงทำให้เกิดพฤติกรรมการมีส่วนร่วมในชั้นเรียนมากขึ้น ผู้เรียนกล้าแสดงออกในสิ่งที่ตนเองสงสัยและสิ่งที่ตนเองค้นพบ โดยมุ่งเน้นให้ผู้เรียนคิดแก้ปัญหา ได้ลงมือปฏิบัติ ทำให้สามารถเชื่อมโยงการเรียนรู้ ผสมผสานทั้งทฤษฎีและปฏิบัติก่อให้เกิดทักษะปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์ที่ไม่ว่าจะเป็นด้านการวางแผนการทดลองด้านการปฏิบัติการทดลอง และเก็บรวบรวมข้อมูลในรูปแบบการเขียนรายงานผลการทดลองอย่างเป็นระบบ กระตุ้นให้นักเรียนเกิดแนวคิด และแนวทางในการปฏิบัติกิจกรรมก่อให้เกิดความรู้ความเข้าใจ มีความกระตือรือร้นในการเรียน กระตุ้นให้ผู้เรียนมีความเข้าใจมโนมติ หลังได้รับการพัฒนาด้วยชุดการทดลองเคมีแบบย่อส่วน เรื่อง ไฟฟ้าเคมี ที่สูงขึ้น และเสริมสร้างจิตสำนึกในรักษาสิ่งแวดล้อม ซึ่งจะส่งผลให้นักเรียนมีเจตคติต่อวิทยาศาสตร์และมีความรู้ความเข้าใจในวิชาเคมีดียิ่งขึ้น