เรียนรู้วิทยาศาสตร์อย่างไร
วิทยาศาสตร์คืออะไร
วิทยาศาสตร์ คือ ความรู้เกี่ยวกับสิ่งต่างๆ ในธรรมชาติที่สะสมรวบรวมไว้อย่างมีระบบโดยผ่านการค้นคว้าหาความรู้อย่างเป็นระบบและมีขั้นตอนทดสอบและเป็นวิชาที่ค้นหาความจริงเกี่ยวกับวัตถุ เหตุการณ์และปรากฏการณ์ธรรมชาติ โดยอาศัยวิธีการ ทักษะกระบวนการและเจตคติทางวิทยาศาสตร์
วิทยาศาสตร์แบ่งเป็น 2 ประเภท คือ
1. วิทยาศาสตร์บริสุทธิ์ เป็นความรู้ทางวิทยาสาสตร์ขั้นพื้นฐานที่ได้จากการค้นพบในธรรมชาติ
ได้แก่ ข้อเท็จจริง หลักการ ทฤษฏี ได้แก่วิชาต่างๆ เช่น ชีววิทยา ฟิสิกส์ เคมี เป็นต้น
2. วิทยาศาสตร์ประยุกต์ เป็นการนำความรู้พื้นฐานทางวิทยาศาสตร์มาประยุกต์ใช้ เพื่อให้เกิดประโยชน์และอำนวยความสะดวกในการดำรงชีวิตของมนุษย์ เรียกนักวิทยาศาสตร์ด้านนี้ว่านักวิทยาศาสตร์ประยุกต์ ประกอบด้วย วิศวกร แพทย์ เภสัชกร เกษตรกร เป็นต้น
กระบวนการทางวิทยาศาสตร์
เป็นการค้นหาความรู้โดยการทำงานเป็นระบบอย่างมีขั้นตอนอาจกล่าวถึงโดยส่วนรวมได้ดังนี้
1 การสังเกต : จุดเริ่มต้นของกระบวนการ หรือปัญหา ข้อสงสัยต่างๆ เป็นสิ่งสำคัญที่สุดอย่างหนึ่งของกระบวนการวิทยาศาสตร์ที่จะนำไปสู่การหาคำอธิบายหรือความรู้ต่างๆ
2 การมองเห็นปัญหา การระบุปัญหา และการตั้งปัญหา เมื่อสังเกตปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ เรามักจะสงสัยอยากรู้อยากเห็นเสมอ ดังนั้นจึงตั้งปัญหาและพยายามหาคำตอบ
3 การตั้งสมมติฐาน ปัญหาทางวิทยาศาสตร์หลายปัญหาอาจไม่ได้ตอบตรงๆ ทีเดียว นักวิทยาศาสตร์มักจะต้องพยายามตั้งคำอธิบายหรือคำตอบของปัญหาไว้ล่วงหน้า
4 การสำรวจ ตรวจสอบ การทดลองหรือการเก็บข้อมูล ในการหาความรู้วิทยาศาสตร์เมื่อตั้งสมมติฐานแล้วขั้นต่อไปก็ต้องทดลองเพื่อพิสูจน์ว่าเป็นจริงหรือไม่จะมีธีหาข้อมูลอย่างไรหรือจะต้องปรับเปลี่ยนสิ่งใดให้เหมาะสม
5 การสร้างคำอธิบาย เป็นขั้นที่นำข้อมูลที่ได้จากการสังเกต การค้นคว้า การทดลอง หรือการรวบรวมข้อมูลหรือข้อเท็จจริง มาทำการวิเคราะห์ผล อธิบายความหมายของข้อเท็จจริง แล้วนำไปเปรียบเทียบกับสมมติฐานที่ตั้งไว้ ว่าสอดคล้องกับสมมติฐานข้อใด
6 การสรุปผลการทดลอง จากการทดลองทำให้เราได้ข้อมูลเพื่อพิสูจน์ว่า สมมติฐานที่เราตั้งไว้เป็นจริงและถ้าเราทำการทดลองหลาย ๆ ครั้ง ได้ผลยืนยันเหมือนกันทุกครั้งเราก็สามารถสรุปเป็นความรู้ใหม่ได้สมมติฐานที่ตั้งไว้ก็จะกลายเป็นกฎความรู้หรือความจริงทางวิทยาศาสตร์
ลักษณะสำคัญของนักวิทยาศาสตร์
1. ช่างสังเกต
2. อยากรู้อยากเห็น
3. มีความเป็นเหตุเป็นผล
4. มีความคิดริเริ่ม
5. มีความมานะพยายามและอดทน
เครื่องมือและอุปกรณ์ : ผู้ช่วยของนักวิทยาศาสตร์
กระบวนการหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์ต้องอาศัยการสังเกต การเก็บข้อมูล การแปลความหมาย
ข้อมูลและอื่นๆ การใช้การรับรู้โดยประสาทสัมผัสของมนุษย์ไม่ละเอียดและแม่นยำเพียงพอ จึงจำเป็นต้องมีเครื่องมือและอุปกรณ์ช่วยในการศึกษาเพื่อให้ได้ข้อมูลที่ถูกต้อง เช่น การไม้บรรทัดในการวัดความยาว ใช้ตาชั่งในการชั่งน้ำหนัก ซึ่งจะละเอียดกว่าการสังเกตด้วยตา การใช้เทอร์โมมิเตอร์เพื่อวัดอุณหภูมิ จะละเอียดกว่าการใช้การกะประมาณด้วยการสัมผัส เป็นต้น เครื่องมือทางวิทยาศาสตร์มีมากมายและช่วยในการเก็บข้อมูลหลายด้าน ได้แก่ เครื่องวัดระยะทาง เครื่องวัดปริมาณ เครื่องวัดอุณหภูมิเครื่องจับเวลา เครื่องชั่งน้ำหนัก ในการชี้วัดจะต้องมีหน่วยบอกปริมาณของการวัด แต่เดิมแต่ละท้องถิ่นใช้หน่วยวัดต่าง ๆ แตกต่างกันไป เช่น หน่วยสำหรับบอกน้ำหนักประเทศอังกฤษและอเมริกา นิยมใช้ระบบอังกฤษ มีหน่อยเป็นปอนด์แต่ประเทศไทยเราใช้ระบบเมตริกมีหน่วยเป็นกิโลกรัม หน่วยวัดระยะทาง ระบบอังกฤษใช้ไมล์ แต่ระบบเมตริกใช้กิโลเมตร เป็นต้น เมื่อมีการติดต่อกันระหว่างประเทศจึงมีการตกลงกันให้ใช้หน่วยวัดที่เป็นมาตรฐานเดียวกันเป็นหน่วยสากล และเรียกหน่วยวัดนี้ว่า หน่วยเอสไอ( SI : International System of Units) ซึ่งเป็นหน่วยวัดที่ดัดแปลงมาจากหน่วยเมตริก
ในการสังเกตโดยปกติเราจะใช้ประสาทสัมผัสทั้งห้า บางครั้งก็ให้ผลไม่แน่นอนทำให้การแปลความหมายข้อมูลผิดพลาดไปด้วย เพื่อป้องกันความผิดพลาด นักวิทยาศาสตร์จึงต้องหาเครื่องมือช่วยในการสังเกตดังนี้
เทอร์โมมิเตอร์
เทอร์โมมิเตอร์ คือเครื่องมือสาหรับวัดระดับความร้อน เมื่อได้รับความร้อน และหดตัวเมื่อคายความร้อน ของเหลวที่ใช้บรรจุในกระเปาะแก้วของเทอร์โมมิเตอร์ คือปรอทหรือแอลกอฮอล์ที่ผสมกับสีแดง เมื่อแอลกอฮอล์หรือปรอทได้รับความร้อน จะขยายตัวขึ้นไปตามหลอดแก้วเล็กๆ เหนือกระเปาะแก้ว และจะหดตัวลงไปอยู่ในกระเปาะตามเดิมถ้าอุณหภูมิลดลง สาเหตุที่ใช้แอลกอฮอล์หรือปรอทบรรจุลงในเทอร์โมมิเตอร์เพราะของเหลวทั้งสองนี้ไวต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ และไม่เกาะผิวของหลอดแก้ว แต่ถ้าเป็นของเหลวชนิดอื่น เช่นน้ำจะเกาะผิวหลอดแก้ว เมื่อขยายตัวหรือหดตัว จะติดค้ำงอยู่ในหลอดแก้วไม่ยอมกลับมาที่กระเปาะ
วิธีการใช้เทอร์โมมิเตอร์
เทอร์โมมิเตอร์ ที่ใช้ในการทดลองมีขีดการวัดอุณหภูมิสูงสุดและต่ำสุดแตกต่างกันตามจุดประสงค์
ของการใช้งาน ซึ่งมีขั้นตอนการใช้งาน ดังนี้
1. ก่อนใช้ต้องตรวจดูว่าเทอร์โมมิเตอร์ชำรุดหรือไม่
2. เลือกที่มีช่วงอุณหภูมิสูงสุด - ต่ำสุดให้เหมาะสมกับสิ่งที่จะวัด เพราะถ้านำไปวัดอุณหภูมิสูงเกินไป จะทำให้หลอดแก้วแตก
3. ต้องให้กระเปาะเทอร์โมมิเตอร์จุ่มอยู่ในวัสดุที่ต้องการวัดในบริเวณกึ่งกลาง ไม่ค่อนไปด้านใดด้าน หนึ่งและส่วนก้านเทอร์โมมิเตอร์ตั้งตรง
4. การอ่านอุณหภูมิต้องให้สายตาอยู่ในระดับเดียวกับของเหลวในเทอร์โมมิเตอร์ ถ้าเป็น เทอร์โมมิเตอร์ชนิดบรรจุด้วยปรอท ให้อ่านตัวเลขบริเวณฐานของส่วนนูน ส่วนเทอร์โมมิเตอร์ชนิด แอลกอฮอล์ ให้อ่านตัวเลขบริเวณส่วนที่เว้าที่สุด
การเก็บรักษา
1. ทำความสะอาดหลังจากการใช้งาน
2. เช็ดให้แห้งแล้วเก็บเข้ากล่อง และไว้ในที่ที่ปลอดภัย
3. ตรวจการชำรุดของเทอร์โมมิเตอร์
ข้อควรระวัง
1. อย่าใช้เทอร์โมมิเตอร์คนของเหลว
2. ขณะต้มของเหลว ควรใช้ขาตั้งช่วยยึดเทอร์โมมิเตอร์ให้ตั้งตรง
3. ไม่ควรนำเทอร์โมมิเตอร์ไปใช้ในที่ที่มีอุณหภูมิสูงเกิน 100 องศาเซลเซียส เนื่องจากเมื่อนำ
เทอร์โมมิเตอร์นั้นมาใช้ในอุณหภูมิที่เย็น จะทำให้สารในเทอร์โมมิเตอร์ขาดเป็นช่วง ๆ ได้
องศาฟาเร