วิชาชีววิทยาในระดับชั้นมัธยมศึกษา ที่โรงเรียนนานาชาติ RBIS วิชานี้ เป็นวิชาที่ศึกษาเกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตและเป็นวิชาที่น่าสนใจและมีพลวัตการเปลี่ยนแปลงในการพัฒนาอย่างต่อเนื่องพร้อมกับการค้นพบสิ่งใหม่ ๆ พร้อมความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี ครูวิชาชีววิทยา วางเป้าหมายหลักของการเรียนวิชานี้ คือการวางรากฐานความเข้าใจอย่างลึกซึ้งเกี่ยวกับแนวคิดทางชีววิทยาให้กับนักเรียน และเพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ ครูจะใช้วิธีการสอนโดยหลายแบบ หนึ่งในวิธีการสอนที่สำคัญที่สุด คือการใช้แบบจำลองงทางวิทยาศาสตร์ ซึ่งช่วยให้การนำเสนอระบบชีววิทยาที่ซับซ้อนให้เข้าใจง่ายขึ้น ทั้งนี้ โดยทำหน้าที่เป็นเพียงเครื่องมือที่ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถจัดระเบียบและจัดโครงสร้างความรู้ที่ได้รับ รวบรวมให้เป็นระเบียบได้ดียิ่งขึ้น สิ่งเหล่านี้อาจเป็นทางกายภาพ รูปภาพ การคำนวณ หรือวิธีอื่นๆ ที่สามารถแสดงความคิดออกมาได้ แบบจำลองภาพอาจประกอบด้วย กราฟ ตาราง และภาพเคลื่อนไหว ในขณะที่แบบจำลองทางกายภาพมักทำจากวัสดุแข็ง

การลงตีพิมพ์ในปี 2016 ฉบับที่ 1 โดยนักเขียน นามว่า Caleb M. Bryce และผู้เขียนคนอื่นๆ เน้น ว่าแบบจำลองทำหน้าที่เป็นเพียงจุดเริ่มต้นสำหรับการสืบสวน วิเคราะห์ ความสามารถในการอธิบายเท่านั้น บทความนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับวิธีที่ครูใช้แบบจำลองทางกายภาพต่างๆ โดยมีเป้าหมายเพื่อเพิ่มประสบการณ์การเรียนการสอนในชั้นเรียน วิชาชีววิทยา ที่โรงเรียนนานาชาติ RBIS ให้ดียิ่งขึ้น

ในชั้นเรียนวิชาชีววิทยาครั้งล่าสุด ของนักเรียนระดับชั้น Year 8 ของเรา ครูได้เจาะโลกแห่งระบบการหายใจและระบบทางเดินหายใจอันน่าทึ่ง หลังจากเรียนรู้เกี่ยวกับเส้นทางการเดินทางของระบบหายใจ ตั้งแต่หลอดลมไปจนถึงถุงลม เราก็ตั้งคำถามสำคัญว่า "อะไรทำให้อากาศนี้เคลื่อนที่ได้"

เพื่อคิดค้น และสำรวจคำถามนี้ ครูได้แนะนำกิจกรรมภาคปฏิบัติที่นักเรียนจะต้องจำลองสร้างปอดจำลอง เพื่อแสดงให้เห็นว่าการช่วยหายใจทำงานอย่างไร โปรเจ็กต์นี้ใช้วัสดุที่เรียบง่ายและหาได้ง่าย เช่น ขวดพลาสติก ลูกโป่ง และหลอด

นักเรียนได้เข้าร่วมการทดลองแบบภาคปฏิบัติ สำหรัลการจำลองแบบการทำงานของปอด

พวกเขาเริ่มต้นการทดลอง ด้วยการควบคุม 'ไดอะแฟรม' ที่แสดงโดยบอลลูนที่ถูกตัด ซึ่งพวกเขาดึงลงมาแล้วปล่อยให้กลับสู่ตำแหน่งเดิมตามธรรมชาติ กระบวนการโต้ตอบนี้ทำหน้าที่เป็นการแสดงภาพบทบาทสำคัญของ 'กะบังลม' ในระบบทางเดินหายใจของเรา ขณะที่ไดอะแฟรมเลื่อนลงมา

เพื่อเป็นการเลียนแบบการหายใจ 'ปอด' ซึ่งแสดงด้วยลูกโป่งสีแดง พองและขยายตัว ซึ่งเป็นการจำลองกระบวนการหายใจเข้าอย่างสวยงาม เมื่อกระบังลมกลับสู่ตำแหน่งพัก จะแสดงระยะการหายใจออก ส่งผลให้ 'ปอด' แฟบ

กิจกรรมภาคปฏิบัตินี้ช่วยให้เข้าใจการช่วยหายใจในปอดได้ง่ายขึ้น และช่วยให้นักเรียนเข้าใจถึงความซับซ้อนของระบบทางเดินหายใจได้ดีขึ้น นอกจากนี้ยังเป็นโอกาสที่ดีเยี่ยมสำหรับนักเรียนในการพัฒนาทักษะการคิดวิเคราะห์ ในขณะที่ประเมินข้อจำกัดของแบบจำลอง พวกเขาตั้งข้อสังเกตว่าแม้ว่าแบบจำลองนี้แสดงให้เห็นได้อย่างมีประสิทธิภาพถึงสภาวะในปอด แต่ก็ไม่ได้แสดงถึงความซับซ้อนของระบบทางเดินหายใจของมนุษย์ได้อย่างสมบูรณ์แบบ ตัวอย่างเช่น บอลลูนเดี่ยวที่ใช้ในการจำลองปอดทั้งสองข้างทำหน้าที่เป็นตัวทำให้ง่ายขึ้น ในขณะที่มนุษย์มีปอดสองอันแยกจากกัน

ตัวอย่างนี้แสดงให้เห็นว่าเราสามารถส่งเสริมให้นักเรียนคิดและทำงานเชิงวิทยาศาสตร์ ซึ่งเป็นทักษะสำคัญในหลักสูตร Cambridge Science 2 ได้อย่างไร

ในชั้นเรียนวิขาชีววิทยาเมื่อเร็วๆ นี้สำหรับนักเรียนชั้นปีที่ 11 เราได้สำรวจหัวข้อ ระบบย่อยอาหารที่ซับซ้อน

เพื่อให้กระบวนการเรียนรู้มีการโต้ตอบและเจาะลึกมากขึ้น ครูจึงได้แนะนำกิจกรรมที่เกี่ยวข้องกับแบบจำลองลำตัวมนุษย์ เมื่อนักเรียนถูกจัดเป็นกลุ่ม โดยแต่ละกลุ่มได้รับมอบหมายให้ท้าทายในการใช้แบบจำลองลำตัวมนุษย์ ไม่เพียงแต่ระบุและติดป้ายกำกับอวัยวะระบบย่อยอาหารต่างๆ เท่านั้น แต่ยังเตรียมการนำเสนอหน้าชั้นเรียนด้วยเพื่ออธิบายการทำงานและปฏิสัมพันธ์ของอวัยวะต่างๆด้วย จุดเด่นของการฝีกฝนครั้งนี้คือ การนำเสนอแบบกลุ่มเป็นเวลา 5 นาที หน้าชั้นเรียน

การใช้แบบจำลองลำตัวมนุษย์ไม่เพียงแต่ทำให้เนื้อหามีชีวิตชีวา แต่ยังทำให้ผู้เรียนมีความเข้าใจลึกซึ้งยิ่งขึ้น และมีการจดจำ ด้วยการมีส่วนร่วมอย่างแข็งขันกับแบบจำลองและความจำเป็นในการถ่ายทอดความรู้ของตนให้กับเพื่อนนักเรียน ผู้เรียนสามารถเสริมสร้างความเข้าใจของตนเองในขณะที่ได้รับประโยชน์จากความคิดสร้างสรรค์โดยรวมของเพื่อนร่วมชั้น

สภาพแวดล้อมการเรียนรู้แบบเพื่อนช่วยส่งเสริมการได้รับข้อมูลเชิงลึกและมุมมองใหม่ๆ ส่งเสริมการคิดอย่างมีวิจารณญาณ ความสามารถในการสื่อสาร และการทำงานเป็นทีม

สำหรับนักเรียน เราเชื่อว่าการใช้แบบจำลองทางกายภาพมีความสำคัญอย่างยิ่ง

ในบทเรียนชีววิทยาชั้นYear 7 ของเราในปีการศึกษานี้ เราได้สำรวจโลกของเซลล์ ซึ่งเป็นหัวข้อพื้นฐานในหลักสูตรของโรงเรียนนานาชาติ RBIS เพื่อให้กระบวนการเรียนรู้น่าตื่นเต้นและลงมือปฏิบัติจริง ครูฝึกให้นักเรียนสร้างแบบจำลองเซลล์ 3 มิติ

ในช่วงเริ่มต้น นักเรียนต้องเลือกว่าต้องการสร้างเซลล์พืชหรือเซลล์สัตว์ จากนั้น พวกเขาจัดทำรายการชิ้นส่วนทั้งหมดที่จำเป็นเพื่อรวมไว้ในโมเดลเซลล์ 3 มิติ ขั้นตอนนี้มีความสำคัญเนื่องจากช่วยให้พวกเขาเห็นว่าแต่ละส่วนมีงานและรูปลักษณ์ที่เป็นเอกลักษณ์อย่างไร

นักเรียนใช้ความพยายามอย่างมากในการสร้างแบบจำลองเซลล์ 3 มิติ และพวกเขาก็ทำงานได้ยอดเยี่ยมมาก วิธีการปฏิบัตินี้ไม่เพียงแต่ทำให้การเรียนรู้เกี่ยวกับเซลล์สนุกสนานมากขึ้นเท่านั้น แต่ยังช่วยให้นักเรียนเข้าใจถึงโครงสร้างเซลล์และการทำงานของเซลล์มากขึ้นอีกด้วย

นอกจากนี้ กิจกรรมนี้ยังปลูกฝังทักษะเฉพาะด้านที่มีคุณค่าสูงในอาชีพทางวิทยาศาสตร์อีกด้วย ในบทความที่ 3 ปี 2019 Juan Cristobal Castro-Alonso และ David H. Uttal เน้นย้ำถึงความจำเป็นของทักษะการมองเห็นเชิงพื้นที่ในวิชาชีพด้านสุขภาพและวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ นี่แสดงให้เห็นว่าเมื่อนักเรียนเรียนรู้การใช้ visuospatial

วิธีการเหล่านี้ไม่เพียงแต่ได้รับเนื้อหาหลักสูตรเท่านั้น แต่ยังเพิ่มทักษะการมองเห็นเชิงพื้นที่ไปพร้อมๆ กัน

ในบริบทของการเรียนรู้เกี่ยวกับโมเลกุลทางชีววิทยาใน IGCSE Biology 4 จำเป็นต้องเน้นย้ำถึงความสำคัญของแบบจำลองทางกายภาพ

ตัวอย่างเช่น คุณครูมักจะสนับสนุนให้นักเรียนสร้างแบบจำลองโมเลกุลทางชีววิทยาโดยใช้ดินจำลอง วิธีการลงมือปฏิบัติจริงนี้เป็นโอกาสพิเศษสำหรับพวกเขาในการสำรวจโครงสร้างเชิงพื้นที่ที่ซับซ้อนของโมเลกุลอินทรีย์ที่สำคัญ รวมถึง DNA โปรตีน คาร์โบไฮเดรต และไขมัน พวกเขาปั้นและประกอบแบบจำลองเหล่านี้ ทำให้พวกเขาเห็นภาพความแตกต่างเชิงโครงสร้างของแต่ละโมเลกุล เช่น เกลียวคู่ของ DNA หรือรูปร่างทรงกลมพับของโปรตีน

การมีส่วนร่วมนี้ไม่เพียงแต่ช่วยให้นักเรียนเข้าใจรูปร่างโมเลกุลเท่านั้น แต่ยังช่วยให้เข้าใจความเชื่อมโยงระหว่างโครงสร้างและหน้าที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นอีกด้วย พวกเขาได้รับข้อมูลเชิงลึกว่า DNA เก็บข้อมูลทางพันธุกรรมอย่างไร โปรตีนกระตุ้นปฏิกิริยาเคมีอย่างไร คาร์โบไฮเดรตทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานอย่างไร และไขมันเป็นองค์ประกอบสำคัญของเยื่อหุ้มเซลล์อย่างไร ฉันเชื่อว่ากิจกรรมภาคปฏิบัติเหล่านี้ทำให้ผู้เรียน IGCSE Biology ของเราสามารถเข้าถึงและสนใจบทเรียนได้

บทสรุป

ในโลกของชีววิทยา แบบจำลองเป็นเครื่องมือสำคัญสำหรับการเรียนการสอน พวกเขามีบทบาทสำคัญในบทเรียนชีววิทยาของเรา โดยทำหน้าที่เป็นตัวช่วยที่จำเป็นสำหรับการเรียนการสอนที่มีประสิทธิภาพ ซึ่งมีความสามารถที่โดดเด่นในการลดความซับซ้อนของแนวคิดทางชีววิทยาที่ซับซ้อน จึงทำให้นักเรียนของฉันเข้าถึงและน่าดึงดูดใจได้มากขึ้น โมเดลทางกายภาพซึ่งเหมือนกับโมเดลภาคปฏิบัติที่คุณสามารถสัมผัสและเล่นได้นั้นมีประสิทธิภาพเป็นพิเศษ โดยให้นักเรียนได้ดำดิ่งสู่ชีววิทยาและสำรวจสิ่งต่าง ๆ ด้วยวิธีที่สนุกสนานและโต้ตอบได้ ประสบการณ์เหล่านี้มีส่วนสำคัญในการเลี้ยงดูนักวิทยาศาสตร์ นักวิจัย และบุคคลที่ใส่ใจสิ่งแวดล้อมรุ่นต่อไป ซึ่งล้วนขับเคลื่อนด้วยความรักอันลึกซึ้งต่อวิทยาศาสตร์

References:

1 Bryce et al. Exploring Models in the Biology Classroom. Article in The American Biology Teacher · December 2015

2 Cambridge University Press & Assessment - Emma McCrea (2021). What is Thinking and Working
Scientifically?
https://www.cambridge.org/us/education/blog/2021/11/05/what-is-thinking-and-working-scientifically/

3 Juan Cristobal Castro-Alonso, David H. Uttal. Science Education and Visuospatial Processing. August 2019
https://www.researchgate.net/publication/334968946_Science_Education_and_Visuospatial_Processing

4 Cambridge IGCSE Biology (0610) – Syllabus overview
https://www.cambridgeinternational.org/programmes-and-qualifications/cambridge-igcse-biology-0610/