วิศวกรรมศาสตร์ตามแนวทาง STEM Education
ระดับมัธยมศึกษาตอนต้น
หมวดวิศวกรรมศาสตร์สำหรับระดับมัธยมศึกษาตอนต้น เราจะเน้นการเรียนรู้ที่ช่วยพัฒนาทักษะการออกแบบและการแก้ปัญหาอย่างสร้างสรรค์ โดยเนื้อหาครอบคลุมกระบวนการทางวิศวกรรมที่หลากหลาย ตั้งแต่การวิเคราะห์ปัญหา การคิดค้นแนวทางแก้ไข ไปจนถึงการสร้างต้นแบบและทดสอบการใช้งาน กิจกรรมจะเชื่อมโยงความรู้ทางวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และคณิตศาสตร์ (STEM) เข้ากับการแก้ปัญหาในสถานการณ์จริง เพื่อเสริมสร้างทักษะการคิดเชิงวิศวกรรมและเตรียมพร้อมสำหรับการเรียนรู้ขั้นสูง
สารบัญ
1. ความสำคัญของวิศวกรรมศาสตร์ใน STEM
1.1 การศึกษาในสาขาวิศวกรรมศาสตร์
1.1.1 ความรู้และทักษะที่จำเป็นในการเป็นวิศวกร
1.1.2 โอกาสทางอาชีพในสาขาวิศวกรรมศาสตร์
1.1.3 ตัวอย่างวิศวกรรมในสาขาต่าง ๆ
1.2 ความสำคัญของการเรียนรู้วิศวกรรมศาสตร์ในระดับมัธยมศึกษา
1.2.1 การเตรียมความพร้อมสำหรับโลกอนาคต
1.2.2 การพัฒนาทักษะการคิดเชิงวิศวกรรมศาสตร์
1.2.3 การสร้างทัศนคติที่ดีต่อการเรียนรู้ในสาขา
1.3 กิจกรรมการเรียนรู้เชิงปฏิบัติ
1.3.1 การนำวิศวกรรมเข้าสู่ห้องเรียน
1.3.2 การเชื่อมโยงระหว่างทฤษฎีกับการปฏิบัติ
2. กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมศาสตร์
2.1 บทนำสู่กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมศาสตร์
2.1.1 ความหมายของกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมศาสตร์
2.1.2 ความสำคัญของการออกแบบเชิงวิศวกรรมในชีวิตประจำวัน
2.1.3 ตัวอย่างปัญหาที่แก้ไขด้วยกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมศาสตร์
2.2 ขั้นตอนที่ 1: Define (นิยามปัญหา)
2.2.1 การระบุปัญหาหรือความต้องการ
2.2.2 ตัวอย่างการนิยามปัญหาในงานวิศวกรรมศาสตร์
2.3 ขั้นตอนที่ 2: Plan (วางแผนการออกแบบ)
2.3.1 การระดมสมองเพื่อหาแนวทางการแก้ปัญหา
2.3.2 การวาดแบบร่าง
2.3.3 การประเมินข้อดีข้อเสียของแบบร่างต่าง ๆ
2.3.4 ตัวอย่างการวางแผนการออกแบบ
2.4 ขั้นตอนที่ 3: Create (สร้างต้นแบบ)
2.4.1 การเลือกวัสดุ
2.4.2 การสร้างต้นแบบหรือโมเดล
2.4.3 ตัวอย่างการสร้างต้นแบบ
2.5 ขั้นตอนที่ 4: Test (ทดสอบต้นแบบ)
2.5.1 การทดสอบความแข็งแรงและประสิทธิภาพของต้นแบบ
2.5.2 การบันทึกผลการทดสอบและวิเคราะห์ข้อมูล
2.5.3 ตัวอย่างการทดสอบต้นแบบ
2.6 ขั้นตอนที่ 5: Improve (ปรับปรุงการออกแบบ)
2.6.1 การประเมินผลจากการทดสอบและการระบุข้อบกพร่อง
2.6.2 การปรับปรุงและพัฒนาต้นแบบให้ดีขึ้น
2.6.3 ตัวอย่างการปรับปรุงการออกแบบ
3. การใช้หลักการทางคณิตศาสตร์และวิทยาศาสตร์ในงานวิศวกรรมศาสตร์
3.1 ความสำคัญของการใช้หลักการทางคณิตศาสตร์และวิทยาศาสตร์ในวิศวกรรมศาสตร์
3.1.1 การเชื่อมโยงระหว่างคณิตศาสตร์ วิทยาศาสตร์ และวิศวกรรมศาสตร์
3.1.2 ตัวอย่างวิศวกรรมที่ใช้หลักการทางคณิตศาสตร์และวิทยาศาสตร์
3.2 หลักการทางคณิตศาสตร์ในวิศวกรรมศาสตร์
3.2.1 การใช้คณิตศาสตร์ในการวิเคราะห์และออกแบบ
3.2.2 ตัวอย่างการใช้คณิตศาสตร์ในงานวิศวกรรมศาสตร์
3.3 หลักการทางวิทยาศาสตร์ในวิศวกรรมศาสตร์
3.3.1 การใช้หลักการทางวิทยาศาสตร์ในการออกแบบและพัฒนาโซลูชัน
3.3.2 ตัวอย่างการใช้วิทยาศาสตร์ในงานวิศวกรรมศาสตร์
3.4 การใช้คณิตศาสตร์และวิทยาศาสตร์ในโครงงานวิศวกรรมศาสตร์
3.4.1 การบูรณาการคณิตศาสตร์และวิทยาศาสตร์ในการออกแบบและพัฒนาโครงงานวิศวกรรม
3.4.2 ตัวอย่างการบูรณาการในโครงงานวิศวกรรมศาสตร์
4. การสร้างต้นแบบและทดสอบความสามารถของโซลูชัน
4.1 นำบทนำสู่กระบวนการสร้างต้นแบบ
4.1.1 ความสำคัญของการสร้างต้นแบบในงานวิศวกรรมศาสตร์
4.1.2 วัตถุประสงค์ของการสร้างต้นแบบ
4.1.3 ตัวอย่างโซลูชันที่พัฒนาขึ้นจากการสร้างต้นแบบ
4.2 การเลือกวัสดุและเครื่องมือ
4.2.1 การเลือกวัสดุที่เหมาะสมสำหรับต้นแบบ
4.2.2 การเลือกเครื่องมือในการสร้างต้นแบบ
4.2.3 ตัวอย่างการเลือกวัสดุสำหรับโซลูชันต่าง ๆ
4.3 ขั้นตอนการสร้างต้นแบบ
4.3.1 การวางแผนการสร้างต้นแบบ
4.3.2 การประกอบต้นแบบตามแผนที่วางไว้
4.3.3 การประยุกต์ใช้หลักการทางวิศวกรรมในการสร้างต้นแบบ
4.3.4 ตัวอย่างการสร้างต้นแบบ
4.4 การทดสอบต้นแบบ
4.4.1 ขั้นตอนการทดสอบต้นแบบ
4.4.2 การดำเนินการทดสอบ
4.4.3 ตัวอย่างการทดสอบต้นแบบ
4.5 การบันทึกผลการทดสอบและวิเคราะห์ข้อมูล
4.5.1 การบันทึกข้อมูลจากการทดสอบ
4.5.2 การวิเคราะห์ผลการทดสอบ
4.5.3 ตัวอย่างการบันทึกและวิเคราะห์ผลการทดสอบ
4.6 การปรับปรุงต้นแบบ
4.6.1 การประเมินผลจากการทดสอบและหาข้อบกพร่อง
4.6.2 การปรับปรุงโครงสร้างหรือฟังก์ชันของต้นแบบ
4.6.3 ตัวอย่างการปรับปรุงต้นแบบ
4.7 การนำเสนอต้นแบบและผลลัพธ์
4.7.1 การนำเสนอต้นแบบและอธิบายการทดสอบ
4.7.2 การตอบคำถามและการรับฟังความคิดเห็นจากเพื่อนร่วมชั้น
4.7.3 ตัวอย่างการนำเสนอโครงการ
บทสรุป
ความรู้ทางด้านวิศวกรรมศาสตร์ในแนวทาง STEM Education
