Engineering Design Process (EDP) หรือ กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม เป็นหนึ่งในกระบวนการคิดออกแบบการแก้ปัญหาหนึ่ง ๆ ได้อย่างเป็นระบบ และสามารถใช้ได้ในหลากหลายบริบทรอบตัวมนุษย์ ตั้งแต่การซ่อมแซมอุปกรณ์เครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้าน ไปจนถึงการแก้ปัญหาน้ำท่วมและผลกระทบจากภัยพิบัติทางธรรมชาติ ในบทความนี้ EDUCA จะขอเชิญชวนให้คุณครูรุ่นใหม่และครูผู้เชี่ยวชาญมาทำความรู้จักแนวคิด EDP และแนวทางการนำไปใช้ในห้องเรียนเพื่อสร้างนวัตกรผู้พัฒนานวัตกรรม นั่นก็คือนักเรียนของทุกท่านนั่นเอง

EDP คืออะไร
         กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม (EDP) เป็นส่วนหนึ่งของการจัดการเรียนรู้ตามแนวคิด STEM Education โดยให้นักเรียนฝึกการคิดสร้างสรรค์ และการคิดเชิงสังเคราะห์จากสถานการณ์ที่พบเห็นเพื่อนำมารวบรวม คัดกรอง และสังเคราะห์ข้อมูลจนได้ข้อมูลที่สามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้ ตลอดจนมีการถ่ายทอดความคิดเพื่ออธิบายและสื่อสารแนวคิดของตนได้อย่างถูกต้องครบถ้วน

         ปัจจุบันมีนักวิชาการและหน่วยงานที่เกี่ยวข้องกับการจัดการเรียนรู้วิทยาศาสตร์เสนอแนวคิดเกี่ยวกับการจัดการเรียนรู้โดยใช้ EDP อยู่หลายโมเดลด้วยกัน แต่หากจะแบ่งได้โดยกว้างแล้ว จะพบว่ามี 3 ระยะ (phase) ดังนี้

1. ขั้นการวิเคราะห์ (Analysis phase) ประกอบด้วยขั้นย่อยดังนี้
   (1) การตั้งคำถามหรือกำหนดประเด็นที่น่าสนใจและเหมาะสมกับช่วงวัยของผู้เรียน โดยผู้เรียนจะใช้ทักษะการตั้งคำถาม เช่น การใช้หลัก 5W1H เพื่อทำความเข้าใจปัญหาในภาพรวม ทั้งเป้าหมาย และข้อจำกัด
   (2) การรวบรวมข้อมูลและไอเดียการแก้ปัญหาจากแหล่งข้อมูลที่มี โดยให้ความสำคัญกับความหลากหลาย ไม่รีบตัดความเป็นไปได้ใด ๆ ทิ้งไปก่อน แม้จะพบความข้อจำกัดก็ตาม
2. ขั้นการสังเคราะห์ (Synthesis phase) ประกอบด้วยขั้นย่อยดังนี้ 
   (3) การออกแบบวิธีการแก้ปัญหา โดยใช้การขึ้นงานหรือวิธีการโดยการประยุกต์ใช้ข้อมูลที่ได้จากการรวบรวมในขั้นที่ 2 ผ่านการสื่อสารด้วยการร่างภาพ และการอธิบาย
   (4) เมื่อได้แผนและโครงร่างที่ชัดเจนแล้ว จะนำไปสู่การขึ้นแบบและทำตัวต้นแบบที่จะสามารถนำไปทดสอบและปฏิบัติจริงได้
3. ขั้นการประเมินผล (Evaluation phase) ในขั้นตอนนี้จะมีสองขั้นตอนย่อยเกิดขึ้นพร้อมกัน คือ (5) การทดสอบจริง และ (6) การพัฒนาต่อยอด โดยในขั้นนี้นักเรียนจะได้ใช้ทักษะการสังเกตเพื่อมองหาจุดเด่นและจุดบกพร่องที่สามารถเสริมให้ตัวต้นแบบในการแก้ปัญหานั้นมีประสิทธิภาพที่ดีขึ้น ทั้งนี้ ในบางแหล่งข้อมูลจะระบุให้ในขั้นท้าย ๆ ของกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมเป็นการสรุปข้อมูลจากสิ่งที่ได้ปฏิบัติและสื่อสารองค์ความรู้เหล่านั้นเพื่อก่อให้เกิดประโยชน์กับผู้อื่นด้วย

EDP กับการผสานเป็นส่วนหนึ่งกับกิจกรรมในชั้นเรียน
         กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมนั้นสามารถบูรณาการให้เป็นส่วนหนึ่งของชั้นเรียนทุกระดับ โดยอาจต้องปรับแต่งกิจกรรมให้เหมาะสมกับช่วงวัยของนักเรียน เช่น สำหรับนักเรียนระดับปฐมวัยอาจกำหนดให้มีโจทย์และขั้นตอนการปฏิบัติที่สั้นกระชับ สนุกสนาน สามารถปฏิบัติตามได้ง่าย หากมีอุปกรณ์ก็ควรคำนึงถึงความปลอดภัยด้วยเป็นสำคัญ
         สำหรับนักเรียนระดับประถมศึกษาและมัธยมศึกษานั้น คุณครูอาจเริ่มสอดแทรกคอนเซ็ปต์หรือคำศัพท์ที่ยากและซับซ้อนขึ้นเข้าไปในเรื่องที่ได้เรียนรู้เพื่อสร้างความน่าสนใจ โดยอาจเชื่อมโยงกับสิ่งที่กำลังเรียนอยู่ หรือมีการกำหนดเงื่อนไขและข้อจำกัดที่สอดคล้องกับความท้าทายในโลกความเป็นจริงก็จะทำให้การเรียนรู้ในชั้นเรียนนั้นมีความหมายขึ้น
         ทั้งนี้ส่วนที่จะขาดไปไม่ได้ก็คือบทบาทของครูในการเป็นผู้สนับสนุนการเรียนรู้ที่ค่อย ๆ ต่อนั่งร้านการเรียนรู้ให้นักเรียนไปสู่เป้าหมายได้ เพราะนอกจากทักษะทางด้านวิทยาศาสตร์แล้ว การใช้กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมยังเป็นโอกาสสำคัญที่นักเรียนสามารถฝึกฝนทักษะการทำงานร่วมกัน และการสะท้อนคิดจากการทำงาน ซึ่งเป็นหนึ่งในส่วนสำคัญของการพัฒนาทักษะทางด้านอารมณ์และสังคมของพวกเขาด้วย
         หากท่านต้องการเรียนรู้เกี่ยวกับ EDP และตัวอย่างโครงงานที่น่าสนใจเพิ่มเติม ท่านสามารถศึกษาได้ในหัวข้อ สนุกกับ STEM ด้วย Engineering Design Processes ในงาน EDUCA 2024 หรือเว็บไซต์ขององค์การพิพิธภัณฑ์วิทยาศาสตร์แห่งชาติ (NSM)

<sup>สนับสนุนโดย NSM Thailand

แหล่งอ้างอิง
Ali, M., & Tse, W. C. (2023). Research trends and issues of engineering design process for STEM education in K-12: A bibliometric analysis. International Journal of Education in Mathematics, Science, and Technology, 11(3), 695-727. https://doi.org/10.46328/ijemst.2794
สุธิดา การีมี. (2565, 22 กุมภาพันธ์). การใช้กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมเพื่อเสริมสร้างความคิดสร้างสรรค์ และทักษะการแก้ปัญหา ตอนที่ 1. คลังความรู้ SciMath https://www.scimath.org/article-science/item/12485-1-2</sup>