ชัยวัฒน์ สุรวิชัย

ต่อจากอาทิตย์ที่แล้ว

- ต้องย้ำว่า แนวคิดแบบวิศวกรรมศาสตร์ เป็นแนวคิดหนึ่งที่มีเหตุผลและเป็นวิทยาศาสตร์
ซึ่งเป็นแนวคิดที่ค่อนข้างสมบูรณ์ มีแนวคิดหลักการ วิธีการ การสรุปประเมินผล ฯ
เรามาศึกษาแนวคิดแบบวิศวกรรมศาสตร์แบบหนึ่งดูกัน

- แนวคิดการเรียนการสอนทางวิศวกรรมแบบ CDIO

การเรียนการสอนแบบ CDIO เป็นแนวคิดในการสอนหลักสูตรวิศวกรรมซึ่งได้รับการพัฒนามาจาก Massachusetts Institute of Technology (MIT) ซึ่งได้รับการยอมรับอย่างแพร่หลายและถูกนำไปใช้ในสถาบันการศึกษาทางวิศวกรรมมากมายทั่วโลกกว่า 90 แห่ง
โดยแนวการเรียนการสอนแบบ CDIO มุ่งเน้นผลลัพธ์การเรียนรู้ (Learning Outcomes) 4 ด้านหลัก
ซึ่งนับเป็นหัวใจสำคัญของวิชาชีพวิศวกรรม ได้แก่
1) Conceive สามารถคิดวิเคราะห์และชี้ปัญหาในทางวิศวกรรมได้
2) Design สามารถออกแบบและหาแนวทางแก้ไขปัญหาทางวิศวกรรมได้
3) Implement สามารถดำเนินการ ประยุกต์ หรือ แก้ไขปัญหาทางวิศวกรรมให้สำเร็จลุล่วงได้
4) Operate สามารถพัฒนาและควบคุมระบบต่าง ๆ อย่างเหมาะสม

@ ทั้งนี้หลักสูตรตามแนวทางของ CDIO จะมุ่งเน้นให้วิศวกรมีความสามารถ
ทั้งในด้านการคิด การออกแบบ การสร้างดำเนินการ และการควบคุมระบบต่าง ๆ อย่างมีประสิทธิภาพ

มีองค์ประกอบต่าง ๆ ดังนี้

1.องค์ความรู้และเหตุผลทางวิชาชีพ (Disciplinary Knowledge & Reasoning)
ประกอบด้วยพื้นฐานทางวิทยาศาสตร์ พื้นฐานทางวิศวกรรม และความรู้เฉพาะทางด้านวิศวกรรม
รวมถึงวิธีการและเครื่องมือทางวิศวกรรมต่าง ๆ
2.ทักษะทางวิชาชีพและลักษณะที่พึงประสงค์ (Personal and Professional Skills & Attributes) ได้แก่ ทักษะการแก้ปัญหา การใช้เหตุผล การดำเนินการวิจัย การคิดวิเคราะห์อย่างเป็นระบบ การมีทัศนคติที่ดี จริยธรรม และความรับผิดชอบต่าง ๆ
3.ทักษะด้านการทำงานเป็นทีม-การสื่อสาร (Interpersonal Skills: Teamwork & Communication)
4.CDIO ระบบในบริบทขององค์กร สังคม และสิ่งแวดล้อม (Conceiving, Designing, Implementing & Operating Systems in the Enterprise, Societal & Environmental Context)

การจัดการเรียนการสอนแบบ CDIO จำเป็นอย่างยิ่งที่ต้องอาศัยเทคนิคการสอนแบบมุ่งเน้นการลงมือทำ
การทำโครงการ (Project based learning) การทดลองงาน (Engineering practice) การเยี่ยมชมงาน (Site visits)
ซึ่งนอกจากจะช่วยให้นิสิตพัฒนาทักษะทางวิศวกรรมแล้ว ยังสามารถช่วยให้นิสิตพัฒนาทักษะอื่น ๆ ที่จำเป็น
ในการทำงาน ได้แก่ ทักษะด้านการสื่อสาร การทำงานร่วมกัน และการแก้ไขปัญหา ได้อีกด้วย
นอกจากนี้การพัฒนาบุคลากรผู้สอนให้มีทักษะทางวิศวกรรมแบบ CDIO รวมถึงทักษะการสอนแบบ CDIO ก็นับเป็นปัจจัยที่สำคัญมากเช่นกัน

- การเปรียบเทียบแนวคิดและทักษะด้านวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี วิศวกรรม และคณิตศาสตร์
การกล่าวอ้างถึงการนำแนวคิดการออกแบบเชิงวิศวกรรมมาบูรณาการกับการเรียนรู้ศาสตร์อื่นๆ 4 ศาสตร์นั้น นำมาสู่ความพยายามในการอธิบาบความแตกต่างระหว่างศาสตร์ 3 ศาสตร์ที่มีความใกล้เคียงกันมาก
ได้แก่ วิทยาศาสตร์ วิศวกรรมศาสตร์ และเทคโนโลยี

สภาวิจัยแห่งประเทศสหรัฐอเมริกา (The National Research Council: NRC)
ได้ให้ความหมายของวิศวกรรมศาสตร์และเทคโนโลยี พร้อมทั้งเปรียบเทียบทักษะของศาสตร์ทั้งสองกับทักษะทางวิทยาศาสตร์ไว้ดังนี้
A = วิทยาศาสตร์ (Science) B= วิศวกรรมศาสตร์ (Engineering) C = เทคโนโลยี (Technology)
D= คณิตศาสตร์ (Mathematics)
1. A ตั้งคำถาม (เพื่อเข้าใจธรรมชาติ) B นิยามปัญหา (เพื่อพัฒนาคุณภาพชีวิต)
C ตระหนักถึงบทบาทของเทคโนโลยีต่อสังคม D ทำความเข้าใจและพยายามแก้ปัญหา
2. A = B พัฒนาและใช้โมเดล D ใช้คณิตศาสตร์ในการสร้างโมเดล
3. A = B ออกแบบและลงมือทำการค้นคว้า วิจัย ทดลอง
C เรียนรู้วิธีการใช้งานเทคโนโลยีใหม่ๆ D ใช้เครื่องมือที่เหมาะสมในการแก้ปัญหา
4. A =B วิเคราะห์ข้อมูล D ให้ความสำคัญการความแม่นยำ
5. A = ใช้คณิตฯ ช่วยในการคำนวณ C เข้าใจบทบาทของเทคโนโลยีในการพัฒนาด้านวิทย์ฯ และวิศวกรรม D ใช้ตัวเลขในการให้ความหมายหรือเหตุผล
6. A สร้างคำอธิบาย B ออกแบบวิธีแก้ปัญหา D พยายามหาและใช้โครงการในการแก้ปัญหา
7. A=B ใช้หลักฐานในการยืนยันแนวคิด C ตัดสินใจเลือกใช้เทคโนโลยีโดยพิจารณาถึงผลกระทบต่อสังคม และสิ่งแวดล้อม D สร้างข้อโต้แย้งและสามารถวิพากษ์การให้เหตุผลของผู้อื่น
8. A=B ประเมินและสื่อสารแนวคิด D มองหาและนำเสนอระเบียบวิธีในการเหตุผลซ้ำๆ
*** ที่มา: Vasquez, J.A., Sneider, C., and Comer, M. (2013). STEM Lesson Essentials: Integrating Science, Technology, Engineering, and Mathematics, p.38.

- เปรียบเทียบ แนวคิดและวิธีการทางวิศวกรรมศาสตร์และวิทยาศาสตร์

1. แนวปฏิบัติ (practice) ทางวิทยาศาสตร์มีกระบวนการส่วนใหญ่เหมือนกับแนวปฏิบัติทางวิศวกรรมศาสตร์ กล่าวคือ ทั้งสองศาสตร์มีการพัฒนาและใช้โมเดลในการดำเนินงาน มีการออกแบบและลงมือค้นคว้าวิจัยเพื่อรวบรวมข้อมูล และวิเคราะห์ข้อมูลดังกล่าว
ทั้งวิทยาศาสตร์ และวิศวกรรมศาตร์ต้องการความรู้ทางคณิตศาสตร์ในการคำนวณ
นอกจากนี้ ทั้งนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรมีการใช้หลักฐานในการยืนยันแนวคิดซึ่งอาจเป็นคำตอบของข้อสงสัยเกี่ยวกับธรรมชาติหรือปัญหา และสุดท้ายต้องมีการประเมินและสื่อสารแนวคิดดังกล่าว
2. อย่างไรก็ตาม แนวปฏิบัติทั้งสองมีความแตกต่างกันอยู่ 2 ประการ คือ
(1) ในขณะที่วิชาวิทยาศาสตร์พยายามตั้งคำถามเพื่อเรียนรู้และทำความเข้าใจธรรมชาติ
วิศวกรรมศาสตร์พยายามนิยามปัญหาซึ่งเกิดจากความไม่พอใจและต้องการพัฒนาคุณภาพชีวิตของมนุษย์
(2) ผลลัพธ์ของการทำงานทางวิทยาศาสตร์คือการสร้างคำอธิบายเพื่อตอบข้อสงสัยเกี่ยวกับธรรมชาติ
ในขณะที่ผลลัพธ์ของการทำงานทางวิศวกรรมศาสตร์คือวิธีการแก้ปัญหาเพื่อพัฒนาคุณภาพชีวิตของมนุษย์ และวิธีการดังกล่าวจะนำมาซึ่งผลผลิตที่เป็นเทคโนโลยีใหม่หรือนวัตกรรม

- การมีความคิดแบบวิศวกรรมศาสตร์ ที่มาจากการศึกษาด้านวิศวกรรมศาสตร์วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี
แต่สามารถที่จะศึกษาเรียนรู้ได้ด้วยตนเอง โดยการศึกษา อ่าน และทำความเข้าใจด้วยตนเอง และ
การสรุปบทเรียนจากการทำงานของคนที่สำเร็จ มักจะมีแนวคิดหลักคิดแบบวิศวกรรมศาสตร์อยู่ด้วย
นอกจากนี้ มีแนวความคิดแบบมาร์กซิส ก็เป็นวิทยาศาสตร์ แต่บางส่วนไม่ยอมรับและวิจารณ์ว่า “ไม่ใช่ “
ความคิดวิถีพุทธ ที่มีการยอมรับมากขึ้นในโลกตะวันตก เพราะสอดคล้องกับหลักวิทยาศาสตร์

- แต่ที่สำคัญมากอย่างหนึ่ง คือ การนำไปปฏิบัติ และทดลองกับชีวิตและสถานการณ์ที่เป็นจริง
ตามหลักที่ว่า “ เมื่อแนวทางและความคิดถูกต้อง ความสำเร็จของชีวิตจริงอยู่ที่การปฏิบัติที่เป็นจริง “
ยิ่งถูกนำไปใช้ในสถานการณ์ที่เข้มข้น เอาชีวิตเข้าแลก หรือการกล้าตัดสินใจ ไม่ว่าเป็นสถานการณ์สู้รบ
หรือ การนำไปผลักดันเปลี่ยนปลงปฏิรูปประเทศไปสู่ประชาธิปไตยได้จริง ก็จะได้รับการยอมรับมากขึ้น

- เมื่อมีหลักคิดและแนวทางถูกแล้ว คือ Process สิ่งที่จะนำเข้ามาคือ ข้อมูล ที่เป็นข้อเท็จจริงคือ Input
ต้องสามารถาหรือรับรู้ ให้ได้ถูกต้องตรงกัน จึงจะสามารถได้ผล คือ Output ที่ดีได้
นี่คือ ปัญหาใหญ่ของสังคมไทยปัจจุบัน เพราะ
1. ข้อมูลที่เป็นความจริงหายาก และถูกทำให้สับสน บิดเบือนจาก โซเชียลมิเดีย ที่เป็นเครื่องสื่อสารสำคัญ
แต่ถูกคนมีอำนาจ หรือคนที่มีความคิดความเชื่อหนึ่ง นำไปใช้ สนองความเชื่อของตน โดยปล่อยออกมา
2. การกลั่นกรองข้อมูลมีน้อย แม้ในหมู่คนมีความรู้มีตำแหน่งหน้าที่สำคัญ คนรับ คือ ผู้บริโภค
ก็มักมีความคิดความเชื่อของตน และถูกใช้ปั่นกระแส โดยรีบส่งก่อนคิด และขาดความรับผิดชอบ

- ทั้งหมดนี้ จะสามารถแก้ไขได้ หากเรามี “หลักการคิดแบบวิศวกรรมศาสตร์” คือ การคิดแบบเป็นระบบ
คิดแบบเป็นขั้นตอนที่เกี่ยวข้องสัมพันธ์กัน ตรวจสอบไล่เรียงกันมาตั้งแต่ต้นจนจบ คือ
ตั้งแต่เริ่มต้น 1. นิยามปัญหา (เพื่อพัฒนาคุณภาพชีวิต) 2. พัฒนาและใช้โมเดล
3. ออกแบบและลงมือทำการค้นคว้า วิจัย ทดลอง 4. วิเคราะห์ข้อมูล 5. ใช้คณิตฯ ช่วยในการคำนวณ
6. ออกแบบวิธีแก้ปัญหา 7. ใช้หลักฐานในการยืนยันแนวคิด 8. ประเมินและสื่อสารแนวคิด

- ส่วนตัวใช้ความคิดแบบวิศวกรรมศาสตร์ ผสมผสานกับ ความคิดมาร์กซิสส่วนที่เป็นวิทยาศาสตร์และ
วิถีคิดแบบพุทธ มาใช้ในชีวิตหลายสิบปี และพยายามสรุปประเมินผลมาตลอด ซึ่งทำให้ถูกต้องมากขึ้น
ทำให้มองสถานการณ์บ้านเมืองได้ตรงพอสมควร จนเป็นที่ยอมรับจากคนที่ติดตามผลงานมาสม่ำเสมอ

- สรุป ขอเชิญชวนเพื่อนสนิทมิตรสหาย และผู้รักชาติรักประชาธิปไตยที่ต้องการเห็นผลจริง
ได้มาร่วมกัน ศึกษาทำความเข้าใจและนำ หลักคิดแบบวิศวกรรมศาสตร์ไปใช้ในชีวิตและเรื่องบ้านเมือง .