การจัดการเรียนการสอนวิทยาศาสตร์มีเป้าหมายหนึ่งที่สำคัญ คือ ให้ผู้เรียนเข้าใจหลักการ ทฤษฎี และกฎที่เป็นพื้นฐานในวิชาวิทยาศาสตร์ สามารถนำความรู้ไปใช้ให้เกิดประโยชน์ต่อสังคม และการดำรงชีวิตประจำวันได้ (กระทรวงศึกษาธิการ, 2560) ฟิสิกส์เป็นวิทยาศาสตร์แขนงหนึ่งที่ศึกษาเกี่ยวกับสสาร พลังงาน อันตรกิริยาระหว่างสสารกับพลังงาน และแรงพื้นฐานในธรรมชาติเพื่อใช้ในการอธิบายปรากฏการณ์ธรรมชาติ โดยความรู้ทางฟิสิกส์เป็นพื้นฐานสำคัญต่อการสร้างและพัฒนาเทคโนโลยีซึ่งมีบทบาทสำคัญต่อการพัฒนาประเทศ ประเทศชาติจึงต้องการผู้ที่มีความรู้ทางฟิสิกส์อย่างลุ่มลึกเพื่อเป็นกำลังสำคัญในการพัฒนาประเทศ (สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี, 2561) ซึ่งกลศาสตร์เป็นสาขาหนึ่งของวิชาฟิสิกส์ที่ศึกษาเกี่ยวกับการเคลื่อนที่แนวตรง แรงและกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน กฎความโน้มถ่วงสากล แรงเสียดทาน สมดุลกลของวัตถุ งานและกฎการอนุรักษ์พลังงานกล โมเมนตัมและกฎการอนุรักษ์โมเมนตัม การเคลื่อนที่แนวโค้ง ทั้งนี้กราฟของการเคลื่อนที่แนวตรงเป็นส่วนหนึ่งของการศึกษาด้านกลศาสตร์ ซึ่งเป็นพื้นฐานสำหรับแนวคิดทางฟิสิกส์อื่นที่มีความซับซ้อนมากขึ้น เช่น การเคลื่อนที่ในแนวดิ่ง แรง มวลและกฎการเคลื่อนที่ การเคลื่อนที่แนวโค้ง เป็นต้น หากผู้เรียนขาดความรู้ความเข้าใจ อาจพบปัญหาในการเรียนฟิสิกส์ในเรื่องอื่น ๆ ได้

ผู้ศึกษาจึงได้วิเคราะห์ถึงกระบวนการทำข้อสอบ และพบว่าการที่ผู้เรียนไม่สามารถทำข้อสอบได้นั้น สาเหตุที่สำคัญคือการมีแนวคิดที่คลาดเคลื่อนเกิดขึ้น ซึ่งเป็นสิ่งที่ส่งผลให้ผู้เรียนไม่สามารถนำองค์ความรู้ไปปรับประยุกต์ใช้ในสถานการณ์ที่ต่างออกไปได้ และเรื่องกราฟของการเคลื่อนที่แนวตรงมีลักษณะเป็นนามธรรมทำให้เข้าใจได้ยาก 

นอกจากนี้จากการวิเคราะห์ข้อมูลพบว่าผู้เรียนมีแนวคิดที่คลาดเคลื่อน เช่น ความชันหาจากการเปลี่ยนแปลงแกนนอนหรือตั้ง หรือค่าบนแกน การเปลี่ยนแปลงปริมาณหาจากค่ามากลบค่าน้อย ความชันของกราฟเส้นตรงหาจาก จุด 2 จุดที่เป็นข้อมูล ความชันของเส้นตรงมีหลายค่า ความชันของเส้นโค้งมีค่าเดียว พื้นที่ใต้กราฟมีแต่ค่าบวกเท่านั้น วัตถุเคลื่อนที่ช้าลงหรือเร็วขึ้นด้วยอัตราสม่ำเสมอแสดงว่าความความเร็วคงที่ หรือความเร่งเพิ่มขึ้น หรือลดลง วัตถุเคลื่อนที่ด้วยความเร็วลดลงทิศทางจะตรงข้ามกับความเร็วเดิม เป็นต้น 

แนวทางในการพัฒนาแนวคิดทางฟิสิกส์มีหลายรูปแบบ ได้แก่ แนวคิดการเรียนรู้แบบ 3 มิติ (three-dimensional learning approach) แบบวงจรการเรียนรู้ (Learning Cycle) โมเดลการเรียนรู้แบบคู่ควบ (Dual-situated learning model : DSLM) การพัฒนาการจัดการเรียนรู้ฟิสิกส์ (Comprehensive Conceptual Curriculum for Physics: C 3 P) การสอนแบบ Hands-on Physics การสอนแบบ Peer Instruction ทั้งนี้ใน แต่ละรูปแบบจะมีขั้นตอนที่คล้ายกัน โดยผลจากการวิเคราะห์และสรุป มีขั้นตอนการพัฒนาแนวคิดทางฟิสิกส์ ดังนี้ 1) การสร้างพื้นฐานความคิด 2) การใช้กิจกรรมเชิงประจักษ์ 3) การอภิปรายและสรุป 4) การประยุกต์ใช้ความรู้ และ 5) ประเมิน สะท้อนผลการเรียนรู้

จากเหตุผลดังกล่าวผู้ศึกษาจึงสนใจพัฒนารูปแบบการจัดการเรียนรู้ เพื่อพัฒนาแนวคิดทางฟิสิกส์และผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน เรื่องกราฟของการเคลื่อนที่แนวตรง รายวิชาฟิสิกส์ 1 ของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 โรงเรียน บ้านนา “นายกพิทยากร”

2.1 วิเคราะห์หลักสูตรโรงเรียนบ้านนา “นายกพิทยากร” พ.ศ. 2567 ตามหลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551 (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. 2560) 

2.2 ศึกษาเอกสารและงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับพัฒนารูปแบบการจัดการเรียนรู้ เพื่อพัฒนาแนวคิดทางฟิสิกส์และผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน กราฟของการเคลื่อนที่แนวตรง แบบประเมินแนวคิดทางฟิสิกส์ และความพึงพอใจในการจัดการเรียนรู้

2.3 พัฒนาแผนการจัดการเรียนรู้ รายวิชาฟิสิกส์ 1 เรื่อง เรื่องกราฟของการเคลื่อนที่แนวตรง โดยมีขั้นตอนการพัฒนาแผนการจัดการเรียนรู้ ดังนี้

2.3.1 เขียนแผนการจัดการเรียนรู้ เพื่อพัฒนาแนวคิดทางฟิสิกส์และผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน เรื่องกราฟของการเคลื่อนที่แนวตรง รายวิชาฟิสิกส์ 1 ซึ่งมี 5 ขั้นตอน ได้แก่ การสร้างพื้นฐานความคิด การใช้กิจกรรมเชิงประจักษ์ การอภิปรายและสรุป การประยุกต์ใช้ความรู้ และประเมิน สะท้อนผลการเรียนรู้

2.3.2 นำแผนการจัดการเรียนรู้เข้าประชุมกลุ่มชุมชนการเรียนรู้ทางวิชาชีพ PLC และปรับปรุงแผนการจัดการเรียนรู้ ตามคำแนะนำแบบกัลยาณมิตรของคู่พัฒนา

2.3.3 นำแผนการจัดการเรียนรู้ให้ผู้เชี่ยวชาญ จำนวน 3 ท่าน ประเมิน และปรับปรุงแผนการจัดการเรียนรู้ ตามคำแนะนำของผู้เชี่ยวชาญ

2.4 พัฒนาสื่อและนวัตกรรมในการจัดการเรียนรู้ รายวิชาฟิสิกส์ 1 เรื่อง เรื่องกราฟของการเคลื่อนที่แนวตรง โดยมีขั้นตอนการพัฒนาสื่อและนวัตกรรมในการจัดการเรียนรู้ ดังนี้

2.4.1 จัดทำสื่อและนวัตกรรมในการจัดการเรียนรู้ เรื่อง ชุดกิจกรรมการเรียนรู้เรื่องกราฟของการเคลื่อนที่แนวตรง ซึ่งประกอบด้วย ใบกิจกรรม แบบฝึกหัด และเกม

2.4.2 นำสื่อและนวัตกรรมในการจัดการเรียนรู้ เข้าประชุมกลุ่มชุมชนการเรียนรู้ทางวิชาชีพ PLC และปรับปรุงสื่อและนวัตกรรมในการจัดการเรียนรู้ ตามคำแนะนำแบบกัลยาณมิตรของคู่พัฒนา

2.4.3 นำสื่อและนวัตกรรมในการจัดการเรียนรู้ ให้ผู้เชี่ยวชาญ จำนวน 3 ท่าน ประเมิน และปรับปรุงสื่อและนวัตกรรมในการจัดการเรียนรู้ ตามคำแนะนำของผู้เชี่ยวชาญ