ตัวแทนความคิด (Representation) หมายถึง สิ่งที่แสดงถึงความเข้าใจของแต่ละบุคคลที่อาจสื่ออกมาในรูปของการบรรยาย การอธิบาย การวาดรูป การประดิษฐ์ การสร้างวัสดุอุปกรณ์ หรืออะไรก็ได้ที่แสดงถึงความเข้าใจในเรื่องนั้นๆ โดยการเป็นตัวแทนของความคิดทางวิทยาศาสตร์ จะพิจารณา 2 ประเด็น คือ ความเหมือนของจริง (Similarity) และ ความคล้ายของจริง (Isomorphism) จำแนกเป็น 4 กรณีต่อไปนี้
กรณีที่ 1 (Toy bridge representation) แบบจำลองสะพาน ที่สร้างขึ้นเลียนแบบสะพานจริง ทั้งขนาด น้ำหนัก วัสดุก่อสร้าง รูปทรงทางเรขาคณิตเหมือนกัน เพียงแต่มีขนาดเล็กกว่าของจริง เป็นตัวแทนความคิดที่เหมือนของจริง
กรณีที่ 2 (Graph of bridge) ภาพลายเส้นที่แสดงโครงสร้างหรือเขียนบนกระดาษแทนรูปทรงเรขาคณิต แบบแปลน แผนที่ เป็นตัวแทนความคิดที่คล้ายของจริง
กรณีที่ 3 (Billiard ball model) แบบจำลองลูกบิลเลียด ที่ใช้ในการอธิบายระบบโมเลกุลของแก๊ส มีความเหมือนในเชิงกายภาพ มีการชนกันแต่ลูกบิลเลียดมีการเคลื่อนที่ใน 2 มิติ ส่วนระบบโมเลกุลของแก๊สจะมีการเคลื่อนที่ใน 3 มิติ และอาศัยจินตนาการ จึงเป็นตัวแทนความคิดที่ คล้ายของจริง
กรณีที่ 4 (Quantum state diffusion equation) สมการคือ สิ่งที่ใช้อธิบายปรากฏการณ์นั้นๆ ได้ แต่ก็ไม่ทั้งหมด เช่น สมการ E=mc2 เป็นสมการที่อธิบายการเปลี่ยนแปลงมวลไปเป็นพลังงาน สมการจึงเป็นตัวแทนความคิดที่ คล้ายของจริง
ผู้เขียนได้ทำวิจัยกับนักเรียนโรงเรียนนารายณ์คำผงวิทยา ชั้น ม.5/1 ภาคเรียนที่ 2/2552 โดยใช้แบบสอบถามปลายเปิดเรื่อง ความร้อน จำนวน 7 ข้อ ผลการวิจัยพบว่า นักเรียนซึ่งยังไม่ได้เรียนเนื้อหาเรื่อง ความร้อน มีรูปแบบตัวแทนความคิดของนักเรียนเกี่ยวกับมโนมติ ต่างๆ ดังนี้
1. แหล่งกำเนิดความร้อน นักเรียนบางส่วนบอกได้ว่าความร้อนเกิดขึ้นจากการกระทำของมนุษย์และเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ ซึ่งส่วนใหญ่บอกสาเหตุของการเกิดความร้อนได้หลากหลาย เช่น ความร้อนเกิดจากดวงอาทิตย์ เกิดจากการเสียดสีของวัตถุ เกิดจากพลังงานในของเหลวร้อนใต้พิภพ เป็นต้น
2. ผลของความร้อน นักเรียนส่วนใหญ่บอกได้ว่า ความร้อนว่าทำให้เกิดความอบอุ่นแก่ร่างกาย ช่วยในการเผาไหม้ ช่วยในการหุงต้ม ช่วยในการตากเสื้อผ้า เป็นต้น นอกจากนี้ยังมีผลต่อ อารมณ์และความรู้สึกของมนุษย์ เช่น ทำให้หงุดหงิด โกรธง่าย มีเหงื่อ ต้องอาบน้ำบ่อย
3. การบอกระดับความร้อน นักเรียนส่วนใหญ่บอกว่า ทำได้โดยการสัมผัส แต่มีบางส่วนบอกว่า สามารถทำได้โดยใช้เทอร์โมมิเตอร์วัด และมีนักเรียนบางคนสามารถบอกได้ทั้ง 2 วิธี คือ การใช้มือสัมผัสและการใช้เทอร์โมมิเตอร์ ส่วนกรณีที่เป็นสารชนิดเดียวกัน มีปริมาตรต่างกัน และมีอุณหภูมิเท่ากัน จะมีความร้อนเท่ากันหรือไม่ คำตอบของนักเรียนแบ่งเป็น 2 กลุ่ม คือ มีความร้อนเท่ากัน เนื่องจากมีอุณหภูมิเท่ากัน และอุณหภูมิไม่เท่ากัน เพราะ มีปริมาตรของน้ำต่างกัน
4. ความร้อนแฝง นักเรียนมีแนวคำตอบจำแนกได้ 2 กลุ่ม คือ กลุ่มที่บอกว่า น้ำแข็งที่อุณหภูมิ 0 องศาเซลเซียส ไม่มีความร้อน ซึ่งนักเรียนกลุ่มนี้มีแนวคิดที่ผิดไปจากแนวความคิดของนักวิทยาศาสตร์และกลุ่มที่บอกว่า น้ำแข็งที่อุณหภูมิ 0 องศาเซลเซียส มีความร้อนแฝงอยู่ภายในระบบ
5. ความจุความร้อนจำเพาะของสาร นักเรียนส่วนใหญ่มีความคิดว่า ถ้านำเหล็กและน้ำที่มีมวลเท่ากันไปวางตากแดดในเวลาเท่ากัน เหล็กจะมีอุณหภูมิสูงกว่าน้ำ เนื่องจากเหล็กนำความร้อนได้ดีกว่าน้ำ และเหล็กมีสถานะเป็นของแข็ง มีนักเรียนบางส่วนบอกว่าทั้งเหล็กและความร้อนมีอุณหภูมิสูงขึ้น แต่ไม่ได้ระบุว่าวัตถุใดจะมีอุณหภูมิมากกว่ากัน
6. การถ่ายเทความร้อน นักเรียนส่วนใหญ่มีความเห็นว่า ความร้อนที่ได้รับในขณะที่ยกหม้อแกงที่เปิดฝาและกำลังเดือดลงจากเตาไฟ คือ ความร้อนจากไอน้ำ ความร้อนจากการสัมผัสหูหม้อ และความร้อนที่เกิดจากเตาไฟ นักเรียนส่วนใหญ่ตอบทั้งสามอย่าง แต่ไม่มีนักเรียนคนใดเลยที่ใช้ศัพท์ทางวิทยาศาสตร์ได้แก่ การพาความร้อน การนำความร้อนและการแผ่รังสีความร้อน ในการอธิบาย เนื่องจากยังไม่ได้เรียนรู้
เอกสารอ้างอิง :: Peter Hubber. (2006). Year 12 Students’ Mental Models of the Nature of Light. Research in Science Education 36: 419-439.
ที่มา : วารสาร สควค. ฉบับที่ 15 หน้าที่ 13 เขียนโดย นายศักดิ์อนันต์ อนันตสุข ครู สควค. รุ่น 6 ครู โรงเรียนนารายณ์คำผงวิทยา จ.สุรินทร์
ภาพประกอบจาก : http://csunplugged.org/sites/default/files/cartoons/Image%20Representation.jpg?1286500026
