ทฤษฎีการสร้างสรรค์ความรู้ (Constructivism)
นักวิทยาศาสตร์ศึกษาได้ศึกษาพบว่า ตัวแปรที่ส่งผลต่อการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ของผู้เรียนมาจากแนวคิดการเรียนรู้อย่างมีความหมาย แนวคิดนี้มีรากฐานมาจากทฤษฎีการสร้างสรรค์ความรู้หรือสร้างความรู้ด้วยตนเอง ซึ่งมีแนวคิดว่าบุคคลเรียนรู้ได้โดยการปฏิสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อมด้วยวิธีการที่แตกต่างกัน โดยอาศัยประสบการณ์เดิม โครงสร้างทางปัญญาที่มีอยู่และแรงจูงใจภายในเป็นพื้นฐานมากกว่าข้อมูลจากสิ่งแวดล้อม หรือรับจากการสอนภายนอกเท่านั้น รวมทั้งความขัดแย้งทางปัญญาที่เกิดจากการที่บุคคลเผชิญกับสถานการณ์ที่เป็นปัญหา ซึ่งไม่สามารถแก้ปัญหาหรืออธิบายได้ด้วยโครงสร้างทางปัญญาที่มีอยู่ เป็นแรงจูงใจให้เกิดการไตร่ตรอง นำไปสู่การสร้างโครงสร้างใหม่ทางปัญญาที่ได้รับการตรวจสอบ ทั้งตนเองและผู้อื่นว่าสามารถแก้ปัญหาเฉพาะต่างๆซึ่งอยู่ในกรอบโครงสร้างและใช้เป็นเครื่องมือสำหรับโครงสร้างใหม่อื่น ๆ ต่อไปแนวคิดการสร้างสรรค์ความรู้ เชื่อว่าบุคคลไม่ได้สร้างความรู้จากสิ่งที่ตนเองมีปฏิสัมพันธ์ด้วยทั้งหมดแต่จะสร้างความรู้จากประสบการณ์ที่ตนเองสนใจหรือคุ้นเคยด้วย นักการศึกษาในกลุ่มนี้เห็นว่าองค์ประกอบสำคัญที่ทำให้บุคคลสร้างความรู้ขึ้นมาใหม่มี 4 ประการ คือ 1) ตัวของบุคคลมนุษย์มีศักยภาพในการสร้างความรู้ความเข้าใจของตนเอง โดยมามีปฏิสัมพันธ์กับสิ่งต่าง ๆ และประสบการณ์ที่เป็นจริง 2) สภาพแวดล้อมที่เป็นจริงจะทำให้มนุษย์สามารสร้างความรู้ได้สอดคล้องกับความเป็นจริง และความรู้นั้นจะมีคุณค่าอย่างแท้จริงและจะจำได้นาน 3) ความรู้ในลักษณะที่เป็นสหวิทยาการ นั่นคือผู้เรียนเกี่ยวข้องกับสาขาต่าง ๆ พร้อมๆ กัน และ 4) ความร่วมมือในการทำงานกลุ่ม เมื่ออยู่ร่วมกันในสังคม มีปฏิสัมพันธ์กันในการคิดและการกระทำ ทำให้มนุษย์ประเมินความรู้ความเข้าใจของตนเองและผู้อื่น แล้วนำความเหมือนและความแตกต่างกันมาปรับเปลี่ยนความรู้ความเข้าใจเดิมของตนเอง ให้มีความสมเหตุสมผลมากขึ้น ขจัดความขัดแย้งและทำให้เกิดความสมดุลของความรู้ใหม่ (พิมพันธ์ เดชะคุปต์, 2544: 44-47)
รูปแบบการจัดการเรียนรู้ตามแนวคิดการสร้างสรรค์ความรู้ เช่น การสอนแบบวัฏจักรการเรียนรู้ การสอนแบบร่วมมือ การสอนแบบสืบเสาะหาความรู้ และการสอนด้วยเทคนิคแบบสองขั้นตอนซอนเดอร์ (Saunders, 1992 อ้างถึงใน พิมพันธ์ เดชะคุปต์, 2544: 47) ได้กล่าวถึง ลักษณะของการสอนวิทยาศาสตร์ที่นำเอาทฤษฎีการเรียนรู้ ตามแนวคิดการสร้างสรรค์ความรู้ไปใช้ว่าควรประกอบด้วยสิ่งต่างๆ ดังต่อไปนี้
2.1 การลงมือปฏิบัติการ เปิดโอกาสให้ผู้เรียนมีประสบการณ์ตรง ลงมือปฏิบัติการทดลองด้วยตนเองจะได้ผลมากกว่าการสังเกต หรืออ่านเอกสารเกี่ยวกับปรากฏการณ์นั้น ๆ แต่มีสิ่งที่น่าสังเกต ก็คือกิจกรรมปฏิบัติการไม่ใช่ว่าจะมีประสิทธิภาพในการทำให้เกิดการเรียนรู้อย่างมีความหมายเสมอไป การทดลองปฏิบัติการแบบดั้งเดิมที่เป็นการทดลองเพื่อยืนยันข้อเท็จจริงตามแนวทางที่มีผู้กำหนดให้ ผู้เรียนไม่ได้คิดออกแบบการทดลองด้วยตนเอง ผู้เรียนมักจะไม่ได้รับประสบการณ์ของภาวะไม่สมดุลเพราะผู้เรียนไม่ได้ใช้โครงสร้างทางปัญญาของตนในการคาดคะเนเกี่ยวกับสิ่งที่สังเกตเห็น
2.2 การมีส่วนร่วมในการใช้ความคิดจัดสภาพห้องเรียนให้ผู้เรียนได้ใช้ความคิดด้วยตนเอง กิจกรรมที่เน้นการคิด ได้แก่การคิดแบบออกเสียง การหาคำอธิบาย การตีความหมายข้อมูล การโต้เถียงเชิงสร้างสรรค์เกี่ยวกับปรากฏการณ์ที่ศึกษา การกำหนดสมมติฐานที่หลากหลาย การออกแบบ การทดลองเพื่อทดสอบสมมติฐาน การเลือกสมมติฐานที่เป็นไปได้
2.3 การทำงานกลุ่มการจัดผู้เรียนให้ทำงานร่วมกันเป็นกลุ่ม จะช่วยกระตุ้นกิจกรรมทางความคิดระดับสูงในระหว่างสมาชิกในกลุ่มได้มากกว่าการให้ฟังบรรยาย ซึ่งทำให้มีโอกาสเกิดการปรับโครงสร้างทางปัญญาได้
2.4 การประเมินผลระดับสูงการประเมินผลที่เน้นกิจกรรมการคิดระดับสูง เป็นสภาพแวดล้อมการเรียนรู้ที่ช่วยให้ผู้เรียนมีส่วนเกี่ยวข้องกับการเรียนรู้อย่างมีความหมายด้วยตนเองมากขึ้น
