วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีนำความเปลี่ยนแปลงมาสู่โลกมาสู่ชีวิตของเราอยู่เสมอ ในศตวรรษที่ผ่านมาเราได้เห็นอิทธิพลของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีทั้งในทางที่ดีและร้ายอันเป็นผลสืบเนื่องมาจากความก้าวหน้าทางวิชาการที่สำคัญ การล่วงรู้ความลับของโครงสร้างอะตอม นำไปสู่ความสามารถในการนำพลังงานนิวเคลียร์มาใช้ประโยชน์ แต่ก็นำมาใช้ประหัตประหารกันได้ด้วย ความรู้เรื่องสารเคมีได้นำไปสู่อุตสาหกรรมเคมีและโพลิเมอร์ ทำให้คนทั่วไปได้มีเครื่องอุปโภคใหม่ๆในราคาไม่แพง แม้จะก่อปัญหาเรื่องมลพิษของสารเคมีตกค้างจากการเกษตรและอุตสาหกรรมในขณะเดียวกันด้วยความรู้ในเรื่องของอิเล็กทรอนิกส์ได้นำมาสู่การประยุกต์ใช้ในเทคโนโลยีสารสนเทศอย่างกว้างขวาง ความรู้เรื่องพันธุกรรมนำมาสู่การพัฒนายาและพันธุ์พืช พันธุ์สัตว์ใหม่ๆ แม้จะมีความเป็นห่วงกันอยู่ในด้านผลลบของเทคโนโลยีใหม่ๆเหล่านี้อยู่บ้างก็ตาม

นาโนเทคโนโลยี (Nanotechnology) เป็นเทคโนโลยีการประกอบและผลิตสิ่งต่างๆขึ้นจากการจัดเรียงตัวของอนุภาคขนาดเล็ก เช่น อะตอมหรือโมเลกุลเข้าด้วยกันด้วยความแม่นยำในระดับนาโนเมตร ซึ่งต้องอาศัยวิทยาการหลากหลายสาขาทั้งเคมี, ฟิสิกส์, ชีววิทยา, อิเลคโทรนิคและอื่นๆ โดยเฉพาะสาขาคอมพิวเตอร์ วิทยาการนี้มีการค้นคว้าวิจัยในระดับห้องทดลองเป็นเวลานานกว่า 30 ปี เราเพิ่งจะรู้จักนาโนเทคโนโลยีกันอย่างแพร่หลายเมื่อไม่กี่ปีมานี้เมื่อนักวิทยาศาสตร์เพียรพยายามที่จะนำเอาทฤษฎีในห้องทดลองมาปรับใช้กับสินค้าทั่วไปในท้องตลาด

เมื่อนาโนเทคโนโลยีเป็นเรื่องใกล้ตัวในชีวิตประจำวัน จึงเป็นที่สนใจของคนจำนวนมาก เนื่องจากหลักการการนำนาโนฯมาปรับใช้นั้นไม่ได้แตกต่างกันมาก ซึ่งสาเหตุสำคัญอย่างแรกที่ทำให้นาโนศาสตร์และนาโนเทคโนโลยีเกิดขึ้นมาได้ เป็นเพราะมีแรงหนุนมาทางด้านเทคโนโลยีที่ผ่านมาจะเห็นได้ว่าวงจรไฟฟ้าอิเล็กทรอนิคส์ได้ลดขนาดลงมาก ผลกระทบที่เห็นได้ชัดในขนาดนี้เช่น เครื่องคอมพิวเตอร์ที่เล็กลงและเร็วขึ้นกว่าสมัยก่อนมาก พัฒนากันจนซื้อเครื่องรุนใหม่มาไม่ถึงปีก็จะตกรุ่นแล้ว ในปัจจุบันชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ในตัววงจรในไมโครชิพได้เล็กลงมาเรื่อยๆ เริ่มมาจนมุมกันในช่วงนาโนเมตรนี้แล้ว เพราะขาดเครื่องมือที่จะสามารถศึกษาหรือสร้างวัตถุขนาดเล็กไปถึงในช่วงนาโนเมตรนี้ได้อย่างแม่นยำ

นาโนเทคโนโลยี มี 3 สาขาหลัก

1.นาโนเทคโนโลยีชีวภาพ (Nanobiotechnology) เป็นการประยุกต์ใช้นาโนเทคโนโลยีศาสตร์ ด้านชีวภาพ เช่น การพัฒนานาโนไบโอเซนเซอร์ หรือ หัวตรวจวัดสารชีวภาพ และสารวินิจฉัยโรคโดยใช้วัสดุชีวโมเลกุล
2.นาโนอิเล็กทรอนิกส์ (Nanoelectronics) เป็นการประยุกต์ใช้นาโนเทคโนโลยีศาสตร์ด้านนาโนอิเล็กทรอนิกส์ เพื่อทำให้ผลิตภัณฑ์มีคุณภาพและทำงานด้วยประสิทธิภาพสูง
3.วัสดุนาโน (Nanomaterials) การประยุกต์ใช้นาโนเทคโนโลยีศาสตร์ด้านวัสดุนาโน เช่น การเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในอุตสาหกรรม การพัฒนาฟิล์มพลาสติกนาโนคอมโพสิทที่มีความสามารถในการสกัดกั้นการผ่านของก๊าซบางชนิดและไอน้ำ

สิ่งประดิษฐ์ทางวิทยาศาสตร์ เป็น นวัตกรรมหรือเครื่องมือเครื่องใช้ที่ประดิษฐ์ขึ้นมาใหม่ตามหลักการและวิธีการทางวิทยาศาสตร์ ซึ่งมีผลการทดลองอย่างมีขั้นตอนสามารถใช้งานได้จริง เกิดประโยชน์และใช้แก้ปัญหาในชีวิตประจำวันได้ สิ่งประดิษฐ์ทางวิทยาศาสตร์ ผลงานจากความคิดสร้างสรรค์ในการสร้างชิ้นงานขึ้นใหม่เพื่อการใช้งานโดยมีการประยุกต์ใช้หลักการทางวิทยาศาสตร์  ซึ่งชิ้นงานที่สร้างขึ้นนั้นอาจเป็นนวัตกรรมใหม่หรืออาจเป็นการดัดแปลงหรือพัฒนาต่อยอดจากสิ่งที่มีใช้งานอยู่แล้ว ทั้งนี้ชิ้นงานสิ่งประดิษฐ์ที่สร้างขึ้นมีลักษณะดังนี้
1. สิ่งประดิษฐ์ที่มีชุดต้นกำลัง เป็นผลงานการประดิษฐ์ที่ทำงานได้ตามวัตถุประสงค์จะต้องอาศัยชุดต้นกำลังหรือชุดขับในการขับเคลื่อน เช่น มอเตอร์ไฟฟ้า เครื่องยนต์ พลังงานน้ำ พลังงานลม เป็นต้น ส่งกำลังไปยังชุดทำงาน (Actuator)
2.  สิ่งประดิษฐ์ที่ไม่มีชุดต้นกำลัง เป็นผลงานสิ่งประดิษฐ์คิดค้นได้ตามวัตถุประสงค์โดยไม่มีชุดต้นกำลังมาขับเคลื่อน เช่น อุปกรณ์แยกไข่แดง, podium , อุปกรณ์กันแก้วตก, อุปกรณ์ช่วยทำความสะอาดกระจกในที่สูง ฯลฯ
3. ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป หมายถึง ผลิตภัณฑ์ที่คิดขึ้นใหม่ พัฒนาต่อยอดผลิตภัณฑ์เดิมโดยให้มีมูลค่าเพิ่ม หรือเป็นที่ผลงานที่ผ่านกระบวนการแปรรูปเป็นผลิตภัณฑ์ใหม่  โดยมีรูปลักษณ์ หีบห่อ หรือบรรจุภัณฑ์พร้อมจำหน่ายซึ่งระบุข้อมูลที่จำเป็นของผลิตภัณฑ์ เช่น น้ำมันตะไคร้หอมระเหย สบู่กระดาษ ฯลฯ
4. สิ่งประดิษฐ์จากการสร้างสรรค์ตามจินตนาการทางวิทยาศาสตร์ หมายถึง ผลงานการประดิษฐ์คิดค้นที่สร้างขึ้นตามจินตนาการ และความคิดสร้างสรรค์ โดยมีกระบวนการทางความคิดที่สามารถถ่ายทอดได้

สิ่งประดิษฐ์ หรือ Invention เป็นสิ่งที่มนุษย์สร้างสรรค์ขึ้นมาไม่ว่าจะเกิดจากความตั้งใจ หรือความบังเอิญ โดยมีจุดประสงค์หลักที่เกิดจากความต้องการของมนุษย์เพื่อใช้ในการแสวงหาผลประโยชน์หรืออำนวยความสะดวกสบายต่าง ๆ สำหรับผู้ที่ประดิษฐ์ขึ้นมาจะเรียกว่านักประดิษฐ์ (Inventor) เราสามารถแบ่งยุคของการประดิษฐ์ออกได้เป็น 3 ยุคตามสิ่งประดิษฐ์ ได้แก่
1. ยุคต้น (ก่อนคริสศักราชถึงต้นปี500)
มนุษย์เรียนรู้การใช้ไฟและในการหลอมโลหะ ตีอุปกรณ์ ทำแก้ว ยุคนี้เป็นยุคเฟื่องฟูของศาสนาและการทำมาค้าขาย ในยุคที่มีการแบ่งชนชั้นมากเช่นนี้ ผู้คนจำเป็นต้องมี การนำของไปถวายหรือบูชา ไม่ว่าจะเป็นพิธีกรรมทางศาสนาหรือว่าการบูชาทำนาย ทำให้มีการทำเหมืองแบบเก่าเป็นจำนวนมาก เพื่อขุดทอง เงินและทองแดง ในการทำเครื่องประดับต่างๆ นอกจากนี้เรื่องของเครื่องแต่งการยังเป็นยุคที่เฟื่องฟูอีกด้วย เชื่อกันว่าผู้คนรู้จักการย้อมผ้าและ แล้วทักยอแบบหยาบๆ แล้ว โดยอาศัยตัวไหมและยางจากต้นไม้ ในทางเขตยุโรปผู้คนนิยมทำเครื่องเกราะ ดาบ เครื่องเงิน มงกุฎและอุตสาหกรรมต่อเรือยังเป็นอะไรที่เฟื่องฟูอีกด้วย
2. ยุครุ่งเรือง (ช่วงกลาง 500-1350)
นักประดิษฐ์ทางยุโรปเริ่มรู้จักการใช้ไฟฟ้า อาชิพนักวิทยาศาสตร์ เจริญเติบโตอย่างมากทำให้การประดิษฐ์ก้าวหน้าไปด้วย มีการค้นพบคุณสมบัติของไฟฟ้าเป็นครั้งแรก ทำให้มีการประดิษฐ์สิ่งของต่างๆมากมาย เช่นการค้นพบคลื่นวิทยุ มอเตอร์ สนามพลัง ทำให้มีการสร้างรถยนต์ หลอดไฟ วิทยุ โทรทัศน์ และสิ่งของลิเลคทรอนิคอีกมากมาย ทางทวีปแถบเอเชียได้รับอิทธิพลจากทางแถบยุโรปทำให้เจริญตามด้วย แต่ไม่มีเรื่องของการประดิษฐ์แต่จะเน้นเป็นผู้บริโภค ส่วนทางแถบอเมริกาเริ่มมีคนจากทางแถบยุโรปย้ายเข้าไปอยู่ในเขตของชนชาวพื้นเมืองซึ่งนำสิ่งประดิษฐ์ต่างๆมากด้วย ทำให้สิ่งประดิษฐ์เริ่มมีการกระจาย และแพร่หลาย
3. ยุคปัจจุบัน (1350-ปัจจุบัน)
มนุษย์เริ่มรู้จักการประดิษฐ์ชิป มีการสร้างอุปกรณ์อิเลคทรอนิคขึ้นมามากมาย เช่น คอมพิวเตอร์ โทรศัพท์มือถือ จรวด เรือดำน้ำ อุปกรณ์ไฮเทคต่างๆ มีการใช้คลื่นสัญญาณโทรศัพท์ และกระจายไปทั่วโลก แต่ก็ยังไม่ทั่วถึงและเท่ากันทั่วประเทศ โดยเฉพาะ มหาอำนาจอย่างอเมริกา ที่มีนักประดิษฐ์มากกว่าและมีความพร้อม ได้รับการสนับสนุนจากทางรัฐบาลทำให้เกิดความก้าวหน้าเร็วขึ้น แล้วเปลี่ยนการทำงานเป็นการทำงานแบบองค์กร หรือทีม

เมื่อเกิดเหตุการณ์อุบัติภัยหรือเหตุการณ์อันทำให้เกิดความเสียหายแก่ชีวิต และทรัพย์สินของมนุษย์ เช่น เหตุการณ์ตึกถล่มแผ่นดินไหว เป็นต้น การค้นหาผู้ประสบภัยค่อนข้างจะยากลำบากและอาจทำให้เกิดอันตรายแก่ผู้เข้าไปหา ด้วยเหตุนี้เราจึงได้ทำการสร้างหุ่นยนต์กู้ภัยเพื่อช่วยในการค้นหาผู้ประสบภัยในสภาพพื้นที่คับแคบ พื้นที่ที่มีความเสี่ยงเกิดอันตรายแก่ผู้ค้นหาและพื้นที่ที่มนุษย์ยากจะเข้าถึง โดยการสร้างหุ่นยนต์ตัวนี้ได้มีการนำเอาเทคโนโลยีต่างๆเข้ามาใช้ Software มาทำการออกแบบและควบคุมการทำงานของหุ่นยนต์ทำให้หุ่นยนต์สามารถเคลื่อนที่ไปได้ทุกสภาพพื้นผิว ในการติดต่อสื่อสารระหว่างผู้ควบคุมกับหุ่นยนต์มีการนำระบบ GPS และ Wireless Lan เข้ามาใช้ นอกจากนี้หุ่นยนต์ยังสามารถจับภาพรอบๆ บริเวณตัวหุ่นยนต์สามารถระบุตำแหน่งของตัวหุ่นยนต์และตำแหน่งของผู้ประสบภัยได้อย่างแม่นยำด้วยกล้องและอุปกรณ์ต่างๆ ที่ติดอยู่บนตัวหุ่นยนต์

การออกแบบทางกลไกเป็นสิ่งที่ท้าทายมาก

เพราะหุ่นยนต์ต้องเคลื่อนที่ผ่านสิ่งกีดขวางลักษณะต่างๆ กลไกที่นำมาใช้งานมีตั้งแต่ ล้อ สายพาน ขา จนถึงกลไกเคลื่อนที่แบบงู อย่างไรก็ตามข้ออ่อนทางเทคนิคที่สำคัญที่นักวิจัยหุ่นยนต์พยายามปรับปรุงหุ่นยนต์กู้ภัยให้มีสมรรถนะสูงขึ้นคือด้านการควบคุมระยะไกลที่ผู้บังคับหุ่นยนต์สามารถรับรู้ถึงสิ่งแวดล้อมที่หน้างานจริงของหุ่นยนต์แม้ว่าอยู่ห่างออกไปถึง 200-300 เมตรก็ตาม ข้อมูลด้านอุณหภูมิ ความดัน แก๊สพิษ ตลอดจนแรงกระทำปฏิสัมพันธ์ระหว่างหุ่นยนต์กับวัตถุสิ่งกีดขวาง หรือแม้กระทั่งต่อร่างกายคนบาดเจ็บมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความสำเร็จในการช่วยชีวิตมนุษย์ ระบบหุ่นยนต์ที่บูรณาการข้อมูลภาพและแรงเสียดทานที่เกิดขึ้น

ความรู้ด้านเทคโนโลยีและนวัตกรรมทางด้านหุ่นยนต์และระบบอัตโนมัติ จึงได้จัดการแข่งขันหุ่นยนต์อย่างต่อเนื่อง โดยมีจุดประสงค์เพื่อสนับสนุนเยาวชนให้สร้างสรรค์นวัตกรรม ด้านวิจัยและพัฒนาศักยภาพหุ่นยนต์กู้ภัย ทั้งยังเป็นเวทีให้เยาวชนได้แสดงศักยภาพการประดิษฐ์หุ่นยนต์กู้ภัยทั้งในระดับประเทศและระดับโลก ซึ่งทีมที่ชนะเลิศจะได้เป็นตัวแทนประเทศไทยเข้าร่วมการแข่งขันหุ่นยนต์กู้ภัยโลก นอกจากจะส่งเสริมการเรียนรู้ของเยาวชนแล้ว ยังมีส่วนในการสร้างชื่อเสียงให้ประเทศไทยอีกด้วย ซึ่งเป็นการแข่งขันประดิษฐ์หุ่นยนต์กู้ภัยในสถานการณ์สมมุติต่างๆ โดยหุ่นยนต์จะทำการสำรวจหาผู้ประสบภัย ที่ติดอยู่ภายในอาคาร โดยการแข่งขันนี้จะทำให้เกิดการพัฒนาเพื่อจะได้นำมาใช้ในการใช้ในสถานการณ์จริงในอนาคต โดยหุ่นยนต์กู้ภัยจะทำหน้าที่บ่งชี้ตำแหน่งของผู้ประสบภัย ภาวะของผู้ประสบภัย โดยแขนกลของหุ่นยนต์ได้รับการพัฒนาให้ยืด เพื่อสำรวจหาผู้ประสบภัยได้สะดวก โดยมีเซ็นเซอร์ ไฟ กล้อง ในการใช้สำรวจหาผู้ประสบภัย

การค้นคว้าวิจัย หมายถึง กระบวนการสร้างองค์ความรู้ใหม่ที่เกี่ยวกับตัวเราหรือโลกที่เราอาศัยอยู่ เพื่อที่จะตอบคำถามหรือแก้ปัญหาต่างๆ เมื่อเลือกหัวข้อที่จะทำโครงงาน ควรที่จะพิจารณาอย่างรอบคอบว่า โครงงานของเราจะเป็นประโยชน์ต่อสังคมได้อย่างไรบ้าง ซึ่งในทางวิทยาศาสตร์มักจะเป็นการค้นคว้าเพื่อตอบคำถามเกี่ยวกับปรากฏการณ์ ตามธรรมชาติที่มีอยู่แล้ว ส่วนในทางวิศวกรรมศาสตร์จะเป็นเน้นกระบวนการสร้างสิ่งประดิษฐ์ใหม่ๆ หรือพัฒนาต่อยอดเพิ่มเติม

การตั้งคำถามนี้ ถือเป็นส่วนสำคัญที่สุดของการสร้างสรรค์งานทางด้านวิทยาศาสตร์ ซึ่งการตั้งคำถามจะนำไปสู่การตั้งสมมติฐานในรูปแบบ “ถ้า……. แล้ว………” จากนั้นจะนำเราไปสู่การสังเกตและการทดลอง

1.หาหัวข้อ
พยายามคิดและหาสิ่งที่เราต้องการจะทำโครงงาน ซึ่งอาจจะมาจากงานอดิเรก ความสนใจส่วนตัว หรือการสังเกตสิ่งใกล้ตัว ซึ่งจะนำไปสู่ปัญหาที่เราต้องการหาทางแก้ไข โดยทั่วไปแล้วจะมีเพียง 1 หรือ 2 หัวข้อเท่านั้น

2.ค้นคว้าหาข้อมูล
พยายามค้นคว้าหาข้อมูลต่างๆ เกี่ยวกับหัวข้อที่คิดไว้จากวารสารวิชาการ
ห้อง สมุดหรืออินเทอร์เน็ต หรือ สังเกตเหตุการณ์ที่เกี่ยวข้อง เก็บรวบข้อมูลต่างๆ ที่เกี่ยวกับหัวข้อดังกล่าว พยายามค้นหาผลลัพธ์ที่ไม่สามารถอธิบายได้ หรือผลลัพธ์ที่เราไม่คาดคิด พูดคุยปรึกษากับผู้เชี่ยวชาญในสาขาที่เกี่ยวกับหัวข้อที่ต้องการจะทำโครงงาน เพื่อให้ได้ข้อมูลที่เกี่ยวข้องโดยตรง ตระเตรียมหรือสร้างเครื่องมือที่จำเป็นต้องใช้ในการทดลอง

3.จัดการ
จัดการรวบรวมทุกๆ สิ่งที่ค้นคว้ามา เราควรวิเคราะห์และสรุปความรู้ที่ค้นมาอย่างเป็นระบบ และเน้นที่แนวความคิดที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้นโดยเชื่อมโยงความรู้ที่ได้ค้นมา กับหัวข้อที่สนใจ เพื่อที่จะได้กำหนดขอบเขตของโครงงานภายใต้เวลาที่มีและตั้งสมมติฐานได้

4.บริหารเวลา
วางแผนกำหนดกิจกรรมต่างๆ ที่เราจะต้องทำใส่ลงในตารางเวลา กิจกรรมที่เกี่ยวข้องกับการทดลองและการเก็บข้อมูลอาจจะต้องใช้เวลามาก เนื่องจากการทดลองเพียงครั้งเดียวหรือสองครั้งอาจจะไม่เพียงพอ ควรจะวางแผนในการทำการทดลองซ้ำ ควรจัดสรรเวลาไว้สำหรับการเขียนรายงานและการจัดแสดงผลงานด้วย

5.วางแผนการทดลอง
เมื่อเรามีแนวความคิดเกี่ยวกับเรื่องที่ต้องการทำโครงงานแล้ว ให้ลองเขียนแผนการทดลอง ควรอธิบายถึงวิธีทำการทดลองและสิ่งที่เกี่ยวข้องอย่างเป็นขั้นตอน โดยอาจจะเลือกวิธีการอธิบายโดยแบ่งเป็นหัวข้อย่อยหรือเขียนขั้นตอนของกระบวน การทำงานออกมาเป็นขั้นตอนที่ชัดเจน

6.ปรึกษาอาจารย์ที่ปรึกษา
การทำโครงงานที่ดี การสื่อสารกับผู้เกี่ยวข้องมีความสำคัญอย่างยิ่ง ควรหาเวลาพูดคุยกับอาจารย์ที่ปรึกษาเกี่ยวกับโครงงานที่จะทำและแผนการทดลอง อย่างสม่ำเสมอ

7.ทำการทดลอง
ออกแบบการทดลองด้วยความรอบคอบ ระหว่างทำการทดลอง ควรจดบันทึกรายละเอียดทุกอย่างที่เกี่ยวกับการทดลอง การวัดผลและสิ่งที่สังเกตได้ อย่ามั่นใจในความจำของเรามากเกินไป เพราะอาจหลงลืมได้ การทำการทดลองควรเป็นไปอย่างรอบคอบ ตัวอย่างเช่น ควรที่จะเปลี่ยนทีละตัวแปร และทำการทดลองควบคุมด้วย นอกจากนี้ ควรมีจำนวนตัวอย่างเพียงพอที่จะทำการทดลองอย่างน้อย 5 ตัวอย่าง

8.วิเคราะห์ผล
เมื่อทำการทดลองเสร็จแล้ว ควรตรวจสอบผลลัพธ์ที่ได้ วิเคราะห์ดูว่าผลการทดลองเป็นไปตามที่คาดไว้หรือไม่อย่างไร การทดลองแต่ละครั้งมีขั้นตอนการทดลองเหมือนกันหรือไม่ มีคำอธิบายอื่นๆ อีกหรือไม่ที่เรายังนึกไม่ถึง การสังเกตการณ์การทดลองแต่ละครั้งมีข้อผิดพลาดใดๆหรือไม่ การทำความเข้าใจถึงข้อผิดพลาดที่เกิดขึ้น และการวิเคราะห์ข้อผิดพลาดนั้นอาจจะเป็นประโยชน์อย่างยิ่ง ควรทำการวิเคราะห์ข้อมูลทางสถิติเพื่อสนับสนุนผลการทดลองด้วย

9.สรุปผล
เราอาจจะสรุปผลการทดลองโดยการระบุถึงตัวแปรที่สำคัญ การเก็บข้อมูลที่มีเพียงพอ และสรุปว่า การทดลองนั้นๆ ยังจำเป็นที่ต้องทดลองเพิ่มเติมอีกหรือไม่ ควรเปิดใจกว้าง ไม่ควรเปลี่ยนแปลงผลการทดลองเพียงเพื่อให้ได้ผลตรงกับทฤษฎีที่ได้เรียนรู้มา การทำโครงงานวิทยาศาสตร์ที่ประสบความสำเร็จ ไม่จำเป็นที่ผลการทดลองจะต้องตรงกับสมมติฐานที่ตั้งไว้ เพราะการทดลองถือเป็นเพียงการพิสูจน์สมมติฐานเท่านั้น

การเปลี่ยนแปลงครั้งยิ่งใหญ่ในวงการวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเกิดขึ้นในสมัยปฏิวัติอุตสาหกรรมเมื่อ คริสตศตวรรษที่ 18 จากความก้าวหน้าทางวิทยาการในแขนงต่าง ๆ ทางวิทยาศาสตร์ในช่วง คริสตศตวรรษที่ 18 ซึ่งได้มีการแก้ไขเปลี่ยนแปลงความเชื่อถือ แนวความคิดปรัชญาวิทยาศาสตร์โบราณมาเชื่อถือปรัชญาวิทยาศาสตร์แนวใหม่ และได้นำวิธีการวิทยาศาสตร์มาใช้ทำให้ประสบผลสำเร็จเพิ่มมากขึ้นอย่างรวดเร็ว และใช้รูปแบบทางคณิตศาสตร์มาจำลองศีกษาธรรมชาติ ทำให้เกิดการค้นพบ และการตั้งทฤษฎีใหม่ ๆ มากมาย

ปัจจัยสำคัญที่ก่อให้เกิดการปฏิวัติอุตสาหกรรม บรรยากาศทางการเมือง เศรษฐกิจและสังคม ที่เอื้ออำนวยให้มีการประดิษฐ์คิดค้น ซึ่งเริ่มต้นขึ้นในอังกฤษโดยรัฐเป็นผู้สนับสนุนในทุกวิถีทางที่จะทำให้เกิดสิ่งประดิษฐ์ใหม่ ๆ ซึ่งเชื่อกันว่า จะทำให้ชาติเป็นมหาอำนาจในทางเศรษฐกิจและการเมืองได้โดยการให้ผลประโยชน์แก่ผู้ประดิษฐ์คิดค้น และหลักประกันสิ่งประดิษฐ์ ดำเนินการจัดหาแหล่งทรัพยากรและตลาดการค้า ตลอดไปจนถึงการสนับสนุนการลงทุน รวมทั้งเผยแพร่ความคิดเห็นในทางอุตสาหกรรมทำให้มีการตื่นตัวขึ้นในสังคม และแผ่ขยายอิทธิพลความคิดไปสู่นานาประเทศ ดังนั้นกระบวนการผลิตสินค้าเพื่อสนองความต้องการของพลเมือง ซึ่งเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วจึงเปลี่ยนจากการทำในครัวเรือนไปเป็นโรงงานขนาดใหญ่ที่มีการทำงานโดยใช้ระบบแบ่งแรงงานให้แต่ละคนทำงานเฉพาะส่วน มีการศึกษาวิจัยระบบงานให้สัมพันธ์กับเวลา และใช้เครื่องมือเครื่องจักรที่ทันสมัยในกระบวนการประกอบการอุตสาหกรรม ซึ่งทำให้อุตสาหกรรมด้านต่าง ๆเจริญขึ้นอย่างรวดเร็ว ขณะเดียวกันก็ก่อให้เกิดปัญหาสังคมติดตามมาด้วย ผลที่เห็นได้ชัดเจน คือ คนอพยพเข้ามารวมกันทำงานในเมืองอุตสาหกรรมเกิดความแออัด ชนชั้นกรรมกรถูกกดขี่ และทารุณจนเกิดการต่อสู่ระหว่างชนชั้นขึ้น ส่วนนายทุนเริ่มมีอำนาจก็แสวงหาอาณานิคมเพิ่มขึ้นเพื่อเป็นแหล่งทรัพยากร หรือเป็นตลาด ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีที่ประสบผลสำเร็จได้เปลี่ยนแปลงความเชื่อเก่า ๆ เกี่ยวกับแนวความคิดโบราณโดยสิ้นเชิง

การศึกษาและการประดิษฐ์คิดค้นทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ซึ่งครั้งหนึ่งในสมัยประวัติศาสตร์ที่ผ่านมา เป็นเพียงกิจกรรมส่วนหนึ่งของนักปราชญ์กลุ่มย่อยๆ ในสังคม ได้เปลี่ยนแปลงกลายมาเป็นอาชีพที่หลายคนให้ความเชื่อถือ และใฝ่ฝันที่จะได้เข้าไปมีบทบาทร่วมดำเนินการ ฐานะ และภาพพจน์ของสังคมที่มีต่ออาชีพการวิจัยและการประดิษฐ์คิดค้น ไม่ว่าจะเป็นของนักวิทยาศาสตร์ วิศวกร หรือ นักเทคโนโลยี ไม่เป็นรองอาชีพใด ๆ ประเทศมหาอำนาจต่าง ๆ ได้กำหนดนโยบายสนับสนุนงานค้นคว้าวิจัยเป็นอย่างมาก จึงเกิดสถาบันค้นคว้าวิจัยที่มีผู้ทำงานเป็นกลุ่มซึ่งแต่ละคนจะฝึกฝนมาเป็น ผู้ชำนาญเฉพาะด้านเฉพาะแขนง งบประมาณสำหรับการพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีนั้น ได้จากงบประมาณแผ่นดิน แหล่งเงินทุน มูลนิธิ และบริษัทอุตสาหกรรมต่าง ๆ ซึ่งให้ในรูปเงินทุนวิจัยแก่มหาวิทยาลัย หรือจัดตั้งห้องปฏิบัติการของตนเองแล้วจ้างนักวิทยาศาสตร์หรือวิศวกรเข้าไป ทำงานวิจัย การคิดค้นทฤษฎีและวิธีการประยุกต์จึงเป็นไปอย่างกว้างขวางต่อเนื่องและรวด เร็ว ผลงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีที่พิมพ์เผยแพร่กันในปัจจุบันและสิ่ง ประดิษฐ์ใหม่ ๆ มีมากมายจนไม่สามารถที่จะรวบรวมไว้ ณ ที่หนึ่งที่ใดได้หมดสิ้น เนื้อหาความรู้ในแต่ละแขนงวิชาก็มีความลึกซึ้ง และเริ่มขยายขอบเขตไปคาบเกี่ยวกับคน ในบางครั้งไม่อาจจะแยกลงไปอย่างชัดเจนว่าจัดอยู่ในสาขาใดแน่ ตัวอย่างเช่น วิชาชีวเคมี วิชาชีวฟิสิกส์ และวิศวกรรมการแพทย์

โลกในยุคโลกาภิวัตน์นั้นประเทศต่าง ๆ ต้องแข่งขันกันในการพัฒนาประเทศเพื่อให้อยู่ในสังคมโลกได้อย่างสง่างามประเทศร่ำรวยมั่งคั่งมีเศรษฐกิจดี ธุรกิจและอุสาหกรรมต่าง ๆ ในประเทศมีความมั่งคงประชากรมีอำนาจในการซื้อเศรษฐกิจหมุนเวียน ประเทศมีการส่งออกได้มากในตลาดโลก มีรายได้เข้าประเทศได้มากรัฐบาลสามารถมีเงินมากในการพัฒนาความเจริญให้แก่ประเทศในทุก ๆ ด้าน อาทิ การคมนาคม การสาธารณสุขการเกษตร การอุตสาหกรรม มีเงินทุนการอุดหนุนการวิจัยในด้านต่าง  ๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งด้านวิทยาศาสตร์การแพทย์ ด้านเทคโนโลยีและสิ่งแวดล้อม ประชาชนมีคุณภาพชีวิตความเป็นอยู่ที่ดี มีความสุข เป็นสิ่งยอดปรารถนาของทุกประเทศของทุกรัฐบาลที่ย่อมต้องการบริหารประเทศให้ประสบความสำเร็จมุ่งมั่นให้ประชาชนอยู่ดีมีสุขเป็นประเทศที่ร่ำรวย

แนวทางในการพัฒนาประเทศให้ประสบความสำเร็จนั้น มีองค์ประกอบต่าง ๆ มากมายที่ต้องทำควบคู่กันไปในหลาย ๆ ด้าน สิ่งที่สำคัญที่สุดประกาศหนึ่ง คือการพัฒนาทรัพยากรมนุษย์ ซึ่งก็คือการพัฒนาประชากรประเทศนั้นเองโดยมีรากฐานที่สำคัญคือการพัฒนาการทางด้านการศึกษาให้แก่ประชากรของประเทศให้ประชากรทุกคนได้รับการศึกษาขั้นพื้นฐานอย่างทั่วถึง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเยาวชนไทยที่จะเติบใหญ่เป็นพลังของชาติเยาวชนไทยทุกคนต้องมีโอกาสเข้าถึงการศึกษาได้อย่างทัดเทียมกัน  เพื่อได้รับการสั่งสอนฝึกฝนทางวิชาการตลอดจนทักษะต่าง ๆ รวมทั้งการอบรมทางด้านศีลธรรมจรรยาเป็นเยาวชนที่มีคุณภาพมีศักยภาพ มีระเบียบวินัยมีคุณธรรมจริยธรรมมีศีลธรรมจรรยาบรรณ เมื่อเติบใหญ่จะได้เป็นพลเมืองที่ดีมีศักยภาพของประเทศชาติสามารถร่วมกันพัฒนาประเทศให้เจริญก้าวหน้าได้เป็นอย่างดี นอกจากนี้ยังสามารถช่วยสร้างเยาวชนไทย ให้เติบใหญ่เป็นนักประดิษฐ์ที่มีศักยภาพได้ด้วยการปลูกฝังเยาวชนไทย รู้จักคิดอย่างมีเหตุผล คิดอย่างเป็นระบบมีความคิดที่แตกฉานกว้างไกล เป็นผู้มีความคิดริเริ่มและเป็นคนที่มีความคิดก้าวหน้า ดังพระราชดำรัสของพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว พระบิดาแห่งการประดิษฐ์ไทย ดังนั้นจะเห็นได้ว่าการพัฒนาเยาวชนนั้น หากพัฒนาในด้านความรู้ต่าง ๆ ตามหลักสูตรปกติควบคู่กับการพัฒนาความเป็นนักประดิษฐ์คิดค้นให้แก่เยาวชน เพื่อจะได้มีโอกาสฝึกฝนแนวทางของการเป็นนักประดิษฐ์คิดค้นมาตั้งแต่เด็ก เมื่อเติบใหญ่ย่อมเป็นนักประดิษฐ์คิดค้นที่มีศักยภาพของประเทศ ไม่ว่าจะมีอาชีพในสาขาใด ย่อมจะมีความคิดริเริ่มสร้างสรรค์ในสิ่งที่แปลงใหม่ที่เป็นประโยชน์ต่อหน่วยงาน ต่อประเทศชาติและมวลมนุษย์โลกได้เป็นอย่างดี

การศึกษาค้นคว้าความรู้ด้วยตนเอง

โดยอาศัยวิธีการทางวิทยาศาสตร์และทักษะทางวิทยาศาสตร์ภายใต้การแนะนำ ปรึกษา ดูแลของครูหรือผู้เชี่ยวชาญในเรื่องนั้นๆ โครงงานประเภทสิ่งประดิษฐ์เป็นโครงงานที่ประยุกต์หลักการหรือทฤษฎีต่างๆ ทางวิทยาศาสตร์ มาประดิษฐ์เป็นเครื่องมือเครื่องใช้หรืออุปกรณ์ที่เป็นประโยชน์ในการใช้สอย อาจคิดประดิษฐ์ของใหม่ๆ หรือปรับปรุงดัดแปลงของเดิมที่มีอยู่แล้วให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้น การปฏิรูปการศึกษาที่เน้นการพัฒนาคุณภาพและมาตรฐานการศึกษาและการเรียนรู้ของคนไทย การจัดการเรียนการสอนวิทยาศาสตร์ที่เน้นพัฒนาให้นักเรียนพัฒนาการคิดระดับสูง

การจัดการเรียนรู้บูรณาการเน้นให้นักเรียนทำโครงงานวิทยาศาสตร์ อันเป็นการพัฒนาให้นักเรียนสามารถสร้างความรู้ เป็นผู้มีทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์และมีจิตวิทยาศาสตร์ กล่าวคือ มีความสนใจใฝ่รู้ ความมุ่งมั่น อดทน รอบคอบ ความรับผิดชอบ ความซื่อสัตย์ ประหยัด การร่วมแสดงความคิดเห็นและยอมรับฟังความคิดเห็นของผู้อื่น ความมีเหตุผล การทำงานร่วมกับผู้อื่นได้อย่างสร้างสรรค์ ด้วยการเป็นอยู่อย่างพอเพียงคือ การน้อมนำปรัชญาของเศรษฐกิจพอเพียงมาใช้ในการดำเนินชีวิต ทั้งในการเรียนและในชีวิตประจำวัน

การนำเอาความรู้ ทฤษฎี หลักการ หรือแนวคิดมาประยุกต์ใช้โดยการประดิษฐ์เครื่องมือเครื่องใช้ต่างๆเพื่อประโยชน์ในการเรียนการทำงานหรือการใช้สอยอื่นๆ รวมทั้งการสร้างแบบสำรวจแบบต่างๆทั้งวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ ภาษา สังคม อาชีพ สิ่งแวดล้อม การให้นักเรียนกระทำกิจกรรมโครงงานวิทยาศาสตร์ จะช่วยส่งเสริมให้จุดมุ่งหมายของหลักสูตรสัมฤทธิ์ผล นักเรียนจะได้มีโอกาสดำเนินการศึกษา จะศึกษาเอง การวางแผนการศึกษาเพื่อตอบปัญหานั้นๆด้วยตนเอง ออกแบบการทดลองหรือวิธีการศึกษาด้วยตนเอง โดยมีครูเป็นเพียงผู้ให้คำปรึกษาและชี้แนะ สรุปได้ว่านักเรียนจะมีโอกาสได้รับประสบการณ์ตรงในกระบวนการเสาะแสวงหาความรู้ทุกขั้นตอน มีโอกาสฝึกทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ต่างๆ และจะช่วยพัฒนาคุณสมบัติอื่นๆให้แก่นักเรียนด้วย

การเสริมสร้างทักษะให้กับเด็กไทย

เยาวชนไทยจึงต้องได้รับการส่งเสริม และพัฒนากระบวนการเรียนรู้แบบวิทยาศาสตร์ โดยผ่านการทำโครงงานวิทยาศาสตร์ อันเป็นแนวทางหนึ่งในการพัฒนาให้เยาวชนไทย คิดเป็น เป็นผู้มีเหตุผล สามารถวิเคราะห์ และแก้ปัญหาได้อย่างสร้างสรรค์ โดยสามารถนำกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ไปปรับใช้ในการเรียนต่างๆได้ โครงงานนี้จำเป็นต้องอาศัยองค์ความรู้เป็นพื้นฐานที่อาจมาจากการสำรวจ ศึกษา ค้นคว้า หรือได้สูตรการทำอะไรมาก่อนแล้วใช้เป็นรากฐานต่อการสร้างสิ่งประดิษฐ์หรือพัฒนาสิ่งประดิษฐ์

ในปัจจุบันมีสิ่งประดิษฐ์มากมายที่ช่วยอำนวยความสะดวกให้กับมนุษย์ กลายเป็นสิ่งสำคัญในการพัฒนาประเทศ อีกทั้งสิ่งประดิษฐ์ใหม่ๆไม่ได้แสดงถึงด้านวิทยาการที่ก้าวหน้าเพียงอย่างเดียว แต่ยังช่วยให้เศรษฐกิจดีขึ้น เพราะสิ่งประดิษฐ์สามารถเป็นสินค้าช่วยส่งออกได้

ในประเทศไทยมีการพัฒนาสิ่งประดิษฐ์ทางวิทยาศาสตร์มากขึ้น แต่ยังขาดทางด้านการพัฒนาไปสู่การผลิตเป็นสินค้า เพราะนอกจากจะสอนให้รู้จักคิดแล้วต้องสอนการรู้จักนำไปใช้ด้วย ซึ่งเป็นสิ่งที่น่าเสียดาย เพราะสิ่งประดิษฐ์หลายๆชั้นเกิดขึ้นภายในสถานศึกษา และจบลงในสถานศึกษาด้วยเช่นกัน งๆที่สิ่งประดิษฐ์ต่างๆสามารถนำไปพัฒนาเป็นสินค้าที่จะเปลี่ยนแปลงโลกได้ ยกตัวอย่างในต่างประเทศเมื่อมีคนคิดไอเดียขึ้นมา เขาก็จะเริ่มต้นในการประดิษฐ์เพื่อนำไปทดลองใช้ จากนั้นจึงนำไปเสนอต่อวงการธุรกิจทีเกี่ยวข้อง ถ้าองค์กรธุรกิจเหล่านี้เห็นประโยชน์ เขาจะซื้อไอเดียเพื่อนำไปผลิตเป็นสินค้า ถ้าคนไทยสามารถทำได้แบบในต่างประเทศจะเป็นสิ่งที่ทำให้ประเทศไทยพัฒนาไปได้

การที่เด็กและเยาวชนไม่ค่อยมีสิ่งประดิษฐ์ใหม่ๆนั้น ไม่ใช่เพราะไม่มีการคิด แต่ยังขาดในด้านการนำเสนอที่ไม่ชัดเจนมากกว่า ซึ่งเป็นผลมาจากที่การศึกษามุ่งเน้นให้ความรู้แต่เพียงฝ่ายเดียวมากกว่า ที่จะสอนให้ผู้เรียนนำความรู้มาประยุกต์ใช้ สิ่งนี้ทำให้คนไทยคิดไม่เป็น ถึงแม้ว่าจะมีความคิดดีๆแต่ก็ไม่รู้ว่าจะสามารถถ่ายทอดออกมายังไง แม้แต่ในสถานศึกษาเองที่ส่งเสริมให้นักเรียนทำโครงงานมากมาย เช่น โครงการทางวิทยาศาสตร์ แต่แล้วหน่วยงานที่เกี่ยวข้องกับไม่ให้ความสำคัญไปกว่าผลงานที่ใช้ในการนำเสนอเท่านั้น ในส่วนของสถานศึกษาควรที่จะให้ความสำคัญมากกว่านี้ ถึงแม้จะเป็นไอเดียที่ดูหลุดโลก แต่เมื่อเรานำมาพัฒนาทางด้านวิทยาการ ก็สามารถที่จะทำให้ไอเดียเหล่านั้นกลายมาเป็นผลงานที่สามารถจับต้องได้จริง และสามารถแสดงออกถึงทรัพย์สินทางปัญญาได้ดีด้วย

เด็กและเยาวชนส่วนใหญ่ล้วนแต่มีความคิดดีๆ เพียงแต่ขาดการสนับสนุน สิ่งนี้เองคือหน้าที่ของผู้ปกครองและสถานศึกษาที่จะต้องเปิดโอกาสให้เด็กและเยาวชนเหล่านี้ มีโอกาสในในการนำเสนอสิ่งประดิษฐ์ของตนเอง ไม่แน่ในอนาคตสิ่งประดิษฐ์เหล่านี้อาจจะเป็นสิ่งประดิษฐ์ทางวิทยาศาสตร์ที่ช่วยเปลี่ยนโลกก็ได้

ในปัจจุบันทางด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีมีความเจริญก้าวหน้าอย่างต่อเนื่อง การพัฒนาขึ้นเรื่อยๆทำให้มนุษย์เริ่มมีสิ่งอำนวยความสะดวกในชีวิตประจำวัน มนุษย์ในทุกวันนี้มีความผูกพันอยู่กับความเจริญทางเทคโนโลยี โดยเฉพาะคนเมืองในสังคมที่ผูกติดอยู่กับเทคโนโลยีอย่างไม่รู้ตัว การศึกษาทางวิทยาศาสตร์มีจุดมุ่งหมายเพื่อแสวงหาความรู้แบบเป็นกระบวนการ ตั้งข้อสังเกต พิสูจน์ ด้วยวิทยาศาสตร์

ในหลายปีที่ผ่านมาวิทยาศาสตร์ก้าวไปอย่างรวดเร็วที่สุด การค้นคว้าวิจัยในการผลิตสินค้าออกมาใช้ ได้ลดระยะได้สั้นลงมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งทางอิเล็กทรอนิกส์ แต่ความก้าวหน้าทางด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีของไทยยังก้าวไปได้ช้ามากถ้าเทียบกับประเทศอื่นๆ ถึงแม้จะมีการขยายตัวทางด้านเศรษฐกิจสูง แต่ก็เป็นการเริ่มมากจากพื้นฐานที่ต่ำ และที่สำคัญการเติบโตยังต้องอาศัยหลายปัจจัย ไม่ว่าจะเป็น พื้นที่ การลงทุน แรงงานที่ถูก นอกจากนั้นยังไม่มีการทุ่มเททรัพยากรด้านต่างๆให้เข้ากับการพัฒนาอย่างจริงจัง ประเทศจึงไม่สามารถก้าวพ้นอุปสรรคของการพัฒนาไปได้ เราจะไม่มีเทคโนโลยีที่เป็นเจ้าของเอง เราจึงต้องพึ่งพาอาศัยเทคโนโลยีของประเทศอื่นอยู่ตลอดเวลา ดังนั้นการเริ่มต้นทางวิทยาศาสตร์พื้นฐาน จึงเป็นปัจจัยสำคัญ

ในสถานศึกษาเริ่มมีการเปิดสอนในส่วนของวิชาปัญญาประดิษฐ์ เป็นระบบโปรแกรมที่สามารถแก้ปัญหาอย่างกับใช้ปัญญาของมนุษย์จริงๆ ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์เริ่มที่จะประดิษฐ์คอมพิวเตอร์ให้ทำงานเลียนแบบมนุษย์แบบมีเหตุผล เช่น มหาวิทยาลัยต่างๆเริ่มมีการสอนเขียนโปรแกรมบังคับหุ่นยนตร์ให้ใกล้เคียงกับการเคลื่อนไหวของมนุษย์ และจดจำเสียงของผู้ใช้ได้ โดยผู้ใช้สามารถออกคำสั่งและตอบโต้กับคอมพิวเตอร์แทนการกดแป้นพิมพ์ ซึ่งเป็นประโยชน์กับผู้ที่ไม่ถนัดในการใช้งานคอมพิวเตอร์ เช่น คนสูงอายุ หรือผู้บริหารระดับสูงที่สามารถใช้งานคอมพิวเตอร์ผ่านการสั่งการด้วยเสียง ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานให้กับธุรกิจ

ในด้านภาครัฐควรเร่งส่งเสริมให้เยาวชนมีความสามารถด้านเทคโนโลยี เพราะถ้าสามารถผลักดันให้ก้าวทันต่อต่างชาติ เพื่อลดการพึ่งพาอาศัยเทคโนโลยีของประเทศอื่นๆได้ด้วย รัฐควรเร่งสนับสนุนทางด้านการศึกษาไปยังโรงเรียนหรือมหาวิทยาลัยต่างๆ มีการจัดอบรมให้กับครู เพื่อให้รู้ว่าควรจะจัดการเรียนการสอนอย่างไรจึงจะเสริมสร้างกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ และนำมาประยุกต์ใช้ต่อเทคโนโลยีที่เปลี่ยนไปตลอดเวลา

วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีมีความจำเป็นและเพิ่มความสำคัญเป็นลำดับมากขึ้นต่อการดำรงชีวิตของมนุษย์แม้ว่าการพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีจะเอื้ออำนวยในด้านชีวิตความเป็นอยู่ที่สะดวกสบายและอายุยืนนานขึ้น หากการการนำวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีมาใช้ โดยมิได้พิจารณาอย่างสุขุมรอบคอบและกว้างไกลแล้ว ย่อมเกิดผลเสียต่อสภาพแวดล้อมและสมดุลทางธรรมชาติอย่างมหันต์ เมื่อมองไปข้างหน้า วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีควรช่วยเตรียมให้มนุษย์มีความพร้อมที่จะเผชิญกับปัจจัยพื้นฐานในการดำรงชีวิต และปัญหาอันเกี่ยวเนื่องกับมนุษย์และสิ่งแวดล้อม ข้อที่พึงตระหนัก คือ การดำรงชีวิตของมนุษย์มิใช่เพื่อกอบโกยผลประโยชน์จากธรรมชาติ หรือการทำตนอยู่เหนือธรรมชาติ หากแต่มนุษย์ต้องเรียนรู้ธรรมชาติที่จะดำรงชีวิตอย่างสันติร่วมกับผู้อื่น กับสังคมวัฒนธรรม และกับธรรมชาติ

ดังนั้นในชีวิตประจำวันของมนุษย์ทุกคน จะต้องเกี่ยวข้องกับวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีอยู่ตลอดเวลา เกี่ยวข้องกับวิวัฒนาการทางด้านความรู้ ทำให้มีการเปลี่ยนแปลงหลาย ๆ ด้าน จึงมีความจำเป็นอย่างยิ่งที่จะทำให้บุคคลในสังคม รู้จักวิธีการคิดอย่างมีเหตุผล มีวิธีการแก้ปัญหาต่าง ๆ ที่มีระบบ อันจะส่งผลให้เกิดการพัฒนาด้านสติปัญญาซึ่งวิธีการคิดนั้นเป็นวิธีเดียวกันกับที่ใช้อยู่ในกระบวนการแสวงหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์

คงเป็นที่ยอมรับกันว่า ขณะนี้เราอยู่ในยุคที่วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเจริญสูงสุด ทุกอย่างที่เกี่ยวข้องกับตัวเรานั้นเป็นผลมาจากการพัฒนาของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีทั้งสิ้น อย่างไรก็ตามอิทธิพลของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีส่วนใหญ่ที่มีต่อเศรษฐกิจ และการเสาะแสวงหาความรู้นั้นยังไม่เป็นที่เด่นชัดสำหรับประชาชนส่วนใหญ่  ประชาชนส่วนใหญ่ได้รับข้อมูลผิดพลาดเกี่ยวกับความหมาย และอิทธิพลของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ที่มีต่อ วัตถุ สังคม และชีวิตความเป็นอยู่ ดังนั้นการให้ความรู้หรือการศึกษาทางวิทยาศาสตร์ จะเป็นการเตรียมคนเพื่อแก้ปัญหา ต่าง ๆ ในสังคมที่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วในอนาคต และความเปลี่ยนแปลงต่าง ๆ จะยิ่งเกิดขึ้นมากเรื่อย ๆ ขณะเดียวกันวิทยาศาสตร์ก็จะเข้ามามีส่วนเกี่ยวข้องกับสังคมมากขึ้น จึงเป็นสิ่งที่แน่นอนว่าความสำคัญของวิชาวิทยาศาสตร์ในฐานะที่เป็นส่วนหนึ่งของการให้การศึกษาพื้นฐานทั่วไป จะมีมากขึ้น จะเห็นได้ว่าทุกคนจำเป็นที่จะต้องเรียนรู้เกี่ยวกับวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ซึ่งระดับของการศึกษาของแต่ละคนนั้นย่อมขึ้นอยู่กับเป้าหมายและความสนใจของแต่ละบุคคล

การวิจัยทางวิทยาศาสตร์ เป็นการสำรวจ วิเคราะห์ ทดลองอย่างมีระบบและเป็นขั้นตอนด้วยอุปกรณ์หรือวิธีพิเศษ เกี่ยวกับธรรมชาติ  สิ่งมีชีวิต ปรากฏการณ์ธรรมชาติ ตลอดจนสิ่งที่มนุษย์ได้สร้างสรรค์ขึ้นมาด้วยความรู้ หรือประสบการณ์ เพื่อเสนอความรู้ใหม่ เพื่อสุขภาพอนามัยความผาสุกและความเจริญก้าวหน้าของมนุษยชาติ

วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ได้เข้ามามีบทบาทในการพัฒนาประเทศในด้านต่าง ๆ อย่างกว้างขวางและยิ่งนับวันจะมีความสำคัญมากยิ่งขึ้น ประเทศที่พัฒนาแล้วและมีเศรษฐกิจ ที่มั่นคงมักจะเป็นประเทศที่มีความเจริญก้าวหน้าทางด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีสูง จึงกล่าวได้ว่าวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเป็นพื้นฐานสำคัญในการพัฒนาประเทศ เมื่อพิจารณาถึงสภาพการผลิตนักวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีในประเทศไทย พบว่าผู้มีความรู้ ความสามารถสูงเป็นพิเศษทางวิทยาศาสตร์มีแนวโน้มที่จะเลือกเข้าศึกษาต่อใน คณะวิทยาศาสตร์น้อยลงทุกปี ส่วนใหญ่จะเลือกศึกษาในสาขาที่ให้ผลตอบแทนเป็นรายได้ที่ ค่อนข้างสูง เช่น แพทยศาสตร์ วิศวกรรมศาสตร์ สภาพเช่นนี้เนื่องจากสาเหตุหลายประการได้แก่สถานภาพทางด้านสังคม อาชีพ รายได้บรรยากาศในการทำงานไม่เอื้อหรือจูงใจให้ผู้มีความสามารถสูงหันมาประกอบอาชีพเป็นนักวิทยาศาสตร์ จึงทำให้ปัญหาที่น่าวิตกอย่างยิ่งคือ ในอนาคตอันใกล้ ประเทศไทยจะขาดผู้มีความสามารถสูงในวงการวิทยาศาสตร์ทั้งในมหาวิทยาลัย สถาบันวิจัย หน่วยงานอื่น ๆ ทั้งภาครัฐและเอกชน

การศึกษาและการวิจัยประดิษฐ์คิดค้นทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ซึ่งครั้งหนึ่งในสมัยประวัติศาสตร์ที่ผ่านมา เป็นเพียงกิจกรรมส่วนหนึ่งของนักปราชญ์กลุ่มย่อยๆในสังคม ได้เปลี่ยนแปลงกลายมาเป็นอาชีพที่หลายคนให้ความเชื่อถือ และใฝ่ฝันที่จะได้เข้าไปมีบทบาทร่วมดำเนินการ ฐานะ และภาพพจน์ของสังคมที่มีต่ออาชีพการวิจัยและการประดิษฐ์คิดค้น ไม่ว่าจะเป็นของนักวิทยาศาสตร์ วิศวกร หรือ นักเทคโนโลยี ไม่เป็นรองอาชีพใด ๆ ประเทศมหาอำนาจต่าง ๆ ได้กำหนดนโยบายสนับสนุนงานค้นคว้าวิจัยเป็นอย่างมาก จึงเกิดสถาบันค้นคว้าวิจัยที่มีผู้ทำงานเป็นกลุ่มซึ่งแต่ละคนจะฝึกฝนมาเป็นผู้ชำนาญเฉพาะด้านเฉพาะแขนง งบประมาณสำหรับการพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีนั้น ได้จากงบประมาณแผ่นดิน แหล่งเงินทุน มูลนิธิ และบริษัทอุตสาหกรรมต่าง ๆ ซึ่งให้ในรูปเงินทุนวิจัยแก่มหาวิทยาลัย หรือจัดตั้งห้องปฏิบัติการของตนเองแล้วจ้างนักวิทยาศาสตร์หรือวิศวกรเข้าไปทำงานวิจัย การคิดค้นทฤษฎีและวิธีการประยุกต์จึงเป็นไปอย่างกว้างขวางต่อเนื่องและรวดเร็ว ผลงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีที่พิมพ์เผยแพร่กันในปัจจุบันและสิ่งประดิษฐ์ใหม่ ๆ มีมากมายจนไม่สามารถที่จะรวบรวมไว้ ณ ที่หนึ่งที่ใดได้หมดสิ้น เนื้อหาความรู้ในแต่ละแขนงวิชาก็มีความลึกซึ้ง และเริ่มขยายขอบเขตไปคาบเกี่ยวกับคน ในบางครั้งไม่อาจจะแยกลงไปอย่างชัดเจนว่าจัดอยู่ในสาขาใดแน่ ตัวอย่างเช่น วิชาชีวเคมี วิชาชีวฟิสิกส์ และวิศวกรรมการแพทย์

ปัจจุบันเราจะเห็นผลงานวิจัยด้านวิทยาศาสตร์ศึกษาตีพิมพ์เผยแพร่กันหลากหลายทั้งในวารสารวิชาการ วิทยานิพนธ์ หรือเอกสารการประชุมวิชาการ ซึ่งถือว่าเป็นนิมิตหมายอันดีที่มีการขับเคลื่อนการศึกษาโดยอาศัยกระบวนการวิจัยเข้าเพื่อหาคำตอบหรือพัฒนาการศึกษาวิทยาศาสตร์ ในขณะที่เราชาววิทยาศาสตร์ศึกษากำลังก้าวเดินไปอยู่ในยุค Research-based society นั้น เราควรได้หยุดคิดและทบทวนกันสักนิดว่า การวิจัยด้านวิทยาศาสตร์ศึกษาของเราในอดีตและปัจจุบันเป็นอย่างไร การที่เรารู้อดีตและปัจจุบันจะทำให้เรารู้อนาคตของตนเองว่าจะเป็นไปในทิศทางใด หากเราไม่รู้อดีตและปัจจุบัน เราก็จะไม่มีอนาคต การวิจัยด้านวิทยาศาสตร์ศึกษาก็เช่นเดียวกัน ดังนั้นจากแนวคิดดังกล่าวผู้เขียนขอเก็บและเล่าประสบการณ์เกี่ยวกับการวิจัยด้านวิทยาศาสตร์ศึกษา เพื่อแลกเปลี่ยนเรียนรู้กับผู้อ่าน ทั้งนี้เรื่องที่เราเป็นเพียงประสบการณ์การศึกษาและการตรวจผลงานวิทยานิพนธ์และงานวิจัยด้านวิทยาศาสตร์ศึกษาของประเทศไทย โดยมีสถานการณ์การวิจัยด้านวิทยาศาสตร์ศึกษามีดังต่อไปนี้

การวิจัยด้านวิทยาศาสตร์ศึกษาในของกลุ่มนักวิจัยบางกลุ่มมักนำวิธีทางวิทยาศาสตร์มาปรับใช้และเข้าใจว่าการวิจัยต้องใช้วิธีการทางวิทยาศาสตร์ ซึ่งจะเริ่มจากการสังเกต ตั้งปัญหา กำหนดคำถาม ตั้งสมมติฐาน ทดลอง และสรุปผลการทดลอง อย่างเป็นขั้นตอนตายตัว ซึ่งเป็นความเข้าใจที่คลาดเคลื่อน เพราะวิธีนี้เป็นเพียงหนึ่งวิธีที่จะได้มาซึ่งความรู้เท่านั้น  แม้แต่นักการศึกษาหลายคนก็เกิดความสับสนและตีความคำว่า การสืบเสาะหาความรู้ (inquiry) กับคำว่า scientific methods ว่าคือสิ่งเดียวกัน โดยแท้จริงแล้วคำว่า inquiry นี้หมายถึงกระบวนการต่างๆ ที่ใช้ในการค้นหาความรู้ ไม่จำเป็นต้องเป็นขั้นตอนตายตัว หรือกล่าวอีกนัยหนึ่งก็คือกระบวนการที่ใช้ศึกษาปรากฏการณ์และอธิบายปรากฏการณ์นั้น ซึ่งวางอยู่บนพื้นฐานของหลักฐานหรือเหตุผลต่างๆ  โดยมักจะเริ่มต้นจากการสังเกต ตั้งคำถาม ค้นคว้าหาความรู้ การเก็บรวบรวม วิเคราะห์ และแปลความหมายข้อมูล ตอบคำถาม อธิบาย และสื่อความหมาย ทั้งนี้สิ่งที่สำคัญก็คือหลักฐานจะต้องมีความชัดเจนและสำรวจตรวจสอบได้ ทั้งนี้งานวิจัยส่วนใหญ่จะมุ่งเน้นวิจัยเกี่ยวกับการเรียนการสอนเป็นส่วนใหญ่ ซึ่งจริงๆ แล้วเป็นเรื่องที่ตอบสนองกับนโยบายการปฏิรูปการศึกษา แต่อย่างไรก็ตาม การขับเคลื่อนให้วิทยาศาสตร์ศึกษาประสบความสำเร็จได้ ตั้งอาศัยองค์ความรู้จากหลาหลายด้าน ดังนั้นการวิจัยก็เช่นเดียวกัน ควรมีการวิจัยในหลากหลายด้าน เพื่อนำองค์ความรู้มาต่อเป็น Jigsaw เพื่อตอบโจทย์เกี่ยวกับประเด็นวิทยาศาสตร์ศึกษาของประเทศไทยในปัจจุบันให้ได้