ทักษะในยุคศตวรรษที่ 21 เช่น ทักษะการปรับตัว ทักษะการสื่อสาร ทักษะด้านเทคโนโลยี และทักษะการแก้ปัญหา เป็นประเด็นสำคัญในการกำหนดเป้าหมายของการจัดการศึกษา สะเต็มศึกษาจึงเป็นแนวทางการจัดการศึกษาวิทยาศาสตร์ที่สามารถส่งเสริมให้นักเรียนไทยเกิดทักษะแห่งศตวรรษที่ 21ดำเนินชีวิตและการประกอบอาชีพในอนาคต ในบริบทของประเทศไทยที่น้อมรับแนวทางปรัชญาของเศรษฐกิจพอเพียงมาเป็นแนวทางของการจัดการศึกษาเพื่อปลูกฝังพลเมืองไทยให้มีความพอเพียง ดังนั้นการวิจัยครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาครูวิทยาศาสตร์ด้านความรู้ในเนื้อหาผนวกวิธีสอนและเทคโนโลยี (Technological Pedagogical Content Knowledge: TPACK) ให้เหมาะสมและพัฒนารูปแบบการพัฒนาวิชาชีพครูจากกระบวนการการหนุนนำอย่างต่อเนื่อง (Coaching System) ร่วมกับรูปแบบการร่วมมือกันในการสอน(Co-teaching Model) เพื่อส่งเสริมให้ครูวิทยาศาสตร์ จำนวน 40 ท่านสามารถจัดการเรียนการสอนตามแนวคิดสะเต็มศึกษา (STEM Education) สะท้อนปรัชญาของเศรษฐกิจพอเพียงได้ ซึ่งครูวิทยาศาสตร์กลุ่มนี้มีบทบาทเป็นครูพี่เลี้ยงทำงานร่วมกับอาจารย์นิเทศก์ (นักวิจัย) ในการดูแลนักศึกษาฝึกประสบการณ์วิชาชีพครู โดยข้อมูลวิจัยนี้ประกอบด้วยข้อมูลจากการสะท้อนการเรียนรู้ของครู การสังเกตการเรียนการสอน การสัมภาษณ์แบบกึ่งโครงสร้าง การสัมภาษณ์แบบใช้สถานการณ์และจากการวิเคราะห์เอกสารการสอนต่างๆ งานวิจัยนี้มีระเบียบวิธีวิจัยเป็นงานวิจัยเชิงผสมผสาน(Mixed Methods Research) โดยใช้กรอบแนวคิดการตีความ(Interpretivist Framework) โดยมีการนำเสนอผลวิจัยเชิงปริมาณและเชิงคุณภาพ ผลการวิจัยแสดงให้เห็นว่าเมื่อครูวิทยาศาสตร์เข้าร่วมในโครงการพัฒนาวิชาชีพครู (Co-TPACK) นี้พบว่าครูวิทยาศาสตร์พัฒนาความรู้ผนวกวิธีสอนและเทคโนโลยี สามารถเลือกใช้เทคโนโลยีที่เหมาะสมต่อเนื้อหาวิทยาศาสตร์และวิธีการสอน โดยครูวิทยาศาสตร์มีการวางแผนการวัดและประเมินผลการเรียนรู้ของนักเรียนอย่างชัดเจน โดยมีการระบุชัดด้านทักษะแห่งศตวรรษที่ 21 ในเป้าหมายการจัดการเรียนการสอน สะท้อนทักษะเหล่านี้ผ่านกิจกรรมสะเต็มศึกษาที่เน้นกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมศาสตร์ (Engineering Design Process) โดยมีการสะท้อนถึงความพอเพียงตามหลักปรัชญาของเศรษฐกิจพอเพียง โดยเฉพาะความพอเพียงในด้านเทคโนโลยี รูปแบบการพัฒนาวิชาชีพครู (Co-TPACK) ประกอบด้วย 3 วงจรปฏิบัติ ได้แก่ วงจรที่ 1 การเตรียมความพร้อมของนักศึกษาฝึกประสบการณ์วิชาชีพครู วงจรที่ 2 การสร้างและพัฒนาครูพี่เลี้ยง และวงจรที่ 3 การทำงานร่วมกันสามเส้า ซึ่งทั้งสามวงจรการปฏิบัติจะใช้รูปแบบการร่วมมือกันในการสอน (วางแผนร่วมกัน ร่วมกันสอน และประเมินผลการสอนร่วมกัน) และระบบหนุนนำอย่างต่อเนื่อง ซึ่งจะเน้นการศึกษาบทเรียน (Lesson Study) การสะท้อนการปฏิบัติ (After Action Reflection)ของการสร้างชุมชนการเรียนรู้ (Professional Learning Community) สนับสนุนให้ครูพี่เลี้ยงวิทยาศาสตร์มีการพัฒนาความเข้าใจและการปฏิบัติการสอนตามแนวคิดสะเต็มศึกษามากขึ้น ผลการพัฒนาของครูวิทยาศาสตร์ด้าน TPACK นั้นส่งผลให้ครูวิทยาศาสตร์สามารถสอนวิทยาศาสตร์ตามแนวคิดสะเต็มศึกษาแบบบ่งชี้ถึงปรัชญาของเศรษฐกิจพอเพียงได้ (Explicit Teaching) และการพัฒนาที่เกิดขึ้นกับครูวิทยาศาสตร์กลุ่มนี้มีความยั่งยืนโดยเห็นได้จากแผนการจัดการเรียนรู้และการปฏิบัติการสอนของครูวิทยาศาสตร์ในระยะเวลา 4 ปี ข้อเสนอแนะในการวิจัยครั้งต่อไป นักวิจัยและนักการศึกษาด้านวิทยาศาสตร์ศึกษาควรมีการศึกษาเพิ่มเติมประเด็นของความเชื่อมั่นความสามารถของตนเองกับความรู้ประสบการณ์ด้านเทคโนโลยีต่อการพัฒนาการจัดการเรียนรู้ตามแนวคิดสะเต็มศึกษาของครูวิทยาศาสตร์

An emerging body of "21st century skills"--such as adaptability, complex communication skills, technology skills and the ability to solve non-routine problems--are significantly valuable across a wide range of teaching and learning goals in the national education system. A creative approach to educational innovation for the 21st Century is STEM. Supporting quality of STEM education for all children and youth is vital to the country of Thailand’s prosperity, and policymakers are paying attention to encourage Thai teachers teaching STEM in their classrooms. The 21st century students can apply their knowledge for solving problems or building new innovations, including Thai context which is also focused on Philosophy of Sufficiency Economy. Thai science education has advocated infusing 21st century skills and the Philosophy of Sufficiency Economy into the school curriculum and several educational levels have launched with such efforts. Therefore, developing science teachers that are engaged to have proper knowledge is the most important factor in succeeding these goals. The purposes of this study were to develop 40 Cooperative Science teachers’ Technological Pedagogical Content Knowledge (TPACK) and to develop Professional Development Model integrated with Coaching System and Co-teaching Model (Co-TPACK) participated by Cooperative Science teachers and University supervisor. Data sources throughout the research project consisted of teacher reflection, classroom observations, Semi-structure interviews, Situation interview and document analysis. Interpretivist framework was used to analyze the data. Quantitative and qualitative data were used to present the research result. Findings indicate that when the Co-TPACK was in progress, the teachers could blend appropriate technologies, science content and their teaching methods. Their planning of student’s assessment and evaluation methods are a clear indication in their lesson plans and practices. Especially, the teachers identify the 21st century skills as their goals of teaching and learning science through STEM activities focusing on Engineering design process which encouraged their students to reflect on the explicit Philosophy of Sufficiency Economy in aspect of the use of technology. Co-TPACK consists of 3 cycles (Student Teachers’ Preparation Cycle, Cooperative Science Teachers Cycle, Collaboration cycle (Co-teaching, Co-planning, Co-Evaluating and Coaching System). The 3rd cycle focuses on lesson study, after action reflection, and professional learning community. The development of teachers’ understanding and practice is presented in their lesson plans that are produced during Co-TPACK PD. Moreover, the study also indicates the importance of co-workers between cooperative science teachers and university supervisors in lesson preparation through coaching and mentoring. Their TPACK development help them to create STEM lessons which used more in Phuket context-integrated lessons, technology-integrated teaching and learning that can use the explicit Philosophy of Sufficiency Economy. Their sustained development is shown in their lesson plans and teaching practices for 4 years. Implication for further research, science educators should focus on teacher self-efficiency and teacher’s background in technology knowledge which has factors to support or obstruct science teachers to develop their STEM practices.