วัตถุประสงค์ของการวิจัยนี้ คือ 1) เพื่อเปรียบเทียบผลการเรียนรู้เรื่องเคมีนิวเคลียร์ของผู้เรียนระหว่างก่อนเรียนและหลังเรียนที่ได้รับการจัดการเรียนรู้แบบร่วมมือร่วมกับการเรียนรู้ด้วยตนเอง 2) เพื่อศึกษาทักษะแห่งศตวรรษที่ 21 (ทักษะการเรียนรู้และนวัตกรรม) ของผู้เรียนหลังเรียนโดยใช้การเรียนรู้แบบร่วมมือร่วมกับการเรียนรู้ด้วยตนเอง และ 3) เพื่อศึกษาความพึงพอใจของผู้เรียนที่มีต่อการจัดการเรียนรู้ฯ รูปแบบของงานวิจัยเป็นแบบกึ่งทดลอง (Quasi-experimental research) ใช้กลุ่มทดลองหนึ่งกลุ่มซึ่งมีการทดสอบก่อนเรียนและหลังเรียน (One group pretest posttest design) กลุ่มตัวอย่างคือนิสิตคณะวิทยาศาสตร์ชั้นปีที่ 1 จำนวน 1 ห้องเรียน (35 คน) ผลการวิจัยพบว่า ผลการเรียนรู้เรื่องเคมีนิวเคลียร์ของผู้เรียนมีค่าเฉลี่ยของคะแนนหลังเรียนสูงกว่าก่อนเรียนอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติที่ระดับ .05 ผลการประเมินตนเองของผู้เรียนด้านทักษะการเรียนรู้และนวัตกรรมมีค่าเฉลี่ยอยู่ในระดับดี (x = 3.98 จากคะแนนเต็ม 5) และผู้เรียนมีความพึงพอใจต่อการจัดการเรียนรู้อยู่ในรับดีมาก การวิจัยนี้สรุปได้ว่า การจัดการเรียนรู้แบบร่วมมือร่วมกับการเรียนรู้ด้วยตนเองสามารถพัฒนาผลการเรียนรู้เรื่องเคมีนิวเคลียร์และทักษะแห่งศตวรรษที่ 21 ของผู้เรียนได้ และผู้เรียนมีความพึงพอใจที่ดีมากต่อการจัดการเรียนรู้

The purposes of this research were: 1) to compare the students’ learning outcomes between before and after learning by using cooperative learning and self-directed learning, 2) to study the students’ the 21st century skills (focusing on learning and innovation skills) of the students using self-assessment form, and 3) to study the students’ satisfaction towards the instruction on nuclear chemistry using cooperative learning and self-directed learning. A quasi-experimental research of one group pre-test post-test design was used in this study. The sample group was one classroom (35 students) of the first-year science undergraduate students. The results showed that the mean scores of the learning outcomes of posttest were higher than those of pretest at the statistically significant level of .05. The mean score of students’ self-assessment of 21st century skills (learning and innovation skills) was at good level or high level of performance (x = 3.98 from total score = 5), and the students’ satisfaction towards the instruction was at very good level. The main conclusion showed that cooperative learning and self-directed learning can enhance the students’ learning outcomes and 21st century skills and the participants showed positive opinions towards the instruction