การวิจัยครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อ 1) พัฒนารูปแบบการเรียนการสอนตามแนวคิดเชิงทฤษฎีของกระบวนการทางปัญญาในการนึกภาพ 2) ประเมินคุณภาพของรูปแบบการเรียนการสอนที่พัฒนาขึ้น วิธีการดำเนินการวิจัยเป็นการวิจัยและพัฒนา กลุ่มตัวอย่าง คือ นักศึกษาครู สาขาวิชาสังคมศึกษา ชั้นปีที่ 1 คณะครุศาสตร์ จังหวัดจันทบุรี ภาคเรียนที่ 2 ปีการศึกษา 2563 จำนวน 27 คน เลือกกลุ่มตัวอย่างแบบเจาะจง ใช้เวลาในการทดลอง 15 สัปดาห์ ขั้นตอนการดำเนินการวิจัยแบ่งเป็น 2 ระยะ คือ 1) การพัฒนารูปแบบการเรียนการสอนและเครื่องมือในการประเมินทักษะการคิดเชิงพื้นที่ 2) การทดลองใช้รูปแบบการเรียนการสอน เครื่องมือที่ใช้ในการวิจัย ได้แก่ แบบวัดทักษะการคิดเชิงพื้นที่และแบบสังเกตทักษะการคิดเชิงพื้นที่ การวิเคราะห์ข้อมูลใช้ค่าเฉลี่ยเลขคณิต ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน และการทดสอบที

ผลการวิจัยพบว่า

1. รูปแบบการเรียนการสอนตามแนวคิดเชิงทฤษฎีของกระบวนการทางปัญญาในการนึกภาพ มี 5 ขั้นตอน ได้แก่ 1) การเตรียมความพร้อมเชิงภาพ 2) การนึกภาพและเชื่อมโยง 3) การตั้งประเด็นปัญหาและสมมติฐานเชิงภาพ 4) การใช้กระบวนการทางปัญญา และ 5) การสะท้อนความรู้เชิงภาพ โดยผลการตรวจสอบคุณภาพเครื่องมือมีการหาคุณภาพของเครื่องมือที่เป็นข้อคำถามแบบปรนัยและอัตนัย พบว่า การหาคุณภาพของข้อคำถามที่เป็นแบบปรนัยจะเป็นการวิเคราะห์หาค่าความยากง่ายและค่าอำนาจจำแนก โดยค่าความยากง่าย มีค่าตั้งแต่ 0.26 ถึง 0.74  และค่าอำนาจจำแนก มีค่าตั้งแต่ 0.25 ถึง 0.50 ส่วนการตรวจสอบคุณภาพด้านความเที่ยงของเกณฑ์การให้คะแนนข้อสอบอัตนัยด้วยการทดสอบหาความเชื่อมั่นระหว่างผู้ประเมิน (Inter-rater Reliability: IRR) โดยการวิเคราะห์คุณภาพด้านความเที่ยงของเกณฑ์จะใช้สัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์ภายในชั้น (Intraclass Correlation Coefficient : ICC) เพื่อวัดความสอดคล้องกันของผู้ประเมิน พบว่า มีค่า ICC เท่ากับ .895

2. คุณภาพของรูปแบบการเรียนการสอนที่พัฒนาขึ้น พบว่า 1) ทักษะการคิดเชิงพื้นที่ของกลุ่มตัวอย่างที่เป็นนักศึกษาครูหลังการทดลองสูงขึ้นกว่าก่อนการทดลองอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติที่ระดับ .05 ทั้งในภาพรวมและจำแนกตามองค์ประกอบแต่ละด้าน 2) กลุ่มตัวอย่างที่เป็นนักศึกษาครูมีพัฒนาการทักษะการคิดเชิงพื้นที่ในทิศทางที่ดีขึ้นทั้งในภาพรวมและจำแนกตามองค์ประกอบแต่ละด้าน โดยกลุ่มตัวอย่างมีพัฒนาการในภาพรวมที่ดีขึ้นอย่างต่อเนื่องตั้งแต่ช่วงต้นจนถึงช่วงท้ายของการทดลอง และหากพิจารณาตามองค์ประกอบแต่ละด้าน พบว่า องค์ประกอบด้านภาพตัวแทนจะมีพัฒนาการที่เด่นชัดที่สุดตั้งแต่ช่วงกลางของทดลอง ส่วนในด้านความรู้เกี่ยวกับมิติเชิงพื้นที่และด้านกระบวนการใช้เหตุผลจะมีพัฒนาการที่ดีขึ้นอย่างต่อเนื่องตั้งแต่ช่วงต้นจนถึงช่วงท้ายของการทดลอง

The purposes of this research were 1) to develop an instructional model based on the theoretical cognitive process of visualization and 2) to assess the quality of the instructional model developed. This research methodology was research and development. The sample group was 27 pre-service teachers who were the first year students in social studies program in the faculty of Education in Chantha Buri, in the second semester of academic year 2020, selected by purposive sampling. The experiment lasted 15 weeks and was divided into two phases: 1) the development of an instructional model and instruments for assessing spatial thinking skills and 2) the experiment of the instructional model developed. The research instruments were a spatial thinking skills evaluation form and a spatial thinking skills observation form. The data were analyzed by arithmetic mean, standard deviation and t-test.

The findings were as follows:

1. The instructional model based on the theoretical cognitive process of visualization consisted of five steps: 1) visual preparation, 2) visualization and relation, 3) raising visual issues and hypotheses, 4) using cognitive processes, and 5) visual knowledge reflection. The results of the validation of the instruments, objective items and subjective items, were as follows: the objective items had a difficulty between 0.26 and 0.74 and a discrimination between 0.25 and 0.50; the subjective items were validated by using Inter-rater Reliability test (IRR) and the Intraclass Correlation Coefficient (ICC) had a value of 0.895.

2. For the quality of the instructional model developed, it was found that: 1) after the experiment, the level of the spatial thinking skills of the pre-service teachers was higher than before at the .05 level of statistical significance overall and in all aspects and 2) the spatial thinking skills of the pre-service teachers had improved dramatically overall and in all aspects. The pre-service teachers’ skills had developed dramatically overall from the beginning to the end of the experiment. Moreover, considering each individual aspect, it was found that they could make their best progress starting from the middle of the experiment period in the representation aspect. In the aspect of spatial dimension knowledge and the aspect of reasoning process, their progress got better continuously from the beginning to the end of the experiment.