การออกแบบ วางแผนการศึกษาค้นคว้า หมายถึง การกำหนดรูปแบบ ขอบเขต และแนวทางในการศึกษาค้นคว้าเพื่อให้มาซึ่งคำตอบหรือข้อควรรู้จากปัญหาที่ตั้งไว้ ซึ่งอาศัยการรวบรวมข้อมูลจากแหล่งข้อมูลที่สามารถอ้างอิงได้ โดยทั่วไปการออกแบบ วางแผนการศึกษาค้นคว้าสามารถเขียนในรูปแบบที่เรียกว่า "เค้าโครงร่างการศึกษาค้นคว้า"

การตรวจสอบสมมติฐาน จะต้องยึดข้อกำหนดสมมติฐานไว้เป็นเหลักเสมอ (เนื่องจากสมมติฐานที่ดีได้แนะลู่ทางการตรวจสอบและออกแบบการตรวจสอบไว้แล้ว) โดยการตรวจสอบสมมติฐานนี้ได้จากการสังเกตและการรวบรวมข้อเท็จจริงต่างๆ ที่เกิดจากประสบการณ์ธรรมชาติ

การทดลอง เป็นกระบวนการปฏิบัติ หรือหาคำตอบหรือตรวจสอบสมมติฐานที่ตั้งไว้โดยการทดลองเพื่อทำการค้นคว้าหาข้อมูลและตรวจสอบดูว่าสมมติฐานข้อใดเป็นคำตอบที่ถูกต้องที่สุด ประกอบด้วยกิจกรรม 3 กระบวนการ คือ

3.1 การออกแบบการทดลอง คือการวางแผนการทดลองก่อนที่จะลงมือปฏิบัติจริงโดยให้สอดคล้อง กับสมมติฐานที่ตั้งไว้เสมอ และควบคุมปัจจัยหรือตัวแปรต่างๆ ที่มีผลต่อการทดลอง แบ่งได้เป็น 3 ชนิด คือ

 3.1.1 ตัวแปรอิสระหรือตัวแปรต้น (Independent Variable or Manipulated Variable) คือปัจจัยที่เป็นสาเหตุทำให้เกิดผลการทดลองหรือตัวแปรที่ต้องศึกษาทำการตรวจสอบดูว่าเป็นสาเหตุที่ก่อให้ เกิดผลเช่นกัน

3.1.2 ตัวแปรตาม (Dependent Variable) คือ ผลที่เกิดจากการทดลอง ซึ่งต้องใช้วิธีการสังเกตหรือวัดผลด้วยวิธีการต่างๆ เพื่อเก็บข้อมูลไว้ และจะเปลี่ยนแปลงไปตามตัวแปรอิสระ 

3.1.3 ตัวแปรที่ต้องควบคุม (Control Variable) คือ ปัจจัยอื่นๆ ที่นอกเหนือจากตัวแปรต้นที่มีผลต่อการทดลอง และต้องควบคุมให้เหมือนกันทุกชุดการทดลอง เพื่อป้องกันไม่ให้ผลการทดลองเกิดความคลาดเคลื่อนในการตรวจสอบสมมติฐาน นอกจากจะควบคุมปัจจัยที่มีผลต่อการทดลองจะต้องแบ่งชุดการทดลองออกเป็น 2 ชุด ดังนี้

ชุดทดลอง หมายถึง ชุดที่เราใช้ศึกษาผลของตัวแปรอิสระ

   ชุดควบคุม หมายถึง ชุดของการทดลองที่ใช้เป็นมาตาฐานอ้างอิง เพื่อเปรียบเทียบข้อมูล ที่ได้จากการทดลอง ซึ่งชุดควบคุมนี้จะมีตัวแปรต่างๆ เหมือนชุดทดลองแต่จะแตกต่างจากชุดทดลองเพียง 1 ตัวแปรเท่านั้น คือตัวแปรที่เราจะตรวจสอบหรือตัวแปรอิสระ

3.2 การปฏิบัติการทดลอง ในกิจกรรมนี้จะลงมือปฏิบัติการทดลองจริงโดยจะดำเนินการไปตามขั้นตอนที่ได้ออกแบบไว้ และควรจะทดลองซ้าๆ หลายๆ ครั้งเพื่อให้แน่ใจว่าได้ผลเช่นนั้นจริง 

3.3 การบันทึกผลการทดลอง หมายถึง การจดบันทึกที่ได้จากการทดลองซึ่งข้อมูลที่ได้นี้สามารถรวบรวมไว้ใช้สำหรับยืนยันว่าสมมติฐานที่ตั้งไว้ถูกต้องหรือไม่

   ในบางครั้งข้อมูลอาจได้มาจากการสร้างข้อเท็จจริง เอกสาร จากการสังเกตปรากฏการณ์ หรือจากการ  ซักถามผู้รอบรู้ แล้วนาข้อมูลที่ได้มานั้นไปแปรผลและลงข้อสรุปในต่อไป ดั้งนั้น การรวบรวมข้อมูลเป็นสิ่งจำเป็นในวิธีการทางวิทยาศาสตร์ ตัวอย่าง

เมื่อคาดคะเนคำตอบว่า "แสงแดดทำให้ต้นหญ้าเจริญงอกงาม ดังนั้นต้นหญ้าที่ถูกแสงแดดจะเจริญงอกงาม ส่วนต้นหญ้าที่ไม่ถูกแสงแดดจะไม่เจริญงอกงามหรือเฉาตายไป"  ดังนั้นในขั้นนี้จะเป็นขั้นที่จะตรวจสอบว่า     คำตอบที่เราคาดคะเนไว้นี้จะถูกต้องหรือไม่ โดยอาจออกแบบการทดลองได้ดังนี้

นำต้นหญ้า (หรือพืชชนิดอื่นก็ได้เช่นถั่วเขียวที่ต้องเหมือนกันทั้ง 2 กลุ่มชุดการทดลอง) ปลูกในที่มีแสงแดด ส่วนอีกหนึ่งกลุ่มปลูกใช้สังกะสีมาครอบไว้ไม่ให้ได้รับแสงแดด (จัดชุดการทดลองและชุดควบคุมให้เหมือนกันทุกประการยกเว้นการได้รับแสงแดด กับไม่ได้รับแสงแดด) ทาการควบคุมทั้งปริมาณน้าที่รดทั้ง 2 กลุ่มนี้เท่าๆ กัน ประมาณ 2 สัปดาห์ ทำการสังเกตและบันทึกผล

* ตัวแปรต้นหรือตัวแปรอิสระ คือ แสงแดด

* ตัวแปรตาม คือ ต้นหญ้าเจริญงอกงาม (หรือการเจริญเติบโตของต้นหญ้า)

* ตัวแปรที่ต้องควบคุม คือ ปริมาณน้ำ, ชนิดของดิน, ปริมาณของดิน, ชนิดของกระถาง       

   ที่ใช้ปลูก, ชนิดของต้นหญ้า

นำข้อมูลที่ได้มาวิเคราะห์หาค่าเฉลี่ยความสูงของต้นหญ้า หรือการนาจานวนใบของต้นหญ้า    ซึ่งเราพบว่าต้นหญ้าที่ได้รับแสงแดดจะเจริญเติบโตงอกงามดีส่วนต้นหญ้าที่ไม่ได้รับแสงแดด     จะมีสีเหลืองหรือสีขาวซีด และไม่งอกงาม จากนั้นก็สรุปผลการทดลอง

  🗒️ใบงานที่ 4  เรื่อง การออกแบบ วางแผน รวบรวมข้อมูล 

📝  ใบความรู้ที่ 5  เรื่อง การเก็บรวบรวมข้อมูล

    🗒️ใบงานที่ 5  เรื่อง การเก็บรวบรมข้อมูล

🍄 ขั้นตอนการเขียนเค้าโครงร่างของการศึกษาค้นคว้า

🍄 ตัวอย่างเค้าโครงร่างการศึกษาค้นคว้า