การกล่าวอ้างถึงการนำแนวคิดการออกแบบเชิงวิศวกรรมมาบูรณาการกับการเรียนรู้ศาสตร์อื่นๆ อีก 4 ศาสตร์นั้น นำมาสู่ความพยายามในการอธิบาบความแตกต่างระหว่างศาสตร์ 3 ศาสตร์ที่มีความใกล้เคียงกันมาก ได้แก่ วิทยาศาสตร์ วิศวกรรมศาสตร์ และเทคโนโลยี สภาวิจัยแห่งประเทศสหรัฐอเมริกา (The National Research Council: NRC) ได้ให้ความหมายของวิศวกรรมศาสตร์และเทคโนโลยี พร้อมทั้งเปรียบเทียบทักษะของศาสตร์ทั้งสองกับทักษาะทางวิทยาศาสตร์ไว้ดังตารางที่ 2.1
วิทยาศาสตร์ (Science) | วิศวกรรมศาสตร์ (Engineering) | เทคโนโลยี (Technology) | คณิตศาสตร์ (Mathematics) |
ตั้งคำถาม (เพื่อเข้าใจธรรมชาติ) | นิยามปัญหา (เพื่อพัฒนาคุณภาพชีวิต) | ตระหนักถึงบทบาทของเทคโนโลยีต่อสังคม | ทำความเข้าใจและพยายามแก้ปัญหา |
พัฒนาและใช้โมเดล | พัฒนาและใช้โมเดล | ใช้คณิตศาสตร์ในการสร้างโมเดล | |
ออกแบบและลงมือทำการค้นคว้า วิจัย ทดลอง | ออกแบบและลงมือทำการค้นคว้า วิจัย ทดลอง | เรียนรู้วิธีการใช้งานเทคโนโลยีใหม่ๆ | ใช้เครื่องมือที่เหมาะสมในการแก้ปัญหา |
วิเคราะห์ข้อมูล | วิเคราะห์ข้อมูล | ให้ความสำคัญการความแม่นยำ | |
ใช้คณิตฯ ช่วยในการคำนวณ | ใช้คณิตฯ ช่วยในการคำนวณ | เข้าใจบทบาทของเทคโนโลยีในการพัฒนาด้านวิทย์ฯ และวิศวกรรม | ใช้ตัวเลขในการให้ความหมายหรือเหตุผล |
สร้างคำอธิบาย | ออกแบบวิธีแก้ปัญหา | พยายามหาและใช้โครงการในการแก้ปัญหา | |
ใช้หลักฐานในการยืนยันแนวคิด | ใช้หลักฐานในการยืนยันแนวคิด | ตัดสินใจเลือกใช้เทคโนโลยีโดยพิจารณาถึงผลกระทบต่อสังคมและสิ่งแวดล้อม | สร้างข้อโต้แย้งและสามารถวิพากษ์การให้เหตุผลของผู้อื่น |
ประเมินและสื่อสารแนวคิด | ประเมินและสื่อสารแนวคิด | มองหาและนำเสนอระเบียบวิธีในการเหตุผลซ้ำๆ |
ตารางที่ 2.1 ตารางเปรียบเทียบแนวปฏิบัติทางวิทยาศาสตร์ วิศวกรรมศาสตร์ และเทคโนโลยี
*ที่มา: Vasquez, J.A., Sneider, C., and Comer, M. (2013). STEM Lesson Essentials: Integrating Science, Technology, Engineering, and Mathematics, p.38.
จากตารางที่ 2.1 แนวปฏิบัติ (practice) ทางวิทยาศาสตร์มีกระบวนการส่วนใหญ่เหมือนกับแนวปฏิบัติทางวิศวกรรมศาสตร์ กล่าวคือ ทั้งสองศาสตร์มีการพัฒนาและใช้โมเดลในการดำเนินงาน มีการออกแบบและลงมือค้นคว้าวิจัยเพื่อรวบรวมข้อมูล และวิเคราะห์ข้อมูลดังกล่าว ทั้งวิทยาศาสตร์ และวิศวกรรมศาตร์ต้องการความรู้ทางคณิตศาสตร์ในการคำนวณ นอกจากนี้ ทั้งนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรมีการใช้หลักฐานในการยืนยันแนวคิดซึ่งอาจเป็นคำตอบของข้อสงสัยเกี่ยวกับธรรมชาติหรือปัญหา และสุดท้ายต้องมีการประเมินและสื่อสารแนวคิดดังกล่าว
อย่างไรก็ตาม แนวปฏิบัติทั้งสองมีความแตกต่างกันอยู่ 2 ประการ คือ (1) ในขณะที่วิชาวิทยาศาสตร์พยายามตั้งคำถามเพื่อเรียนรู้และทำความเข้าใจธรรมชาติ วิศวกรรมศาสตร์พยายามนิยามปัญหาซึ่งเกิดจากความไม่พอใจและต้องการพัฒนาคุณภาพชีวิตของมนุษย์ และ (2) ผลลัพท์ของการทำงานทางวิทยาศาสตร์คือการสร้างคำอธิบายเพื่อตอบข้อสงสัยเกี่ยวกับธรรมชาติ ในขณะที่ผลลัพท์ของการทำงานทางวิศวกรรมศาสตร์คือวิธีการแก้ปัญหาเพื่อพัฒนาคุณภาพชีวิตของมนุษย์ และวิธีการดังกล่าวจะนำมาซึ่งผลผลิตที่เป็นเทคโลยีใหม่หรือนวัตกรรม