เป็นขั้นตอนที่ผู้แก้ปัญหาทำความเข้าใจในสิ่งที่พบเป็นปัญหาในชีวิตประจำวันซึ่งสามารถใช้ทักษะการตั้งคำถามด้วยหลัก 5W1H เมื่อเกิดปัญหาหรือความต้องการคำถามจากหลัก 5W1H ซึ่งประกอบด้วย

• Who เป็นการตั้งคำถามที่เกี่ยวข้องกับบุคคลปัญหาหรือความต้องการ

• What เป็นการตั้งคำถามว่าอะไรคือปัญหาหรือความต้องการจากสถานการณ์นั้น ๆ

• When เป็นการตั้งคำถามเกี่ยวกับปัญหาหรือความต้องการของสถานการณ์นั้นว่าจะเกิดขึ้นเมื่อใด

• Where เป็นการตั้งคำถามปัญหาหรือความต้องการของสถานการณ์นั้นว่าจะเกิดขึ้นที่ไหน

• Why เป็นการตั้งคำถามเพื่อวิเคราะห์สาเหตุว่าทำไมถึงเกิดปัญหาหรือความต้องการ

• How เป็นการตั้งคำถามเพื่อวิเคราะห์หาแนวทางหรือวิธีการแก้ปัญหานั้นว่าจะสามารถทำได้ด้วยวิธีการอย่างไร

ขั้นที่  2 รวบรวมข้อมูลและแนวคิดที่เกี่ยวข้องกับปัญหา (Related Information Search)

            ขั้นตอนนี้เป็นการรวบรวมข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับปัญหาหรือความต้องการ เพื่อหาวิธีการ ที่หลากหลายสำหรับใช้ในการแก้ปัญหาหรือสนองความต้องการที่กำหนดไว้ในขั้นที่ 1 โดยการคันหาและรวบรวมข้อมูลจากแหล่งข้อมูลต่าง ๆ เช่นสอบถามจากผู้รู้ สืบค้นหรือสำรวจจากสื่อและแหล่งเรียนรู้ต่าง ๆ ซึ่งการค้นหาแนวคิดที่เกี่ยวข้องกับปัญหานี้จะเป็นการศึกษาองค์ความรู้ทั้งวิทยาศาสตร์ และคณิตศาสตร์ รวมทั้งศาสตร์อื่น ๆ ที่เกี่ยวข้อง จากนั้นนำข้อมูลที่รวบรวมได้มาวิเคราะห์แล้วสรุปเป็นสารสนเทศและวิธีการแก้ปัญหาหรือสนองความต้องการโดยวิธีการแก้ปัญหาหรือสนองความต้องการอาจมีได้มากกว่าหนึ่งวิธีจากนั้นจึงพิจารณาและเลือกวิธีการแก้ปัญหาหรือสนองความต้องการที่เหมาะสมและสอดคล้องกับปัญหาหรือความต้องการในประเด็นต่าง ๆเช่น ข้อดี ข้อเสีย ความสอดคล้องและการนำไปใช้ได้จริงของวิธีการแต่ละวิธี ดังนั้นวิธีการที่จะถูกพิจารณาคัดเลือกจะอยู่กายใต้กรอบของปัญหาหรือความต้องการมาเป็นข้อมูลประกอบการตัดสินใจเลือก

ขั้นที่ 3 ออกแบบวิธีการแก้ปัญหา (Solution Design)

            เป็นขั้นตอนของการออกแบบขึ้นงานหรือวิธีการโดยการประยุกต์ใช้ข้อมูลที่ได้จากการรวบรวมในขั้นที่ 2 ซึ่งขั้นตอนนี้จะช่วยสื่อสารแนวคิดของการแก้ปัญหาให้ผู้อื่นเข้าใจโดยผ่านวิธีการต่าง ๆ เช่น การร่างภาพ และการอธิบาย

ขั้นที่ 4 วางแผนและดำเนินการแก้ปัญหา (Planning and Development)

            เป็นขั้นตอนการวางลำดับขั้นตอนการสร้างชิ้นงานหรือวิธีการ จากนั้นจึงลงมือสร้างหรือพัฒนาขึ้นงานหรือวิธีการ เพื่อนำผลลัพธ์ที่ได้ไปใช้ในขั้นตอนต่อไป

ขั้นที่ 5 ทดสอบ ประมินผลและปรับปรุงแก้ไขวิธีการแก้ปัญหาหรือชิ้นงาน (Testing, Evaluation and Design Improvement)

            เป็นขั้นตอนของการตรวจสอบและประเมินชิ้นงานวิธีการที่สร้างขึ้นว่า สามารถทำงานหรือใช้ในการแก้ปัญหาหรือสนองความต้องการได้หรือไม่ มีข้อบกพร่องอย่างไรและควรปรับปรุงแก้ไขชิ้นงานหรือแบบจำลองวิธีการในส่วนใดควรปรับปรุงแก้ไขอย่างไร แล้วจึงดำเนินการปรับปรุงแก้ไขในส่วนนั้นจนได้ขึ้นงานวิธีการที่สอดคล้องตามรูปแบบที่ออกแบบไว้

ขั้นที่  6 นำเสนอวิธีการแก้ปัญหา ผลการแก้ปัญหาหรือชิ้นงาน (Presentation)

            เป็นขั้นตอนของการคิดวิธีการนำเสนอข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับชิ้นงานหรือวิธีการที่สร้างขึ้นมาเพื่อแก้ปัญหาหรือสนองความต้องการ

            จากที่กล่าวมาข้างต้นกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม 6 ขั้นตอน เป็นแนวคิดที่สามารถนำมาใช้ในการจัดการเรียนการสอนในชั้นเรียนได้โดยผู้สอนสามารถพัฒนากิจกรรมการเรียนรู้โดยนำกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมขั้นที่ 1 ระบุปัญหามาเป็นส่วนของขั้นนำของการจัดการเรียนรู้ซึ่งเป็นการกำหนดสถานการณ์ปัญหาให้ผู้เรียน เพื่อที่ผู้เรียนจะได้ทำการวิเคราะห์เพื่อกำหนดปัญหาหรือความต้องการจากสถานการณ์นั้น สำหรับขั้นที่ 2 ถึงขั้นที่ 6 ของกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมสามารถจัดอยู่ในส่วนของขั้นพัฒนาผู้เรียน ส่วนขั้นสรุปของการเรียนเป็นการสรุปร่วมกันถึงองค์ความรู้ทางด้านวิทยาศาสตร์

หลักการของความคิดสร้างสรรค์ในกระบวนการออกแบบ

1. การระดมความคิด (Brainstorming)
   ในการพัฒนาแนวคิดใหม่ ๆ หรือการแก้ไขปัญหาที่มีอยู่ ความคิดสร้างสรรค์สามารถกระตุ้นผ่านการระดมสมอง ซึ่งเป็นการรวบรวมไอเดียจากหลาย ๆ คน โดยไม่ต้องตัดสินหรือวิจารณ์ความคิดในระหว่างกระบวนการ เรียกได้ว่าเป็นการเปิดโอกาสให้ทุกคนสามารถเสนอไอเดียใหม่ ๆ โดยไม่ต้องกังวลถึงข้อจำกัดในตอนแรก

2. การคิดนอกกรอบ (Out-of-the-box Thinking)
   การใช้ความคิดสร้างสรรค์ไม่จำเป็นต้องติดอยู่ในกรอบความคิดเดิม ๆ การคิดนอกกรอบช่วยให้สามารถมองปัญหาในมุมมองใหม่ ๆ หรือค้นหาวิธีการแก้ปัญหาที่ไม่เคยมีใครทำมาก่อน เช่น การพัฒนาเทคโนโลยีหรือการใช้วัสดุใหม่ที่มีคุณสมบัติที่แตกต่าง

3. การทดลองและความผิดพลาด (Experimentation and Trial-and-Error)
   ความคิดสร้างสรรค์มักเกี่ยวข้องกับการทดลองทำสิ่งใหม่ ๆ แม้ว่าบางครั้งอาจต้องเผชิญกับความผิดพลาด แต่นั่นก็เป็นส่วนหนึ่งของการเรียนรู้และการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง แนวทางการทดลองจะช่วยให้สามารถหาวิธีที่ดีที่สุดในที่สุด

4. การเชื่อมโยงข้อมูล (Connection Making)
   ความคิดสร้างสรรค์มักเกิดขึ้นเมื่อเราสามารถเชื่อมโยงข้อมูลหรือความรู้จากหลาย ๆ แหล่งเข้าด้วยกัน เช่น การนำแนวคิดจากสาขาวิชาอื่นมาประยุกต์ใช้ในการแก้ปัญหาทางวิศวกรรม การผสมผสานเทคโนโลยีและนวัตกรรมจากหลายด้านก็สามารถนำไปสู่การค้นพบสิ่งใหม่ ๆ ได้

5. การใช้ภาพจินตนาการ (Visualization)
   การใช้ภาพหรือการจินตนาการเพื่อสร้างแนวคิดใหม่ ๆ ช่วยให้เห็นภาพรวมของสิ่งที่ต้องการจะสร้างหรือพัฒนา โดยอาจทำให้สามารถมองเห็นปัญหาหรือวิธีการแก้ไขได้ชัดเจนขึ้น

6. การเปิดรับความคิดเห็นจากผู้อื่น (Open-mindedness)
   ความคิดสร้างสรรค์ต้องการความเปิดใจที่จะรับฟังความคิดเห็นจากคนอื่น เพราะความคิดที่หลากหลายจะช่วยให้เรามีมุมมองใหม่ ๆ และสามารถพัฒนาไอเดียให้ดียิ่งขึ้น

บทบาทของความคิดสร้างสรรค์ในการออกแบบเชิงวิศวกรรม

• การสร้างแนวคิดใหม่: ความคิดสร้างสรรค์ช่วยให้สามารถคิดหาวิธีใหม่ ๆ ในการแก้ไขปัญหาหรือการพัฒนาผลิตภัณฑ์ที่มีประสิทธิภาพ

• การนำนวัตกรรมมาปรับใช้: ความคิดสร้างสรรค์เป็นหัวใจหลักในการคิดค้นนวัตกรรมใหม่ ๆ ซึ่งเป็นสิ่งที่สำคัญในทุกกระบวนการออกแบบ

• การปรับปรุงผลิตภัณฑ์: ใช้ความคิดสร้างสรรค์ในการพัฒนาและปรับปรุงผลิตภัณฑ์ที่มีอยู่ให้มีคุณสมบัติที่ดีกว่าเดิม หรือให้ตอบสนองต่อความต้องการของผู้ใช้มากยิ่งขึ้น