ความมุ่งหมายของการวิจัยนี้เพื่อพัฒนาชุดการเรียนการสอน เพื่อแก้ไขข้อบกพร่องในการแก้โจทย์ปัญหาคณิตศาสตร์ของนักเรียน ชั้นประถมศึกษาปีที่ 4 ชุดการเรียนการสอนที่พัฒนาขึ้นนี้มีลักษณะ เป็นสื่อประสม อันได้แก่ แผ่นโปร่งใส แบบฝึกกลุ่ม แบบฝึกรายบุคคล และเกมการแข่งขัน พัฒนาโดยใช้ทฤษฎีการรู้คิด (cognitive theory) และทฤษฎีการซึมซับ (absorption theory) หลักการเรียนรู้ แบบร่วมกัน (cooperative learning) หลักการเรียนรู้เป็นรายบุคคล (individual learning) และหลักการเรียนแบบรอบรู้ (mastery learning) ประกอบด้วยชุดการเรียนการสอนย่อย 3 ชุดคือ ชุดการเรียนการสอนเพื่อพัฒนาความสามารถในการวิเคราะห์โจทย์ปัญหา ชุดการเรียนการสอนเพื่อพัฒนาความสามารถในการหา วิธีแก้โจทย์ปัญหา และชุดการเรียนการสอนเพื่อพัฒนาความสามารถในการแก้โจทย์ปัญหา ทั้ง 3 ชุดนี้มีลักษณะต่อเนื่องและเป็นลำดับขั้นกันใช้แผนแบบการทดลอง ที่มีกลุ่มควบคุมและมีการทดสอบก่อนและหลังกับนักเรียนชั้นประถมศึกษา ปีที่ 4 จำนวน 59 คน ซึ่งมีความสามารถในการคิดคำนวณ แต่มี ข้อบกพร่องในการแก้โจทย์ปัญหา กลุ่มทดลองใช้ชุดการเรียนการสอน ทั้ง 3 ชุดย่อย ส่วนกลุ่มควบคุมได้รับการสอนตามปกติ พบว่าชุดการเรียน การสอนชุดนี้มีประสิทธิภาพตามเกณฑ์ความสัมพันธ์ระหว่างกระบวนการ และผลลัพธ์โดยเฉลี่ย เกณฑ์พัฒนาการของผู้เรียน และเกณฑ์ความคงทน ในการเรียนรู้ ชุดการเรียนการสอนย่อยทั้ง 3 ชุดมีประสิทธิภาพสูงกว่า เกณฑ์เมื่อใช้กับนักเรียนที่มีภูมิหลังทางการเรียนคณิตศาสตร์แปรปรวน แต่ถ้าใช้กับนักเรียนที่มีภูมิหลังทางการเรียนคณิตศาสตร์ต่ำจะพบว่า ชุดการเรียนการสอนย่อยชุดที่ 1 มีประสิทธิภาพตามเกณฑ์ที่กำหนด ส่วนชุดการเรียนการสอนย่อยชุดที่ 2 และ 3 มีประสิทธิภาพต่ำกว่าเกณฑ์ ตามเกณฑ์พัฒนาการของผู้เรียน พบว่านักเรียนที่มีภูมิหลังทางการเรียน คณิตศาสตร์แปรปรวนและต่ำต่างเกิดการเรียนรู้โดยเฉลี่ยเท่าเทียมกัน ในชุดการเรียนการสอนย่อย ชุดที่ 1 และ 2 แต่จะแตกต่างกันในชุดที่ 3 โดยนักเรียนที่มีภูมิหลังทางคณิตศาสตร์แปรปรวนเกิดการเรียนรู้ โดยเฉลี่ยสูงกว่านักเรียนที่มีภูมิหลังทางคณิตศาสตร์ต่ำ