วิทยาการคำนวณ

วิทยาการคานวณ COMPUTATIONAL THINKING นางสาว ธญั ญ์ชนก สรุ ะสงั วาลย์ เสนอ คณุ ครู นวพร ษฐั เสน

แนวคดิ เชงิ คานวณ (computational thinking) คือกระบวนการแก้ปัญหาใน หลากหลายลกั ษณะ เช่น การจดั ลาดบั เชิงตรรกศาสตร์ การวิเคราะห์ข้อมลู และการ สร้างสรรค์วิธีแก้ปัญหาไปทีละขนั ้ ทีละตอน(หรือท่ีเรียกว่าอลั กอริทมึ่ ) รวมทงั ้ การยอ่ ย ปัญหาที่ชว่ ยให้รับมือกบั ปัญหาท่ีซบั ซ้อนหรือมีลกั ษณะเป็นคาถามปลายเปิดได้ วธิ ี คิดเชิงคานวณมีความจาเป็นในการพฒั นาแอพพลเิ คชนั่ ตา่ งๆ สาหรับคอมพิวเตอร์ แต่ในขณะเดียวกนั วธิ ีคดิ นีย้ งั ชว่ ยแก้ปัญหาในวชิ าตา่ งๆ ได้ด้วย ดงั นนั ้ เอง เมอ่ื มี การบรู ณาการวิธีิคิดเชงิ คานวณผา่ นหลกั สตู รในหลากหลายแขนงวชิ า นกั เรียนจะเหน็ ความสมั พนั ธ์ระหวา่ งแต่ละวชิ า รวมทงั ้ สามารถนาวิธีคดิ ที่เป็นประโยชน์นี ้ไปใช้ แก้ปัญหาในชีวติ จริงได้ในระยะยาว

4 เสาหลัก ของการคดิ เชงิ คานวณ • Decomposition (การย่อยปัญหา) หมายถงึ การยอ่ ยปัญหาหรือ ระบบทซ่ี บั ซ้อนออกเป็นสว่ นเลก็ ๆ เพื่อให้ง่ายตอ่ การจดั การและ แก้ปัญหา เช่น หากต้องการเข้าใจวา่ ระบบของจกั รยานทางานยงั ไง ทาได้โดยการแยกจกั รยานออกเป็นสว่ นๆ แล้วสงั เกตและทดสอบการ ทางานของแตล่ ะองค์ประกอบ จะเข้าใจได้งา่ ยกว่าวิเคราะห์จาก ระบบใหญ่ท่ีซบั ซ้อน

• Pattern Recognition (การจดจารูปแบบ) เม่ือเรายอ่ ยปัญหา ออกเป็นสว่ นเลก็ ๆ ขนั้ ตอนต่อไปคอื การหารูปแบบหรือลกั ษณะท่ี เหมือนกนั ของปัญหาเลก็ ๆ ที่ถกู ยอ่ ยออกมา เชน่ หากต้องวาดซรี ี่ส์ รูปแมว แมวทงั้ หลายย่อมมลี กั ษณะบางอยา่ งทเี่ หมอื นกนั พวกมนั มี ตา หาง ขน และชอบกินปลา และร้องเหมียวๆ ลกั ษณะท่มี ีร่วมกนั นี ้ เราเรียกวา่ รูปแบบ เม่อื เราสามารถอธิบายแมวตวั หนง่ึ ได้ เราจะ อธิบายลกั ษณะของแมวตวั อื่นๆ ได้ ตามรูปแบบท่ีเหมือนกนั นน่ั เอง

• Abstraction (ความคิดด้านนามธรรม) คือการม่งุ ความคิดไปที่ ข้อมลู สาคญั และคดั กรองส่วนที่ไมเ่ กี่ยวข้องออกไป เพ่ือให้จดจ่อ เฉพาะสิง่ ท่ีเราต้องการจะทา เช่น แม้วา่ แมวแตล่ ะตวั จะมีลกั ษณะ เหมือนกนั แตม่ นั ก็มีลกั ษณะเฉพาะตวั ท่ีตา่ งกนั เช่น มีตาสเี ขียว ขน สีดา ชอบกินปลาทู ความคิดด้านนามธรรมจะคดั กรองลกั ษณะที่ ไมไ่ ด้ร่วมกนั กบั แมวตวั อื่นๆ เหล่านี ้ออกไป เพราะรายละเอียดที่ไม่ เกี่ยวข้องเหลา่ นี ้ไมไ่ ด้ชว่ ยให้เราอธิบายลกั ษณะพืน้ ฐานของแมวใน การวาดภาพมนั ออกมาได้ กระบวนการคดั กรองส่งิ ที่ไมเ่ ก่ียวข้อง ออกไป และม่งุ ท่รี ูปแบบซง่ึ ช่วยให้เราแก้ปัญหาได้เรียกว่า แบบจาลอง(model) เม่ือเรามคี วามคิดด้านนามธรรม มนั จะชว่ ยให้ เรารู้ว่าไมจ่ าเป็นท่ีแมวทกุ ตวั ต้องหางยาวและมีขนสนั้ หรือทาให้เรามี โมเดลความคดิ ทช่ี ดั เจนขนึ ้ นน่ั เอง

• Algorithm Design (การออกแบบอัลกอริท่มึ ) คือการพฒั นา แนวทางแก้ปัญหาอย่างเป็นขนั้ เป็นตอน หรือสร้างหลกั เกณฑ์ขนึ ้ มา เพ่ือดาเนินตามทลี ะขนั้ ตอนในการแก้ไขปัญหา เช่น เมือ่ เราต้องการ สง่ั คอมพิวเตอร์ให้ทางานบางอย่าง เราต้องเขียนโปรแกรมคาสง่ั เพ่ือให้มนั ทางานไปตามขนั้ ตอน การวางแผนเพื่อให้คอมพิวเตอร์ ทางานตอบสนองความต้องการของเรานีเ้อง ทเ่ี รียกว่าวธิ ีคิดแบบอลั กอริทม่ึ คอมพิวเตอร์จะทางานได้ดีเพียงใด ขนึ ้ อย่กู บั ชดุ คาสงั่ อลั กอริ ทม่ึ ทีเ่ ราสง่ั ให้มนั ทางานนน่ั เอง การออกแบบอลั กอริทม่ึ ยงั เป็น ประโยชน์ตอ่ การคานวณ การประมวลผลข้อมลู และการวางระบบ อตั โนมตั ิตา่ งๆ

การเขยี นผงั งาน FLOWCHART ผงั งาน (Flowchart) คือ แผนภาพแสดงลาดบั ข้นั ตอนการทางานของ Algorithm, Workflow, Process เป็นเคร่ืองมือใชก้ ารรวบรวมจดั ลาดบั ความคิด เพ่ือใหเ้ ห็นข้นั ตอนการทางานที่ชดั เจนและใชว้ างแผนการทางานข้นั แรก โดย สัญลกั ษณ์ Flowchart แสดงถึงการทางานลกั ษณะต่างๆ เช่ือมต่อกนั Flowchart ถูกใชใ้ นการออกแบบ เพื่อช่วยใหเ้ ห็นภาพสิ่งที่เกิดข้ึนและช่วยให้ เขา้ ใจกระบวนการทางานและบางทีอาจช่วยหาขอ้ บกพร่องภายในงานอีกดว้ ย เช่น ปัญหาคอขวด (ปัญหาท่ีมีงานไปกองที่ส่วนใดส่วนหน่ึงและส่วนอื่นเกิด การรอ) เป็นตน้ ผงั งานแบ่งได้ 2 ประเภท 1. ผงั งานระบบ (System Flowchart) คือ ผงั งานที่แสดงข้นั ตอนการทางานใน ระบบอยา่ งกวา้ งๆ แต่ไม่เจาะลงในระบบงานยอ่ ย 2. ผงั งานโปรแกรม (Program Flowchart) คือ ผงั งานท่ีแสดงถึงข้นั ตอนในการ ทางานของโปรแกรม ต้งั แต่รับขอ้ มูล คานวณ จนถึงแสดงผลลพั ธ์

ตารางแสดงสญั ลกั ษณ์ที่ใชใ้ นการเขียนผงั งาน





โครงสร้างของผงั งาน (Sequence Structure) โครงสร้างพืน้ ฐาน ของผงั งานแบ่งเป็ น 3 ประเภท ดังนี้ 1. โครงสร้างแบบลาดบั (Sequential Structure) หมายถึง โครงสร้างท่ีแสดงข้นั ตอนการทางานเป็นไปตามลาดบั ก่อนหลงั  1. โครงสร้างแบบลาดบั ตวั อย่าง ลาดบั ข้นั ตอนการวางแผนไปโรงเรียน เริ่มต้น ตื่นนอน อาบน้าแต่งตวั ไปโรงเรียน จบ ☺ การจาลองความคดิ เป็ นผงั งาน (แบบลาดบั )

2. โครงสร้างแบบมีทางเลือก (Selection Structure) หมายถึง โครงสร้างท่ีมีเงื่อนไข ข้นั ตอนการทางานบางข้นั ตอน ตอ้ งมีการตดั สินใจ 2. โครงสร้างแบบทางเลือก ตวั อย่าง ลาดบั ข้นั ตอนการประเมินผลสอบ เริ่มต้น ทดสอบ ตรวจผลการสอบและคิดคะแนนท่ีได้ ตรวจสอบคะแนนที่ไดว้ า่ นอ้ ยกวา่ ร้อยล่ะ 50 หรือไม่ ถา้ นอ้ ยกวา่ ใหส้ อบแกต้ วั ถา้ ไม่นอ้ ยกวา่ ใหส้ อบผา่ น จบ ☺ การจาลองความคดิ เป็ นผงั งาน (แบบทางเลือก)

3. โครงสร้างแบบทาซ้า (Repetition Structure) หมายถึง โครงสร้างท่ีข้นั ตอนการทางานบางข้นั ตอนไดร้ ับการประมวลผลมากกวา่ 1 คร้ัง 3. โครงสร้างแบบทาซ้า ตัวอย่าง ลาดบั การตกั น้าจากตุ่มคร้ังล่ะ 1 ขนั ใส่จนถงั น้าเตม็ เร่ิมต้น ตกั น้าจากตุ่ม 1 ขนั เทน้าใส่ถงั ตรวจสอบน้าเตม็ ถงั หรือไม่ ถา้ ไม่เตม็ ใหต้ กั น้าต่อไป ถา้ เตม็ ใหห้ ยดุ ตกั น้า จบ ☺ การจาลองความคดิ เป็ นผงั งาน (แบบทาซา้ )