รายงาน

เร่ืองแนวคิดเชงิ คำนวณ จดั ทำโดย ด.ญ ศภุ ำพชิ ญ์ แสนรัตน์ โรงเรียนบ้ำนโนนกงุ แนวคิดเชิงคำนวน

แนวคดิ เชิงคำนวณ (computational thinking) เป็นกระบวนกำรวเิ ครำะห์ปัญหำ เพอ่ื ใหไ้ ดแ้ นวทำงกำรหำคำตอบอยำ่ งเป็นข้นั ตอนท่ีสำมำรถนำไปปฏิบตั ิไดโ้ ดยบุคคลหรือ คอมพวิ เตอร์อยำ่ งถกู ตอ้ งและแม่นยำ ซ่ึงเรียกวำ่ อลั กอริทึม ทกั ษะกำรใชแ้ นวคิดเชิงคำนวณจึง สำคญั ต่อกำรแกป้ ัญหำ ช่วยใหส้ ำมำรถส่ือสำรแนวคิดกบั ผอู้ ่ืนไดอ้ ยำ่ งมีประสิทธิภำพ รวมถึง ช่วยพฒั นำพ้ืนฐำนในกำรเขียนโปรแกรม คอมพิวเตอร์ดว้ ย แนวคดิ เชิงคำนวณมอี งค์ประกอบทส่ี ำคญั 4 ส่วน ไดแ้ ก่ 1. กำรแบ่งปัญหำใหญ่เป็ นปัญหำย่อย (decomposition) เป็นกำรแตกปัญหำท่ีขบั ซอ้ นใหเ้ ป็นปัญหำยอ่ ยที่มีขนำดเลก็ ลงและซบั ซอ้ นนอ้ ยลง เพ่อื ช่วยใหก้ ำรวเิ ครำะหแ์ ละ ออกแบบวธิ ีกำรแกป้ ัญหำทำไดง้ ่ำยข้ึน 2. กำรพจิ ำรณำรูปแบบ (pattern recognition) เป็นกำรวเิ ครำะหห์ ำควำม เหมือนหรือคลำ้ ยคลึงกนั ระหวำ่ งปัญหำยอ่ ยที่แตกออกมำ หรือควำมคลำ้ ยคลึงกบั ปัญหำอื่น ๆ ท่ี มีผอู้ อกแบบวธิ ีกำรแกไ้ ขไวก้ ่อนแลว้ 3. กำรคดิ เชิงนำมธรรม (abstraction) เป็นกำรแยกรำยละเอียดท่ีสำคญั และจำเป็น ต่อกำรแกป้ ัญหำออกจำกรำยละเอียดท่ีไม่จำเป็น ซ่ึงรวมไปถึงกำรแทนกลุ่มของปัญหำ ข้นั ตอน หรือกระบวนกำรท่ีมีรำยละเอียด ปลีกยอ่ ยหลำยข้นั ตอนดว้ ยข้นั ตอนใหม่เพยี งข้นั ตอนเดียว 4. กำรออกแบบอลั กอริทมี (algorithm) เป็นกำรพฒั นำกระบวนกำรหำคำตอบให้ เป็นข้นั ตอนที่บุคคล 1.1กำรแบ่งปัญหำใหญ่เป็ นปัญหำย่อย กำรแกป้ ัญหำท่ีมีควำมซบั ซอ้ นทำไดย้ ำก กำรแบ่งปัญหำใหญ่ใหเ้ ป็นปัญหำยอ่ ย ๆ ทำให้ ควำมซบั ซอ้ นของปัญหำลดลง ช่วยใหก้ ำรวเิ ครำะห์และพิจำรณำรำยละเอียดของปัญหำทำได้ อยำ่ งถ่ีถว้ น ส่งผลใหส้ ำมำรถออกแบบข้นั ตอนกำรแกป้ ัญหำยอ่ ยแต่ละปัญหำไดง้ ่ำยยงิ่ ข้ึน ลองพิจำรณำปัญหำวำดภำพตำมคำบอก โดยใหเ้ พ่อื นของนกั เรียนวำดภำพตำมท่ีนกั เรียน บอก และไม่แสดงภำพใหเ้ พ่อื นของนกั เรียนเห็น ดงั ตวั อยำ่ งต่อไปน้ี



นวคดิ เชิงคำนวณ (Computational Thinking) กำรแยกส่วนประกอบ และกำรย่อยปัญหำ (Decomposition) แนวคิดเชิงคำนวณ (Computational Thinking) เป็นกระบวนกำรวิเครำะห์ ปัญหำ เพ่ือใหไ้ ดแ้ นวทำงหำคำตอบอยำ่ งเป็นข้นั ตอนท่ีสำมำรถนำไปปฏิบตั ิไดโ้ ดยบุคคลหรือ คอมพิวเตอร์อยำ่ งถกู ตอ้ ง กำรคิดเชิงคำนวณ เป็นกระบวนกำรแกป้ ัญหำในหลำกหลำยลกั ษณะ เช่น กำรจดั ลำดบั เชิงตรรกศำสตร์ กำรวเิ ครำะห์ขอ้ มูล และกำรสร้ำงสรรคว์ ธิ ีแกป้ ัญหำไปทีละข้นั รวมท้งั กำรยอ่ ยปัญหำท่ีช่วยใหร้ ับมือกบั ปัญหำท่ีซบั ซอ้ นหรือมีลกั ษณะเป็นคำถำมปลำยเปิ ดไดว้ ิธี คิดเชิงคำนวณ จะช่วยทำใหป้ ัญหำที่ซบั ซอ้ นเขำ้ ใจไดง้ ่ำยข้ึน เป็นทกั ษะท่ีเป็นประโยชนอ์ ยำ่ งยง่ิ ต่อ ทุก ๆ สำขำวชิ ำ และทกุ เร่ืองในชีวติ ประจำวนั ซ่ึงไม่ไดจ้ ำกดั อยเู่ พียงกำรคิดใหเ้ หมือนคอมพิวเตอร์ แต่เป็นกระบวนกำรคิดแกป้ ัญหำของมนุษย์ เพื่อสง่ั ใหค้ อมพิวเตอร์ทำงำนและช่วยแกป้ ัญหำตำมที่ เรำตอ้ งกำรไดอ้ ยำ่ งมีประสิทธิภำพ แนวคิดเชิงคำนวณมีองคป์ ระกอบท่ีสำคญั 4 ส่วน ไดแ้ ก่ กำรแบ่งปัญหำใหญ่เป็ นปัญหำ ย่อย (Decomposition) กำรพจิ ำรณำรูปแบบ (Pattern Recognition) กำรคดิ เชิงนำมธรรม (Abstraction) กำรออกแบบอลั กอริทมึ (Algorithm) ในบทเรียนน้ีจะ กล่ำวเพียง กำรแบง่ ปัญหำใหญ่เป็นปัญหำยอ่ ย (Decomposition) เท่ำน้นั โดยมีรำยละเอียด ดงั น้ี

ภำพที่ 1 แนวคิดเชิงคำนวณ ท่ีมำ https://www.bbc.co.uk/bitesize/guides/zqqfyrd/revision/1, BBC กำรแบ่งปัญหำใหญ่เป็ นปัญหำย่อย (Decomposition) เป็นกำรแยกส่วนประกอบเป็นวธิ ีคิดรูปแบบหน่ึงของแนวคิดเชิงคำนวณ เป็นกำร พิจำรณำเพ่อื แบ่งปัญหำหรืองำนออกเป็นส่วนยอ่ ย ทำใหส้ ำมำรถ จดั กำรกบั ปัญหำหรืองำนไดง้ ่ำย ข้ึน กำรแตกปัญหำที่ซบั ซอ้ นใหเ้ ป็นปัญหำยอ่ ยที่มีขนำดเลก็ ลงและซบั ซอ้ นนอ้ ยลง เพอ่ื ช่วยใหก้ ำร วเิ ครำะห์และออกแบบวธิ ีกำรแกป้ ัญหำทำไดง้ ำ่ ยข้ึน ในกำรเขียนโปรแกรมคอมพิวเตอร์ เช่น กำร เขียนโปรแกรมแยกเป็นส่วน ๆ แยกเป็นแพก็ เกจ แยกเป็นโมดูล หรือมองเป็น layer หรือกำร แบ่งปัญหำเม่ือจะแกไ้ ขอุปกรณ์ เช่น กำรแยกส่วนประกอบของพดั ลม แบ่งเป็นใบพดั มอเตอร์ ตะแกรงหนำ้ ขอบตะแกรง ฝำครอบ ฐำนพดั ลม เป็นตน้ หรือ กำรแยกส่วนประกอบของ รถจกั รยำน แบ่งเป็น ลอ้ หนำ้ ลอ้ หลงั หลงั อำน โซ่ โช๊ค แฮนด์ มือเบรก เป็นตน้ ถำ้ มองใน รำยละเอียดของลอ้ จกั รยำนจะเห็น วำ่ ประกอบดว้ ย ยำงลอ้ วงลอ้ และซ่ีลวด หรือถำ้ พิจำรณำชุด ขบั เคลื่อนก็จะพบวำ่ ประกอบดว้ ยเฟื อง โซ่ และบนั ได เป็นตน้

 กำรคิดเชิงคำนวณ (computational thinking) คือกระบวนกำรแกป้ ัญหำในหลำกหลำยลกั ษณะ เช่น กำรจดั ลำดบั เชิง ตรรกศำสตร์ กำรวิเครำะหข์ อ้ มูล และกำรสร้ำงสรรคว์ ธิ ีแกป้ ัญหำไปทีละข้นั ทีละตอน(หรือที่เรียกวำ่ อลั กอริท่ึม) รวมท้งั กำรยอ่ ยปัญหำที่ช่วยให้ รับมือกบั ปัญหำท่ีซบั ซอ้ นหรือมีลกั ษณะเป็นคำถำมปลำยเปิ ดได้ วิธีคิดเชิงคำนวณมีควำมจำเป็นในกำรพฒั นำแอพพลิเคชนั่ ต่ำงๆ สำหรับ คอมพิวเตอร์ แต่ในขณะเดียวกนั วธิ ีคิดน้ียงั ช่วยแกป้ ัญหำในวิชำต่ำงๆ ไดด้ ว้ ย ดงั น้นั เอง เม่ือมีกำรบรู ณำกำรวิธีิคิดเชิงคำนวณผำ่ นหลกั สูตรใน หลำกหลำยแขนงวชิ ำ นกั เรียนจะเห็นควำมสมั พนั ธร์ ะหวำ่ งแต่ละวชิ ำ รวมท้งั สำมำรถนำวิธีคิดท่ีเป็นประโยชนน์ ้ี ไปใชแ้ กป้ ัญหำในชีวิตจริงไดใ้ น ระยะยำว สรุปคำจำกดั ควำมของกำรคดิ เชิงคำนวณ  ไมไ่ ดจ้ ำกดั อยเู่ พียงกำรคิดใหเ้ หมือนคอมพิวเตอร์  ไมไ่ ดจ้ ำกดั อยเู่ พียงกำรคิดในศำสตร์ของนกั วทิ ยำศำสตร์คอมพิวเตอร์  แต่เป็นกระบวนกำรคิดแกป้ ัญหำของมนุษย์ เพื่อสงั่ ใหค้ อมพิวเตอร์ทำงำนและช่วยแกป้ ัญหำตำมที่เรำตอ้ งกำรไดอ้ ยำ่ งมีประสิทธิภำพ  วิธีคิดเชิงคำนวณ ช่วยทำใหป้ ัญหำท่ีซบั ซอ้ นเขำ้ ใจไดง้ ่ำยข้ึน เป็นทกั ษะท่ีเป็นประโยชนอ์ ยำ่ งยง่ิ ตอ่ ทกุ ๆ สำขำวิชำ และทุกเรื่องใน ชีวติ ประจำวนั 4 เสำหลกั ของกำรคดิ เชิงคำนวณ  Decomposition (กำรย่อยปัญหำ) หมำยถึงกำรยอ่ ยปัญหำหรือระบบท่ีซบั ซอ้ นออกเป็นส่วนเลก็ ๆ เพ่ือใหง้ ่ำยต่อกำรจดั กำรและ แกป้ ัญหำ เช่น หำกตอ้ งกำรเขำ้ ใจวำ่ ระบบของจกั รยำนทำงำนยงั ไง ทำไดโ้ ดยกำรแยกจกั รยำนออกเป็นส่วนๆ แลว้ สังเกตและทดสอบกำรทำงำน ของแตล่ ะองคป์ ระกอบ จะเขำ้ ใจไดง้ ่ำยกวำ่ วเิ ครำะหจ์ ำกระบบใหญ่ท่ีซบั ซอ้ น  Pattern Recognition (กำรจดจำรูปแบบ) เม่ือเรำยอ่ ยปัญหำออกเป็นส่วนเลก็ ๆ ข้นั ตอนต่อไปคือกำรหำรูปแบบหรือลกั ษณะที่ เหมือนกนั ของปัญหำเลก็ ๆ ที่ถูกยอ่ ยออกมำ เช่น หำกตอ้ งวำดซีรี่ส์รูปแมว แมวท้งั หลำยยอ่ มมีลกั ษณะบำงอยำ่ งท่ีเหมือนกนั พวกมนั มีตำ หำง ขน และชอบกินปลำ และร้องเหมียวๆ ลกั ษณะท่ีมีร่วมกนั น้ี เรำเรียกวำ่ รูปแบบ เมื่อเรำสำมำรถอธิบำยแมวตวั หน่ึงได้ เรำจะอธิบำยลกั ษณะของแมวตวั อื่นๆ ได้ ตำมรูปแบบท่ีเหมือนกนั นนั่ เอง  Abstraction (ควำมคดิ ด้ำนนำมธรรม) คือกำรมุ่งควำมคิดไปท่ีขอ้ มลู สำคญั และคดั กรองส่วนท่ีไม่เกี่ยวขอ้ งออกไป เพื่อใหจ้ ดจ่อเฉพำะ สิ่งท่ีเรำตอ้ งกำรจะทำ เช่น แมว้ ำ่ แมวแต่ละตวั จะมีลกั ษณะเหมือนกนั แต่มนั ก็มีลกั ษณะเฉพำะตวั ท่ีตำ่ งกนั เช่น มีตำสีเขียว ขนสีดำ ชอบกินปลำ ทู ควำมคิดดำ้ นนำมธรรมจะคดั กรองลกั ษณะที่ไม่ไดร้ ่วมกนั กบั แมวตวั อ่ืนๆ เหลำ่ น้ี ออกไป เพรำะรำยละเอียดที่ไม่เก่ียวขอ้ งเหล่ำน้ี ไมไ่ ดช้ ่วยให้ เรำอธิบำยลกั ษณะพ้ืนฐำนของแมวในกำรวำดภำพมนั ออกมำได้ กระบวนกำรคดั กรองสิ่งท่ีไมเ่ ก่ียวขอ้ งออกไป และมุ่งท่ีรูปแบบซ่ึงช่วยใหเ้ รำ แกป้ ัญหำไดเ้ รียกวำ่ แบบจำลอง(model) เมื่อเรำมีควำมคิดดำ้ นนำมธรรม มนั จะช่วยใหเ้ รำรู้วำ่ ไมจ่ ำเป็นที่แมวทุกตวั ตอ้ งหำงยำวและมีขนส้นั หรือทำใหเ้ รำมีโมเดลควำมคิดที่ชดั เจนข้ึนนน่ั เอง  Algorithm Design (กำรออกแบบอลั กอริท่มึ ) คือกำรพฒั นำแนวทำงแกป้ ัญหำอยำ่ งเป็นข้นั เป็นตอน หรือสร้ำงหลกั เกณฑข์ ้ึนมำเพ่ือ ดำเนินตำมทีละข้นั ตอนในกำรแกไ้ ขปัญหำ เช่น เมื่อเรำตอ้ งกำรสง่ั คอมพิวเตอร์ใหท้ ำงำนบำงอยำ่ ง เรำตอ้ งเขียนโปรแกรมคำสั่งเพ่ือใหม้ นั ทำงำน ไปตำมข้นั ตอน กำรวำงแผนเพื่อใหค้ อมพิวเตอร์ทำงำนตอบสนองควำมตอ้ งกำรของเรำน้ีเอง ที่เรียกวำ่ วิธีคิดแบบอลั กอริท่ึม คอมพิวเตอร์จะ ทำงำนไดด้ ีเพียงใด ข้ึนอยกู่ บั ชุดคำสั่งอลั กอริท่ึมที่เรำสัง่ ใหม้ นั ทำงำนนนั่ เอง กำรออกแบบอลั กอริท่ึมยงั เป็นประโยชนต์ ่อกำรคำนวณ กำร ประมวลผลขอ้ มลู และกำรวำงระบบอตั โนมตั ิตำ่ งๆ แตเ่ ม่ือนำแนวคิด 4 เสำหลกั น้ี ไปใชใ้ นหลกั สูตร พบวำ่ มีควำมซบั ซอ้ นมำกเกินกวำ่ ท่ีเดก็ ประถมจะเขำ้ ใจได้ จึงมีกำรสร้ำงคำจำกดั ควำมข้ึนมำใหม่ เพื่อใหเ้ หมำะสมกบั เดก็ มำกข้ึน รวมท้งั เหมำะกบั ครูหรือผปู้ กครอง ในกำรประยกุ ตค์ ำจำกดั ควำมเหลำ่ น้ีไปใชเ้ พื่อกระตนุ้ กำรคิดเชิงคำนวณ  Tinkering (สร้ำงควำมชำนำญ) เป็นกำรฝึ กทกั ษะผำ่ นกำรเลน่ กำรสำรวจ โดยไม่ไดม้ ีเป้ ำหมำยแน่ชดั เหมือนเป็นกำรทดลองส่ิงใหมๆ่ โดยเดก็ จะฝี กควำมชำนำญผำ่ นกำรทำซ้ำๆ หรือลองวธิ ีกำรใหม่ๆ ในแต่ละสถำนกำรณท์ ี่ตอ้ งเผชิญ  Collaborating (สร้ำงควำมสำมัคคี , ทำงำนร่วมกนั ) เป็นกำรทำงำนร่วมกบั ผอู้ ่ืน ไมว่ ำ่ จะเป็นกิจกรรมใดๆ หรืองำนอดิเรกในยำมวำ่ ง เป็นกำรร่วมมือกนั เพื่อใหง้ ำนน้นั ๆ ไดผ้ ลลพั ธท์ ี่ดีที่สุด  Creating (สร้ำงควำมคดิ สร้ำงสรรค์) เป็นกำรคิดคน้ ส่ิงท่ีเป็นตน้ แบบ หรือสร้ำงสรรคค์ ณุ ค่ำใหก้ บั กิจกรรมใดๆ เช่น กำรสร้ำงเกม แอนนิ เมชน่ั หรือหุ่นยนตง์ ำ่ ยๆ เปิ ดโอกำสใหเ้ ดก็ ไดม้ ีส่วนร่วมในกำรออกแบบและสร้ำงสิ่งต่ำงๆ แทนที่จะแคฟ่ ัง สงั เกต และลงมือใช้ ตำมที่ครูสอน

 Debugging (สร้ำงวธิ ีกำรแก้ไขจุดบกพร่อง) เป็นกำรเรียนรู้ท่ีจะแกไ้ ขขอ้ ผิดพลำดตำ่ งๆ ที่เกิดข้ึน โดยเฉพำะอยำ่ งยง่ิ กิจกรรมใดๆ ท่ีตอ้ ง ทำแบบเป็นข้นั เป็นตอน เม่ือเจอจุดที่ผดิ พลำด ตอ้ งคิดวิเครำะห์อยำ่ งเป็นเหตเุ ป็นผล เพ่ือแกไ้ ขและไมใ่ หเ้ กิดส่ิงน้นั ข้ึนอีก  Persevering (สร้ำงควำมอดทน , ควำมพยำยำม) เป็นกำรเผชิญหนำ้ กบั ควำมทำ้ ทำยในกำรทำกิจกรรมท่ียำกและซบั ซอ้ น แมจ้ ะ ลม้ เหลวแตต่ อ้ งไม่ลม้ เลิก ตอ้ งใชค้ วำมพำกเพียรในกำรทำงำนชิ้นน้นั ๆ แมจ้ ะตอ้ งรับมือกบั สิ่งท่ียำกและสร้ำงควำมสับสนใหใ้ นบำงคร้ัง แต่ตอ้ งมี ควำมมงุ่ มน่ั ไมย่ อมแพ้ เพื่อผลลพั ธท์ ่ีดีตำมท่ีตอ้ งกำร โดยสรุปแลว้ กำรคิดเชิงคำนวณ เป็น”วธิ ีคิด” ใหเ้ ขำ้ ใจกระบวนกำรแกป้ ัญหำ สำมำรถวิเครำะหแ์ ละคิดอยำ่ งมีตรรกะ เป็นระบบและสร้ำงสรรค์ รวมท้งั สำมำถนำวิธีคิดเชิงคำนวณไปปรับใชแ้ กไ้ ขปัญหำในสำขำวิชำต่ำงๆ ไดอ้ ยำ่ งกวำ้ งขวำง เป็นประโยชนใ์ นกำรต่อยอดองคค์ วำมรู้ตำ่ งๆ ไปตลอด ชวั่ ชีวิต