เนื้อหาการสอนวิทยาการคำนวณ ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1

เทคโนโลยี (วทิ ยาการคานวณ) กล่มุ สาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตร์ ช้ันมธั ยมศึกษาปที ่ี 1

สารบญั บทที่ 1 แนวคดิ เชิงนามธรรม บทท่ี 2 การแกป้ ัญหา บทท่ี 3 การโปรแกรมด้วยภาษาไพทอน บทที่ 4 การโปรแกรมดว้ ย Scratch บทท่ี 5 ขอ้ มลู และการประมวลผล บทที่ 6 การใช้เทคโนโลยสี ารสนเทศอยา่ งปลอดภยั

บทท่ี 1 แนวคดิ เชิงนามธรรม แนวคิดเชิงนามธรรม (abstract thinking หรือ abstraction) เป็น องค์ประกอบหนึ่งของแนวคิดเชิงคานวณ (computational thinking) ซึ่ง ใช้กระบวนการคัดแยกคุณลักษณะที่สาคัญออกจากรายละเอียดปลึกย่อย ในปัญหา หรืองานที่กาลังพิจารณา เพื่อให้ได้ข้อมูลที่จาเป็นและเพียงพอใน การแกป้ ัญหา

นักคณิตศาสตร์ชื่อเลออนฮาร์ด ออยเลอร์ (Leonhard Euler) เป็น หนึ่งในผู้นาแนวคิดเชิงนามธรรมลักษณะนี้มาแก้ปัญหาการเดินข้ามสะพาน ท้ังเจ็ดแห่ง ในปี ค.ศ. 1736 โดยอาศัยรูปแบบที่เรียบง่ายนี้มาพิสูจน์ได้ว่าไม่ มเี ส้นทางใดทจ่ี ะเดินขา้ มสะพานได้

บทท่ี 2 การแก้ปัญหา การเขียนโปรแกรมเพื่อแก้ปัญหานั้นไม่จาเป็นต้องใช้กับ สถานการณ์ที่ซับซ้อนเสมอไป แต่ยังสามารถเขียนโปรแกรมเพื่อ แก้ปญั หาในชวี ิตประจาวนั ได้

ขัน้ ตอนการแก้ปัญหา การแก้ปัญหาเป็นกิจกรรมพื้นฐานในการดารงชีวิตของมนุษย์ปัญหาบาง ปัญหาสามารถหาคาตอบได้ในทันที ขณะที่บางปัญหาอาจต้องใช้เวลานานในการ ค้นนหาคาตอบ ซึ่งคาตอบที่ได้ต้องสามารถพิสูจน์ได้ว่าเป็นคาตอบ ที่ถูกต้อง น่าเชื่อถือ และสามารถนาไปอ้างอิงต่อได้ การแก้ปัญหาของแต่ละบุคคลมีขั้นตอน และใช้เวลาที่แตกต่างกัน ความรู้และประสบการณ์จะส่งผลต่อความสามารถในการ แกป้ ญั หา อยา่ งไรกต็ ามทกุ คนต่างต้องการหาวิธีการในการแก้ญหาที่ทาให้ได้คาตอบ ทีถ่ กู ต้องในเวลารวดเร็ว

การแก้ปญั หา ประกอบดว้ ย 4 ขัน้ ตอนดังน้ี การวิเคราะหแ์ ละกาหนด รายละเอยี ดของปัญหา การวางแผนการแก้ปัญหา การดาเนินการแกป้ ัญหา การตรวจสอบและปนะเมนิ ผล

การเขยี นรหสั ลาลองและผงั งาน เมื่อเราทาความเข้าใจกับปัญหาและความต้องการแล้ว สิ่งต่อไปคือการคิดอย่างมี เหตุผลเพื่อหาแนวทางในการแก้ปญั หา โดยกระบวนการในการออกแบบแนวทางการแก้ปัญหา นั้น จะต้องถ่ายทอดความคิดและความเข้าใจไปสู่การนาไปปฏิบัติได้ การถ่ายทอดความคิด จะต้องมีจุดเริ่มต้น จุดสิ้นสุด และลาดับก่อนหลังที่ชัดเจนอาจอยู่ในรูปของข้อความที่เรียงกัน เปน็ ลาดับซ่งึ เรยี กว่ารหัสลาลอง (pseudocode) หรืออยู่ในรูปผังงาน (flowchart) ที่ประกอบ ไปดว้ ยสญั ลกั ษณ์ ข้อความ และเส้นเชื่อมโยง ทาให้เห็นคาสั่งที่ต้องปฏิบัติ ลักษณะการทางาน และลาดับในการปฏิบัติงาน การถ่ายทอดความคิดเป็นเครื่องมือที่จะช่วยให้สามารถวาง แผนการแก้ปัญหา และพัฒนาโปรแกรมได้อย่างถูกต้องครบถ้วน และตรวจสอบได้โดยเฉพาะ ปัญหา หรอื โปรแกรมท่ชี บั ซอ้ น

1. รหสั ลาลอง การเขียนรหัสลาลองเป็นการใช้คาบรรยายอธบิ ายข้ันตอนอยา่ งชดั เจนในการแก้ปัญหา หรือการทางานของโปรแกรมซึง่ รปู แบบการเขยี นจะข้ึนอยู่กับประสบการณ์ และความถนัดของ ผเู้ ขียน โดยอาจเขียนเป็นภาษาพูด ทาให้เขยี นง่ายไม่ต้องกงั วลรปู แบบ ถ้าผู้เขียนมีความชานาญแล้ว สามารถเขียนหัสลาลองในรูปแบบที่คล้ายกับภาษา โปรแกรม ซึ่งจะสามารถน้าไปตัดแปลงเป็นภาษาโปรแกรมได้ง่าย การใช้รหัสลาลองในการ ถ่ายทอดความคดิ แสดง

2. ผังงาน ผังงานเป็นเครื่องมือหนึ่งที่ใช้ในการวางแผนหรือออกแบบการแก้ปัญหาเพื่ อให้ สามารถนาไปปฏิบัติตาม หรือเขียนโปรแกรมเพื่อสั่งให้เครื่องคอมพิวเตอร์ทางานได้ง่าย สถาบันมาตรฐานแห่งชาติอเมริกา (The American National Standard Institute: ANS) ได้กาหนดสัญลักษณ์ที่เป็นมาตรฐานในการ เขียนผังงานไว้ ซึ่งในที่นี้จะแนะนาการ ใชง้ าน 5 สญั ลักษณ์พื้นฐาน

บทที่ 3 การโปรแกรมดว้ ยภาษาไพทอน การเขียนโปรแกรมไพทอนจะใช้เครื่องมือช่วยในการพัฒนาโปรแกรมท่ี เรียกว่า ไอดีอี (Integrated Development Environment: IDE) ซึ่งประกอบด้วย เคร่ืองมอื แก้ไขโปรแกรมต้นฉบับ (source code editor) เครอ่ื งมอื แกไ้ ขจุดบกพรอ่ ง ของโปรแกรม (debugger) และเครื่องมือช่วยให้โปรแกรมทางาน หรือรันโปรแกรม (run) ไพทอนไอดีอีโดยทว่ั ไปจะทางานตามคาส่งั ไดใ้ น 2 โหมด คอื 1. โหมดอิมมีเดยี ท (immediate mod) 2. โหมดสคริปต์ (script mode)

ชนดิ ข้อมลู พื้นฐาน โปรแกรมภาษาไพทอนมีการแบ่งประเภทของข้อมูลออกเป็นหลายประเภท โดยมี ประเภทข้อมูลพื้นฐาน คือ ข้อมูลประเภทข้อความ (string data type) และ ข้อมูลประเภท จานวน (numerical data type) 1 ข้อมูลประเภทขอ้ ความ การกาหนดขอ้ มูลท่ีเปน็ ขอ้ ความหรือสตริงใหใ้ ช้เครอ่ื งหมายอัญประกาศครอบ ข้อความที่ต้องการ กาหนด โดยเลือกใช้ได้ทั้งอัญประกาศเดี่ยว (') หรือคู่ (\") ตามความ เหมาะสม หรอื กรณที ม่ี ีขอ้ ความยาว หลายบรรทดั ต้องใช้เครื่องหมาย \" หรือ 'ติดต่อกัน 3 ตัว ครอบหนา้ และหลงั ข้อความ

2 ข้อมูลจานวน ภาษาไพทอมขี ้อมลู จานวนที่สามารถนาไปคานวณทางคณติ ศาสตรไ์ ด้ หลายชนิด ในที่นี้จะแนะนา 2 ชนิด คือ จานวนเต็มแบบมีเครื่องหมาย (signed integer) หรือเรียกว่า จานวนเต็ม (integer หรือ int) สามารถเก็บค่าจานวนเต็ม บวกและจานวนเต็มลบ และจานวนจริง (floating point number หรือ float) สามารถเก็บค่าทั้งจานวนจริงบวกและจานวนจรงิ ลบ ทอ่ี ยู่ในรปู ทศนยิ มได้

การแปลงชนิดขอ้ มลู ฟังก์ชัน input() จะรับข้อมูลเข้าจากผู้ใช้ผ่านทางคีย์บอร์ด และจะเป็นข้อมูลชนิดสตริงเท่านั้น ซึ่งไม่สามารถนาไปคานวณทาง คณิตศาสตร์ได้

การเขียนโปรแกรมไพทอนในโหมดสครปิ ต์ ในโหมดสคริปต์ นักเรียนต้องเขียนชุดคาสั่งไพทอนที่ต้องการทางานให้ครบถ้วน ทงั้ หมดกอ่ น ซ่งึ เรียกวา่ โปรแกรม โดยจะตอ้ งบนั ทึกไว้เป็นไฟล์ แล้วจึงสั่งโปรแกรมทางานตาม คาสงั่ ทั้งหมดตามลาดับ เรียกว่า การรันโปรแกรม ข้อดีของการทางานโดยใช้โหมดสคริปต์ คือ ผู้ใช้สามารถบันทึกเก็บไว้เป็นไฟล์ได้ เพื่อจะได้ นามาแก้ไขเพิ่มเติมได้ในภายหลัง และยัง สามารถสงั่ รันโปรแกรมทบี่ ันทึกไว้ไดห้ ลายคร้งั 1. สร้างจากเจกต์ 2. สร้างโปรแกรมไพทอนในโปรเจกต์ 3. การบนั ทึกไฟลแ์ ละโปรเจกต์ 4. การรนั โปรแกรมทส่ี ร้างขนึ้

การทางานแบบวนซา้ ในการเขียนโปรแกรมไพทอนมีหลายกรณีที่ต้องมีการทางานซ้า ๆ กัน ซึ่งทาให้ต้องเขียนคาสังชุดเดียวกันซ้ากันหลายครั้ง เพื่อให้การทางานมี ประสิทธิภาพ ไพทอนจึงมีคาสั่งวนซ้า (loop statement) เพื่อช่วยให้ การ เขียนคาส่ังส้นั ลง

การทางานแบบมที างเลือก ที่ผ่านมาคาสง่ั ทกุ คาสั่งท่ปี รากฎในโปรแกรมจะมีการทางานเสมอ แต่ ในบางสถานการณ์ต้องการให้คาสั่ง บางคาสั่งทางานเมื่อเงื่อนไขเป็นจริง ตามที่ระบเุ ทา่ นนั้

บทท่ี 4 การโปรแกรมด้วย Scratch โปรแกรม Scratch เปน็ โปรแกรมโอเพนซอร์ส (open source software) พัฒนาโดยนกั วจิ ัยท่หี อ้ ง ปฏิบตั กิ ารส่อื (MT Media Lab) สถาบันเทคโนโลยี่แมสชาชูเชตส์ ประเทศสหรัฐอเมริกา Scratch ออกแบบมาให้ใช้กับเด็กอายุ 8-16 ปี และเป็นทางเลือกที่ดีในการ เขียนโปรแกรมสาหรบั ผเู้ ริ่มตัน

สารวจสว่ นประกอบหลักของหน้าตา่ งโปรแกรม Scratch หน้าต่างโปรแกรม Scratch ที่ปรากฎจะมีลัษณะคล้ายโปรแกรมอื่นที่มีมนูให้ใช้งาน และพื้นที่ในการ ทางาน ซึ่งมีส่วนประกอบหลักในการทางาน 3 ส่วนคือ เวที ตัวละคร และ สครปิ ต์ 1. เวที (stage) เป็นพ้ืนทีส่ าหรบั แสดงผลลพั ธ์การทางาน 2. ตัวละคร (sprite) ในโปรแกรม Scratch สามารถกาหนดให้มีตัวละครได้หลายตัวโดยตัว ละครแตล่ ะตวั จะมีขอ้ มูลส่วนตัวทแ่ี ตกตา่ งกัน เช่น ชื่อ ชุดตัวละคร ทิศทางการเคลื่อนที่ พิกัด ของตาแหนง่ โดยชุดตัวละครจะหมายถึง เครื่องแตง่ กายและทา่ ทาง 3. สครปิ ต์ (script) เป็นพ้นื ทท่ี ใ่ี ชส้ าหรับเขียนโปรแกรม

บทท่ี 5 ข้อมูลและการประมวลผล ข้อมูล (data) หมายถึง ความจริงที่อยู่ในรูปของตัวเลข ข้อความ ภาพ เสียง ข้อสงั เกตท่ีรวบรวมมาจาก เหตกุ ารณห์ รือส่งิ ใดสงิ่ หน่งึ ขอ้ มูล ประกอบด้วย 1. ข้อมูลเชิงปริมาณ (quantitative data) อยู่ในรูปของตัวเลข เช่น จานวนเสือโครง่ อินโดจนี ใน ประเทศไทย 2. ข้อมูลเชิงคุณภาพ (qualitative data) อยู่ในรูปข้อความ อธิบาย ความหมาย บรรยายความคิดเหน็ ความร้สู ึก บทสมั ภาษณ์

การรวบรวมขอ้ มูล ข้อมูลและแหล่งของข้อมูลจะเป็นสิ่งที่ใช้กาหนดวิธีการรวบรวมข้อมูล ข้อมูล แต่ละ อย่างอาจต้องใชว้ ิธกี ารรวบรวมทแ่ี ตกตกันไป วธิ กี ารรวบรวมขอ้ มูล เช่น 1. การสัมภาษณ์ (interview) อาจเป็นการสัมภาษณ์โดยตรงหรือผ่านช่องทางการ ส่อื สารอื่น 2. การสารวจ (survey) ทาโดยสร้างแบบสารวจที่กาหนดคาถามเพื่อค้นหาข้อมูล หรอื ความเห็นท่ีตอ้ งการ 3. การสังเกต (observe) เป็นวิธีที่ง่ายที่สุด ใช้สาหรับรวบรวมข้อมูลจากเหตุการณ์ สถานการณ์ หรอื พฤตกิ รรมที่มีการเปล่ียนแปลงไป

4. การทดลอง (experiment) เปน็ การรวบรวมขอ้ มูลจากการทดลอง หรือ ทดสอบที่มีการควบคุมปัจจยั บางประการ 5. การทบทวนเอกสาร (document/literature review) เป็นการ รวบรวม ขอ้ มลู จากเอกสาร รายงาน บทความ หรือแบบฟอร์มสาหรบั รวบรวมข้อมูล 6. การสามะโน (census) เป็นการรวบรวมข้อมูลด้วยการสารวจจาก ประชากร เกี่ยวกับเร่อื งทีก่ าหนด

ซอฟต์แวรจ์ ดั การขอ้ มูล 1. ซอฟต์แวร์ประมวลคา (word processor) ใช้สาหรับสร้าง แก้ไข และ จัดรูปแบบเอกสาร โดยทางานร่วมกันผ่านอินเทอร์เน็ต เช่น Google Docs และ Microsoft Words ในชุด Office 365 2 ซอฟต์แวร์สร้างฟอร์ม (form) ใช้สาหรับสร้างแบบสารวจ/แบบสอบถาม เพ่ือรวบรวมข้อมูล โดยคาถามท่กี าหนดในแบบสารวจอาจเปน็ ได้ทั้งคาถามปลายเปิด และปลายปดิ 3. ซอฟต์แวร์ตารางทางาน (spreadsheet) ใช้สาหรับสร้างและแก้ไขตาราง ทางาน รวมถงึ การประมวลผลข้อมลู ในตารา คาสง่ั ในการประมวลผล

4. ชอฟต์แวรน์ าเสนอ (presentation) ใชส้ าหรบั สร้าง แก้ไข ตกแต่ง แฟ้มนาเสนองาน โดยสามารถ ใส่ตารางข้อมูล แผนภูมิรูปภาพรูปวาด ภาพ วีดิทัศน์ เพื่อให้ง่ายต่อการทาความเข้าใจ เกิดความน่าสนใจ และสวยงาม เช่น Google Slides และ Microsoft PowerPoint ในชดุ Office 365 5. ซอฟต์แวร์สร้างผังความคิด (concept map) ใช้สาหรับสร้าง แก้ไข ตกแต่ง ผังความคิด เช่น Mindmup.com โดยมีการใช้งานผ่าน บริการคลาวดข์ อง Google Drive

บทท่ี 6 การใชเ้ ทคโนโลยีสารสนเทศอย่างปลอดภัย ปัจจุบันเทคโนโลยีสารสนเทศมีบทบาทสาคัญและส่งผลต่อการ เปลี่ยนแปลงในทุก ๆ ด้าน ไม่ว่าจะเป็นด้นการดาเนินชีวิตประจาวัน การศกึ ษาเศรษฐกิจสงั คมการเมอื ง และการดาเนินงานในทุกสาขาอาชีพ ทา ให้ทุกคนในสังคมต้องมีการปรับตัว และพัฒนาตนเองให้ทันต่อการ เปล่ยี นแปลงของเทคโนโลยสี ารสนเทศ การใช้งานเทคโนโลยีสารสนเทศมีทั้ง คณุ และโทษ นักเรยี นตอ้ งศึกษาเพอ่ื ใชง้ านได้อย่างรเู้ ท่าทนั

ภยั คกุ คามจากการใชเ้ ทคโนโลยีสารสนเทศและการป้องกนั วธิ กี ารคุกคาม ภยั คกุ คามทม่ี าจากมนุษย์นัน้ มีหลาหลายวิธี โดยมีต้งั แต่การใชค้ วามรชู้ ้ันสงู ดา้ นไอที ไปจนถึงวธิ ี ท่ไี ม่จาเปน็ ตอ้ งใชค้ วามรูแ้ ละความสามารถทางเทคนคิ เชน่ 1) การคกุ คามโดยใช้หลักจติ วิทยา เปน็ การคกุ คามที่ใชก้ ารหลอกลวงเพ่ือให้ไดข้ อ้ มูล ทตี่ อ้ งการ โดยไม่ต้องใชค้ วามรคู้ วามชานาญด้านไอที 2) การคกุ คามดว้ ยเนอื้ หาทไ่ี ม่เหมาะสม ข้อมูลและเนื้อหาท่มี อี ยู่ในแหล่งตา่ ง ๆ บน อินเทอรเ์ นต็ มีเปน็ จานวนมากเพราะสมารถสรา้ งและเผยแพรไ่ ด้งา่ ย 3) การคุกคามโดยใชโ้ ปรแกรม เปน็ การคกุ คามโดยใชโ้ ปรแกรมเป็นเครื่องมือสาหรับ กอ่ ปญั หาดา้ นไอที

รปู แบบการป้องกันภัยคุกคาม ตรวจสอบจากสิง่ ที่ผู้ใช้รู้ เป็นการตรวจสอบตัวตนจากสิ่งที่ผู้ใช้งานรู้ แต่เพียงผเู้ ดียว ตรวจสอบจากสิ่งที่ผู้ใช้มี เป็นการตรวจสอบตัวตนจากอุปกรณ์ที่ ผใู้ ช้งาน ตอ้ งมี ตรวจสอบจากสิ่งที่เป็นส่วนหนึ่งของผู้ใช้ เป็นการตรวจสอบข้อมูล ชีวมาตร (biometrics) เชน่ ลายนิ้วมือ มา่ นตา ใบหน้า เสียง การตรวจสอบ นี้ ท่มี ีประสิทธิภาพสูงสุด แตม่ คี า่ ใชจ้ า่ ยท่ีสูงเมอื่ เปรียบ เทียบกบั วธิ อี นื่

ผจู้ ัดทา นางสาววนั วิสาข์ ชะบงิ รัมย์ รหสั นกั ศกึ ษา 60003126020 สาขาวชิ าคอมพวิ เตอร์ศกึ ษา คณะครศุ าสตร์ มหาวทิ ยาลัยราชภฏั ราชนครินทร์ ปีการศกึ ษา 2562