แนวคิดเชิงคำนวณ กับการแก้ไขปัญหา

แนวคดิ เชงิ คำนวณ ช้ันมัธยมศึกษาปีท่ี 2 โรงเรียนกสิณธรเซนตป์ เี ตอร์ จงั หวดั นนทบุรี ครูผ้สู อน นายจริ ายุ ใจกล้า เอกสารประกอบการเรียน

วทิ ยาการคำนวณ วิชาวิทยาการคำนวณ(computing science) เป็นที่แพร่หลายในหลายประเทศทั่วโลก รวมถึง ประเทศไทยด้วย ซึ่งปัจจุบันนี้ได้ถูกบรรจุอยู่ในหลักสูตรการเรียนการสอนขั้นพื้นฐานสำหรับโรงเรียนท่ัว ประเทศเรียบร้อยแล้ว นอกจากวิชานี้จะสอนเรื่องการประยุกต์ใช้เทคโนโลยี และการเข้าใจสื่อสมัยใหม่แล้ว องค์ประกอบที่สำคัญทีส่ ุดอันหนึ่งคือการสอนเรื่องของ การคิดเชิงคำนวณ (computational thinking) ที่จะ พัฒนาให้เด็ก ๆ เกิดกระบวนการคิดเชิงวิเคราะห์ คิดอย่างเป็นระบบด้วยเหตุผลอย่างเป็นขั้นเป็นตอนเพื่อ แก้ปัญหาต่าง ๆ สามารถนำไปปรับใช้เพื่อแก้ไขปัญหาในสาขาวิชาต่าง ๆ ได้ทั้ง คณิตศาสตร์ มนุษยศาสตร์ หรือวชิ าอนื่ ๆ การคิดเชิงคำนวณ คอื อะไร การคดิ เชิงคำนวณ (computational thinking) คอื กระบวนการแกป้ ญั หาในหลากหลายลกั ษณะ เชน่ การจัดลำดับเชงิ ตรรกศาสตร์ การวเิ คราะหข์ ้อมูล และการสร้างสรรคว์ ิธแี ก้ปัญหาไปทีละข้ันทีละตอน(หรือท่ี เรียกว่าอัลกอริทึ่ม) รวมทั้งการย่อยปัญหาที่ช่วยให้รับมือกับปัญหาที่ซับซ้อนหรือมีลักษณะเป็นคำถาม ปลายเปิดได้ วิธีคิดเชิงคำนวณมีความจำเป็นในการพัฒนาแอพพลิเคชั่นต่าง ๆ สำหรับคอมพิวเตอร์ แต่ใน ขณะเดียวกัน วิธีคิดนี้ยังช่วยแก้ปัญหาในวิชาต่าง ๆ ได้ด้วย ดังนั้นเอง เมื่อมีการบูรณาการวธิ ีิคิดเชิงคำนวณ ผ่านหลกั สูตรในหลากหลายแขนงวิชา นกั เรียนจะเหน็ ความสมั พันธ์ระหวา่ งแต่ละวชิ า รวมทั้งสามารถนำวิธีคิด ทีเ่ ป็นประโยชนน์ ้ี ไปใชแ้ กป้ ญั หาในชีวิตจรงิ ได้ในระยะยาว สรุปคำจำกัดความของการคิดเชงิ คำนวณ - ไมไ่ ดจ้ ำกดั อยู่เพยี งการคดิ ใหเ้ หมอื นคอมพวิ เตอร์ - ไม่ไดจ้ ำกัดอยูเ่ พียงการคิดในศาสตรข์ องนักวิทยาศาสตรค์ อมพิวเตอร์ - แต่เป็นกระบวนการคิดแก้ปญั หาของมนุษย์ เพื่อสั่งให้คอมพิวเตอร์ทำงานและช่วยแก้ปัญหาตามท่ี เราต้องการได้อยา่ งมีประสิทธิภาพ - วธิ ีคดิ เชิงคำนวณ ช่วยทำใหป้ ญั หาทซี่ ับซ้อนเข้าใจได้งา่ ยขึน้ เปน็ ทกั ษะที่เป็นประโยชนอ์ ยา่ งยิง่ ตอ่ ทุก ๆ สาขาวิชา และทกุ เรอ่ื งในชวี ิตประจำวนั

แนวคิดเชิงคำนวณ กับการแก้ปญั หา แนวคดิ เชิงคำนวณ ในทุก ๆ วัน บุรุษไปรษณีย์จะต้องนำจดหมายหรือ พัสดุส่งไปตำมที่อยู่ที่ได้ระบุไว้เป็นจำนวนมาก ดังนั้น บุรุษไปรษณีย์จะต้องทำการจัดหมวดหมู่จดหมายหรือพัสดุ โดยเรียงลำดับตำมเลขที่บ้าน หมู่ หมู่บ้าน เพื่อให้สะดวกต่อการหยิบและรวดเร็วในการทำงาน บุรุษไปรษณีย์จึงเป็นในหลายอาชีพทที่อาศัยแนวคดิเชิง คำนวณในการทำงาน โดยแนวคิดเชิงคำนวณมีความสำคัญต่อการแก้ปัญหาในชีวิตประจำวันของมนุษย์ได้ อยา่ งมปี ระสิทธิภาพ แนวคิดการแยกย่อยยอ่ ย แนวคดิเชงิ แนวคดิ การหารปู แบบ การแตกปัญหาใหญอ่ อกเป้นปัญหาย่อย ให้ คำนวณ กับการ การกำหนดแบบแผนหรือรูปแบบทมี่ ลี ักษณะ ปญั หาน้นั มขี นาดเล็กลงเพื่อใหส้ ามารถจัดการ คลา้ ยคลึงกนั จากปญั หาแต่ละส่วนย่อยตา่ ง ๆ ปญั หาในแตล่ ะสว่ นไดง้ า่ ยขึน้ แก้ปัญหา กล่าวคอื ปัญหาย่อยแตล่ ะปัญหาใช้รูปแบบในการ แนวคดิ การออกแบบขั้นตอนวธิ ี แกป้ ญั หาทีค่ ลา้ ยคลึงได้ การออกแบบลำดบั ขน้ั ตอนการแก้ไขปัญหา ด้วยการใช้แนวคดิ การออกแบบขน้ั ตอนวธิ ี แนวคดิ เชงิ นามธรรม เป็นแนวคดิ ที่สามารถนำไปใช้ในการแก้ปัญหา การหาแนวคิดเชงิ นามธรรมหรือแนวคดิ รวบ ทีม่ ีลกั ษณะแบบเดียวกันได้ ยอดของปญั หา ซงึ่ เป็นการกำหนดหลกั การ ทั่วไป ม่งุ เนน้ เฉพาะสว่ นท่ีสำคัญของปัญหา โดยไม่สนใจรายละเอยี ดท่ไี ม่จำเป็น

แบบฝกึ หัด 1. ลกั ษณะเดนของแนวคิดเชงิ คำนวณคืออะไร .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. 2. แนวคิดการแยกย่อยแตกตางจากแนวคิดเชิงนามธรรมอยา่ งไร .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. 3. พจิ ารณาข้อความตอไปน้ี แลวจัดกลมุ ใหถูกตอง (5 คะแนน) ก. ออมเกบ็ ถงุ เทาท่ีตากไว แลวจับคูถงุ เทาลายเดียวกนั ข. พมิ วางแผนจองตั๋วเคร่ืองบินไปเทยี่ วเชยี งใหมใ่ นชวงสิน้ ป ค. นักเรียนสรางแบบจำลองของระบบสุรยิ ะจากวสั ดเุ หลือใช ง. ปา่ นทำแกงสมตามสูตรท่ไี ด้จากการชมรายการสอนทำอาหาร จ. พนักงานสแกนบารโค้ดสนิ คา้ ชนิดเดยี วกันจำนวน 5 ชนิ้ ฉ. คอมพวิ เตอร์ของเจมสติดไวรสั จึงพยายามหาสาเหตุและวธิ ีการแกปญหา ช. แกวหาคาของตัวแปร x และ y ทอ่ี ยใู่ นสมการ 3y = 9x - 4 ซ. เต๋าปนดนิ น้ำมนั เปน็ รูปสตั วต่าง ๆ ได้แก ยรี าฟ ช้าง และกระต่าย ด. นำ้ หวานเลือกซ้อื เสอ้ื ยดื ท่มี ขี นาดพอดีกบั รปู รา่ งและราคาไม่แพงจนเกินไป ต. กรรมการของรายการประกวดรองเพลงแสดงความคดิ เห็นตอ่ ผู้ขาประกวดเร่ืองเทคนคิ การรอง นำ้ เสียง และการส่ืออารมณ องคป์ ระกอบของแนวคิดเชงิ นามธรรม 1. แนวคิดการแยกยอ่ ย 2. แนวคิดการหารูปแบบ 3. แนวคดิ เชิงนามธรรม 4. แนวคิดการออกแบบขัน้ ตอนวธิ ี

เฉลยแบบฝกึ หัด 1. ลักษณะเดนของแนวคิดเชงิ คำนวณคืออะไร แนวคดิ เชิงคำนวณเปน็ กระบวนการแก้ปัญหาทมี่ ีลักษณะเปน็ ลำดับข้นั ตอนชดั เจนชว่ ยแก้ปญั หาได้ สะดวกรวดเร็วมากขน้ึ 2. แนวคิดการแยกยอ่ ยแตกตางจากแนวคิดเชงิ นามธรรมอยา่ งไร แนวคดิ การแยกย่อยเนน้ การทำให้ปัญหาท่ีใหญแ่ บง่ เป็นปญั หาย่อย ๆ เพ่ือให้เห็นรายละเอียดต่าง ๆ ของปัญหา ซึ่งแตกตา่ งกบั แนวคิดเชงิ นามธรรมท่เี น้นมองภาพรวมของปัญหามากกวา่ รายละเอียด 3. พจิ ารณาขอ้ ความตอไปน้ี แลวจัดกลมุ ใหถูกตอง (5 คะแนน) ก. ออมเกบ็ ถุงเทาที่ตากไว แลวจับคูถงุ เทาลายเดียวกัน ข. พิมวางแผนจองตว๋ั เคร่ืองบินไปเท่ียวเชยี งใหมใ่ นชวงสน้ิ ป ค. นักเรยี นสรางแบบจำลองของระบบสุรยิ ะจากวัสดุเหลือใช ง. ป่านทำแกงสมตามสูตรทีไ่ ด้จากการชมรายการสอนทำอาหาร จ. พนักงานสแกนบารโค้ดสินค้าชนิดเดยี วกันจำนวน 5 ชนิ้ ฉ. คอมพวิ เตอร์ของเจมสติดไวรัส จงึ พยายามหาสาเหตแุ ละวธิ ีการแกปญหา ช. แกวหาคาของตัวแปร x และ y ทอ่ี ยใู่ นสมการ 3y = 9x - 4 ซ. เตา๋ ปนดินน้ำมนั เป็นรปู สัตวต่าง ๆ ได้แก ยรี าฟ ชา้ ง และกระตา่ ย ด. นำ้ หวานเลือกซื้อเสื้อยืดทม่ี ีขนาดพอดีกับรปู รา่ งและราคาไม่แพงจนเกนิ ไป ต. กรรมการของรายการประกวดรองเพลงแสดงความคดิ เห็นตอ่ ผู้ขาประกวดเร่ืองเทคนคิ การรอง นำ้ เสยี ง และการสื่ออารมณ องคป์ ระกอบของแนวคิดเชงิ นามธรรม 1. แนวคดิ การแยกย่อย ฉ. และ ต. 2. แนวคดิ การหารปู แบบ ก.,จ. และ ซ 3. แนวคิดเชิงนามธรรม ค. และ ด. 4. แนวคดิ การออกแบบขน้ั ตอนวธิ ี ข., ง. และ ช