สื่อนำเสนอประกอบการสอน แนวคิดเชิงคำนวณ

วทิ ยาการคานวณ แนวคดิ เชิงคำนวณชน้ั มธั ยมศกึ ษาปที ่ี 4 (Computational Thinking) ครผู สู้ อน นางสาวสมพร จุตาผวิ ผูส้ อน นางสาวสมพร จุตาผิว

จดุ ประสงค์ของบทเรียน 1. นกั เรยี นสามารถอธบิ ายเก่ยี วกับหลักแนวคดิ เชิงคานวณได้ (K) 2. นกั เรียนสามารถอภิปรายการใชแ้ นวคดิ เชงิ คานวณในการแก้ปญั หา ตามท่ีกาหนด (P) 3. นักเรียนเห็นประโยชน์ของการใชแ้ นวคิดเชิงคานวณในการแกป้ ัญหา (A)

สถำนกำรณ์ชวนคดิ “นกั เรยี นเดนิ หลงเข้าไปในป่ากบั เพือ่ น และมีอุปกรณต์ ดิ ตวั ไดแ้ ก่ มดี และไฟฉาย ระหว่าง ทางทีเ่ ดนิ หาเสน้ ทางเดินออกจากปา่ นั้น นักเรียนกไ็ ด้พบ กระต่าย และรงั ผง้ึ จึงจับกระตา่ ย และเกบ็ น้าผง้ึ พกไปดว้ ย และเดนิ ตอ่ จนพลบคา่ แต่แล้วสิ่งทีไ่ มค่ าดคดิ กเ็ กิดขึน้ มหี มีปรากฏ ขึน้ นกั เรียนจะทาอย่างไรใหส้ ามารถถ่วงเวลาไมใ่ ห้หมวี ่ิงเขา้ มาทาร้าย และรอดจากการถกู จับกิน โดยใชท้ ุกอย่างทม่ี อี ยู่รอบตัว” 3

แนวคิดเชิงคานวณ คอื อะไร ?

แนวคิดเชงิ คำนวณ (Computational thinking) ไม่ใช่การคิดเหมอื นหุ่นยนต์หรอื หรอื เปน็ การแกไ้ ขปญั หาอยา่ งเปำ็นลาดับ การเขยี นโปรแกรมโดยผ้เู ชี่ยวชาญ ขน้ั ตอนโดยการเข้าใจปัญหาและวิธีการ แต่เป็นทกั ษะทม่ี ่งุ เน้นการคิดเชงิ ในการแกไ้ ขปญั หาอย่างเปน็ ระบบเพื่อให้ ตรรกะ คอื สามารถอธิบายการคดิ ได้มาซง่ึ วธิ กี ารแกไ้ ขปญั หาท่ีทง้ั มนุษย์และ เชิงคานวณอยา่ งเป็นระบบ คอมพิวเตอร์สามารถเขา้ ใจรว่ มกนั ได้ 5

หลักกำรแนวคิดเชิงคำนวณ กำรหำรูปแบบ (Pattern Recognition) แนวคดิ เชงิ คานวณ ประกอบดว้ ย 4 ทกั ษะสาคญั ไดแ้ ก่ กำรออกแบบขน้ั ตอนวิธี กำรคดิ แบบแยกสว่ นประกอบ (Algorithm Design ) และกำรยอ่ ยปญั หำ (Decomposition) 6 กำรคดิ เชิงคำนวณ (Abstraction)

1. แนวคิดการแยกยอ่ ย (Decomposition) แตกปญั หาใหญ่ใหเ้ ปน็ ปญั หาย่อยทม่ี ขี นาด เลก็ ลง เพื่อใหส้ ามารถจัดการปญั หาไดง้ ่ายขึ้น ทกั ษะนเ้ี ทยี บเท่ากับการคิดวเิ คราะห์ ➢ แตกปญั หากระบวนการออกเปน็ สว่ นย่อย 7

1. แนวคิดการแยกยอ่ ย (Decomposition) ตวั อยา่ ง 8

2. แนวคิดการจดจารปู แบบ (Pattern Recognition) กาหนดแบบแผนจากปัญหาย่อยต่าง ๆ จาก ปัญหาท่มี ีรูปแบบทหี่ ลากหลาย โดยปัญหาต่างๆ มกั มีรปู แบบท่คี ลา้ ยคลงึ กนั กลา่ วคือ หากเราเขา้ ใจ ปัญหาจะพบวา่ ปัญหาท่ีแตกตา่ งกนั สามารถใช้ วิธกี ารในการแก้ไขปญั หำาแบบเดยี วกนั ได้ ทักษะนี้ เทยี บเทา่ กับการคดิ วเิ คราะห์แบบเช่ือมโยง ➢ ดูความเหมือน ความแตกต่างของรปู แบบการเปลยี่ นแปลง 9

2. แนวคิดการจดจารูปแบบ พชื ใบเลี้ยงคู่ เส้นใบ (Pattern Recognition) แบบ . รำ่ งแห ตัวอยา่ ง กลีบดอก พชื ใบเลี้ยงเด่ยี ว มจี ำนวน (4-5)X เสน้ ใบเรยี ง แบบขนำน . กลบี ดอกมี จำนวน 3X 10

4. แนวคิดเชงิ นามธรรม (Abstraction) ออกแบบลาดบั ขัน้ ตอนการแกป้ ัญหาดว้ ย การคดิ เชงิ อัลกอริทึม เป็นความคิดพ้ืนฐานใน การสรา้ งชดุ ของลาดับขน้ั ตอนวิธีง่าย ๆ ท่ที กุ คน สามารถนาไปใชใ้ นการแกไ้ ขปัญหาที่มลี ักษณะ แบบเดยี วกนั ได้ ➢ แกป้ ญั หาโดยการออกแบบกระบวนการทางานอยา่ งเปน็ ลาดบั ขนั้ ตอน 11

3. แนวคดิ การออกแบบขั้นตอน (Algorithm Design ) การหาแนวคิดเชิงนามธรรมหรือการนิยามเพ่ือหา แนวคิดรวบยอดของแตล่ ะปัญหายอ่ ย เปน็ การ มุ่งเนน้ ความสาคญั ของปัญหาโดยไม่สนใรายละเอียดที่ ไมจ่ าเป็น เพอื่ ให้สามารถเข้าใจถงึ แกน่ แท้ของปัญหา ทกั ษะนี้เทยี บเท่ากบั การคิดสงั เคราะห์ ➢ มงุ่ เนน้ ความสาคัญของปัญหาโดยไม่สนใจรายละเอียดที่ไม่จาเป็น 12

3. แนวคิดการออกแบบขั้นตอน (Algorithm Design ) ตวั อย่าง ข้ันตอนกำรตม้ มำมำ่ ตำมท่ีนกั เรยี นตอ้ งกำร อยากกนิ ต้มมาม่า 1. ตม้ นา้ ให้เดอื ด แลว้ มันต้มยงั ไงละ่ 2. ฉกี ซองมามา่ 3. เตรียมไขไ่ ก่ และผกั ทต่ ้องการ 4. ถ้าน้าเดือดแล้วใหน้ ามาม่าลงไปในน้า 5. ใส่ไข่ลงไป 6. ใสผ่ กั 7. เมอื่ สกุ แลว้ ให้ปิดแกส๊ 8. เทมาม่าใส่ถ้วย 9. ใสเ่ ครอ่ื งปรงุ 10. รับประทานได้ 13

แนวคดิ เชิงคำนวณ แนวคิดเชงิ คำนวณ (Computational Thinking) คือ กระบวนกำรคดิ ในกำรแก้ไขปัญหำทที่ ั้งมนษุ ย์และคอมพวิ เตอร์สำมำรถเขำ้ ใจรว่ มกันได้ 1 Decomposition (แนวคดิ กำรแยกยอ่ ย) แตกปญั หำกระบวนกำรออกเปน็ ส่วนย่อย 2 Pattern Recognition (แนวคดิ กำรจดจำรปู แบบ) ดูควำมเหมอื น ควำมแตกตำ่ งของรปู แบบกำรเปล่ียนแปลง 3 Abstraction (แนวคดิ เชิงนำมธรรม) มุง่ เน้นควำมสำคัญของปัญหำโดยไมส่ นใจรำยละเอียดท่ไี มจ่ ำเป็น 4 Algorithm Design (แนวคิดกำรออกแบบขั้นตอน) แกป้ ัญหำโดยกำรออกแบบกระบวนกำรทำงำนอย่ำงเปน็ ลำดบั ขั้นตอน

ตวั อยำ่ ง “ตะวนั ” เป็นชำยวยั ทำงำนท่ขี ยันขนั แขง็ และพยำยำมทำทุกอย่ำงเพอ่ื เปน็ พลเมืองดตี ่อสงั คม แต่วนั นต้ี ะวันประสบ ปัญหำ โดยรถยนตข์ องตะวันไมส่ ำมำรถเคล่อื นที่ได้ เนอ่ื งจำกเกดิ ปัญหำ 2 ประกำร ไดแ้ ก่ • รถยนต์ยำงแบน • รถยนต์วง่ิ ชำ้ เพรำะนำ้ มันใกล้หมด ตะวนั จะใช้แนวคดิ เชิงคำนวณแก้ไขปัญหำท่ีเกิดข้ึน ดงั น้ี แนวคิดกำรแยกยอ่ ย กำรแยกแยะปัญหำ โดยตะวนั สำมำรถ แยกแยะปัญหำไดเ้ ปน็ 2 ประเดน็ ไดแ้ ก่ • ยำงรถแบน • น้ำมันรถใกลห้ มด

แนวคิดกำรจดจำรูปแบบ กำรเขำ้ ใจรูปแบบ ตะวันควรต้อง จัดกำรกบั ยำงรถกอ่ นเติมนำ้ มนั เนอ่ื งจำก น้ำมันที่เหลอื อยู่ไมม่ ำกพอ ทต่ี ะวันจะขบั รถยนตไ์ ปถึงสถำนบี ริกำรน้ำมัน ดงั น้ัน ตะวันควรมุ่งแกไ้ ขปญั หำยำงรถแบนกอ่ น

แนวคิดเชงิ นำมธรรม หำแนวคิดรวบยอดของแต่ละปญั หำย่อย เป็นกำรมุ่งเน้นควำมสำคัญของปญั หำโดยไม่ สนใจรำยละเอียดทไี่ มจ่ ำเป็น กำรคดิ รวบยอดของ ปญั หำดงั กลำ่ วจะไดว้ ่ำ ตะวันตอ้ งทำกำรเปล่ียน ยำงรถยนต์

แนวคดิ กำรออกแบบขนั้ ตอน เมื่อตะวนั ต้องกำรเปล่ียนยำงรถยนต์ ตะวนั จะต้องออกแบบลำดับขั้นตอนในกำรเปลี่ยนยำง ดังน้ี • หมนุ บล็อกเพอื่ คลำยน็อต • ใชแ้ มแ่ รงยกรถขน้ึ และถอดนอ็ ตออก • ถอดล้อออก เปลี่ยนล้ออะไหล่แทนท่ี • ใส่น็อตแล้วปล่อยแม่แรง • ขนั นอ็ ตให้แนน่