วิทยาการคำนวณ 4

E-Book ชน้ัมธัยมศกึษาท่ี ๔เทคโนโลยี(วทิยาการคำนวน) ครูวรีะศกัด์ิคมไธสงค



1บทท่ีแนวคดิเชงิคำนวน 1.1ขน้ัตอนวธิี 1.2การแยกสวนประกอบและการยอยปญหา 1.3การหารปูแบบ 1.4การคดิเชงินามธรรม จดุประสงคของบทเรยีน 1.อธบิายหลกัการของแนวคดิเชงิคำนวน 2.ใชหลกัการของแนวคดิเชงิคำนวนในการแกปญหา ไดแกการแยกสวนประกอบและการยอยปญหาการหา รปูแบบการคดิเชงินามธรรมและขน้ัตอนวธิี 3.ตระหนกัถงึความสำคญัและเหน็ประโยชนของการ นำแนวคดิเชงิคำนวนไปใชแกปญหาในชวีติประจำวนั

บทท่ี1 แนวคดิเชงิคำนวน แนวคดิเชงิคำนวณ(Computationalthinking)เปนพน้ืฐานของการคดิ แกปญหาตางๆทเ่ีราสามารถนำไปประยกุตในการแกปญหาในชวีติประจำวนั ไดนกัเรยีนจะไดเหน็ตวัอยางขน้ัตอนการแกปญหาตามแนวทางการคดิคำนวณ โดยการคดิแบบแยกสวนประกอบและการยอยปญหา,การหารปูแบบของปญหา การคดิเชงินามธรรมเพอ่ืพจิารณาสาระสำคญัของปญหาและการออกแบบขน้ั ตอนวธิใีนการแกปญหา

แนวคดิเชงิคำนวนแบงออกเปน4สวนประกอบยอย 1.แยกสวนประกอบและยอยปญหาคอืเมอ่ืเราเจอปญหา เราตองแยกปญหาออกเปนสวนยอยๆวาปญหาทเ่ีราเจอนน้ัมี สวนประกอบอะไรบาง 2.การหารปูแบบคอืเมอ่ืเรายอยปญหาแลวเรากด็วูาปญหา ตางๆทเ่ีรายอยออกมานน้ัมรีปูแบบคลายกบัปญหาอน่ืหรอืวธิี การแกปญหาอน่ืๆทเ่ีราเคยประสบมาหรอืไมเพอ่ืจะนำไปสู กระบวนการแกปญหาทค่ีลายกนั 3.แนวคดิเชงินามธรรมคอืจะใชการตดัรายละเอยีดปกยอยท่ี ไมสำคญัออกไปใหเหลอืแตใจความสำคญัเชนรปูทอ่ียตูาม หองนำ้ทม่ีรีปูผหูญงิและผชูายชใ้ีหเหน็อยางชดัเจนในเรอ่ืง แนวคดิเชงินามธรรมเชนผหูญงิเพม่ิกระโปรงเขามาทำใหเรา รวูาเปนหองนำ้ชายหรอืหองนำ้หญงิโดยไมสนใจรายละเอยีด หนาตา 4.การออกแบบขน้ัตอนวธิีคอืการเรยีงลำดบัหรอืวางแผนขน้ั ตอนทท่ีำใหการแกปญหานน้ัประสบความสำเรจ็ไดผลการแก ปญหาเชนเดยีวกนัทกุครง้ัถาเราเจอปญหาแบบนถ้ีาทำตาม ขน้ัตอนแบบน้ีเราจะไดผลการทำงานหรอืผลการแกปญหา ออกมาในลกัษณะเดยีวกนั

วธิกีารนำแนวคดิเชงิคำนวนไปใช 1.แยกสวนประกอบและยอยปญหาสถานการณตวัอยาง วนัหนง่ึเราขบัรถออกไปปรากฏวารถของเราเคลอ่ืนทไ่ีมได สตารทไมตดิเรากต็องแยกปญหาวาทร่ีถเคลอ่ืนทไ่ีมไดมสีาเหตุ อะไรบาง 1.นำ้มนัหมด 2.ยางรถยนตรว่ั

วธิกีารนำแนวคดิเชงิคำนวนไปใช 2.การหารปูแบบของปญหาสถานการณตวัอยาง รถเราเคลอ่ืนทไ่ีมไดเพราะนำ้มนัหมดวธิกีารเราจำไดวารถหลาย แบบกไ็มใชนำมนัและเครอ่ืงยนตเรากส็ามารถเขน็ไดเชนเราเขน็ ผพูกิารสวนปญหารถยางแบนเรากใ็ชวธิกีารเปลย่ีนลออะไหล ปญหาทเ่ีกดิขน้ึมรีปูแบบเดยีวกนัเราสามารถใชวธิกีารแกปญหา ลกัษณะเดยีวกนัได

วธิกีารนำแนวคดิเชงิคำนวนไปใช 3.การคดิเชงินามธรรมสถานการณตวัอยาง เราจะเขน็รถยนตไปกไ็ดแตวาเราจะเขน็ไปทใ่ีหน? ปญหาคอืนำ้มนัหมดเราตองไปปมนำ้มนัและเราตองหาเสนทาง ทไ่ีกลปมนำ้มนัทส่ีดุจากแผนท่ีโดยไมสนใจรายละเอยีดตางๆตาม ขางทางทเ่ีราเขน็ไป

วธิกีารนำแนวคดิเชงิคำนวนไปใช 4.การออกแบบขน้ัตอนวธิใีนการแกปญหาสถานการณ ตวัอยางเมอ่ืเราจะเขน็รถยนตไปปมนำ้มนัโดยรถไมมลีมยาง จะทำใหเราสน้ิเปลอืงแรงอยางมากดงันน้ัเราตองเปลย่ีนยาง อะไหลรถยนตกอนขน้ัตอนวธิกีารเปลย่ีนยางรถยนตคลายนอ็ต ออกเอาแมแรงมายกใหรถยกลอยสงูขน้ึถอดนอ็ตถอดลอ เอาลอใหมใสเขาไปหมนุนอ็ตเขาไปใหแนนคลายแมแรง เรากจ็ะสามารถเขน็รถไปปมนำ้มนัได ขน้ัตอนวธิเีราสามารถเจอไดท่ีคมูอืการใชงานอปุกรณตางๆ

ขน้ัตอนวธิี(algorithm) ขน้ัตอนวธิีคอืลำดบัขน้ัตอนในการแกปญหา หรอืการทำงานทช่ีดัเจนการคดิคนอธบิายขน้ั ตอนวธิใีนการบวกลบคณูหารทพ่ีฒันาโดย นกัคณติศาสตรชาวเปอรเซยี ขน้ัตอนวธิีมบีทบาทสำคญัเพราะนอกจากจะ มวีธิใีนการคำนวณทางคณติศาสตรแลวยงัมขีน้ั ตอนวธิอีน่ืๆทส่ีามารถพบไดในชวีติประจำวนั เชนการเขาเวบ็ไซตเพอ่ืซอ้ืหนงัสอืนกัเรยีนอาจ จะพบเหน็วามกีารแนะนำหนงัสอืบางเลมใหตรง กบัความตองการ ตวัอยางท1่ี.1 แสดงขน้ัตอนวธิอียางงายทร่ีานขายหนงัสอื แนะนำหนงัสอืใหกบันกัเรยีนโดยใชขอมลูจาก การซอ้ืหนงัสอืทท่ีางรานมอียู

ตวัอยางท1่ี.1วธิแีนะนำหนงัสอื สมมตวิารานหนงัสอืแหงหนง่ึมหีนงัสอืใหม3เลมคอืเวทยมนตพอมดวยัรนุ การปลกูมะมวงและกลอนภาษาไทยนอกจากนย้ีงัมหีนงัสอือน่ืๆอกีแตจะ พจิารณาเพยีง6เลมคอืหนงัสอืABCDEFรานหนงัสอืมขีอมลูการซอ้ื หนงัสอืของลกูคาจำนวน5คนพรอมดวยขอมลูการซอ้ืหนงัสอืของนกัเรยีน ชอ่ืสมพลจากขอมลูดงักลาวจงพจิารณาหนงัสอืทจ่ีะแนะนำใหกบัสมพล 0แทนไมซอ้ื,1แทนซอ้ื

จากขอมลูดงักลาวรานหนงัสอืใชขน้ัตอนวธิตีอไปนเ้ีพอ่ืเลอืกหนงัสอืท่ี แนะนำใหกบัสมพล 1.พจิารณาขอมลูการซอ้ืหนงัสอืลกูคาแตละคน 2.เลอืกลกูคาทม่ีพีฤตกิรรมการซอ้ืหนงัสอืใกลเคยีงกบัสมพลมากทส่ีดุ 3.แนะนำหนงัสอืใหมทล่ีกูคาในขอ2เลอืกซอ้ื การเลอืกวาลกูคาคนใดมพีฤตกิรรมการซอ้ืใกลเคยีงกบัสมพลสามารถ พจิารณาไดหลายแบบวธิหีนง่ึทง่ีายกค็อืการพจิารณาความแตกตางของ สถติกิารซอ้ืหนงัสอืทง้ัหมดและนบัจำนวนหนงัสอืทซ่ีอ้ืแตกตางกนัเชนถา พจิารณาความแตกตางระหวางการซอ้ืหนงัสอืของสมพลกบัลกูคาทช่ีอ่ื สมชายจะพบวามหีนงัสอืสองเลมคอืDและFทส่ีมพลและสมชายซอแตก ตางกนัลกูคาทม่ีพีฤตกิรรมใกลเคยีงทส่ีดุคอืลกูคาทม่ีคีวามแตกตางนอย ทส่ีดุจากขอมลูขางตนสามารถคำนวณคาแตกตางไดดงัตารางท่ี1.2 สงัเกตวาพฤตกิรรมการซอ้ืหนงัสอืของสมพลใกลเคยีงกบัสมศกัดม์ิากทส่ีดุ และเนอ่ืงจากสมศกัดซ์ิอ้ืหนงัสอื“เวทมนตพอมดวยัรนุ”ดงันน้ัรานหนงัสอื จงึแนะนำหนงัสอืเวทมนตพอมดวนัรนุใหกบัสมพล

สรปุ ขน้ัตอนวธิทีด่ีีคอืขน้ัตอนทท่ีกุคน ทำตามแลวไดผลเหมอืนกนัคอืแกปญหาได ไมใชขน้ัตอนวธิทีเ่ีราสามารถใชไดคนเดยีว และคนอน่ืเอาไปใชไดผลการทำงานทแ่ีตกตาง กนัออกไปถอืวาไมใชขน้ัตอนวธิทีด่ีี