Top
 

วิทยาการคำนวณ ป.5 หน่วย 1 เรื่อง ใช้เหตุผลเชิงตรรกะในการแก้ปัญหา การอธิบายการทำงาน การคาดการณ์ผลลัพธ์ จากปัญหาอย่างง่าย

Imagineering Education / บทเรียนวิชาวิทยาการคำนวณ  / DIGITAL KIDS  / วิทยาการคำนวณ ป.5 หน่วย 1 เรื่อง ใช้เหตุผลเชิงตรรกะในการแก้ปัญหา การอธิบายการทำงาน การคาดการณ์ผลลัพธ์ จากปัญหาอย่างง่าย

วิทยาการคำนวณ ป.5 หน่วย 1 เรื่อง ใช้เหตุผลเชิงตรรกะในการแก้ปัญหา การอธิบายการทำงาน การคาดการณ์ผลลัพธ์ จากปัญหาอย่างง่าย

ระดับชั้น : ประถมศึกษาปีที่ 5
หน่วยที่ : 1
เรื่อง : ใช้เหตุผลเชิงตรรกะในการแก้ปัญหา การอธิบายการทำงาน การคาดการณ์ผลลัพธ์ จากปัญหาอย่างง่าย
สาระ : สาระที่ 4 เทคโนโลยี
ตัวชี้วัด :
ว 4.2 ป.5/1 ใช้เหตุผลเชิงตรรกะในการแก้ปัญหา การอธิบายการทำงานการคาดการณ์ผลลัพธ์ จากปัญหาอย่างง่าย

การใช้แนวคิดเชิงคำนวณในการแก้ปัญหา

(Computational Thinking)  เป็นทักษะการแก้ปัญหาโดยใช้วิธีการคิดอย่างเป็นระบบ โดยต้องรู้จักแยกแยะปัญหา เข้าใจความสำคัญของปัญหา รู้จักวิเคราะห์รูปแบบของปัญหา และออกแบบและแสดงลำดับขั้นตอนการแก้ปัญหา

 

*เนื้อหาและรูปภาพการ์ตูนลิปดาโพล่านี้คือตัวอย่างหนังสือวิทยาการคำนวณ เป็นลิขสิทธิ์ของบริษัทอิมเมจิเนียริ่ง เอ็ดดูเคชั่น จำกัด ไม่อนุญาตให้นำภาพประกอบไปใช้ในเชิงธุรกิจหรือแสวงหาผลกำไรต่าง ๆ หากต้องการนำเนื้อหาและรูปภาพไปใช้รบกวนติดต่อทีมงานก่อนทุกครั้ง เพื่อส่งเรื่องให้ทางผู้บริหารพิจารณาอนุมัติ

การรับค่าข้อมูลเข้า

การรับค่าข้อมูลเข้า (Input)
จากหลักการหรือกระบวนการทำงานของคอมพิวเตอร์จะประกอบด้วยองค์ประกอบ 3 ส่วน การรับข้อมูลเข้า (Input) ประมวลผล (Process) และ การแสดงผลข้อมูลหรือข้อมูลออก (Output) ซึ่งสามารถนำหลักการทำงานของคอมพิวเตอร์มาใช้วิเคราะห์ปัญหาในชีวิตประจำวันเพื่อหากระบวนการแก้ไขปัญหาหรือการทำงานแบบคอมพิวเตอร์ได้ ดังตัวอย่างต่อไปนี้
ปัญหา : ลิปดาจะใส่เสื้อกันหนาวเมื่อมีอุณหภูมิ ต่ำกว่า 25 องศา

วิเคราะห์ปัญหาในรูปแบบของการทำงานคอมพิวเตอร์

ในการทำงาน หรือ การแก้ปัญหาในชีวิตประจำวันย่อมควรมีเหตุผล หากแก้ปัญหาหรือทำงานโดยไม่มีเหตุผลจะเป็นการทำงานหรือแก้ปัญหาที่ไม่มีการคิดไตร่ตรองคือ เป็นการใช้อารมณ์ การใช้เหตุผลเชิงตรรกะในการแก้ปัญหาจึงเป็นการคิดหาเหตุผลเพื่ออธิบายการทำงานเพื่อคาดการณ์ผลลัพธ์ ในการแก้ปัญหา

ตัวอย่างสถานการณ์ : ปกติทุกวันโพล่าจะใช้เวลาพักผ่อนหลังรับประทานอาหารเย็นทุกวัน แต่เนื่องจากช่วงนี้เป็นช่วงใกล้สอบ และโพล่ายังไม่เข้าใจบทเรียนที่จะสอบเท่าที่ควร โพล่าควรทบทวนบทเรียนหรือพักผ่อนเหมือนปกติ

จากปัญหานี้ โพล่าเลือกอ่านหนังสือทบทวนบทเรียนแทนการพักผ่อน

เนื่องจากโพล่ายังไม่เข้าใจบทเรียนที่จะสอบเท่าที่ควร จึงใช้เวลาทบทวนเนื้อหาแทนการพักผ่อน เป็นการใช้เหตุผลเชิงตรรกะในการแก้ไขปัญหา ถ้าเป็นนักเรียนควรจะแก้ปัญหานี้อย่างไรดีและคาดการณ์ผลลัพธ์อย่างไร

การใช้เหตุผลเชิงตรรกะ (Logical resoning) ในการแก้ไขปัญหา

การใช้เหตุผลเชิงตรรกะในการแก้ปัญหานั้นสามารถแบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ การใช้กฎเกณฑ์ ข้อตกลงมาเป็นเหตุผล และ การใช้ประสบการณ์ หรือการทดลอง มาเป็นเหตุผลในการแก้ปัญหา

  1. การใช้กฎเกณฑ์ ข้อตกลง มาอธิบายเหตุผลในการแก้ปัญหา

เป็นการแก้ไขปัญหาโดยการใช้ กฎเกณฑ์มาอ้างอิงเพื่อนำไปอธิบายวิธีการแก้ปัญหา ซึ่งผลลัพธ์ของการแก้ไขปัญหานี้จะเป็นจริงหรือไม่ ขึ้นอยู่กับสถานการณ์เริ่มต้น ดังตัวอย่าง เช่น

  1. การใช้ประสบการณ์มาอธิบายเหตุผลในการแก้ปัญหา

เป็นกระบวนการให้เหตุผลในการแก้ไขปัญหาที่ได้จาก การตั้งสมมติฐาน การสำรวจ หรือการทดลอง จนได้ผลการสังเกตหรือหลักฐานที่นำมาสรุปได้ แต่ข้อสรุปอาจจะเป็นจริงหรือไม่นั้น ขึ้นอยู่กับปัจจัยอีกหลายอย่าง เช่น วิธีการสำรวจ จำนวนตัวอย่างในการสำรวจ เป็นต้น

สรุป การใช้เหตุผลเชิงตรรกะ (Logical Resoning) ในการแก้ไขปัญหา
คือ การแก้ปัญหาโดยใช้เหตุผลที่สามารถอธิบายได้ โดยเหตุผลที่ใช้นั้นจะเป็นเหตุผลที่ได้จากกฎเกณฑ์ ความเชื่อ ข้อตกลง หรือจากประสบการณ์ มาใช้เป็นเงื่อนไขในการแก้ปัญหา ซึ่งการแก้ปัญหานั้นผู้แก้ปัญหาจะสามารถคาดหวังว่าจะได้ผลลัพธ์ให้ตรงตามเหตุผลที่อธิบายได้

การใช้กฎเกณฑ์หรือเงื่อนไขที่ครอบคลุมทุกกรณีมาใช้พิจารณาในการแก้ปัญหา การอธิบายการทำงาน หรือการคาดการณ์ผลลัพธ์

ปัญหาในชีวิตประจำวันมีหลากหลาย การวางแผนการแก้ปัญหาโดยคำนึงถึงเงื่อนไขที่อาจจะเกิดขึ้นกับการทำงานหรือการแก้ปัญหา จะช่วยทำให้การแก้ปัญหาหรือการทำงานของเราดียิ่งขึ้น มีรูปแบบที่ชัดเจน ถ้าพูดในความหมายง่ายๆ คือ

ถ้าเกิดเหตุการณ์ขึ้นมาเหตุการณ์หนึ่งจะต้องแก้ปัญหาอย่างไร มีเหตุผลหรือเงื่อนไขใด และถ้าเหตุการณ์เปลี่ยนไปเป็นอีกแบบหนึ่งจะแก้ปัญหาอย่างไร หรือถ้าไม่เกิดเหตุการณ์ใดขึ้นมาเลย จะต้องทำอย่างไร การใช้กฎเกณฑ์หรือเงื่อนไขที่ครอบคลุมทุกกรณีจะทำให้สามารถคาดการณ์ผลลัพธ์ได้  เช่น

ตัวอย่างเหตุการณ์ : ปัญหาปีนี้เกิดเอลนีโญ อาจจะเกิดภัยแล้ง

เหตุผลเชิงตรรกะหรือเงื่อนไขที่นำมาใช้ในการวางแผนการแก้ปัญหาคือ

  1. ปีที่เกิดเอลนีโญจะเกิดความแห้งแล้ง
  2. ปีที่เกิดเอลนีโญฝนจะตกผิดช่วงเวลา

แนวทางการแก้ไขปัญหาโดยใช้เหตุผลเชิงตรรกะ

  1. จัดการวางแผนการใช้น้ำที่ดี เช่น ในช่วงฤดูฝนตก ควรเตรียมภาชนะ บ่อ หรืออ่างเก็บน้ำเพื่อรวบรวมน้ำฝนไว้ใช้ในยามขาดแคลน
  2. การสำรวจน้ำใต้ดินมาใช้ ทำการขุดบ่อบาดาล
  3. การนำน้ำมาใช้หมุนเวียน เป็นวิธีการนำน้ำที่ใช้แล้วหมุนเวียนกลับมาใช้ใหม่

การคาดการณ์ผลลัพธ์ที่จะเกิดขึ้น

  1. มีปริมาณน้ำที่ใช้พอเพียงต่อการอุปโภคบริโภค
  2. คาดว่าจะได้ผลการทำเกษตรกรรมที่ไม่ขาดทุน

ในการแก้ปัญหาบางครั้งสถานะเริ่มต้นของการทำงานที่แตกต่างกันจะให้ผลลัพธ์ที่แตกต่างกัน โดยเงื่อนไขหรือตัวแปรที่เข้ามาเกี่ยวข้องกับเหตุการณ์ต่างๆ นั้นจะเป็นตัวกำหนดให้เกิดการเปลี่ยนแปลง

สถานการณ์ที่ 1 : ปกติทุกวันโพล่าไม่ได้ไปเล่นกับเพื่อนๆจะกลับบ้านใช้เวลาในการอาบน้ำ 15 นาทีก็จะสะอาด

สถานการณ์ที่ 2 : แต่ถ้าสถานการณ์เปลี่ยนไปวันนี้โพล่าไปเล่นแตะฟุตบอลกับเพื่อนซึ่งมีโคลนอยู่ ทำให้โพล่าสกปรกมาก เมื่อโพล่ากลับบ้านไปอาบน้ำถ้าใช้เวลาในการอาบน้ำเท่าเดิมอาจจะไม่สะอาด

สถานะเริ่มต้นของการทำงานที่แตกต่างกันจะให้ผลลัพธ์ที่แตกต่างกัน

สถานการณ์วันนี้เปลี่ยนไป โพล่าไปเล่นฟุตบอลกับเพื่อนตัวสกปรกมากกว่าปกติทำให้ลักษณะการทำงานของการอาบน้ำที่ปกติโพล่าอาบน้ำ 15 นาทีอาจจะไม่สะอาดเหมือนเดิม

เป็นการแก้ปัญหาโดยใช้วิธีการคิดอย่างเป็นระบบ ซึ่งผู้เรียนต้องเรียนรู้การแยกส่วนประกอบและการย่อยของปัญหา การคิดเชิงนามธรรม หารูปแบบของปัญหา และนำมาออกแบบและแสดงลำดับขั้นตอนการแก้ไขปัญหา

โจทย์ปัญหา : เกม SUDOKU (ซู-โด-กุ) เป็นเกมปริศนาตัวเลขหรือสัญลักษณ์ที่ผู้เล่นต้องเลือกใส่ สัญลักษณ์ที่ไม่ซ้ำกันทั้งในแถวแนวตั้งและแนวนอนรวมถึงตารางย่อย ตารางซูโดกุจะเป็นสี่เหลี่ยมจัตุรัส สำหรับผู้เริ่มต้นเล่น จะมี 4 x 4 ช่อง ซึ่งประกอบ 16 ช่องตาราง และ 4 ตารางย่อย

    1. การคิดเชิงนามธรรม สัญลักษณ์ที่ไม่ซ้ำกันลงในแต่ละแถวแนวตั้งและแนวนอน (การพิจารณาสาระสำคัญของปัญหา)   ในโจทย์นี้จะมีสัญลักษณ์ดังต่อไปนี้

    เงื่อนไข(ตรรกะ)ที่ใช้ในการแก้ปัญหา  การวางสัญลักษณ์ในแต่ละแถวแนวนอนที่ไม่ซ้ำกันการวางสัญลักษณ์ในแต่ละแถวแนวตั้งที่ไม่ซ้ำกัน

    1. การแยกส่วนประกอบปัญหา ให้นักเรียนแยกแต่ละแถวแนวตั้งและแนวนอนเพื่อ

    แก้ปัญหาโจทย์ที่ละส่วน

    1. การหารูปแบบของปัญหา         กำหนดหมายเลขแถวแนวตั้งและแนวนอน ( 1 ถึง 8 )

    กำหนดตำแหน่งการวางดังภาพด้านล่าง (A ถึง P)

  1. การออกแบบลำดับขั้นตอนการแก้ไขปัญหาโดยการใช้ข้อความ
  2. ให้นักเรียนเปรียบเทียบแถวแต่ละแถวว่าแถวไหนมีช่องว่างน้อยที่สุด
  3. เลือกเล่นแถว (จากตัวอย่างเลือกแถว 4)
  4. สังเกตสัญลักษณ์ที่ขาดหายไปในแถวนั้น (ขาด ดาว และ สามเหลี่ยม)
  5. เลือกตำแหน่งที่ต้องการวาง (จากตัวอย่างเลือกตำแหน่ง H)
  6. เปรียบเทียบแนวตั้งแนวนอนของตำแหน่งที่เลือก (แถวที่ 6)
  7. เลือกสัญลักษณ์ที่สามารถวางได้ตามเงื่อนไขไม่ซ้ำกันทั้งในแต่ละแถว

(ซึ่งจากตัวอย่าง แถว 4 ที่วางที่เหลือจะสามารถวางได้เพียง ดาว กับสามเหลี่ยม

แต่เมื่อนำมาเปรียบเทียบกับแถวที่ 6 จะเห็นว่ามีสัญลักษณ์สามเหลี่ยมวางอยู่

ที่ตำแหน่ง E แล้ว ดังนั้น ตำแหน่ง H จึงวางได้เพียงสัญลักษณ์ ดาวนั้นเอง)

  1. เริ่มทำตั้งแต่ข้อ 1 จนถึงข้อ 6 จนกว่าจะวางสัญลักษณ์จนครบ

ให้นักเรียนลองเล่มเกม Sudoku ตามเงื่อนไขและการอธิบายข้างต้น

จากภาพขั้นตอนการปลูกต้นไม้ให้นักเรียนอธิบายว่าเหตุผลใดจึง ต้องใส่ดิน ต้องรดน้ำ และให้แสงกับพืช และคาดการณ์ผลลัพธ์ที่จะเกิดขึ้นได้อย่างไร

จากภาพให้นักเรียนออกแบบเส้นทางการเดินจากจุดเริ่มต้น เพื่อไปชมไดโนเสาร์ 3 ชนิด โดยใช้ลูกศร เดินหน้าเลี้ยวซ้าย เลี้ยวขวา และมีเงื่อนไขว่าห้ามเคลื่อนที่ผ่านต้นไม้

ถ้ากิจกรรมการทำงานบ้านในวันหยุดที่นักเรียนต้องทำเป็นดังภาพด้านล่าง ให้เรียงจัดลำดับการทำงานบ้าน โดยใส่หมายเลขในวงกลมด้านหน้ากิจกรรม

จากกิจกรรม หน้า 22 วันที่นักเรียนต้องทำงานบ้านแต่เกิดเหตุการณ์ ฝนตก ในตอนเช้าถึงเที่ยง นักเรียนจะต้องจัดกิจกรรมการทำงานบ้านใหม่นักเรียนจะจัดกิจกรรมอย่างไร  และคาดการณ์ผลลัพธ์ไว้อย่างไรบ้าง

จัดวางของในครัว

คุณแม่กลับมาจากซื้อของที่ห้างสรรพสินค้า ลิปดาสังเกตเห็นของที่คุณแม่ซื้อมา มีเครื่องปรุงอาหาร นม น้ำยาทำความสะอาด ผักและผลไม้ ลิปดาอยากช่วยคุณแม่จัดของจังเลยแต่ไม่รู้จะเริ่มจัดของอย่างไรก่อนดี

ภารกิจ : จากโจทย์ข้างต้นให้คุณครูยกตัวอย่างสินค้าที่คุณแม่ซื้อมาให้นักเรียนจัดวางของในครัวโดยให้นักเรียนอธิบายวิธีการ การแยกส่วนประกอบและการย่อยปัญหา หารูปแบบของปัญหา แนวคิดเชิงนามธรรม และแสดงลำดับขั้นตอนการจัดวางของในครัวให้เป็นระเบียบ โดยมีเงื่อนไขว่าจะต้องจัดวางให้ถูกต้องตามประเภทการใช้งาน จัดวาง เช่น เครื่องปรุงอาหาร ช้อน ส้อม เป็นต้น

วัสดุอุปกรณ์ : โจทย์ปัญหา และ วัสดุตามที่คุณครูกำหนด

รวบรวมข้อมูล : การใช้กฎเกณฑ์หรือเงื่อนไขในการแก้ไขปัญหาคืออะไร

วางแผน ออกแบบ : ให้นักเรียนร่วมกันพิจารณาปัญหาและหาแนวทางการแก้ไขปัญหาและเขียนลำดับขั้นตอนการแก้ไขปัญหา

Technology workshop

ตู้เอทีเอ็มทำงานอย่างไรเนี่ย

Investigate Idea : วันนี้ลิปดาเห็น ดร.วี ใส่บัตร กดรหัสเอทีเอ็ม แล้วกดจำนวนเงินจึงมีเงินออกมา ลิปดาสงสัยว่าทำไมเงินถึงออกมาได้ ดร.วีตอบว่าเป็นการนำข้อมูลรหัสผ่านของบัญชีธนาคารของเราและส่งข้อมูลจำนวนเงินที่ต้องการบอกธนาคารและธนาคารจึงส่งเงินออกมาให้เรา
Missions : ให้นักเรียนวิเคราะห์การทำงานของระบบคอมพิวเตอร์ ตู้เอทีเอ็มของธนาคาร ว่าอะไรคือข้อมูลเข้า อะไรคือการประมวลผล อะไรคือผลลัพธ์ แล้วนำมาเสนอโดยแสดงเป็นลำดับขั้นตอนการทำงาน
Materials : 1. คอมพิวเตอร์ 2. อุปกรณ์เครื่องเขียน 3. อุปกรณ์ที่คุณครูกำหนด
ASK : ค่าข้อมูลเข้า คืออะไร หลักการทำงานของคอมพิวเตอร์มีอะไรบ้าง
Plan&Design : วางแผนและออกแบบการนำเสนอการวิเคราะห์หาค่าข้อมูลเข้า การกำหนดตัวแปร ทำได้อย่างไร
Building&Testing : ให้นักเรียนลงมือทำตามแผนที่กำหนดไว้
Evaluation&Redesign :
1. นักเรียนสามารถทำภารกิจนี้สำเร็จหรือไม่
2. นักเรียนพบปัญหาจากการทำภารกิจนี้หรือไม่
3. นักเรียนมีวิธีการแก้ไขปัญหาอย่างไร