สวัสดีค่ะ ยินดีต้อนรับเข้าสู่เว็บไซต์ hongkrunan.in.th แหล่งการเรียนรู้ออนไลน์วิชาวิทยาการคำนวณ
สวัสดีค่ะ ยินดีต้อนรับเข้าสู่เว็บไซต์ hongkrunan.in.th แหล่งการเรียนรู้ออนไลน์วิชาวิทยาการคำนวณ
หน่วยการเรียนรู้ที่ 1
แนวคิดเชิงนามธรรม
จุดประสงค์การเรียนรู้
1.นักเรียนสามารถอธิบายวิธีการนำแนวคิดเชิงนามธรรมมาใช้วิเคราะห์โจทย์ปัญหาและถ่ายทอดแนวคิดได้
2.นักเรียนสามารถวิเคราะห์รายละเอียดที่จำเป็นของปัญหา ออกจากรายละเอียดที่ไม่จำเป็น และอธิบายรายละเอียดที่ไม่ครบถ้วนได้
3.นักเรียนออกแบบวิธีการแก้ปัญหา โดยใช้แนวคิดเชิงนามธรรมได้
ความหมายของแนวคิดเชิงนามธรรม
แนวคิดเชิงนามธรรม (abstract thinking หรือ abstraction) เป็นองค์ประกอบหนึ่งของแนวคิดเชิงคำนวณ (computational thinking) ใช้กระบวนการคัดแยกคุณลักษณะที่สำคัญออกจากรายละเอียดปลีกย่อยในปัญหา หรืองานที่กำลังพิจาณา เพื่อให้ได้ข้อมูลที่จำเป็นและเพียงพอในการแก้ปัญหา
ตัวอย่าง คำทักทาย Hello ในภาษาอังกฤษรูปแบบต่างๆ
คำว่า Hello แต่ละตัวมีรูปแบบที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับประสบการณ์ที่ผู้เขียนแต่ละคนมี จากตัวอย่างจะเห็นรายละเอียดที่แต่งต่างกัน เช่น สี รูปแบบอักษร (font) อักษรตัวพิมพ์ใหญ่หรือตัวพิมพ์เล็ก และรายละเอียดอื่นๆ เช่น การขีดเส้นใต้ หรือการเอียงของตัวอักษร โดยรูปแบบที่แต่ละคนมีอยู่ ถ้าจะถ่ายทอดให้ผู้อื่นรับรู้ และเข้าใจทุกอย่างแทบจะเป็นไปไม่ได้ และอาจจะไม่มีความจำเป็นที่ผู้อื่นต้องรับรู้รายละเอียดทั้งหมด
ในที่นี้หากผู้รับข้อมูลต้องการทราบว่าคำนี้ประกอบไปด้วยอักขระใดบ้าง โดยไม่สนใจประเภทของอักษรตัวพิมพ์ใหญ่หรือตัวพิมพ์เล็ก คำว่า Hello ทุกตัวในตาราง ต่างก็มีองค์ประกอบเชิงนามธรรมเดียวกันคือ เป็นคำที่ประกอบด้วยอักขระ H,E,L,L,และ O แต่ในบางสถานการณ์อาจจะสื่อว่าข้อมูลดังกล่าวเป็นเพียงอักขระภาษาอังกฤษ 5 ตัว หรือเป็นคำภาษาอังกฤษเพียงหนึ่งคำ
คัดกรองรายละเอียดของคำว่า HELLO เมื่อระบุความต้องการที่แตกต่างกันดังนี้
ข้อมูลประกอบด้วยอักขระใดบ้าง แต่ละอักขระเป็นอักษรตัวพิมพ์เล็กหรือตัวพิมพ์ใหญ่ และมีสีอะไร
ข้อมูลประกอบด้วยอักขระใดบ้าง แต่ละอักขระประกอบด้วยสีอะไร
ข้อมูลประกอบด้วยอักขระใดบ้าง
ข้อมูลประกอบด้วยอักขระกี่ตัว
ข้อมูลประกอบด้วยคำกี่คำ
✏️การคัดเลือกคุณลักษณะที่จำเป็นต่อการแก้ปัญหา✏️
ปัญหาที่กำลังพิจารณาอยู่นั้นอาจประกอบไปด้วยรายละเอียดจำนวนมาก ทั้งที่จำเป็นและไม่จำเป็นต่อการแก้ปัญหา ลองพิจารณาปัญหาในสถานการณ์สมมติดังต่อไปนี้
ห้องเรียนห้องหนึ่งในโรงเรียนมัธยมแห่งหนึ่งมีนักเรียนอยู่ทั้งหมด 20 คน เพื่อเป็นการต้อนรับการเปิดเทอม ก๊วนเพื่อนรักซึ่งประกอบไปด้วยหนูนิก หนูแนน และหนูหน่อยได้นัดกันไปรับประทานอาหารที่ร้านป้าแป๋วใกล้โรงเรียน และตกลงกันว่าไม่ว่าใครจะสั่งอะไรก็จะจ่ายค่าอาหารคนละเท่า ๆ กัน โดยมีรายการอาหารดังนี้
• หนูนิกสั่งสลัดผักกับน้ำมะนาวปั่น
• หนูแนนสั่งข้าวผัดกับชาเย็น
• ส่วนหนูหน่อยสั่งก๋วยเตี๋ยวกับทับทิมกรอบ
ให้พิจารณาตารางว่าข้อมูลใดบ้างที่จำเป็นต่อการแก้ปัญหา
✏️✏️✏️✏️✏️✏️✏️✏️✏️
ซึ่งนักเรียนจะเห็นว่าข้อมูลที่จำเป็นต้องทราบ คือ อาหารแต่ละรายการที่สั่ง เพื่อที่จะนำมารวมกัน แล้วหารด้วยจำนวนเพื่อนที่ไป ซึ่งประกอบด้วย 3 คน คือ หนูนิก หนูแนน และหนูหน่อย
✏️การถ่ายทอดรายละเอียดของปัญหาและการแก้ปัญหา✏️
หลังจากที่คัดแยกรายละเอียดที่จำเป็นออกจากรายละเอียดที่ไม่จำเป็นได้ แล้วขั้นตอนต่อไปคือการถ่ายทอดรายละเอียดนี้ไปสู่ผู้ที่จะวิเคราะห์และแก้ปัญหา ซึ่งมีหลายรูปแบบ
ตัวอย่างเช่น
ลุงสมบัติต้องการหารายได้เสริมโดยการตัดถนนส่วนบุคคลที่อนุญาตให้ผู้ขับขี่ยานพาหนะผ่านไปมาได้ แต่ต้องจ่ายค่าผ่านทาง โดยเริ่มต้นที่คันละ 10 บาท บวกด้วยค่าธรรมเนียมที่คิดตามจำนวนล้อของยานพาหนะล้อละ 5 บาท (ตัวอย่างเช่น รถเก๋ง 4 ล้อ จะต้องเสียค่าผ่านทาง 10 + 4 x 5 = 30 บาท) ส่วนคนเดินเท้าสามารถสัญจรผ่านไปมาได้โดยไม่ต้องเสียค่าผ่านทาง
✏️สิ่งที่โจทย์ต้องการทราบคือค่าผ่านทางทั้งหมดที่ลุงสมบัติจะเก็บได้ ซึ่งคำนวณได้จากจำนวนยานพาหนะและจำนวนล้อของยานพาหนะ ส่วนรายละเอียดอื่นๆ เช่น สี ขนาด รูปทรง จำนวนคนเดินผ่านทาง สามารถละทิ้งได้ เนื่องจากไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับการคำนวณ
สถานการณ์ข้างต้นจึงสามารถพิจารณาให้เหลือเพียงรายละเอียดที่จำเป็นได้ดังนี้
• ยานพาหนะ 1 ล้อ จำนวน 2 คัน
•ยานพาหนะ 2 ล้อจำนวน 3 คัน
•ยานพาหนะ 3 ล้อจำนวน 1 คัน
•ยานพาหนะ 4 ล้อจำนวน 3 คัน
•ค่ายานพาหนะผ่านทางเริ่มต้น คันละ 10 บาท
•ค่ายานพาหนะผ่านทางเพิ่มเติม ล้อละ 5 บาท
จะเห็นได้ว่ารายการข้างต้นให้ข้อมูลที่เพียงพอต่อการถ่ายทอดให้กับผู้ที่รับผิดชอบในการนำข้อมูลไปคำนวณเป็นค่าผ่านทางทั้งหมดที่ลุงสมบัติสามารถรวบรวมได้ ซึ่งคำนวณได้ดังนี้
ค่าผ่านทางทั้งหมด = (จำนวนยานพาหนะทั้งหมด×10) +
(จำนวนล้อทั้งหมด×5)
= (2+3+1+3)×10+((1×2)+(2×3)+(3×1)+(4×3))×5
= 205
เป็นแผนภาพแสดงที่ตั้งของสถานที่ต่าง ๆ รวมถึงเส้นทางและระยะทางของถนนแต่ละเส้น โดยให้มีรายละเอียดเพียงพอที่จะหาคำตอบเหล่านี้ได้
• เส้นทางเดินจากโรงเรียนกลับบ้านที่ใช้ระยะทางสั้นที่สุด
• เส้นทางเดินจากโรงเรียนกลับบ้านที่สั้นที่สุดโดยแวะร้านขายขนม
• เส้นทางเดินจากโรงเรียนกลับบ้านที่สั้นที่สุดโดยแวะร้านขายขนม และเลือกเดินเฉพาะถนนที่มีร่มเงาเท่านั้น
✏️✏️✏️✏️✏️✏️✏️✏️
เป็นแผนภาพแสดงเชิงนามธรรมที่ให้ข้อมูลเพียงพอที่จะตอบคำถามได้ทั้งหมด สัญลักษณ์รูปวงรีแทนสถานที่ เส้นตรงแทนถนนที่เชื่อมระหว่างสถานที่ ตัวเลขกำกับเส้นแทนระยะทางของถนน และเส้นสีเขียวแทนถนนที่มีร่มเงา
แนวคิดเชิงนามธรรมที่ใช้หาเส้นทางเดินตามเงื่อนไขที่กำหนด
หมายเหตุ : ลูกศรสีน้ำเงินเป็นเส้นทางของคำตอบ
✏️✏️✏️✏️✏️✏️✏️✏️