แนวคิดเชิงคำนวณ (Computational Thinking) 

คือ แนวคิดในการแก้ปัญหาต่าง ๆ อย่างเป็นระบบ เป็นกระบวนการที่มีลำดับขั้นตอนชัดเจน โดยกระบวนการแก้ปัญหาดังกล่าวนี้เป็นกระบวนการที่ทั้งมนุษย์และคอมพิวเตอร์สามารถเข้าใจร่วมกันได้ 

แนวคิดเชิงคำนวณมีองค์ประกอบที่สำคัญ 4 ส่วน ได้แก่

         1. แนวคิดการแยกย่อย(Decomposition) การแตกปัญหาใหญ่ออกเป็นปัญหาย่อย ให้ปัญหานั้นมีขนาดเล็กลงเพื่อให้สามารถจัดการปัญหาในแต่ละส่วนได้ง่ายขึ้น

         2. แนวคิดการหารูปแบบ(Pattern Recognition) การกำหนดแบบแผนหรือรูปแบบที่มีลักษณะคล้ายคลึงกันจากปัญหาแต่ละส่วนย่อยต่าง ๆ กล่าวคือ ปัญหาย่อยแต่ละปัญหานั้นสามารถใช้รูปแบบในการแก้ปัญหาที่คล้ายคลึงกันได้

        3. แนวคิดเชิงนามธรรม(Abstraction) การหาแนวคิดเชิงนามธรรมหรือแนวคิดรวบยอดของปัญหา ซึ่งเป็นการกำหนดหลักการทั่วไป มุ่งเน้นเฉพาะส่วนที่สำคัญของปัญหา โดยไม่สนใจรายละเอียดที่ไม่จำเป็น

         4. แนวคิดการออกแบบขั้นตอนวิธี(Algorithm Design) การออกแบบลำดับขั้นตอนการแก้ปัญหาด้วยการใช้แนวคิดการออกแบบขั้นตอนวิธี เป็นแนวคิดที่สามารถนำไปใช้ในการแก้ปัญหาที่มีลักษณะแบบเดียวกันได้

1. แนวคิดการแยกย่อย(Decomposition)

่ เป็นการพิจารณาเพื่อแบ่งปัญหา หรืองานออกเป็นส่วนย่อย ทำให้สามารถจัดการกับปัญหาหรืองานได้ง่ายขึ้น  เช่น 

จากสถานการณ์
“สมมติว่าคุณต้องการจัดโต๊ะเรียนในห้องใหม่ให้เข้ากับจำนวนเพื่อนทั้งหมดในห้อง คุณจะต้องวางแผนการจัดโต๊ะอย่างไรให้เป็นระเบียบ สะดวก และนั่งได้ครบทุกคน? "

สามารถแยกออกเป็นปัญหาย่อยๆ  ดังนี้

1. จำนวนโต๊ะทั้งหมด

2. จำนวนเพื่อนในห้อง

3. พื้นที่ว่างในห้อง

4. เส้นทางการเดินเข้า–ออก

2. แนวคิดการหารูปแบบ(Pattern Recognition)

่ เป็นทักษะการหาความสัมพันธ์ที่เกี่ยวข้อง แนวโน้ม และลักษณะทั่วไปของสิ่งต่าง ๆ   เช่น

    ➤ ทุกโต๊ะมีลักษณะเหมือนกัน (เช่น ขนาดเท่ากัน, ต้องมีเก้าอี้ 1 ตัวต่อโต๊ะ)

 ➤ ต้องจัดให้ทุกคนหันหน้าไปทางเดียวกัน (เช่น หันหน้าไปกระดาน)

3. แนวคิดเชิงนามธรรม(Abstraction)

่ การหาแนวคิดเชิงนามธรรมหรือแนวคิดรวบยอดของปัญหา ซึ่งเป็นการกำหนดหลักการทั่วไป มุ่งเน้นเฉพาะส่วนที่สำคัญของปัญหา โดยไม่สนใจรายละเอียดที่ไม่จำเป็น

ส่วนที่ไม่จำเป็นต้องนำมาคิด (Abstraction)

➤ ยี่ห้อของเก้าอี้, ชื่อเพื่อนแต่ละคน, ลวดลายของโต๊ะ ฯลฯ

➤ เพราะสิ่งเหล่านี้ไม่เกี่ยวกับ “การจัดเรียงให้ลงตัว”

4. แนวคิดการออกแบบขั้นตอนวิธี(Algorithm Design)

่ เป็นการออกแบบลำดับขั้นตอนการแก้ปัญหาด้วยการใช้แนวคิดการออกแบบขั้นตอนวิธี เป็นแนวคิดที่สามารถนำไปใช้ในการแก้ปัญหาที่มีลักษณะแบบเดียวกันได้

ขั้นตอนการแก้ปัญหา (Algorithm)

Step 1: นับจำนวนโต๊ะและเพื่อนทั้งหมด

Step 2: วัดขนาดห้องเพื่อกำหนดแนวการจัดเรียง

Step 3: กำหนดแนวโต๊ะ (เป็นแถวหรือครึ่งวงกลม)

Step 4: จัดโต๊ะเรียงตามแนว

Step 5: ตรวจสอบทางเดินเข้า–ออก

Step 6: ปรับแต่งตำแหน่งให้เป็นระเบียบและนั่งได้ครบทุกคน
      

• ตัวอย่าง: ปัญหาใหญ่คือ "การจัดกระเป๋าไปเข้าค่าย 2 วัน 1 คืน"

1. การแบ่งปัญหาใหญ่ออกเป็นปัญหาย่อย (Decomposition) คือ การแตกปัญหาที่ซับซ้อนออกเป็นส่วนประกอบย่อยๆ ที่มีขนาดเล็กลงและจัดการได้ง่ายขึ้น เพื่อให้เราเข้าใจปัญหาทั้งหมดได้ง่ายขึ้นและสามารถวางแผนแก้ไขทีละส่วนได้

• แบ่งเป็นปัญหาย่อย:

o เตรียมเสื้อผ้า

o เตรียมของใช้ส่วนตัว (แปรงสีฟัน, สบู่)

o เตรียมยาประจำตัว

o เตรียมอุปกรณ์อื่นๆ (ไฟฉาย, สมุดบันทึก)

2. การพิจารณารูปแบบ (Pattern Recognition) คือ การมองหารูปแบบ, ความเหมือน หรือความสัมพันธ์ที่เกิดขึ้นซ้ำๆ กันในปัญหาย่อยเหล่านั้น เพื่อนำรูปแบบที่ได้ไปใช้เป็นต้นแบบในการแก้ปัญหาที่คล้ายกันได้อย่างรวดเร็ว

• ตัวอย่าง: จากการจัดกระเป๋า จะเห็นรูปแบบของ "การจัดของเป็นหมวดหมู่" เราสามารถนำรูปแบบนี้ไปใช้กับการจัดของอื่นๆ ได้ เช่น การจัดตู้เสื้อผ้า หรือการจัดโต๊ะหนังสือ

3. การคิดเชิงนามธรรม (Abstraction) คือ การมุ่งความสนใจไปที่ ข้อมูลสำคัญ ที่จำเป็นต่อการแก้ปัญหา และคัดกรองรายละเอียดที่ไม่จำเป็นออกไป เพื่อให้เราจดจ่อกับแก่นของปัญหาได้อย่างเต็มที่

• ตัวอย่าง: ในการเตรียมเสื้อผ้าไปเข้าค่าย

• ข้อมูลสำคัญ: ต้องเตรียมชุดนอน 1 ชุด, ชุดลำลอง 2 ชุด, ชุดนักเรียน 1 ชุด

• ข้อมูลไม่สำคัญ (ในเบื้องต้น): เสื้อจะเป็นยี่ห้ออะไร, กางเกงจะมีกระเป๋ากี่ช่อง

4. การออกแบบอัลกอริทึม (Algorithm Design) คือ การออกแบบ ลำดับขั้นตอน ในการแก้ปัญหาอย่างชัดเจนและเป็นขั้นเป็นตอน ใครทำตามก็จะได้ผลลัพธ์เหมือนกัน อาจแสดงในรูปแบบของข้อความ (Natural Language), ผังงาน (Flowchart) หรือรหัสจำลอง (Pseudo Code)

• ตัวอย่าง: อัลกอริทึมการแปรงฟัน

1. หยิบแปรงสีฟัน

2. บีบยาสีฟันลงบนแปรง

3. แปรงฟันให้ทั่วทุกซี่

4. บ้วนปากด้วยน้ำสะอาด

5. ล้างแปรงสีฟันให้สะอาด

เกมจับกลุ่มอิโมจิ

อัลกอริทึมเบื้องต้น

อัลกอริทึม (Algorithm) หมายถึง กระบวนการทำงานอย่างใดอย่างหนึ่ง ที่มีลำดับการทำงานเป็นขั้นเป็นตอนชัดเจน และปฏิบัติตามขั้นตอนแล้วได้ผลลัพธ์ที่ถูกต้อง 

รูปแบบการเขียนอัลกอริทึม สามารถแบ่งได้ 3 รูปแบบ ได้เเก่ 

1. การเขียนอัลกอริทึมด้วยภาษาธรรมชาติ ( Natural Language )  เป็นการอธิบายแบบใช้ภาษาที่มนุษย์สื่อสารกันทั่วไป

2. การเขียนอัลกอริทึมด้วยรหัสจำลอง ( Pseudo code )  เป็นการอธิบายด้วยรหัสจำลองหรือรหัสเทียม

3. การเขียนอัลกอริทึมด้วยผังงาน ( Flowchart )  เป็นการอธิบายด้วยแผนภาพ

1.การเขียนอัลกอริทึมด้วยผังงาน

ผังงาน (Flowchart) หมายถึง การใช้ภาพสัญลักษณ์ เพื่อแสดงลำดับขั้นตอนการทำงานของอัลกอริทึม หรือการทำงานต่างๆ ตั้งแต่เริ่มต้นจนจบการทำงานให้ได้ผลลัพธ์ที่ต้องการ  ซึ่งสัญลักษณ์ที่ใช้ในการเขียนผังงานบางส่วน มีดังนี้

3.1 รูปแบบการเขียนผังงาน

การเขียนผังงาน (Flowchart) มี 3 ลักษณะดังนี้