วิทยาการคำนวณ ม.1
วิทยาการคำนวณ ม.1
หน่วยที่ 1
การออกแบบและการเขียนอัลกอริทึม
หน่วยที่ 2
การออกแบบและการเขียนโปรแกรมเบื้องต้น
หน่วยที่ 3
การจัดการข้อมูลสารสนเทศ
หน่วยที่ 4
การใช้เทคโนโลยีสารสนเทศอย่างปลอดภัย
แนวคิดเชิงนามธรรม
ในชีวิตประจำวันเรามักเจอปัญหาต่างๆที่ต้องแก้ไข ซึ่งอาจพบวิธีการแก้ไขได้หลากหลายวิธี โดยจะต้องวิเคราะห์ปัญหานั้น อย่างรอบคอบ และถี่ถ้วน เพื่อใช้ในการพิจารณาเลือกวิธีการแก้ไขปัญหาได้อย่างดีที่สุดและเกิดประสิทธิภาพสูงสุด
1.1 แนวคิดเชิงนาม ธรรมหมายถึง
เป็นองค์ประกอบหนึ่งของแนวคิดเชิงคำนวณ (Computational Thinking) โดยเป็นแนวคิดในการแก้ปัญหาอย่างเป็นระบบและสามารถกำหนดขั้นตอนการแก้ปัญหาได้อย่างชัดเจน เป็นการประเมินความสำคัญ รายละเอียดของปัญหาแยกแยะส่วนที่เป็นสาระสำคัญออจากส่วนที่ไม่ใช่สาระสำคัญ และพิจารณาปัญหาโดยพิจารณาจุดที่เหมือนกันของปัญหา เพื่อหาแนวทางคิดรวบยอดของปัญหาเหล่านั้น
แนวคิดเชิงนามธรรมทำให้เราแยกรูปสี่เหลี่ยมคางหมู
ออกจากรูปนี้ได้ง่ายขึ้น
1.2 การใช้แนวคิดเชิงนามธรรมเพื่อแก้ปัญหา
กระบวนการแก้ปัญหาโดยใช้แนวคิดเชิงนามธรรม สามารถทำได้ผ่านการคัดเลือกรายละเอียดของปัญหาเพื่อให้รู้เป้าหมายและได้ข้อมูลตรงตามความต้องการ จากนั้นถ่ายทอดวิธีการแก้ปัญหาในลักษณะข้อความ เสียง รูปภาพ สัญลักษณ์ กราฟ แผนภูมิ เพื่อให้กลุ่มเป้าหมายเข้าใจและนำไปใช้ให้เกิดประโยชน์ในการแก้ปัญหาอย่างสูงสุด
1. ใช้แนวคิดเชิงนามธรรมในการแก้ปัญหาทางคณิตศาสตร์
หากนำแนวคิดเชิงนามธรรมมาแก้ปัญหาทางคณิตศาสตร์ เรื่อง รูปคลี่ของเรขาคณิต สามมิติ สามารถพิจารณา ดังภาพที่ 1.1
ปัญหา
รูปคลี่ของทรงกระบอก ประกอบไปด้วยรูปเรขาคณิตสองมิติชนิดใดบ้าง
วิธีการแก้ปัญหา
ระบุรูปคลี่ของทรงกระบอก ดังนี้
จากข้อมูลข้างต้น เมื่อใช้แนวคิดเชิงนามธรรมพิจารณาส่วนที่เป็นสาระสำคัญ พบว่า รูปคลี่ของทรงกระบอกประกอบไปด้วย รูปวงกลม 2 รูป และรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า 1 รูป
2. ใช้แนวคิดเชิงนามธรรมในการแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์
หากนำแนวคิดเชิงนามธรรมมาแก้ปัญหาทางวิทยาศาสตร์ เรื่อง วัฏจักรของน้ำ สามารถพิจารณาได้ ดังภาพที่ 1.2
นักเรียนใบงาน 1.1
2. อัลกอริทึมเบื้องต้น
เครื่องคอมพิวเตอร์เป็นอุปกรณ์ที่ทำงานได้รวดเร็ว และสามารถประมวลผลคำสั่งที่กำหนดให้ตามลำดับขั้นตอน มีความน่าเชื่อถือ ถูกต้อง และสามารถประมวลผลได้จริงอย่างไรก็ตาม การประมวลผลด้วยเครื่องคอมพิวเตอร์ต้องอาศัยความเข้าใจอัลกอริทึมคอมพิวเตอร์ที่ดีด้วย
อัลกอริทึม (Algorithm) คือ ระเบียบวิธีหรือขั้นตอนวิธี ที่ใช้ในการแก้ไขปัญหา โดยเป็นกระบวนการที่ สามารถอธิบายขั้นตอนที่ชัดเจน ซึ่งอัลกอริทึมสามารถแก้ไขปัญหาโดยทั่วไป ที่พบในชีวิตประจำวัน กล่าวคือ ต้องไม่เป็นขั้นตอนวิธีเพื่อการแก้ไขปัญหาเฉพาะเจาะจงกรณีใด กรณีหนึ่ง รูปแบบการเขียนอัลกอริทึมสามารถแบ่งไดั้ 3 รูปแบบ ดังนี้
ในการแก้ปัญหาต่างๆ อาจมีวิธีการแก้ปัญหาหลายวิธี ซึ่งเราสามารถเลือกขั้นตอนวิธีการแก้ปัญหาที่แตกต่างกันออกไป โดยขั้นสุดท้ายผลลัพธ์ที่ได้อาจเหมือนหรือแตกต่างกัน
3. การเขียนอัลกอริทึมด้วยภาษาธรรมชาติ
ภาษาธรรมชาติ (Natural langauge) คือ รูปแบบภาษาที่มนุษย์เข้าใจ หรือเป็นภาษาที่มนุษย์ใช้สื่อสารกัน มีรูปแบบภาษาที่ไม่แน่นอนตายตัว และเป็นไปตามธรรมชาติของมนุษย์ตามเชื้อชาติ เช่น ภาษาไทย ภาษาอังกฤษ ภาษาจีน
การติดต่อสื่อสารระหว่างมนุษย์กับคอมพิวเตอร์จำเป็นต้องใช้ภาษาเฉพาะเนื่องจากคอมพิวเตอร์ไม่สมารถเข้าใจความหมาย หลักไวยกรณ์ ประโยคของภาษาธรรมชาติได้ จึงต้องมีภาษาคอมพิวเตอร์ที่จัดเป็นภาษาประดิษฐ์ (Artificial Language) เพื่อให้คอมพิวเตอร์สามารถเข้าใจภาษามนุษย์และปฏิบัติตามคำสั่งของมนุษย์
3.1 ภาษาคอมพิวเตอร์ คือ โปรแกรมหรือชุดคำสั่งที่โปรแกรมเมอร์ (Programmer) เขียนขึ้นเพื่อใช้สั่งงานเครื่องคอมพิวเตอร์ตามรูปแบบและโครงสร้างของภาษา ภาษาคอมพิวเตอร์มีการพัฒนาเช่นเดียวกับเครื่องคอมพิวเตอร์ สามารถแบ่งเป็นยุคเป็นรุ่นของภาษา ได้เป็น 5
ยุคของภาษาเครื่อง (Machin Language)
ยุคของภาษาแอสเซมบลี (Assembly Language)
ยุคของภาษาชั้นสูง (High - level Language)
ยุคของภาษาชั้นสูงมาก (Very high - level Language)
ยุคของภาษาธรรมชาติ (Natural Language)
ระดับของภาษามี 3 ระดับ
ภาษาระดับต่ำ เป็นภาษาที่ทำความเข้าใจยาก เหมาะแก่การเขียนโปรแกรม ควบคุมฮาร์ดแวร์ซึ่งจะทำงานได้โดยตรงและรวดเร็ว
ภาษาระดับกลาง เป็นภาษาที่มีลักษณะแบบโครงสร้าง ใช้กับเครื่องที่มีความเร็ว
แตกต่างกันโดยไม่ต้องตัดแปลง ภาษาระดับกลางเป็นการนำข้อดีของภาษาระดับต่ำกับภาษาระดับสูงมาพัฒนา ดังนั้น ภาษาระดับกลางจึงเป็นที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลาย
ภาษาระดับสูง เป็นภาษาที่เข้าใจได้ง่าย เนื่องจากเป็นภาาาอังกฤษที่มีลักษณะใกล้เคียงกับภาษาของมนุษย์ ซึ่งโปรแกรมภาษาระดับสูงจะถูกแปลงเป็นภาษาเครื่อง เพื่อสั่งให้เครื่องคอมพิวเตอร์ทำงานต่อไป
3.2 การเขียนอัลกอริทึมด้วยภาษาธรรมชาติ
การเขียนอัลกอริทึมด้วยภาษาธรรมชาติ คือ การบรรยายขั้นตอนการทำงานของอัลกอริทึมโดยใช้ภาษามนุษย์ เพื่ออธิบายถึงขั้นตอนการทำงานของอัลกอริทึมตามลำดับก่อนหลัง
4. การเขียนอัลกอริทึมด้วยรหัสลำลอง
5. การเขียนอัลกอริทึมด้วยผังงาน