Top
 

DIGITAL KIDS (เทคโนโลยี) ป.5 หน่วย 1 เรื่อง ใช้เหตุผลเชิงตรรกะในการแก้ปัญหา

Imagineering Education / บทเรียนวิชาวิทยาการคำนวน  / DIGITAL KIDS  / DIGITAL KIDS (เทคโนโลยี) ป.5 หน่วย 1 เรื่อง ใช้เหตุผลเชิงตรรกะในการแก้ปัญหา

DIGITAL KIDS (เทคโนโลยี) ป.5 หน่วย 1 เรื่อง ใช้เหตุผลเชิงตรรกะในการแก้ปัญหา

ระดับชั้น : ประถมศึกษาปีที่ 5
หน่วยที่ : 1
เรื่อง : ใช้เหตุผลเชิงตรรกะในการแก้ปัญหา
สาระ : สาระที่ 8 เทคโนโลยี
ตัวชี้วัด :
ว 4.2 ป 5/1 ใช้เหตุผลเชิงตรรกะในการแก้ปัญหา การอธิบายการทำงาน การคาดการณ์ผลลัพธ์ จากปัญหาอย่างง่าย
บทนำของเรื่อง : การคิดเชิงคำนวณในการแก้ไขปัญหา (Computational Thinking) เป็นทักษะการแก้ไขปัญหาจากการอ้างเหตุผลที่ถูกต้องหรือเป็นการวิเคราะห์ความสัมพันธ์ระหว่างข้ออ้างและข้อสรุป

การใช้แนวคิดเชิงคำนวณในการแก้ไขปัญหา

การใช้แนวคิดเชิงคำนวณในการแก้ไขปัญหา (Computational Thinking)
การใช้แนวคิดเชิงคำนวณในการแก้ไขปัญหาเป็นวิธีการแก้ไขปัญหาที่ฝึกให้เกิดการ แยกแยะปัญหา หารูปแบบของปัญหา หาความสำคัญของปัญหา และแสดงลำดับขั้นตอนการแก้ไขปัญหา ก่อนที่จะลงมือทำ ซึ่งจะเป็นการฝึกคิด ฝึกมอง ฝึกแก้ไขปัญหา อย่างเป็นระบบ จนกลายเป็นทักษะความรู้ เพื่อนำไปใช้แก้ไขปัญหาในชีวิตประจำวันได้

อัลกอริทึม (Algorithm) คือการแสดงลำดับการแก้ปัญหาที่สามารถอธิบายออกมาเป็น ขั้นตอนหรือลำดับการทำงานที่ชัดเจนและละเอียดเข้าใจง่าย

การเรียงลำดับ (Order) เป็นการจัดเรียงลำดับขั้นตอนการทำงานการแก้ไขปัญหา โดยการจัดลำดับการทำงานที่ดีจะทำให้ผลลัพธ์ที่ได้เป็นไปตามที่ต้องการ หากเรียงลำดับผิดจะทำให้ผลลัพธ์ที่ได้อาจไม่เป็นไปตามที่ต้องการ

การใช้เหตุผลเชิงตรรกะ (Logical Thinking) ในการแก้ไขปัญหา

คือ การแก้ไขปัญหาโดยการ นำกฎเกณฑ์หรือเงื่อนไข มาใช้พิจารณา โดยเงื่อนไขจะมาจากหลักการหรือจากประสบการณ์ก็ได้ นำมาเขียนวางแผนหรือลำดับขั้นตอน

การวางแผนโดยใช้เงื่อนไขเวลาที่ลิปดาจะไปโรงเรียนในวันฝนตกและฝนไม่ตก

สถานะเริ่มต้นของการทำงานที่แตกต่างกันจะให้ผลลัพธ์ที่แตกต่างกัน
ในการแก้ไขปัญหาบางครั้งสถานะเริ่มต้นของการทำงานที่แตกต่างกันจะให้ผลลัพธ์ที่แตกต่างกัน โดยเงื่อนไขหรือตัวแปรที่เข้ามาเกี่ยวข้องกับเหตุการณ์ต่าง ๆ นั้นจะเป็นตัวกำหนดให้เกิดการเปลี่ยนแปลง

1. สถานะเริ่มต้น ลิปดาต้มไข่โดยไม่ใส่เกลือลงไปทำให้ไข่ขาวสุกช้าและไข่ขาวมีเส้น

สถานะเริ่มต้นของการทำงานที่แตกต่างกันจะให้ผลลัพธ์ที่แตกต่างกัน
ในการแก้ไขปัญหาบางครั้งสถานะเริ่มต้นของการทำงานที่แตกต่างกันจะให้ผลลัพธ์ที่แตกต่างกัน โดยเงื่อนไขหรือตัวแปรที่เข้ามาเกี่ยวข้องกับเหตุการณ์ต่าง ๆ นั้นจะเป็นตัวกำหนดให้เกิดการเปลี่ยนแปลง

1. สถานะเริ่มต้น ลิปดาต้มไข่โดยไม่ใส่เกลือลงไปทำให้ไข่ขาวสุกช้าและไข่ขาวมีเส้น

การใช้เหตุผลเชิงตรรกะ (Logical Thinking) ในการแก้ไขปัญหา
คือ การแก้ไขปัญหาโดยการนำกฎเกณฑ์หรือเงื่อนไขมาใช้พิจารณา โดยจะใช้เหตุผลหรือใช้ประสบการณ์ มาอธิบายวิธีการแก้ไขปัญหา โดยคาดหวังว่าจะได้ผลลัพธ์ตามที่คาดการณ์ไว้

สถานการณ์ปกติ : ทุกวันอาทิตย์ คุณแม่จะต้องทำงานบ้านเช่น ทำความสะอาดบ้าน ซักผ้า ตากผ้า ในช่วงเช้าและช่วงบ่ายจะล้างจาน แต่ถ้าโพล่ามีเรียนพิเศษคุณแม่จะไปส่งและจะกลับไม่เกิน 17.00 น. มารีดผ้า

สถานะเริ่มต้นของการทำงานที่แตกต่างกันจะให้ผลลัพธ์ที่แตกต่างกัน

สถานการณ์เริ่มต้นที่แตกต่างกัน
สถานะเริ่มต้นของการทำงานที่แตกต่างกันจะให้ผลลัพธ์ที่แตกต่างกัน โดยเงื่อนไขหรือตัวแปรที่เข้ามาเกี่ยวข้องกับเหตุการณ์ต่าง ๆ นั้นจะเป็นตัวกำหนดให้เกิดการเปลี่ยนแปลง

สถานการณ์เริ่มต้นที่เปลี่ยนไป : คุณแม่ต้องทำงานบ้านในวันอาทิตย์ เช่น ทำความสะอาดบ้าน ซักผ้า ในช่วงเช้า และช่วงบ่ายจะรีดผ้า แต่ถ้าเช้าวันนั้นมีฝนตกหนัก และโพล่าต้องไปเรียนพิเศษ คุณแม่จะวางแผนการทำงานอย่างไรให้ได้ตามเงื่อนไขที่กำหนด

โจทย์ปัญหา : วันหยุดคุณแม่ให้ลิปดาช่วยวางแผนการทำงานบ้าน ซักผ้า เก็บบ้าน รดน้ำต้นไม้ เช็ดกระจก รีดผ้า ล้างจาน และทำอาหารกลางวัน แต่พยากรณ์อากาศบอกว่าช่วงเช้าอาจจะมีฝนตก ลิปดาจะวางแผนทำงานบ้านอย่างไร โดยใช้เงื่อนไขที่ครอบคลุมทุกกรณี อธิบายการทำงาน และ คาดการณ์ผลลัพธ์

  1. หาความสำคัญของปัญหา จัดลำดับการทำงานบ้าน และ แบ่งชุดกิจกรรมงานบ้านโดยกำหนดเงื่อนไขขึ้นอยู่กับสภาพอากาศฝนตก
  2. แบ่งแยกปัญหา
    1. ซักผ้า 2. กวาดบ้าน 3. ถูบ้าน 4. เช็ดกระจก
    5. รีดผ้า 6. รดน้ำต้นไม้ 7. ทำกับข้าว 8. ล้างจาน
  3. หารูปแบบของปัญหา แบ่งชุด
    กิจกรรมที่ 1 ซักผ้า ตากผ้า รีดผ้า
    กิจกรรมที่ 2 เช็ดกระจก กวาดบ้าน ถูบ้าน
    กิจกรรมที่ 3 ทำกับข้าว ล้างจาน ตอน 11 โมง
    กิจกรรมที่ 4 รดน้ำต้นไม้ตอนเย็น
    เงื่อนไขที่
    1. ถ้าฝนตกตอนเช้าให้ทำกิจกรรมที่ 2 ถ้าไม่ตกทำกิจกรรมที่ 1
    2. ถ้า 11 โมงให้ทำกิจกรรมที่ 3
    3. ถ้า 5 โมงเย็นให้รดน้ำต้นไม้
    4. ตรวจสอบว่าทำกิจกรรมที่ 1 หรือ ที่ 2 ครบหรือยัง
  4. การใช้เหตุผลเชิงตรรกะในการแก้ไขปัญหา อธิบายการทำงาน และคาดการณ์ผลลัพธ์

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

  1. หาความสำคัญของปัญหา การกำหนดตำแหน่งของช่องตารางและตารางย่อย การกำหนดแถวเพื่อทำให้สามารถวิเคราะห์ตามเงื่อนไขของเกมได้
  2. แบ่งแยกปัญหา
    กำหนดตำแหน่งต่าง ๆ ในช่องตาราง 16 ช่อง (A-P)
    กำหนดหมายเลขแถวแนวตั้งและแนวนอนทั้งหมด (1-8)
    กำหนหนดหมายเลขตารางย่อย 4 ตารางย่อย (ก-ง)
    กำหนดลักษณะรูปทรงทั้งหมด 4 สัญลักษณ์ (สามเหลี่ยม สี่เหลี่ยม วงกลม รูปหัวใจ)
  3. หารูปแบบของปัญหา แบ่งชุด ในแถวแต่ละแถว และ ในตารางย่อยจะต้องมีสัญลักษณ์ไม่ซ้ำ
    เงื่อนไขที่
    1. เปรียบเทียบสัญลักษณ์ในแต่ละแถวแนวนอน ทุกแถวในตั้งต้องมีสัญลักษณ์ไม่ซ้ำกัน
    2. เปรียบเทียบสัญลักษณ์ในแต่ละแถวแนวตั้ง ทุกแถวในตั้งต้องมีสัญลักษณ์ไม่ซ้ำกัน
    3. เปรียบเทียบสัญลักษณ์ภายในตำแหน่งตารางย่อยไม่ซ้ำกัน
  4. การใช้เหตุผลเชิงตรรกะในการแก้ไขปัญหา อธิบายการทำงาน และคาดการณ์ผลลัพธ์

Technology Challenge

จัดวางของในครัว
คุณแม่กลับมาจากซื้อของที่ห้างสรรพสินค้า ลิปดาสังเกตเห็นของที่คุณแม่ซื้อมา มีเครื่องปรุง นม น้ำยาทำความสะอาด ผักและผลไม้ ลิปดาอยากช่วยคุณแม่จัดของจังเลยแต่ไม่รู้จะเริ่มจัดของยังไงก่อนดี

Missions : จากโจทย์ข้างต้นให้คุณครูยกตัวอย่างสินค้าที่คุณแม่ซื้อมาให้นักเรียนจัดวางของในครัวโดยให้นักเรียนอธิบายวิธีการ แบ่งแยกปัญหา หารูปแบบของปัญหา หาสาระสำคัญ และแสดงลำดับขั้นตอนการจัดวางของในครัวให้เป็นระเบียบ โดยมีเงื่อนไขว่า จะต้องจัดวางให้ถูกต้องตามประเภทการใช้งาน จัดวาง เช่น เครื่องปรุง ช้อน ส้อม เป็นต้น
Materials : โจทย์ปัญหา และ วัสดุตามที่คุณครูกำหนด
Ask : การใช้กฎเกณฑ์หรือเงื่อนไขในการแก้ไขปัญหาคืออะไร
Plan & Design : ให้นักเรียนร่วมกันพิจารณาปัญหาและหาแนวทางการแก้ไขปัญหาและเขียนลำดับขั้นตอนการแก้ไขปัญหา

การรับค่าข้อมูลเข้า

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

วิเคราะห์ปัญหาในรูปแบบของการทำงานคอมพิวเตอร์

การกำหนดค่าตัวแปร (Variable)

คือ การระบุค่า หรือ การตั้งค่าข้อมูลเข้า เพื่อนำมาประมวลผลตามเงื่อนไขที่กำหนดมาในปัญหา เพื่อให้ได้ข้อมูลออกหรือผลลัพธ์ของปัญหา
การกำหนดชื่อของตัวแปร สามารถกำหนดเป็นข้อมูลตัวอักษร และ ค่าของตัวแปร สามารถเป็น ตัวอักษรหรือตัวเลข ก็ได้เปรียบเทียบได้กับชื่อของกล่องเก็บข้อมูล คือ ชื่อของตัวแปรและของที่อยู่ในกล่องคือ ค่าของตัวเแปร

ปัญหา : ลิปดานั่งรถออกจากบ้านไม่ได้รัดเข็มขัดเมื่อความเร็วรถถึง 20 กม./ชม. สัญญาณรัดเข็มขัดดังขึ้น และเมื่อคุณพ่อขับรถจนมีความเร็วเกิน 80 กม./ชม. ผ่านทางด่วน มีป้ายสัญญาณแสดงความเร็วของรถเกิดขึ้น บอกว่าขับเกิน

วิเคราะห์ปัญหาในรูปแบบของการทำงานคอมพิวเตอร์

ตัวอย่างเกมทำนายตัวเลข
โจทย์ปัญหา : โปรแกรมทำนายตัวเลข โดยให้ผู้เล่นคนหนึ่งเป็นผู้กำหนดตัวเลขแล้วให้ผู้ทายทายตัวเลขได้ 1 ครั้ง โปรแกรมจะตรวจคำตอบ และแสดงผลลัพธ์ว่าทายถูกหรือผิด

1.หาความสำคัญของปัญหา
โดยวิเคราะห์ปัญหาเพื่อกำหนดค่าตัวแปรต่าง ๆ ได้ จากโปรแกรมการทำนายตัวเลข

2. แบ่งแยกปัญหา
กำหนดค่าตัวแปรที่ 1 เป็น Answer
กำหนดค่าตัวแปรที่ 2 เป็น Input
กำหนดเงื่อนไขเปรียบเทียบตัวเลขทั้งสองตรงกันหรือไม่

3. รูปแบบและเงื่อนไข
ถ้าตัวเลขทั้งสองเหมือนกันให้แสดงค่า “ถูกต้อง” (True)
ถ้าไม่เหมือนกันให้แสดงค่า “ผิด” (False)

4.การใช้เหตุผลเชิงตรรกะในการแก้ไขปัญหา อธิบายการทำงาน และคาดการณ์ผลลัพธ์

ตัวอย่าง โปรแกรมสร้างรูปเรขาคณิตตามค่าข้อมูลเข้า
โจทย์ปัญหา : โปรแกรมสร้างรูปเรขาคณิตตามค่าข้อมูลเข้า เป็นการสร้างรูปทรงเรขาคณิต โดยรับค่าข้อมูลตามเงื่อนไขที่กำหนดมาในปัญหา คือความยาวของด้านและรับค่าจำนวนมุมที่ต้องการ ประมวลผลตามค่าข้อมูลเข้าโดยใช้สูตรทางคณิตศาสตร์ดังต่อไปนี้ มุมภายในแต่ละมุมของรูปทรงเรขาคณิต N เหลี่ยมด้านเท่า A = (N-2)*180/N

1. ความสำคัญของปัญหา
โดยวิเคราะห์ปัญหาเพื่อกำหนดค่าตัวแปรต่าง ๆ
กำหนดค่าตัวแปร จำนวนเหลี่ยมที่ต้องการ = N
กำหนดค่าตัวแปรระยะของด้านแต่ละด้านของเหลี่ยม = W
กำหนดค่าตัวแปรมุมภายใน = A

2. แบ่งแยกปัญหา
1. สูตรการคำนวณมุมภายในแต่ละมุมของรูปทรงเหลี่ยมด้านเท่า
2.การสร้างรูปทรงหลายเหลี่ยมตามค่าข้อมูลเข้าระยะทาง (W) และ มุมภายในของรูปทรงหลายเหลี่ยม (A)

3. รูปแบบและเงื่อนไข
1. การสร้างรูปทรงต้องกำหนดระยะทางการเดินไปข้างหน้า (W)
2.ให้หมุนปากกาตามมุมองศาภายในของรูปทรงเหลี่ยมที่คำนวณได้ (A)
3. กำหนดจำนวนการทำงานวนซ้ำตามจำนวนเหลี่ยม (N)

4.การใช้เหตุผลเชิงตรรกะในการแก้ไขปัญหา อธิบายการทำงาน และคาดการณ์ผลลัพธ์

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