Top
 

DIGITAL KIDS (เทคโนโลยี) ป.6 หน่วย 1 เรื่อง ใช้เหตุผลเชิงตรรกะในการแก้ปัญหาในชีวิตประจำวัน

Imagineering Education / บทเรียนวิชาวิทยาการคำนวณ  / DIGITAL KIDS  / DIGITAL KIDS (เทคโนโลยี) ป.6 หน่วย 1 เรื่อง ใช้เหตุผลเชิงตรรกะในการแก้ปัญหาในชีวิตประจำวัน

DIGITAL KIDS (เทคโนโลยี) ป.6 หน่วย 1 เรื่อง ใช้เหตุผลเชิงตรรกะในการแก้ปัญหาในชีวิตประจำวัน

ระดับชั้น : ประถมศึกษาปีที่ 6
หน่วยที่ : 1
เรื่อง : ใช้เหตุผลเชิงตรรกะในการแก้ปัญหาในชีวิตประจำวัน
สาระ : สาระที่ 8 เทคโนโลยี
ตัวชี้วัด :
ว 4.2 ป 6/1 ใช้เหตุผลเชิงตรรกะในการอธิบายและออกแบบวิธีการแก้ปัญหาที่พบในชีวิตประจำวัน
บทนำของเรื่อง : การคิดเชิงคำนวณในการแก้ไขปัญหา (Computational Thinking) เป็นทักษะการแก้ไขปัญหาจากการอ้างเหตุผลที่ถูกต้องหรือเป็นการวิเคราะห์ความสัมพันธ์ระหว่างข้ออ้างและข้อสรุป

การแก้ไขปัญหาในชีวิตประจำวัน

ในการใช้ชีวิตในแต่ละวัน เริ่มตั้งแต่การตื่นนอนมีการทำงานและการแก้ไขปัญหาตลอดเวลา ทั้งด้านการเรียน การใช้ชีวิตการทำงาน หรือแม้กระทั่งงานอดิเรกต่าง ๆ ที่ทำ เช่นการออกกำลังกาย การเตะฟุตบอล การวาดรูป การแก้ไขปัญหาหรือการใช้ชีวิตในแต่ละวันจึงจำเป็นต้องมี ขั้นตอนการแก้ไขปัญหา โดยขั้นตอนการแก้ไขปัญหามีวิธีการดังนี้

ขั้นตอนการแก้ไขปัญหา

ให้นักเรียนแสดงขั้นตอนแก้ไขปัญหาดังต่อไปนี้

การใช้แนวคิดเชิงคำนวณในการแก้ไขปัญหา

การใช้แนวคิดเชิงคำนวณในการแก้ไขปัญหาเป็นวิธีการฝึกแก้ไขปัญหาโดยการเน้นวิธีการคิดพิจารณาปัญหาอย่างเป็นระบบ โดย แยกแยะปัญหา หารูปแบบของปัญหา หาความสำคัญของปัญหา และ แสดงลำดับขั้นตอนการแก้ไขปัญหา ก่อนที่จะลงมือแก้ไขปัญหา ซึ่งเป็นการฝึกคิด ฝึกมอง ฝึกแก้ไขปัญหาอย่างเป็นระบบ (Computational Thinking) จนกลายเป็นทักษะความรู้ เพื่อนำไปใช้แก้ไขปัญหาในชีวิตประจำวันได้

การแก้ปัญหาอย่างเป็นขั้นตอนจะช่วยให้แก้ปัญหาได้อย่างมีประสิทธิภาพ

การแก้ปัญหาอย่างเป็นขั้นตอนจะช่วยให้แก้ปัญหาได้อย่างมีประสิทธิภาพ
การแสดงขั้นตอนการแก้ไขปัญหาอย่างละเอียดจะเป็นการเตรียมตัวหรือการวางแผนการแก้ปัญหาก่อนที่จะลงมือทำ ซึ่งจะสามารถช่วยให้การแก้ปัญหาได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยการแสดงขั้นตอนการแก้ปัญหาสามารถทำได้ทั้งแบบเบื้องต้นและใช้แนวคิดเชิงคำนวณ

ปัญหา : จัดหนังสือใส่กระเป๋า
เปิดเทอม คุณครูให้ตารางสอนในแต่ละวันมาแล้ว โพล่าต้องจัดหนังสือใส่กระเป๋าเรามาช่วยโพล่าวางแผนการจัดหนังสือใส่กระเป๋ากันดีกว่า

การแสดงขั้นตอนแก้ไขปัญหาเบื้องต้น

การแสดงขั้นตอนแก้ไขปัญหาโดยการใช้แนวคิดเชิงคำนวณ

การใช้เหตุผลเชิงตรรกะ (Logical Thinking) มาพิจารณาในการแก้ไขปัญหา

คือ การใช้เงื่อนไขหรือกฎเกณฑ์มาใช้เป็นข้อกำหนดหรือเป็นทางเลือก ในการออกแบบและจัดลำดับวิธีการแก้ไขปัญหา เพื่อใช้ในการอธิบายการทำงานและคาดการณ์ผลลัพธ์โดยการใช้เหตุผลเชิงตรรกะมาพิจารณาในการแก้ไขปัญหานั้นจำเป็น ต้องใช้เงื่อนไขที่ครอบคลุมทุกกรณีมาใช้พิจารณา เพื่อทำให้การแก้ไขปัญหาเป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพ

สถานการณ์ปัญหา คุณพ่อขับรถกลับบ้านด้วยความเร็วปกติ และเมื่อผ่านเขตชุมชนพบกับป้ายกำหนดความเร็วไม่เกิน 50 กม./ชม. และเมื่อขับเข้าไปในหมู่บ้านจะพบป้ายกำหนดความเร็ว ไม่เกิน 35 กม./ชม. และเมื่อถึงบ้านก็หยุดความเร็วรถ

แนวคิดของการทำงานแบบวนซ้ำและเงื่อนไข (Loop)

ในการดำเนินชีวิตในแต่ละวัน จะมีการทำงานของการวนซ้ำและเงื่อนไขอยู่ตลอดเวลาซึ่งการพิจารณากระบวนการทำงานที่มีการทำงานแบบวนซ้ำ หรือเงื่อนไขเป็นวิธีการที่จะช่วยให้การออกแบบวิธีการแก้ปัญหาเป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น เนื่องจากจะช่วยให้สามารถ ออกแบบกระบวนการทำงานได้อย่างกระชับ ชัดเจน ไม่ซ้ำซ้อน ตัวอย่างเช่น

1. การวนซ้ำตามจำนวนรอบที่กำหนด เช่น นักเรียนจัดหนังสือใส่กระเป๋าเพื่อนำไปโรงเรียนทีละเล่ม (ทำซ้ำ) จนครบทุกคาบการเรียนในวันพรุ่งนี้ จึงหยุด

การรับค่าข้อมูลเข้า (Input)

จากหลักการหรือกระบวนการทำงานของคอมพิวเตอร์จะประกอบด้วยองค์ประกอบ 3 ส่วน การรับข้อมูลเข้า (Input) ประมวลผล (Process) และ การแสดงผลข้อมูลหรือข้อมูลออก (Output) ซึ่งสามารถนำหลักการทำงานของคอมพิวเตอร์มาใช้วิเคราะห์ปัญหาในชีวิตประจำวันเพื่อหากระบวนการแก้ไขปัญหาหรือการทำงานแบบคอมพิวเตอร์ได้ดังตัวอย่างต่อไปนี้

ปัญหา : ลิปดาจะต้องตื่นนอนตอน 6.00 น. ตอนเช้า

วิเคราะห์ปัญหาในรูปแบบของการทำงานคอมพิวเตอร์

การกำหนดค่าตัวแปร (Variable)

คือ การระบุค่า หรือ การตั้งค่าข้อมูลเข้า เพื่อนำมาประมวลผลตามเงื่อนไขที่กำหนดมาในปัญหา เพื่อให้ได้ข้อมูลออกหรือผลลัพธ์ของปัญหา การกำหนด ชื่อของตัวแปร สามารถกำหนดเป็นข้อมูลตัวอักษร และ ค่าของตัวแปร สามารถเป็น ตัวอักษรหรือตัวเลขก็ได้ เปรียบเทียบได้กับ ชื่อของกล่องเก็บข้อมูล คือ ชื่อของตัวแปร และ ของที่อยู่ในกล่อง คือ ค่าของตัวเแปร

ปัญหา : ลิปดาตื่นตอน 6 โมงเช้า และ ต้องอาบน้ำ แต่งตัว ทานอาหารให้เสร็จ ก่อน 7 โมงเช้าเพื่อขึ้นรถโรงเรียน จะได้เดินทางไปโรงเรียนให้ทัน 8 โมงเช้าเข้าห้องเรียน

วิเคราะห์ปัญหาในรูปแบบของการทำงานคอมพิวเตอร์

การพิจารณากระบวนการทำงานที่มีการทำงานแบบวนซ้ำ หรือเงื่อนไข

สถานการณ์ปัญหา : รถยนต์คุณพ่อของโพล่าน้ำมันหมดกลางถนน ทำให้คุณพ่อและโพล่าต้องช่วยกันเข็นรถยนต์ไปจอดไว้ข้างถนน คุณพ่อไปซื้อน้ำมันมาเติมรถยนต์ จากปัญหานี้ นักเรียนมีวิธีการแก้ปัญหาอย่างไร

การหาความสำคัญ : การตรวจสอบระดับน้ำมันในรถยนต์ ไม่ให้น้ำมันหมดในระหว่างเดินทางโดยการกำหนดค่าตัวแปรคือ ระดับน้ำมัน
การแบ่งแยกปัญหา :
1. กำหนดค่าตัวแปร ระดับน้ำมัน
2. อ่านค่ามาตรวัดระดับน้ำมันบ่อย ๆ
3. ถ้าระดับน้ำมันใกล้เข็มชี้ไปใกล้ E แสดงว่าน้ำมันใกล้หมด
การหารูปแบบ :
1. ทำการวนซ้ำเพื่ออ่านค่ามาตรวัดระดับน้ำมัน
2. กำหนดเงื่อนไข ถ้ามาตรวัดระดับน้ำมัน เข็มชี้ไปใกล้ตำแหน่ง E แสดงว่าน้ำมันใกล้หมดให้หาปั๊มน้ำมันที่ใกล้
3. เติมน้ำมันให้เต็มถัง

วิเคราะห์ปัญหาในรูปแบบของการทำงานคอมพิวเตอร์

การแสดงขั้นตอนโดยใช้ผังงาน

Technology Challenge

การข้ามถนนในแต่ละวัน
ลิปดาต้องข้ามถนนไปขึ้นรถประจำทางฝั่งตรงข้ามทุกวันโดยก่อนข้ามลิปดาต้องกดปุ่มเปิดสัญญาณคนข้ามถนน รอสัญญาณไฟ และจึงจะข้ามได้ ลิปดาคิดว่าการทำงานนี้ เป็นการทำงานแบบวนซ้ำและมีเงื่อนไขหรือไม่ เรามาช่วยลิปดาพิจารณากระบวนการทำงานและออกแบบขั้นตอนกันดีกว่า

Missions : ให้พิจารณาการข้ามถนนหรือเลือกการใช้ชีวิตประจำวันของตนเอง ที่มีการทำงานแบบวนซ้ำหรือเงื่อนไข โดยให้นักเรียนอธิบายวิธีการ แบ่งแยกปัญหา หารูปแบบ หาสาระสำคัญ และแสดงลำดับขั้นตอนการแก้ปัญหาพร้อมนำเสนอหน้าชั้นเรียน
Materials : อุปกรณ์เครื่องเขียน และอุปกรณ์อื่น ๆ ที่คุณครูกำหนด
Ask : การพิจารณากระบวนการแก้ปัญหามีการทำงานแบบวนซ้ำหรือเงื่อนไขทำอย่างไร
Plan & Design : ให้วางแผนและออกแบบการพิจารณากระบวนการทำงานหรือแก้ปัญหาในชีวิตประจำวัน ที่มีการทำงานแบบวนซ้ำหรือเงื่อนไขและแสดงลำดับขั้นตอนการแก้ปัญหา(แนวคิดเชิงคำนวณ)

ตัวอย่างปัญหา

การค้นหาเลขหน้าที่ต้องการให้เร็วที่สุด
โจทย์ปัญหา : ลิปดาต้องการ ค้นหาเลขหน้าที่ต้องการให้เร็วที่สุด ให้นักเรียนมาช่วยลิปดา ใช้แนวคิดการทำงานแบบวนซ้ำและเงื่อนไขในการอธิบายและออกแบบวิธีการแก้ปัญหาให้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

การหาความสำคัญ : คือการหาหน้าที่เป็นหลักร้อยก่อน ตามด้วยหลักสิบ และหลักหน่วย โดยหากทำการหาเลขหน้าหลักหน่วยก่อนตามด้วยหลักสิบและหลักร้อยจะทำให้การค้นหาช้ากว่า
การแบ่งแยกปัญหา : แบ่งแยกแต่ละหลักของเลขหน้าที่ต้องการ
1. ทำการเปรียบเทียบเลขหน้าในระดับหลักร้อยก่อน
2. ทำการเปรียบเทียบเลขหน้าในระดับหลักสิบ
3. ทำการเปรียบเทียบเลขหน้าในระดับหลักหน่วย
การหารูปแบบ :
1.กำหนดเงื่อนไข การเปรียบเทียบตัวเลขในแต่ละหลัก
2.กำหนดการวนซ้ำจาก 1-9 เพื่อเปรียบเทียบเลขจนกว่าจะพบเลขหน้าที่ต้องการ

พิจารณากระบวนการทำงานแบบวนซ้ำ(Loop) และเงื่อนไข เพิ่มประสิทธิภาพได้
โดยการออกแบบการทำงานนี้จะช่วยให้กระบวนการทำงานมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น เนื่องจาก จะมีการค้นหาในแต่ละหลักไม่เกิน 10 รอบ ซึ่งการค้นหาจะใช้รอบในการค้นหาทั้งหมดไม่เกิน 29 รอบ ซึ่งหากไม่ใช้แนวคิดนี้กระบวนทำงานอาจจะมากถึง 999 รอบได้

การแสดงขั้นตอนโดยใช้ผังงาน

การออกแบบการทำงานโดยใช้ข้อความ
1. รับค่าเลขหน้าที่ต้องการค้นหา
2. อ่านค่าเลขหลักร้อย แล้วนำไปเปรียบเทียบหากพบให้หยุด
3. อ่านค่าเลขหลักสิบ แล้วนำไปเปรียบเทียบหากพบให้หยุด
4. อ่านค่าเลขหลักหน่วย แล้วนำไปเปรียบเทียบหากพบให้หยุด จะพบหน้าที่ต้องการ

ตัวอย่างปัญหา การทายเลข 1 – 1,000,000 โดยตอบให้ถูกภายใน 20 คำถาม
โจทย์ปัญหา : คุณครูให้ลิปดาสร้างโปรแกรมทายตัวเลข 1 – 1,000,000 โดยให้เพื่อนทายให้ถูกภายใน 20 คำถาม โดยกำหนดเงื่อนไขว่าเมื่อทายค่าแล้วให้แสดงผลว่า ค่าที่ทายได้นั้น น้อยไป มากไป หรือเท่ากับ

การหาความสำคัญ :
1. เปรียบเทียบค่าที่ตัวเลขที่ให้ทายกับตัวเลขที่ทายว่ามีผลเป็นอย่างไร
2. นับจำนวนครั้งที่ทายไม่เกิน 20 ครั้ง

วิเคราะห์ปัญหาในรูปแบบของการทำงานคอมพิวเตอร์

การแบ่งแยกปัญหา :
1. กำหนดตัวแปรที่ 1 คือ ตัวเลขที่ทาย และ ตัวแปรที่ 2 คือ ตัวเลขที่ทาย
2. รับค่าทั้งสองและเปรียบเทียบตัวเลขที่ตอบเท่ากับตัวเลขที่ถามหรือไม่
3. กำหนดค่าตัวแปรที่ 3 ให้เพิ่มขึ้นทุกครั้งที่ทาย กำหนดให้ตอบได้ไม่เกิน 20 ครั้ง

การหารูปแบบ :
1. กำหนดเงื่อนไขถ้าตัวเลขที่ให้ทายมากกว่าตัวเลขที่ตอบให้แสดงผล “สูงเกินไป”
2. กำหนดเงื่อนไขถ้าตัวเลขที่ให้ทายน้อยกว่าตัวเลขที่ตอบให้แสดงผล “ต่ำเกินไป”
3. กำหนดเงื่อนไขถ้าตัวเลขที่ให้ทายเท่ากับตัวเลขที่ทายให้แสดงผล “ถูกต้อง”
4. กำหนดเงื่อนไขการวนซ้ำ 20 ครั้ง หรือ จนกว่าค่าทั้งสองจะเท่ากัน จบเกม

แนวการคิดเชิงคำนวณ วนซ้ำ เงื่อนไขมาช่วยในการออกแบบโปรแกรม
การแสดงขั้นตอนโดยใช้ผังงาน

การออกแบบโปรแกรมโดยใช้ข้อความ
1. กำหนดค่าตัวแปรที่ 1 คือ ตัวเลขที่ให้ทาย, กำหนดค่าตัวแปรที่ 2 คือ ตัวเลขที่ทาย
2. กำหนดค่าตัวแปรที่ 3 คือ จำนวนครั้งที่ทาย โดยกำหนดค่าเริ่มต้นเป็น 0
3. เดาสุ่มค่าตัวเลข ตัวเลขที่ให้ทาย รับค่าตัวแปร ตัวเลขที่ทาย และเพิ่มค่าจำนวนครั้งที่ทาย +1
4. เปรียบเทียบตัวเลขทั้งสอง ถ้าตัวเลขให้ทาย เท่ากับ ตัวเลขที่ทาย ให้แสดงผล “ถูกต้อง” และจบ
เปรียบเทียบตัวเลขทั้งสอง ถ้าตัวเลขให้ทาย มากกว่า ตัวเลขที่ทาย ให้แสดงผล “สูงเกินไป”
เปรียบเทียบตัวเลขทั้งสอง ถ้าตัวเลขให้ทาย น้อยกว่า ตัวเลขที่ทาย ให้แสดงผล “ต่ำเกินไป”
5. ถ้าผลการเปรียบเทียบไม่เท่ากัน ให้อ่านค่าจำนวนครั้งที่ทายหากเท่ากับ 20 แสดงผล “Game Over”
6. หากไม่เท่ากับ 20 ให้ทำการวนซ้ำไปที่ รับค่าตัวเลขที่ให้ทายอีกครั้ง

ตัวอย่างปัญหา การคำนวณเวลาในการเดินทาง โดยคำนึงถึงระยะทาง เวลา จุดหยุดพัก
โจทย์ปัญหา : คุณพ่อคุณแม่จะขับรถพาลิปดาเดินทางไปเยี่ยมคุณปู่คุณย่าที่จังหวัดเลย ระยะทาง 550 กิโลเมตร แต่คุณพ่ออยากแวะกินข้าวที่สระบุรีก่อนระยะทางจากบ้าน 120 กิโลเมตร 1 ชั่วโมง คุณแม่ก็อยากแวะซื้อของ 20 นาทีที่ อ.หล่มสัก จ.เพชรบูรณ์ (ระยะทาง 280 กิโลเมตร) คุณปู่คุณย่าก็อยากให้แวะซื้อสับปะรดไร่ม่วงที่ ต.น้ำหมาน จ.เลย สัก 10 นาที (ระยะทาง 140 กิโลเมตร) ลิปดาจึงสงสัยว่าแล้วจะถึงบ้านคุณปู่คุณย่ากี่โมงคะ ถ้าคุณพ่อขับรถความเร็วที่ 80 กิโลเมตรต่อชั่วโมง

การหาความสำคัญ : การคำนวณระยะเวลาในการเดินทาง จากจุดเริ่มต้น ไปยังปลายทาง โดยต้องมีระยะทางรวม ผลรวมของการแวะพักในแต่ละจุด จุดแวะพักกี่จุด ความเร็วที่ใช้ในการเดินทางเท่าไร

การแบ่งแยกปัญหา :
1.กำหนดตัวแปรที่ 1 คือ เวลาเดินทาง และ ตัวแปรที่ 2 คือ ระยะทางตัวแปรที่ 3 จุดหยุดพัก ตัวแปรที่ 4 เวลาในการเดินทาง ตัวแปรที่ 5 ความเร็ว
2.นำตัวแปรทั้งหมดมาประมวลผล โดยคำนวณจากสูตรการประมวลผล
3.กำหนดเงื่อนไขจำนวนการวนซ้ำเท่ากับ จำนวนจุดหยุดพัก+1

การหารูปแบบ :
1.กำหนดตัวแปรตามการแบ่งแยกปัญหา หรือ การวิเคราะห์ในรูปแบบของคอม
2.ใช้สูตรการคำนวณ เวลาเดินทาง =(ระยะทาง*60)/ความเร็ว + เวลาพัก
3.กำหนดเงื่อนไขการวนซ้ำโดยใช้ จุดพัก +1 ไปจนกว่าจะเป็น 0 แล้วจึงหยุด
4.กำหนดเงื่อนไขการวนซ้ำที่ค่าจุดพักที่มีค่าเป็น 1 ไม่ต้องรับค่าเวลาพักในจุดสุดท้าย

แนวการคิดเชิงคำนวณ วนซ้ำ เงื่อนไขมาช่วยในการออกแบบโปรแกรม

การออกแบบโปรแกรมโดยใช้ข้อความ
1. กำหนดตัวแปรที่ 1 คือ เวลาเดินทาง และ ตัวแปรที่ 2 คือ ระยะทางตัวแปรที่ 3 จุดหยุดพัก ตัวแปรที่ 4 เวลาในการเดินทาง ตัวแปรที่ 5 ความเร็ว
2. รับค่าตัวแปร จุดพัก = จุดพัก+1
3. รับค่าตัวแปร เวลาพัก ระยะทาง และ ความเร็วในจุดนั้น
4. คำนวณเวลาเดินทาง = (ระยะทาง*60)/ความเร็ว + เวลาพัก และเก็บค่าเป็นเวลาเดินทาง
5. กำหนดเงื่อนไขการวนซ้ำ โดยเมื่อค่าเป็นอื่นที่ไม่ใช่ 0 และ 1 ให้วนซ้ำไปที่จุด Aโดยเมื่อค่าเท่ากับ 1 ให้วนซ้ำไปที่จุด B และ ถ้าเป็น 0 ให้แสดงผลรวมการเดินทาง

Technology workshop

ออกแบบ อธิบายวิธีการแก้ปัญหาที่พบในชีวิตประจำวัน

Investigate Idea : โพล่ากำลังทำอะไร ลิปดาถาม คุณปู่บอกว่าจะพาไปเที่ยวใน จ.เลย โพล่าวางแผนว่าจะไป 4 ที่ โดยจะไป สวนผลไม้เกษตรอินทรีย์ ไปดูวิวที่ภูเรือ แวะกินข้าวกลางวันที่ริมน้ำโขง และไปอำเภอเชียงคาน แต่จะต้องใช้เวลาเท่าไรกันนะเนี่ยจะไปหมดไหม เพื่อนๆ มาช่วยโพล่าวางแผนกันครับ
Missions :
1.ให้เลือกการใช้ชีวิตประจำวันของตนเอง
2.ใช้แนวคิดเชิงคำนวณ พิจารณาออกแบบหรืออธิบายวิธีการทำงานที่มีวนซ้ำหรือเงื่อนไข แสดงลำดับขั้นตอนการทำงานด้วยการเขียนผังงาน พร้อมนำเสนอหน้าชั้นเรียน
Materials : 1. คอมพิวเตอร์ 2. อุปกรณ์เครื่องเขียน 3. อุปกรณ์ที่คุณครูกำหนด
ASK : การใช้เหตุผลเชิงตรรกะในการอธิบายและออกแบบวิธีการแก้ปัญหาที่พบในชีวิตประจำวัน ทำได้อย่างไร
Plan&Design : วางแผนและออกแบบวิธีการแก้ไขปัญหาที่พบในชีวิตประจำวันโดยใช้เหตุผลเชิงตรรกะ การทำงานแบบวนซ้ำ และเงื่อนไข โดยใช้แนวคิดเชิงคำนวณ
Building&Testing : ให้นักเรียนลงมือทำตามแผนที่กำหนดไว้
Evaluation&Redesign :
1. นักเรียนสามารถทำภารกิจนี้สำเร็จหรือไม่
2. นักเรียนพบปัญหาจากการทำภารกิจนี้หรือไม่
3. นักเรียนมีวิธีการแก้ไขปัญหาอย่างไร