วันอาทิตย์ที่ 24 สิงหาคม พ.ศ. 2557

หน่วยการเรียนรู้ที่ 3 

        การแก้ปัญหาด้วยกระบวนการเทคโนโลยีสารสนเทศ                      


1. ขั้นตอนการแก้ปัญหา โดยนำเสนอในรูปแบบแผนผังความคิดและอธิบาย  รายละเอียด

              

          ขั้นตอนการแก้ปัญหาด้วยกระบวนการเทคโนโลยีสารสนเทศ



     1. การวิเคราะห์และกำหนดรายละเอียดของปัญหา

     การวิเคราะห์และกำหนดรายละเอียดของปัญหา (state the problem) คือ การทำความเข้าใจปัญหา เพื่อพิจารณาว่าข้อมูลที่กำหนดมาในปัญหาหรือเงื่อนไขของปัญหานั้นคืออะไร สิ่งที่ต้องการคืออะไร รวมทั้งวิธีการที่ใช้ประมวลผลเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ ดังนี้

           1.) การระบุข้อมูลออก (output specification) เป็นการกำหนดรูปแบบของผลลัพธ์ที่ต้องการให้แสดงผลออกมา 
           2.) การระบุข้อมูลเข้า (input specification) เป็นการกำหนดข้อมูลที่ต้องป้อนเข้า
           3.) การกำหนดวิธีประมวลผล (process specification) เป็นการพิจารณาขั้นตอนหรือวิธีการทำงานที่ใช้ในการหาคำตอบ

     2. การเลือกเครื่องมือและออกแบบขั้นตอนวิธี

     การเลือกเครื่องมือและออกแบบขั้นตอนวิธี (tools and algorithm development) เป็นขั้นตอนของการวางแผนในการแก้ปัญหาอย่างละเอียดถี่ถ้วน จะเริ่มจากการเลือกเครื่องมือที่ใช้ในการแก้ปัญหา โดยพิจารณาความเหมาะสมระหว่างเครื่องมือกับเงื่อนไขต่างๆของปัญหา

     3. การดำเนินการแก้ปัญหา 

     การดำเนินการแก้ปัญหา (implementation) ขั้นตอนนี้เป็นขั้นตอนที่ต้องลงมือแก้ปัญหาโดยใช้เครื่องมือที่เลือกไว้ โดยต้องศึกษาให้เข้าใจและเชี่ยวชาญ ในขณะที่ดำเนินการหากพบแนวทางที่ดีกว่าที่ออกแบบไว้ ก็สามารถปรับเปลี่ยนแนวทางแก้ปัญหาได้

     4. การตรวจสอบและปรับปรุง  

     การตรวจสอบและปรับปรุง (refinement) โดยผู้แก้ปัญหาต้องตรวจสอบว่าขั้นตอนวิธีที่สร้างขึ้นสอดคล้องกับรายละเอียดของปัญหาหรือไม่ ในขณะเดียวกันก็ต้องปรับปรุงวิธีการเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด  


2. การออกแบบขั้นตอนวิธี จากมุมเทคโนโลยี


การออกแบบขั้นตอนวิธี

   ความสามารถของเครื่องคอมพิวเตอร์  มีดีงนี้
   1. รับข้อมูลเข้าจากสื่อต่างๆ  และแสดงผลไปยังสื่อต่างๆ
   2. คำนวณทางคณิตศาสตร์
   3. เปรียบเทียบค่าสองค่า
   4. เคลื่อนย้ายข้อมูลในหน่วยความจำ

   ความสามารถของคอมพิวเตอร์ตามลำดับก่อน - หลัง  มีดังนี้
   1. การกำหนดค่าเริ่มต้น (initialization) คือ การกำหนดค่าให้กับตัวแปรบางชนิด
   2. การรับข้อมูล (input) คือ การรับตัวแปลเข้ามา
   3. การคำนวณ (computation) การคำนวณด้วยคอมพิวเตอร์จะต้องมีขั้นตอนการคำนวณตามลำดับ          ก่อน- หลัง ดังนี้


   ลำดับการทำงานของตัวกระทำทางคณิตศาสตร์ ได้แก่ ^ * / + - และสามารถเปลี่ยนลำดับได้ด้วยเครื่องหมาย ( ) ตัวอย่าง เช่น



   4. การแสดงข้อมูล (output) คือ การแสดงค่า ซึ่งทำหลังจาการรับข้อมูลและการคำนวณ โดยตัวแปรที่แสดงค่า คือ ตัวแปรที่โจทย์ต้องการผลลัพธ์
   5. การเปรียบเทียบหรือการเลือก (selection) เป็นการเลือกทิศทางการทำงาน โดยมีเงื่อนไขในการเปรียบเทียบที่ชัดเจน



   6. การเปรียบเทียบเชิงตรรกะ ดังตารางต่อไปนี้



   ลำดับความสำคัญของการเปรียบเทียบเชิงตรรกะ ได้แก่ NOT AND OR ตัวอย่างการเขียนนิพจน์ทางคณิตศาสตร์ มีดังนี้


3. การถ่ายทอดความคิดในการแก้ปัญหาโดยการเขียนบรรยาย พร้อม 1 ตัวอย่าง


การถ่ายทอดความคิดในการแก้ปัญหาโดยการเขียนบรรยาย

   ใชัข้อความหรือคำบรรยาย  เป็นการถ่ายทอดความคิดโดยการเขียนบรรยายเป็นภาษาที่ใช้ในการสื่อสารกันทั่วไป ซึ่งง่ายต่อการเข้าใจ แต่หากใช้ภาษาที่ยืดเยื้อ อาจทำให้เกิดความสับสนและยากต่อการนำไปใช้

        การถ่ายทอดความคิดในการแก้ปัญหาทางคณิตศาสตร์โดยการเขียนบรรยาย 

 ตัวอย่าง  การคำนวณหาเส้นผ่านศูนย์กลางวงกลม

รายละเอียด                     :  คำนวณหาเส้นผ่านศูนย์กลางวงกลม 

การวิเคราะห์                    :  ขั้นตอนการคำนวณหาเส้นผ่านศูนย์กลางวงกลม จากสูตร
                                          เส้นผ่านศูนย์กลางวงกลม = 2r

การออกแบบขั้นตอนวิธี   :  1. ข้อมูลออก หรือผลลัพธ์ คือ เส้นผ่านศูนย์กลางวงกลม แทนด้วย                                               Diameter
                                        2. ข้อมูลเข้า คือ รัศมี แทนด้วย r
                                        3. วิธีการประมวลผล ดังนี้
                                             3.1 รับข้อมูลรัศมี
                                             3.2 นำค่ารัศมีแทนลงในสูตร
                                                   เส้นผ่านศูนย์กลางวงกลม = 2r
                                             3.3 คำนวณหาค่าเส้นผ่านศูนย์กลางวงกลม
                                             3.4 พิมพ์ค่าเส้นผ่านศูนย์กลางวงกลม
                                             3.5 สิ้นสุดการทำงาน


4. การถ่ายทอดความคิดในการแก้ปัญหาโดยใช้สัญลักษณ์ พร้อม 1 ตัวอย่าง


การถ่ายทอดความคิดในการแก้ปัญหาโดยใช้สัญลักษณ์

   การใช้สัญลักษณ์  เป็นการถ่ายทอดความคิดในรูปแบบปผนภาพ โดยใช้สัญลักษณ์ต่างๆ เรียกว่า การเขียนผังงาน (flowchart) 

การถ่ายทอดความคิดในการแก้ปัญหาทางคณิตศาสตร์ด้วยผังงาน 

ตัวอย่าง  จงเขียนผังงานสำหรับคำนวณหาเส้นผ่านศูนย์กลางวงกลม ทั้งนี้ให้รับค่ารัศมี                 และแสดงผลที่ได้ทางเครื่องพิมพ์

รายละเอียด                     :  คำนวณหาเส้นผ่านศูนย์กลางวงกลม 

การวิเคราะห์                    :  ขั้นตอนการคำนวณหาเส้นผ่านศูนย์กลางวงกลม จากสูตร
                                          เส้นผ่านศูนย์กลางวงกลม = 2r

การออกแบบขั้นตอนวิธี   :  1. ข้อมูลออก หรือผลลัพธ์ คือ เส้นผ่านศูนย์กลางวงกลม แทนด้วย                                               Diameter
                                        2. ข้อมูลเข้า คือ รัศมี แทนด้วย r
                                        3. วิธีการประมวลผล ดังนี้

                                         






5. การถ่ายทอดความคิดในการแก้ปัญหาโดยการใช้รหัสจำลอง                      พร้อม 1 ตัวอย่าง

การถ่ายทอดความคิดในการแก้ปัญหาโดยใช้รหัสจำลอง

   รหัสจำลอง (pseudo code)  เป็นรหัสคำสั่งที่ใช้เขียนเลียนแบบคำสี่งโปรแกรมอย่างย่อ รหัสจำลองจะใกล้เคียงกับภาษาคอมพิวเตอร์ระดับสูง ซึ่งเป็นภาษาอังกฤษ ดังนั้นนักเขียนโปรแกรมสามารถนำรหัสจำลองไปเขียนเป็นโปรแกรมด้วยภาษาคอมพิวเตอร์ได้สะดวกและรวดเร็ว

การถ่ายทอดความคิดในการแก้ปัญหาทางคณิตศาสตร์ด้วยรหัสจำลอง

ตัวอย่าง  จงเขียนผังงานสำหรับคำนาณหาเส้นผ่านศูนย์กลางวงกลม ทั้งนี้ให้รับค่ารัศมี                 และแสดงผลลัพธ์ได้ทางเครื่องพิมพ์


รายละเอียด                     :  คำนวณหาเส้นผ่านศูนย์กลางวงกลม 

การวิเคราะห์                    :  ขั้นตอนการคำนวณหาเส้นผ่านศูนย์กลางวงกลม จากสูตร
                                          เส้นผ่านศูนย์กลางวงกลม = 2r

การออกแบบขั้นตอนวิธี   :  1. ข้อมูลออก หรือผลลัพธ์ คือ เส้นผ่านศูนย์กลางวงกลม แทนด้วย                                               Diameter
                                        2. ข้อมูลเข้า คือ รัศมี แทนด้วย r
                                        3. วิธีการประมวลผล ดังนี้