หนงสอเรยน รายวชาพนฐานวทยาศาสตรและเทคโนโลย

¼ÙŒàÃÕºàÃÕ§

¹Òª¹Ô¹·Ã à©ÅÔÁÊØ¢¹ÒÂÍÀÔªÒµÔ ¤íÒ»ÅÔÇ

¼ÙŒµÃǨ

¹Ò§ÊÒÇÍÒÃÕÂÒ ÈÃÕ»ÃÐàÊÃÔ°¹ÒÂàÍÔÞ ÊØÃÔÂЩÒ¹ҧÊÒÇÊØ»ÃÒ³Õ Ç§É�áʧ¨Ñ¹·Ã�¹ÒÂູÂÒÁÔ¹ ǧÉ�»ÃÐàÊÃÔ°

ºÃóҸԡÒÃ

´Ã.©Ñ··ÇØ²Ô ¾Õª¼Å

µÒÁÁҵðҹ¡ÒÃàÃÕ¹ÃÙŒáÅеÑǪÕéÇÑ ¡ÅØ‹ÁÊÒÃСÒÃàÃÕ¹ÃÙŒÇÔ·ÂÒÈÒʵÃ�áÅÐà·¤â¹âÅÂÕ (©ºÑº»ÃѺ»Ãا ¾.È. 2560)µÒÁËÅÑ¡ÊÙµÃ᡹¡ÅÒ§¡ÒÃÈÖ¡ÉÒ¢Ñé¹¾×é¹°Ò¹ ¾Ø·¸ÈÑ¡ÃÒª 2551

สงวนลขสทธตามพระราชบญญตปทพมพ 2563

พมพครงท 3

จานวนพมพ 30,000 เลมISBN : 978-616-203-817-4

รหสสนคา 2218010

เทคโนโลย (วทยาการคานวณ)

ม.2ªÑé¹ÁѸÂÁÈÖ¡ÉÒ»‚·Õè 2

คาถามประจาหนวยการเรยนร คาถามทชวยกระตนความคดกอนเขาสเนอหาในแตละหวขอ

Summaryสรปเนอหาเพอใหผเรยนไดทบทวนสาระสาคญประจาหนวยการเรยนร

Self Checkสรปคาถามเพอใหผเรยนตรวจสอบความร ความเขาใจดวยตนเอง

Unit Questionแบบฝกหดประจาหนวยการเรยนร

เพอใชประเมนผลสมฤทธทางการเรยน

เนอหาครบตามหลกสตรแกนกลาง 2551 (ฉบบปรบปรง พ.ศ. 2560) นาเสนอโดยใชภาษาทเขาใจงายมรปภาพ แผนภาพ และตารางประกอบ เหมาะสมกบการเรยนการสอน

1 องคประกอบของ ระบบคอมพวเตอร

ระบบคอมพวเตอร (Computer System) หมายถง

การท�างานของคอมพวเตอรทมสวนตาง ๆ ท�างานรวมกน

เพอใหบรรลเปาหมายในการท�างานอยางมระบบ และม

ประสทธภาพ ระบบคอมพวเตอรจะตองประกอบดวย ฮารดแวร (Hardware) ซอฟตแวร

(Software) บคลากร (Peopleware) ขอมลและสารสนเทศ (Data and Information) และ

กระบวนการ (Processing)

องคประกอบของระบบคอมพวเตอร ระบบคอมพวเตอรจะประกอบดวยองคประกอบส�าคญ 5 สวน ดงน

1. ฮารดแวร (Hardware) คอ สวนของอปกรณคอมพวเตอร และอปกรณตอพวงทประกอบ

ขนแลวสามารถจบตองได เชน เครองคอมพวเตอร (Computer) ปรนเตอร (Printer) ฮารดดสก

(Hard disk) เปนตน โดยฮารดแวรสามารถแบงออกเปน 4 สวน ตามประเภทการใชงานได ดงน

หากระบบคอมพวเตอรขาดสวนประกอบสวนใดสวนหนงไป ระบบคอมพวเตอรยงจะสามารถท�างานตอไปไดหรอไม

ภาพท 3.1 แปนพมพ ภาพท 3.2 จอภาพ

2) หนวยแสดงผลขอมล (Output Unit)

ท�าหนาทในการแสดงผลขอมลท

ผานการประมวลแลว โดยจะแปลงผลลพธจาก

สญญาณดจทลมาเปนภาษาทมนษยเขาใจ

เชน เสยง ตวอกษร รปภาพ เปนตน ผานอปกรณ

แสดงผลขอมล เชน จอภาพ ปรนเตอร ล�าโพง

เปนตน

1) หนวยรบขอมล (Input Unit)

ท�าหนาทรบเขาขอมลจากผใชงาน

เขาสเครองคอมพวเตอร โดยจะท�าการแปลง

ขอมลใหอยในรปสญญาณดจทลทคอมพวเตอร

เขาใจ อปกรณทท�าหนาทรบเขาขอมล เชน

แปนพมพ เมาส สแกนเนอร เครองบนทกเสยง

เปนตน

65

ระบบคอมพวเตอร

Summary

หลกการท�างานของระบบคอมพวเตอร

เทคโนโลยการสอสาร

เปนการสงขอมลขาวสารจากผสงสารไปยงผรบสาร โดยอาศยสอกลางการสอสาร ทงสอกลาง

ทมสายและสอกลางไรสายในทศทางตาง ๆ

การประยกตใชงานและการแกปญหาเบองตน

คอมพวเตอรกลายเปนสวนหนงในชวตประจ�าวนของบคคลทวไป ทงการท�างาน การเรยน

หนงสอ ใหความบนเทงตาง ๆ ทงนคอมพวเตอรเปนอปกรณอเลกทรอนกสทสามารถช�ารดเสยหาย

หรอหมดสภาพการใชงานได หากพบความผดปกตของเครองคอมพวเตอรหรอซอฟตแวรทใชงาน

ตงแตแรกไมควรปลอยทงไวหรอละเลยความผดปกตทเกดขน ควรรบกจะแกไขในเบองตนอยางทน

ทวงทไว เพราะอาจท�าใหเกดความเสยหายจนไมสามารถแกไขได

องคประกอบของระบบคอมพวเตอร

คอมพวเตอรจะสามารถท�างานได จะตองประกอบไปดวยสวนประกอบทส�าคญ 5 ประการ

คอ

1) ฮารดแวร 2) ซอฟตแวร 3) บคลากร

4) ขอมลและสารสนเทศ 5) กระบวนการ

หนวยประมวลผลกลาง(Central Processing Unit: CPU)

หนวยความจ�าส�ารอง(Secondary Storage)

หนวยความจ�าหลก(Primary Storage)

หนวยรบขอมล(Input Unit)

หนวยแสดงผลขอมล(Output Unit)

86

จงอธบายขนตอนการท�างานของระบบคอมพวเตอร

ในการท�างานของระบบคอมพวเตอร องคประกอบใดเปนสวนทส�าคญทสด

ในการสอสารขอมลจะตองประกอบดวยองคประกอบอะไรบาง จงอธบาย

การท�างานของระบบคอมพวเตอร มหลกการท�างานอยางไร จงอธบาย

เครอขายระดบประเทศ มลกษณะอยางไร

เมอคอมพวเตอรของนกเรยนเกดปญหาไมสามารถใชงานได นกเรยนควรท�าอยางไร

1

2

3

4

5

6

3Unit Question

ใหนกเรยนตรวจสอบความเขาใจ โดยพจารณาขอความวาถกหรอผด แลวบนทกลงในสมด หากพจารณาขอความไมถกตอง ใหกลบไปทบทวนเนอหาตามหวขอทก�าหนดให

ถก/ผด ทบทวนหวขอ

1. คอมพวเตอรจะสามารถท�างานไดตองประกอบดวยฮารดแวร

ซอฟตแวร ขอมลและสารสนเทศ บคลากร และกระบวนการ1

2. เมอรบขอมลมาแลวขอมลจะถกสงตอไปยง

หนวยประมวลผลกลาง2

3. การสอสารทางเดยวเปนการสอสารตอบโตกนระหวางผสงสาร

กบผรบสาร3

4. สอกลางการสอสารขอมล ม 2 ประเภท คอ สอกลางประเภท

มสายและไรสาย3

5. ถานกเรยนจะพมพรายงานสงคณคร นกเรยนจะเลอกใช

คอมพวเตอรสวนบคคล4

Self Check

บ น ท ก ล ง ใ

น ส ม ด

87

ͧ¤�»ÃСͺµ‹Ò§æ ã¹áµ‹ÅÐ˹‹ÇÂ

หนงสอเรยน รายวชาพนฐานวทยาศาสตรและเทคโนโลย เทคโนโลย (วทยาการ

คานวณ) ม.2 จดทาขนสาหรบใชประกอบการเรยนการสอน ชนมธยมศกษาปท 2 โดยดาเนนการ

จดทาใหสอดคลองตามมาตรฐานการเรยนรและตวชวด กลมสาระการเรยนรวทยาศาสตรและ

เทคโนโลย (ฉบบปรบปรง พ.ศ. 2560) ตามหลกสตรแกนกลางการศกษาขนพนฐาน พทธศกราช 2551

ทกประการ สงเสรมทกษะทจาเปนสาหรบการเรยนรในศตวรรษท 21 ทงทกษะดานการคดวเคราะห

การคดอยางมวจารณญาณ การแกปญหา การคดสรางสรรค การใชเทคโนโลย การสอสาร และ

การรวมมอ เพอใหผเรยนรเทาทนการเปลยนแปลงของระบบเศรษฐกจ สงคม วฒนธรรม และ

สภาพแวดลอม สามารถแขงขนและอยรวมกบประชาคมโลกได

คาแนะนาในการใชสอ

หนวยการเรยนรท

ตวชวด

ว 4.2 ม.2/3 อภปรายองคประกอบและหลกการทางานของระบบคอมพวเตอร และเทคโนโลยการสอสาร เพอประยกตใชงาน

หรอแกปญหาเบองตน

ระบบคอมพวเตอร

คอมพวเตอรจะสามารถทางานไดจะต องอาศย

การทางานรวมกบขนตอนขององคประกอบตาง ๆ

อยางเปนระบบ และเปนลาดบ

คอมพวเตอรจะสามารถทางานไดจะต องอาศย

3

Com SciActivity in Real Life

Com SciCom Sci Com SciFocus

เปนกจกรรมทสอดคลองกบเนอหา โดยใหผเรยนฝกปฏบตเพอพฒนาความร และทกษะการเรยนรในศตวรรษท 21

เปนการเชอมโยงความรทางวชาเทคโนโลย (วทยาการคานวณ) สชวตประจาวน

ค ว า ม ร เ ส ร ม จ า ก เ น อ ห าเพอขยายความรของผเรยน

ตวชวดตวชวดทสอดคลองกบเนอหาในหนวยการเรยนร

หนวยการเรยนรท

ตวชวด

ว 4.2 ม.2/4 ใชเทคโนโลยสารสนเทศอยางปลอดภยมความรบผดชอบสรางและแสดงสทธในการเผยแพรผลงาน

การใชงานเทคโนโลยสารสนเทศมทงประโยชนและโทษ

ดงนน ผใชงานเทคโนโลยสารสนเทศจะตองมความรบผดชอบ

และรจกการปฏบตตนในการเขาใชงานอยางเหมาะสม

การใชงานเทคโนโลยสารสนเทศมทงประโยชนและโทษ

4 การใชเทคโนโลยสารสนเทศอยางปลอดภย

หนวยการเรยนรท

ตวชวด

ว 4.2 ม.2/3 อภปรายองคประกอบและหลกการท�างานของระบบคอมพวเตอรและเทคโนโลยการสอสารเพอประยกตใชงาน

หรอแกปญหาเบองตน

ระบบคอมพวเตอร

คอมพวเตอรจะสามารถทางานไดจะต องอาศย

การทางานรวมกบขนตอนขององคประกอบตาง ๆ

อยางเปนระบบ และเปนลาดบ

คอมพวเตอรจะสามารถทางานไดจะต องอาศย

3

หนวยการเรยนรท 4

หนวยการเรยนรท 3

การใชเทคโนโลยสารสนเทศอยางปลอดภย 88-107

1. การใชเทคโนโลยสารสนเทศ 892. การปฏบตตนเมอพบเนอหาทไมเหมาะสม 933. ความรบผดชอบตอการใชงาน เทคโนโลยสารสนเทศ 984. ทรพยสนทางปญญา 102

4.1ประเภทของทรพยสนทางปญญา 102 4.2ขอดขอเสยของทรพยสนทางปญญา 105

Summary 106

Self Check 107

Unit Question 4 107

บรรณานกรม 108

88-107

ระบบคอมพวเตอร 64-87

1. องคประกอบของระบบคอมพวเตอร 65

องคประกอบของระบบคอมพวเตอร 65

2. หลกการทางานของระบบคอมพวเตอร 693. เทคโนโลยการสอสาร 71

3.1องคประกอบของการสอสารขอมล 71 3.2พฒนาการของการสอสารขอมล 72 3.3ทศทางการสอสารขอมล 73 3.4สอกลางของการสอสารขอมลผานระบบเครอขาย 74 3.5ประเภทของระบบเครอขาย 78

4. การประยกตใชงานและการแกปญหาเบองตน 80

4.1การใชงานระบบคอมพวเตอร 80 4.2ปญหาและการแกไขการใชงานระบบคอมพวเตอร 83

Summary 86

Self Check 87

Unit Question 3 87

64-87

หนวยการเรยนรท

ตวชวด

ว 4.2 ม.2/4 ใชเทคโนโลยสารสนเทศอยางปลอดภยมความรบผดชอบสรางและแสดงสทธในการเผยแพรผลงาน

การใชงานเทคโนโลยสารสนเทศมทงประโยชนและโทษ

ดงนน ผใชงานเทคโนโลยสารสนเทศจะตองมความรบผดชอบ

และรจกการปฏบตตนในการเขาใชงานอยางเหมาะสม

การใชงานเทคโนโลยสารสนเทศมทงประโยชนและโทษ

4 การใชเทคโนโลยสารสนเทศอยางปลอดภย

หนวยการเรยนรท

ตวชวด

ว 4.2 ม.2/3 อภปรายองคประกอบและหลกการท�างานของระบบคอมพวเตอรและเทคโนโลยการสอสารเพอประยกตใชงาน

หรอแกปญหาเบองตน

ระบบคอมพวเตอร

คอมพวเตอรจะสามารถทางานไดจะต องอาศย

การทางานรวมกบขนตอนขององคประกอบตาง ๆ

อยางเปนระบบ และเปนลาดบ

คอมพวเตอรจะสามารถทางานไดจะต องอาศย

3สารบญ เทคโนโลย (วทยาการคานวณ) Á.2หนวยการเรยนรท

ตวชวด

ว 4.2 ม.2/1ออกแบบอลกอรทมทใชแนวคดเชงค�านวณในการแกปญหาหรอการท�างานทพบในชวตจรง

แนวคดเชงคานวณกบการแกปญหา1

การเขยนโปรแกรมทมประสทธภาพ เรมจากการนา

แนวคดเชงคานวณมาชวยในกระบวนการคดของมนษย

เพอหาคาตอบในการแกปญหา

การเขยนโปรแกรมทมประสทธภาพ เรมจากการนา

หนวยการเรยนรท

ตวชวด

ว 4.2 ม.2/2 ออกแบบและเขยนโปรแกรมทใชตรรกะและฟงกชนในการแกปญหา

การออกแบบขนตอนการทางาน และการเขยนโปรแกรมดวยภาษา Python

กอนการเขยนโปรแกรมคอมพวเตอร ผเขยนจะตอง

ออกแบบขนตอนการทางานของโปรแกรม และศกษา

รายละเอยดการเขยนใหเขาใจกอนเสมอ เพอใหไดโปรแกรม

ตามวตถประสงคทตงไว

กอนการเขยนโปรแกรมคอมพวเตอร ผเขยนจะตอง

2

หนวยการเรยนรท 1

หนวยการเรยนรท 2

แนวคดเชงคานวณกบการแกปญหา 2-15

1. แนวคดเชงคานวณ 3

แนวคดเชงค�านวณ 3

2. ตวอยางการแกปญหาโดยใชแนวคดเชงคานวณ 5

2.1ตวอยางปญหาการเขาแถวตามล�าดบความสง ของนกเรยนใหเรวทสด 5 2.2ตวอยางปญหาการจดเรยงเสอผาใหหางายทสด 10

Summary 14

Self Check 15

Unit Question 1 15

2-15

การออกแบบขนตอนการทางานและการเขยนโปรแกรมดวยภาษา Python 16-63

1. การออกแบบขนตอนการทางานของโปรแกรม 172. การเขยนโปรแกรมดวยภาษาไพทอน (Python) 20

2.1ตวด�าเนนการทใชในการเขยนภาษาไพทอน 20 2.2การเขยนโปรแกรมดวยภาษาไพทอน 27

3. การเขยนคาสงควบคมการทางานตาม โครงสรางของโปรแกรมคอมพวเตอร 41

3.1โครงสรางการท�างานแบบเรยงล�าดบ (SequenceStructure) 41 3.2โครงสรางการท�างานแบบเลอกท�า (SelectionStructure) 47

Summary 62

Self Check 63

Unit Question 2 63

16-63

1 แนวคดเชงค�ำนวณ ในทก ๆ วน บรษไปรษณยจะตองน�ำจดหมำยหรอพสดสงไปตำมทอยทไดระบไวเปนจ�ำนวนมำก ดงนนบรษไปรษณยจะตองท�ำกำรจดหมวดหมจดหมำยหรอพสด

โดยเรยงล�ำดบตำมเลขทบำน หมบำน หม เพอใหสะดวกตอกำรหยบและรวดเรวในกำรท�ำงำน บรษไปรษณยจงเปนหนงในหลำยอำชพทอำศยแนวคดเชงค�ำนวณในกำรท�ำงำน โดยแนวคดเชงค�ำนวณมควำมส�ำคญตอกำรแกปญหำในชวตประจ�ำวนของมนษยไดอยำงมประสทธภำพ

มนษยนาแนวคดเชงคานวณมาประยกตใชในชวตประจาวนไดอยางไร

แนวคดเชงค�ำนวณ มนกวชำกำรไดกลำวถงนยำมของค�ำวำ แนวคดเชงค�ำนวณไวมำกมำย ดงนน ควำมหมำย

ของค�ำวำ แนวคดเชงค�ำนวณ ไดถกถำยทอดออกมำหลำยรปแบบ แตสงทเหมอนกน คอ กำรน�ำ

แนวคดเชงค�ำนวณมำใชในกำรแกปญหำเพอใหเกดผลลพธของกำรแกปญหำทมประสทธภำพ

แนวคดเชงค�านวณ(Computational Thinking) คอ แนวคดในกำรแกปญหำตำง ๆ อยำง

เปนระบบ เปนกระบวนกำรทมล�ำดบขนตอนชดเจน โดยกระบวนกำรแกปญหำดงกลำวนเปน

กระบวนกำรททงมนษยและคอมพวเตอรสำมำรถเขำใจรวมกนได ซงแนวคดเชงค�ำนวณเปนแนวคด

ส�ำคญส�ำหรบกำรพฒนำซอฟตแวรคอมพวเตอร แตสำมำรถน�ำมำประยกตใชในกำรแกปญหำตำง ๆ

ในชวตไดเชนกน

แนวคดเชงค�ำนวณเปนเครองมอในกำรแกปญหำทมวธแกไขทเปนล�ำดบขนตอนมำกกวำ

เปนกำรสรำงผลลพธ แนวคดลกษณะนไมเพยงน�ำไปใชกบคอมพวเตอรไดเทำนน แตสำมำรถน�ำไป

ปรบใชไดกบทกสถำนกำรณ เมอมกระบวนกำรทเปนล�ำดบขนตอนเกดขนกบคอมพวเตอร สงท

เกดขนนเรยกวำ การเขยนโปรแกรม แตถำกระบวนกำรนนไมไดเกดขนจำกแนวคดเชงค�ำนวณแลว

กจะกลำยเปนโปรแกรมคอมพวเตอรทท�ำงำนชำและท�ำใหผใชงำนผดหวงเพรำะท�ำงำนไมตรงตำมท

ตองกำร หลำยคนจงคดระบบขนมำซงใชเวลำนำนในกำรตอบสนอง นนเปนเพรำะวธกำรออกแบบ

ในบำงจดไมมประสทธภำพ หรอไมไดสรำงกำรเขำถงขอมลซงรวำอยจดใดใหมประสทธภำพ

MAIL BOXMAIL BOX

3

หนวยการเรยนรท

ตวชวด

ว4.2ม.2/1 ออกแบบอลกอรทมทใชแนวคดเชงค�ำนวณในกำรแกปญหำหรอกำรท�ำงำนทพบในชวตจรง

แนวคดเชงคานวณกบการแกปญหา1

การเขยนโปรแกรมทมประสทธภาพ เรมจากการนา

แนวคดเชงคานวณมาชวยในกระบวนการคดของมนษย

เพอหาคาตอบในการแกปญหา

การเขยนโปรแกรมทมประสทธภาพ เรมจากการนา

2 ตวอยำงกำรแกปญหำโดยใชแนวคดเชงค�ำนวณ

2.1 ตวอยำงปญหำกำรเขำแถวตำมล�ำดบควำมสงของนกเรยนใหเรวทสด

แนวคดเชงคานวณ มสวนชวยการเรยงลาดบขอมล (Sorting) อยางไร

แนวคดเชงค�านวณในการแกปญหาการเขาแถวตามล�าดบความสงของนกเรยนใหเรวทสด

1. แนวคดการแยกยอย (Decomposition) คอ กำรแตกปญหำใหญออกเปนปญหำยอย

ในทน เชน ปญหำกำรเขำแถว ซงปญหำใหญ คอ กำรเขำแถวตำมล�ำดบควำมสงของนกเรยน

ทงหมด หำกน�ำนกเรยนทกคนมำเขำแถวตำมล�ำดบควำมสงในครำวเดยว อำจท�ำใหใชเวลำนำน

ในกำรเรยงล�ำดบ แตหำกแตกปญหำออกเปนปญหำยอย และแกปญหำยอยนน ๆ ทละปญหำ จะ

ท�ำใหสำมำรถแกปญหำใหญไดเรวขน ซงสำมำรถแบงปญหำกำรเขำแถวใหเรยงตำมควำมสงออก

เปนขนตอนยอยได ดงน

ขนตอนท1 ก�ำหนดนกเรยนคนแรกเปนนกเรยนต�ำแหนงหลก

ขนตอนท2 แบงกลมนกเรยนออกเปน 2 กลม โดยมเงอนไข ดงน

1)กลมท 1 นกเรยนทมควำมสงนอยกวำนกเรยนต�ำแหนงหลก ใหไปตงแถวอย

ดำนซำยของนกเรยนทเปนต�ำแหนงหลก

2)กลมท 2 นกเรยนทมควำมสงเทำกบหรอมำกกวำนกเรยนต�ำแหนงหลก

ใหไปตงแถวอยดำนขวำของนกเรยนทเปนต�ำแหนงหลก

นกเรยนทกคนยนหนหลงใหผอาน

นกเรยนทกคนยนหนหลงใหผอาน

ต�ำแหนงหลก

กลมท 2กลมท 15

แนวคดเชงค�ำนวณ สำมำรถแบงออกเปน 4 องคประกอบ ดงน

จำกองคประกอบของแนวคดเชงค�ำนวณ จะเหนไดวำ กำรใชแนวคดเชงค�ำนวณเพอ

แกปญหำอยำงเปนระบบ ไมไดเปนกระบวนกำรทำงควำมคดเฉพำะนกวทยำศำสตรหรอนกพฒนำ

ซอฟตแวรคอมพวเตอรเทำนน แตสำมำรถน�ำมำประยกตใชในกำรแกปญหำตำง ๆ ในชวตได

แนวคดเชงคานวณ1 แนวคดการแยกยอย

(Decomposition)

กำรแตกปญหำใหญ

ออกเปนปญหำยอย ให

ปญหำนนมขนำดเลกลง

เพอใหสำมำรถจดกำร

ปญหำในแตละสวนได

งำยขน

3 แนวคดเชงนามธรรม(Abstraction)

กำรหำแนวคดเชง

นำมธรรมหรอแนวคด

รวบยอดของปญหำ ซง

เปนกำรก�ำหนดหลกกำร

ทวไป มงเนนเฉพำะสวน

ทส�ำคญของปญหำ โดย

ไมสนใจรำยละเอยดท

ไมจ�ำเปน

2 แนวคดการหารปแบบ

(Pattern Recognition)

กำรก�ำหนดแบบแผน

หรอรปแบบทมลกษณะ

คลำยคลงกนจำกปญหำ

แตละสวนยอยตำง ๆ

กลำวคอ ปญหำยอยแตละ

ปญหำนน สำมำรถใช

รปแบบในกำรแกปญหำ

ทคลำยคลงกนได

4 แนวคดการออกแบบขนตอนวธ

(Algorithm Design)

กำรออกแบบล�ำดบ

ขนตอนกำรแกปญหำ

ดวยกำรใชแนวคดกำร

ออกแบบขนตอนวธ เปน

แนวคดทสำมำรถน�ำ

ไปใชในกำรแกปญหำ

ทมลกษณะแบบเดยว

กนได

แนวคดการแยกยอย

แนวคดการออกแบบขนตอนวธ

แนวคดการหารปแบบ

แนวคดเชงนามธรรม

??

4

4. แนวคดการออกแบบขนตอนวธ(Algorithm Design) มล�ำดบขนตอน ดงน

1) ก�ำหนดนกเรยนคนแรก (ซำยสด) ของนกเรยนทงหมด เปนต�ำแหนงหลก

ต�ำแหนงหลกของกลมท 2

ต�ำแหนงหลกของกลมท 1

3) ก�ำหนดนกเรยนคนแรก (ซำยสด) ของนกเรยนแตละกลม เปนต�ำแหนงหลกของ

กลมท 1 และ 2

นกเรยนทกคนยนหนหลงใหผอาน

นกเรยนทกคนยนหนหลงใหผอาน

นกเรยนทกคนยนหนหลงใหผอาน

ต�ำแหนงหลก

2) แบงนกเรยนออกเปน 2 กลม ดงน

(1) กลมท1 นกเรยนทมควำมสงนอยกวำนกเรยนต�ำแหนงหลก ใหไปตงแถวอย

ดำนซำยของนกเรยนต�ำแหนงหลก

(2)กลมท2 นกเรยนทมควำมสงเทำกบหรอมำกกวำนกเรยนต�ำแหนงหลก ใหไป

ตงแถวอยดำนขวำของนกเรยนต�ำแหนงหลก

ต�ำแหนงหลก

กลมท 1

กลมท 1 กลมท 2

กลมท 2

7

ขนตอนท3 ทง 2 กลม ท�ำซ�ำขนตอนท 1 และขนตอนท 2 จนกระทงไมสำมำรถ

แบงกลมไดอก และนกเรยนเขำแถวเรยงตำมล�ำดบควำมสงจำกนอยไปมำกไดอยำงถกตอง

3. แนวคดเชงนามธรรม (Abstraction) คอ กำรคดรวบยอดปญหำ และไมสนใจสงท

ไมจ�ำเปน โดยกำรเขำแถวเรยงตำมล�ำดบควำมสงนน แนวคดหลก คอ กำรเรยงล�ำดบนกเรยน

ตำมควำมสงจำกนอยไปมำก ซงนกเรยนทมควำมสงนอยกวำจะตองอยดำนซำยของนกเรยนทม

ควำมสงมำกกวำเสมอ

2. แนวคดการหารปแบบ(Pattern Recognition)คอ กำรเขำใจรปแบบของปญหำ โดยใน

กรณน กำรเขำแถวตำมล�ำดบควำมสงในแตละรอบ จะมกำรแบงกลมในรปแบบทเหมอนกน โดย

นกเรยนทมควำมสงนอยกวำใหเขำแถวทำงดำนซำยของนกเรยนทเปนต�ำแหนงหลก และนกเรยน

ทมควำมสงเทำกบหรอมำกกวำใหเขำแถวทำงดำนขวำของนกเรยนทเปนต�ำแหนงหลก ดงน

นกเรยนทกคนยนหนหลงใหผอาน

นกเรยนทกคนยนหนหลงใหผอาน

นกเรยนทมควำมสงนอยกวำนกเรยนทเปนต�ำแหนงหลก

นกเรยนทเปนต�ำแหนงหลก

นกเรยนทมควำมสงเทำกบหรอมำกกวำนกเรยนทเปนต�ำแหนงหลก

6

จากขนตอนขางตนสรปได ดงน เรมตนใหนกเรยนเขาแถวโดยไมสนใจความสง ซง

กาหนดนกเรยนคนแรกใหเปนตาแหนงหลก แบงออกเปน 2 กลม โดยกลมท 1 คอ กลมทมความ

สงนอยกวาตาแหนงหลก ใหเขาแถวอยดานซายของตาแหนงหลก และกลมท 2 คอ กลมทมความสง

เทากบหรอมากกวาตาแหนงหลก ใหเขาแถวอยดานขวาของตาแหนงหลก เมอแบงกลมเรยบรอย

แลว ใหทาซาการแบงกลมในลกษณะเชนเดยวกนนไปเรอย ๆ จนกวาจะไมสามารถแบงกลมไดอก

และนกเรยนเขาแถวเรยงตามลาดบความสงจากนอยไปมากไดอยางถกตอง โดยจานวนรอบในการ

ทาซาขนอยกบจานวนนกเรยนทเขาแถว

เมอเปรยบเทยบกบการเขาแถวแบบปกตแลว การเขาแถวแบบการใชแนวคดเชงคานวณ

เขามาชวยในการแกปญหาจะมความเปนระเบยบ มความเปนขนตอน และสามารถจดแถวได

อยางเปนระบบระเบยบ โดยใชการลาดบขนตอนในการเขาแถวเขามาชวยในการแกปญหา ดงนน

การเขาแถวแบบการใชแนวคดเชงคานวณ จงมความเปนขนตอนและเปนระบบมากกวาการ

เขาแถวแบบปกต

การเรยงลาดบแบบเลอก (Selection Sort) เปนการเปรยบเทยบขอมลทอยซายสดในแถว

กบขอมลทางดานขวาทเลกทสดในแถว โดยมขนตอน ดงน

1. หาขอมลทเลกทสดทางดานขวาของขอมลตวแรก

2. สลบตาแหนงของขอมลถาหาเจอ

3. เลอนไปทางขวา 1 ตาแหนง

4. ทาซาตามขอ 1.-3. จนกวาจะหมดขอมลในแถว

Com SciFocus ¡ÒÃàÃÕ§ÅӴѺẺàÅ×Í¡

8 23 32 45 56 78

สลบขอมล 23 กบ 8

สลบขอมล 78 กบ 23

สลบขอมล 45 กบ 32

สลบขอมล 78 กบ 45

ไมมการสลบขอมล

23 78 45 8 56 32

8 78 45 23 56 32

8 23 45 78 56 32

8 23 32 78 56 45

8 23 32 45 56 78

Sorted Data

Sorted Data

Sorted Data

Sorted Data

9

4) แบงนกเรยนในกลมท 1 และ 2 ดงน

(1) กลมท1 นกเรยนทมควำมสงนอยกวำต�ำแหนงหลกของกลมท 1 ใหไปตงแถวอย

ดำนซำยของต�ำแหนงหลกของกลมท 1 และนกเรยนทมควำมสงเทำกบหรอมำกกวำต�ำแหนงหลกของ

กลมท 1 ใหไปตงแถวอยดำนขวำของต�ำแหนงหลกของกลมท 1

(2) กลมท2 นกเรยนทมควำมสงนอยกวำต�ำแหนงหลกของกลมท 2 ใหไปตงแถวอย

ดำนซำยของต�ำแหนงหลกของกลมท 2 และนกเรยนทมควำมสงเทำกบหรอมำกกวำต�ำแหนงหลกของ

กลมท 2 ใหไปตงแถวอยดำนขวำของต�ำแหนงหลกของกลมท 2

ต�ำแหนงหลกของกลมท 2

ต�ำแหนงหลกของกลมท 1

กลมท 1 กลมท 2

นกเรยนทกคนยนหนหลงใหผอาน

5) จะไดแถวเรยงล�ำดบควำมสงจำกนอยไปหำมำก

นกเรยนทกคนยนหนหลงใหผอาน

8

2. แนวคดการหารปแบบ(Pattern Recognition) คอ เขำใจรปแบบของปญหำ ในกรณน

กำรจดเรยงเสอผำใหหำงำยทสด จะมรปแบบ ดงน

1) หำวตถประสงคหลกในกำรคนหำเสอผำ

2) แบงกลมเสอผำตำมวตถประสงคหลก

3) จดเรยงเสอผำตำมกลม

3. แนวคดเชงนามธรรม (Abstraction) คอ กำรคดรวบยอดปญหำ และไมสนใจสงท

ไมจ�ำเปน โดยในกำรจดเรยงเสอผำใหหำงำยทสด แนวคดหลก คอ จะตองหำวตถประสงคหลก

ใหไดกอนเสมอ จำกนนจงจะท�ำกำรแบงกลมตำมวตถประสงคหลก โดยไมสนใจสงทไมจ�ำเปน

ซงในตวอยำงน สงทไมจ�ำเปน คอ ยหอและขนำด

4. แนวคดการออกแบบขนตอนวธ(Algorithm Design)ล�ำดบขนตอนในกำรแกไขปญหำ

มดงน

1) หำวตถประสงคหลกในกำรคนหำเสอผำ โดยตวอยำงนจะคนหำจำกประเภทเสอผำ

และส ตำมล�ำดบ

2) แบงกลมเสอผำ โดยแบงกลมเสอผำเปนกลมเสอและกลมกำงเกงหรอกระโปรง

กลมเสอ

กลมกำงเกงหรอกระโปรง

11

2.2 ตวอยำงปญหำกำรจดเรยงเสอผำใหหำงำยทสด

ในกรณนจะยกตวอยำงกำรจดเรยงดวยกำรแบงกลมประเภทของเสอผำเปน 2 ประเภทหลก

ซงแตละประเภทหลก จะแบงเปนประเภทยอย

แนวคดเชงค�านวณในการแกปญหาการจดเรยงเสอผาใหหางายทสด

1. แนวคดการแยกยอย (Decomposition) คอ กำรแตกปญหำใหญออกเปนปญหำยอย ในทน

ปญหำใหญ คอ กำรจดเรยงเสอผำใหหำงำยทสด โดยสำมำรถแบงปญหำออกเปนขนตอนยอย

ได ดงน

ขนตอนท1 หำวตถประสงคหลกในกำรคนหำวำ จะคนหำจำกคณสมบตของ

เสอผำ เชน ประเภท ส เพอน�ำไปใชเปนเกณฑในกำรแบงกลมเสอผำ

ขนตอนท2 แบงกลมเสอผำ โดยแบงเปนกลมเสอและกลมกระโปรงหรอกำงเกง

ขนตอนท3 จดเรยงเสอผำในแตละกลม โดยยดตำมประเภทและสของเสอผำ

10

ทกษะการเรยนรในศตวรรษท21

1. ทกษะกำรใชเทคโนโลยสำรสนเทศ 2. ทกษะกำรคดและกำรแกปญหำ 3. ทกษะกำรสอสำร

ใหนกเรยนอธบำยกำรน�ำแนวคดเชงค�ำนวณไปใชในกำรแกปญหำของสถำนกำรณตอไปน

สมชำยมอำชพเปนพนกงำนจดสงสนคำใหกบรำนสะดวกซอตำง ๆ โดยสนคำทสมชำยจะตองน�ำไปสง ไดแก

เครองดม ขนม และนมผง ซงสนคำแตละชนดนนมหลำกหลำยยหอ แตในระหวำงกำรเดนทำงไปสงสนคำนน

เกดอบตเหตระหวำงทำงท�ำใหสนคำปะปนกน

แนวคดเชงค�ำนวณ

Com Sciactivity

จำกขนตอนขำงตนสรปได ดงน กำรจดเสอผำโดยใชแนวคดเชงค�ำนวณเขำมำแกปญหำ

จะมวธในกำรแกปญหำโดยแบงกลมของเสอผำออกเปนประเภทกำรใชงำน สของเสอผำ เพอเปน

กำรประหยดเวลำในกำรคนหำเสอผำแตละชนด และสะดวกรวดเรวกบกำรใชงำนในชวตประจ�ำวน

มำกกวำกำรไมแบงประเภทเสอผำ เพรำะเสอผำจะปะปนกนท�ำใหเสยเวลำในกำรคนหำเสอผำ

แตละชนดและเกดควำมยงยำก

13

3) แบงกลมเสอเปนเสอยดกลมหนงกบเสอเชตอกกลมหนง และแบงกลมกำงเกง

หรอกระโปรงเปนกำงเกงกลมหนงกบกระโปรงอกกลมหนง

4) แบงกลมเสอยดตำมส แบงกลมเสอเชตตำมส แบงกลมกำงเกงตำมส และแบงกลม

กระโปรงตำมส

12

เหตใดจงควรใชแนวคดเชงค�ำนวณมำชวยแกปญหำตำง ๆ ใหนกเรยนอธบำยเหตผล

ใหชดเจน

ยกตวอยำงปญหำในชวตประจ�ำวนมำ 5 ปญหำ แลวแกปญหำโดยน�ำแนวคดเชงค�ำนวณ

มำใชแกปญหำ

หำกแกปญหำโดยใชแนวคดเชงค�ำนวณ แตขำดองคประกอบใดองคประกอบหนงไป

จะสงผลอยำงไร

เปรยบเทยบกำรแกปญหำ โดยใชแนวคดเชงค�ำนวณเกยวกบกำรเดนทำงจำกบำนไป

โรงเรยน โดยรถยนตสวนตว รถประจ�ำทำง และกำรเดนวำ วธใดท�ำใหถงโรงเรยนไดเรวทสด

แกปญหำกำรหำผลรวมของเลขจ�ำนวนเตม ตงแต 1 ถง 20 โดยใชแนวคดเชงค�ำนวณ

1

2

3

4

5

1Unit Question

ใหนกเรยนตรวจสอบความเขาใจ โดยพจารณาขอความวาถกหรอผด แลวบนทกลงในสมดหากพจารณาขอความไมถกตองใหกลบไปทบทวนเนอหาตามหวขอทก�าหนดให

ถก/ผด ทบทวนหวขอ

1. กำรคดแยกสำระส�ำคญเพอใหสำมำรถมองเหนแนวทำง

กำรแกปญหำไดชดเจนมำกขน คอ แนวคดเชงนำมธรรม1

2. กำรคนหำสนคำในซเปอรมำรเกตสำมำรถน�ำแนวคด

เชงค�ำนวณมำประยกตใชได1

3. แนวคดเชงค�ำนวณชวยใหจดจ�ำขอมลไดเปนจ�ำนวนมำก 1

4. แนวกำรคดแยกยอย คอ กำรแตกปญหำใหญออกเปนปญหำยอย 1

5. กำรแกปญหำโดยใชแนวคดเชงค�ำนวณชวยท�ำใหประหยดเวลำ

ในกำรแกปญหำ2

Self Check

บ น ท ก ล ง ใ

น ส ม ด

15

แนวคดเชงค�ำนวณกบกำรแกปญหำ

Summary

แนวคดเชงค�ำนวณ

แนวคดเชงค�ำนวณ (Computational Thinking) คอ แนวคดในกำรแกปญหำตำง ๆ อยำง

เปนระบบ และเปนกระบวนกำรทมล�ำดบขนตอนอยำงชดเจน โดยกระบวนกำรแกปญหำดงกลำวน

เปนกระบวนกำรททงมนษยและคอมพวเตอรสำมำรถเขำใจรวมกนได ซงแนวคดเชงค�ำนวณ

สำมำรถน�ำมำประยกตใชแกปญหำตำง ๆ ในชวตประจ�ำวนได เชน ตวอยำงปญหำกำรจดเรยง

เสอผำใหหำงำยทสด

กำรใชแนวคดเชงค�ำนวณในกำรแกปญหำกำรจดเรยงเสอผำใหหำงำยสด

1. แนวคดแยกยอย (Decomposition) คอ กำรแตกปญหำใหญออกเปนปญหำยอย

2. แนวคดกำรหำรปแบบ (Pattern Recognition) คอ เขำใจรปแบบของปญหำ

3. แนวคดเชงนำมธรรม (Abstraction) คอ กำรคดรวบยอดปญหำ และไมสนใจสงทไม

จ�ำเปน โดยกำรจดเรยงเสอผำใหหำงำยทสด

4. แนวคดกำรออกแบบขนตอนวธ (Algorithm Design) คอ ล�ำดบขนตอนในกำรแกปญหำ

มดงน

• หำวตถประสงคหลกในกำรคนหำเสอผำ

• แบงกลมเสอผำ โดยแบงเปนกลมเสอ กลมกระโปรง และกลมกำงเกง

• แบงกลมเสอเปนเสอยด เสอเชต และแบงกลมกำงเกงกบกลมกระโปรง

• แบงกลมเสอยด เสอเชต กระโปรง และกำงเกงตำมส

14