Skip to content

แนวคิดเชิงคำนวณ (Computational Thinking) กระบวนการคิดรูปแบบใหม่

Category :

computational-thinking featured-image

แนวคิดเชิงคำนวณ (Computational Thinking) คืออะไร มีข้อดียังไง เรามาทำความรู้จักกัน

วิชาวิทยาการคำนวณ (computing science)

วิชาวิทยาการคำนวณ (computing science) เป็นวิชาที่จะสอนเรื่องการประยุกต์ใช้เทคโนโลยี และการเข้าใจสื่อสมัยใหม่ โดยมีการสอนโดยใช้แนวคิดเชิงคํานวณซึ่งเป็นองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่ง ที่จะพัฒนาให้เด็ก ๆ เกิดกระบวนการคิดเชิงวิเคราะห์ คิดอย่างเป็นระบบด้วยเหตุผลอย่างเป็นขั้นเป็นตอนเพื่อแก้ปัญหาเป็นกระบวนการในหลากหลายลักษณะ

ซึ่งในปัจจุบันนี้การสอนแบบแนวคิดเชิงคำนวณ (Computational Thinking) เป็นที่แพร่หลายทั่วโลก และได้ถูกบรรจุอยู่ในหลักสูตรการเรียนการสอนขั้นพื้นฐานสำหรับโรงเรียนทั่วประเทศไทยแล้ว เพื่อให้นักเรียนในแต่ละโรงเรียนได้เรียนรู้ทักษะการคิดวิเคราะห์ที่มีประสิทธิภาพ โดยอยู่ในพื้นฐานหลักการของแนวคิดเชิงคำนวณ

แนวคิดเชิงคำนวณ (computational thinking) คืออะไร

แนวคิดเชิงคำนวณ คืออะไร?

วิทยาการคำนวณ (computing science) หรือการสอนที่ใช้รูปแบบแนวคิดเชิงคำนวณ (Computational Thinking) คือ การสอนที่เน้นกระบวนการแก้ปัญหาในหลากหลายลักษณะ เช่น การจัดลำดับเชิงตรรกศาสตร์  การวิเคราะห์ข้อมูล และการสร้างสรรค์วิธีแก้ปัญหาไปทีละขั้นทีละตอน(อัลกอริทึ่ม) รวมทั้งการย่อยปัญหาที่ช่วยให้รับมือกับปัญหาที่ซับซ้อนหรือมีลักษณะเป็นคำถามปลายเปิดได้อย่างเหมาะสม อีกทั้งยังรวมไปถึงการบูรณาการแนวคิดหรือทักษะแนวคิดเชิงคำนวณกับสาขาวิชาต่าง ๆเพื่อให้ผู้เรียนสามารถนำไปใช้แก้ปัญหาในสถานการณ์ต่าง ๆ ในชีวิตประจำวันได้

แนวคิดเชิงคำนวณ (Computational Thinking)  มีประโยชน์อย่างไร

แนวคิดเชิงคำนวณมีประโยชน์อย่างไร

ประโยชน์ของการสอนโดยใช้แนวคิดเชิงคํานวณคือ การให้ผู้เรียนมีวิธีคิดที่เกิดกระบวนการแก้ปัญหาโดยสามารถวิเคราะห์และคิดอย่างมีตรรกะ เป็นระบบและสร้างสรรค์ รวมทั้งสามารถนำวิธีคิดเชิงคำนวณไปปรับใช้แก้ไขปัญหาในสาขาวิชาต่าง ๆ ได้อย่างกว้างขวาง เป็นประโยชน์ในการต่อยอดองค์ความรู้ต่างๆต่อไป

คำจำกัดความของแนวคิดเชิงคำนวณ

การเรียนการสอนในศาสตร์วิทยาการคำนวณซึ่งใช้องค์ประกอบแนวคิดเชิงคํานวณนี้ ไม่ได้จำกัดอยู่เพียงการคิดให้เหมือนคอมพิวเตอร์แต่เป็นกระบวนการคิดแก้ปัญหาอย่างมีประสิทธิภาพของมนุษย์ เพื่อสั่งคอมพิวเตอร์ให้ทำงานและช่วยแก้ปัญหาตามที่เราต้องการได้อย่างมีประสิทธิภาพ เพราะการเรียนรู้แนวคิดเชิงคำนวณคือการเรียนรู้ทักษะที่ช่วยทำให้ปัญหาที่ซับซ้อนเข้าใจได้ง่ายขึ้น อีกทั้งยังเป็นทักษะที่เป็นประโยชน์อย่างยิ่งต่อทุกๆ สาขาวิชา และสามารถประยุกต์ใช้กับทุกเรื่องในชีวิตประจำวันได้

4 เสาหลัก กระบวนแนวคิดเชิงคำนวณ (Computational Thinking)

องค์ประกอบแนวคิดเชิงคํานวณที่สำคัญมีอยู่ 4 ส่วนที่สำคัญและเป็นหลักการพื้นฐานในการเรียนรู้แนวคิดเชิงคํานวณเพื่อให้เกิดการเข้าใจปัญหาและนำไปวิเคราะห์ด้วยวิธีที่เหมาะสม ซึ่งองค์ประกอบต่าง ๆ ที่สามารถกระตุ้นให้ผู้ศึกษาเกิดแนวคิดเชิงคำนวณได้มี ดังนี้

4-pillars-of-computational-thinking

Decomposition (การย่อยปัญหา) 

การย่อยปัญหา หรือ decomposition คือ การทำให้ปัญหาที่ซับซ้อนย่อยออกเป็นส่วนเล็กๆ เพื่อให้ง่ายต่อการจัดการและแก้ปัญหา เช่น การเขียนโปรแกรมแยกเป็นส่วน ๆ แยกเป็นแพ็กเกจ แยกเป็นโมดูล หรือมองเป็น layer หรือการแบ่งปัญหาเมื่อจะแก้ไขอุปกรณ์ด้วยการแยกการทำงานแต่ละส่วนออกแล้วสังเกตและทดสอบการทำงานของแต่ละองค์ประกอบ จะทำให้เข้าใจได้ง่ายกว่าการวิเคราะห์จากระบบใหญ่ที่ซับซ้อน

ตัวอย่างเช่น ปัญหาคือ เราได้รับมอบหมายให้สร้างบ้าน 1 หลัง เมื่อฟังปัญหาแล้วมองว่า ยากมาก สร้างบ้านต้องทำยังไง จับต้นชนปลายไม่ถูก เมื่อเราวิเคราะห์ปัญหานี้แล้วว่าสามารถแยกออกเป็นส่วนย่อยได้ว่า บ้าน ประกอบด้วย ห้องนอน ห้องน้ำ ห้องนั่งเล่น ห้องครัว ฯลฯ แล้วเราแบ่งงานออกแบบและสร้างไปทีละห้อง เมื่อทำเสร็จแล้วจะเห็นว่าเราได้ทำการสร้างบ้านได้แล้วนั่นเอง การบอกให้สร้างห้องนอน (และห้องอื่น ๆ) ฟังดูแล้วเรียบง่ายและซับซ้อนน้อยกว่าสร้างบ้านอย่างมาก

Pattern Recognition (การจดจำรูปแบบ)

การจดจำรูปแบบ หรือ pattern recognition คือ เมื่อเราย่อยปัญหาออกเป็นส่วนเล็ก ๆ ขั้นตอนต่อไปคือการหารูปแบบหรือลักษณะที่เหมือนกันของปัญหาเล็ก ๆ เหล่านั้นที่ถูกย่อยออกมา หากมีรูปแบบของปัญหาที่คล้ายกันสามารถนำวิธีการแก้ปัญหานั้นมาประยุกต์ใช้ และพิจารณารูปแบบปัญหาย่อยซึ่งอยู่ภายในปัญหาเดียวกันว่ามีส่วนใดที่เหมือนกัน เพื่อใช้วิธีการแก้ปัญหาเดียวกันได้ ทำให้จัดการกับปัญหาได้ง่ายขึ้น และส่งผลให้การทำงานมีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น

Abstraction (ความคิดด้านนามธรรม)

การคิดเชิงนามธรรม หรือ Abstraction คือ องค์ประกอบแนวคิดเชิงคํานวณที่เป็นกระบวนการคัดแยกคุณลักษณะที่สำคัญออกจากรายละเอียดปลีกย่อย ในปัญหาหรืองานที่กำลังพิจารณา เพื่อให้ได้ข้อมูลที่จำเป็นและเพียงพอในการแก้ปัญหา กล่าวอีกอย่างก็คือการแยกรายละเอียดที่สำคัญและจำเป็นต่อการแก้ปัญหาออกจากรายละเอียดที่ไม่จำเป็น ซึ่งรวมไปถึงการแทนกลุ่มของปัญหา ขั้นตอน หรือกระบวนการที่มีรายละเอียดปลีกย่อยหลายขั้นตอนด้วยขั้นตอนใหม่เพียงขั้นตอนเดียว

Algorithm Design (การออกแบบอัลกอริทึ่ม)

การออกแบบอัลกอริทึ่ม หรือ Algorithm Design คือ การพัฒนากระบวนการหาคำตอบให้เป็นขั้นตอนที่บุคคลหรือคอมพิวเตอร์สามารถนำไปปฏิบัติตามเพื่อแก้ปัญหาได้ อีกทั้งยังเป็นการพัฒนาแนวทางแก้ปัญหาอย่างเป็นขั้นเป็นตอน และจากนั้นดำเนินตามทีละขั้นตอนในการแก้ไขปัญหาอย่างเป็นระบบตามแผนที่วางไว้ 

ในการแก้ปัญหาแต่ละอย่างอาจไม่จำเป็นที่จะต้องใช้องค์ประกอบแนวคิดเชิงคำนวณอย่างใดอย่างหนึ่ง หรือไม่จำเป็นที่จะต้องใช้องค์ประกอบทั้งหมด ทั้งนี้ทั้งนั้นอยู่ที่ปัญหาที่เราได้พบว่าควรจะแก้อย่างไร ควรใช้องค์ประกอบใดบ้างในการแก้ไขจึงจะเหมาะสมที่สุด เช่น หากเราประสบปัญหาว่ารถมีปัญหากลางทางขณะกำลังเดินทางไกล 

เราสามารถใช้องค์ประกอบการจดจำรูปแบบ เพื่อเทียบว่ารถของเราเคยเป็นแบบนี้มั้ย ถ้าเคยเป็นแล้วแก้ปัญหาอย่างไร หรือหากไม่เคยประสบด้วยตัวเองก็ต้องหาข้อมูลว่ามีใครเคยมีปัญหาแบบนี้และหาวิธีแก้ไขด้วยตนเองเบื้องต้น 

นอกจากนี้ยังสามารถใช้องค์ประกอบความคิดด้านนามธรรมได้โดยหาข้อมูลว่ารถของเรามีอาการแบบนี้เกิดจาก ส่วนไหนของรถมีปัญหา เราจึงจะได้ไม่ต้องเสียเวลาไปกับส่วนอื่นๆที่ไม่มีปัญหา

4 เสาหลัก Computational Thinking สู่ 5 ทักษะย่อยของแนวคิดเชิงคำนวณเพื่อให้ง่ายต่อการประยุกต์

เมื่อผู้สอนในช่วงวัยประถมนำแนวคิดเชิงคํานวณ มีองค์ประกอบ 4 ส่วน ได้แก่ Decomposition (การย่อยปัญหา) Pattern Recognition (การจดจำรูปแบบ) Abstraction (ความคิดด้านนามธรรม) Algorithm Design (การออกแบบอัลกอริทึ่ม) ไปทำการสอนก็ได้พบว่าเนื้อหาและหลักการมีความซับซ้อนมากเกินกว่าที่เด็กประถมจะเข้าใจได้ 

จึงมีการสร้างแนวคิดการออกแบบขั้นตอนวิธีขึ้นมาใหม่เพื่อให้เหมาะสมกับพื้นฐานของเด็กเล็กที่เพิ่งเริ่มเรียนรู้มากขึ้น รวมทั้งเหมาะกับครูหรือผู้ปกครองในการประยุกต์คำจำกัดความเหล่านี้ไปใช้เพื่อกระตุ้นแนวคิดเชิงคำนวณในเด็กๆโดยได้แบ่งออกมาเป็นทักษะย่อยของแนวคิดเชิงคำนวณซึ่ง แบ่งออกมาได้ 5 ทักษะ ได้แก่

Tinkering (สร้างความชำนาญ) เป็นการฝึกทักษะของแนวคิดเชิงคำนวณผ่านการเล่น การสำรวจ โดยครูผู้สอนไม่ได้มีเป้าหมายแน่ชัด เป็นการเปิดโอกาสให้นักเรียนได้ทดลองสิ่งใหม่ ๆ โดยเด็ก ๆ จะฝีกความชำนาญผ่านการทำซ้ำ ๆ หรือลองวิธีการใหม่ ๆ ในแต่ละสถานการณ์ที่ต้องเผชิญ

Collaborating (สร้างความสามัคคี, ทำงานร่วมกัน) เป็นการฝึกให้ผู้เรียนได้ฝึกทักษะการทำงานร่วมกับผู้อื่น ไม่ว่าจะเป็นกิจกรรมใด ๆ หรืองานอดิเรกในยามว่าง และยังเป็นวิธีการฝึกทักษะแนวคิดเชิงคำนวณโดยใช้การร่วมมือกันเพื่อให้งานที่ทำนั้นได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด และผู้เรียนยังได้มีปฏิสัมพันธ์และรู้จักการช่วยเหลือซึ่งกันและกันอีกด้วย

Creating (สร้างความคิดสร้างสรรค์) เป็นการคิดค้นสิ่งที่เป็นต้นแบบ หรือสร้างสรรค์ให้กับกิจกรรมต่าง ๆ เป็นการฝึกทักษะแนวคิดเชิงคำนวณ ที่เปิดโอกาสให้เด็กได้มีส่วนร่วมในการออกแบบและสร้างสิ่งต่าง ๆ แทนการเรียนรู้รูปแบบเดิม ๆ 

Debugging (สร้างวิธีการแก้ไขจุดบกพร่อง) เป็นการเรียนรู้ที่จะทำให้ผู้เรียนได้รู้จักการแก้ไขข้อผิดพลาดต่าง ๆ ที่เกิดขึ้น โดยเฉพาะกิจกรรมที่ต้องทำแบบเป็นขั้นเป็นตอน เมื่อเจอจุดที่ผิดพลาด ต้องคิดวิเคราะห์อย่างเป็นเหตุเป็นผล เพื่อแก้ไขและไม่ให้เกิดสิ่งนั้นขึ้นอีก

Persevering (สร้างความอดทน, ความพยายาม) เป็นการฝึกทักษะจากการที่ผู้ศึกษาจะต้องเจอกับความท้าทายในการทำกิจกรรมที่ยากและซับซ้อน ที่ถึงแม้การทดลองหรือการตรวจสอบจะล้มเหลวแต่ต้องไม่ล้มเลิก ผู้ศึกษาจะต้องใช้ความพากเพียรในการทำงานชิ้นนั้น ๆ แม้จะต้องรับมือกับสิ่งที่ยากและสร้างความสับสนให้ในบางครั้ง เพื่อผลลัพธ์ที่ดีตามที่ต้องการ

สรุปแนวคิดเชิงคำนวณ หลักการเรียนรู้รูปแบบใหม่

จากทั้งหมดที่กล่าวมาข้างต้นสามารถสรุปแนวคิดเชิงคำนวณ (Computational thinking) ได้ว่า เป็นพื้นฐานของการคิดแก้ปัญหาต่าง ๆ ที่สามารถนำไปประยุกต์ในการแก้ปัญหาในชีวิตประจำวัน โดยความท้าทายหลักของแนวคิดเชิงคำนวณอยู่ที่การออกแบบกระบวนการแก้ปัญหาที่คลุมเครือให้เป็นขั้นตอนที่ชัดเจนมากพอที่จะนำไปแก้ปัญหาได้ โดยส่วนใหญ่มักจะนำไปบูรณาการกับวิชา วิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ และเทคโนโลยี

โดยแนวคิดเชิงคํานวณ มีองค์ประกอบ 4 ส่วน ได้แก่ Decomposition (การย่อยปัญหา) Pattern Recognition (การจดจำรูปแบบ) Abstraction (ความคิดด้านนามธรรม) Algorithm Design (การออกแบบอัลกอริทึ่ม) ที่เป็นองค์ประกอบหลักในการแก้ไขปัญหาตามหลักการวิทยาการคำนวณ เพื่อให้ผู้เรียนสามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้กับปัญหาต่างๆที่เกิดขึ้นในชีวิตประจำวัน

คำถามชวนคิด การเขียนโปรแกรมใช้หลักการใดของแนวคิดเชิงคำนวณ

หากเราจะมาตั้งคำถามให้ชวนคิดกันเล่นๆว่าการเขียนโปรแกรมใช้หลักการใดของแนวคิดเชิงคำนวณบ้าง ซึ่งการเขียนโปรแกรมนั้นเป็นตัวเลือกที่คนในยุคใหม่นี้เลือกที่จะฝึกให้เป็นทักษะติดตัวเพิ่มเติม เรียกได้ว่าเป็นตัวเลือกที่มาควบคู่กับการฝึกภาษาที่สามกันเลยทีเดียว เนื่องจากโลกในปัจจุบันมีนวัตกรรมและเทคโนโลยีที่เติบโตอย่างก้าวกระโดด ผู้คนยุคใหม่จึงเลือกที่จะฝึกการเรียนเขียนโปรแกรมหรือฝึกภาษาคอมพิวเตอร์กันนั่นเอง
ในคำตอบของคำถามที่ว่า การเขียนโปรแกรมใช้หลักการใดของแนวคิดเชิงคำนวณ? นั่นก็คือ การเขียนโปรแกรมนั้นใช้หลักการทุกอย่างของแนวคิดเชิงคำนวณ อีกทั้งยังจำเป็นที่จะต้องใช้องค์ประกอบต่างๆอย่างเป็นขั้นเป็นตอนเมื่อระบุปัญหาหรือตั้งโจทย์ได้แล้วนั้น ก็จะเริ่มเข้าสู่วิธีคิดโดยใช้แนวคิดเชิงคำนวณทันที

โดยเริ่มตั้งแต่การย่อยปัญหาต่าง ๆ จากปัญหาใหญ่ออกมา จากนั้นจึงมาวิเคราะห์ลักษณะและหาความเหมือนและต่างกันของแต่ละปัญหาย่อยซึ่งอยู่ในขั้นตอนของการจดจำรูปแบบ นำมาแยกรายละเอียดที่สำคัญและจำเป็นต่อการแก้ปัญหาออกจากรายละเอียดที่ไม่จำเป็นซึ่งเป็นขั้นตอนของการคิดเชิงนามธรรม และสุดท้ายคือการออกแบบอัลกอริทึ่ม หรือ Algorithm Design คือ การหาคำตอบให้เป็นขั้นตอนที่สามารถนำไปปฏิบัติตามเพื่อแก้ปัญหาได้

การประยุกต์แนวคิดเชิงคำนวณ กับ หลักสูตรการเรียนการสอนของ Code Genius

การเรียนแนวคิดเชิงคำนวณเป็นการเรียนรู้ที่ฝึกทักษะที่จะพัฒนาให้เด็ก ๆ ได้เกิดกระบวนการคิดเชิงวิเคราะห์ อย่างเป็นเหตุเป็นผล ซึ่งการฝึกเขียนโปรแกรมและภาษาคอมพิวเตอร์นั้นเรียกได้ว่าเป็นการเรียนรู้ที่สอดคล้องและเหมาะสมที่สามารถดึงประสิทธิภาพการเรียนรู้โดยใช้แนวคิดเชิงคำนวณได้มากที่สุด

Code Genius เป็นสถาบันสอน Coding สำหรับเด็ก ที่ได้นำองค์ประกอบของแนวคิดเชิงคำนวณ (Computational Thinking) มาปรับใช้ในหลักสูตรการเรียนการสอน โดยนำทักษะย่อยของแนวคิดเชิงคำนวณซึ่งเป็นรูปแบบการสอนในลักษณะที่ได้ย่อยเนื้อหาออกมาไม่ให้ซับซ้อนจนเกินไปและเหมาะสมกับเด็ก ๆ มาอยู่ในหลักสูตร Coding ทั้งหมดของเรา

นอกจาก Code Genius จะบูรณาการหลักสูตรต่าง ๆ ให้เข้ากับแนวคิดเชิงคำนวณแล้ว เรายังเป็น Coding Academy ที่เน้นการเรียนการสอนแบบเชิงรุก หรือ Active Learning ที่เน้นให้ผู้เรียนได้ลงมือทำโดยมีคุณครูเป็นผู้ชี้แนะอย่างใกล้ชิด เรามีหลักสูตรอย่าง Makerspace ที่ให้น้องๆได้ลงมือออกแบบแก้ไขปัญหาไปจนถึงได้ต่อวงจรและจัดการกับอุปกรณ์ต่างๆด้วยตัวเอง

และไม่ว่าน้องๆจะมีพื้นฐานในการเรียน Coding มาแล้ว หรือต้องการที่จะมาเริ่มต้นเรียนรู้ใหม่ที่นี่ Coding Academy อย่างเราก็มีหลักสูตร Core course ที่เหมาะสมกับน้องๆตั้งแต่วัย 4-11 ปี ซึ่งเป็นช่วงวัยที่เหมาะกับการเรียนรู้แบบ Active Learning มากที่สุด โดยเราได้บูรณาการหลาย ๆ หลักสูตรที่ใช้แนวคิดเชิงคำนวณ ร่วมกับกิจกรรม STEM Education เข้าด้วยกันเพื่อดึงประสิทธิภาพการเรียนรู้ของน้อง ๆ ออกมาให้ดีที่สุด

บทความที่เกี่ยวข้อง