วิทยาการคำนวณ (Computing Science)
ปัจจุบันการพัฒนาด้านเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์และนวัตกรรมด้านการสื่อสารต่าง ๆ ถูกนำมาประยุกต์ใช้ในการทำงานและการศึกษาเรียนรู้ให้มีประสิทธิภาพและสะดวกสบายมากขึ้น สำหรับการดำเนินชีวิตประจำวันในยุคเศรษฐกิจดิจิตอลนั้นน้อง ๆ จำเป็นที่จะต้องมีพื้นฐานความรู้และทักษะแห่งศตวรรษที่ 21 เพื่อแก้ปัญหาหรือพัฒนานวัตกรรม รวมถึงการรู้จักใช้ทรัพยากรด้านเทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสารอย่างสร้างสรรค์ในการสร้างองค์ความรู้หรือสร้างมูลค่าเพื่อต่อยอดเป็นนวัตกรรมใหม่ ๆ นั่นเอง
ทำไมต้องเรียน วิทยาการคำนวณ ?
ในส่วนของการศึกษาในระบบนั้น น้อง ๆ จะได้เรียนศาสตร์วิชาที่เรียกว่าวิทยาการคำนวณเนื่องจากสถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) ได้เล็งเห็นถึงความสำคัญของการพัฒนาทักษะของผู้เรียนให้ดำรงชีวิตอยู่ได้อย่างมีคุณภาพในยุคดิจิตอล จึงได้ปรับเปลี่ยนหลักสูตรเทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสารไปสู่วิชาที่เน้นให้ผู้เรียนได้พัฒนาทักษะการคิดวิเคราะห์ แก้ปัญหาอย่างเป็นขั้นตอนและเป็นระบบ มีทักษะการคิดเชิงคำนวณ ซึ่งหลักสูตรวิทยาการคำนวณภายในโรงเรียนยังมีการเรียนการสอนในเรื่องของคุณธรรมเพื่อการใช้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีอย่างสร้างสรรค์
ทีนี้เราต้องมาทำความเข้าใจต่อว่าวิทยาการคำนวณ (Computing Science) คืออะไร?
วิทยาการคำนวณ (Computing Science) เป็นศาสตร์การสอนที่มุ่งเน้นให้น้อง ๆ สามารถเข้าใจและใช้ประโยชน์จากแนวคิดเชิงคำนวณ (Computational Thinking) ได้อย่างแท้จริง มีพื้นฐานความรู้ด้านการใช้เทคโนโลยีดิจิตอล (Digital Technology) และมีพื้นฐานการรู้เท่าทันสื่อและข่าวสาร (Media and Information Literacy) เป็นกระบวนการความคิดเชิงวิเคราะห์เพื่อนำมาใช้แก้ปัญหาในชีวิตประจำวันของมนุษย์ โดยเน้นไปที่การสั่งงานให้คอมพิวเตอร์ทำงานและช่วยแก้ไขปัญหาตามที่น้อง ๆ ต้องการได้อย่างมีประสิทธิภาพ
โดยประโยชน์และข้อดีของการที่น้อง ๆ ได้เรียนรู้หลักสูตรวิทยาการคำนวณ (Computing Science) คือ น้อง ๆ มีความสามารถในการใช้ทักษะการคิดเชิงคำนวณในการคิดวิเคราะห์ แก้ปัญหาอย่างเป็นขั้นตอนและเป็นระบบ มีทักษะในการใช้เทคโนโลยีสารสนเทศไม่ว่าจะเป็นการค้นหาข้อมูล ประเมิน จัดการ วิเคราะห์ สังเคราะห์ หรือนำเทคโนโลยีสารสนเทศไปใช้ในการแก้ปัญหา
นอกจากนี้น้อง ๆ ยังสามารถประยุกต์ใช้ความรู้ด้านวิทยาการคอมพิวเตอร์ได้กับการใช้สื่อดิจิตอลเพื่อการสื่อสาร ในการแก้ปัญหาในชีวิตประจำวัน นอกจากนี้การเรียนรู้วิทยาการคำนวณเป็นการส่งเสริมให้น้อง ๆ รู้จักการทำงานร่วมกันอย่างสร้างสรรค์ร่วมกับผู้อื่นเพื่อประโยชน์ต่อตนเองหรือสังคม
กระบวนการคิดเชิงคำนวณ Computational Thinking
กระบวนการคิดเชิงคำนวณหรือ Computational Thinking สามารถอธิบายพอสังเขปได้ว่า เป็นแนวคิดหลักในการเรียนรู้ศาสตร์วิทยาการคำนวณ โดยกระบวนการคิดเชิงคำนวณเป็นพื้นฐานของการคิดแก้ปัญหาต่าง ๆ ที่สามารถนำไปประยุกต์ในการแก้ปัญหาในชีวิตประจำวัน โดยกระบวนการคิดเชิงคำนวณถือว่าเป็นเครื่องมือหนึ่งที่น้อง ๆ สามารถนำมาใช้ในการออกแบบกระบวนการแก้ปัญหาที่คลุมเครือและซับซ้อนให้เป็นขั้นตอนที่ชัดเจนเพื่อนำไปแก้ปัญหาอย่างตรงจุด ในการแก้ปัญหาแต่ละอย่างอาจไม่จำเป็นที่จะต้องใช้องค์ประกอบทั้งหมด ขึ้นอยู่กับปัญหาที่เราได้พบว่าควรจะแก้อย่างไร ควรใช้องค์ประกอบใดบ้างในการแก้ไขจึงจะเหมาะสมที่สุด
กระบวนการคิดคิดเชิงคํานวณ มีองค์ประกอบ 4 ส่วน ได้แก่ Decomposition (การย่อยปัญหา) Pattern Recognition (การจดจำรูปแบบ) Abstraction (ความคิดด้านนามธรรม) Algorithm Design (การออกแบบอัลกอริทึม) ที่เป็นองค์ประกอบหลักในการแก้ไขปัญหาตามหลักการวิทยาการคำนวณ เพื่อให้ผู้เรียนสามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้กับปัญหาต่างๆที่เกิดขึ้นในชีวิตประจำวัน
การแบ่งย่อยปัญหา (Decomposition)
องค์ประกอบแรกของกระบวนการคิดเชิงคำนวณ (Computational Thinking) ได้แก่ การแบ่งย่อยปัญหา หรือ Decomposition คือ การทำให้ปัญหาที่คลุมเครือและซับซ้อนแบ่งย่อยออกเป็นส่วนเล็ก ๆ และมีรายละเอียดต่าง ๆ ที่ชัดเจนขึ้น เป็นการง่ายต่อการจัดการและแก้ไขปัญหา ยกตัวอย่างให้เห็นภาพได้โดยง่าย เช่น การแบ่งปัญหาเมื่อจะแก้ไขหรือซ่อมแซมอุปกรณ์หนึ่งด้วยการแยกส่วนประกอบการทำงานแต่ละส่วนออกจากกัน จากนั้นจึงสังเกตและทดสอบการทำงานของแต่ละองค์ประกอบ วิธีการนี้จะทำให้เข้าใจและเห็นถึงปัญหาในแต่ละส่วนอย่างตรงจุดได้ง่ายกว่าการวิเคราะห์จากระบบใหญ่ที่ซับซ้อน
การเข้าใจรูปแบบ (Pattern Recognition)
การเข้าใจรูปแบบ (Pattern Recognition) คือ อีกหนึ่งองค์ประกอบของกระบวนการคิดเชิงคำนวณ (Computational Thinking) โดยเมื่อเราย่อยปัญหาออกเป็นส่วนเล็ก ๆ ได้แล้วนั้น การหารูปแบบหรือลักษณะที่เหมือนกันของปัญหาเล็ก ๆ เหล่านั้นที่ถูกย่อยออกมา และพิจารณารูปแบบปัญหาย่อยเหล่านั้นว่ามีส่วนใดที่เหมือนกันบ้าง เพื่อใช้วิธีการแก้ปัญหาเดียวกันหรือนำวิธีการแก้ปัญหาที่คล้ายกันมาประยุกต์ใช้ร่วมกัน ส่งผลให้น้อง ๆ สามารถจัดการกับปัญหาได้ง่ายขึ้น และส่งผลให้การทำงานมีประสิทธิภาพและแก้ไขปัญหาได้อย่างรวดเร็วและแม่นยำ
การคิดเชิงนามธรรม (Abstraction)
การคิดเชิงนามธรรม (Abstraction) คือ องค์ประกอบแนวคิดเชิงคํานวณที่เป็นกระบวนการคัดแยกรายละเอียดที่สำคัญและจำเป็นต่อการแก้ปัญหาออกจากรายละเอียดที่ไม่จำเป็น ซึ่งรวมไปถึงการแทนกลุ่มของปัญหา ขั้นตอน หรือกระบวนการที่มีรายละเอียดปลีกย่อยหลายขั้นตอนด้วยขั้นตอนใหม่เพียงขั้นตอนเดียว
การออกแบบขั้นตอน (Algorithm Design)
การออกแบบขั้นตอน หรือ Algorithm Design คือ การพัฒนากระบวนการหาคำตอบหรือหาวิธีการแก้ไขปัญหาอย่างเป็นขั้นเป็นตอน ซึ่งจะต้องเป็นเป็นขั้นตอนที่บุคคลหรือคอมพิวเตอร์จะต้องเข้าใจและสามารถนำไปปฏิบัติตามเพื่อแก้ปัญหาได้ โดยดำเนินตามทีละขั้นตอนในการแก้ไขปัญหาอย่างเป็นระบบตามแผนที่วางไว้
ขอบเขตของวิชาวิทยาการคำนวณมีอะไรบ้าง?
การกำหนดขอบเขตการเรียนการสอนของวิชาวิทยาการคำนวณมี 3 องค์ความรู้ ได้แก่ การคิดเชิงคำนวณ พื้นฐานความรู้ด้านเทคโนโลยีดิจิตอล และพื้นฐานการรู้เท่าทันสื่อและข่าวสาร โดยสามารถขยายความได้ดังนี้
- การคิดเชิงคำนวณ (Computational Thinking) เป็นวิธีการคิดและแก้ปัญหาเชิงวิเคราะห์ สามารถใช้จินตนาการมองปัญหาด้วยความคิดเชิงนามธรรม (Abstraction) การแบ่งย่อยปัญหา (Decomposition) การเข้าใจรูปแบบ (Pattern Recognition) ซึ่งจะทำให้เราสามารถเห็นแนวทางในการแก้ปัญหาอย่างเป็นขั้นตอนและมีลำดับวิธีคิดได้และนำมาพัฒนาด้วยการออกแบบขั้นตอน (Algorithm Design) โดยการคิดแบบวิทยาการคำนวณมีจุดประสงค์ที่สำคัญคือการสอนให้น้อง ๆ รู้จักการคิดและเชื่อมโยงปัญหาต่าง ๆ และสามารถแก้ปัญหาได้อย่างเป็นระบบนั่นเอง
- พื้นฐานความรู้ด้านเทคโนโลยีดิจิตอล (Digital Technology) เป็นการสอนในรายวิชาวิทยาการคำนวณที่สอนให้น้อง ๆ รู้จักเทคนิควิธีการต่าง ๆ เกี่ยวกับการใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีดิจิตอล ไม่ว่าจะเป็นด้านการเกษตร อุตสาหกรรม หรือคมนาคม น้อง ๆ ควรที่จะได้เรียนรู้พื้นฐานทางเทคโนโลยีอย่างรอบด้าน จึงจะสามารถนำมาประยุกต์ใช้งานได้อย่างเหมาะสม
- พื้นฐานการรู้เท่าทันสื่อและข่าวสาร (Media and Information Literacy) เป็นทักษะหนึ่งที่ได้จากการเรียนรู้วิทยาการคำนวณที่เกี่ยวกับการรู้เท่าทันสื่อและเทคโนโลยีดิจิตอล หากน้อง ๆ มีองค์ความรู้ในส่วนนี้จะสามารถแยกแยะได้ว่าข้อมูลใดเป็นความจริงหรือความคิดเห็น โดยเฉพาะในยุคที่ข้อมูลบนสื่อสังคมออนไลน์มีความสำคัญและเปลี่ยนแปลงไปอย่างรวดเร็ว นอกจากนี้การรู้เท่าทันสื่อและข่าวสารยังเป็นเรื่องของความปลอดภัยในโลกไซเบอร์ น้อง ๆ ควรรู้กฎหมายเกี่ยวกับทรัพย์สินทางปัญญาต่าง ๆ เพื่อที่จะสามารถใช้ช่องทางเหล่านี้ได้อย่างรู้เท่าทันและปลอดภัยมากที่สุด
สาระการเรียนรู้เทคโนโลยี (วิทยาการคำนวณ) มีอะไรบ้าง ?
วิชาวิทยาการคำนวณ (Computing Science) เป็นวิชาที่จะสอนให้น้อง ๆ ได้เรียนรู้ในเรื่องของการประยุกต์ใช้เทคโนโลยี และการเข้าใจสื่อสมัยใหม่ โดยมีการสอนที่ใช้แนวคิดเชิงคํานวณเป็นองค์ประกอบที่สำคัญ ซึ่งเป็นหนึ่งในหลักสูตร STEM Education ที่เป็นการสอนแบบบูรณาการระหว่างกลุ่มสาระวิชา (Interdisciplinary Integration) ระหว่างศาสตร์สาขาต่าง ๆ โดย STEM ย่อมาจาก วิทยาศาสตร์ (Science: S) เทคโนโลยี (Technology: T) วิศวกรรมศาสตร์ (Engineer: E) และ คณิตศาสตร์ (Mathematics: M) โดยนำวิธีการสอนของแต่ละวิชามาประยุกต์และบูรณาการเข้าด้วยกัน
สรุป
วิทยาการคำนวณเป็นรายวิชาพื้นฐานในหลักสูตร STEM Education กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี เน้นการใช้ทักษะการคิดเชิงคำนวณสอนให้น้อง ๆ สามารถประยุกต์ใช้ในการคิด วิเคราะห์ แก้ปัญหา ได้อย่างเป็นขั้นตอนและเป็นระบบ สามารถนำเทคโนโลยีสารสนเทศไปใช้ในการแก้ปัญหาได้อย่างรู้เท่าทันและมีความสร้างสรรค์ สามารถนำแนวคิดเชิงคำนวณไปประยุกต์ใช้ในการแก้ปัญหาในชีวิตประจำวันและทำงานร่วมกับผู้อื่นได้อย่างสร้างสรรค์