การออกแบบวิธีการแก้ปัญหาคืออะไร

หลังจากที่ได้ออกแบบวิธีการแก้ปัญหาแล้ว ก่อนดำเนินการแก้ปัญหาหรือลงมือสร้างชิ้นงานตามที่ได้ออกแบบไว้ ต้องมีการวางแผนการดำเนินงานอย่างเป็นขั้นตอน เพื่อลดระยะเวลาในการทำงาน รวมไปถึงลดความผิดพลาดในการทำงานด้วย การวางแผนจะเริ่มจากการวิเคราะห์องค์ประกอบของงานที่จะต้องปฏิบัติว่าประกอบด้วยงานย่อยอะไรบ้าง จากนั้นเขียนเป็นกิจกรรมที่ต้องทำในแต่ละงาน การวางแผนการดำเนินงานสามารถทำได้หลายวิธี หลายรูปแบบ เช่น ผังงาน ซูโดโค้ด

ผังงาน (Flowchart) คือแผนภาพที่แสดงลำดับขั้นตอนของการทำงานโดยใช้ลูกศรและสัญลักษณ์แบบต่างๆ

หลักเกณฑ์ในการเขียนผังงาน

1. มีทิศทางจากบนลงล่าง หรือจากซ้ายไปขวา
2. หลีกเลี่ยงจุดตัด
3. เขียนข้อความให้สั้น กะทัดรัดแต่ได้ใจความ
   
   

ลัญลักษณ์ที่ใช้ในผังงาน

ลักษณะการเขียนผังงาน

1. ทุกผังงานต้องมีจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุด
2. ทุกสัญลักษณ์ต้องมีลูกศรเชื่อมโยง
3. เขียนผังงานจากบนลงล่าง หรือจากซ้ายไปขวา
4. ไม่ควรมีเส้นเชื่อมโยงที่ตัดกัน หากจำเป็นต้องตัดกันควรใช้จุดเชื่อมโยง
   
   

ตัวอย่างผังงาน

ซูโดโค้ด (Pseudo Code) คือรหัสลำลองที่ใช้เป็นตัวแทนของอัลกอริทึม โดยมีถ้อยคำหรือประโยคคำสั่งที่เขียนอยู่ในรูปแบบของภาษาที่เข้าใจง่าย ไม่ขึ้นกับภาษาคอมพิวเตอร์ภาษาใดภาษาหนึ่ง

หลักการเขียน Pseudo Code

1. ถ้อยคำที่ใช้เขียน ใช้ภาษาที่เข้าใจง่าย
2. ในหนึ่งบรรทัด ให้มีเพียงหนึ่งประโยคคำสั่ง
3. ใช้ย่อหน้าให้เป็นประโยชน์ ในการแสดงการควบคุมอย่างเป็นสัดส่วน
4. แต่ละประโยคคำสั่งให้เขียนจากบนลงล่าง และมีทางออกทางเดียว
5. กลุ่มของประโยคคำสั่งอาจรวมเป็นหมวดหมู่แล้วเรียกใช้เป็นโมดูล

โปรแกรมส่วนใหญ่ประกอบด้วยกิจกรรม 3 ส่วน

1. input
2. process
3. output
เช่น โปรแกรมหาผลรวม หาค่าเฉลี่ย หาค่าสูงสุด ต่ำสุด

ประโยชน์ของ Pseudo Code

1. เป็นเครื่องมือในการกำหนดโครงร่างกระบวนการทำงานของการเขียนโปรแกรมแต่ละโปรแกรม
2. เป็นต้นแบบในการทบทวน ปรับปรุงแก้ไข และพัฒนาโปรแกรมของโปรแกรมเมอร์ และนักวิเคราะห์ระบบ
3. เป็นตัวกำหนดงานเขียนโปรแกรม เพื่อให้โปรแกรมเมอร์นำไปพัฒนาเป็นโปรแกรมคอมพิวเตอร์ เพื่อสั่งให้คอมพิวเตอร์ทำงานตาม กระบวนการที่ได้จำลองกระบวนการจริงไว้ในซูโดโค้ด

วิธีการเขียน Pseudo Code

1. ประโยคคำสั่ง (Statement) จะอยูในรูปแบบของภาษาอังกฤษอย่างง่าย
2. ในหนึ่งบรรทัด ให้เขียนประโยคคำสั่งเพียงคำสั่งเดียว
3. ควรใช้ย่อหน้า เพื่อแยกคำเฉพาะ (Keywords) ได้ชัดเจน รวมถึงจัดโครงสร้างการควบคุมให้เป็นสัดส่วน ซึ่งช่วยให้อ่านโค้ดได้ง่าย
4. แต่ละประโยคคำสั่งให้เขียนลำดับจากบนลงลาง โดยมีทางเข้าเพียงทางเดียว และมีทางออกทางเดียวเท่านั้น
5. กลุ่มของประโยคคำสั่งต่างๆ อาจจัดรวมกลุ่มเข้าด้วยกันในรูปแบบของโมดูล แต่ต้องมีกากำหนดชื่อของโมดูลด้วย เพื่อให้สามารถเรียกใช้ งานโมดูลนั้นได้

ตัวอย่างการเขียน Pseudo Code

Algorithm <ออกแบบกล่องบรรจุภัณฑ์ “ข้าวยำใบไม้ทอด”>
1. เตรียมกล่องกระดาษ หรืออาจใช้กระดาษลังที่ไม่ใช้แล้ว
2. เตรียมอุปกรณ์ได้แก่ กรรไกร คัตเตอร์ กาว ดินสอ สี ไม้บรรทัด แผ่นใสหรือถุงพลาสติก
3. วัดขนาดกระดาษลังให้ได้ความยาว 20 cm. กว้าง 12 cm. และลึก 10 cm.
4. ตัดโดยเผื่อระยะกระดาษสำหรับติดกาวด้านข้างด้วย
5. พับกระดาษลังให้เข้ากันจนเป็นรูปกล่อง
6. เจาะด้านบนฝากล่อง เป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า
7. ใช้แผ่นใสหรือถุงพลาสติกปิดช่องส่วนที่เจาะในข้อ 6.
8. ตกแต่งให้สวยงาม
END

อ้างอิง

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี, “เทคโนโลยี(การออกแบบและเทคโนโลยี)”, โรงพิมพ์แห่งจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, ศูนย์หนังสือแห่งจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2561 หน้า 59

Sonny, “Pseudocode คืออะไร”, https://stackpython.co/programming-news/pseudocode, สืบค้นวันที่ 19 มิถุนายน 2565

ธัญพิสิษฐ์ คุณยศยิ่ง, “แนวคิดในการเขียนโปรแกรมคอมพิวเตอร์”, https://www.yupparaj.ac.th/thanphisit/bot1-6.html, สืบค้นวันที่ 19 มิถุนายน 2565

thaiall, “รหัสเทียม หรือซูโดโค้ด”, http://www.thaiall.com/datastructure/pseudocode.htm, สืบค้นวันที่ 19 มิถุนายน 2565

วิฑูร มีสมคิด, “รหัสเทียม หรือ ซูโดโค้ด (Pseudo Code)”, http://c-by-step.weebly.com/-35953641365036043650358836573604.html, สืบค้นวันที่ 19 มิถุนายน 2565

การออกแบบการเรียนการสอนที่มีการนำกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมเข้ามาใช้ร่วมในการจัดการเรียนรู้ที่เน้นผู้เรียนเป็นสาคัญนั้นจะช่วยส่งเสริม ให้ผู้เรียนเกิดการเรียนรู้ผ่านการลงมือปฏิบัติจริงเพื่อแก้ปัญหาจากสถานการณ์ที่ประสบอย่างเป็นขั้นตอนตามกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม โดยในแต่ละขั้นตอนนั้นจะเป็นการฝึกฝนผู้เรียนให้เกิดทักษะทางด้านความคิดสร้างสรรค์ ดังนี้

ขั้นที่ 1 ระบุปัญหา เป็นขั้นตอนของการทำความเข้าใจและวิเคราะห์ปัญหาจากสถานการณ์ เพื่อกำหนดเป็นประเด็นปัญหาที่ต้องทำการแก้ไข โดยเครื่องมือที่จะนำไปใช้ในการดำเนินการในขั้นตอนนี้ได้แก่ ผังก้างปลา ทักษะการตั้งคำถาม 5W1H การระดมสมอง เป็นต้น ซึ่งเครื่องมือดังกล่าวนี้ จะเป็นสิ่งที่ช่วยฝึกให้ผู้เรียนเกิดความคิดสร้างสรรค์ในบางลักษณะ เช่น

• ความคิดริเริ่ม สำหรับการคิดมองปัญหาที่ต่างออกไปจากเดิม หรือมองต่างมุม ซึ่งส่งผลให้ผู้เรียนเกิดความเข้าใจในปัญหาที่ตรงกับสถานการณ์ที่ตนเองประสบ
• ความคิดคล่อง สาหรับการกำหนดประเด็นปัญหา และสามารถเชื่อมโยงสิ่งที่คิดกับความรู้หรือประสบการณ์เดิมของตนเองได้อย่างรวดเร็วและได้ข้อมูลจำนวนมาก
• ความคิดละเอียดลออ สำหรับการคิดให้ได้ข้อมูลที่เป็นรายละเอียดเกี่ยวกับกรอบของปัญหา อันจะส่งผลให้สามารถขยายข้อมูลของประเด็นปัญหาที่จะสามารถนำไปใช้เป็นแนวทางในการศึกษาและรวบรวมข้อมูลต่อไป

       ขั้นที่ 2 รวบรวมข้อมูลและแนวคิดที่เกี่ยวข้องกับปัญหา เป็นขั้นตอนของการศึกษา ค้นคว้า และทำการรวบรวมข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับปัญหา โดยเครื่องมือที่สามารถนำมาใช้ได้ในขั้นที่ 2 นี้มีได้หลายรูปแบบ แต่ที่นิยมและสามารถพบเห็นได้ทั่วไปคือรูปแบบของการใช้เทคโนโลยีสารสนเทศในการสืบค้นข้อมูล การระดมสมอง และการทำแผนที่ความคิดเพื่อรวบรวมข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับประเด็นปัญหา ซึ่งเครื่องมือดังกล่าวนี้ จะเป็นสิ่งที่ช่วยฝึกให้ผู้เรียนเกิดความคิดสร้างสรรค์ในบางลักษณะ เช่น

• ความคิดละเอียดลออ สำหรับการคิดพิจารณาเกี่ยวกับการคัดเลือกแหล่งข้อมูลที่จะนำมาใช้ การพิจารณาเกี่ยวกับข้อมูลและสารสนเทศที่รวบรวมมานั้นสามารถนำมาใช้ในการสนับสนุนการแก้ปัญหาได้เพียงพอ
• ความคิดยืดหยุ่น สำหรับการคิดหาข้อมูลหลายประเภทที่จะนำมาใช้ประกอบการพิจารณาตัดสินใจเลือกวิธีการแก้ปัญหา

นอกจากนี้ในขั้นที่ 2 ยังรวมถึงการพิจารณาและตัดสินใจเลือกแนวทางหรือวิธีการแก้ปัญหาที่เหมาะสมและสอดคล้องกับปัญหาโดยผู้เรียนจะกำหนดแนวทางการแก้ปัญหาจากนั้นจึงใช้กระบวนการตัดสินใจเลือกแนวทางแก้ไขปัญหาที่เหมาะสมที่สุดโดยพิจารณาจากข้อมูลที่ได้ทำการรวบรวมไว้ ซึ่งผู้เรียนอาจใช้วิธีการสร้างตารางตัดสินใจ ซึ่งวิธีการนี้จะเป็นสิ่งที่ช่วยฝึกให้ผู้เรียนเกิดความคิดสร้างสรรค์ในบางลักษณะ เช่น ความคิดยืดหยุ่น สำหรับการคิดหาและตัดสินใจเลือกแนวทางในการแก้ปัญหาภายใต้กรอบเงื่อนไขของสถานการณ์ปัญหา ได้แก่ การที่ผู้เรียนคิดได้หลากหลายเกี่ยวกับแนวทางการแก้ปัญหาไม่ว่าจะเป็นในเรื่องของอุปกรณ์ที่ใช้ในการสร้างสำหรับการแก้ปัญหา หรือการมีข้อจำกัดในเรื่องของเวลา เป็นต้น

ขั้นที่ 3 ออกแบบวิธีการแก้ปัญหา เป็นขั้น ของถ่ายทอดแนวคิดของการแก้ปัญหา ซึ่งสามารถ ทำได้ด้วยการใช้ซอฟต์แวร์ช่วยในการออกแบบเพื่อสื่อสารแนวคิดให้ผู้อื่นเข้าใจ ซึ่งเครื่องมือดังกล่าวนี้ จะเป็นสิ่งที่ช่วยฝึกให้ผู้เรียนเกิดความคิดสร้างสรรค์ ในบางลักษณะ เช่น

• ความคิดริเริ่ม สำหรับการคิดเพื่ออก แบบชิ้นงานให้มีความแปลกใหม่ไม่ซ้ าใคร และ สามารถใช้ประโยชน์หรือแก้ปัญหาได้
• ความคิดยืดหยุ่น สำหรับการคิดหาสิ่ง ทดแทนเพื่อนำมาใช้ประกอบการออกแบบเพื่อแก้ปัญหา
• ความคิดละเอียดลออ สำหรับการคิดใน รายละเอียดรอบด้านเพื่อความสมบูรณ์ของชิ้นงาน หรือวิธีการที่จะนำมาใช้แก้ปัญหา

    ขั้นที่ 4 วางแผนและดำเนินการแก้ปัญหา การวางแผนและดำเนินการแก้ปัญหา เป็นขั้นตอนที่ประกอบด้วยการทำงาน 2 ส่วน คือ

1) การวางแผนการสร้างชิ้นงานหรือวิธีการที่จะน ามาใช้ในการแก้ปัญหา ไม่ว่าจะเป็นขั้นตอนของการสร้างชิ้นงานหรือวิธีการ การเลือกใช้วัสดุ อุปกรณ์ และเครื่องมือต่างๆ ซึ่งการวางแผนการท างานจะเป็นการช่วยผู้เรียนได้ฝึกความคิดสร้างสรรค์ในบางลักษณะ เช่น

• ความคิดยืดหยุ่น ส าหรับหรับการคิดดัดแปลงและออกแบบชิ้นงาน จากวัสดุที่
  สามารถหาได้ง่ายในท้องถิ่น
• ความคิดละเอียดลออ สำหรับการคิดและออกแบบชิ้นงานโดยมีการใส่รายละเอียดเพื่อตกแต่งหรือขยายความคิดของชิ้นงานให้สมบูรณ์ยิ่งขึ้น

2) การดำเนินการแก้ปัญหา คือการลงมือสร้างชิ้นงานหรือวิธีการตามแบบที่ได้ทำการร่างไว้

    ขั้นที่ 5 ทดสอบ ประเมินผล และปรับปรุง แก้ไขวิธีการแก้ปัญหาหรือชิ้นงาน เป็นขั้นตอนของ การตรวจสอบชิ้นงานในประเด็นต่างๆ ได้แก่ ชิ้นงานที่สร้างขึ้นมีรูปแบบตรงกับแบบร่างหรือไม่ ชิ้นงานที่สร้างขึ้นสามารถทำงานได้หรือไม่ เป็นต้น ซึ่งขั้นการทดสอบนี้จะเป็นการช่วยผู้เรียนได้ฝึก ความคิดสร้างสรรค์ในบางลักษณะ เช่น ความคิดละเอียดลออ สำหรับการคิด เกี่ยวกับประเด็นปัญหาที่เกิดขึ้นจากการทดสอบว่า มาจากสาเหตุใด และจะมีวิธีการแก้ไขอย่างไร

ขั้นที่ 6 นำเสนอวิธีการแก้ปัญหา  ผลการแก้ปัญหาหรือชิ้นงาน เป็นขั้นตอนของการสื่อสาร ถึงผลที่เกิดขึ้นกับการพัฒนาชิ้นงานหรือวิธีการเพื่อ แก้ปัญหาไปยังผู้รับฟัง เพื่อสื่อสารให้ผู้อื่นเข้าใจ โดยขั้นตอนนี้จำเป็นต้องมีการเลือกวิธีการนำเสนอข้อมูลที่เข้าใจง่ายและน่าสนใจ
ดังนั้นความคิดสร้างสรรค์ที่เกิดขึ้นในแต่ละขั้นตอนของกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมนั้นเกิดจากการที่ผู้เรียนได้ฝึกเริ่มต้นจาก การวิเคราะห์ปัญหา สังเคราะห์ จนสามารถนำไปสู่ การพัฒนาเป็นความคิดสร้างสรรค์ของผู้เรียนได้
นอกจากนี้การจัดการเรียนการสอนตาม กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมจะช่วยให้ ผู้เรียนเกิดการ ฝึกทักษะการแก้ปัญหาโดยผู้เรียน ได้ฝึกทักษะผ่านการลงมือปฏิบัติจริงเพื่อแก้ปัญหาจากสถานการณ์ที่ประสบอย่างเป็นขั้นตอน ซึ่งกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมจะช่วยให้ เกิดการฝึกทักษะการแก้ปัญหาได้ดังนี้

1) การฝึกทำความเข้าใจกับปัญหา เพื่อให้ทราบว่าปัญหาคืออะไร และมีเงื่อนไขของปัญหาตรงส่วนใด
2) การฝึกวางแผนและออกแบบการแก้ปัญหาโดยเริ่มจากการรวบรวมข้อมูลที่ เกี่ยวข้อง แล้วนำข้อมูลที่ได้มาใช้ประกอบการ ตัดสินใจเลือกวิธีการแก้ปัญหา
3) การฝึกดำเนินการแก้ปัญหาตามแผนที่ ได้วางไว้ในแต่ละขั้น จากนั้นจึงทำการทดสอบผลที่เกิดขึ้นจากการดำเนินการ เช่น การทดสอบ ชิ้นงานที่สร้างขึ้นมาเพื่อแก้ไขปัญหาหากพบว่า ชิ้นงานที่สร้างขึ้นยังมีข้อบกพร่องก็ให้ทำการปรับปรุงแก้ไขอีกครั้ง
4) สรุปและประเมินผลการแก้ปัญหา โดย ประเมินผลที่เกิดขึ้นว่าชิ้นงานหรือวิธีการที่สร้าง ขึ้นมานั้นสามารถแก้ปัญหาได้จริงหรือไม่
อีกทั้งกระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรม และกระบวนการแก้ปัญหามีความสอดคล้องกัน ดังตาราง

ซึ่งหากมีการใช้กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมในการจัดการเรียนการสอนก็เท่ากับเป็นการฝึกให้ผู้เรียนได้เรียนรู้กระบวนการแก้ปัญหาดังนั้นในการจัดการเรียนการสอนหากมีการส่งเสริมและสนับสนุนให้มีการใช้กระบวนการออกแบบเชิงวิศวกรรมในการแก้ปัญหาจาก สถานการณ์ต่างๆ ก็จะเป็นการช่วยฝึกให้ผู้เรียน เกิดทักษะในการคิดสร้างสรรค์และทักษะการแก้ปัญหาได้อีกแนวทางหนึ่งด้วย

การออกแบบแนวทางแก้ปัญหา มีอะไรบ้าง

วิธีการแก้ปัญหาคืออะไร

การออกแบบวิธีการแก้ปัญหาอยู่ในขั้นตอนที่เท่าไร

การออกแบบขั้นตอนวิธีหมายถึงอะไร