หลักการและวิธีการแก้ปัญหาด้วยเทคโนโลยีสารสนเทศ

ปัจจุบันมนุษย์นำเทคโนโลยีสารสนเทศเข้ามาใช้ในชีวิตมากขึ้น เช่น นักเรียนสามารถจะเรียนรู้บทเรียนออนไลน์เพิ่มเติมจากในชั้นเรียนได้ตลอดเวลาสามารถตรวจสอบข้อมูลและเปรียบเทียบราคาของสินค้าทางอินเทอร์เน็ตก่อนเลือกซื้อ เพื่อให้เกิดความคุ้มค่าในการจ่ายเงินวางแผนการเดินทางได้จากแผนที่ในอินเทอร์เน็ต เป็นต้น จะเห็นได้ว่าเทคโนโลยีสารสนเทศเป็นเครื่องมือที่ช่วยแก้ปัญหาที่เกิดขึ้นในชีวิตประจำวันของมนุษย์ได้ อย่างรวดเร็วและแม่นยำ ซึ่งการแก้ปัญหาด้วยกระบวนการเทคโนโลยีสารสนเทศเป็นการแก้ปัญหาอย่างเป็นขั้นตอนโดยใช้กระบวนการทางเทคโนโลยีสารสนเทศมาช่วย

1. กระบวนการเทคโนโลยีสารสนเทศ

เทคโนโลยีสารสนเทศ (Information Technology) คือ การประยุกต์เอาความรู้ทางวิทยาศาสตร์มาจัดการสารสนเทศที่ต้องการ ได้แก่ การรวบรวม ตรวจสอบ ดูแลรักษา ประมวลผลข้อมูล การนำสารสนเทศไปใช้งาน และ การเผยแพร่สารสนเทศ โดยอาศัยเครื่องมือทางเทคโนโลยี ได้แก่ เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ (Computer Technology) สำหรับจัดการข้อมูล (การรวบรวม ตรวจสอบ ประมวลผล ดูแลรักษา และการปรับปรุงข้อมูล) และเทคโนโลยีการสื่อสารโทรคมนาคม (Communication Technology) สำหรับจัดการสารสนเทศ (การเผยแพร่สารสนเทศเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ ความถูกต้อง แม่นยำ และความรวดเร็วทันต่อการนำไปใช้ประโยชน์)

กระบวนการเทคโนโลยีสารสนเทศ คือ การจัดการข้อมูลและสารสนเทศโดยใช้เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์และเทคโนโลยีการสื่อสารโทรคมนาคม ซึ่งมีขั้น ตอนทั้ง หมด 6 ขั้น ตอน ดังนี้

1.1 การรวบรวมข้อมูล คือการเสาะหาข้อมูลหรือข้อเท็จจริงที่เกิดขึ้นมารวมกันซึ่งการรวบรวมข้อมูลสามารถทำได้โดยการเก็บรวบรวมข้อมูลด้วยตนเอง หรือจากแหล่งที่มีผู้รวบรวมไว้แล้วและนำเข้าสู่ระบบคอมพิวเตอร์ ซึ่งการรวบรวมข้อมูลด้วยตนเอง ทำได้ 2 วิธี ดังนี้

1) การเก็บรวบรวมข้อมูลด้วยการสังเกต

2) การเก็บรวบรวมข้อมูลด้วยการสอบถาม

1.2  การตรวจสอบข้อมูล เป็นการตรวจสอบ บันทึกข้อมูลในระบบ ว่ามีความถูกต้อง ไม่มีข้อผิดพลาดซึ่งหากพบความผิดพลาดของข้อมูล ก็จะต้องทำการแก้ไข เนื่องจากข้อมูลที่เก็บเข้าในระบบจะต้องมีความถูกต้องและน่าเชื่อถือ เพราะหากใส่ข้อมูลที่ผิดให้แก่ระบบคอมพิวเตอร์ผลลัพธ์ที่ได้จากระบบย่อมผิดพลาดเช่นกัน

1.3  การดูแลรักษาข้อมูล เมื่อรวบรวมข้อมูลและตรวจสอบข้อมูลแล้ว จากนั้น จะต้องมีการดูแลรักษาข้อมูลให้คงอยู่ รวมทั้ง ทำให้สามารถประมวลผลข้อมูลนั้นได้อย่างรวดเร็ว ซึ่งการดูแลรักษาข้อมูลทำได้ ดังนี้

1) การจัดเก็บข้อมูล หมายถึง การป้อนข้อมูลในเครื่องคอมพิวเตอร์ รวมถึงการบันทึกข้อมูลไว้ในหน่วยเก็บข้อมูลสำรอง เช่น ฮาร์ดดิสก์ ซีดี ดีวีดี แฟลชไดร์ฟ เป็นต้น เพื่อให้ผู้ใช้สามารถเรียกใช้ภายหลังได้

2) การทำสำเนาข้อมูล คือ การคัดลอกข้อมูลจากแฟ้มต้นฉบับและบันทึกไว้ในหน่วยเก็บข้อมูลสำรอง เพื่อใช้ในกรณีที่เครื่องคอมพิวเตอร์เสียหาย ซึ่งอาจทำให้มีข้อมูลสูญหายไปได้ ส่วนใหญ่ข้อมูลที่สำคัญมักจะมีการสำรองไว้ทุกวันหรือทุกสัปดาห์ ซึ่งแฟ้มข้อมูลที่คัดลอกมาสำเนาไว้ใช้นั้น เรียกว่า แฟ้มข้อมูลสำรอง (Backup File)

1.4  การประมวลผลข้อมูลเป็นการกระทำของเครื่องคอมพิวเตอร์กับข้อมูล เช่น การรวบรวมเป็นแฟ้มข้อมูล การคำนวณ การเปรียบเทียบ การเรียบลำดับ การจัดกลุ่มข้อมูล การจัดทำสารสนเทศ รายงาน เป็นต้น เพื่อให้ได้สารสนเทศที่นำไปใช้ในการติดสินใจได้

1.5 การนำสารสนเทศไปใช้งา เป็นการนำสารสนเทศซึ่งอยู่ในรูปแบบที่มีความหมายและสามารถนำไปใช้ในการตัดสินใจได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งสารสนเทศที่นำไปใช้ประโยชน์อาจนำเสนอในรูปแบบต่างๆ ดังนี้

1) นำเสนอด้วยรูปแบบของตาราง

2) นำเสนอด้วยแผนภูมแท่ง

3) นำเสนอด้วยกราฟแท่ง

4) นำเสนอด้วยแผนภูมิวงกลม

                1.6 การเผยแพร่สารสนเทศ เป็นขั้น ตอนสุดท้ายที่นำสารสนเทศไปใช้ประโยชน์กับผู้ใช้ ซึ่งอยู่ห่างไกลได้อย่างทันท่วงที ซึ่งปัจจุบันนิยมส่งผ่านทางอินเทอร์เน็ต เนื่องจากเป็นเครือข่ายคอมพิวเตอร์ที่ครอบคลุมทั่วโลก เช่น การส่งผ่านทางจดหมายอิเล็กทรอนิกส์ การส่งข้อมูลผ่านโปรแกรมการสนทนา การเผยแพร่ข้อมูลผ่านเว็บไซต์ การเผยแพร่ข้อมูลผ่านสังคมออนไลน์ เป็นต้น

2. การใช้คอมพิวเตอร์แก้ปัญหา

ปัจจุบันจะเห็นได้แล้ว่าซอฟต์แวร์สามารถแก้ปัญหาต่างๆ ที่เกิดขึ้นในชีวิตประจำวันได้ เช่น ซอฟต์แวร์การยืมคืนหนังสือในห้องสมุด ช่วยแก้ปัญหาเรื่องการเข้าแถวเพื่อยืมคืนหนังสือและการค้นหาหนังสือจากบัตรรายการได้ช้า เป็นต้น ซึ่งการใช้คอมพิวเตอร์ในการแก้ปัญหา ก็คือการใช้ซอฟต์แวร์ประยุกต์ และการพัฒนาซอฟต์แวร์ประยุกต์นั่นเอง

2.1 การเลือกใช้ซอฟต์แวร์ประยุกต์ เป็นการจัดหาซอฟต์แวร์ประยุกต์สำเร็จรูป ซึ่งมีผู้พัฒนาให้เหมาะสมสำหรับงานทั่วๆไป ผู้ใช้สามารถนำซอฟต์แวร์ดังกล่าวมาประยุกต์ใช้กับงานส่วนตัวได้อย่างหลากหลายทำให้ซอฟต์แวร์ประยุกต์ได้รับความนิยมสูงสุดในปัจจุบัน การจัดหาซอฟต์แวร์อาจทำได้โดยการดาวน์โหลดมาใช้งานฟรีการซื้อหรือเช่าซอฟต์แวร์ประยุกต์สำเร็จรูปที่พัฒนาขึ้น มีทั้งซอฟต์แวร์ที่ออกแบบสำหรับงานที่ง่าย เช่นไมโครซอฟต์เวิร์ด สำหรับงานพิมพ์และแก้ไขเอกสารไมโครซอฟต์เอ็กซ์เซล สำหรับการคำนวณและสร้างกราฟ เป็นต้น จนถึงงานที่ซับซ้อน เช่น ซอฟต์แวร์การยืม-คืนหนังสือห้องสมุด ซอฟต์แวร์การฝาก-ถอนเงินของธนาคาร เป็นต้น

2.2 การพัฒนาซอฟต์แวร์ประยุกต์ เป็นการเขียนโปรแกรมด้วยภาษาคอมพิวเตอร์ สำหรับใช้งานในหน่วยงาน ซึ่งปัจจุบันภาษาคอมพิวเตอร์มีให้เลือกใช้หลายภาษา ซึ่งแต่ละภาษามีจุดเด่นแตกต่างกันไปการพัฒนาซอฟต์แวร์ประยุกต์ สามารถทำได้ ดังนี้

1) การพัฒนาโปรแกรมขึ้นเอง เป็นการเขียนโปรแกรมของบุคลากรในหน่วยงานขึ้นมาใช้งานเอง ดังนั้นโปรแกรมที่พัฒนาขึ้นจะตรงกับความต้องการของผู้ใช้งานมาก ทั้งนี้หน่วยงานนั้นจะต้องมีผู้เชี่ยวชาญด้านการเขียนโปรแกรม จึงเหมาะสำหรับหน่วยงานขนาดใหญ่

2) การว่าจ้างบริษัทพัฒนาระบบ เป็นการว่าจ้างบริษัทที่มีความเชี่ยวชาญมาพัฒนาซอฟต์แวร์ให้ตรงกับความต้องการของผู้ใช้และทันเวลาที่กำหนด วิธีนี้เหมาะสำหรับหน่วยงานขนาดเล็ก หรือหน่วยงานที่ไม่มีผู้เชี่ยวชาญในการเขียนโปรแกรม

ตาราง เปรียบเทียบข้อดีข้อเสีย ในการเลือกใช้หรือการพัฒนาซอฟต์แวร์

3. ขั้นตอนการแก้ปัญหาด้วยคอมพิวเตอร์

การดำเนินชีวิตของมนุษย์อาจพบกับปัญหาแตกต่างกันไป เช่น ทำอาหารไม่เป็น การเบิกเงินจากตู้เอทีเอ็มไม่เป็น เป็นต้น ซึ่งแต่ละคนมีวิธีการแก้ปัญหาเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ด้วยวิธีการที่แตกต่างกัน วิธีการต่างๆ ขึ้นอยู่กับความรู้ความสามารถและประสบการณ์ของบุคคลนั้นซึ่งแต่ละวิธีอาจให้ผลลัพธ์ที่แตกต่างกันไปคอมพิวเตอร์เป็นเครื่องมือสำคัญที่ช่วยให้การแก้ปัญหาของมนุษย์ทำได้รวดเร็วและมีประสิทธิภาพมากขึ้นแต่คอมพิวเตอร์จะประมวลผลได้ก็ต่อเมื่อมีซอฟต์แวร์หรือชุดคำสั่งที่ให้คอมพิวเตอร์ทำงานอย่างเป็นขั้นตอนคล้ายกับการแก้ปัญหาของมนุษย์ ดังนั้นจึงกล่าวได้ว่าคอมพิวเตอร์จะทำงานตามคำสั่งมนุษย์สร้างให้เท่านั้นปัจจุบันมนุษย์มักนำซอฟต์แวร์มาช่วยในการแก้ปัญหาทางคณิตศาสตร์และวิทยาศาสตร์ ซึ่งมีขั้นตอนการแก้ปัญหา 4 ขั้นตอน ดังนี้

3.1 การวิเคราะห์และกำหนดรายละเอียดของปัญหา (State the problem) เป็นขั้น ตอนแรกในการแก้ปัญหา ซึ่งเป็นขั้นตอนการทำความเข้าใจกับปัญหาเพื่อกำหนดรายละเอียดของปัญหาและวิเคราะห์ว่าสิ่งที่ต้องการหรือผลลัพธ์คืออะไร ข้อมูลนำเข้ามีอะไรบ้าง และการประมวลผลทำได้อย่างไรรวมถึงการกำหนดตัวแปรที่ใช้ในการแทนค่าข้อมูลด้วย ซึ่งลำดับของการวิเคราะห์ปัญหามีดังนี้

1) การระบุผลลัพธ์ ได้แก่ การระบุสิ่งที่โจทย์ต้องการ รวมถึงการกำหนดตัวแปรที่เป็น ผลลัพธ์

2) การระบุข้อมูลเข้า ได้แก่ การระบุข้อมูลที่ต้องป้อนเข้ามา เพื่อทำการประมวลผลให้ได้ผลลัพธ์ที่ต้องการ รวมถึงการกำหนดตัวแปรที่เป็นข้อมูลนำเข้าด้วย

3) การระบุวิธีประมวลผล ได้แก่ การพิจารณาขั้นตอนวิธีการที่จะได้มาซึ่งคำตอบหรือข้อมูลออก

                3.2 การเลือกเครื่องมือและออกแบบขั้นตอนวิธีการออกแบบขั้นตอนวิธี เป็นการออกแบบขั้นตอนในการแก้ปัญหา การอธิบายหรือการประมวลผลนั่นเอง ซึ่งปัญหาเดียวกันอาจมีการออกแบบคำสั่งที่ไม่เหมือนกันขึ้น อยู่กับประสบการณ์ของผู้แก้ไข แต่หากทำให้ได้ผลลัพธ์ที่ถูกต้องแล้ว ก็ถือว่าขั้นตอนวิธีสามารถแก้ปัญหาได้ การออกแบบขั้น ตอนวิธี มีเครื่องมือในการนำเสนอขั้นตอนวิธีที่แตกต่างกัน ดังนี้

1) การบรรยาย เป็นการเขียนบรรยายวิธีการแก้ไขปัญหาอย่างเป็นลำดับ ซึ่งง่ายต่อการเข้าใจของผู้แก้ปัญหา แต่หากมีการบรรยายที่ยืดเยื้อหรือไม่ได้ใจความจะทำให้ยากต่อการนำไปใช้

2) การเขียนผังงาน เป็นการนำเสนอวิธีการแก้ปัญหาโดยการนำขั้นตอนการประมวลผลมา

เขียนเป็นรูปแบบของแผนภาพ ซึ่งประกอบด้วยสัญลักษณ์ต่างๆ ที่มีการกำหนดไว้อย่างเป็นมาตรฐาน โดยสถาบันมาตรฐานแห่งชาติอเมริกา (ANSI) ซึ่งเป็นเครื่องมือที่สามารถแสดงรายละเอียดได้ชัดเจนกว่าการบรรยาย

                ผังงานที่นักเรียนจะได้ศึกษาสำหรับการแก้ปัญหา คือผังงานโปรแกรม ซึ่งส่วนให้นำมาใช้ในการแก้ปัญหาทางคณิตศาสตร์และกำหนดให้เครื่องคอมพิวเตอร์ทำงาน ดังนั้นผังงานโปรแกรมจึงเป็นผังงานที่แสดงลำดับขั้นตอนการทำงานในโปรแกรมนั่นเอง

การนำเสนอวิธีการแก้ปัญหาโดยการเขียนผังงาน มีหลักการดังนี้

1. ผังงานจะต้องมีจุดเริ่มต้น (start) และจุดสิ้นสุด (stop/end)

2. ทิศทางในการเขียนผังงานควรเริ่มจากบนลงล่าง หรือจากซ้ายไปขวา

3. ควรใช้หัวลูกศรกำกับทิศทางของผังงาน เพื่อให้เห็นทิศทางการทำงานที่ชัดเจน

4. มีการเขียนคำอธิบายการทำงานในแต่ละขั้นตอนโดยใช้ข้อความที่สั้นกะทัดรัดและชัดเจน

ตัวอย่างที่ 1 การวางแผนการไปโรงเรียนการจำลองความคิดเป็นข้อความ

เริ่มต้น

ตื่นนอน

อาบน้ำ

ไปโรงเรียน

จบ

การจำลองความคิดเป็นสัญลักษณ์

ตัวอย่างที่ 2 การจำลองความคิดในการหาผลบวกของ 1, 2, 3, …, 20 (นั่นคือ จะหาค่า 1+2+3+…+20)

การจำลองความคิดเป็นข้อความ

เริ่มต้น

1. กำหนดให้ N มีค่าเริ่มต้นเป็น 0

2. กำหนดให้ K มีค่าเริ่มต้นเป็น 1

3. นำค่า K มารวมกับค่า N เดิม ได้ผลลัพธ์เท่าไรไปเก็บไว้ที่ N

4. นำค่า 1 มารวมกับค่า K เดิม ได้ผลลัพธ์เท่าไรไปเก็บไว้ที่ K

5. เปรียบเทียบค่า K กับ 20 ถ้า K น้อยกว่าหรือเท่ากับ 20 ให้วนกลับไปทำในขั้นที่ 3 และทำคำสั่งถัดลงมาตามลำดับ แต่ถ้า K มากกว่า 20 ให้แสดงคำตอบ

จบ

การจำลองความคิดเป็นสัญลักษณ์

3) การเขียนรหัสจำลอง เป็นรหัสคำสั่งที่เขียนเลียนแบบคำสั่งโปรแกรมอย่างย่อ รหัสจำลองจะใกล้เคียงกับภาษาคอมพิวเตอร์ระดับสูง ดังนั้น นักเขียนโปรแกรมสามารถนำรหัสจำลองไปเขียนเป็นโปรแกรมด้วยภาษาคอมพิวเตอร์ได้สะดวกและรวดเร็วจากที่กล่าวมาแล้วจึงสามารถสรุปหลักการของการออกแบบขั้นตอนวิธีได้ ดังนี้

1. การเขียนขั้นตอนวิธีไม่มีรูปแบบที่แน่นอนตายตัว แต่ต้องเขียนเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ถูกต้อง

2. การเขียนขั้นตอนวิธีที่ดีควรสามารถนำไปแปลงเป็นโปรแกรมได้แบบบรรทัดต่อบรรทัด

3. การตรวจสอบขั้นตอนวิธีจะต้องสมมติข้อมูลหลายชุด แล้วนำไปประมวลผลผ่านขั้นตอนวิธี ซึ่งถ้าได้ผลลัพธ์ที่ถูกต้องหมายความว่าใช้ขั้นตอนวิธีทำงานได้ถูกต้อง

3.3 การดำเนินการแก้ปัญหาเป็นขั้นตอนของการลงมือแก้ปัญหาโดยการลงมือเขียนโปรแกรมด้วยภาษาคอมพิวเตอร์ หรือการพิมพ์ชุดคำสั่งโดยนักเขียนโปรแกรมจะนำผังงานหรือรหัสจำลองมาเป็นแนวทางในการเขียนโปรแกรม ขั้นตอนนี้ต้องอาศัยผู้ที่มีความเชี่ยวชาญซึ่งในขณะดำเนินการหากพบแนวทางที่ดีกว่าที่ออกแบบไว้ ก็สามารถปรับเปลี่ยนได้ทันทีภาษาคอมพิวเตอร์ในปัจจุบันที่ใช้ในการเขียนโปรแกรมมีหลายภาษามีรูปแบบคำสั่งที่แตกต่างกัน ซึ่งภาษาคอมพิวเตอร์มีความเหมาะสมกับงานแตกต่างกัน

ตาราง ตัวอย่างภาษาคอมพิวเตอร์และการใช้งาน

3.4 การตรวจสอบและปรับปรุงเป็นขั้นตอนทดสอบโปรแกรมด้วยชุดคำสั่งที่สมมติขึ้นมาหลายๆ ครั้งซึ่งอาจให้ผลลัพธ์ที่ผิดพลาด เรียกว่า ข้อผิดพลาดทางตรรกะ ซึ่งเมื่อพบข้อผิดพลาดของโปรแกรม ผู้เขียนโปรแกรมต้องกลับไปตรวจสอบและปรับปรุงขั้นตอนวิธีอีกครั้งหนึ่งปัญหาเป็นสิ่งหลีกเลี่ยงไม่ได้ การแก้ปัญหามีหลายวิธีขึ้นอยู่กับชนิดของงาน วิธีการแก้ปัญหาอย่างหนึ่งอาจแก้ปัญหาอีกอย่างหนึ่งไม่ได้ และการแก้ปัญหาบางอย่างอาจต้องใช้เทคโนโลยีสารสนเทศมาช่วยเพื่อให้สามารถแก้ปัญหาได้รวดเร็วขึ้นการแก้ปัญหาควรทำอย่างเป็นระบบ เพื่อไม่ให้เสียเวลา และสับสน การแก้ปัญหาด้วยกระบวนการเทคโนโลยีสารสนเทศอย่างมีประสิทธิภาพต้องทำและถ่ายทอดความคิดในการแก้ปัญหาอย่างมีขั้นตอน โดยริเริ่มจากการวิเคราะห์และกำหนดรายละเอียดของปัญหาการเลือกเครื่องมือและออกแบบขั้นตอนวิธีการดำเนินการแก้ปัญหา และการตรวจสอบและปรับปรุง
ที่มา : https://natayavp.files.wordpress.com