1. สภาพปัญหาการจัดการเรียนรู้และและคุณภาพการเรียนรู้ของผู้เรียน

  ในยุคที่เทคโนโลยีดิจิทัลมีบทบาทสำคัญในทุกด้านของสังคม การพัฒนาทักษะทางวิทยาการคำนวณกลายเป็นเรื่องจำเป็นสำหรับการเตรียมความพร้อมของผู้เรียนให้สามารถปรับตัวต่อการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว แนวคิดเชิงคำนวณ (Computational Thinking) เป็นกระบวนการคิดเชิงระบบที่ช่วยให้ผู้เรียนสามารถแก้ปัญหาที่ซับซ้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยอาศัยการแยกปัญหาใหญ่ออกเป็นส่วนย่อย (Decomposition) การรู้จักจำแนกความซับซ้อน (Abstraction) และการออกแบบลำดับขั้นตอนวิธีการแก้ปัญหา (Algorithm Design) อย่างเหมาะสม  รายวิชา การออกแบบและวิทยาการคำนวณ ระดับชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 มีจุดมุ่งหมายเพื่อเสริมสร้างทักษะการคิดเชิงตรรกะและการออกแบบขั้นตอนวิธีให้กับผู้เรียน เพื่อให้สามารถเข้าใจและแก้ปัญหาที่มีความซับซ้อนอย่างเป็นระบบ รวมทั้งสามารถเชื่อมโยงการออกแบบขั้นตอนกับการพัฒนาโปรแกรมได้ ซึ่งทักษะเหล่านี้เป็นพื้นฐานสำคัญในการพัฒนาซอฟต์แวร์และเทคโนโลยีดิจิทัล 

         อย่างไรก็ตามปัญหาที่พบในการจัดการเรียนการสอนเรื่องการออกแบบขั้นตอนวิธี คือ ผู้เรียนมักขาดความรู้และความเข้าใจที่เพียงพอในเรื่องของการออกแบบขั้นตอนการแก้ปัญหาอย่างมีระบบ นอกจากนี้ ผู้เรียนบางส่วนยังขาดความมั่นใจในการนำแนวคิดที่ได้ไปประยุกต์ใช้กับการเขียนโปรแกรมจริง ทำให้ไม่สามารถแก้โจทย์ปัญหาหรือสร้างโปรแกรมได้อย่างถูกต้องและมีประสิทธิภาพ ปัญหานี้สะท้อนให้เห็นว่าการจัดการเรียนรู้จำเป็นต้องมีวิธีการที่ส่งเสริมให้ผู้เรียนได้ลงมือปฏิบัติและเชื่อมโยงแนวคิดกับการใช้งานจริงได้อย่างชัดเจน 

การออกแบบขั้นตอนวิธี เป็นทักษะสำคัญที่ช่วยพัฒนาการคิดอย่างมีตรรกะและการแก้ปัญหาอย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งไม่เพียงมีความสำคัญในด้านวิทยาการคอมพิวเตอร์เท่านั้น แต่ยังสามารถนำไปประยุกต์ใช้ในชีวิตประจำวัน เช่น การวางแผนงาน การจัดการเวลา และการแก้ปัญหาที่ซับซ้อน ทักษะนี้ยังมีความสำคัญต่อการเตรียมตัวสู่การเรียนเขียนโปรแกรม เพราะช่วยให้ผู้เรียนสามารถวางแผนลำดับการทำงานได้อย่างมีระบบ ลดข้อผิดพลาด และเพิ่มประสิทธิภาพในการพัฒนาโปรแกรม 

ปัญหาที่พบในกระบวนการเรียนการสอนเรื่องนี้บ่งชี้ถึงความจำเป็นในการพัฒนากระบวนการเรียนรู้ที่ช่วยให้ผู้เรียนมีความเข้าใจลึกซึ้งมากขึ้น การสอนเพียงแค่ทฤษฎีอาจไม่เพียงพอ ผู้เรียนจำเป็นต้องได้ฝึกฝนผ่านการลงมือทำจริง ทดลองแก้ปัญหาจากสถานการณ์ที่ใกล้เคียงกับชีวิตประจำวัน และได้สะท้อนความคิดจากประสบการณ์การเรียนรู้ ซึ่งจะช่วยให้ผู้เรียนสามารถพัฒนาทักษะได้อย่างเป็นรูปธรรม 

         วิธีการสอนแบบสืบเสาะหาความรู้ 5 ขั้นตอน (5E) เป็นกระบวนการจัดการเรียนรู้ที่เน้นให้ผู้เรียนมีส่วนร่วมในทุกขั้นตอนการเรียนรู้ ตั้งแต่การสร้างความสนใจ การสำรวจแนวทางการแก้ปัญหา การอธิบายแนวคิด การขยายความรู้ และการประเมินผลอย่างเป็นระบบ ซึ่งวิธีนี้มีประสิทธิภาพในการเสริมสร้างทักษะการคิดเชิงคำนวณและการออกแบบขั้นตอนวิธี ดังนี้ 

  1. Engage (กระตุ้นความสนใจ) 

    ขั้นตอนนี้ผู้สอนเริ่มต้นด้วยการนำเสนอปัญหาหรือสถานการณ์ที่น่าสนใจซึ่งกระตุ้นให้ผู้เรียนเกิดความสงสัย เช่น ปัญหาการจัดเรียงลำดับข้อมูลจำนวนมาก หรือการค้นหาข้อมูลจากฐานข้อมูลขนาดใหญ่ โดยกระตุ้นให้ผู้เรียนตั้งคำถามเกี่ยวกับวิธีการแก้ปัญหาและความสำคัญของการออกแบบขั้นตอนวิธี

  2. Explore (สำรวจและทดลอง)

    ในขั้นตอนนี้ ผู้เรียนได้ลงมือปฏิบัติ ทดลองแก้ปัญหาด้วยตนเอง หรือทำงานเป็นกลุ่มเพื่อสำรวจแนวทางการออกแบบขั้นตอนวิธี เช่น การทดลองสร้างขั้นตอนวิธีการจัดเรียงข้อมูลแบบต่าง ๆ (Bubble Sort, Insertion Sort) โดยยังไม่ต้องเน้นว่าต้องได้คำตอบที่ถูกต้อง แต่เน้นการลงมือปฏิบัติและการค้นหาวิธีแก้ปัญหาด้วยตนเอง 

3. Explain (อธิบายและทำความเข้าใจ)

    หลังจากการสำรวจและทดลอง ผู้สอนอธิบายแนวคิดเชิงทฤษฎีและหลักการที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบขั้นตอนวิธี พร้อมยกตัวอย่างจากสถานการณ์จริงที่ผู้เรียนสามารถเข้าใจได้ง่าย ผู้เรียนมีโอกาสแลกเปลี่ยนความคิดเห็นและเสนอวิธีการแก้ปัญหาที่ตนออกแบบ 

4. Elaborate (ขยายความรู้และประยุกต์ใช้)

     ในขั้นนี้ ผู้เรียนได้ประยุกต์ใช้ความรู้ที่ได้จากการเรียนรู้เบื้องต้นเพื่อแก้ปัญหาที่มีความซับซ้อนมากขึ้น เช่น การออกแบบขั้นตอนวิธีสำหรับการคำนวณเงื่อนไขหลายระดับ หรือการสร้างอัลกอริทึมที่สามารถใช้งานได้จริงในการเขียนโปรแกรม การฝึกปฏิบัติในขั้นนี้ช่วยให้ผู้เรียนเกิดความมั่นใจและเข้าใจการเชื่อมโยงระหว่างแนวคิดเชิงทฤษฎีกับการใช้งานจริง 

  5. Evaluate (ประเมินผลและให้ข้อเสนอแนะ)

   ผู้สอนทำการประเมินผลการเรียนรู้ของผู้เรียนทั้งจากผลงานและการมีส่วนร่วมในกระบวนการเรียนรู้ เช่น การตรวจสอบขั้นตอนวิธีที่ผู้เรียนออกแบบว่ามีความถูกต้องและมีประสิทธิภาพหรือไม่ รวมถึงการให้ข้อเสนอแนะเพื่อปรับปรุงในจุดที่ยังไม่สมบูรณ์ ผู้เรียนยังสามารถสะท้อนความคิดเกี่ยวกับปัญหาที่พบและวิธีการปรับปรุงในอนาคต 

  การพัฒนาทักษะแนวคิดเชิงคำนวณผ่านการเรียนรู้เรื่องการออกแบบขั้นตอนวิธี มีความสำคัญอย่างยิ่งในการเตรียมความพร้อมให้ผู้เรียนสามารถแก้ปัญหาที่ซับซ้อนในชีวิตจริงและการทำงานในยุคดิจิทัลได้อย่างมีประสิทธิภาพ การใช้วิธีสอนแบบ 5E ช่วยส่งเสริมให้ผู้เรียนได้ลงมือปฏิบัติจริง ค้นพบแนวทางการแก้ปัญหาด้วยตนเอง และเข้าใจแนวคิดได้อย่างลึกซึ้ง นอกจากนี้ ยังช่วยแก้ปัญหาที่พบในกระบวนการเรียนรู้ เช่น การขาดความรู้ความเข้าใจและความไม่มั่นใจในการออกแบบขั้นตอนวิธี ด้วยการกระตุ้นให้ผู้เรียนมีส่วนร่วมและสะท้อนความคิดจากประสบการณ์การเรียนรู้ ผู้เรียนจะมีความพร้อมในการนำความรู้ไปประยุกต์ใช้กับการเขียนโปรแกรมและการแก้ปัญหาที่ซับซ้อนในอนาคตได้อย่างมั่นใจและมีประสิทธิภาพ

จากปัญหาดังกล่าวข้างต้นข้าพเจ้าจึงต้องการ “แก้ไขปัญหา” โดยการแก้ไขปัญหาการพัฒนาทักษะแนวคิดเชิงคำนวณ เรื่อง การออกแบบขั้นตอนวิธี รายวิชาการออกแบบและวิทยาการคำนวณ 1 ระดับชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 โดยใช้วิธีการสอนแบบสืบเสาะหาความรู้ 5 ขั้นตอน (5E)

2. การดำเนินการให้บรรลุผล

ออกแบบและพัฒนาแผนการจัดการเรียนรู้ บทเรียนออนไลน์ สร้างสื่อวิดีโอสาธิตประกอบการสอน
ใบงาน กิจกรรมที่เน้นลงมือปฏิบัติ เรื่อง การออกแบบขั้นตอนวิธี รายวิชาการออกแบบและวิทยาการคำนวณ 1 ของนักเรียนระดับชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4

3. ผลลัพธ์การพัฒนาที่คาดหวัง

          3.1 เชิงปริมาณ

ผู้เรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 โรงเรียนศรีสงครามวิทยา มากกว่าร้อยละ 80 ที่เรียนโดยใช้ใช้วิธีการสอนแบบสืบเสาะหาความรู้ 5 ขั้นตอน (5E) รายวิชาการออกแบบและวิทยาการคำนวณ เรื่อง การออกแบบขั้นตอนวิธี ได้คะแนนใบงาน/แบบฝึกหัดไม่น้อยกว่า ร้อยละ 70

                     3.2 เชิงคุณภาพ

ได้นวัตกรรมการออกแบบแผนการจัดการเรียนรู้โดยใช้วิธีการสอนแบบสืบเสาะหาความรู้ 5 ขั้นตอน (5E) รายวิชาการออกแบบและวิทยาการคำนวณ เรื่อง การออกแบบขั้นตอนวิธี ของนักเรียนระดับชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4

4. ผลการดำเนินงาน

นักเรียนมัธยมศึกษาปีที่ 4 โรงเรียนศรีสงครามวิทยา ที่เรียนโดยใช้วิธีสอนสืบเสาะหาความรู้ 5 ขั้นตอน (5E)
เรื่อง ขั้นตอนวิธี รายวิชาการออกแบบและวิทยาการคำนวณมีคะแนนใบงาน สูงกว่า ร้อยละ 70 ทุกคน