ออกแบบ วิธีการแก้ปัญหา ตัวอย่าง

การแก้ไขปัญหาอย่างเป็นขั้นตอน จะทำให้มีการตัดสินใจได้อย่างดีขึ้น มีการมองปัญหาอย่างเป็นระบบขึ้น และมีหลักการในการแก้ไขปัญหาได้ดีกว่าเดิม ซึ่งแต่เดิมอาจจะแก้ไขปัญหาแบบไม่มีหลักการ ไม่มีการวิเคราะห์ปัญหา แยกแยะและทำความเข้าใจปัญหา ไม่มีการรวบรวมข้อมูลมาให้มากที่สุด ไม่มีการหาทางเลือกในการแก้ไขปัญหาไว้หลายๆทาง ไม่มีการตัดสินใจเลือกทางเลือกที่มีวิธีการที่ดีที่สุด ไม่มีการวางแผนเป็นขั้นเป็นตอนในการนำวิธีการไปใช้ และไม่มีการประเมินผล ติดตามความคืบหน้าอย่างใกล้ชิด โดยปกติมนุษย์มีกระบวนในการแก้ปัญหา ซึ่งประกอบด้วย 4 ขั้นตอนคือ

1. การวิเคราะห์และกำหนดรายละเอียดของปัญหา การทำความเข้าใจกับปัญหาเพื่อแยกให้ออกว่าข้อมูลที่กำหนดมาในปัญหาหรือเงื่อนไขของปัญหาคืออะไร กล่าวโดยสรุปมีองค์ประกอบในการวิเคราะห์ดังนี้

การระบุข้อมูลเข้า ได้แก่ การพิจารณาข้อมูลและเงื่อนไขที่กำหนดมาในปัญหา

การระบุข้อมูลออก ได้แก่ การพิจารณาเป้าหมายหรือสิ่งที่ต้องหาคำตอบ

การกำหนดวิธีประมวลผล ได้แก่ การพิจารณาขั้นตอนวิธีการได้มาซึ่งคำตอบหรือข้อมูลออก

2. การวางแผนในการแก้ปัญหา พิจารณาเงื่อนไขและข้อมูลที่มีอยู่ และสิ่งที่ต้องการหาในขั้นตอนที่ 1 แล้วเราสามารถคาดคะเนวิธีการที่จะใช้ในการแก้ปัญหา เริ่มจากการเลือกเครื่องมือที่ใช้ในการแก้ปัญหา โดยพิจารณาความเหมาะสมระหว่างเครื่องมือกับเงื่อนไขต่าง ๆ ของปัญหา การออกแบบขั้นตอนวิธีในการแก้ปัญหา ผู้แก้ปัญหาควรใช้แผนภาพหรือเครื่องมือในการแสดงขั้นตอนการทำงาน เพื่อให้ง่ายต่อความเข้าใจ เช่น ผังงาน (Flowchart) ที่จำลองวิธีขั้นตอนการแก้ปัญหาในรูปแบบสัญลักษณ์ รหัสจำลอง (Pseudo Code) ซึ่งเป็นการจำลองขั้นตอนวิธีการปัญหาในรูปแบบคำบรรยาย

3. การดำเนินการแก้ปัญหา ลงมือแก้ปัญหาโดยใช้เครื่องมือที่เลือกไว้

4. การตรวจสอบและปรับปรุง ตรวจสอบว่าขั้นตอนวิธีที่สร้างขึ้นสอดคล้องกับรายละเอียดของปัญหา และปรับปรุงวิธีการเพื่อให้การแก้ปัญหานี้ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด

ตัวอย่างต่อไปนี้จะพิจารณาการแก้ปัญหาแนวทางของการแก้ปัญหา แต่จะเน้นที่ขั้นตอนการทำความเข้าใจและการวางแผนซึ่งเป็นขั้นตอนที่สำคัญ

การหาค่ามากที่สุดของจำนวนสามจำนวนที่กำหนดให้

การแก้ปัญหามีขั้นตอนดังนี้

ขั้นตอนที่ 1 การวิเคราะห์และกำหนดรายละเอียดของปัญหา

           ข้อมูลเข้า จำนวนสามจำนวน ได้แก่ a, b และ c

           ข้อมูลออกหรือสิ่งที่ต้องการ ตัวเลขที่มีค่ามากที่สุดของเลขสามจำนวน

วิธีตรวจสอบความถูกต้อง ดำเนินการหาตัวเลขที่มากที่สุดด้วยตนเอง โดยกำหนดชุดตัวเลข 3 จำนวน เช่น 8, 7 และ 12 ในกรณีนี้ตัวเลขที่มีค่ามากที่สุด คือ 12

ขั้นตอนที่ 2 การวางแผนการแก้ปัญหา

2.1 เปรียบเทียบ a และ b เพื่อหาค่ามากกว่าระหว่างสองจำนวน

2.2 นำค่าที่ได้มาเปรียบเทียบกับ c เพื่อหาค่าที่มากกว่า

2.3 ค่าที่มากที่สุดคือ ผลลัพธ์ที่ได้จากขั้นตอนที่ 2.1

ขั้นตอนที่ 3 การดำเนินการแก้ปัญหา

ดำเนินการทดสอบตามขั้นตอนที่วางแผนไว้กับชุดตัวเลขที่กำหนด โดยสมมติ a, b และ c เป็น 8, 7 และ 12

3.1 เปรียบเทียบเพื่อหาค่าที่มากกว่าระหว่าง 8 และ 7 พบว่า 8 เป็นค่าที่มากกว่า

3.2 เปรียบเทียบเพื่อหาค่ามากกว่าระหว่าง 8 และ 12 พบว่า 12 เป็นค่าที่มากกว่า

3.3 ค่าที่มากที่สุดของ 8, 7 และ 12 คือ 12

ขั้นตอนที่ 4 การตรวจสอบและปรับปรุง

          เมื่อพิจารณาคำตอบที่ได้คือ 12 กับค่าที่เหลือซึ่งได้แก่ 8 และ 7 พบว่า 12 มีค่ามากกว่าค่าที่เหลือทั้งคู่ คำตอบนี้จึงเป็นคำตอบที่ถูกต้องตามข้อกำหนดของสิ่งที่ต้องการ

          แนวคิดข้างต้นใช้งานได้เนื่องจากว่าหากพิจารณาจำนวนสามจำนวนใด ๆ เมื่อ a > b และ b > c แล้ว a > c ด้วย

          จากตัวอย่างแม้ว่าเราจะไม่ได้นำค่า 12 มาเปรียบเทียบกับ 7 โดยตรง แต่เราได้นำมาเปรียบเทียบกับ 8 ซึ่ง 8 ถูกตรวจสอบมาก่อนหน้านี้แล้วว่ามากกว่า 7 เพราะฉะนั้น 12 จึงมากกว่า 7 ด้วย

อ้างอิง

นางสาวสุภตรา นามสกุล สะทู, “ขั้นตอนการแก้ปัญหาด้วยกระบวนการเทคโนโลยีสารสนเทศ” จากเว็บไซต์ https://gibjoy2927.wordpress.com สืบค้นเมื่อวันที่ 7 เมษายน 2563

นางสาววริณศิญา พงษ์เกษ, “การแก้ปัญหา” จากเว็บไซต์ http://krupicnic.patum.ac.th/kha-xthibay-raywicha/kar-kae-payha สืบค้นเมื่อวันที่ 7 เมษายน 2563

สิ่งสำคัญอันดับแรกในการจะแก้ปัญหาให้ได้ผล นั้น คือการยอมรับว่าปัญหาว่าเป็นปัญหา งงมั้ย หากงง อ่านใหม่  หากยังไม่เข้าใจอีกให้อ่านใหม่อีก สำคัญนะข้อนี้

2. กำจัดขอบเขตของปัญหา

คือการหาให้เจอว่าปัญหานั้นคืออะไร มีมากน้อยขนาดไหน เป็นปัญหาเล็ก ปัญหาใหญ่ เกิดบ่อยหรือนานๆเกิดที ปํญหาเล็กปัญหาใหญ่มีวิธีการแก้ไม่เหมือนกัน

3. กำหนดทางเลือกในการแก้ปัญหา

การมองหาทางออก วิธีที่จะใช้ในการแก้ปัญหา มีหลากหลาย บางวิธีแก้ระยะสั้น บางวิธีเป็นการแก้ระยะยาว

4. การลงมือทำตามแผน

ลงมือทำตามแผนที่วางไว้จริง เปรียบเหมือนการที่หมอจ่ายยาแล้วไม่กินยาตามสั่ง  ประเด็นคือเราจะไม่รู้ว่าอะไรคือปัญหา ไม่เกิดปัญญาในการเรียนรุ้ว่าแนวทางในการแก้ปัญหาคืออะไร

5. การติดตาม

การติดตามผลตอบรับและผลลัพธ์ที่ได้จากการแก้ไข ปัญหาเป็นเรื่องสำคัญ บางปัญหามีผลกระทบจากวิธีการแก้ มีปัญหาบานปลาย มีปัญหาข้างเคียง เพื่อหาทางเลือกอื่นๆในการแก้ปัญหาได้ตรงจุด

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