1.4 การคิดเชิงนามธรรม (abstraction)

การคิดเชิงนามธรรม (Abstraction)

เป็นองค์ประกอบหนึ่งของแนวคิดเชิงคำนวณ ซึ่งใช้กระบวนการคัดแยกคุณลักษณะที่สำคัญออกจากรายละเอียดปลีกย่อย ในปัญหาหรืองานที่กำลังพิจารณา เพื่อให้ได้ข้อมูลที่จำเป็นและเพียงพอในการแก้ปัญหา เป็นการแยกรายละเอียดที่สำคัญและจำเป็นต่อการแก้ปัญหาออกจากรายละเอียดที่ไม่จำเป็น ซึ่งรวมไปถึงการแทนกลุ่มของปัญหา ขั้นตอน หรือกระบวนการที่มีรายละเอียดปลีกย่อยหลายขั้นตอนด้วยขั้นตอนใหม่เพียงขั้นตอนเดียว โดยจะยกตัวอย่างดังนี้

1. การคิดเชิงนามธรรมที่เกี่ยวข้องกับรูปทรง

ภาพที่ 1 การคิดเชิงนามธรรมที่เกี่ยวข้อกับรูปทรงที่มา

https://www.youtube.com/watch?v=bAVTLjhDjuw, NativLang

จากรูปภาพดังกล่าวที่เกิดจากรูปทรงกลม ได้แก่ ล้อ ผลส้ม ลูกบาสเก็ตบอล มีลักษณะเป็นรูปทรงกลม การคิดเชิงนามธรรมนี้คือรูปทรงกลม นอกจาก ล้อ ผลส้ม ลูกบาสเก็ตบอล ยังมีวัตถุอื่น ๆ อีกมากมายที่มีลักษะเป็นทรงกล เช่น ฝาขวดน้ำดื่ม ฟุตบอล ลูกปิงปอง เหรียญ เป็นต้น

2. การคิดเชิงนามธรรมที่เกี่ยวข้องกับตัวอักษร

ในหนังสือแบบเรียนวิทยาการคำนวณ ของสถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ระดับชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 1 ได้ยกตัวอย่างคำว่า Hello

Hello แต่ละตัวจะมีรูปแบบที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับประสบการณ์ที่ผู้เขียนแต่ละคนมี จากตัวอย่างจะเห็นรายละเอียดที่แตกต่างกันเช่นสีรูปแบบตัวอักษร อักษรตัวพิมพ์ใหญ่หรือตัวพิมพ์เล็กและรายละเอียดอื่น ๆเช่นการขีดเส้นใต้หรือการเอียงของตัวอักษร โดยรูปแบบที่แต่ละคนมีอยู่ ถ้าจะถ่ายทอดให้ผู้อื่นรับรู้และเข้าใจทุกอย่างแทบจะเป็นไปไม่ได้และอาจจะไม่มีความจำเป็นที่ผู้อื่นต้องรับรู้รายละเอียดทั้งหมด

ในที่นี้หากผู้รับข้อมูลต้องการทราบว่าคำนี้ประกอบไปด้วยอักขระใดบ้างโดยไม่สนใจประเภทของอักษรตัวพิมพ์เล็กหรือพิมพ์ใหญ่คำว่า Hello ทุกตัวในตารางต่างก็มีองค์ประกอบเชิงนามธรรมเดียวกันคือเป็นคำที่ประกอบด้วยอักขระ H e l l และ o แต่ในบางสถานการณ์อาจสื่อว่าข้อมูลดังกล่าวเป็นเพียงอักขระภาษาอังกฤษห้าตัวหรือเป็นคำภาษาอังกฤษเพียงหนึ่งคำ

3. การคิดเชิงนามธรรมจากเกมเลขฐานสอง

ภาพที่ 3 กิจกรรมเลขฐานสอง

ที่มา https://csunplugged.org/en/topics/binary-numbers/unit-plan/how-binary-digits-work, csunplugged

การแสดงเลขฐานสอง (เพียงแค่ใช้ 0 และ 1) เป็นแนวคิดเชิงนามธรรมที่ซ่อนความซับซ้อนของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และฮาร์ดแวร์ภายในคอมพิวเตอร์ที่เก็บข้อมูล สิ่งที่เป็นนามธรรมช่วยให้เราทำให้ง่ายขึ้นเพราะเราสามารถลดทอนต่อรายละเอียดที่เราไม่จำเป็นต้องรู้ ในกรณีนี้รายละเอียดที่เราสามารถละเว้นได้ ได้แก่ : อุปกรณ์คอมพิวเตอร์ เช่น วงจรอิเล็กทรอนิกส์และแรงดันไฟฟ้าในวงจร เพื่อจัดเก็บและย้ายข้อมูล และฟิสิกส์เชิงซ้อนและทฤษฎีทางคณิตศาสตร์ที่เกี่ยวกับคอมพิวเตอร์ เราไม่จำเป็นต้องเข้าใจว่าวงจรเหล่านี้ทำงานอย่างไรเพื่อใช้ข้อมูลและแสดงสิ่งต่าง ๆ โดยใช้เลขฐานสอง การใช้เลขฐานสองเป็นสิ่งที่เป็นนามธรรมของวงจรเหล่านี้และช่วยให้เราสามารถแทนตัวเลขที่ทำจากบิต (0s และ 1s) เพื่อทำความเข้าใจข้อมูลและแก้ไขปัญหาโดยไม่ต้องคิดเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นภายใต้เครื่องคอมพิวเตอร์ เราสามารถใช้เลขฐานสองเพื่อแสดงข้อมูลทุกประเภทที่เก็บไว้ในคอมพิวเตอร์ เมื่อเราแสดงข้อมูลรูปแบบอื่น ๆ (เช่น ตัวอักษรรูปภาพและเสียง) เรายังใช้นามธรรมเพราะเราซ่อนรายละเอียดของตัวเลขไบนารี่ทั้งหมดที่อยู่ด้านล่างและเพียงแค่ดูข้อมูลทั้งหมด ข้อมูลทุกรูปแบบถูกแสดงเป็นตัวเลข สำหรับข้อความที่เรามีตัวเลขสำหรับตัวอักษรแต่ละตัวสำหรับภาพที่เราใช้ตัวเลขสำหรับแต่ละสีและอื่น ๆ เราใช้สิ่งที่เป็นนามธรรมหลายชั้น การแปลงและเป็นตัวแทนของเลขฐานสองโดยใช้สิ่งอื่น ๆ นอกเหนือจาก“ 1 และ 0 ”,“ ขาวดำ” และ“ ปิดและเปิด” หากคุณสามารถเปลี่ยนคำเช่น "ดำ" และ "ขาว" ด้วย 0 และ 1 โดยที่ผู้เรียนไม่ต้องกังวลเกี่ยวกับความแตกต่างผู้เรียนก็กำลังใช้สิ่งที่เป็นแนวคิดเชิงนามธรรม

4. การคัดแยกรายละเอียดปลีกย่อย

ภาพที่ 4 แผนภาพรถไฟฟ้า

ที่มา https://computersciencewiki.org/index.php/File:Screen_Shot_2017-08-05_at_06.29.05.png, MacKenty

แผนภาพทั้งสองให้ข้อมูลเกี่ยวกับสถานีรถไฟฟ้าและสถานีเชื่อมต่อ แผนภาพด้านซ้ายมือจะแสดงรายละเอียดของสถานี ชื่อสถานนี้ และจุดเชื่อมต่อสถานี แผนภาพด้านขวาจะลดทอนรายละเอียดของสถานีแสดงเฉพาะข้อมูลเส้นทางและการเชื่อมต่อของรถไฟฟ้า ในการใช้แผนภาพทั้งสอง หากผู้ใช้ต้องการทราบตำแหน่งของสถานีรถไฟฟ้าแผนภาพด้านซ้ายมือจะเหมาะสมกว่าแผนภาพขวามือ แต่สำหรับผู้ใช้งานเพื่อการเดินทางในชีวิตประจำวันแผนภาพด้านขวามือจะเหมาะสมกว่า ดังนั้นแบบจำลองที่ดีต้องมีรายละเอียดที่เหมาะสมกับความต้องการการใช้งานของผู้ใช้

5. การอธิบายปัญหาโดยใช้รายละเอียด และแบบซ่อนรายละเอียด

ปัญหาประกอบด้วยรายละเอียดที่หลากหลายโดยมีทั้งรายละเอียดที่จำเป็น และไม่จำเป็นต่อการแก้ปัญหา การคิดเชิงนามธรรมเป็นการคัดแยกรายละเอียดที่ไม่จำเป็นออกจากปัญหาที่พิจารณาอยู่ ทำให้สามารถเข้าใจ วิเคราะห์ และออกแบบวิธีการแก้ปัญหาในภาพรวมได้ง่ายขึ้น การคิดเชิงนามธรรมยังรวมถึงการซ่อนรายละเอียดโดยการแทนกลุ่มของปัญหาขั้นตอนและกระบวนการที่มีรายละเอียดปลีกย่อยหลายขั้นตอน ให้เป็นขั้นตอนเดียว เพื่อให้สามารถอธิบายวิธีแก้ปัญหาได้กระชับขึ้นดังตัวอย่างต่อไปนี้

ภาพที่ 5 บ้าน

การอธิบายปัญหาโดยใช้รายละเอียด

วาดตัวบ้านด้วยสี่เหลี่ยมจัตุรัสสีเหลือง ขนาดด้านละ 50 หน่วย ตั้งอยู่ตำแหน่งมุมล่างซ้ายที่พิกัด (120,90) ด้านบนของสี่เหลี่ยมวาดหลังคาเป็นรูปสามเหลี่ยมด้านเท่าสีเขียวขนาดด้านละ 50 หน่วย

การอธิบายปัญหาแบบซ่อนรายละเอียด

ขนาด 50 หน่วย ตัวบ้านสีเหลือง หลังคาสีเขียว ตั้งอยู่ตำแหน่ง (120,90)

แนวคิดนามธรรมจึงเป็นองค์ประกอบหนึ่งของแนวคิดเชิงคำนวณ ซึ่งใช้กระบวนการคัดแยกคุณลักษณะที่สำคัญออกจากรายละเอียดปลีกย่อย ในปัญหาหรืองานที่กำลังพิจารณา เพื่อให้ได้ข้อมูลที่จำเป็นและเพียงพอในการแก้ปัญหา แนวคิดนามธรรมบางอย่างอาจจะอยู่ในรูปแบบของรูปร่างหรือรูปทรง ความแตกต่าง ความเหมือนรูปแบบอักขระ การแทนสัญลักษณ์ต่าง ๆ เช่น การแทน 0 1 ของเลขฐานสอง การคัดแยกรายละเอียดปลีกย่อยที่ไม่จำเป็นต่อการตัดสินใจหรือการใช้งาน เช่น การใช้แผนที่ การคำนวณระยะทาง การวาดแผนทีการเดินทางไป ณ จุดหมายใดจุดหมายหนึ่ง การเดินทางด้วยรถไฟฟ้า หรือแม้แต่การอธิบายปัญหาโดยใช้รายละเอียดและแบบซ่อนรายละเอียด ล้วนเป็นแนวคิดเชิงนามธรรมที่อยู่ในชีวิตประจำวันทั้งสิ้น

แหล่งที่มา

https://www.scimath.org/lesson-technology/item/10560-2019-08-28-02-43-20. สืบค้นเมื่อ 12 มกราคม 2564

http://putth.pccpl.ac.th/documents/%E0%B8%9A%E0%B8%97%E0%B8%97%E0%B8%B5%E0%B9%88%204-1-2562.pdf