ระเบียบวิธีเชิงตัวเลขสำหรับวิศวกรรมคอมพิวเตอร์

Numerical Methods for Computer Engineering

เพื่อให้นักศึกษามีความรู้ ความเข้าใจเกี่ยวกับการพัฒนาโปรแกรมด้วยอัลกอริทึมที่ทำการออกแบบเพื่อแก้ปัญหาโมเดลทางคณิตศาสตร์ นักศึกษาสามารถประยูกต์ใช้คอมพิวเตอร์สําหรับการแก้ปัญหาทางวิศวกรรมทั้งด้วยการเขียนโปรแกรมคอมพิวเตอร์หรือใช้โปรแกรมสําเร็จรูป
เพื่อให้นักศึกษาเข้าใจถึงหลักการพื้นฐานเกี่ยวกับระเบียบวิธีเชิงเลขโดยใช้คอมพิวเตอร์ เพื่อนำระเบียบวิธีเชิงตัวเลขมาใช้แก้ปัญหางานทางด้านวิศวกรรมที่เป็นปัญหาทางคณิตศาสตร์ที่มีความซับซ้อน เพื่อให้นักศึกษาได้ฝึกทดลอง ปฏิบัติการเขียนโปรแกรมเพื่อคำนวณด้วยระเบียบวิธีเชิงตัวเลขในรูปแบบวิธีการต่างๆ จากที่ได้ศึกษาในชั้นเรียน
ศึกษาและปฏิบัติการเกี่ยวกับ ความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับระเบียบวิธีเชิงเลขโดยใช้คอมพิวเตอร์ การประมาณค่าของฟังก์ชันด้วยเทย์เลอร์ และการหาความคลาดเคลื่อน การหารากของสมการทั้งแบบปิดและแบบเปิด ระบบสมการแบบเชิงเส้น การแก้สมการด้วยการขจัดค่าเก๊าซ์ เก๊าซ์จอร์แดน การหาเมตริกส่วนกลับ และเก๊าซ์ไซดอล การประมาณค่าในช่วง (Interpolation) แบบเชิงเส้น แบบโพลินอลเมี่ยล และระเบียบวิธี Spline การถดถอย (Regression) ด้วยวิธีลีสท์-สแควร์ แบบเชิงเส้น (Linear Least Square) การแปลงโมเดลแบบไม่เป็นเชิงเส้น (Non-Linear) เป็นแบบเชิงเส้น การถดถอยแบบหลายตัวแปร (Multiple Regression) การถดถอยแบบหลายเชิง การหาอนุพันธ์ และการอินทิเกรตด้วยวิธีนิวตัน-โคตส์ รอมเบิร์ก การแก้สมการดิฟเฟอเรนเชียน
อาจารย์จัดเวลาให้คําปรึกษาเป็นกลุ่มหรือเฉพาะรายตามความต้องการ 1 ชั่วโมง/สัปดาห์ โดยการกําหนดเวลาร่วมกับระหว่างอาจารย์กับนักศึกษา
พัฒนาผู้เรียนให้มีความซื่อสัตย์สุจริต มีวินัย มีความรับผิดชอบ และเคารพกฎระเบียบ ตามคุณสมบัติของหลักสูตร ดังนี้
1.1.1 ตระหนักในคุณค่าและคุณธรรม จริยธรรม เสียสละ และซื่อสัตย์สุจริต
1.1.2 มีวินัย ตรงต่อเวลา และความรับผิดชอบต่อตนเองและสังคม
1.1.3 เคารพกฎระเบียบและข้อบังคับต่าง ๆ ขององค์กรและสังคม
กําหนดให้มีวัฒนธรรมองค์กร เพื่อเป็นการปลูกฟ้งให้นักศึกษามีระเบียบวินัย โดยเน้นการเข้าชั้นเรียนให้ตรงเวลา ตลอดจนการแต่งกายที่เป็นไปตามระเบียบของสถาบันฯ นักศึกษาต้องมีความรับผิดชอบโดยในการทํางานกลุ่มนั้นต้องฝึกให้รู้หน้าที่ของการเป็นผู้นำกลุ่มและการเป็นสมาชิกกลุ่ม มีความซื่อสัตย์โดยต้องไม่กระทําการทุจริตในการสอบหรือลอกการบ้านของผู้อื่นอาจารย์ผู้สอนสอดแทรกเรื่องคุณธรรม จริยธรรมในการสอน รวมทั้งมีการยกย่องนักศึกษาที่ทําดีเสียสละ ทําประโยชนแก่ส่วนรวม
1.3.1 พฤติกรรมการเข้าเรียน และส่งงานที่ได้มอบหมายตามขอบเขตที่ให้และตรงเวลา
1.3.2 ประเมินจากความรับผิดชอบในหน้าที่ที่ได้รับมอบหมาย
นักศึกษาต้องมีความรู้เกี่ยวกับสาขาวิชาวิศวกรรมคอมพิวเตอร์ เพื่อใช้ในการประกอบอาชีพและช่วยพัฒนาสังคม ตามมาตรฐานความต้องการดังต่อไปนี้
2.1.1 มีความรู้และความเข้าใจเกี่ยวกับหลักการและทฤษฎีที่สําคัญในเนื้อหาที่ศึกษา
2.1.2 สามารถวิเคราะห์ปัญหา เข้าใจและอธิบายความต้องการทางคอมพิวเตอร์ รวมทั้งประยุกต์ความรู้ ทักษะ และการใช้เครื่องมือที่เหมาะสมกับการแก้ไขปัญหา
2.1.3 มีประสบการณ์ในการพัฒนาและ/หรือการประยุกต์ซอฟต์แวร์ที่ใช้งานได้จริง
บรรยายเป็นแบบคําสั่งภาษาคอมพิวเตอร์อธิบายการทํางานของอัลกอริทึม ให้นักศึกษาทําแบบฝึกหัดวิเคราะห์โจทย์ปัญหาเพื่อการเขียนโปรแกรมแกใช้โปรแกรมแปลภาษา
2.3.1 สอบกลางภาค สอบปลายภาค ด้วยข้อสอบที่เน้นวัดหลักการและทฤษฎี
2.3.2 การทําแบบฝึกหัด
เน้นให้นักศึกษาคิดหาเหตุผล เข้าใจที่มาและสาเหตุของปัญหา วิธีการแก้ปัญหารวมทั้งแนวคิดด้วยตนเอง ไม่สอนในลักษณะท่องจํา นักศึกษาต้องมีคุณสมบัติต่างๆ เกิดทักษะทางปัญญาดังนี้
3.1.1 คิดอย่างมีวิจารณญาณและอย่างเป็นระบบ
3.1.2 สามารถประยุกต์ความรู้และทักษะกับการแก้ไขปัญหาทางคอมพิวเตอร์ได้อย่างเหมาะสม
3.2.1 ยกตัวอย่าง ถาม-ตอบ ประยุกต์ใช้อัลกอริทึมเทคนิคในการเขียนโปรแกรม
3.2.2 มอบหมายงานให้นักศึกษาทําแล้วนําเสนอผลงาน อภิปรายกลุ่ม
3.2.3 การสะท้อนแนวคิดจากพฤติกรรมการเขียนโปรแกรม
3.3.1 สอบกลางภาคและปลายภาค โดยเน้นข้อสอบที่มีการวิเคราะห์แนวคิดในการออกแบบอัลกอริทึม ประยุกต์ใช้คําสั่งภาษาคอมพิวเตอร์ และประยุกต์ใช้อัลกอริทึมเพื่อการเขียนโปรแกรม
3.3.2 ประเมินจากการนําเสนอผลงานที่มอบหมาย
3.3.3 สังเกตพฤติกรรมการแก้ไขปัญหาหรือข้อผิดพลาดในการเขียนโปรแกรม
มีความรับผิดชอบการพัฒนาการเรียนทั้งของตนเองและทางวิชาชีพอย่างต่อเนื่อง
มอบหมายงานรายกลุ่มและ/หรือรายบุคคล ที่เกี่ยวข้องกับการเขียนโปรแกรมและประยุกต์ใช้อัลกอริทึม แล้วให้มีการนําเสนอผลงาน
4.3.1 สังเกตพฤติกรรมการทํางาน และความรับผิดชอบ
4.3.2 ประเมินจากผลงานที่ได้รับมอบหมาย
5.1.1 มีทักษะในการใช้เครื่องมือที่จําเป็นที่มีอยู่ในปัจจุบันต่อการทํางานที่เกี่ยวกับคอมพิวเตอร์
5.1.2 สามารถใช้สารสนเทศและเทคโนโลยีสื่อสารได้อย่างเหมาะสม
5.2.1 มอบหมายงานให้ศึกษาค้นคว้าด้วยตนเองจากเว็บไซต์ โดยสืบค้นอัลกอริทึมมาประยุกต์ใช้ในการเขียนโปรแกรม แล้วนําเสนอเทคโนโลยีที่เหมาะสม
5.2.2 เรียนผ่านสื่อระบบ E- Learning หรือคนคว้าศึกษาข้อมูลในอินเตอรเพิ่มเติมส่งแบบฝึกหัด และสนทนาซักถามในระบบ รวมถึงการใช้อีเมล์ในการติดต่อสื่อสารกับอาจารย์
5.3.1 การนําเสนอผลการศึกษาค้นคว้า
5.3.2 การส่งแบบฝึกหัดครบถ้วน ตรงตามกำหนด
เน้นไปที่การสร้างทักษะการปฏิบัติงานทางด้านวิศวกรรมคอมพิวเตอร์ ดังข้อต่อไปนี้
6.1.1 มีทักษะในการบริหารจัดการในค้านเวลา เครื่องมือ อุปกรณ์และวิธีการได้อย่างประสิทธิภาพ
ฝึกปฏิบัติการใช้เครื่องคอมพิวเตอร์ และเครื่องมือพัฒนาโปรแกรม
สังเกตขั้นตอนปฏิบัติงานและความเชี่ยวชาญในการใช้เครื่องมือ
แผนที่แสดงการกระจายความรับผิดชอบมาตรฐานผลการเรียนรู้จากหลักสู่รายวิชา (Curriculum Mapping)
กลุ่มวิชา 1.คุณธรรม จริยธรรม 2.ความรู้ 3.ทักษะทางปัญญา 4.ทักษะความสัมพันธ์ระหว่างบุคคลและความรับผิดชอบ 5.ทักษะการวิเคราะห์เชิงตัวเลข การสื่อสารและเทคโนโลยีสารสนเทศ ุ6.ทักษะพิสัย
ลำดับ รหัสวิชา ชื่อวิชา 2 3 6 1 2 4 8 1 2 3 4 3 4 5 6 2 4 1 2
1 32094301 ระเบียบวิธีเชิงตัวเลขสำหรับวิศวกรรมคอมพิวเตอร์
กิจกรรมที่ ผลการเรียนรู้ * วิธีการประเมินผลนักศึกษา สัปดาห์ที่ประเมิน สัดส่วนของการประเมินผล
1 2.1, 3.1 3.1, 3.4 สอบกลางภาค จัดสอบตามกำหนดตารางเวลาของมหาวิทยาลัยฯ 9 25%
2 2.1, 3.1 3.1, 3.4 จัดสอบตามตารางสอบปลายภาคของมหาวิทยาลัยฯ 17 25%
3 2.2, 4.6, 5.4 2.7, 3.4, 4.6 5.1, 6.1 3.4, 4.6, 5.4 ประเมินทักษะความรับผิดชอบการทำ เอกสารใบงาน 1-10 ทำใบงานในชั่วโมงเรียน ทุกสัปดาห์ที่เข้าคลาสเรียน 40%
4 1.2 การเข้าชั้นเรียน การมีส่วนร่วม อภิปราย เสนอความเห็นในชั้นเรียน เช็คชื่อเข้าชั้นเรียน ตลอดภาคการศึกษา 10%
1.1 Jeri R. Hanly and Elliot B. Koffrnan, Problem Solvmg and Program Design in c. 5th ed. USA:Pearson Addison-Wesley, 2007.
1.2 Joyce Farrell, Programming Logic and Design Comprehensive, Thomson Course TechnologyPTR
1.3 สานนที เจริญฉาย. การเขียนโปรแกรมและอัลกอริทึมกรณีตัวอย่างภาษาซี.พิมพ์ครั้งที่ 6: กรุงเทพฯ โรงพิมพ์มหาจุฬาลงกรณ์ราชวิทยาลัย. 2546
1.4 อรพิน ประวัติบริชุท.คู่มือเรียนภาษาซีฉบับปรับปรุงใหม่,โปรวิชั่น, 2554
2.1 ระบบปฏิบัติการ Windows
2.2 โปรแกรม Visual Studio ลง Library ภาษา C++
2.3 โปรแกรม MATLAB
การประเมินประสิทธิผลในรายวิชาทำได้โดยแบบประเมินเนื้อหาวิชาและประเมินผู้สอน ใช้รูปแบบการประเมินออนไลน์ของมหาวิทยาลัยที่ออกแบบสำหรับการประเมินการสอนของอาจารย์ผู้สอนขอเสนอแนะผ่านเว็ปบอร์ด หรือระบบ e-learning ที่อาจารย์ผู้สอนได้จัดทำเพื่อเป็นช่องทางในการสื่อสารกับนักศึกษา
    ในการเก็บข้อมูลเพื่อประเมินการสอน ทำได้โดยการประเมินโดยคณาจารย์ในสาขาวิชาฯ ผลการสอบของนักศึกษา ผลการประเมินเนื้อหาวิชา ประเมินผู้สอนที่ทำโดยนักศึกษาผ่านทางระบบคอมพิวเตอร์ของมหาวิทยาลัยฯ
    หลังจากผลการประเมินการสอนในข้อ 2 สามารถนำมาปรับปรุงการสอน เช่น  การทำงานเดี่ยว/คู่/กลุ่ม เพื่อกระตุ้นให้เกิดความตั้งใจเรียน การปรับเนื้อหาในบางหัวข้อให้เหมาะสมกับการนำไปใช้ นอกจากนี้อาจมีการวิจัยในชั้นเรียน การประชุมเชิงปฏิบัติการเพื่อพัฒนาการเรียนการสอน เป็นต้น
กระบวนการที่ใช้ในการทวนสอบมาตรฐานผลสัมฤทธิ์ของนักศึกษาตามมาตรฐานผลการเรียนรู้ของรายวิชา ทำได้โดย การทวนสอบจากคะแนนข้อสอบ การตั้งคณะกรรมการในสาขาวิชาฯ โดยมีการประเมินข้อสอบและการฝึกคณาจารย์ในการให้คะแนนการเขียนหรือออกแบบอัลกอริทึม เพื่อให้มีความเหมาะสมของการให้คะแนน
จากผลการประเมินการสอนโดยนักศึกษาและโดยคณาจารย์ของสาขาวิชาฯ การรายงานรายวิชาของอาจารย์รับผิดชอบรายวิชาและอาจารย์ผู้สอน และการทวนสอบผลสัมฤทธิ์ประสิทธิผลของรายวิชา อาจารย์ผู้รับผิดชอบรายวิชาและอาจารย์ผู้สอนเป็นผู้รับผิดชอบในการทบทวนเนื้อหาวิชาที่สอนและกลยุทธ์การสอนที่ใช้ และนำเสนอแนวทางในการปรับปรุงการเรียนการสอนและพัฒนารายละเอียดวิชา เพื่อนำเข้าที่ประชุมอาจารย์ประจำหลักสูตร ร่วมพิจารณาให้ความเห็นและข้อเสนอแนะเพื่อนำมาปรับปรุงรายวิชาสำหรับการใช้รอบปีการศึกษาถัดไป