اینترنت اشیا در آموزش

اینترنت اشیا یک مفهوم است که بیان می‌کند هر شیء یا دستگاهی می‌تواند با استفاده از اینترنت به شبکه جهانی متصل شود و با سایر اشیا یا دستگاه‌ها ارتباط برقرار کند. این امکان کمک می‌کند که داده‌های مفید و معناداری از محیط جمع‌آوری، ذخیره، تحلیل و بهره‌برداری شود.

چطور میتوان از IoT برای آموزش علم استفاده کرد؟

• آموزش محتوای علمی با استفاده از دستگاه‌ها و سنسورهای متصل به شبکه

با استفاده از دستگاه‌ها و سنسورهای متصل به شبکه، می‌توان محتوای علمی را به‌صورت جذاب، تعاملی و واقع‌گرایانه به دانش‌آموزان آموزش داد. برای مثال، می‌توان با استفاده از سنسور دما، رطوبت، فشار، نور و غیره مفاهیم فیزیک، شیمی، زیست شناسی و جغرافیا را به‌صورت عملی و تجربی نشان داد. همچنین، می‌توان با استفاده از دستگاه‌های هوشمند مانند ربات‌ها، کارت‌های الکترونیکی، چراغ‌های LED و غیره مفاهیم ریاضی، برنامهنویسی، الکترونیک و هندسه را به‌صورت خلاقانه و جالب آموزش داد.

• آموزش با استفاده از پلتفرم‌ها و ابزارهای IoT

صرافی toobit

صرافی bitunix

با استفاده از پلتفرم‌ها و ابزارهای IoT، می‌توان فرآیند آموزش را به‌صورت هوشمند و خودکار ساماندهی کرد. برای مثال، می‌توان با استفاده از پلتفرم‌های IoT مانند ThingSpeak، Blynk، Adafruit IO و موارد دیگر، داده‌های جمع آوری شده توسط دستگاه‌ها و سنسورها را به‌صورت نمودار، جدول، نقشه و غیره نمایش داد. همچنین، می‌توان با استفاده از ابزارهای IoT مانند IFTTT، Zapier، Node-RED و غیره نیز قوانین منطقی برای کنترل دستگاه‌ها و سنسورها تعریف کرد.

کاربرد اینترنت اشیا در آموزش

اینترنت اشیا در آموزش نیز کاربردهای زیاد و متنوعی دارد. برخی از این کاربردها عبارتند از:

حفظ امنیت مدرسه

دستگاههای IoT میتوانند به افزایش امنیت در محیطهای آموزشی کمک کنند. با استفاده از اینترنت اشیا، می‌توان امنیت مدرسه را به روش‌های مختلفی افزایش داد.

• استفاده از دوربین‌های هوشمند و مداربسته: با استفاده از دوربین‌های هوشمند و متصل به شبکه، می‌توان نظارت بر فضای مدرسه را بهبود بخشید. این دوربین‌ها قابلیت تشخیص چهره، تشخیص حرکت، ضبط صدا و تصویر، ارسال هشدار و سایر امکانات پیشرفته را دارند. با استفاده از دوربین‌های هوشمند، می‌توان حضور و غیاب دانش‌آموزان و کارکنان را ثبت کرده، رفتار نامناسب یا خلاف قانون را شناسایی کرده، همچنین از سرقت یا تخریب اموال مدرسه جلوگیری کرد و در صورت بروز هرگونه حادثه یا خطر، به‌سرعت اقدامات لازم را انجام داد.
• استفاده از قفل‌های هوشمند و کنترل دسترسی: با استفاده از قفل‌های هوشمند و متصل به شبکه، می‌توان کنترل دسترسی به فضای مدرسه را آسان کرد. این قفل‌ها امکان باز و بسته شدن با استفاده از کارت هوشمند، تلفن همراه، کد عبور، تشخیص چهره یا اثرانگشت را دارند. با این امکان می‌توان دسترسی به فضای مدرسه را بر اساس سطح دسترسی، زمان و مکان تعیین کرده و مانع ورود غیرمجاز یا نامطلوب شد، همچنین تاریخچه و آمار دسترسی را ذخیره و مشاهده کرده و در صورت نیاز، قفل‌ها را به‌صورت راحت و ساده تغییر یا تعویض کرد.
• استفاده از سیستم‌های هشدار و اطلاع‌رسانی: با استفاده از سیستم‌های هشدار و اطلاع‌رسانی مبتنی بر شبکه، می‌توان در صورت بروز هرگونه حادثه یا خطر در فضای مدرسه، به‌سرعت به کارکنان، دانش‌آموزان اطلاع‌رسانی کرد. این سیستم‌ها امکان اطلاع‌رسانی از طریق پیامک، تماس صوتی، پست الکترونیک، پیام‌رسان، صفحه‌نمایش، بلندگو و سایر روش‌های موجود را دارند.

آموزش از راه دور

آموزش از راه دور یکی از روش‌های نوین و مؤثر آموزش است که با استفاده از فناوری‌های IoT، امکان دسترسی به منابع و محتوای آموزشی را برای دانش‌آموزان و معلمان در هر جایی از جهان فراهم می‌کند. برخی از مزایای آموزش از راه دور با استفاده از اینترنت اشیا عبارتند از: افزایش دسترسی و گستردگی آموزش و افزایش تعامل و همکاری.
با برگزاری کلاس‌های آنلاین، وبینارهای آموزشی و ویدئو کنفرانس‌ها با استفاده از دستگاه‌های هوشمند و متصل، می‌توان فرصت‌های یادگیری را برای دانش‌آموزان، دانشجویان و معلمان در هر زمان و مکان فراهم کرد. این کار منجر به افزایش چشمگیر سرعت انتقال علم و دانش بین استادان و دانشجویان و یا استادان با یکدیگر، می‌شود. همچنین، به‌راحتی به‌وسیله فناوری و اینترنت جزوه و نمودارهای آموزشی در اختیار افراد موردنظر قرار می‌گیرد و دیگر نیاز به صرف وقت و هزینه برای نوشتن یا چاپ کردن جزوات نیست.

شخصی‌سازی و سفارشی‌سازی فرآیند آموزش

با استفاده از دستگاه‌های هوشمند و متصل، می‌توان نظام آموزش را بر اساس نیازها، علاقه‌مندی‌ها، سطح دانش و سبک یادگیری هر فرد شخصی‌سازی کرد و بر اساس آن، محتوای آموزشی را تنظیم کرد. یا میتوان با استفاده از سیستم‌های هوشمند تشخیص چهره، رفتار، احساسات و واکنشهای دانش آموزان یا دانشجویان را شناسایی کرده و با توجه به آن، سرعت، سطح و روش آموزش را تغییر داد.

ثبت خودکار حضور و غیاب

کاربرد اینترنت اشیا در ثبت خودکار حضور و غیاب یکی از راه‌های هوشمندسازی مدارس، دانشگاه‌ها، سازمان‌ها و محل‌های کار است. استفاده از فناوری‌های IoT، امکان ثبت و مدیریت حضور و غیاب افراد را به‌صورت الکترونیک و خودکار فراهم می‌کند.
با استفاده از IoT، می‌توان حضور و غیاب افراد را به‌صورت دقیق، سریع و بدون خطا ثبت کرد. برای مثال، می‌توان با استفاده از روش‌های شناسایی بیومتریک مانند اثر انگشت، چهره، عنبیه چشم و غیره، هویت افراد را تشخیص داد و زمان ورود و خروج آن‌ها را به‌صورت الکترونیک ذخیره کرد.
می‌توان با استفاده از سیستم‌ها و ابزارهای IoT مانند نرم‌افزارها، پورتال‌ها، دستگاه‌ها و سنسورها، فرآیند ثبت حضور و غیاب را به‌صورت خودکار و بدون نیاز به نظارت یا دخالت انسانی انجام داد. علاوه بر این با استفاده از IoT، می‌توان شفافیت و نظارت بر حضور و غیاب افراد را بهبود بخشید. برای مثال، می‌توان با استفاده از سامانه‌ها و ابزارهای IoT مانند پیام‌رسان‌ها، پخش زنده، نظارت تصویری و غیره، اطلاعات حضور و غیاب را به‌صورت زنده و به‌روز به مسئولین، معلمان، دانش‌آموزان یا خانواده‌های آن‌ها اطلاع داد.

آموزش عملی

آموزش عملی با استفاده از اینترنت اشیا یکی از کاربردهای این فناوری در آموزش می‌باشد. با استفاده از اینترنت اشیا، می‌توان فرآیند آموزش را هوشمند، جذاب، تعاملی و کارآمد کرد
با استفاده از دستگاه‌ها و سنسورهای متصل به شبکه، می‌توان دانش‌آموزان را در فعالیت‌های عملی و تجربی شرکت داد. این کار به دانش‌آموزان کمک می‌کند تا به‌صورت مستقیم با مفاهیم و قوانین علمی در تعامل باشند و به‌جای حفظ کردن، یادگیری عمیق و معنادار داشته باشند. به‌علاوه، با استفاده از اینترنت اشیا، می‌توان دانش‌آموزان را در پروژه‌های خلاقانه و نوآورانه شرکت داد و توانایی‌های حل مسئله، همکاری، خلاقیت و نقدپذیری آن‌ها را تقویت کرد.
یکی از این کاربردهای آموزش عملی، آزمایش‌های شبیه‌سازی شده می‌باشد. با این فناوری، می‌توان آزمایش‌های شبیه‌سازی شده را انجام داد تا دانش‌آموزان بتوانند به‌صورت عملی مفاهیم را یاد بگیرند. با استفاده از محیط‌های شبیه‌سازی، دانش‌آموزان به‌راحتی مفاهیم فیزیکی را یاد گرفته و بدون نیاز به تجهیزات پیچیده، به آزمایش‌های فیزیکی پرداخته و مفاهیم را بهتر درک کنند.
همچنین با استفاده از دستگاه‌ها و سیستم‌های هوشمند، می‌توان به دانش‌آموزان یاد داد که چگونه یک خودرو را برانند، یا چگونه یک ربات را بسازند.

تجهیزات اینترنت اشیا در آموزش

تجهیزات اینترنت اشیا در آموزش می‌توانند به شکل‌های مختلفی مورد استفاده قرار گیرند. برخی از این تجهیزات عبارتند از:
تجهیزات اینترنت اشیا می‌توانند در آموزش به‌عنوان یک ابزار آموزشی مفید استفاده شوند. با استفاده از این تجهیزات، دانش‌آموزان و دانشجویان می‌توانند با فناوری‌های روز دنیا آشنا شوند و مهارت‌های تکنولوژیکی را کسب کنند.
به‌عنوان نمونه، تجهیزات اینترنت اشیا می‌توانند در آموزش علوم کامپیوتر، شبکه‌های کامپیوتری، برق و الکترونیک، سیستم‌های اطلاعاتی و بسیاری دیگر از حوزه‌های تحصیلی مورد استفاده قرار گیرند. همچنین، با نصب سنسورهای مختلف بر روی تجهیزات اینترنت اشیا می‌توان داده‌های مربوط به محیط اطراف را دریافت کرده و از آن‌ها برای تجزیه و تحلیل داده‌ها و ارائه گزارش‌های مختلف استفاده کرد.
استفاده از تجهیزات اینترنت اشیا در آموزش، به دانش‌آموزان و دانشجویان کمک می‌کند تا با رویکرد‌های علمی و عملی به مسائل مختلفی نگریسته و با تجربه‌های عملی، بهتر مسائل را درک کنند. همچنین، این تجهیزات می‌توانند به‌عنوان یک راهکار برای توسعه مهارت‌های فنی و تحلیلی دانش‌آموزان و دانشجویان مورد استفاده قرار گیرند.

سنسورها

این تجهیزات می‌توانند به جمع‌آوری داده‌های محیطی مانند دما، رطوبت، فشار، و غیره بپردازند. سپس این داده‌های جمع‌آوری شده در تحقیقات علمی و آموزشی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

تجهیزات هوشمند

این تجهیزات می‌توانند از راه دور کنترل شده و اطلاعات را به‌صورت زنده ارسال کنند. به‌عنوان مثال، یک تخته هوشمند می‌تواند محتوای آموزشی را به دانش‌آموزان نشان دهد.
با استفاده از تخته‌های هوشمند، می‌توان یادگیری را به تجربه‌ای تعاملی، خلاقانه و همگام تبدیل کرد. تختههای هوشمند یکی از فناوریهای پرکاربرد در آموزش و پرورش هستند. این تختهها، یک صفحه‌نمایش عادی را به یک پلتفرم تعاملی تبدیل می‌کنند که از طریق آن معلمان و دانش‌آموزان می‌توانند به‌صورت تعاملی با محتوا و مطالب درسی در کلاس درس کار کنند. به‌عنوان مثال، این تختهها می‌توانند برای نمایش پاورپوینت‌ها، ویدئوها، فیلمها، نمودارها و تصاویر درسی به کار برده شوند. به‌علاوه، معلمان می‌توانند از امکانات تخته هوشمند برای نوشتن یا برجسته کردن بخشهای مختلف درس استفاده کنند و دانش‌آموزان می‌توانند به‌صورت تعاملی با محتوای درسی درس کار کنند. همچنین معلمان می‌توانند به‌راحتی محتوای درسی را به دانش‌آموزان ارائه داده و با استفاده از ابزارهای تعاملی آن، دانش‌آموزان را به شرکت در کلاس تشویق کنند. همچنین، این امکان وجود دارد که دانش‌آموزان به‌صورت تعاملی محتوای درسی را تمرین کنند. با استفاده از این تخته‌های هوشمند، دسترسی به منابع آموزشی آنلاین نیز ساده‌تر خواهد بود.

دستگاه‌های قابل حمل

این تجهیزات، مانند ساعت‌های هوشمند و دستبندهای فعالیت، می‌توانند داده‌های شخصی را جمع‌آوری کنند و به دانش‌آموزان کمک کنند تا بهتر درک کنند چگونه فعالیت‌های فیزیکی و رفتارهای خود را مدیریت کنند.

این تجهیزات در آموزش کاربردهای متعددی دارند. برخی از این کاربردها عبارتند از:

• ارائه‌ی بازخورد فوری و شخصی‌سازی شده به دانش‌آموزان و معلمان: با استفاده از ساعت‌های هوشمند و حسگرها، می‌توان رفتار، عملکرد، سلامت و خلاقیت دانش‌آموزان را کنترل کرده و بازخورد مناسب را به آن‌ها و معلمان ارائه داد. برای مثال، می‌توان با توجه به هیجان، استرس و خستگی دانش‌آموزان برنامه درسی را تغییر داد تا یادگیری بهتری داشته باشند.
• افزایش تعامل و همکاری در یادگیری: با استفاده از این دستگاه‌های قابل حمل، می‌توان به فضای یادگیری جذابیت بیشتری بخشید و به‌صورت تعاملی و در قالب بازی آموزش داد. برای مثال، می‌توان بازی‌های آموزشی را بر روی ساعت‌های هوشمند طراحی کرده و دانش‌آموزان از طریق این بازی‌ها بهتر یاد بگیرند.
• افزایش دسترسی به منابع آموزشی: می‌توان منابع آموزشی را نیز به‌صورت آنلاین در دسترس دانش‌آموزان قرار داد. برای مثال، می‌توان کتاب‌ها، فایل‌ها، پادکست‌ها، ویدئوها و غیره را بر روی ساعت‌های هوشمند ذخیره کرده و به دانش‌آموزان اجازه داد که در هر زمان و مکان به آن‌ها دسترسی پیدا کنند.
• افزایش امنیت و نظارت بر دانش‌آموزان: با استفاده از ساعت‌های هوشمند و حسگرها، می‌توان مکان، حالت و فعالیت دانش‌آموزان را نظارت کرده و در صورت نقض قوانین یا خطرات احتمالی به مسئولین گزارش داد. به‌عنوان نمونه، می‌توان با استفاده از GPS، موقعیت دانش‌آموزان را در مدرسه یا خارج از آن مشخص کرده و در صورت گم‌شدن یا فرار کردن آن‌ها به والدین یا معلمان اطلاع‌رسانی کرد.

ربات‌ها

ربات‌ها می‌توانند برای آموزش مهارت‌های خاص، مانند برنامه‌نویسی، استفاده شوند. ربات‌ها از تجهیزات اینترنت اشیا در آموزش کاربردهای متنوع و جالبی دارند. بعضی از ربات‌ها می‌توانند به‌عنوان معلم مجازی عمل کنند و به دانش‌آموزان در محیط‌های آموزشی مجازی کمک کنند. این ربات‌ها می‌توانند محتوای آموزشی را ارائه دهند، به سؤالات پاسخ دهند و حتی تمرینات و ارزیابی‌ها را انجام دهند.

این ربات‌های مورد استفاده در آموزش به چند دسته تقسیم می‌شوند. در ادامه 3 مورد از آن‌ها را بررسی می‌کنیم:
• ربات‌های همکار که با اساتید یا مربیان همکاری می‌کنند و به آن‌ها در تدریس، ارزشیابی، پشتیبانی و مدیریت کلاس کمک می‌کنند.
• ربات‌های شخصی ربات‌هایی هستند که با فرد آموزش‌گیرنده ارتباط برقرار می‌کنند و به او در یادگیری، تمرین، تقویت و رفع اشکال کمک و او را تشویق می‌کنند.
• ربات‌های چت به ربات‌هایی گفته می‌شود که با دانش‌آموزان یا دانشجویان به زبان ساده صحبت می‌کنند و سؤالات آن‌ها را پاسخ می‌دهند.

این ربات‌ها مانند سایر تجهیزات اینترنت اشیا در زمینه آموزش مزایایی را به همراه دارند. در ادامه به چند مورد از مزایای اصلی آن‌ها می‌پردازیم:

• آموزش به دانش‌آموزان مانند همراه و رفیق: ربات‌های هوشمند و قابل برنامه‌ریزی، می‌توانند دانش‌آموزان را در یادگیری مفاهیم و مهارت‌های مختلف همراهی و راهنمایی کنند. برای مثال، ربات‌هایی مانند Dash، Dot، Cozmo و غیره می‌توانند با دانش‌آموزان تعامل کرده و بازخورد، تشویق، چالش و سرگرمی به آن‌ها ارائه دهند.
• افزایش تعامل و همکاری در یادگیری: با استفاده از ربات‌های هوشمند و قابل برنامه‌ریزی، می‌توان فضای یادگیری را برای دانش‌آموز جذاب‌تر و تعاملی کرد. برای مثال، ربات‌هایی مانند Sphero، Lego Mindstorms، Makeblock و غیره می‌توانند به دانش‌آموزان کمک کنند تا با یکدیگر همکاری کرده و پروژه‌های خلاقانه و مسئله محور را طراحی و اجرا کنند.
• افزایش علاقه و استعداد به علوم، فناوری، مهندسی و ریاضیات: ربات‌های هوشمند و قابل برنامه‌ریزی وجود دارند، که می‌توانند دانش‌آموزان را در یادگیری علوم، فناوری، مهندسی و ریاضیات (STEM) تحریک و تقویت کرد. برای مثال، ربات‌های Ozobot، Kibo، Bee-Bot و غیره می‌توانند به دانش‌آموزان کمک کنند که مفاهیم پایه‌ای برنامه‌نویسی، الگوریتم، منطق و حل مسئله را به‌صورت عملی یاد بگیرند.
• افزایش دسترسی به منابع آموزشی: با استفاده از ربات‌های هوشمند و قابل اتصال به اینترنت، می‌توان منابع آموزشی را به‌صورت آنلاین در دسترس دانش‌آموزان قرار داد. برای مثال، ربات‌های ناظم چین (Nao) می‌توانند به‌عنوان جایگزین معلمان یا مکمل در کلاس‌های آنلاین یا حضوری فعالیت کنند و محتوای آموزشی را به‌صورت صوتی، تصویری و حرکتی ارائه دهند.

تجهیزات واقعیت افزوده و واقعیت مجازی

تجهیزات واقعیت مجازی مانند Oculus Rift یا HTC Vive، دانش‌آموزان را به محیط‌های سه بعدی کاملاً خیالی منتقل می‌کنند. این محیط‌ها می‌توانند برای شبیه‌سازی محیط‌هایی که در دنیای واقعی دسترسی به آن‌ها مشکل یا خطرناک است، مانند فضا، داخل یک سلول یا زیر آب، استفاده شوند.
تجهیزات واقعیت افزوده مانند Microsoft HoloLens یا اپلیکیشن‌های موبایلی مانند Google Expeditions، اطلاعات دیجیتال را به محیط واقعی اضافه می‌کنند. به‌عنوان مثال، یک دانش‌آموز می‌تواند با استفاده از واقعیت افزوده، یک مدل سه بعدی از سیستم خورشیدی را در کلاس خود ببیند و با آن تعامل داشته باشد.
این فناوری‌ها می‌توانند تجربه‌های یادگیری عمیق و تعاملی را فراهم کنند، اما به تجهیزات خاص و گاهی اوقات نرم‌افزارهای خاص نیاز دارند. همچنین، برای استفاده بهینه از این فناوری‌ها، معلمان باید آموزش ببیند.

تجهیزات اینترنت اشیا در آموزش مزایای بسیاری دارند. برخی از این مزایا عبارتند از:

• ارائه‌ی تجربه‌های یادگیری جذاب، بازی‌مدار و تعاملی: با استفاده از واقعیت افزوده و مجازی، می‌توان محتوای آموزشی را به‌صورت سه‌بعدی، پویا و زنده نمایش داد. برای مثال، می‌توان با استفاده از عینک‌های AR یا هدست‌های VR، دانش‌آموزان را به سفر مجازی به مکان‌ها یا زمان‌های مختلف دعوت کرده و به آن‌ها امکان تعامل با محیط را داد.
• افزایش درک و یادگیری دانش‌آموزان: با استفاده از واقعیت افزوده و مجازی، می‌توان مفاهیم پیچیده یا خشک را به‌صورت شهودی، دیداری و شنیداری آموزش داد. برای مثال، می‌توان با استفاده از AR یا VR، دانش‌آموزان را در فرآیندهای علمی، هنری یا تاریخی شرکت داده و به آن‌ها کمک کرد که بهتر درک کنند و به‌جای حفظ مفاهیم، آن‌ها را یاد بگیرند.
• افزایش همکاری و گروه‌بندی دانش‌آموزان: با استفاده از واقعیت افزوده و مجازی، می‌توان فضای گروه‌بندی و همکاری را در آموزش تقویت کرد و دانش‌آموزان را در پروژه‌های گروهی شرکت داد. همچنین آن‌ها امکان به اشتراک‌گذاری منابع، نظرات و بازخوردها را خواهند داشت.