در دنیای امروز تکنولوژی تبدیل به بخش حیاتی از زندگی ما شده است. نگاه مردم نسبت به دانش و فراگیری علوم نیز متناسب با پیشرفت تکنولوژی تغییر کرده است. در این مقاله سعی شده است تا کاربرد های اینترنت اشیا در حوزه آموزش به صورت مفصل توضیح داده شود. در این راستا، یکی از جدیدترین فناوری های در حال توسعه واقعیت افزوده (AR) است که می‌تواند در رایانه ها، تبلت ها و گوشی های هوشمند اعمال شود. AR توانایی پوشش تصاویر، متن، ویدئو و قطعات صوتی را در تصاویر و فضای موجود فراهم می‌کند.
کاربرد های اینترنت اشیا در حوزه آموزش (واقعیت افزوده)
فناوری واقعیت افزوده (AR) در بازار آموزشی بدنبال توانایی اش در پر کردن شکاف‌ها و به دست آوردن یک رویکرد ملموس‌تر برای یادگیری فراگیر شده است. بدین ترتیب فعالیت های متمرکز دانش آموزان با استفاده از تجارب مجازی و دنیای واقعی افزایش می‌یابد. واقعیت افزوده (AR) توانایی تغییر در آموزش را دارد تا تأثیری که رایانه و اینترنت در یادگیری دارند، کارآمدتر باشد.
تحقیقات انجام شده در این زمینه بر برنامه های کاربردی یادگیری واقعیت افزوده (AR) متمرکز شده است. جستجوی ابتدایی برنامه‌های کاربردی K-12 برای ارائه یک سنتز ارزشمند بسیار گسترده بود. کلمات کلیدی شامل برنامه‌های یادگیری، علم یا STEM و واقعیت افزوده است. مجلاتی که با تمرکز در فناوری و آموزش‌وپرورش اهمیت واقعیت افزوده (AR) را در محیط کلاس در نظر گرفتند، مورد بررسی قرار گرفتند. مراجع ذکر شده مفهوم واقعیت افزوده (AR) را توضیح دادند و همچنین مطالعاتی را انجام دادند که AR را اجرا کردند. اکثر منابع این تجزیه‌وتحلیل در طی پنج سال گذشته منتشر شده است.
برنامه های آموزشی واقعیت افزوده
برنامه های آموزشی واقعیت افزوده (AR) مبتنی بر توانایی و منافع یادگیرنده است. این روند اجازه می‌دهد تا افراد مسائل را به صورت تعاملی فرابگیرند. همچنین ساختارگرایی یادگیرندگان را به همکاری متقابل تشویق می‌کند . واقعیت افزوده (AR) فرصتی را برای دانش آموزان جهت انجام این کار در محیط سنتی مدرسه و همچنین در آموزش از راه دور فراهم می‌کند.
Dunleavy و همکاران. بر این باورند که مشارکت یادگیرنده و همچنین هویت آنها به عنوان یادگیرنده با مشارکت در گروه ها و جوامع مشارکتی شکل می‌گیرد. ساختارگرایی همچنین نقش مربی را برای تبدیل شدن به تسهیل گر تغییر داده است، جایی که مسئولیت سازماندهی، تلفیق و تجزیه و تحلیل اطلاعات محتوا در دست یادگیرنده است.
تئوری جریان توضیح می‌دهد که چگونه افرادی که در فعالیت های معنی‌دار مشغول به فعالیت هستند، بیشتر در این فعالیت ها متمرکز می‌شوند. Bressler و Bodzin تجربه بازی علمی در ارتباط با تجربه جریان را بررسی کردند. این مطالعه میانگین نمره امتحانی جریان را 82.4 درصد ارزیابی کرد که نشان می‌دهد که یادگیرنده در جریان بازی رمز و راز علمی که در گوشی‌های هوشمند انجام می‌شود جریان دارد. این نوع خاص از واقعیت افزوده (AR) ، محیط زندگی واقعی را به یادگیری در یک راه جدید و جذاب متصل می‌کند.
شیوه‌ی استفاده از واقعیت افزوده (AR) کاملاً انعطاف پذیر است که برای آموزش و پرورش جذاب می‌باشد. فناوری واقعیت افزوده (AR) می‌تواند از طریق انواع رسانه‌ها از جمله دسکتاپ، دستگاه‌های تلفن همراه و گوشی‌های هوشمند استفاده شود. این فناوری قابل حمل و سازگار با انواع سناریوها است. واقعیت افزوده (AR) می‌تواند برای افزایش محتوا و آموزش در کلاس‌های سنتی مورد استفاده قرار گیرد. و با سایر فناوری‌ها برای غلبه بر برنامه‌های فردی ترکیب شود.
در هر محیط آموزشی، اغلب محدودیت های موجود در منابع مختلف وجود دارد. این مشکل اغلب در کلاس‌های سنتی مورد توجه قرار گرفته است. با توجه به محدودیت‌های بودجه یا محدودیت‌های زمانی، ابزار برای آموزش دادن به زبان آموزان در سناریو هایی که به آنها اجازه می‌دهد. تا با انجام کار یاد بگیرند، می‌تواند یک چالش باشد. دسکتاپ AR اجازه می‌دهد تا زبان آموزان تصاویر هر دو تصویر واقعی و کامپیوتری را ترکیب کنند.
Iordache و Pribeanu با استفاده از رومیزی واقعیت افزوده (AR) که یک صفحه‌نمایش، عینک، هدفون و یک دستگاه اشاره‌گر را ترکیب کرده بود، اجازه می‌داد که آموزگاران در مورد یک شی واقعی تحقیق کنند، تصاویر کامپیوتری می‌تواند این روند را نشان دهد، اما دستگاه اشاره‌گر به یادگیرندگان اجازه می‌دهد تا روند یادگیری خود را هدایت کنند.
اینترنت اشیا و تحول در حوزه آموزش
اینترنت اشیا انقلابی در جهان صنعتی است و همچنین تأثیر عمیقی بر روی بخش مصرف کننده نیز داشته است. با پیشرفت مداوم به سمت یک جهان هوشمند، IoT بخشی از جنبه های متعدد زندگی شما خواهد بود. اینترنت اشیا IoT می‌تواند به بیماران در استفاده از برنامه های دارویی کمک کند، صرفه‌جویی در صورت حساب ها را برای خانواده ها انجام دهد و برای کسب و کارها و مدیریت دارایی آن ها مؤثر باشد. به همان شیوه، اینترنت اشیا IoT قصد دارد تا مدارس و آموزش را به‌طورکلی تغییر دهد. در ادامه، درباره ی مدارس آینده که شامل ساختمان آن، کلاس های درس، آزمایشگاه ها و امکانات دیگر آموزشی است بحث می‌شود.
مدارس آینده نشان دهنده فشار به سوی تجربه آموزشی و غنی سازی بیشتر درک دانش آموزان است. تخته ها، کتاب های درسی، قلم ها، تجهیزات، سالن ها، ورزشگاه ها، زمین ها، میز ها، ساختمان ها و کل کلاس ها به تکنولوژی ابری متصل می‌شوند که منجر به امنیت و تعامل بیشتر، یادگیری بهتر و افزایش دسترسی در مدارس و دانشگاه ها می‌شود.
پس از دسترسی به ورودی مدرسه، دانش آموزان، معلمان و کارکنان از طریق برچسب های RFID در کارت های شناسایی منحصر به فرد شناسایی می‌شوند. این اطلاعات به سیستم مدیریت امنیت مدرسه در ابر ارسال می‌شود و اجازه نظارت بر مدرسه در هر زمانی را می‌دهد. همان سیستم ورود دانش آموزان را به کلاس ثبت می‌کند و نیاز به حضور در ابتدای کلاس را از بین می‌برد.
از کتاب‌های درسی تا Techbooks
کتاب های درسی در کلاس های هوشمند بیشتر شبیه به “کتاب های فنی” می‌باشند. کتاب های درسی با تکنولوژی پیشرفته و با قلم های هوشمند دانش آموزان را قادر می‌سازد بخش های جالب یا دشوار را برجسته کنند که البته در سیستم مدیریت کلاس درس ذخیره می‌شود. ابزارهای علمی در آزمایشگاه های فیزیک و شیمی در حال حاضر به ابر متصل می‌شوند، ضبط و ذخیره داده ها برای ایجاد یک گزارش آزمایشگاهی استاندارد به صورت خودکار و بدون نیاز به کتابچه راهنمای کاربر انجام می‌شود. بدین ترتیب، علاوه بر یادگیری بیشتر، دانش آموزان قادر نخواهند بود گزارشات آزمایشی خود را از روی یکدیگر کپی کنند.
مدارس آینده دارای امنیت بیشتری خواهند بود اما آیا این نیاز به حفظ حریم خصوصی دانش آموزان را دارد؟ در برخی مدارس دولتی مدرن، دانش آموزان معمولاً کلاس خود را ترک می‌کنند. و با عبور از سالن و رفتن به سرویس بهداشتی از بخش دیگر مدرسه خارج می‌شوند. با هوشمند سازی مدارس حرکت دانش آموزان به ابر منتقل می‌شود. و مسیر رفت و آمد آن ها در مدرسه ثبت می‌شود. اگرچه این روند ممکن است برای دانش آموزان منضبط آزار دهنده باشد. اما از طرفی دانش آموزان خاطی را کنترل می‌کند.
آموزش دقیق‌تر
کلاس های درس به تخته های هوشمند متصل خواهند شد، همان طور که ورزشگاه ها و زمین های فوتبال با میکروفون های هوشمند طراحی شده‌اند. کلاس های هوشمند مجهز به تخته های هوشمند مشکلات از عقب ماندن دانش آموزان از درس را رفع می‌کنند. دانش آموزان می‌توانند یادداشت های گذشته در برنامه وب کلاس را بررسی کنند. زیرا تخته هوشمند همه موارد نوشته شده را ثبت می‌کند. همین امر برای کلاس موسیقی نیز صادق است. اگر معلم شما نام یک ترکیب را در سیستم بنویسد. تخته هوشمند پیشنهاد می‌کند که ملودی ها را تجزیه و تحلیل کند. و یا برنامه را برای دانش آموزان فراهم کند تا زمینه یادگیری بیشتری فراهم کند.
کاربرد های اینترنت اشیا در حوزه آموزش (تخته‌های هوشمند)
حتماً برای شما پیش آمده است که هنگام نوشتن مطالب درسی از روی تخته ی کلاس، معلم تخته را پاک کند و شما از نوشتن باز بمانید. تخته های هوشمند در کلاس های درس با ذخیره نمودن مطالب درسی، این مشکل را بر طرف کرده‌اند. تمام یادداشت ها با استفاده از این تکنولوژی ثبت و همیشه در دسترس دانش آموزان خواهد بود. این روند منجر به ایجاد یک همکاری مؤثر بین دانش آموزان می‌شود چرا که آن ها می‌توانند یاد داشت های Smartboard را از طریق سیستم مدیریت آنلاین کلاس مورد بحث قرار دهند.
تعریفی که دانش آموزان از تخته‌های هوشمند در وبسایت ویکی پدیا ارائه داده‌اند به شرح زیر است: ” یک تخته‌ی سفید تعاملی به شکل یک صفحه نمایش بزرگ لمسی است که به طور مستقل برای انجام وظایف و عملیات استفاده می‌شود.”
تخته های هوشمند بخش مهمی از کلاس های درسی هوشمند را تشکیل می‌دهند زیرا آنها می‌توانند به عنوان یک مرکز برای همه‌ی دستگاه های متصل در یک کلاس درس عمل کنند. به عنوان مثال، در یک کلاس موسیقی معلم در مورد نوشتن نت ها و ترکیب آن ها با یکدیگر توضیح می‌دهد. یک صفحه‌کلید هوشمند به معلم این امکان را می‌دهد که به صورت به هنگام نحوه‌ی یادگیری نت ها را با شنیدن صدای هر کدام از آنها و ساختن آهنگ با آن ها را به دانش آموزان تعلیم دهد.
علاوه بر این، همان تخته های هوشمند می‌توانند یادداشت های ترکیبی که قبلاً در کلاس به اشتراک گذاشته شده بودند. را برای استفاده‌های بعدی و به عنوان مرجع برای دانش آموزان ارائه دهند. بدین ترتیب تخته های هوشمند می‌توانند معلم را قادر به رفع اشکالات دانش آموزان به صورت به هنگام کرده و تجربه‌ی تدریس را به صورت واقعی به اشتراک بگذارند.
آمار به دست آمده از مقالات نشان می‌دهد تجهیزات هوشمند در یادگیری دانش آموزان بسیار مؤثر هستند:
- پذیرش 70 درصد از تخته‌های هوشمند در حوزه آموزش طی پنج سال گذشته
- افزایش 55 درصدی تعاملات دانش آموزان با تجهیزات هوشمند
اما مشکل اصلی که مانع از فراگیری این تکنولوژی ها در نقاط مختلف شده است. هزینه‌ی زیاد به‌کارگیری آن در مدارس است.
GoTouch Pen یک جایگزین مناسب برای تخته‌های هوشمند است. این محصول با استفاده از نور مادون قرمز برای نوشتن روی تخته‌ی وایت برد استفاده می‌شود. قلم آن به وسیله‌ی بلوتوث به یک گوشی هوشمند یا رایانه متصل می‌شود. و امکان نوشتن بر روی هر صفحه‌ی نمایش را فعال می‌کند. این تکنولوژی تعامل معلمان و شاگردان و همچنین مخاطبانی که در سخنرانی ها شرکت می‌کنند با سخنران را فراهم می‌کند. محصولات متنوع تری در این راستا برای ایجاد محیطی فعال تر در مدارس در وبسایت آمازون وجود دارد.
اپلیکیشن‌های اینترنت اشیا در حوزه آموزش زبان‌های خارجی
برای درک چگونگی عملکرد برنامه های اینترنت اشیا IoT در یادگیری زبان، در ادامه بر روی یک مطالعه هیجان انگیز در این رابطه که توسط تیمی از محققان از والنسیا اسپانیا انجام شد، متمرکز می‌شویم. این تیم تحقیقاتی، فرض کردند که یک سیستم از اشیا متصل و رابط هوشمند، توانایی های دانش آموزان اسپانیایی را برای یادگیری زبان انگلیسی بهبود می‌بخشد. برای تست فرضیه‌ی خود، آنها یک محیط یادگیری شبیه سازی شده با یک سیستم IoT کاملاً یکپارچه با فناوری بلوتوث را ایجاد کردند و در پایان دریافتند که شبیه سازی IoT، در واقع، باعث بهبود مهارت شنوایی، خواندن و صحبت کردن دانش آموزان در زبان های خارجی می‌شود، اما چگونه؟
استفاده از سخت افزارهای IoT
استفاده از سخت افزارهای IoT در شبیه سازی یاد گیری زبان های خارجی به معلمان کمک می‌کند تا فرایند یادگیری دانش آموزان را تسهیل کرده و به صورت به هنگام به دانش آموزان کمک کنند و از فرایند یادگیری مستقیم و کمک به دانش آموزان بر اساس نیازها یشان اطمینان حاصل نمایند.
علاوه بر این، سیستم های IoT می‌توانند به طور پیوسته اشکالات دانش آموزان را به صورت فردی افزایش یا کاهش دهند. و این باعث می‌شود که سطح یادگیری دانش آموزان نسبت به یکدیگر تفاوت چشم گیری نداشته باشد. فاصله‌ی بین عملکرد دانش آموزان، به توجه و زمان لازم برای یادگیری مهارت های زبانی نیاز دارد. بدون بهره برداری از تکنولوژی، معلمان قادر به کنترل متناوب دانش آموزان به صورت فردی نیستند، چرا که جمعیت کلاس بیشتر از زمان پاسخگویی به نیازهای تک تک دانش آموزان است. با استفاده از IoT، این مشکل به راحتی بر طرف می‌شود.
شبیه سازی آموزش IoT پیشرفته بسیار جذاب است. با این حال، در مورد دریافت زبان خارجی، مزایای دیگری نیز وجود دارد.
یک سیستم IoT امکان ایجاد تجربه های یادگیری زبان در محیط های غیر درسی را در کلاس های درس فراهم می‌کند. یکی از دلایلی که تجربه فراگیری زبان از طریق برنامه های اینترنت اشیا IoT مؤثر واقع شده این است. که باعث ایجاد فرصت هایی برای دریافت بازخورد به هنگام از زبان مادری می‌شود.
به عنوان مثال تصور کنید که به مادرید سفر کرده و شروع به تمرین صحبت کردن به زبان اسپانیایی با بومیان می‌کنید. وقتی چیزی را درست میگویید. بومیان منطقه می‌توانند یک نشانه ظریف مانند لبخند ارائه دهند. تا به شما نشان دهند که شما را درک کرده‌اند. به طور مشابه یادگیری زبان با استفاده از اینترنت اشیا ، گوش دادن، تکرار و برقراری ارتباط در یک محیط شبیه سازی شده‌ی خارجی را در قالب یک تجربه جذاب قرار می‌دهد. و سیستم IoT می‌تواند این تجربه را از طریق استفاده از اشیا متصل تقلید کند.
در آزمایش فوق، تیم تحقیقاتی یک شبیه سازی ایجاد کرند که در آن دانش آموزان اسپانیایی ابتدا به یک ایستگاه “فروشگاه مواد غذایی” در کلاس درس می‌رفتند و بخشی از مواد غذایی را به زبان انگلیسی بر اساس دستور العمل هایی که بعداً با همنوع آنشان در آشپزخانه مجازی نیاز داشتند، خریداری کردند.
کاربرد پروتکل های ارتباطی اینترنت اشیا
برچسب های ارتباط نزدیک (NFC) برای موارد مختلف مواد غذایی متصل شده‌اند تا آنها را به شبکه بلوتوثی که در اتاق نصب شده است وصل کنند. هنگامی که آنها در “فروشگاه مواد غذایی” وارد شدند، دانش آموزان مجبور بودند یک لیست از اقلام مواد غذایی را بخوانند و با کارمند فروشگاه تماس بگیرند تا اقلام مشخصی را درخواست کنند. زمانی که کارکنان فروشگاه مواد غذایی مورد درخواست خود را به آنها دادند، دانش آموزان این اشیا را با یک اسکنر بلوتوث اسکن کردند و سپس با استفاده از شبیه سازی فعال IoT بازخورد به هنگام را دریافت نمودند.
بدین ترتیب دانش آموزان در یک وضعیت مشابه با زندگی واقعی قرار گرفتند. و متوجه شدند که انتخاب خواروبارشان اثرات “واقعی” که کارکنان مواد غذایی آنها را درک کنند دارد یا نه. در این شبیه سازی، دانش آموزانی که این روند را در سطح بسیار بالایی انجام دادند. (به عنوان مثال همه انتخاب های صحیح را از فهرست مواد غذایی انجام داده بودند).
با چالش های بیشتر در شبیه سازی (آشپزخانه) مواجه شدند. زیرا شبیه سازی IoT عملکرد آنها را تغییر و به سطح بالاتری انتقال داده است. به همین ترتیب، دانش آموزانی که مشکلاتی را در ارتباط با نکات دریافت شده یا انتخاب مواد فهرست مواد غذایی داشتند. دوباره همان مرحله‌ی قبل را باید تکرار می‌کردند.
به صورت همزمان، این سیستم فرصتی برای معلم پیش می‌آورد. تا در کلاس درس راه برود و عملکرد دانش آموزان را ارزیابی نماید. البته، در هر شبیه سازی، معلمان می‌توانند این کار را انجام دهند. تفاوت با شبیه سازی مبتنی بر IoT این است. که دانش آموزان به طور همزمان توسط سیستم یکپارچه IoT هدایت و نظارت می‌شوند.
بنابراین، شبیه سازی IoT به نظارت بر دانش آموزان، تسهیل یادگیری، و معلمان برای بحث های فردی با دانش آموزان بیشتر، کمک می‌کند. اما بهترین بخش شبیه سازی توسط IoT کمک به جمع آوری داده ها در مورد دانش آموزان است.
سیستم های IoT و شبیه سازی های مربوطه این نوع، یادگیری جذاب و سرگرم کننده برای معلمان و دانش آموزان را به طور یکسان گسترش می‌دهد. این یک فرصت هیجان انگیز در حوزه آموزش و پرورش است. و IoT بخش مهمی از تحولی است که دنیای ما در حال مشاهده آن است.
مطالب پیشنهادی