اینترنت اشیا و کاربرد های آن در یادگیری الکترونیکی

چکیدهاینترنت اشیاء (IOT) کمک می کند که هر یک از اشیاء جهان واقعی از طریق اینترنت با یکدیگر اتصال شوند که این اشاره به پیشرفت تکنولوژی دارد. شیء هایی که متصل هستند به عنوان اشیاء شناخته می شوند. این اتصال از اشیاء های مختلف از طریق اینترنت با قابلیت ارسال و دریافت اطلاعات تعداد زیادی از برنامه های کاربردی تقریبا در هر زمینه مانند مراقبت های بهداشتی، کسب و کار، حمل و نقل، کشاورزی، مدیریت ، آموزش و پرورش می باشد. این مقاله به طور کلی در مورد اینترنت اشیاء و تاکید خاص بر یادگیری الکترونیکی و نیز در مورد برنامه های دیگر بحث می کند.در نهایت این مقاله یک مدل استفاده یادگیری هوشمند از اینترنت اشیاء بر تکنیک های استفاده از عناصر بازی از یادگیری الکترونیک می دهد.مقدمهاز زمان ارسال اولین پیام بین دو کامپیوتر آرپانت دور از هم 47 سال می گذرد . بیست سال بعد، تیم برنرز لی چیزی را ابداع کرد که انقلابی در جهان – شبکه جهانی (www) در پی داشت. در مراحل ابتدایی، www یک سیستم بود که از لحاظ ارسال اطلاعات و بازیابی آن بسیار کارآمد بود. WWW بیش از چند صفحه وب استاتیک بود که شامل پیوند به برخی صفحات دیگر بود و می توانست اطلاعات مورد نیاز را از طریق مرورگر و حرکت از یک صفحه به صفحه دیگر دریافت کند. با گذشت زمان، این سناریو تغییر پیدا کرد و ما شاهد ظهور وب 2.0 بودیم. بر خلاف Web 1.0، کاربر یک وب سایت می تواند فراتر از خواندن صرف اطلاعات و حرکت از یک صفحه به صفحه دیگر با استفاده از لینک ها مواردی دیگری را نیز انجام دهد. در حال حاضر، کاربر می تواند به راحتی و راحت تر از گذشته با وب سایت و سایر کاربران وب ارتباط برقرار کند. برخی از نمونه های وب 2.0 عبارتند از برنامه های کاربردی مانند فیس بوک، یوتوب، و فلیکر و غیره. امروز ما در عصر وب 3.0 هستیم و همچنین کامپیوترها می توانند اطلاعات موجود در صفحات وب را به صورت هوشمند تفسیر کنند و همچنین اطلاعات را ایجاد و توزیع کنند. تا به امروز، اینترنت به معنای برقراری ارتباط با دیگران بود که بدین ترتیب می توانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند، اطلاعات را به اشتراک بگذارند، پیام های ارسالی و حتی برگزاری کنفرانس های ویدئویی را در برنامه های خود داشته باشند. اما با ظهور وب 3.0، به غیر از تعاملات انسان با انسان و انسان با ماشین، ما همچنین با تعاملات ماشین با ماشین نیز مواجه هستیم. یک مثال ساده برای توضیح تعامل ماشین به ماشین می تواند مکالمه بین یک سنسور دما و یک تهویه مطبوع باشد. فرض کنید که یک سنسور دما به طور مداوم دمای اتاق را کنترل می کند و هنگامی که درجه حرارت اتاق بالاتر از سطح خاصی باشد یک سیگنال به سیستم تهویه مطبوع ارسال می کند تا به طور خودکار روشن شود (این تعامل می تواند غیرمستقیم باشد، سرور می تواند به صورت یک واسط عمل کند). در حال حاضر فرض کنید که درجه حرارت به پایین ترین سطح ممکن می رسد، سپس سنسور دماسنج یک سیگنال را به AC می فرستد، اما این بار موجب خاموش شدن ان می شود. IoT از فناوری شناخته شده با نام M2M استفاده می کند. M2M به معنای تعامل ماشین با ماشین است. می توان گفت که M2M یک پیوند کلی بین دو شیء در دنیای واقعی است.به عبارت ساده، IoT یک اتصال بین اشیایی است که از طریق اینترنت به هم متصل شده اند. این شی می تواند هر چیزی باشد - تلفن همراه، لپ تاپ، لامپ، تلویزیون، AC، یخچال و یا حتی یک کارخانه. می توان هر شیء را با استفاده از سنسورهای خاص به یک شیء هوشمند تبدیل نمود و زمانی که این اشیاء هوشمند با هم ارتباط برقرار می کنند اینترنت اشیا (IoT) شکل می گیرد. می توان اینترنت اشیا را این گونه تعریف کرد: اینترنت اشیا (IoT) شبکه ای از اشیایی می باشد که به صورت هوشمندانه با سنسورهای جاسازی شده به یکدیگر متصل شده اند و می توان از محرک ها برای جمع آوری داده ها استفاده نمود و حتی انها را با سایر موارد به اشتراک گذاشت.در این راستا سیسکو یک قدم جلوتر برداشته و مفهوم اینترنت اشیا (IoT) را مورد استفاده قرار داده است و آنها آن را اینترنت همه چیز نامیده است (IoE). طبق گفته سیسکو، سازمان ها از قبل اینترنت اشیا (IoT) را تجربه کرده اند - اتصال شبکه ای از اشیا؛ به زودی برخی از قابلیت ها مانند آگاهی از زمینه، استقلال انرژی و افزایش قدرت پردازش به این موارد افزوده می شود و سپس IoT به IoE تبدیل می شود. این مقاله به طور مختصر در مورد این مفهوم در بخش های بعدی به بحث خواهد پرداخت. همچنین، طبق تحقیقات انها، 99.4 درصد از اشیاء فیزیکی که می توانند بخشی از IoE باشند، هنوز متصل نیستند.اینترنت اشیا (IoT) یک مفهوم متحول کننده است و تقریبا در زمینه مراقبت های بهداشتی ، کسب و کار ، حمل و نقل ، کشاورزی ، مدیریت و آمورش و پرورش وغیره کاربرد دارد. در بخش های بعدی، این مقاله در مورد معماری IoT، برخی از فن آوری های توسعه یافته و مورد استفاده شده ، کاربردهای آن در یادگیری الکترونیکی و مسائلی که باید مورد بررسی قرار گیرند بحث می کنیم.مروری بر ادبیات :در این بخش برخی از کارهای قبلی ارائه شده در این زمینه مورد اشاره قرار گرفته است. طبق گفته سیسکو ، سازمانها در حال حاضر اینترنت اشیا (IoT) - اتصال شبکه ای اشیا را تجربه کرده اند، به زودی برخی از قابلیت ها مانند آگاهی از زمینه، استقلال انرژی و افزایش قدرت پردازش به این موارد افزوده می شوند و سپس IoT به IoE تبدیل می شود. همچنین، طبق تحقیقات انها، 99.4 درصد از اشیاء فیزیکی که می توانند بخشی از IoE باشند، هنوز متصل نیستند. این مقاله این نتیجه را در بر دارد که "ارزش فوق العاده ای در ارتباط با شبکه های هوشمند در زمینه آموزشی وجود دارد. این مقاله نشان می دهد که تاثیر بالقوه IoE در ایجاد بستر مناسب تر برای آموزش، درگیر شدن و انگیزش فراگیر دانشجویان و تسریع در زمان برای تسلط امری مشهود است. مزایای اتصال افراد، فرآیندها، داده ها و اشیا، اتصال قابل اعتماد و دسترسی مداوم باید تضمین شود. علاوه بر این برای پذیرش IoE، هر دو طرف سیاست گذاران و مربیان باید نه تنها برای بهره برداری، بلکه باید برای درک خطرات بالقوه آماده باشند".بر طبق GSMA ، " IoT می تواند خدمات زندگی را بهبود بخشد" و در همان مقاله در مورد نقش IoT در آموزش و پرورش این چنین بیان می دارد: "در آموزش و پرورش، راه حل های مبتنی بر تلفن همراه می تواند فرایند یادگیری را با نیازهای هر دانش آموز تطبیق داده، بهبود سطح مهارت کلی را در پی داشته باشد، در حالی که اتصال کلاس های مجازی و فیزیکی برای یادگیری راحت تر و قابل دسترس تر است. " بر طبق گزارش Ru Xue و همکارانش "ممکن است IOT به عنوان ستون فقرات برای محیط یادگیری در همه جا حاضر باشد و محیط های هوشمند را برای شناسایی و تطبیق اشیاء و بازیابی اطلاعات از اینترنت برای تسهیل قابلیت های سازگاری خود فراهم کند. ممکن است یادگیرنده دانش را نه تنها با اتصال به یادگیری محتویات را از طریق شبکه ها با استفاده از کامپیوترهای رومیزی و یا دستگاه های دستی بی سیم مانند PDA (دستیار شخصی دیجیتال) و تلفن های همراه، بلکه با برقراری ارتباط با ریزپردازنده ها (به عنوان مثال RFID - شناسایی فرکانس رادیویی) تعبیه شده در دستگاه دریافت نماید. " در تحقیقی که توسط جورج گومز و همکاران انجام شد، دو گروه 25 نفره از دانشجویان در یک دوره مشابه ثبت نام کردند. اما یک گروه با استفاده از روش های سنتی و دیگری استفاده از سیستم تعاملی اینترنت اشیا تحت آموزش قرار گرفتند. پس از انجام آزمایشات مختلف و تجزیه و تحلیل، آنها نتیجه گرفتند که اینترنت اشیا که به عنوان یک ابزار برای پشتیبانی از فرایند اموزش مورد استفاده قرار گرفته است توانسته عملکرد دانشجویان را بهبود بخشد. " کاربرد های IoT :• بهداشت و درمان: نظارت بر بیمار، ردیابی از طریق دکتر، ردیابی پرسنل، نظارت بر وضعیت سلامت بیمار در زمان واقعی، اطلاعات تخصصی پیش بینی کننده برای کمک به پزشکان و متخصصین.• خرده فروشی و لجستیک: کنترل زنجیره تامین، برنامه های هوشمند خرید، مدیریت محصول هوشمند، ردیابی ایتم ها، پیگیری ناوگان.• حمل و نقل هوشمند: حمل و نقل هوشمند از طریق ترافیک اطلاعات پویا در مورد تقاضای اطلاعات و بهینه سازی کوتاه ترین مسیر سفر.• خانه هوشمند: استفاده از انرژی، استفاده از آب، کاربردهای کنترل از راه دور، سیستم های تشخیص.• نظارت بر محیط زیست: آلودگی هوا، نظارت بر سر و صدا، آبراه ها، نظارت بر صنعت.• کشاورزی: خانه های سبز، کمپوست، مدیریت آبیاری، مدیریت رطوبت خاک. ارتباط بین یادگیری الکترونیکی و IOT : یادگیری الکترونیکی به نوعی از یادگیری اشاره می کند که "به صورت الکترونیکی" اتفاق می افتد و معمولا شامل استفاده از اینترنت می باشد. فرایند یادگیری الکترونیکی باعث می شود که روند یادگیری برای دانش آموزان و همچنین معلمان کارآمد تر باشد. یادگیری الکترونیکی باعث می شود یادگیری جنبه تعاملی بیشتری داشته باشد و در نتیجه کارآمدتر باشد. تا به کنون یادگیری الکترونیکی محدود به کلاس های مجازی، سخنرانی ها و انیمیشن های ویدئویی، آموزش های آنلاین و مواد آموزشی می باشد. اما معرفی IoT در یادگیری الکترونیکی واقعا می تواند به تغییر نحوه آموزش کمک کند. نکات زیر نشان می دهد که چگونه IoT می تواند مسیر آموزش را تغییر دهد.• برخی از محصولات IoT در بازار وجود دارد که می تواند تاثیر زیادی بر نمونه های یادگیری الکترونیکی مانند تخت های هوشمند و highlighters دیجیتالی داشته باشد. اسکنر مارکر یک نشانگر دیجیتال است که می تواند هر متن چاپ شده را اسکن و آن را به دستگاه شما انتقال دهد که این قابلیت فرایند یادداشت برداری را فوق العاده سریع و آسان می سازد.• تراشه های RFID می تواند برای ردیابی هر جسم فیزیکی، حتی گیاهان و حیوانات و جمع آوری اطلاعات در مورد این اشیاء، ذخیره آن در ابر مورد استفاده واقع شود. بعدا می توان این اطلاعات را برای انجام نتیجه گیری های مختلف مورد تجزیه و تحلیل قرار داد. این امر می تواند برای محققان بسیار مفید باشد.• کدهای QR امروزه نسبتا محبوب هستند.این کدها می توانند در کتاب ها برای دسترسی به هر گونه منابع اضافی تعبیه شوند و یا دانشجویان می توانند آنها را در کارهای آفلاین خود جاسازی کنند که ان نیز می تواند به یک مجموعه آنلاین از پروژه مرتبط شود. دستگاه های IOT راه و مسیر خلاقیت دانش آموزان جوان هستند و این یک فرصت عالی برای درک، کنترل و ساخت چنین سیستم هایی می باشد.با افزایش فن آوری های مبتنی بر ابر همراه با داده کاوی و تجزیه و تحلیل داده های بزرگ، به نظر می رسد آینده IoT بسیار امیدوار کننده باشد چرا که کاربردهای زیادی با ان همراه خواهند بود. بنابراین، نکات مورد بحث فوق تنها برخی از امکانات متعددی است که در آن IoT می تواند در راستای یادگیری الکترونیکی مورد استفاده واقع شود، پیشرفت های تکنولوژیکی همراه با تخیل تنها محدودیت هستند. انواع روش های یادگیری الکترونیکی :یادگیری الکترونیکی در حال حاضر با استفاده از فنون و تکنیک های مختلف اجرا می شود. برخی از تکنولوژی ها به طور خاص برای همین منظور طراحی شده اند، در حالی که دیگر موارد می توانند به عنوان ابزار موفق یادگیری الکترونیکی مانند بازی مورد استفاده واقع شوند. برخی از فن آوری های مورد استفاده در یادگیری الکترونیکی عبارتند از:1. فن آوری های ارتباطی مانند ایمیل، SMS، شبکه اجتماعی و انجمن ها.2. برخی از نرم افزار های ویژه برای افزایش تجربه یادگیری الکترونیکی طراحی شده اند. برای مثال، نرم افزاری که تخته سفید را برای تماس های کنفرانس ویدیویی، به اشتراک گذاری روی صفحه و غیره اضافه می کند.3. سیستم مدیریت محتوا (CMS) و پایگاه های داده به طور موثر برای یادگیری الکترونیکی مورد استفاده قرار می گیرند. این موارد برای ذخیره محتوای درسی، انجام آزمون های آنلاین و تولید گزارش های آزمایشی استفاده می شوند.4. امتحان آنلاین، فیلم آموزشی و پادکست. از آنجا که تکنیک های مختلف یادگیری الکترونیکی ذکر شده است، لازم به ذکر است که موثرترین تکنیک یادگیری الکترونیکی عناصر بازی است. عناصر بازی از بازی ها متفاوت است. این روند اعمال تفکر طراحی بازی به برنامه های غیر بازی را در پی دارد. اما معنی این کار چیست؟ به سادگی این موضوع بدان معنی است که فرایند یادگیری همانند یک بازی تعاملی تر است. بخش بعدی پیشنهاد می دهد که اگر یک معماری یادگیری الکترونیکی مبتنی بر تکنیک عناصر بازی باشد قدرت IoT ارتقا می یابد. VI آموزش و یادگیری صحیح و مشارکت قبل از ورود به معماری واقعی، ابتدا بیایید کمی درباره مزایای عناصر .بازی در یادگیری الکترونیکی صحبت کنیم1. عناصر بازی می تواند سطح بالایی از تعامل را به ارمغان بیاورد. یادگیرندگان در طول بازی و حین یادگیری موضوعات سرگرم کننده ای را تجربه می کنند. این موضوع باعث افزایش یادآوری و تثبیت می شود. از این رو، یک تجربه بهتری را برای یادگیری فراهم می کند.2. عناصر بازی یک محیط یادگیری بهتر فراهم می کند. این موضوع می تواند برای ارائه جایگزین های ایمن برای شرایط زندگی واقعی و تسهیل تثبیت بهتر دانش مورد استفاده قرار گیرد.3. یادگیرندگان فورا از نقاط ضعف خود مطلع می شوند که این مورد به آنها کمک می کند تا بر روی این نقاط کار کنند و از این رو افزایش تعامل را در پی دارد.4. در حال انجام بازی ها، مزایای مجازی را به صورت نقاط، فهرست های رهبری و غیره دریافت می کنیم. این عوامل در قالب عوامل انگیزشی برای بیشتر و بیشتر بازی کردن عمل می کنند. عناصر بازی می تواند همین کار را برای یادگیری انجام دهد. این امر باعث می شود یادگیری به شکل بیشتر و بیشتری اعتیاد آور باشد!استفاده از مفاهیم اینترنت اشیا (IoT) در یادگیری الکترونیکی و استفاده از مفاهیم تولید، باعث آموزش هوشمند، در دسترس و جذاب خواهد شد. zhu، و همکاران یک چارچوب تحقیقاتی برای آموزش هوشمندانه ارائه کرده اند. با توجه به این چارچوب ، اموزش هوشمند دارای سه المان مهم می باشد : محیط یادگیری هوشمند ، آموزش هوشمند ، یاد گیرندگان هوشمند.محیط یادگیری هوشمند: در محیط یادگیری هوشمند بر خلاف محیط یادگیری متعارف، یادگیرندگان به منابع و سیستم های یادگیری به شیوه ای همه جانبه دسترسی دارند، به عنوان مثال، یادگیری می تواند در هر زمان و هر مکانی انجام شود. چنین محیط هایی حتی ابزارهایی برای تجزیه و تحلیل بهترین مکان و بهترین زمان برای یادگیرنده جهت مطالعه فراهم می کند. محیط یادگیری هوشمند موثرتر و جذاب تر است.فن آوری های مختلف سخت افزاری و نرم افزاری می تواند در یک چنین محیط یادگیری استفاده شود. یک تخته سفید تعاملی، یک تبلت، تلفن همراه، اشیا کلاس درس هوشمند مانند میز هوشمند، کیسه الکترونیکی و ... بعضی از نمونه های رده سخت افزاری هستند. اجزای نرم افزاری می تواند شامل سیستم های آموزشی و ابزار، منابع آنلاین، پیام رسانی، شبکه های اجتماعی و منابع وبلاگ، ابزار تحلیلی و مجازی سازی باشد.روش pedagogics هوشمند : روش های متداول اموزشی در این دوره معتبر نیست . با پیوستن به IoT در زمینه اموزش ، مسائل اموزشی به وضوح افزایش می یابد. این باعث می شود که مربیان و محققان در زمینه توسعه روش های جدیدی از تعلیم و تربیت کار کنند که بع دانش آموزان کمک می کند دانش را به طور موثر و کارامد تری کسب کنند.با توجه به Chattil و همکاران "رویکرد دانش شناختی در یادگیری مبتنی بر فراهم ساختن دسترسی دانشجویان به مجموعه ای از گرههای دانش ضمنی صریح است و کنترل آنها برای انتخاب و جمع آوری گرهها به نحوی که برای غنی سازی شبکه های دانش شخصی انها مناسب است، صورت می گیرد".همانطور که چارچوب آموزش هوشمند در حال حاضر مورد بحث قرار گرفته است، اکنون ما باید یک مدل ارائه دهیم که باعث شود آموزش با استفاده از تکنیک عناصر بازی جذاب تر شود. این مدل شامل المان های ذیل است:• یادگیرندگان هوشمند• دستگاه های هوشمند• محیط یادگیری هوشمند• آموزش های هوشمند• موتور عناصر بازی•سهام دارانیادگیرندگان هوشمند: یادگیرندگان هوشمند می توانند کاربران نهایی این سیستم باشند. آنها "هوشمند" خواهند بود زیرا آنها یک سیستم یادگیری را انتخاب خواهند کرد که کاملا متفاوت از یک سیستم معمولی است! یادگیرندگان با استفاده از دستگاه های هوشمند با این سیستم ارتباط برقرار می کنند.دستگاه های هوشمند: این ها "اشیایی" را متصل می کنند که می توانند به رویدادهای کاربر پاسخ دهند. این ها می توانند دستگاه هایی مانند گوشی های هوشمند، رایانه یا تبلت باشند. برای ساده سازی آن، هر شی ء که متعلق به یادگیرنده است و به سیستم متصل است یک دستگاه هوشمند محسوب می شود. این می تواند یک قلم هوشمند یا یک کیسه هوشمند باشد!محیط های یادگیری هوشمند و آموزش های هوشمند: محیط های یادگیری هوشمند و آموزش های هوشمند در بخش VI این مقاله مورد بحث قرار گرفته است.موتور عناصر بازی: موتور عناصر بازی به خودی خود یک مفهوم پیچیده است، اما به عنوان یک بلوک واحد در شکل 3 نشان داده شده است تا همه چیز را ساده سازی کند. موتور عناصر بازی یک زیر سیستم است که مسئولیت تولید محتوا و ایجاد تجربه ی یادگیری را موثرتر می سازد. بعضی از روش های معمول عناصر بازی عبارتند از:عناصر بازی مبتنی بر سطح: دانشجویان باید سطوح مختلف را در زمان مشخص مورد نیاز تکمیل کنند.بازی مبتنی بر آواتار: این رویکرد با ایجاد مسیرهای مختلف یادگیری، ترکیب سوالات در هر مسیر و عدم دسترسی به وسایل یادگیری برای ایجاد چالش های سخت تر تبیین می شود.تخصیص وظیفه: یادگیرنده برخی از وظایف جالب را برای تکمیل فراهم می کند که موجب یادگیری یک تجربه سرگرم کننده می شود.بر اساس پاداش: این بر اساس رویکرد مبتنی بر آواتار است، اما یادگیرنده بعضی از مزایا را به صورت نقاط یا فهرست های رهبری ارائه می دهد که به صورت انگیزه برای مشارکت و یادگیری بیشتر عمل می کنند.ذینفعان: ذینفعان به افراد یا سازمان هایی اشاره دارد که روند یادگیری را کنترل می کنند. آنها اهدافی را که منجر به اقدامات هدفمند می شوند، تعیین می کنند. نمونه هایی از ذینفعان مدیریت مدرسه یا معلمان دانش اموز در مدرسه است. ذینفعان می توانند سرپرستان سازمان، مدیران در صورتی که یادگیرندگان کارمندان سازمان و غیره باشند. نتیجه گیریاینترنت اشیا (IoT) به سرعت بسیار بالا در حال گسترش بوده و در حال نیل به پیشرفت های زیادی در هر زمینه می باشد. در زمینه آموزش، IoT آموزش الکترونیکی را به سطح بعدی می برد. ما می توانیم قدرت IoT را برای پیاده سازی محیط یادگیری هوشمند فراهم کنیم که آموزش بهتر و میزان تثبیت بیشتر را تسهیل می کند. این پیشرفت در آموزش و پرورش به تربیت افراد بهتر از نظر مهارت و دانش کمک می کند.این مقاله نیاز و اهمیت IoT، برنامه های کاربردی آن را با تمرکز خاص بر یادگیری الکترونیکی توضیح می دهد. این مقاله همچنین عناصر بازی را به عنوان یکی از روش های یادگیری الکترونیکی در اختیار شما قرار داده است. در نهایت یک مدل آموزشی که هم هوشمند و هم جذاب است پیشنهاد شده است.