ตอนที่3 ออกแบบเครื่องมือการเรียนการสอนโมบายไร้สายเพื่อพัฒนาการเรียนรู้ของนักเรียนในพื้นที่ห่างไกลความเจริญ EP3: Designing IoLT (Internet of Learning Things)

ตอนที่3 ออกแบบเครื่องมือการเรียนการสอนโมบายไร้สายเพื่อพัฒนาการเรียนรู้ของนักเรียนในพื้นที่ห่างไกลความเจริญ
EP3: Designing IoLT (Internet of Learning Things)

จากตอนที่2 ลงพื้นที่เก็บข้อมูลงานวิจัยครั้งที่หนึ่ง ทำความเข้าใจกลุ่มตัวอย่าง และบริบทของพื้นที่

เราได้ข้อมูลพื้นฐานต่างๆมาพอสมควรที่จะสามารถเป็นแนวทางในการพัฒนาระบบของเราพอจะสรุปดังภาพด้านล่างนี้

capture

Figure. An initial design guideline of the ubiquitous learning platform

จากภาพเราจะเห็นได้ว่าระบบที่จะสร้างขึ้นมาต้องประกอบไปด้วย:

  • สนับสนุนการเรียนการสอนด้านวิทยาศาสตร์ และทักษะในศตวรรษที่21 เนื่องจากผลการศึกษาเราจะเห็นว่านักเรียนไทยมีผลการเรียนด้านวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ ต่ำมากเมื่อเทียบกับประเทศอื่นๆ และยังขาดทักษะที่จำเป็นในศตวรรษที่21 โดยเฉพาะเด็กนักเรียนในชนบท ห่างไกลความเจริญ
  • เครื่องมือต้องมีราคาไม่แพง สามารถนำไปใช้ในบริบทชนบท หรือในโรงเรียนที่ขาดแคลนความพร้อมด้านอุปกรณ์การเรียนการสอนได้
  • เครื่องมือสามารถใช้งานแบบไร้สายได้ เพื่อความสะดวกในการใช้งาน ไม่มีข้อจำกัดเรื่องสถานที่และเวลา สามารถใช้งานได้ทุกที่ ทุกเวลา เคลื่อนย้ายสะดวก
  • เครื่องมือสามารถปรับเปลี่ยนให้สอดคล้องกับความต้องการของผู้เรียน สามารถให้ผู้เรียนนำไปใช้งานต่างๆได้หลากหลาย ตอบรับรูปแบบการเรียนรู้ของนักเรียนได้หลากหลายรูปแบบ
  • ออกแบบให้เหมาะสมกับวัยเด็กนักเรียน สีสัน รูปแบบต้องดึงดูดน่าสนใจ สามารถจับใช้งานง่าย ขนาดไม่ใหญ่ มีความแข็งแรงทนทาน

เครื่องมือที่ออกแบบต้องสอดคล้องกับหลักสูตรการเรียนการสอน ดังนั้นนักวิจัยจึงได้นำหลักสูตรวิทยาศาสตร์ชั้นประถมมาศึกษาดูว่า นักเรียนกลุ่มเป้าหมายของเรานั้นเรียนเรื่องอะไรกันบ้างที่สามารถจะนำมาออกแบบเครื่องมือได้อย่างมีประสิทธิภาพ

capture

เพื่อให้นักเรียนเรียนรู้จากสิ่งที่มีอยู่รอบตัว สภาพแวดล้อมในพื้นที่ของตนเอง (local context) เราจึงเลือกกิจกรรมการเรียนรู้เกี่ยวกับสิ่งมีชีวิต และไม่มีชีวิตจากบทเรียน เนื้อหานี้สอดคล้องกับความต้องการของคุณครูจากบทสัมภาษณ์ในการศึกษาครั้งที่ผ่านมาว่า คุณครูต้องการให้นักเรียนได้เรียนรู้จากสิ่งต่างๆในพื้นที่ มากกว่าการดูตัวอย่างจากYouTube หรือจากตำรา ที่ไม่ได้สอดคล้องกับสิ่งที่มีอยู่ในพื้นที่นั้นๆ

หลังจากเราได้คอนเซปแล้ว เราเริ่มจากการออกแบบภาพร่างของเครื่องมือก่อน

obsy_drawing

แบบร่างของเครื่องมือได้ถูกออกแบบมาเป็นตัวการ์ตูนให้มีความน่าสนใจกับเด็กนักเรียน ที่มีอายุ 6-9 ปี ลักษณะเป็นรูปปลาหมึกที่มีมือหลายมือเปรียบเสมือนความสามารถของเครื่องมือนี้ที่สามารถเก็บข้อมูลต่างๆรอบตัวโดยเซ็นเซอร์ต่าง และมีดวงตาไว้คอยมองเพื่อบันทึกภาพ เครื่องมือจะทำงานแบบไร้สายเพื่อให้ใช้งานเคลื่อนย้ายสะดวก อาจจะสามารถใช้งานในห้องเรียนและนอกห้องเรียนได้ (Inside /outside classroom)

obsy-sys-diagram

ผู้วิจัยตั้งชื่ออุปกรณ์นี้ว่า ออปซี่ (OBSY) ย่อมาจาก Observation Learning SYstem ระบบการเรียนรู้ผ่านการสังเกตุ

capture2ภาพการออกแบบกราฟิกรูปร่างหน้าตาของOBSY

จากรายละเอียดทางด้านเทคนิคแล้วเราจะนำบอร์ด Raspberry Pi ราสเบอรี่พาย มาพัฒนาระบบ เนื่องจากบอร์ดนี้สามารถทำเป็นคอมพิวเตอร์ขนาเล็ก สามารถให้บริการเว็บเซอร์วิสได้ สามารถเชื่อมต่อเครือข่ายไร้สายได้ สามารถเชื่อมต่อกับเซนเซอร์ต่างๆ และกล้องวิดีโอได้ มีข้อมูลและไลบลารี่ที่ช่วยให้เราพัฒนาโปรแกรมได้มากมายและไม่ยากจนเกินไป อีกทั้งบอร์ดมีขนาดเล็กขนาดบัตรเครดิต

1367-07

การออกแบบและพัฒนาเคส

ผู้วิจัยใช้โปรแกรมทางด้านสามมิติเพื่อพัฒนาเคสของ OBSY โดยอาศัยขนาดของบอร์ด RPi เป็นหลัก ในการออแบบแรกๆ OBSY มีลักษณะโค้งมน แต่ด้วยข้อจำกัดในการปรินท์งานแบบสามมิติ เราจึงปรับปรุงให้มีลักษณะเป็นเลี่ยมมากขึ้นแต่ยังคงความน่ารักเหมาะสมกับเด็กอยู่

24-11-2014-19-14-54รูปแบบเคสแรกของOBSYที่มีลักษณะโค้งมน

08-12-2014-18-49-33รูปแบบสุดท้ายที่ลงตัวของ OBSY จะสามารถประกอบเข้าด้วยกันได้โดยไม่ต้องขันน้อต และสามารถปรับเปลี่ยนหน้าตา ส่วนประกอบบางส่วนได้ในภายหลัง เช่นตัวครอบตา เพิ่มหนวด ปาก หมวก

obsy_toon3d

ภาพกำหนดสีและรายละเอียดต่างๆก่อนพิมพ์สามมิติ

ก่อนที่เราจะพิมพ์แบบสามมิติ เราต้องแน่ใจว่าส่วนประกอบแต่ละชิ้นสามารถขึ้นรูปได้จริงโดยไม่มีส่วนใดส่วนหนึ่งผิดพลาด ผู้วิจัยนำโปรแกรม Meshmixer มาตรวจเช็คส่วนที่เราจะพิมพ์อีกครั้ง ข้อสังเกตุจะอยู่ตรงถ้ามีส่วนใดส่วนหนึ่งลอยจากพื้น ส่วนนั้นจำเป็นจะต้องมีการพิมพ์ชิ้นพลาสติกไปรองรับ มิฉะนั้นโครงสร้างหลักจะยุบลงมาได้ เนื่อจากระบบการพิมพ์พลาสติกสามมิติจะพิพ์จากด้านล่างไปสู่ด้านบน ในภาพด้านล่างจะเห็นว่าจะมีส่วนที่เป็นกิ่งก้านพลาสติกที่ถูกโปรแกรมดังกล่าวสร้างมาซัพพอร์ต

02-12-2014-08-29-47

page123ภาพทดสอบการพิมพ์สามมิติด้วยเครื่อง Cubify

20141128_131259_resized.jpg

12487029_856799034436478_6585620324921027665_o

20151030_120711

การพัฒนาซอฟแวร์ แอพพลิเคชั่น

Prototype ตัวต้นแบบ OBSY ถูกสร้างมาเพื่อศึกษาความเป็นไปได้ในการสร้างการเรียนรู้แบบไร้สาย ระบบที่สร้างขึ้นมีจึงเน้นให้ใช้ง่านสะดวกและพัฒนาไม่ให้มีความซับซ้อนมาก ผู้วิจัยได้พัฒนาซอฟแวร์ในส่วนของฮาร์ดแวร์โดยการเชื่อต่อเซนเซอร์ต่างๆเข้ากับRPi เขียนโปรแกรมด้วย Python เพื่อนำข้อมูลจากขา Input (GPIO) ของ RPi เข้ามาและบันทึกไว้ในรูปแบบ JSON file ภาพวิดีโอและภาพที่ถูกถ่ายจะจัดเก็บไว้ใน folder โดยกำหนดชื่อภาพให้เป็นข้อมูลต่างๆที่เราเก็บเข้ามาเลย เช่นวัน เวลา และข้อมูลเซนเซอร์ต่างๆ

img_20141024_113705

เนื่องจากเรามีข้อจำกัดเรื่องอุปกรณ์ที่ใช้ติดต่อสื่อสารกับOBSY แทปเล็ตที่โรงเรียนมีอยู่มีความหลากหลาย การติดตั้ง Native app มีความลำบากเนื่องจากถูกล้อคไว้ เราจึงออกแบบเว็บแอพลิเคชั่นที่มีความยืดหยุ่นให้ แทปเล็ต สมาร์ทโฟน หรือคอมพิวเตอร์ สามารถเชื่อมต่อเข้าไปใช้งานได้สะดวก

04-03-2015-11-33-41

capture

เว็บแอพของ OBSY จะดึงข้อมูลเซนเซอร์ต่างๆมากจากไฟล์ JSON และแสดงภาพวิดีโอปัจจุบันจากกล้อง PiCam แอพถูกเขียนด้วย JavaScript และ HTML5 เมื่อผู้ใช้งานกดปุ่มถ่ายภาพ หรือจัดการภาพถ่ายใน Image Gallery สคริปจะไปรันไฟล์ PHP เพื่อดำเนินการต่างๆในตัวของ OBSY

เพื่อเพิ่มความสะดวกให้กับนักเรียนในการใช้งาน OBSY เราจึงนำขากล้องถ่ายรูปแบบบิดงอได้มาต่อกับตัว OBSY เพื่อให้นักเรียนสามารถติดตั้ง จับคล้องกับสิ่งต่างๆได้สะดวก

doc_f1

เมื่อเราพัฒนาเครื่องมือต้นแบบเสร็จแล้ว ขั้นตอนต่อไปเราก็จะนำไปทดลองกับกลุ่มตัวอย่างก่อน เพื่อจะได้นำผลที่ได้นำมาปรับปรุงให้ดีขึ้นเพื่อใช้ในการทดลองครั้งสุดท้ายกับกลุ่มที่ใหญ่ขึ้น

สรุปแนวทางการออกแบบ (อ้างอิงได้จากเอกสารด้านล่าง)

  • Provide science related learning activity ออกแบบเครื่องมือสนับสนุนการเรียนการสอนทางวิทยาศาตร์ คณิตศาสตร์ เพื่อพัฒนาศักยภาพการเรียนรู้ สร้างการมีส่วนร่วม และสนใจในเนื้อหาการเรียนมากขึ้น
  • Provide low-cost sensor devices which work with existing schools’ tablet computers ออกแบบเครื่องมือราคาถูกที่สามารถใช้ร่วมกับเทคโนโลยีเดิมที่มีอยู่แล้วได้ เช่น แทปเล็ตคอมพิวเตอร์
  • Provide reliable local wireless technology ออกแบบระบบเครือข่ายไร้สายที่ไม่ต้องพึ่งพาระบบอินเตอร์เน็ต ในพื้นที่ที่ห่างไกลความเจริญ
  • Provide child-friendly and attractive user interface ออกแบบให้เหมาะสมกับเด็กนักเรียน
  • Provide customisable and personalised learning experience ออกแบบบทเรียนใให้สอดคล้องกับรูปแบบการเรียนรู้ ความสนใจ ของผู้เรียน และบริบทของพื้นที่

บทความตอนต่อไปเราจะไปดูการนำ OBSY ต้นแบบของเราไปทดลองกับกลุ่มตัวอย่างกันครับ

ตอนที่4 การทดลองอุปกรณ์ต้นแบบ EP4: testing the prototype

เอกสารอ้างอิง

Advertisements

2 thoughts on “ตอนที่3 ออกแบบเครื่องมือการเรียนการสอนโมบายไร้สายเพื่อพัฒนาการเรียนรู้ของนักเรียนในพื้นที่ห่างไกลความเจริญ EP3: Designing IoLT (Internet of Learning Things)

  1. Pingback: ตอนที่4 การทดลองอุปกรณ์ต้นแบบ EP4: testing the prototype | Spidy Learning & OBSY Development

  2. Pingback: ตอนที่2 ลงพื้นที่เก็บข้อมูลงานวิจัยครั้งที่หนึ่ง ทำความเข้าใจกลุ่มตัวอย่าง และบริบทของพ

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s