کاربرد اینترنت اشیا در آموزش

در یک صبح زمستانی، دانش‌آموزی به نام نیما با لمس تبلتی که به آزمایشگاه مجازی مدرسه متصل است، به یک واکنش شیمیایی انفجاری بر روی صفحه تب‌لت خود نگاه می‌کند. در کنارش، گلدانی هوشمند با حسگرهای رطوبت، به معلم هشدار می‌دهد که هوای کلاس برای تمرکز بچه‌ها بیش‌ازحد خشک است! اینجا، جایی است که تاثیر اینترنت اشیا در آموزش دیده می‌شود: با اتصال دستگاه‌ها به یک شبکهٔ هوشمند، آموزش به معجونی از یادگیری شخصی و کشف استعدادها تبدیل شده است. حالا، دیگر درس خواندن فقط ورق زدن کتاب نیست؛ بلکه پنجره‌ایست به دنیایی که هر دانش‌آموز، قهرمان داستان خودش است. این فقط دریچه‌ای کوچک از کاربرد اینترنت اشیا در آموزش است. با ما در مجله‌ی پل استار همراه باشید تا در این دنیای جدید بیشتر کاوش کنیم.

اینترنت اشیا (IoT) چیست و چه کاربردی در آموزش دارد؟

اینترنت اشیا (Internet of Things یا IoT) به زبان ساده یعنی اشیایی که به یک شبکه اینترنتی متصل هستند و مجموعا داده‌ها را جمع‌آوری وبهینه‌سازی این دستگاه‌ها می‌توانند شامل هر چیزی باشند؛ از لوازم خانگی هوشمند (مانند یخچال، ترموستات) تا خودروها و تجهیزات صنعتی. حال کاربرد اینترنت اشیا در آموزش چیست؟ 

اینترنت اشیا پس از فتح زمینه‌هایی مانند بهداشت، صنعت و امور مالی، همچنان محبوبیت کمتری در صنعت آموزش دارد. اما عقب ماندگی تکنولوژیکی چیزی نیست که بتوانیم مربیان را به خاطر آن سرزنش کنیم. 

مدارس و دانشگاه‌ها در سراسر جهان در حال برداشتن گام‌هایی محکم به سمت آموزش هوشمند هستند؛ تا برنامه‌های آموزشی را به‌روز و برای دانش‌آموزان جذاب کنند. همچنین به آن‌ها کمک می کند تا فرآیندهای مدیریت و مدیریت مدرسه را بهبود بخشند، از منابع حداکثر استفاده را ببرند و بازده مالی سرمایه گذاری در تجارت آموزشی را افزایش دهند.

بیایید ببینیم که چگونه دانشگاه‌ها و مدارس می‌توانند روال یادگیری را با برنامه‌ها و دستگاه‌های IoT تقویت کنند. با هم چند مثال موفق ارائه خواهیم داد و کاربرد اینترنت اشیا در هوشمند سازی مدارس را معرفی خواهیم کرد.

تاثیر اینترنت اشیا در آموزش؛ چه چیزی تغییر خواهد کرد؟

حتی محافظه‌کارترین مؤسسات نیز به دلیل کووید-19 باید چرخشی رادیکال به سمت تکنولوژی انجام می‌دادند. در بهار ۲۰۲۰، مدارس سراسر جهان مجبور شدند دانشگاه‌های خود را ببندند و به سرعت به سمت آموزش آنلاین حرکت کنند. این یک چالش نه تنها برای مدل های آموزشی سنتی، بلکه برای پایداری مالی این تجارت نیز حائز اهمیت بود.

به همین ترتیب، تاثیر اینترنت اشیا در آموزش به چالش کشیدن سیستم‌های آن و یادگیری خارج از کلاس‌های درس و کتابخانه‌های سنتی بوده است. 

انتظار می رود تقاضا برای اینترنت اشیا درحوزه‌ی آموزش و پرورش با سرعت دو رقمی سالانه در 8 سال آینده رشد کند. به احتمال زیاد تعداد دانش‌آموزان کمتری در دنیا وجود خواهد داشت که این فناوری را آزمایش نکرده باشند. گسترش گجت‌های مجهز به اینترنت اشیا، گسترش ظرفیت‌های ذخیره‌سازی، و ارزان‌تر شدن خدمات ابری و همچنین تقاضای فزاینده برای آموزش‌های مد روز، شتاب‌دهنده‌های تقاضا خواهند بود. اینترنت اشیا همان فناوری‌ای است که می‌تواند به پاسخی موفق برای یافتن ثبات مالی برسد. تحلیلگران انتظار دارند اینترنت اشیاء جهانی در بازار آموزش از 6.01 میلیارد دلار در سال 2020 به 17.42 میلیارد دلار تا سال 2028 افزایش یابد که به طور متوسط ​​14.22 درصد در سال در طول دوره پیش بینی افزایش می‌یابد. انتظار می‌رود افزایش استفاده از دستگاه های متصل، پذیرش سریع آموزش الکترونیکی و افزایش راه حل‌های مبتنی بر ابر در دسترس، دلایل اصلی توسعه اینترنت اشیا در بازار آموزش باشد.

کاربرد اینترنت اشیا در مدارس به چه شکل است؟

کلاس‌های هوشمند، با تجهیزاتی مانند تخته‌های سفید هوشمند، پروژکتورهای متصل به اینترنت و سیستم‌های حضور و غیاب خودکار (مثلاً با کارت‌های RFID یا تشخیص چهره)، بستری فعال فراهم می‌کنند. این سیستم‌ها به‌صورت خودکار نور، دما و رطوبت کلاس را براساس نیاز دانش‌آموزان تنظیم می‌کنند تا فضایی ایده‌آل برای یادگیری فراهم شود. در حوزه یادگیری شخصی‌سازی‌شده، دستگاه‌های پوشیدنی مانند ساعت‌های هوشمند یا برچسب‌های حسگر، فعالیت‌های جسمی و سطح تمرکز دانش‌آموزان را رصد می‌کنند و به معلمان کمک می‌کنند تا برنامه‌های آموزشی را متناسب با نیازهای فردی تنظیم کنند. همچنین، تحلیل داده‌های حاصل از آزمون‌های آنلاین یا فعالیت‌های کلاسی، نقاط ضعف و قوت هر دانش‌آموز را شناسایی می‌کند.  

در آموزش از راه دور پیشرفته، آزمایشگاه‌های مجازی با استفاده از اینترنت اشیا، امکان کنترل تجهیزات آزمایشگاهی را از راه دور فراهم می‌کنند. این فناوری به ویژه در درس‌هایی مانند علوم یا مهندسی کاربرد دارد. ربات‌های آموزشی متصل به اینترنت نیز با تعاملی‌تر کردن فرآیند یادگیری، به دانش‌آموزان در درک مفاهیم پیچیده یا یادگیری زبان کمک می‌کنند.  

از سوی دیگر، ایمنی و امنیت محیط‌های آموزشی با حسگرهای حرکتی، دوربین‌های هوشمند و دستگاه‌های ردیابی سلامت بهبود می‌یابد.

کاربرد IoT در مدارس هوشمند؛ از رویا تا واقعیت

بیایید به راه‌حل‌های خاصی نگاه کنیم که با موفقیت اجرا شده‌اند و در حال حاضر به ایجاد تجربه یادگیری همه کاره‌تر و عمیق‌تر و فرآیند مدیریت آموزشی موثرتر کمک می‌کنند.

اتوبوس هوشمند Kajeet

هدف توسعه‌دهندگان برنامه اتوبوس هوشمند (شرکت آمریکایی Kajeet) کمک به دانش‌آموزان مدرسه‌ای برای دسترسی ایمن و رایگان به اینترنت در هنگام سفر با اتوبوس مدرسه بوده است.  این محصول شامل یک مودم برای انتقال سیگنال Wi-Fi و 5G و همچنین پلتفرم ابری Kajeet Sentinel است. با توجه به پروتکل‌های امنیتی داخلی اینترنت اشیا، کودکان می‌توانند از طریق اینترنت به سایت‌های امن مرتبط با یادگیری متصل شوند و همچنین تکالیف خود را انجام دهند.

حداکثر ۶۵ دانش‌آموز می‌توانند در یک زمان به شبکه متصل شوند. سازنده آن تأکید دارد که این سرویس به پر کردن شکاف دیجیتال برای آن دسته از کودکانی که در خانه به اینترنت دسترسی ندارند کمک می‌کند، زیرا تعداد این کودکان تنها در ایالات متحده ۳۰ درصد تخمین زده می‌شود. علاوه بر این، مدیریت مدرسه می‌تواند اطلاعات کامل حرکت اتوبوس را دریافت کند که خیال همه از بابت امنیت کودکان راحت باشد.

تکنولوژی IPEVO

شرکت آیپِوو (IPEVO) ابزارهای آموزشی مانند دوربین‌های اسناد را توسعه می‌دهد که با بهینه‌سازی آموزش از راه دور، به معلمان کمک می‌کند از روش‌های قدیمی فاصله بگیرند و به فناوری‌های مدرن روی آورند. این دوربین‌ها امکان نمایش زندهٔ تصاویر را روی صفحهٔ بزرگ یا در برنامه‌های کنفرانس آنلاین (مانند زوم، اسکایپ و گوگل میت) فراهم می‌کنند.  

با استفاده از نرم‌افزار اختصاصی آیپِوو، معلمان می‌توانند تصاویر را ضبط کرده، با قابلیت‌هایی مانند زوم، فیلترهای ویدیویی و ساخت ویدیوهای «کلاس معکوس» (flipped classroom) ویرایش کنند. همچنین، این دوربین‌ها به‌عنوان وب‌کم برای تدریس آنلاین قابل استفاده هستند. آیپِوو با حذف ویژگی‌های غیرضروری، محصولاتی مقرون‌به‌صرفه برای معلمان و دانش‌آموزان با توان مالی مختلف ارائه می‌دهد.  

ربات‌های لوکو

شرکت لوکوروبو (LocoRobo) محصولاتی برای آموزش علوم کامپیوتر و رباتیک به دانش‌آموزان مقطع پیش‌دبستانی تا دبیرستان تولید می‌کند. ربات مای لوپی (My Loopy)، یک ربات تعاملی مجهز به هوش مصنوعی و حسگرهای IoT است که با بازی، شوخی و واکنش به محرک‌هایی مانند لمس، نور، صدا و حرکت، مفاهیم پایهٔ STEM و کدنویسی را به شکلی سرگرم‌کننده آموزش می‌دهد. این ربات با بیش از ۲۵۰ پاسخ و عبارت، به محیط اطرافش واکنش نشان می‌دهد و حتی بدون نیاز به اپلیکیشن، برای کودکان بالای ۴ سال قابل استفاده است.  

با اتصال به اپ رایگان مای لوپی، کودکان می‌توانند با استفاده از بلوک‌های برنامه‌نویسی رنگی، چراغ‌های ربات را کنترل کنند، انیمیشن چشمانش را تنظیم کنند یا موسیقی و جملات طنز برایش طراحی کنند. این شرکت با تمرکز بر سادگی و تعامل، یادگیری مهارت‌های دیجیتال را از سنین پایین ممکن می‌سازد.  

مزایا و چالش‌های پیاده‌سازی اینترنت اشیا در سیستم آموزشی

با وجود علاقهٔ دانشگاه‌ها و مدارس به استفاده از IoT برای بهبود یادگیری، چالش‌هایی مانع گسترش این فناوری می‌شود. در ادامه، برخی از این موانع و راهکارهای احتمالی بررسی می‌شوند.

الف) چالش‌های اینترنت اشیا در مدارس

۱. نگرانی‌های امنیتی و حریم خصوصی

افزایش دستگاه‌های متصل به اینترنت اشیا، شبکه‌های آموزشی را در برابر حمله‌های سایبری مانند دزدی داده، فیشینگ، یا باج‌افزارها آسیب‌پذیر می‌کند. این موضوع نه‌تنها اعتبار مؤسسات آموزشی را تهدید می‌کند، بلکه مشکلات جدی برای دانشجویان ایجاد می‌کند.
رعایت سیاست‌های امنیتی و آموزش «بهداشت دیجیتال» به کارکنان و دانش‌آموزان، و استفاده از تأمین‌کنندگان معتبر به کاهش این نگرانی کمک می‌کند.

۲. هزینهٔ بالای پیاده‌سازی

هزینه‌های خرید سخت‌افزار، نرم‌افزار، آموزش معلمان، و نگهداری شبکه‌های پرسرعت، برای مدارس دولتی یا مؤسسات بزرگ به‌ویژه در مقیاس گسترده، چالش‌برانگیز است.
استفاده از مشاوران برای انتخاب راهکارهای IoT مقرون‌به‌صرفه و متناسب با نیازها، سفارش راهکارهای سفارشی از فروشندگان باتجربه و بهره‌گیری از تولیدکنندگانی که محصولات IoT را با قیمت مناسب برای آموزش عرضه می‌کنند می‌تواند راهگشا باشد.

۳. کمبود زیرساخت برای ذخیره و پردازش داده

دستگاه‌های IoT حجم عظیمی از داده تولید می‌کنند که زیرساخت‌های قدیمی بسیاری از مؤسسات آموزشی از ذخیره‌سازی یا پردازش آن پشتیبانی نمی‌کنند. این مسئله خطر از دست‌دادن داده‌ها یا نشت اطلاعات حساس را افزایش می‌دهد.
استفاده از پلتفرم‌های ابری برای ذخیره‌سازی امن و مقیاس‌پذیر داده‌ها، ایجاد نسخه‌های پشتیبان و به‌روزرسانی زیرساخت‌های محلی از جمله اقدامات مورد نیاز است.

ب) مزایای اینترنت اشیا در مدارس

۱. یادگیری شخصی‌سازی‌شده

اینترنت اشیا به اساتید اجازه می‌دهد رویکردی فردمحور برای هر دانش‌آموز اتخاذ کنند. حسگرهای IoT به معلمان کمک می‌کنند محتوای درسی را براساس نیازهای هر فرد تنظیم کنند، و ربات‌های آموزشی امکان تغییر سرعت و محتوای آموزش را برپایه پاسخ‌های دانش‌آموزان فراهم می‌سازند. این فناوری به‌ویژه برای دانش‌آموزان با نیازهای خاص (مانند استفاده از تبدیل متن به گفتار یا هدست‌های واقعیت مجازی) مفید است. دسترسی به اطلاعات در هر مکان نیز به یادگیری در زمان و محیط دلخواه کمک می‌کند.

۲. اتوماسیون فرایندها و کاهش بوروکراسی

IoT با خودکارسازی فعالیت‌های وقت‌گیر مانند تصحیح اوراق امتحانی، ثبت نمرات، یا تکمیل گزارش‌ها، زمان بیشتری برای خلاقیت و توسعه مهارت‌های معلمان ایجاد می‌کند. سیستم‌های هوشمند حضور و غیاب، اطلاع‌رسانی به والدین، و رونویسی خودکار درس‌ها با میکروفون‌های هوشمند نیز از دیگر مزایای این فناوری است. دانش‌آموزان می‌توانند از رونوشت جلسات برای مرور مطالب یا افزودن یادداشت استفاده کنند.

۳. بهینه‌سازی مصرف منابع

مدارس و دانشگاه‌ها با استفاده از IoT می‌توانند هزینه‌های عملیاتی را کاهش دهند. دستگاه‌های هوشمند قادرند روشنایی، سیستم تهویه، یا پروژکتورها را در صورت عدم نیاز خاموش کنند. مدیران حتی از راه دور می‌توانند این تنظیمات را اعمال کنند یا سیستم را برای عملکرد خودکار برنامه‌ریزی نمایند. ترکیب IoT با هوش مصنوعی نیز به تحلیل الگوهای مصرف و بهینه‌سازی استفاده از فضاها و تجهیزات کمک می‌کند.

۴. ایمنی دانش‌آموزان، معلمان و محیط آموزشی

اینترنت اشیا با استفاده از دوربین‌های هوشمند، کارت‌های شناسایی RFID، و حسگرهای تشخیص دود یا نشت آب، ایمنی محیط‌های آموزشی را افزایش می‌دهد. این سیستم‌ها نه‌تنها می‌توانند جلوی ورود افراد غیرمجاز را بگیرند، بلکه امکان ردیابی موقعیت دانش‌آموزان در ساختمان را نیز فراهم می‌کنند. کنترل اتوماتیک حضور و غیاب و اطلاع‌رسانی به موقع در مواقع اضطراری، از دیگر مزایای این فناوری است.

آینده اینترنت اشیا در آموزش؛ فرصت‌ها و تحول دیجیتال

با سرعت گرفتن روند دیجیتالی‌ شدن آموزش، مدارس نیز به‌دنبال راهکارهایی نوآورانه برای بهبود کیفیت یادگیری و مدیریت منابع هستند. در این میان، کاربرد IoT در مدارس به‌عنوان یکی از موثرترین ابزارهای تحول آموزشی شناخته می‌شود. اینترنت اشیا با اتصال دستگاه‌ها، سنسورها و سیستم‌های هوشمند، به مدارس کمک می‌کند محیطی ایمن، هوشمند و منطبق با نیازهای فردی دانش‌آموزان فراهم کنند.

کاربرد اینترنت اشیا در هوشمند سازی مدارس تنها به ابزارهای دیجیتال محدود نمی‌شود، بلکه طیف گسترده‌ای از امکانات را پوشش می‌دهد: از حضور و غیاب خودکار و مدیریت هوشمند روشنایی و تهویه گرفته تا ایجاد فضای آموزشی تعاملی با کمک ربات‌ها، واقعیت افزوده و ابزارهای یادگیری تطبیقی. این فناوری حتی امکان نظارت بر سلامت دانش‌آموزان و افزایش امنیت فیزیکی مدارس را نیز فراهم می‌کند.

علاوه بر ارتقای تجربه آموزشی، IoT در کاهش هزینه‌ها و بهینه‌سازی مصرف انرژی نقش چشم‌گیری دارد. مدیران می‌توانند از طریق داده‌های جمع‌آوری‌شده تصمیمات هوشمندانه‌تری برای مدیریت فضا، برنامه‌ریزی درسی، و نگهداری تجهیزات بگیرند. همچنین، یکپارچه‌سازی IoT با هوش مصنوعی، آینده‌ای پیشرفته‌تر و تحلیلی‌تر را برای مدارس رقم خواهد زد. در مجموع، کاربرد IoT در مدارس و کاربرد اینترنت اشیا در هوشمند سازی مدارس نه‌تنها کیفیت یادگیری را متحول می‌کند، بلکه راه را برای ایجاد مدارس هوشمند، ایمن و پویای فردا هموار می‌سازد—مدارسی که نه‌تنها با فناوری کار می‌کنند، بلکه با آن زندگی می‌کنند.

سوالات متداول

۱. مدیریت هوشمند کلاس‌های حضوری با اینترنت اشیا: چگونه؟

یکی از انواع کاربرد اینترنت اشیا در مدارس استفاده از سنسورهای حضور و سیستم‌های هوشمند تهویه و نورپردازی است؛ که می‌تواند به بهبود مدیریت کلاس‌های حضوری کمک کند. این فناوری‌ها به معلمان این امکان را می‌دهند که محیط کلاس را به‌طور خودکار تنظیم کنند و به‌این‌ترتیب کیفیت یادگیری بهتری فراهم می‌شود. با استفاده از چنین ابزارهایی، به‌وضوح  تاثیر اینترنت اشیا در آموزش  و فرآیند آموزشی مدرسه یا دانشگاه‌تان را خواهید دید.

۲. چطور اینترنت اشیا به آموزش دانش‌آموزان با نیازهای ویژه کمک می‌کند؟ 

از جمله کاربرد اینترنت اشیا در آموزش مدارس ویژه می‌باشد؛ به این معنا که اینترنت اشیا می‌تواند تحولاتی اساسی در فرآیند یادگیری‌شان ایجاد کند: فناوری‌های پیشرفته‌ای مانند هدست‌های واقعیت افزوده، ابزارهای تبدیل متن به گفتار، صندلی‌های هوشمند و حسگرهای وضعیت جسمی، به این دسته از دانش‌آموزان کمک می‌کنند تا تجربه آموزشی متناسب با نیازهای خاص خود داشته باشند. این فناوری‌ها نه‌تنها به ارتقای دسترسی برابر کمک می‌کنند، بلکه تجربه یادگیری را به شیوه‌ای شخصی‌سازی‌شده و مبتنی بر توانایی‌های فردی فراهم می‌سازند. شناخت انواع کاربرد IoT در مدارس مانند موارد بالا می‌تواند شما را ده قدم جلو بیندازد.

۳. داده‌های اینترنت اشیا در مدارس: چه اطلاعاتی جمع‌آوری می‌شود و چگونه به آموزش کمک می‌کند؟

 اینترنت اشیا می‌تواند داده‌های بسیار ارزشمندی را جمع‌آوری کند که به بهبود کیفیت آموزشی کمک می‌کند. این داده‌ها شامل میزان حضور، میزان تمرکز، زمان تعامل با ابزارهای آموزشی، وضعیت فیزیکی محیط، و حتی رفتار حرکتی دانش‌آموزان است. با جمع‌آوری و تحلیل این داده‌ها، معلمان می‌توانند روند پیشرفت هر دانش‌آموز را دقیق‌تر ارزیابی کرده و روش‌های تدریس را به‌صورت مؤثرتر تطبیق دهند. این استفاده از داده‌های لحظه‌ای و تحلیل آن‌ها به بهبود کاربرد اینترنت اشیا در آموزش و همچنین به ایجاد یک سیستم آموزشی داده‌محور و دقیق‌تر منجر می‌شود. در نهایت، تاثیر اینترنت اشیا در آموزش، بهبود تصمیم‌گیری‌های آموزشی و شخصی‌سازی فرآیند یادگیری است.

نتیجه‌گیری

در این مقاله به بررسی کاربرد اینترنت اشیا در آموزش و تاثیر آن در آموزش پرداختیم.

تاثیر اینترنت اشیا در آموزش را می‌توان به «برداشتن آب از سرچشمه» تشبیه کرد؛ کنایه از آن‌که اگر آغاز راه درست باشد، فرجام نیز به سامان خواهد بود. بهره‌گیری از فناوری‌های نوین همچون حسگرها و سامانه‌های هوشمند، این امکان را فراهم می‌سازد تا فرآیندهای آموزشی از همان ابتدا با دقت و کارآمدی بیش‌تری هدایت شوند. این فناوری‌ها نه‌تنها وظایف آموزشی معلمان را تسهیل می‌کنند، بلکه تجربه‌ی یادگیری را برای دانش‌آموزان به مسیری هدفمند، تعاملی و متناسب با نیازهای فردی بدل می‌سازند.

از سوی دیگر، تاثیر اینترنت اشیا در آموزش فراتر از ابزارهای صرف است؛ این فناوری بنیان‌گذار تحولی ژرف در ساختارهای آموزشی است و مدارس را به محیط‌هایی هوشمند، پویا و آینده‌نگر بدل می‌کند. این روند همانند «راهی که سنگ را هموار می‌سازد»، موانع پیش‌روی یادگیری را می‌زداید و مسیر آموزش را به سوی اثربخشی، عدالت و نوآوری سوق می‌دهد.

امیدواریم این مقاله به پرسش‌های شما جواب‌هایی سودبخش ارائه کرده باشد. برای مطالعه آثار بیشتر، با ما در مجله پل استار همراه باشید.