Αξιοποίηση του διαδικτύου των πραγμάτων (Iot) για δημιουργική stem εκπαίδευση

Μάνου, Αγγελίνα

Utilization of internet of things (Iot) for creative stem education

Μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία

Author

Μάνου, Αγγελίνα

Date

2022-03-14

Advisor

Drosos, Christos

idpe_80697711.pdf (15.81Mb)

Keywords

STEM education ; Internet of things ; IoT ; Διαδίκτυο πραγμάτων ; Arduino UNO ; Bluetooth ; Κινητά τηλέφωνα

Abstract

Είναι γεγονός, ότι τα τελευταία χρόνια όλο και περισσότερο αναδεικνύεται ο ρόλος και η σημασία της συνδυασμένης εκπαίδευσης, που έχει καθιερωθεί διεθνώς να αποκαλείται εκπαίδευση STEM, ως το ακρωνύμιο των αγγλικών λέξεων Science, Technology, Engineering και Mathematics. Η εκπαίδευση STEM , υπάρχει σε διάφορες μορφές εδώ και δεκαετίες και έχει στόχο την παροχή μιας εκπαίδευσης που αντιμετωπίζει την απόκτηση γνώσης από τους ανθρώπους συνολικά και όχι επιμέρους σε κάθε επιστημονικό πεδίο. Γενικά υπάρχουν πολλές απόψεις και παραλλαγές σχετικά με το τί ακριβώς είναι η εκπαίδευση STEM και με ποιους τρόπους και μεθόδους πρέπει να διδάσκεται. Το Internet of Things (IoT) είναι ένα παράδειγμα που συνδυάζει πτυχές και τεχνολογίες που προέρχονται από διαφορετικές προσεγγίσεις. Πανταχού παρόντες υπολογιστές, διάχυτοι υπολογιστές, πρωτόκολλο Διαδικτύου, τεχνολογίες ανίχνευσης, τεχνολογίες επικοινωνίας και ενσωματωμένες συσκευές συγχωνεύονται για να σχηματίσουν ένα σύστημα όπου ο πραγματικός και ο ψηφιακός κόσμος συναντώνται και βρίσκονται συνεχώς σε αλληλεπίδραση. Το δομικό στοιχείο του IoT είναι το έξυπνο αντικείμενο. Βάζοντας νοημοσύνη σε καθημερινά αντικείμενα, μετατρέπονται σε έξυπνα αντικείμενα ικανά να συλλέγουν πληροφορίες από το περιβάλλον, να αλληλεπιδρούν και ελέγχουν το φυσικό κόσμο, αλλά επίσης να διασυνδέονται μεταξύ τους, είτε μέσω του Διαδικτύου, είτε μέσω μονάδων ασύρματης επικοινωνίας Bluetooth, για την ανταλλαγή δεδομένων και πληροφοριών. Στην εργασία αυτή προτείνεται η αξιοποίηση του IoT στην εκπαίδευση STEM για μαθητές των τελευταίων τάξεων των Δημοτικών Σχολείων με κατάλληλες εφαρμογές προσαρμοσμένες στην ηλικία και τις δυνατότητες των μαθητών. Στο τελευταίο κεφάλαιο της εργασίας παρουσιάζονται αναλυτικά χαρακτηριστικές εφαρμογές, οικείες από την καθημερινή ζωή, που θα εισάγουν τους μαθητές έγκαιρα σε ένα περιβάλλον που αλλάζει με πολύ μεγάλη ταχύτητα, στον κόσμο του Internet of Things. Είναι εφαρμογές στο Arduino Uno, που επικοινωνούν ασύρματα, με την χρήση μονάδων Bluetooth, με έξυπνα τηλέφωνα (smartphones) από τα οποία μπορούμε να ελέγχουμε τις διάφορες λειτουργίες.

Abstract

It is a fact that in recent years the role and importance of combined education that has been established internationally to be called STEM education which is the acronym of the English words Science, Technology, Engineering and Mathematics. STEM education, exists in various forms here and decades and aims to provide an education that addresses the acquisition of knowledge by people as a whole and not individually in each scientific field. There are generally many views and variations on what exactly STEM education is and in what ways and methods it should be taught. The Internet of Things (IoT) is a paradigm that combines aspects and technologies coming from different approaches. Ubiquitous computing, pervasive computing, Internet Protocol, sensing technologies, communication technologies, and embedded devices are involved together in order to form a system where the real and digital worlds meet and are continuously in interaction. The building block of IoT is the smart object. By putting intelligence into everyday objects, they are turned into smart objects able to collect information from the environment, to interact and control the physical world, but also to be interconnected, to each other, through Internet or Bluetooth Modules to exchange data and information. This paper proposes the use of IoT in STEM education for students of the last grades of Primary Schools with appropriate applications adapted to the age and abilities of students. The last chapter of the work presents in detail characteristic applications, familiar from everyday life, that will introduce students in time to an environment that is changing very fast, in the world of Internet of Things. They are applications in the Arduino Uno, which communicate wirelessly, using Bluetooth modules, with smartphones (smartphones) from which we can control the various functions.