De ervaringen van Serge de Beer met het Internet der Dingen in het onderwijs

Serge de Beer heeft de afgelopen maanden een experiment uitgevoert rondom het het Internet der Dingen in het Onderwijs. Over dit experiment doet hij in deze blogpost verslag: wat was het doel, wat waren de uitdagingen en wat waren de uitkomsten? Bekijk de video en het verslag om een manier te zien waarop het Internet der Dingen een rol kan spelen in het onderwijs.

Op een mooie dag in de zomer van 2012 bedachten we, in één van de meest historische plekken van Nederland, het concept History of Objects. Met een aantal teams van leerlingen en onderwijsexperts waren we bij elkaar gekomen in De Waag, in het centrum van Amsterdam. Het thema die dag was “Wat kan het Internet der Dingen voor het onderwijs betekenen”.

Omdat het volgen van een grote groep studenten voor veel docenten een uitdagende activiteit is, ontwikkelde we een concept, waarbij het makkelijker wordt om studenten te volgen. Hierbij worden de activiteiten rond een object (bijvoorbeeld een machine of een ruimte) geregistreerd, bewaard en “terugkijkbaar” gemaakt.

Na wat knutselen konden we aan het eind van de dag een werkend prototype te laten zien. Dit heeft er uiteindelijk toe geleid dat wij van Kennisnet dit concept mochten uitwerken in een praktijksituatie. Gekozen werd om een draaibank voor het bewerken van metaal, uit te voeren met twee camera’s en een sensor. Deze gegevens worden verzameld en aangeboden voor de docent en leerlingen om een gemaakte oefening te bespreken.

In dit verslag wordt voornamelijk gekeken naar de techniek achter dit concept. De onderwijskundige gedachten er achter zijn meegenomen in het concept. Hoe het zal uitwerken in de praktijk zal nog moeten blijken.

Voorbereiding
Onderwijsprojecten met een hoog technisch karakter vragen over het algemeen om goede afstemming vooraf. Door schade en schande wijs geworden, zijn wij hier direct mee begonnen, in plaats van de andere betrokkenen pas op het moment te informeren wanneer een probleem zich voordoet. Ter voorbereiding zijn de volgende stappen genomen:

Ontdekken Internet of Things-technologie
Om dit project tot een goed einde te brengen was het noodzakelijk om te weten welke technologie beschikbaar is en hoe deze gebruikt kan worden. Omdat dit een relatief nieuw vakgebied is, was er helaas nog niet veel leermateriaal beschikbaar. Uiteindelijk heb ik één vrij compleet boek gevonden, dat een aanknopingspunt gaf om verder te werken. Uiteindelijk was het toch vooral een kwestie van het doorzoeken van Internet, naar aanwijzingen en een hoop experimenteren. De soldeerbout is maar zelden uit het stopcontact geweest. Op het terras van een Franse “gîte” bouwde ik die zomer mijn eerste GPS ontvanger, die de gemeten locaties zelf naar een database in de cloud kon schrijven.

Betrekken van de collega’s
De docenten en directie van het LIFE College was direct enthousiast over dit concept. Zeker in een groot technieklokaal (bij LIFE College de omvang van een voetbalveld) is het handig om technische ondersteuning te krijgen bij het gedetailleerd bespreken van opdrachten.

Lastiger werd het toen we ontdekte dat de gemiddelde school zo goed is beveiligd, dat het niet mogelijk is om de dergelijke experimentele technologie toegang te geven tot internet. Door de medewerkers van onze ICT-afdeling vroegtijdig te betrekken, was het toch mogelijk om deze beveiliging te omzeilen.

De uitvoering
Na de voorbereidingen is de technologie uiteindelijk, in een proefopstelling, opgebouwd bij LIFE College. De volgende zaken apparatuur werd gebruikt:

Lijst van apparatuur:
2 x webcam Logitech (met microfoon)
1 x Arduino UNO
1 x Ikalogic toerenteller
1 x Windows PC

Aanvankelijk hadden we de verwacht de toeren direct te meten vanaf de draaibank. Door een verouderd systeem bleek dit niet mogelijk. Een aanpassing hiervan was ver boven ons budget. Uiteindelijk heb ik een optische toerenteller gevonden, die met behulp van UV licht en reflectie op afstand toeren kan meten en zelfs heel nauwkeurig.

Lijst van software en webdiensten:
Arduino omgeving, met script in C.
Cosm cloud oplossing voor opslag data
YouTube voor opslag video
Eigen software webcam voor registratie video

Eén van de lastigheden waar we tegenaan zijn gelopen, is de output van de toerenteller. Deze schrijft standaard naar het LCD display, maar voor deze toepassing, hadden we dus de mogelijkheid nodig om dit signaal af te vangen. Uiteindelijk is dit gelukt en met een formule konden we het toerental op de juiste manier weergeven, opslaan en verzenden. De fabrikant heeft inmiddels, naar aanleiding van dit project, aangegeven dat zij de output op de toerenteller zullen verbeteren. Ook wordt het dan niet langer noodzakelijk de telling te starten vanaf de teller zelf.

Toepassing in de les
Met behulp een prototype van een App de beelden van de camera’s samengevoegd in een App. Helaas ontbrak het ons nog aan de tijd om ook realtime de gegevens van de draaibank hierbij weer te geven. Deze toevoeging zal nog worden gemaakt. De synchronisatie vindt nu plaats door de YouTube-video’s op het zelfde moment in de werkelijke tijd te laten starten. Hiervoor kan een visuele “botsing” worden gebruikt die frame-nauwkeurig naast elkaar gelegd kan worden. Deze techniek wordt in de filmindustrie ook gebruikt in de vorm van het clapboard. Met de geproduceerde klap, kan eventueel ook een extern audiofragment worden gesynchroniseerd. In dit project hebben we bedacht om een flits te tonen van een led-lamp. Het moment dat deze flitst, wordt ook een herkenbare en afwijkende waarde naar de toerental-registratie gestuurd, zodat ook deze kan worden gesynchroniseerd.

Met behulp van de verzamelde gegevens kan een docent, samen met één of meerdere leerlingen, de beelden terugkijken. Elke fase van de opdracht kan op deze manier geëvalueerd worden. Zonder deze hulpmiddelen is het vrijwel onmogelijk, om dit op een dergelijke gedetailleerde manier te doen. Leerlingen kunnen vaak niet meer precies aangegeven hoe zij bepaalde handelingen in de opdracht hebben verricht en docenten zijn niet in staat om bij alle leerlingen de opdracht van begin tot eind te volgen.

Vervolg
De techniekdocenten van Lentiz | LIFE College zijn enthousiast over deze manier van werken. Daarom is besloten om het project voort te zetten. Hierbij staan onder andere het verder ontwikkelen van de coachings-App op het programma en het maken van een meer permanente opstelling aan de draaibank. Ook is het bedoeling de gegevens op een intelligente manier te gaan analyseren, om leerlingen nog meer inzicht te geven in hun leerproces.



Nieuws over dit project is te volgen via het Twitter-account van Serge de Beer: @sergedebeer