研究筆記 - LASS 教育用途發想
LASS 教育用途相當廣泛，先解構LASS 知識領域再來發想
知識領域
- 解構知識領域的用途在於指出這個平台，同時可以順便帶到這些主題，由於這些基礎主題，網路上資料很多，這裡就點到為止。
- 完整感測器網路
- 設備
- LinkItONE
- 通訊組件
- 其他元件
- GPS
- Flash
- Sensor data save. re-send
- Battery Management
- 一般周邊
- 個別感測元件
- 雲端
- MQTT broker
- Database
- Json data provider
- Data center
- 使用者端
- Python
- CLI
- Data management/Import/Export
- 後分析(R)
- 網路架構
- 資料管理與分析
- 產品設計
- 為何整個系統要這樣設計，為何不能用其他的來做？一個重點，產品設計是整體性的，是看全部加起來的整體才能做出選擇，選擇的依據在於此產品要提供哪樣的服務，沒有對錯，只有選擇
- wifi 斷線怎麼辦
- 資料時間
- 省電性
LASS 特性
- LASS 設計理念是讓每個人能夠自製感測器，並很方便地將資料進入一個共享的資料庫，讓每個人都能很容易看得到資料，共享給所有人。所以也能夠讓大家很容易地進行分析。
- 所以在進行教學設計的時候，可以適當假設你只要找得到 Sensor, 你就能夠在幾個小時內完成初步新的感測器（當然資料校正會比較花時間）。
- 但由於是社群分享的架構，前人做過的感測器，只要接上去，經由適當的設定就能使用。
- 另一個特性就是強大的後台資源，對於資料管理與分析，一般是比目前現有的工具強大太多（尤其在 Open 的領域）
感測器
- 各式各樣的感測器都有不同的特性與用途，感測器本身就是一門學問，有些感測領域如何正確感測，以及感測值代表的意義都是門學問。藉由對一個感測領域的觀測，很容易就會對那個領域感到興趣，進而廣泛的學習。大家目前不就是因為 PM2.5, 所以對感測有興趣？很多很基本的問題，都會成爲一個人奮鬥一輩子的目標。
- 以 PM2.5 為例
- 何謂 PM2.5, 如何正確量測與校正（感測領域）
- 有哪些感測值（感測器本身）
- PM2.5 =10, 和 PM2.5 = 70 對環境的差異是什麼，對人體的差異是什麼（感測值代表的意義）
- 不同的環境與人為活動對 PM2.5 數值的影響（感測值代表的意義）
使用面
- PM2.5
- 為何要感測 - 環保概念的教育
- 如何感測？
- 感測如何紀錄？
- 感測值如何取得
- 各式各樣環境的比對性
- 移動型觀測
- 資料處理
- 所有感測都有值，有值就要記錄，就要圖表，就要統計，就要分析。
- 面對資料，就要視覺呈現，就要處理怪異資料，讓資料正確。
- 這種基本的技能，一輩子都一樣，你可以嚴肅地去教數學，教資料庫，教機器學習。不過本質而言，跟一隻筆一張紙，去算去分析是一樣的。你要對想要找的資料有感覺，有需求。當你想要找出藏在資料中的金礦時，你自然會找到該用哪些工具去挖，你自然會渴望去學那個東西，因為你知道學會了，金礦就挖得到了。
教育情境發想
- 哈爸不是教育界人士，對教材相對是陌生的，但是相對而言，情境才是源頭，不知道，有趣的問題，才是教育的源頭，由於從事 LASS 遇到很多情境，在此分享。
- 由於有了不知道的問題，Maker 教育是在啟發小孩子問為什麼，自己去找資料，用最土砲的方式去做實驗，然後找到自己問題的答案。我們要教育的不是那個問題的解答，而是找到那個問題解答的方法與態度。重複一次，那個問題與答案不是我們要教的，因為他們會遇到很多我們沒有遇過的問題，我們自己都不會，當然沒有辦法教。
PM2.5
農友說，植物的根溫（根處的溫度）對植物生長有很大影響
- 我們怎麼量根溫
- 根溫跟室溫的差別會有多少？
- 比較深和比較淺的溫度會有多少差異？
- 給土壤蓋被子會不會有差異？
- 會影響哪些植物？
- 會影響什麼？長得快慢？甜不甜？長得好不好？
- 有沒有辦法控制住根溫？
魚友說：ph 值對魚影響很大
- 我們怎麼量ph 值？
- 多酸，多鹼就會搞死魚？
- 適當的 ph 值，魚會不會長得比較快？
- 哪種魚容易被影響？
- 有沒有辦法控制住 ph 值？
下雨
- 學校哪幾天下雨？下多少？
- 是暴雨還是小雨，還是午後雷陣雨
- 小雨在下的時候，請問我們出門不用穿雨衣的機率有多少？
- 請問上下學時間，下雨的機會會不會比較高？
風
- 風速計跟氣象站都好貴，難道不能土砲做一個？只是知道有沒有風有那麼難？
- 今天風大，那整天風都一樣大？早上/中午/晚上哪個時間風大？
- 每次經過高樓大廈旁邊風都超大，離多遠風就會小？小多少？
- 季風來的時候，請問風速成長的速度是多少？
所有的感測器量測，比較性分析都是 LASS 的強項，因為任何感測器量來的資料，事後想到的時候，都隨時可以拿來查詢，比較，分析。以下是比較性的發想
想知道大樓旁邊的距離跟風的影響，擺兩台放一天之後，回來看知道，就知道了。不用眼睛盯著看，儲存，匯出，比較。
根溫跟室溫的差別會有多少？放兩台一起，連升溫時的溫度曲線差異都可以輕易地看出
教育用途基礎
[ 哈爸不是教育人士，有些亂入，請包含 ]
實際教育現場，總是需要教案，教材/教具，說明資料。
問題是一個教師準備這些東西，是相當辛苦的。要是一大堆老師都一起用這個教材，大家都準備一點點，就會很輕鬆。由於大家一起做，學生一起玩，社群上就會有分享，更可激發更多玩法。只能說，又輕鬆，又有趣。教材完整，學生學得快，玩得自然好玩。
簡單說就是要建立社群支援體系，社群分享體系，如果社群能夠形成，此願景就有機會完成。社群成立的基礎，最重要就是開源與分享，純商業化的產品，是很不容易壯大社群，因為部位有人希望為了別人的利益貢獻自己的心力。
LASS 開源基礎，社群組織，全台 Maker 的開放社群，在 Field Try 試煉下，與零件包的供應體系，為教育用途提供了良好的基礎。只要再有良好的規劃，與有心人的投入，相信不久就能給教育帶來些許的貢獻。
教育用途帶起大步驟
- 哈爸的理解，教育用途由這幾方面循序展開，每個情境都可以一這個類似的步驟帶起來。僅以一個為例子，整體社群習慣這個架構，做出對應的支援，讓後續情境能夠複製與展開。
- 目標情境
- 教案設計
- 對應零件包
- LinkItONE ＋雨水感測器 + 有殼最好 （也可讓學生自己做殼）
- 教材延伸
- 教師支援體系
- 分享回饋
- 適合的回饋設計，比方說 FB 群組，自製客製化分享。
教育用途第一案例
- 凡事總要有一個開始，我們需要一些想法，做出第一個案例，在第一個案例中，建立相關的運作體系，讓往後的案例可以快速複製
與 Arduino 在教育用途的比較
- Arduino 非常適合在控制器，硬體程式開發，電路，感測器控制這方面，方便取得，又有很大量的社群支援。如果您是想從事這方面的，千萬不要用 LASS
- LASS 是個感測器網路，方便資料收集，分析與分享。簡單說，去路口買便當，沒有人是開法拉利去的。
LASS 真的貴了點
- 是的，東西好，自然貴了點，法拉利是比腳踏車貴了點。不過 LASS 的團隊也在努力，讓法拉利跟腳踏車一樣便宜。新出的 MTK7688 也強大，但卻便宜很多，LASS 希望能讓 MTK7688，上 LASS , 為大家帶來貢獻
- 以目前LINIT ONE套裝來說，LASS的套裝包 的零件組合，其實並不貴，但是因為要配合教育用途，所以要推出一個比較精簡版的LASS教育版，使用MTK7688，大概可去掉GPS、GPRS模組等費用，降低建置成本。
- 目前有使用Ardiuno Uno加上網路來擷取資料，不過感測器的誤差值與穩定度尚待比較，持續進行中。
LASS for 教育目前現狀 - 2016/03/03
- 除了常見的Field Try 零件包，目前 LASS 已經有很多樣的設備，資料上傳雲端管理，也適合分析。也可以提供感測資料給其他的系統
- 設備方面
- 除了 PM2.5, 溫濕度的感測上傳，設備還有不同特性
- 有 LCD , 小型全彩顯示感測值
- Relay 控制空氣清淨機
- 完整氣象站範例 - 有雨量，風速與風向 github
- 感測器支援方面
- NH3, CO, NO2 ( APP= Air-1 )
- 農業感測 [ TBD ]
- 針對教育方面，有一點進展
- 給種子講師的授課相關資料 - LASS 教學建議
- 一些相關教材的研發 - LASS - 零件包 - 教育種子計畫
- 目前的成果 - 書：Ameba 空氣粒子感測裝置設計與開發(MQTT篇)
- 目前已有教材的收集 - [ TBD ]
- 展示相關
- http://www.3203.info/map.html
- http://nrl.iis.sinica.edu.tw/LASS/show.php?device_id=FT1_001
- http://nrl.iis.sinica.edu.tw/LASS/heatmap/PM25.html
- http://iot.sparkfuture.io/pm25
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相關資源