Edu Lab-on-Board: 10 ชุดทดลองอิเล็กทรอนิกส์และระบบสมองกลฝังตัวเพื่อการเรียนรู้เชิงปฏิบัติ

โครงการวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนา Edu Lab-on-Board ชุดทดลองอิเล็กทรอนิกส์และระบบสมองกลฝังตัวเพื่อการเรียนรู้เชิงปฏิบัติ จำนวน 10 รูปแบบ สำหรับใช้ในการเรียนการสอนด้านอิเล็กทรอนิกส์ ไมโครคอนโทรลเลอร์ ปัญญาประดิษฐ์ และระบบอัตโนมัติ โดยออกแบบให้มีขนาดเล็ก พกพาสะดวก นักศึกษาสามารถนำกลับไปฝึกปฏิบัติและศึกษาต่อได้ด้วยตนเองนอกเวลาเรียน พร้อมทั้งมีต้นทุนการผลิตต่ำ ซ่อมบำรุงและผลิตเพิ่มเติมได้ภายในสถาบัน โครงการครอบคลุมการออกแบบวงจรและแผ่นวงจรพิมพ์ การสร้างต้นแบบ การทดสอบการทำงาน การพัฒนาโปรแกรม และการจัดทำใบงานประกอบการเรียนรู้ของชุดทดลองทั้ง 10 ชุด ผลลัพธ์ที่คาดว่าจะได้รับคือชุดทดลองและสื่อการเรียนรู้ที่พร้อมใช้งานจริง สามารถส่งเสริมการจัดการเรียนรู้แบบ Active Learning พัฒนาทักษะด้านวิศวกรรมและเทคโนโลยีของผู้เรียนให้สอดคล้องกับความต้องการของภาคอุตสาหกรรม ตลอดจนสามารถขยายผลสู่การใช้งานในสาขาวิชาและสถาบันการศึกษาอื่น รวมถึงต่อยอดสู่การผลิตและใช้ประโยชน์เชิงพาณิชย์ได้ในอนาคต

ในยุคที่เทคโนโลยีด้านอิเล็กทรอนิกส์และไมโครคอนโทรลเลอร์มีการพัฒนาอย่างรวดเร็ว การเรียนการสอนในระดับอุดมศึกษาจำเป็นต้องปรับตัวให้เท่าทันกับความเปลี่ยนแปลงดังกล่าว ทั้งในด้านเนื้อหา เครื่องมือ และรูปแบบการเรียนรู้ โดยเฉพาะในกลุ่มวิชาปฏิบัติการ ที่ต้องอาศัยชุดทดลองที่สามารถรองรับการสอนที่อิงเทคโนโลยีใหม่ ๆ เช่น IoT, AI และระบบสมองกลฝังตัว ซึ่งหากไม่มีการปรับปรุงอย่างสม่ำเสมอ อาจทำให้ทักษะของผู้เรียนไม่ทันต่อความต้องการของภาคอุตสาหกรรม อย่างไรก็ตาม ชุดทดลองที่มีอยู่เดิมมักมีขนาดใหญ่และใช้งานในห้องปฏิบัติการเท่านั้น ทำให้ขาดความยืดหยุ่นในการเรียนรู้นอกเวลาเรียน เพื่อส่งเสริมการเรียนรู้แบบต่อเนื่องและยืดหยุ่น โครงการนี้จึงมีเป้าหมายในการพัฒนา ชุดทดลองอิเล็กทรอนิกส์และสมองกลฝังตัวขนาดเล็กที่ตอบโจทย์เทคโนโลยียุคปัจจุบัน และที่สำคัญต้องการให้นักศึกษาสามารถพกพาและนำกลับไปเขียนโปรแกรมและศึกษาเพิ่มเติมต่อที่บ้านได้ เนื่องจากการเขียนโปรแกรมจำเป็นต้องใช้เวลาในการเขียนตรรกะหรืออัลกอริทีมค่อนข้างมาก เพื่อให้สามารถฝึกฝน ทบทวน และทดลองเขียนโปรแกรมหรือวงจรเพิ่มเติมได้ตามความสนใจของผู้เรียน ส่งเสริมให้เกิดการเรียนรู้เชิงรุกและสร้างแรงบันดาลใจในการพัฒนาต่อยอดผลงาน เป็นการเปลี่ยนรูปแบบการศึกษาแบบปฏิบัติการรูปแบบใหม่ ในปัจจุบันบอร์ดทดลองสำหรับฝึกหัดเขียนโปรแกรมนั้นมีอยู่ในท้องตลาดมากมาย ซึ่งบอร์ดเหล่านั้นส่วนมากจะมีฟังก์ชันการใช้งานที่หลากหลายเพื่อให้นักเรียนได้เรียนรู้การใช้งานและหัดเขียนโปรแกรมเบื้องต้นได้ ซึ่งจะเหมาะสมกับเด็กเล็กเช่นระดับชั้นประถมศึกษา หรือมัธยมศึกษาตอนต้น เช่นบอร์ด KidBright ดังรูปที่ 1 ซึ่งการใช้ในการเรียนการสอนระดับปริญญาตรีหรือสูงกว่านั้น จะเป็นการเรียนเชิงลึก บอร์ดเหล่านั้นจึงไม่ตอบโจทย์การใช้งาน การออกแบบใหม่เพื่อให้ได้ฟังก์ชันที่ตรงกับผลลัพธ์การเรียนรู้จึงเป็นสิ่งจำเป็น ดังนั้นแต่ละหัวข้อการเรียนรู้จึงจำเป็นจำต้องมีการออกแบบที่แตกต่างกันไป จึงเป็นที่มาของโครงการนี้เพื่อออกแบบชุดทดลองที่เหมาะสมแก่การเรียนการสอนระดับปริญญา ในการออบแบบนั้นด้านงบประมาณในการผลิตจึงมีความสำคัญเป็นอย่างยิ่ง เนื่องจากชุดทดลองมีจุดประสงค์เพื่อที่จะใช้ในการฝึกฝนผู้เรียนที่ยังไม่มีความรู้ด้านนั้นให้มีการลองผิดลองถูก ซึ่งอาจจะมีความผิดพลาดเกิดขึ้นได้เป็นปกติ ดังนั้นชุดทดลองที่พัฒนาขึ้นจึงต้องคำนึงถึงต้นทุนการผลิตที่ต่ำ ใช้อุปกรณ์ที่สามารถหาได้ทั่วไป และมีแบบผังวงจรเพื่อที่จะสามารถซ่อมหรือผลิตเพิ่มได้เองภายในสถาบันฯ หากเกิดความเสียหาย หรือนอกจากนั้นหากมีความต้องการใช้งานเพิ่มในภาควิชาอื่นๆ ช่วยให้สามารถขยายผลการใช้งานในระยะยาวได้อย่างยั่งยืน อีกทั้งยังเป็นแนวทางในการสร้างต้นแบบการเรียนการสอนที่เหมาะสมกับบริบทของการศึกษาด้านวิศวกรรมและเทคโนโลยีในยุคปัจจุบัน