مقرر التدريس المصغر — EDUC4016

أجهزة إنترنت الأشياء

درس تفاعلي للصف الثاني عشر — مادة التقنية المعلوماتية — الفصل الدراسي الأول — الوحدة الأولى: أسس إنترنت الأشياء · الدرس الثاني: أجهزة إنترنت الأشياء. عرض مصغّر لحصة واحدة (60 دقيقة) مدعوم بالصور والمقاطع التجريبية والأنشطة الصفية.

ابدأ الدرس جرّب النشاط التقرير التحليلي

إعداد الطالبة: رهيمة علي راشد الغيثي — الرقم الجامعي 260335 — بإشراف د. أحمد الحوسني

عن الدرس

يتناول هذا الدرس أجهزة إنترنت الأشياء بوصفها المكوّن المادي الذي يمنح الأنظمة القدرة على «الإحساس بالعالم» و«التفاعل معه». يبدأ من فكرة الكائن الذكي، ثم يبني عليها المكونات الأربعة (مستشعر، مشغل، وحدة تحكم، مصدر طاقة)، وينتهي باختيار الجهاز المناسب لمشكلة واقعية. المحتوى مأخوذ من الكتاب المدرسي المعتمد للصف الثاني عشر، والوسائط معزّزة بصور تجريبية ومقاطع قصيرة مع أرقام المصدر.

خطة الحصة (60 دقيقة)

  • 0 – 5 تهيئة: ألغاز منطقية + سؤال يومي (متى شغّلتَ مكيفك عن بُعد؟)
  • 5 – 12 تمهيد: ما هو إنترنت الأشياء؟ ولماذا تُصنَّف الأجهزة؟ + خريطة الوحدة
  • 12 – 40 العرض الرئيس: الكائن الذكي ← التصنيفات ← المكونات ← المستشعرات ← المشغلات
  • 40 – 50 أنشطة: صحيحة/خاطئة بالتصويت + اختيار المشغل المناسب + تحليل مقاطع تجريبية
  • 50 – 60 تقويم ختامي (سؤالان) + واجب: نصيحة مكتوبة لشركة رقمية لتحسين منتج ذكي

أهداف الدرس

هدف معرفي 1

أن يعرّف الطالب الكائن الذكي ويميّزه عن الكائن المُتحكَّم فيه عن بُعد.

هدف معرفي 2

أن يعدّد ستة معايير لتصنيف الأجهزة إلى كائنات ذكية.

هدف معرفي 3

أن يبيّن المكونات الرئيسية الأربعة لأي جهاز ذكي ووظيفة كل منها.

هدف مهاري

أن يصنّف ثلاثة أمثلة من الصور كمُدخلات أو مُخرجات، ويختار الجهاز المناسب لمشكلة واقعية.

أجهزة إنترنت الأشياء حولنا

أمثلة حقيقية من الكتاب: الحاسب، الهاتف الذكي، الساعة الذكية، السماعة الذكية. اختر أي جهاز في بيتك: هل يكتفي بالاستجابة لأوامرك المباشرة، أم يقيس ويقرر ويتعلّم؟

ساعة ذكية ساعة ذكية على المعصم

تتابع النشاط وتقيسه؛ جهاز يستشعر ويوصلك بنتائجك لحظيًّا.

المصدر: Wikimedia Commons — «Smartwatch on wrist»
وحدة تحكم Wi-Fi وحدة تحكم ESP-01

قلب الجهاز الذكي الصغير: تصل بالشبكة وتستقبل الأوامر.

المصدر: Wikimedia Commons — «ESP-01»
لوحة Arduino لوحة أردوينو

وحدة تحكم شائعة تُستخدم في مختبرات المدارس لبناء النماذج.

المصدر: Wikimedia Commons — «Arduino»

ستة معايير لتصنيف الكائنات الذكية (من الكتاب)

قادر على الاتصال بالإنترنت • يحتوي على معالج/ذاكرة (بيانات وبرامج) • مزوّد بمجموعة مستشعرات ومُشمِّسات • يستطيع التفاعل مع مُستخدمين آخرين • يتفاعل مع البيئة المحيطة • يأخذ ويتخذ القرارات.

أمثلة من الكتاب: الهاتف الذكي، الساعات والأحذية الذكية، الكاميرات الذكية، السيارات ذاتية القيادة، الثلاجات والأفران والمكيّفات الذكية، الروبوتات والطائرات بدون طيار، الري الذكي.

المكونات الرئيسية لأي جهاز ذكي

لكل جهاز ذكي أربعة مكونات لا بدّ منها، ومن أتقن هذه الأربعة فهم أي جهاز يراه أمامه في البيت أو الشارع أو المزرعة.

1) المستشعر (Sensor)

مُدخل البيانات: يلتقط معلومة من البيئة (حرارة، رطوبة، حركة، ضوء) ويرسلها للوحدة.

2) المشغل (Actuator)

مُخرج البيانات: ينفّذ أمرًا فيزيائيًّا (تشغيل مصباح، فتح صمام، تحريك محرّك).

3) وحدة التحكم

المُعالج: تستقبل بيانات المستشعر، تقارنها بقواعد، ثم تصدر أمرًا للمشغل.

4) مصدر الطاقة

بطارية، كهرباء، أو طاقة شمسية (كاللوح الشمسي المستخدم في الأنظمة الزراعية).

دورة بيانات إنترنت الأشياء: استشعار ثم اتصال ثم تحليل ثم اتخاذ قرار ثم تنفيذ رسم توضيحي من إعداد الطالبة للمشروع — يوضح دورة مرور البيانات في نظام إنترنت الأشياء.

المستشعرات: حواس الجهاز الذكي

المستشعر هو المُدخل الأساسي؛ بدونه يظل الجهاز «أعمى» و«أصمّ». تُصنَّف المستشعرات حسب المعلومات التي تلتقطها، ومن أمثلتها على مستوى المكوّنات: المحول الضوئي، حساس الحرارة، حساس الرطوبة، حساس الحركة، حساس الموجات فوق الصوتية.

حساس حرارة ورطوبة DHT11

DHT11 — حرارة ورطوبة

يقيس درجة الحرارة والنسبة المئوية للرطوبة؛ يُستخدم في الزراعة الذكية والمناخ المنزلي.

المصدر: Wikimedia Commons — «DHT11»
حساس موجات فوق صوتية HC-SR04

HC-SR04 — موجات فوق صوتية

يقيس المسافة بالصوت مثل الرادار؛ يُستخدم في قياس منسوب الماء أو تجنّع العوائق.

المصدر: Wikimedia Commons — «HC-SR04»
حساس حركة PIR

PIR — حركة

يكشف الحركة (أشعة تحت الحمراء)؛ يُستخدم في أنظمة الإنذار والإضاءة التلقائية.

المصدر: Wikimedia Commons — «PIR sensor»
رسم متحرك لموجات الحساس فوق الصوتية وهي تقيس المسافة رسم متحرك من إعداد الطالبة: إرسال موجة صوتية وقياس زمن عودتها لحساب المسافة.

المشغلات: عضلات الجهاز الذكي

إن كان المستشعر هو الحواس، فالمشغل هو العضلات. يُصنَّف المشغل حسب إنتاجه: مُخرِجات ضوئية (مصابيح LED)، مُخرِجات صوتية (جُرس، مكبر صوت)، مُخرِجات كهرومغناطيسية (مثبّت، قاطع)، مُخرِجات حرارية (سخّان، مبرّد).

محرك سيرفو صغير

محرّك سيرفو

مُخرج حركي بزاوية محددة: يفتح ويُغلق، يميل، يتحكّم في اتجاه الكاميرا.

المصدر: Wikimedia Commons — «Servo motor»
رسم متحرك لمصباح LED يضيء

مصباح LED

أبسط مُخرج ضوئي؛ تُستخدم مصابيح LED في أغلب الأجهزة المنزلية الذكية.

رسم متحرك من إعداد الطالبة (الإصدار الأصلي متوفر على Wikimedia Commons).
ري ذكي في حقل زراعي

صمام ري كهرومغناطيسي

ينفّذ قرار الري في النظام الزراعي الذكي فور قياس الحساس للرطوبة.

المصدر: Wikimedia Commons — «Field irrigation spraying»

تجارب مصوّرة من المختبر

قبل التشغيل: توقّعوا ماذا سيحدث؟ بعده: هل تحقّق توقّعكم؟ هذان المقطعان يحوّلان الشرح إلى ملاحظة تحليلية.

تجربة حساس الموجات فوق الصوتية (HC-SR04) على لوحة أردوينو — قياس المسافة لحظيًّا. المصدر: Wikimedia Commons (رخصة حسب الملف الأصلي).
تتبّع حركة بهوائي باستخدام محرّك سيرفو — مثال عملي على مشغّل ينفّذ قرار وحدة التحكم. المصدر: Wikimedia Commons (رخصة حسب الملف الأصلي).

نشاط تفاعلي: صحيح أم خاطئ؟

جرّب نفس نشاط الحصة: اختر إجابتك، وستظهر لك التغذية الراجعة فورًا.

1. كل كائن مُتحكَّم فيه عن بُعد يُعدّ بالضرورة كائنًا ذكيًّا.

2. المستشعر هو المُدخل والمشغل هو المُخرج في نظام إنترنت الأشياء.

3. زر التشغيل البسيط في الدرج يعدّ جهاز إنترنت أشياء (ذكي).

4. في نظام الري الذكي، الصمام الكهرومغناطيسي يُعدّ مُدخلًا (مستشعرًا).

5. الحاسوب وشبكة الإنترنت وقواعد البيانات من المكونات اللازمة لإنترنت الأشياء.

نتيجتك: 0 / 5

هذه الأسئلة مأخوذة من تمارين الكتاب المدرسي (التمرين 7 من الدرس الثاني) مع تعديل الصياغة للنشاط التفاعلي.

التقرير التحليلي والتأملي (نسخة مختصرة)

ملخص التقرير المرفق (DOCX) وفق النقاط المطلوبة في المهمة. النص الكامل مع المراجع في ملف التقرير.

1) دور المحتوى التفاعلي ومهارات القرن 21

المحتوى التفاعلي ينقل الطالب من مستمع إلى مشارك: كل شريحة فكرة واحدة + مشاركة سريعة (تصويت صامت، ثنائيات). صُقلت مهارات التفكير الناقد وحل المشكلات والتعاون والابتكار داخل أهداف الدرس، وأُضيف وعي بالخصوصية عند مناقشة الكاميرات الذكية.

2) الجمهور المستهدف

طلاب الصف الثاني عشر (17–18 سنة) في الفصل الأول: جيل يتعلم بالصورة والفيديو ويتأثر بالسياق اليومي. صُمّم لكل فكرة ثلاث قنوات (نص + صورة مسمّاة + حركة) مراعاةً لتنوّع أنماط التعلم وطولي انتباه الطلاب.

3) سبب اختيار الدرس

الشغف الشخصي بال الإلكترونيات، وموقع الدرس بوصفه مدخل الوحدة (كل ما بعده يقوم على مفرداته)، وملاءمته للواقع العماني (المدن الذكية، الري، الطاقة)، وندرة الموارد العربية الجاهزة الموثّقة.

4) المخرجات المتوقعة

معرفي: تعريف وتصنيف وتمييز. مهاري: اختيار الحساس/المشغل المناسب لمشكلة واقعية وربط الكاميرا بالتصوير والمصباح بالضوء والصمام بالتحكم. وقدري: تقدير أثر التقنية ووعي بالخصوصية. شرط النجاح المقترح في التقويم: 70% فأعلى.

5) التحديات وتغلّبي عليها

كثرة المصطلحات ← رشّدت العدد وسمّيت الصور بالعربية والإنجليزية. ضعف خلفية البرمجة ← ألغاز منطقية بلا معادلات. ندرة الأجهزة ← مقاطع تجربة موثّقة + محاكاة Tinkercad. ضيق الزمن ← توقيت لكل شريحة في ملاحظات المعلمة. تشتّت الانتباه ← سؤال تفاعلي كل 4–5 شرائح.

6) اقتراحات للمعلمين

ابدأ بسؤال يومي محفّز، اجعل كل شريحة فكرة واحدة، استخدم الفيديو كمصدر للسؤال لا كزينة، فعّل التصويت الصامت، وفّر ملف PDF للغائبين، حدّد زمن النشاط بمؤقّت ظاهر، واختم بواجب يربط الدرس ببيت الطالب.

المصادر والمراجع

  1. وزارة التربية والتعليم (2022). مادة التقنية المعلوماتية — الصف الثاني عشر، الفصل الأول. سلطنة عُمان.
  2. اللجنة الوطنية لرؤية عُمان 2040 (2021). وثيقة رؤية عُمان 2040 — المحور الرقمي.
  3. Cisco — Internet of Everything (IoE): cisco.com
  4. ARM Education — The IoT Handbook: arm.com/education
  5. Arduino — Getting Started: arduino.cc
  6. Raspberry Pi Foundation — What is a Raspberry Pi؟ raspberrypi.org
  7. Espressif Systems — ESP8266: espressif.com
  8. World Economic Forum (2020). The Future of Jobs Report 2020.
  9. Battelle for Kids / P21 (2019). Framework for 21st Century Learning.
  10. UNESCO (2021). Artificial Intelligence and Education: Guidance for Policy-Makers.
  11. Resnick, M. (2017). Lifelong Kindergarten. MIT Press.
  12. Felder, R. M., & Brent, R. (2016). Teaching and Learning STEM. Jossey-Bass.
  13. Blum, J. (2012). Practical Arduino Engineering. Apress.
  14. Gubbi, J., et al. (2013). Internet of Things (IoT): A vision… Future Generation Computer Systems, 29(7).
  15. UNESCO (2023). Global Education Monitoring Report — Technology in Education.

صور ومقاطع تجريبية: منصة Wikimedia Commons — تُعرض تحت الرخصة المذكورة في الملف الأصلي لكل صورة/مقطع. الرسوم المتحركة (GIF) وخلفيات العرض من إعداد الطالبة لهذا المشروع.