นวัตกรรม “นักสำรวจธรรมชาติอัจฉริยะ” โรงเรียนพูนสิน (เพชรสุขอุปถัมภ์)

เจ้าของนวัตกรรม 

1.  ชื่อ-สกุล นายเอกวิญญ์  แซ่ย่า      ระดับชั้น  ม.3

2.  ชื่อ-สกุล นายภูวดล   บัวสิน          ระดับชั้น  ม.3

3.  ชื่อ-สกุล นางสาวปาณิสรา  มูนิล  ระดับชั้น  ม.3

ครูที่ปรึกษา  

1.นางลำใย  โนนทิง  ครู วิทยฐานะครูชำนาญการพิเศษ

2.นางสาวศิริพร  ปาปะใน   ครูผู้ช่วย

ประเด็นที่ 1 จุดเริ่มต้นและแรงจูงใจในการพัฒนานวัตกรรม

โรงเรียนพูนสินมีพื้นที่ 5 ไร่ 2 งาน ซึ่งเต็มไปด้วยความหลากหลายทางธรรมชาติ ทั้งฟาร์มเห็ดนางฟ้า ฟาร์มเห็ดฟาง สวนเห็ดป่า สวนสมุนไพร และสวนเกษตรพูนสินที่ปลูกพืชผักหลากหลายชนิด เช่น ผักสลัดและผักกาดขาว พื้นที่เหล่านี้เปรียบเสมือนห้องเรียนธรรมชาติที่เปิดโอกาสให้พวกเราได้เรียนรู้ผ่านการสำรวจและลงมือปฏิบัติจริง ระหว่างการทำกิจกรรม พวกเราพบว่าเห็ดบางชนิดมีรูปร่างคล้ายคลึงกันจนยากต่อการจำแนก โดยเฉพาะเห็ดที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ ซึ่งอาจเป็นเห็ดพิษ ขณะที่พืชสมุนไพรและผักในสวนเกษตรบางชนิดก็มีลักษณะใบและลำต้นใกล้เคียงกัน แม้จะพบเห็นอยู่ทุกวัน แต่พวกเรากลับไม่รู้จักชื่อ ลักษณะเฉพาะ และประโยชน์ของพืชเหล่านั้น จึงเกิดคำถามว่า “จะดีแค่ไหน หากเรามีเครื่องมือที่ช่วยจำแนกเห็ด สมุนไพร และพืชผัก เพียงแค่นำภาพมาสแกน ก็สามารถเรียนรู้ข้อมูลได้ด้วยตนเอง?”

ความสงสัยนี้จึงเป็นแรงบันดาลใจให้พวกเราคิดค้นนวัตกรรม “นักสำรวจธรรมชาติอัจฉริยะ (Smart Nature Explorer)” โดยนำปัญญาประดิษฐ์ (AI) ร่วมกับ micro:bit มาพัฒนาเป็นเครื่องมือช่วยจำแนกชนิดของเห็ด สมุนไพร และพืชผัก พร้อมแสดงข้อมูลความรู้และแจ้งเตือนความเสี่ยงเบื้องต้น เพื่อส่งเสริมการเรียนรู้และสร้างความตระหนักเกี่ยวกับความปลอดภัย โดยไม่ใช้ผลจาก AI เป็นเครื่องยืนยันว่าเห็ดชนิดใดสามารถรับประทานได้

ประเด็นที่ 2 ไอเดียและกระบวนการพัฒนานวัตกรรม

หลังจากค้นพบปัญหา พวกเราได้ร่วมกันระดมความคิด โดยในระยะแรกมีแนวคิดที่จะจัดทำป้ายชื่อพร้อม QR Code ติดไว้ตามแหล่งเรียนรู้ต่าง ๆ แต่พบว่าวิธีนี้ให้ข้อมูลได้เฉพาะสิ่งมีชีวิตที่มีป้ายกำกับเท่านั้น หากพบเห็ดหรือพืชชนิดใหม่ก็ยังไม่สามารถจำแนกได้ พวกเราจึงเกิดแนวคิดที่จะสร้างเครื่องมือที่ใช้กล้องถ่ายภาพและ AI ช่วยวิเคราะห์ชนิดของสิ่งมีชีวิต พร้อมใช้ micro:bit แสดงสัญลักษณ์และส่งเสียงแจ้งเตือน

พวกเรานำ กระบวนการ STEAM Design Process มาใช้ในการพัฒนานวัตกรรม ผ่าน 5 ขั้นตอน ได้แก่

1. Ask – ตั้งคำถามและค้นหาปัญหา สำรวจเห็ด สมุนไพร และพืชผักภายในโรงเรียน ศึกษาลักษณะเฉพาะและปัญหาในการจำแนกชนิด เพื่อนำมากำหนดโจทย์ในการสร้างนวัตกรรม

2. Imagine – จินตนาการและสร้างสรรค์แนวคิด ระดมความคิดและออกแบบเครื่องต้นแบบที่มีกล้องเปรียบเสมือนดวงตา AI เป็นสมองวิเคราะห์ภาพ และ micro:bit ทำหน้าที่แสดงผลและแจ้งเตือน

3. Plan – วางแผนและออกแบบ แบ่งหน้าที่ศึกษาข้อมูล รวบรวมภาพที่ได้รับการยืนยันชนิด วางแผนฝึก AI ออกแบบโครงสร้างเครื่อง เขียนโปรแกรม และกำหนดวิธีทดสอบประสิทธิภาพ

4. Create – ลงมือสร้างและทดลอง ประกอบเครื่องต้นแบบ ติดตั้งกล้อง ฝึก AI ด้วย Google Teachable Machine และเขียนโปรแกรมเชื่อมต่อ micro:bit เพื่อแสดงผลการจำแนกและแจ้งเตือนความเสี่ยง

5. Reflect & Redesign – สะท้อนผลและปรับปรุง ทดสอบระบบด้วยภาพชุดใหม่ วิเคราะห์ข้อผิดพลาด และปรับปรุงฐานข้อมูล ตำแหน่งกล้อง แสงสว่าง และโปรแกรม เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงาน

ความท้าทายสำคัญในการพัฒนาคือความคล้ายคลึงกันของเห็ดและพืชบางชนิด ความแตกต่างของแสงและมุมกล้อง รวมถึงการเขียนโปรแกรมเชื่อมต่อ AI กับ micro:bit พวกเราจึงใช้วิธีศึกษาค้นคว้า ทดลองทีละขั้นตอน บันทึกข้อผิดพลาด และขอคำแนะนำจากครูที่ปรึกษา เพื่อนำข้อมูลมาปรับปรุงนวัตกรรมให้ดียิ่งขึ้น

ประเด็นที่ 3 ผลลัพธ์ ประโยชน์ และเสียงสะท้อนจากผู้ใช้นวัตกรรม

นักสำรวจธรรมชาติอัจฉริยะมีเป้าหมายในการเปลี่ยนแหล่งเรียนรู้ธรรมชาติของโรงเรียนให้เป็นพื้นที่แห่งการค้นคว้าและทดลอง โดยช่วยให้นักเรียนสามารถสำรวจและเรียนรู้ชื่อ ลักษณะเด่น และประโยชน์ของเห็ด สมุนไพร และพืชผักได้อย่างสะดวกและน่าสนใจมากขึ้น พร้อมสร้างความตระหนักเกี่ยวกับอันตรายจากเห็ดพิษและข้อจำกัดของการใช้ AI จำแนกสิ่งมีชีวิต

สำหรับครู นวัตกรรมนี้สามารถนำไปใช้เป็นสื่อประกอบการจัดการเรียนรู้แบบ Active Learning โดยเชื่อมโยงเนื้อหาวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และสิ่งแวดล้อมศึกษาเพื่อการพัฒนาที่ยั่งยืน (Eco School) เข้ากับแหล่งเรียนรู้จริงภายในโรงเรียน ส่งเสริมให้นักเรียนได้สำรวจ ตั้งคำถาม ทดลอง และค้นหาคำตอบด้วยตนเอง

สำหรับพวกเราซึ่งเป็นผู้พัฒนานวัตกรรม กระบวนการสร้าง Smart Nature Explorer ยังช่วยส่งเสริมทักษะการคิดวิเคราะห์ การแก้ปัญหา ความคิดสร้างสรรค์ การเขียนโปรแกรม และการทำงานเป็นทีม ผ่านการบูรณาการความรู้ทั้ง 5 ด้านของ STEAMในการประเมินผล พวกเราจะทดสอบความถูกต้องในการจำแนกชนิดและระบบแจ้งเตือนด้วยภาพที่ไม่เคยใช้ฝึก AI พร้อมเก็บความคิดเห็นจากนักเรียนและครูที่ทดลองใช้งาน ทั้งด้านความสะดวก ความน่าสนใจ และประโยชน์ต่อการเรียนรู้ เพื่อนำผลการทดลองและเสียงสะท้อนจากผู้ใช้งานจริงมาปรับปรุงนวัตกรรมให้มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น

ประเด็นที่ 4 แนวทางการพัฒนาต่อยอดนวัตกรรมในอนาคต

ในอนาคต พวกเรามีแนวคิดที่จะพัฒนา นวัตกรรม “นักสำรวจธรรมชาติอัจฉริยะ” ให้สามารถจำแนกสิ่งมีชีวิตได้หลากหลายมากขึ้น โดยขยายฐานข้อมูลจากเห็ด สมุนไพร และพืชผัก ไปสู่ผักพื้นบ้าน ไม้ดอก ไม้ประดับ และพืชท้องถิ่น พร้อมปรับปรุงระบบ AI ให้สามารถจัดการกับภาพที่ไม่รู้จักและลดข้อผิดพลาดในการจำแนกชนิด 

นอกจากนี้ พวกเราต้องการเพิ่มระบบเสียงบรรยายภาษาไทย ระบบ QR Code เชื่อมโยงฐานข้อมูลออนไลน์ และสมุดบันทึกการสำรวจธรรมชาติในรูปแบบดิจิทัล รวมถึงพัฒนาเครื่องต้นแบบให้มีขนาดกะทัดรัดและเคลื่อนย้ายสะดวก เพื่อให้เหมาะกับการใช้งานนอกห้องเรียนพวกเรามีเป้าหมายที่จะนำ นวัตกรรม “นักสำรวจธรรมชาติอัจฉริยะ” ไปพัฒนาเป็นสถานีการเรียนรู้ภายในฟาร์มเห็ด สวนสมุนไพร และสวนเกษตรพูนสิน พร้อมจัดทำคู่มือการสร้างและใช้งานนวัตกรรม เพื่อถ่ายทอดองค์ความรู้ให้แก่เพื่อน ๆ รุ่นน้อง โรงเรียนเครือข่าย และชุมชนที่สนใจ

ในระยะยาว พวกเราอยากเห็นการเกิดเครือข่ายนักสำรวจธรรมชาติรุ่นเยาว์ ที่ร่วมกันรวบรวมองค์ความรู้เกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตในท้องถิ่น และนำเทคโนโลยีมาใช้ส่งเสริมการเรียนรู้และอนุรักษ์ความหลากหลายทางชีวภาพอย่างยั่งยืนเพราะพวกเราเชื่อว่า “ธรรมชาติคือห้องเรียนที่ยิ่งใหญ่ เทคโนโลยีคือเครื่องมือเปิดโลกการเรียนรู้ และความสงสัยเล็ก ๆ ของเด็ก ๆ สามารถเป็นจุดเริ่มต้นของนวัตกรรมที่สร้างการเปลี่ยนแปลงได้”

รูปภาพนวัตกรรม