自己的讀卡機系統自己做!! 窮人版自動閱卷系統製作~

<<文獻探討>>

在目前測驗體制下，幾乎都會有選擇題題型
國小大部分還是直接書寫在測驗卷上，
國高中則視狀況會採用2B鉛筆搭配答案卡進行填答，
這就需要專用的讀卡機   專門的答案卡  專門的評測系統
評分系統仍在本地機器上
例如說  這個

也有某些系統已經可以將成績透過網路上傳到雲端
例如說像 這個系統

但據了解目前市面上這些傳統的讀卡機系統(以下稱之為自動閱卷系統)
大多會有以下問題

• 讀卡槽無法一次放太多，一次通常只讀一個班
• 需要使用專用的答案卡與專用的讀卡機
• 重覆或有問題的卡會卡住，等人工處理完後，再進行下一張
• 成績在本機端
• 建置成本一般較為昂貴

但後來發現   有一個叫做 GradeCam 的APP
幾乎可以解決掉上面許多的問題
這邊就不再贅述其使用方式 請見 黃老師的部落格 還有 這裡 的相關介紹
這個APP不需要使用專用的答案卡

你的平板或手機+APP  搖身一變即成為閱卷讀卡機
閱卷完畢  成績可直接在雲端呈現 不賴吧

但是其最大的問題是   老師還是得手工一張張去掃描考卷

太累惹   太人工   也太不自動化

<<系統需求>>

• 建置一個自動閱卷系統
• 將人工涉入的因素降至最低
• 掃完答案卡後，成績直接上傳至雲端
• 成本無需太高

<<準備材料>>

• Arduino UNO R3 X1
• SG90 Servo X1
• 閒置雷射印表機 X1
• 線材(杜邦線)若干
• 紙箱與塑膠椅(好摺凳...)數個
• 平板 X1(要能上網喔)
• 廢棄電腦 X1

<<製作過程>>

原理整個其實很簡單，
平板+APP是讀卡機，
Arduino+SG 90 伺服馬達+雷射印表機負責自動進紙
如此而已
(請看下方影片，好弱.....)

• 將平板 GradeCam APP安裝好，以及至系統將相關的試題答案，還有班級學生等設定(這邊不贅述了，請大家自己Google一下吧)
• 請利用紙箱和好摺凳擺好龍門陣，下方擺好雷射印表機

• 紙箱蓋上挖一個洞，放置於剛剛搭好的龍門陣上，將平板鏡頭對準下方印表機出紙閘，以利待會兒掃描
• 右邊紙箱擺好廢棄電腦(因為要增加重量壓艙用的，因為馬達力道太大@@)

• Arduino 接上 SG90，寫好程式，他的功能是每隔八秒鐘壓一次雷射印表機進紙按鈕
• 將Arduino + SG90 裝到紙箱上，對準印表機進紙按鈕

• 將學生的答案卷擺上來進行掃描，上工!!!

系統實際運作：

讀卡機(平板+APP)掃描過程：

伺服馬達進紙近拍：

或許有人會問   為何不拆開雷射印表機

直接控制其進紙機構呢?

因為....因為...因為這台印表機還沒除帳，

還在服役狀態，豈敢亂拆?

但截至目前壓力測試

一次掃200張沒發生問題，挺順的

整個成本，若不算印表機和平板，還有紙張耗材

大概就只需要買個 Arduino 板子+SG90 Servo，

頂多再一個行動電源吧

耗費絕對不超過 NT$1000

雖然醜醜的，可是實際上work的不錯哩~

歡迎大家試試~

孩子，是天生的 Maker

一直在測試底線 ，究竟Maker的下限(年齡)到哪裡？
小小孩真的能 Maker 一下嗎？？
(因為許多朋友看見我給敝校幼兒園小朋友到電腦教室玩樂高機器人和寫程式，有點傻眼...)

好了 ，話說之前自己訂的 mBot 機器人套件入手了，
大班生一看到就凍未條了
這小子就興致勃勃的一直要我拆封，
不拆還好，一拆開始組裝就停不下來，
小子總共耗費約 1hr 20 mins 組裝(含閱讀說明書以及清點零件，還有組裝)，
在歷程發現，小子已經能夠除錯，或找出不合裡之處，
甚至是發現套件中某些不合理或弔詭之處，或者是說明書可能有問題的地方，
整個歷程中，老爸只發現他有一處螺絲鎖錯，稍作提醒，
其他完全一整個不理我啊啊啊啊~
(不過坦白說這組機器人組裝設計是真的蠻容易上手的，連大班生也能組喔，推~)

然後這小子不打算睡的 ，組裝完便要求我教他寫程式
但是由於這個程式介面與之前他寫的 Lego Wedo 差異甚大，
需要花一點時間教學，
(至少  他目前識字不多  使用 mBlock會有障礙)
(事實上是他老子想睡惹......)
以上是昨晚的進度

今天 ，大班生就要求開始要寫程式，要讓它動起來，
我只教認識一些基本的積木，
還有一個最基本的，如何讓機器人前進，如此而已，
後續他便自行變化出折返跑、反覆折返跑，
這個歷程耗時約 1.5hr，
因為他還要實驗機器人走的距離，時間，速度，
在程式中做設定，取得最適合的參數，
以及折返跑時  迴轉所需要的最佳時間

所以，Maker這件事能不能往下推?
我的答案是肯定的，
而且越小的孩子，越能樂在其中，
孩子，是天生的 Maker

還是想強調，絕非這傢伙天資聰穎、很強或者是天才兒童之類的，
(根本就不是好嗎?沒有遺傳到我.....哭.......咦?)
整個過程其實我並沒有介入太多，
只有適度的引導和基本教學，
剩下就是他自己發揮囉

你說我這樣算不算過度?
其實我覺得還好耶，
因為我並沒有耗許多時間去教導他，去盯他，
或陪他練習，甚至是排進度授課，完全沒有，
我只在他需要幫助時，稍加引導(不是主導喔)，
給予必要協助，如此而已，
當然不可否認，他進度比較快，是因為有之前的基礎支持

事實上，我覺得我帶給他的，
是"自由做"的氛圍以及支持，
加上足夠的資源(我的口袋破惹)，
自然而然，孩子就會喜歡上動手做這件事，
試圖去發想，和動手解決問題，
未來並不期然他一定會要成為攻城獅或者是程序猿，
但我希望這些 Make Something 的歷程中獲得的軟實力和態度，
包括自學、整合、解決問題、創意、實作等等，
能成為他未來成長歷程中重要的養分。

還是那句老話：
將做夢、空想的機會，
以及動手做的時間、空間和權利還給孩子，
提供資源，讓他們將想做的東西實作出來，
足矣!!
這應該就算是孩子的 Maker 啊~

創客小學堂RFID數位簽到系統

數年前  未來教室在營運時
建置了一套使用 QR Code 的 數位簽到系統，一直想把它改成簡單一點  
不需要筆電，不用 QR Code  
類似直接用 RFID Card + Reader來進行一個所謂的簽到的動作 (好怪的文法，這句)
喔耶，Arduino 橫空出世      
正所謂   自己的簽到系統自己做!!

下圖是之前小朋友用 QR Code 放學簽退的狀況



一開始是打算將 Web 系統改版，配合 Arduino 做台讀卡機
然後就開始開薰的讓社團學生簽到了
班導師即可透過 Web 畫面看到自己的學生何時進到電腦教室
何時離開，有沒有去瞎混之類的(咦?)

一般書籍上或者是網站都是使用 RFID Reader+ SD Card 的範例
我還是喜歡採用 RFID Reader 結合 Web System

好   那我們需要那些材料呢?

• Arduino UNO X1(後來採用 Arduino Yun, 原因容後再述)
• W5200 Ethernet Shield X1(既然是網路簽到，網路得通啊~~,後來也沒用到，原因容後再述)
• 麵包板 X1
• RFID Sensor RC522  X1
• 無源蜂鳴器 X1 (發出嗶嗶聲，以判斷簽到成功或失敗，跟捷運站刷卡一樣的 fu )
• 外殼(3D列印) X1 (Model 請見這裡)
• 線材若干

但但但    問題來惹
W5200 Ethernet Sheild ===> 走SPI
RFID Sensor RC522 ===> 也是走SPI
同時間只能 allow 一個設備走 SPI啊~(哭)

所以為何，後來板子改成用 Arduino Yun，是有原因地
改成 Arduino Yun 的好處多多
除了避開 SPI 的問題之外
也不需要那片 W5200 Ethernet Shield 
甚至可以走 WIFI 也ok
最重要的是 
在進行 HTTP Request 的時候，程式碼精簡太多太多了
(雖然用 Arduino Yun 做這個讀卡機   有點太豪邁奢侈了些)

系統架構大致是

Web system： Ruby on Rails 3(太混惹   現在都已經 Rails 4 了...)
RFID Reader：RC522 + Arduino Yun + 無源蜂鳴器 + 3D 列印的外殼

RFID Card ：13.56MHz Mifare

系統在 創客小學堂RFID數位簽到系統 (永遠的 Beta...)

整個流程是這樣:

學生到教室

==>拿出自己的RFID Card 

==>對準RFID Reader 刷一下

==>出席狀況即時登錄到系統

==>網站即時秀出出席與缺席狀況

離開教室時流程亦然

簽到系統畫面

理論上應該可以跟新北市校務行政系統介接

不過目前小規模試用  資料庫也僅止於社團學生

就直接建置在系統內囉  
目前尚未與校務行政介接

那這個跟創客教學有何關聯哩?

第一，創客社團的小朋友尚未學過 3D 塑模

可以先讓他們先行到這裡 

學習進行簡單的製作個性化3D RFID 狗牌

可以跟RFID Card 結合在一起的(請見上圖白色小狗牌)

再將他列印出來 每個人專屬的喔

算是3D列印入門課

第二，除了學做讀卡機外，請同學發揮一下創意，讀卡機可以怎麼與我們生活中的元素作結合? 門禁系統? 作業繳交系統?  甚至是合作社購物卡系統? BlahBlah.....

最重要的是，把它做出來!!

我想  這一整個流程不是為了讀卡機和數位簽到而去製作(避免為了創客而創客)

是為了解決生活中的問題  來進行發想

進而進行學習與實作  甚至是整合(ex.RFID 讀卡機製作 + Web system)

或許比較有意義?

系統顧及個資問題...只秀座號

目前系統尚在測試狀態 

製作流程之後再放到Instructables

Web System 會丟到 Github 開源

(是說這麼 Low 的低層次品，分享出來好像太....)

   

創客相關網站

3D 列印相關

3D模型下載：http://www.thingiverse.com    http://www.myminifactory.com/
簡易線上3D建模:：http://tinkercad.com

創客小學堂社團初選課程

創客小學堂社團初選課程(一)已經上架
陸陸續續會有作業喔
(請先登入單一簽入以及開啟雲端應用程式)
課程網址: Google Classroom
Google Class 課程代碼：h8nuvmt
有加入課程的同學  就視同報名社團
但並不是加入就一定是成員喔
老師將會視作業狀況  作為未來社團錄取依據

加油~~