物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在應(yīng)用型高校教育中的應(yīng)用

李茂春+秦峰+許建陽(yáng)

摘 要 結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)其在高校教育中的相關(guān)應(yīng)用進(jìn)行探討，以期尋求能夠?qū)鹘y(tǒng)教學(xué)予以改善的新的教學(xué)方式。

關(guān)鍵詞 物聯(lián)網(wǎng)；應(yīng)用型高校；高校教育

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2017）01-0039-02

1 前言

物聯(lián)網(wǎng)是在局域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)等通信技術(shù)的作用下，利用新的方式將傳感器、控制器以及人和物等聯(lián)結(jié)起來，使人與人、人與物、物與物等形成互聯(lián)，并最終實(shí)現(xiàn)信息化、智能化遠(yuǎn)程管理控制的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)為高校大學(xué)生提供了更多的便利，他們可以通過更豐富的信息渠道掌握大量的知識(shí)，更好地了解社會(huì)的實(shí)際需求，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)多樣化有用知識(shí)的學(xué)習(xí)。高校對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用可以轉(zhuǎn)變其教育理念，使傳統(tǒng)的封閉式教育逐漸發(fā)展為開放式教育，提高對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的重視及學(xué)生在教育中的主體地位，最終提升教學(xué)質(zhì)量與效率。

2 物聯(lián)網(wǎng)背景下的應(yīng)用型智慧校園

高校向?qū)W生提供了一個(gè)開放式的學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)生不僅會(huì)學(xué)習(xí)書本知識(shí)，還會(huì)對(duì)社會(huì)不斷地進(jìn)行了解與接觸，鍛煉并提高自身多方面的能力，以適應(yīng)社會(huì)發(fā)展所需。新的課程改革提出發(fā)揮信息技術(shù)優(yōu)勢(shì)、變革教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方式、豐富教學(xué)環(huán)境、補(bǔ)充教學(xué)與學(xué)習(xí)工具等多項(xiàng)要求，移動(dòng)、泛在與終身等學(xué)習(xí)理念更加人性化且智能化地發(fā)展，IPv6、3G/4G通信、云計(jì)算與無線傳感網(wǎng)等技術(shù)的誕生，都揭示了物聯(lián)網(wǎng)已成為高校發(fā)展的必然趨勢(shì)，它為建設(shè)應(yīng)用型智慧校園提供了可靠的技術(shù)支撐。

校園物聯(lián)網(wǎng)基于現(xiàn)有校園網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過對(duì)射頻識(shí)別、無線數(shù)據(jù)通信以及計(jì)算機(jī)等技術(shù)的運(yùn)用，對(duì)覆蓋全校園的物體互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行構(gòu)造。它由終端監(jiān)控設(shè)備、中央處理模塊以及校園網(wǎng)中心處理平臺(tái)共同組成。通過各種傳感器，監(jiān)控設(shè)備可以對(duì)重要場(chǎng)所異常情況發(fā)生時(shí)的有效信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)與采集，并利用數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)將這些信息傳送至中央處理模塊。一方面，中央處理模塊可以以實(shí)際需要為依據(jù)，對(duì)各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的信息進(jìn)行采集，并向監(jiān)控點(diǎn)發(fā)出相應(yīng)的控制信息，實(shí)現(xiàn)其控制功能；另一方面，中央處理模塊會(huì)對(duì)所采集的信息進(jìn)行相應(yīng)篩選與處理，最終將保留的信息輸送至校園網(wǎng)中心處理平臺(tái)。在接收并處理各項(xiàng)信息之后，校園網(wǎng)中心處理平臺(tái)會(huì)將信息再次反饋至中央處理模塊，最終智能化控制與管理各類終端監(jiān)控設(shè)備。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在高校教育中的應(yīng)用

將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入至高校教育中，能夠極大地提高高校教學(xué)質(zhì)量，改善教學(xué)效果，有利于教學(xué)改革的推動(dòng)。具體來說，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在高校教育中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

優(yōu)化教學(xué)與學(xué)習(xí)環(huán)境 教學(xué)環(huán)境能夠?qū)處煹慕虒W(xué)效果及學(xué)生的知識(shí)吸收效果產(chǎn)生很大的影響，這在一定程度上決定著學(xué)生學(xué)習(xí)效率的高低。物聯(lián)網(wǎng)的到來打破了傳統(tǒng)教學(xué)環(huán)境中的教學(xué)資源限制，實(shí)現(xiàn)了物理與數(shù)字化信息兩種空間的互聯(lián)，對(duì)人機(jī)交互、人物交互以及人人交互提供有效支持。借助于物聯(lián)網(wǎng)，教學(xué)環(huán)境中的所有部件都有了數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化與智能化特性，在與數(shù)字化信息空間的整合中對(duì)師生教與學(xué)的需求信息進(jìn)行即時(shí)的捕捉與分析，同時(shí)在調(diào)整過程中向其提供智能化教學(xué)環(huán)境與資源。

學(xué)校的教學(xué)環(huán)境會(huì)有大量噪聲產(chǎn)生，其負(fù)面影響不容忽視。通過在高校引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將傳感器節(jié)點(diǎn)布置在各個(gè)教室內(nèi)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)教室每個(gè)角落噪音情況的監(jiān)測(cè)。當(dāng)所監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)超出設(shè)定值之時(shí)，會(huì)向相關(guān)部門報(bào)警以接受處理。例如：針對(duì)天花板與墻壁等部件進(jìn)行隔音處理，以減小混響聲音及噪音傳輸。考慮到學(xué)生視力會(huì)受到教室光線強(qiáng)弱的影響，可以在教室安裝光線傳感器，對(duì)其光線亮度進(jìn)行即時(shí)監(jiān)測(cè)，相應(yīng)地對(duì)照明燈與計(jì)算機(jī)屏幕等亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)。此外，傳感器還可以以室內(nèi)二氧化碳濃度、溫度高低等為依據(jù)，進(jìn)行通風(fēng)與空調(diào)溫度等的自動(dòng)調(diào)節(jié)。這些物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)都有利于舒適教學(xué)環(huán)境的營(yíng)造，提高教師教與學(xué)生學(xué)的效率。

指導(dǎo)與豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠輔助學(xué)生理解與鞏固課堂理論知識(shí)，培養(yǎng)其設(shè)計(jì)、發(fā)現(xiàn)、分析與解決問題的能力，開闊創(chuàng)新思維，使學(xué)生真正做到學(xué)而有用、學(xué)以致用。目前，我國(guó)高校普遍存在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備有限、實(shí)驗(yàn)器材危險(xiǎn)性較高等現(xiàn)象，學(xué)生親自動(dòng)手尚有一定的難度。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了對(duì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的豐富，大大提高了實(shí)驗(yàn)的安全性。例如：學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之時(shí)佩戴傳感器設(shè)備，教師可以借助設(shè)備所反饋的信息及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的具體錯(cuò)誤，從而采取相應(yīng)的措施加以指導(dǎo)。與此同時(shí)，教師還可以在各項(xiàng)器材上標(biāo)注其數(shù)字化屬性及使用幫助，若出現(xiàn)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)器材不合理使用的現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)器材會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，教師在接收?qǐng)?bào)警信號(hào)之后對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)進(jìn)行及時(shí)指導(dǎo)。

針對(duì)具有安全隱患的各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，還可以對(duì)異地實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)時(shí)收集各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并采取合理措施向?qū)嶒?yàn)者傳遞相關(guān)數(shù)據(jù)，賦予實(shí)驗(yàn)教學(xué)共享性與安全性等特征。

支持學(xué)生出勤管理 現(xiàn)階段，我國(guó)各個(gè)高校均或多或少地存在大學(xué)生逃課現(xiàn)象，大學(xué)生平均逃課率高達(dá)26%，一些重要的專業(yè)必修課逃課率超過30%，部分選修課甚至達(dá)到了65%～70%的水平，這意味著有相當(dāng)一部分大學(xué)生都曾經(jīng)歷過逃課。普遍的逃課現(xiàn)象與傳統(tǒng)教學(xué)方式不無關(guān)系，其危害極大，既敗壞了高校教學(xué)秩序與校風(fēng)校紀(jì)，又制約學(xué)校教學(xué)質(zhì)量與學(xué)生專業(yè)知識(shí)技能的提高。本質(zhì)上，大學(xué)生的逃課現(xiàn)象是對(duì)教育教學(xué)資源的極大浪費(fèi)，不僅教學(xué)進(jìn)度被拖緩，學(xué)生的注意力也會(huì)受到負(fù)面影響。

以RFID技術(shù)為依托的實(shí)時(shí)點(diǎn)名系統(tǒng)是針對(duì)大學(xué)生逃課現(xiàn)象而設(shè)計(jì)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。通過在課堂安裝與高速公路ETC相類似的無線射頻智能辨識(shí)系統(tǒng)，學(xué)生佩戴上“超高頻識(shí)別帶標(biāo)簽卡”進(jìn)入教室并接受系統(tǒng)的讀卡工作，系統(tǒng)會(huì)將所感應(yīng)到的學(xué)生出勤信息傳送至計(jì)算機(jī)，并顯示于屏幕之上，教師可以在講臺(tái)上清晰地掌握學(xué)生出勤與缺勤狀況，提高課堂教學(xué)效率。

拓展課外研究活動(dòng) 由于傳統(tǒng)課堂教學(xué)所限，有些研究性教學(xué)活動(dòng)無法在教室內(nèi)開展，因而需要教師對(duì)學(xué)生課外研究性學(xué)習(xí)加以指導(dǎo)。課外研究活動(dòng)有利于學(xué)生獲取直觀體驗(yàn)與感受，在拓展知識(shí)范疇與視野的同時(shí)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)其科研與探索能力。目前，我國(guó)高校課外研究活動(dòng)存在安全、時(shí)間以及經(jīng)費(fèi)等多方面的現(xiàn)實(shí)問題，通過傳統(tǒng)手段對(duì)活動(dòng)進(jìn)行拓展的可能性比較小。

借助于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，教師可以在校外實(shí)地布置傳感器節(jié)點(diǎn)，通過遠(yuǎn)程操控將各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)傳輸至實(shí)驗(yàn)室。這不僅節(jié)省了實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)，遠(yuǎn)程的長(zhǎng)期觀測(cè)使得研究數(shù)據(jù)更加充分且全面，而且節(jié)省了學(xué)生外出采集數(shù)據(jù)的時(shí)間，保證了學(xué)生的人身安全，弱化了校內(nèi)教學(xué)與校外研究之間的矛盾，為跨學(xué)科性的課題研究創(chuàng)造了一定的可行性。

目前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)課外研究活動(dòng)的拓展已有一些成功事例，例如：在較發(fā)達(dá)地區(qū)設(shè)立“數(shù)字化微型氣象站”項(xiàng)

目，高校內(nèi)部成立一個(gè)氣象觀測(cè)站與多個(gè)氣象傳感器接收點(diǎn)，通過對(duì)氣象信息進(jìn)行觀測(cè)與收集，借助于無線網(wǎng)絡(luò)將其傳送至學(xué)校氣象臺(tái)網(wǎng)頁(yè)，實(shí)時(shí)更新，為學(xué)生與教師的數(shù)據(jù)分析與教學(xué)提供了極大的便利。

4 結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用將豐富高校的教學(xué)資源，使高校教育面向精細(xì)化發(fā)展，能夠?qū)鹘y(tǒng)教學(xué)環(huán)節(jié)及大型網(wǎng)絡(luò)課程的單向信息流動(dòng)狀況予以改變。通過對(duì)虛擬云實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、數(shù)據(jù)中心等含物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在內(nèi)的系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)建，可以實(shí)現(xiàn)教育資源的優(yōu)化配置及學(xué)生主觀能動(dòng)性的提高。開放的物聯(lián)網(wǎng)教育市場(chǎng)會(huì)對(duì)高校教育變革產(chǎn)生極大的影響，有利于對(duì)傳統(tǒng)教育瓶頸的突破，推動(dòng)教育實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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