序言：作為思想的載體和知識的探索者，寫作是一種獨特的藝術，我們為您準備了不同風格的5篇物聯網學的技術，期待它們能激發您的靈感。

篇1

關鍵詞：物聯網；創新模式；創新研究；傳感器網絡

中圖分類號：G434 文獻標志碼：A 文章編號：1673-8454（2014）20-0070-03

一、引言

近些年來，一場關于物聯網的風暴席卷全球，物聯網（Internet of Things， IOT）技術被稱為繼計算機技術、互聯網技術和移動通信技術之后的信息產業技術的又一次技術浪潮，它代表了下一代信息技術發展的重要方向。[1] 我國于2009年制定了“感知中國”的戰略性新興產業規劃，將其列為重點研究領域。[2] 如果說在過去的十幾年中，計算機和互聯網技術深刻的改變了現代教育教學模式，使得單純的依靠紙質的教育模式發展到現在依靠多媒體教學平臺和遠程教學平臺等新型教學模式。那么物聯網技術將使現代教育教學邁向更高的高度，是現代教育教學模式提升的新的發動機，將使得現代教育教學模式產生質的飛躍。

在教育領域，新課改提出“大力推進信息技術在教學過程中的普遍應用，促進信息技術與學科課程的整合，逐步實現教學內容的呈現方式、學生的學習方式、教師的教學方式和師生互動方式的變革，充分發揮信息技術的優勢，為學生的學習和發展提供豐富多彩的教育環境和有力的學習工具”的要求。[3] 目前計算機多媒體技術日臻成熟，特別是微處理器技術的發展，使得信息裝備從巨型化走向微型化，學生可以通過微型個人終端設備了解知識。作為下一代“計算無處不在”的關鍵技術，[4] 無線傳感器網絡技術的發展，為物聯網技術在教育改革領域的發展提供了保障。在新的時期，高校必須具有科技敏銳性，需要不斷采用新技術、新方法提高教學管理，以更好的服務于學生，所以有必要在教學領域引入物聯網技術，提高管理效率和質量。

同時，當代高校大學生更具有自我探索精神和獨立思考的能力，他們對新事物嗅覺更靈敏，接受速度更快，對高新技術的出現和應用熱情更高。將物聯網技術應用于現代創新教育模式中，在提升教學管理水平的同時，也有利于激發學生的好奇心和對新技術的感知能力。物聯網技術將有助于全面提升教學水平和教學環境，加快推進教育現代化進程。教育物聯網的時代已經來臨，基于物聯網技術的教學模式創新研究可以有效為當前高校教育教學模式探索拓寬思路。

二、物聯網技術特征

物聯網技術是指通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、追蹤、監控和管理的一種網絡技術。[5，6] 物聯網是一個全球的基礎網絡，通過數據獲取開發和通信能力，將實際物體和虛擬物體聯系在一起。該網絡包括現存的互聯網及其延伸和拓展，并具有具體物體識別、傳感器、激光掃描器和通信連接功能等為其提供獨立聯合服務和應用基礎。[7]

物聯網是利用無所不在的網絡技術建立起來的，主要有以下幾個特點：全面感知，利用RFID、傳感器、二維碼以及其它各種感知設備，隨時隨地采集各種動態對象，全面感知世界；可靠的傳輸，感知的信息通過以太網、無線網、移動網進行實時傳送。[8] 無線網絡已經全面覆蓋，感知信息的自由傳送成為現實。智能處理，利用云計算技術及時對海量信息進行處理，實現智能化的控制和管理，真正達到人與物的溝通，如圖1所示。

三、傳統課堂教學中面臨的挑戰

1.教學資源有限和教學過程單一

在傳統課堂教學中，教學資源比較有限，特別是在早期，一塊黑板、一本書、一支粉筆貫穿整個教學過程。在互聯網時代，多媒體技術在課堂教學中被普遍使用，將內容投放到黑板上，圖文并茂，使得教師更專注于知識的講解，極大地提高了課堂教學效率，也提高了學生的興趣。但是目前的教學模式中，單純依靠教師講解或使用投影設備的“開會式的學習”枯燥、呆板，學生缺乏主動；教師的“主導”幾乎完全代替了學生的“主體”，課堂教學缺乏活力。這種傳統教學模式使得學生過分依賴教師與書本，造成主體意識淡薄，缺乏創新精神，阻礙其素質全面發展。單調枯燥的方式對學生已經不再具有吸引力，有限的教學資源和單一的教學過程已經不能滿足課堂中學生的需要。

2.繁瑣的傳統的教學管理需要投入大量的人力物力，費時費力，并且可靠度差

當前學校教學活動中，需要讓學生使用大量的教學儀器設備，各個學科都配備了教學實驗室，作為學校的固定資產，需要有專人負責設備的管理清點工作。每一個教學實驗室，在每一天都會有不同班級參與實驗學習。一方面，為了防止資產流失，需要投入大量人力物力進行教學管理，另一方面，還需要專業人員隨時監督，防止設備儀器或者原材料對學生造成傷害。不但費時費力，可靠性也差。

3.傳統的課外教學過于單一、枯燥，難以調動學生的積極性

課外教學被稱之為第二課堂，是在課堂教學以外，以發展學生的個性特長、開發智力、培養能力為中心，有計劃地開展各種教育教學實驗活動。傳統課外教學主要使用互聯網進行遠程教學，這雖然可以方便學生在任何地方和任何時候都能進行學習，但是學生和教師直接交互較少，主要是學生聽、教師教的方式，學生被動的接受，互動性差。

四、基于物聯網技術的教學模式

1.利用物聯網技術構建智能化教學環境

物聯網技術的發展使現實世界中的物體具有感知性和智能性成為可能，可以實現人與機器之間的交互、人與物品之間的交互、人與人之間的社會互。客體可以借助物聯網技術與虛擬環境進行無縫連接，人與物可以進行交流。在課堂教學中，學生可以有選擇的獲取教師內容，教師可以即時捕捉、分析學生在學習過程中的需求信息，并進行相應調整。為實現學生出勤情況的智能統計，可以將RFID芯片集成到學生一卡通中，教室設置自動感測RFID信息系統，即時統計學生人數。教務管理部門也可以通過網絡查詢學生出勤情況。

對于年齡段較小的學生教育中，可以讓幼兒佩戴腕帶式標簽，學校通過信息系統自動檢測學生體溫，當體溫異常時，系統將發出警報并通知相關人員，及時進行處置，同時還可以在標簽中配備定位系統，隨時了解學生的位置，避免幼兒走失和被拐賣，即使發生意外，也能被及時找到。物聯網技術還可以用來控制教室中的教學設備，教室內安裝具有光敏和溫控的傳感器節點，通過智能調節系統，根據教室光線強弱自動調節教室窗簾的開關，也可以根據溫濕度高低調節空調溫度或者進行通風切換。

2.利用物聯網技術豐富實驗教學活動

當前實驗過程主要是讓學生到指定的實驗環境中進行相應實驗，但是對于一些需要采用遠程教學的活動，如成人教育、遠程教育等，學生無法實時參與教學實驗。物聯網技術使達到與現場教學類似的效果成為可能。通過在實驗室和遠程終端配置RFID設備，在本地實驗室將實驗器材加入到物聯網環境中，實驗過程數據被實時采集，并通過網絡傳輸到達遠程終端，實驗者在遠程通過RFID設備可以實時監測數據的變化。教師在授課過程中可以通過實驗儀器上的RFID遠程控制教學儀器，通過網絡傳輸方式，將實驗過程與結果實時顯示在課堂中，學生也可以遠程控制實驗設備，調整實驗參數，觀察實驗結果，實現實驗教學的網絡化與智能化。

物聯網技術還可用于校園安全管理，當前學校學生人數密度大，社會閑散人員偽裝成學生進入學校盜竊事件時有發生。可以在宿舍門口設置RFID系統，自動檢測學生配戴的智能標簽，在顯示屏顯示學生圖像信息，物管人員很容易區別校內外人員，以保證校園安全。

3.利用物聯網技術實現課堂教學效果的實時測評

當前教學評測一般以督導組聽課，學期末學生對教師系統評分為主，這種模式對評價教師教學水平，督促教師重視教學質量方面效果明顯。但是面臨的主要問題是主觀性強，督導組聽課次數有限，學生評價一般在考試成績公布后進行，課程已經結束相當長一段時間，學生在評測時隨意度大，反應實際情況差，同時也不能反應學生課程活動的情況。教學活動是雙方面的，教學評測需要教與學的雙方參與，所以教學評測需要反應教師和學生兩個方面的效果，而物聯網為此提供了技術可能。實時教學測評是基于學生互動反饋系統，可反復使用。為每個學生配備簡易傳感節點，或者在每個課桌上安裝簡易傳感節點，學生在一堂課結束后，可以及時通過傳感器節點信息輸入屏將教學信息反饋給教師或者教務處。另一方面，教師可以通過傳感節點捕捉學生上課時的聽課狀態，教師根據學生反饋的信息及時調整上課方式或內容。

4.利用物聯網拓展課外教學

課外教學是學校教學的第二課堂，可以有效拓展學生知識空間和激發學生學習興趣。在一些實踐性較強的課程中，比如農學、林學等相關課程，學生通過實地參觀學習可以獲得直觀的體驗與真實的感受。當前農業、林業與物聯網技術正逐漸密切結合，建立相應的農業物聯網和林業物聯網基地。通過在學校開展基于物聯網技術的應用實踐活動，讓學生了解學習當前的先進測量技術和傳感技術，使得學生密切關注物聯網技術在實際應用的發展動向。

五、在現代教學中應用物聯網技術的重要意義

1.有利于建立全面和主動的教學管理體系

當前大學校園的學習環境相對比較寬松，學生時間較自由，利用物聯網技術可以實現教師和學生的無縫連接。教師可以使用RFID隨時了解學生的情況，學生也可以通過RFID隨時與教師建立聯系。同時，利用物聯網技術可以有效完善教學管理的組織、評價和考核系統，從而建立全面的教學質量保障和監控體系。

2.有利于構建智能的教學科研環境

利用物聯網技術無所不在的特點和信息完整與可靠傳輸特性，可實現教學環境的真正交互。物聯網技術為實驗教學提供了一個共享的、安全的、智能化的實驗教學環境。徹底改變現行多媒體教學單一化、實驗過程模擬化、實驗效果抽象化的弊病。

3.有利于創新教學模式的開展

基于物聯網技術的教學模式更具開放性和創新性。當前基于互聯網的教學模式是單向輸出，而基于物聯網技術的教學模式具有互動交互性，更能吸引學生參與和激發學生深層思考。物聯網技術將教學模式從多媒體技術支持拓展到全空間全方位的開放模式，有助于培養學生創新能力。

4.有利于創新人才的培養

將物聯網的技術方法、產品運用到教與學的過程及資源的設計、開發、利用、管理和評價中，改進創新型人才培養的模式，提高學生的創新精神及能力，讓未來學習充滿智慧，探討物聯網對創新教育模式的教學研究，擴充對新時期大學生創新模式教育的理論研究。物聯網技術與創新教育模式研究互為促進，在思考物聯網技術對教學模式創新研究的探索過程中，也會為物聯網技術的應用提供新的方向，拓展物聯網技術的應用領域，并最終會形成一支服務于創新人才體系的應用體系，這同樣具有重要的理論意義。

六、結束語

本文首先介紹了物聯網技術的發展和特征，物聯網技術的不斷發展為現代教育教學模式的創新提供了新的契機。本文主要研究了物聯網技術在創新教育模式中的應用，作為一項新技術應用，設計了物聯網在教學中的若干應用模式，給出了物聯網與課程整合的想法。物聯網技術在現代教學模式中的應用具有重大的意義，有利于建立全面和主動的教學管理體系，有利于構建智能的教研環境和有利于重構創新、開放的教學模式。但是，物聯網在創新教育中的應用研究才剛剛開始。隨著應用的深入，物聯網在創新教育培養中的研究將會逐步深入。

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篇2

關鍵詞：實驗教學；RFID；物聯網技術

DOIDOI：10.11907/rjdk.162593

中圖分類號：G434

文獻標識碼：A文章編號：1672-7800（2016）012-0182-03

0 引言

近幾年來，物聯網技術研究的熱點問題包括射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備。在物聯網技術中，各設備按約定的協議都可以與互聯網相連接，并且所有聯網的物品可以進行信息交換，也可以進行通信，這樣就可以實現對物品的智能化識別、跟蹤、定位、監控和管理。所有技術的研發都是為了更好地服務于人類社會，作為一項高新技術，只有將其應用到合適的場景才能最大化其價值。將物聯網技術應用于教育教學領域，即是體現其價值的一個方面[1-2]。

實驗教學是現代高等教育的重點，其教學模式也在不斷發展和改進。為了滿足學生在學習時間和學習內容上的選擇自由性[3]，提出了開放式實驗教學模式。然而在開放式教學模式下，教學對象、內容、時間等因素的不確定性以及教學計劃的個性化使實驗教學管理的難度驟增，同時導致大量的實驗教學管理信息及處理任務量[4]產生。為了保證開放式教學模式的順利推進，可以利用物聯網技術對現有的實驗教學管理體系進行改革，為師生提供更為便利的開放式實驗教學環境，這樣不僅能夠鍛煉學生的實際動手能力，培養學生的創新精神，更有利于學生專業綜合素質和工程實踐能力的培養與提高[5]。

1 相關工作

在已有的一些研究中，物聯網技術被應用于學校中的一些場景，研究提出了基于物聯網的智慧教室[6-7]、基于物聯網的圖書館設計[8]、物聯網技術在校園安全中的應用[9]、基于物聯網的實驗室管理[10-12]等概念。

物聯網教室和傳統教室的功能相似――為學生提供舒適的學習環境，以提高學生的學習效率[6]。由于傳感器節點對于環境溫濕度的精確感應，使得物聯網教室可以高效、精確地為學生提供學習舒適性。通過物聯網所提供的大量的傳感技術、無線通信技術，以及微處理控制系統，使智能照明系統能夠“感知”環境，根據外界情況的變化作出相應的應對策略，還可以避免能源浪費。相比人工控制教學樓照明燈，物聯網控制實時性強，而且可以全天候工作[7]。

圖書館管理系統[8]通過RFID標簽獲得對圖書的感知，并通過讀者隨身攜帶的智能手機對讀者進行感知。同時，師生還可以通過手機對借閱情況進行查詢，當所借閱書本快要到期時，可以發送信息進行提醒。通過在學校圖書館應用物聯網技術，可以有效提高管理效率，提高自動化程度，降低人力成本，并大大方便師生的借閱活動。

基于物聯網的校園安保措施主要有以下幾種：在宿舍物品安全系統中添加報警裝置，構成宿舍安全系統以防宿舍發生意外事件，從而保護學生的人身財產安全；在每棟公寓入口處安裝RFID門禁系統；在教學區域設置門禁系統，并將門禁系統分為安全通道和普通通道兩類，攜帶物品上貼有RFID標簽，可實現物品的安全檢測[9]。

隨著技術的發展，物聯網專業也急需大量專業人才，對人才的需求上，要求其具有一定的理論基礎及動手能力，這對實驗室的要求也有所提高[10]。物聯網實驗室需要將光載無線通信、WiFi 無線局域網、移動通信、嵌入式設備服務器和射頻識別幾種前沿技術融為一體，構建基于移動通信的無線信息網絡系統[11]。將RFID技術系統應用到實驗設備的管理上，不僅使設備的統計效率大大提高，而且能實現實驗設備資源的合理統籌[12]。傳統的對于物聯網實驗室特別是實驗設備的管理成本高而效率低，這給實驗室的使用帶來了一定的影響，目前我國大部分學校的實驗室管理普遍存在計算機系統的自動化程度低，實驗室管理不嚴、監管不力等問題，因而，實驗室管理在學校管理和教學環節具有重要的意義[13]。

在文獻[14]中，作者通過對物聯網系統構架與關鍵技術的分析，利用Zigbee短距離無線通信技術、無線傳感器網絡智能組網技術，結合物聯網視頻網關、多種傳感器采集、控制節點與現有Internet網絡、3G網絡，構建了物聯網系統。傳統的實驗室存在工作繁瑣、效率低下等弊端，如學生不能及時了解實驗內容，必須到實驗室去預約并由教師登記等。隨著技術的發展，針對智能化管理實驗室的需求，提出了基于物聯網的智慧實驗室，如機房自動管理系統等，這些方案在實驗室信息管理、人員管理、設備管理等方面展示了優勢[15-16]。

2 基于物聯網技術的實驗教學體系

本文將物聯網和互聯網結合起來，充分發揮兩者優勢，提出了一種基于物聯網技術的實驗教學體系。該體系服務于實驗教學和管理工作， 在開放的網絡環境下促進教學手段改革和保證教學、管理質量的督導體系建設，既滿足了學生個性化需求，也充分合理地利用了實驗室資源，實現了教學管理的自動化。該體系的構建包括軟件系統建設和硬件系統建設兩個方面。

2.1 基于物聯網技術的實驗教學軟件系統

基于物聯網技術的實驗教學軟件系統建設主要以校園網為依托，以實驗教學管理區塊為核心，實驗課堂教學區塊為主體，實驗室課外輔助區塊和實驗室網絡管理區塊為輔助，構建立體化的開放式教學環境。該系統同時面向教師和學生這兩類有著不同需求的用戶對象，將在功能實現的基礎上提供一個友好的操作界面，采用實名注冊登錄制。該軟件系統的具體結構如圖1示，下面將對其包含的各個區塊進行詳細的功能介紹：

（1）實驗教學管理區塊。該區塊不僅可以方便學生進行網上選課，參與網上評教，也可以方便教師在線實驗考試成績。學生在預約實驗課時需要對實驗設備進行預約，做到每位學生對應一臺實驗設備，學生完成實驗后，設備會對學生的實驗結果進行記錄，也可以避免實驗設備的損壞。另外，該區塊還對教師和學生的個人信息以及實驗教學數據進行存儲和維護。

（2）實驗課堂教學區塊。該區塊包括5個主要功能：①為學生提供在線實驗預習服務，也即學生可以通過該區塊在網上提前熟悉實驗內容和實驗儀器的操作方法；②該區塊將實時監控學生的課堂實驗操作，確保學生能夠安全和規范地使用實驗儀器；③該區塊可以將學生課程的實際測量數據根據教學時間、地點和內容存入其個人信息庫，以供學生課后登錄個人系統進行查看和下載；④該區塊在線為學生提供虛擬儀器和仿真平臺服務，并且可以將學生的課堂仿真結果存入其個人信息庫；⑤學生可以通過該區塊提交電子實驗報告。

（3）實驗課外輔助區塊。為了促進學生的課后學習，為學生答疑解惑，該區塊可以方便教師上傳課件和教學演示視頻、提供師生交流論壇，以及在線答疑輔導網上應用空間。此外，可以進一步利用物聯網技術實現課堂互動的智能化。

（4）實驗室管理區塊。一方面為了實驗教學的正常開展，該區塊可以為師生提供在線預約實驗室和實驗儀器的服務，并在線管理實驗儀器的使用記錄；另一方面，為了保障實驗室的安全運行，該區塊對實驗環境進行監控，實時顯示實驗室的環境數據（例如溫濕度、有害氣體指標等），并帶有安全報警功能。另外，該區塊可以在線維護實驗儀器的故障信息，以方便實驗儀器的維修和整理。物聯網技術的應用使得實驗室的管理更加科學規范。

2.2 基于物聯網技術的實驗教學硬件系統

硬件建設需要對原有實驗室基礎設施（主要為強電、弱電、網絡改造）進行基本改造，然后增加監控、門禁、物聯網終端等硬件設備，整合原有教學系統軟件，進行軟硬件系統集成。①利用RFID，實現教室門鎖、控制臺鎖的定時關閉和開啟，為防止鎖人現象出現，需在鎖關閉前進行聲音提示；②利用傳感器節點，采集教室內溫度、濕度等指標，由中控計算機進行數據搜集處理，并根據預設標準觸發報警裝置；③利用虛擬終端技術，實現教室中控臺的網絡遠程控制，所有控制臺操作均可通過虛擬控制臺實現；④利用Telnet技術，可實現對聯網試驗儀器的遠程管理，解決計算機軟件故障；⑤利用監控攝像頭，實現遠程視頻圖像同步傳輸，并利用室內音箱，實現遠程音頻同步傳輸。當遇到設備死機、線路故障、物理連接問題等導致遠程控制失效時，可通過音頻遠程指導任課教師進行操作。

基于物聯網技術的實驗教學硬件系統將使用互聯網技術中的BSDA （Browser/Sever/Database/Application）結構，即客戶端/服務器/數據庫/應用程序結構，網絡通信方面采用C/S（客戶端/服務器）和B/S（瀏覽器/服務器）模式相結合的方式，包括服務器、聯網的實驗儀器以及網絡監控系統，其系統結構如圖2所示。

（1）應用服務器。服務器主要提供3類服務：①支持實驗教學管理數據交互與存儲，主要包括學生和教師的注冊登錄信息管理以及與實驗教學管理相關的教師教學計劃錄入、學生選課信息、學生評教信息、實驗報告以及實驗考試數據的管理；②提供實驗教學資源數據庫服務，存儲教學課件、演示視頻，預習內容、虛擬平臺以及實驗儀器介紹等教學資源；③與實驗教學服務相關的應用服務，例如提供師生交流論壇、QQ以及微信平臺相關的應用服務，以供師生隨時隨地進行實驗教學交流。

（2）聯網的實驗儀器。為了構建基于物聯網的實驗教學硬件系統，所有實驗儀器也將進行相應的更新換代，均帶有網絡通信功能，其更新主要從3個方面進行：①測量儀器帶有聯網功能，例如帶有無線通信功能的示波器和萬用表能夠實時地將測量數據上傳網絡，以供學生課后進行在線分析；②仿真和虛擬儀器平網，以供學生能夠提前進行實驗預習；③為了保證學生的用電安全，所有實驗儀器的電源都可以進行網絡在線控制。

（3）網絡監控系統。為了保證學生安全和實驗室的正常運行，構建實驗室監控系統。該系統將由傳感器、攝像頭、無線插座等監控終端設備組成，實現如下功能：①實現對實驗室環境的監控，杜絕實驗室火災、有害物質泄漏、儀器丟失等狀況發生；②對學生實驗操作進行實時監控，確保學生的操作規范和用電安全；③對實驗室儀器的使用狀態進行在線監控，以配合實驗室和實驗儀器的外借預約服務以及實驗設備的故障維護工作。

3 教學評價

傳統的實驗教學模式是：授課教師先講，講完之后學生做實驗，實驗內容和實驗模式是固定的，學生在課堂上學習的知識是有限的，時間被限制在課堂上的短暫時間內，對知識點的掌握和利用很有限[17]。基于物聯網技術的實驗教學模式從傳統的以教為主發展轉變為以學生動手為主，更加注重學生在實驗中學到了什么，并注重培養學生的創新能力。

現代教育理論認為[18]，在教學中要以學生為主體，在教師的引導下，提高學生的獨立思考能力，多開設計性課程，讓學生主動去探索新知識。采用基于物聯網技術的實驗教學體系，不僅可以使學生扎實地掌握基礎知識，鍛煉動手能力，開闊視野，而且在減輕教師管理工作的前提下提高了實驗室利用率。

基于物聯網技術的實驗教學軟件系統非常適合學生的學習，學生可以在網上在線選擇實驗課程，查看考試成績，并對教師進行評教。學習過程中，可以在線預習，使用虛擬儀器存儲實驗數據，并在線提交報告。系統對于課外輔助也有很好的幫助，比如課件閱讀、經驗交流、在線答疑。系統的實驗室管理模塊能夠實現管理員對實驗室的科學規范管理。基于物聯網技術的實驗教學硬件系統非常高效，實驗儀器都支持聯網，便于在線操作，極大提高了實驗儀器的利用率。網絡監控系統不僅可以保證學生實驗操作的安全性，而且可以避免實驗器材丟失。

總體而言，基于物聯網的實驗教學系統根據現有的物聯網技術，改善了傳統的實驗室管理方法，極大地方便了使用者，又體現了物聯網技術所帶來的優勢，是典型的物聯網技術的應用范例，對于實驗教學的改革提供了指導方向，具有重要意義，值得推廣。

4 結語

本文將物聯網技術和互聯網技術相結合提出了一種新型的實驗教學體系。該體系由軟件系統和硬件系統組成，以學生為主體，通過教師的引導，激發學生探索新知識的熱情，在提高實驗器材管理效率的同時，還保證了學生的人身安全及儀器設備使用安全。同時，通過利用物聯網技術，方便了實驗室實驗儀器的管理與維護，使實驗室的管理更加科學規范和高效。

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篇3

在單片機編程基礎課程中，學生只須掌握最簡單的編程技術以及程序燒寫方法即可。單片機編程這門課程本身非常復雜，屬于更高層次學歷的學生應該掌握的知識，因此，中職學生應該重點掌握相關的基礎知識，提高對單片機設備進行檢測和應用的技能。實際工作中對中職學生在此方面的要求并不高，個別有興趣的學生可以在入門之后深入學習。網頁編程課程要適應當前社會的需要，主要學習在IIS平臺上利用C#語言制作動態網頁。C#語言功能豐富，使用簡便，可擴展性強，是當前開發動態網站最常用的編程語言之一。學好C#編程不僅可以用于物聯網的搭建，也可以在各網絡公司、軟件公司中任職。在數據庫課程中，學生要能夠搭建安全、穩定的數據庫服務器，創建簡單的數據表，用于測試、調試。數據庫應用和管理依然要求具有較高的學歷，對于中職學生而言，應當立足于學習基礎、常見的知識。學習的數據庫應當包括MSSQL、MYSQL和ACCESS，這些數據庫軟件操作簡便、實用性強。

網絡配置課程本身專業性很強，在物聯網中的應用彈性也很大，中職網絡專業的學生對該課程經過一學期的學習后，就可以非常熟練地應對各種常見網絡的配置和管理。本課程中學習的知識應當包括交換機、路由器、防火墻、VPN和無線設備等。安卓是目前最流行的嵌入式開發環境，廣泛應用于手機、平板、智能電視以及其他專業智能平臺中，更是物聯網的重要組成部分。利用安卓系統可以非常方便地查詢、匯總、管理來自傳感器和網絡的大量數據，因此，中職學校應當適時開展安卓開發基礎的教學。中職學生要能夠利用安卓開發工具制作簡易的APP應用程序，合理利用網絡程序資源，熟悉必要的美化和漢化操作，對于學有余力的學生，可以深入學習安卓程序開發。中職學生應掌握常用軟硬件設備的使用，包括LED展示屏的使用，RFID設備的使用，條形碼和掃描槍的使用，攝像頭、打印機、開關量采集器、模擬采集器、串口服務器、智能醫療設備等設備的使用。這些設備和技術都已經很成熟，廣泛應用于各個產業和行業，而且都有著豐富的應用軟件和配置程序，使用方便，非常適合中職學生學習。

二、教學方法

學生在學習和實訓的過程中，應當堅持專業分工、協同合作，由淺入深、從操作到理論循序漸進地學習，特別要重視實訓練習。不同專業的學生首先要掌握本專業的相關技術，在學習的不同階段還要組織不同專業、不同工種的學生協同合作，共同完成一個比較復雜、綜合的實訓任務。當學生的技能已經比較熟練時，可以組織他們學習必要的跨專業知識，特別是專業交叉點的“接口”知識，這樣，有利于他們宏觀地把握整個技術體系。學生的學習可以從合適的物聯網實訓平臺入手，像搭積木一樣完成必要的實操練習，積累感性經驗，產生興趣，并培養自己認真細致、追求完美和吃苦耐勞的品質;當學生實操練習熟練之后，再對相關的各個知識模塊進行有針對性的系統教學，教學的深度和廣度要適應學生的接受能力;在教學過程中，要堅持理論聯系實踐，精講多練，通過多樣化的實訓任務提高學生的技能。另外，每一次實訓任務都應當與具體的應用情景相結合，在做中學，在學中練，這樣不僅有助于學生對工作的認識和理解，還能夠激發學生深入思考，觸類旁通，積極創造。

三、注意事項

很多中職學校都還沒有引入物聯網這一新興技術，因此，缺少相關的實訓設備和教學教材，甚至教師本身也很難滿足有關的要求，學生的學習接受能力也是必須要考慮的因素。校企合作是引入物聯網技術的關鍵，學校要定期選派合適的教師參加企業舉辦的相關技術培訓，也可以采購相關的實訓設備，這樣不僅可以掌握最新的技術動向，還可以保證教學更加接近企業的實際需求，有利于培養合格的學生。有些大學也開設了物聯網相關專業，在基礎技術研究和項目開發方面也有著得天獨厚的優勢，中職教師參加大學的相關培訓有利于中職物聯網專業的可持續發展。

另外，還要注意各專業的分工和合作。任何一名中職教師或學生都不可能完全學會物聯網的全部知識，在實際的應用中也完全沒有這個必要，教師和學生要根據自己的專業、個人能力和興趣愛好，在某一個或某幾個方向上學精學專，在其他方向有所兼顧。從事不同專業的教師和學生要經常集合在一起，交流學習成果，合作完成不同的實訓教學任務，這樣有利于提高他們的工作和協調能力。當然，這就對教師提出了更高的要求，也對學校跨專業的協調統一提出了新的要求。

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關鍵詞：物聯網；軟件中控；數據采集；遠程維護；移動管理

中圖分類號：G434 文獻標識碼：B 文章編號：1673-8454(2012)11-0046-04

一、引言

21世紀，隨著信息技術的快速發展，掀起了教育信息技術在教學中應用的。學校的多媒體教學課室逐漸普及，教師應用教育技術手段進行教學的行為從個別轉為普遍，可以說今天每個老師每一節課都離不開信息化和多媒體。但是，隨著學校的多媒體教學系統的大量配置，如何超前發現故障，進行快速處理，保障系統正常運作，確保正常教學開展，成為學校信息化教學管理部門嚴重困惑的問題。

二、多媒體教學系統的現狀及存在問題

從事教育信息化教學保障的技術工程師和管理部門都知道，目前在學校里使用的多媒體設備種類多，標準各自為政，中控互換性能差，除了計算機設備外，多媒體教學系統設備的生產廠家大多數規模小，工廠的生命周期短，可持續性發展能力弱。所有這些給當前學校多媒體教學系統的大規模建設、應用以及維護帶來許多問題。主要表現在：

（1）多媒體教學系統的中控設備類型多，標準與通信協議各自獨立，相互不能替代，不能互聯互通，系統的維護及升級必須依托原生產廠商。

（2）產品廠家規模小，競爭激烈，為了保證利潤，各廠家不斷壓縮原材料成本，造成產品性能和穩定性差。

（3）多媒體教學系統產品涉及的技術種類多，但是學校維護人員技術覆蓋面窄，且人員不足。同時，由于這些管理部門都是教輔單位，難以穩定高層次、高技術人才，造成維護服務困難。

（4）信息化管理程度低。雖然，很多學校采購的系統都兼有信息化的管理系統，但是，由于多媒體教學系統發展的歷史原因，大多數生產廠家目前主要的投入都是放在硬件上，有些供應商的產品還不是自己開發的，而是OEM產品。因此，系統的網絡化管理性能不強，雖然有些廠商所開發的產品支持網絡接入，但是在整體上軟件開發能力較弱，開發的管理平臺跨平臺、跨網段功能較弱，結構不合理，與學校其他教學系統互通、融入功能差。

（5）學校注重系統的建設，系統維護經費投入少。

針對上述諸多問題，一些有一定能力的廠商試圖開發所謂智能化的系統，完善多媒體教學系統管理功能。但是，往往還是依照傳統思維進行開發，沒有從根本和發展性方面進行思考，即設備生產沒有從國標化、設備的互換性、管理信息化和可視化、維護服務的遠程化等方面進行思考；沒有注重軟件管理平臺的研發和投入，沒能注重應用的個性化和多用性。

圍繞這些問題，本文提出了利用物聯網技術原理，用軟件技術構建中央控制器的理念，設計和構建硬件系統，形成個性化操作界面，實現操作、控制、維護可視化、透明化和遠程化。

三、基于物聯網技術的多媒體教學系統設計思想

物聯網是指通過各種信息傳感設備，如傳感器、射頻識別（RFID）技術、全球定位系統、紅外感應器、激光掃描器、氣體感應器等各種裝置與技術，實時采集任何需要監控、連接、互動的物體或過程，采集其聲、光、熱、電、力學、化學、生物、位置等各種需要的信息，與互聯網結合形成的一個巨大網絡。其目的是實現物與物、物與人，所有的物品與網絡的連接，方便識別、管理和控制。[2]

從定義可以得出物聯網應用的最大特點是：①所聯的物可視化、透明化。對于用戶來說，通過各種傳感器和采集器件，可以一覽無遺地看到設備的功能、性能、參數以及輸入輸出結果，非常方便應用和管理；②物聯網應用的重要支撐條件是應用領域的標準和智能化管理平臺以及專業知識資源庫。

根據上述特點，本設計以中國教育技術協會制定的《多媒體教學環境工程建設規范》[1]為指導準則，統一多媒體教學設備互換技術標準；在硬件設計上將所有多媒體系統所需設備內嵌TCP/IP協議硬軟件模塊和設備自檢、數據采集和信號檢測模塊；在應用平臺上，開發出透明化、可視化的管理系統，實現物聯的遠程管理、跨網段管理；所有的控制操作在統一標準條件下，開發軟件平臺實現對多媒體設備聯動控制的集成、控制與操作。

四、基于物聯網技術的多媒體教學系統的設計

1.系統架構

基于物聯網技術的多媒體教學系統由兩大部分組成：硬件部分和軟件部分。大家都知道，目前的應用系統大多數是以單片機技術為核心的硬件系統。然而，僅僅由硬件組成的系統只能是一個裸系統或是其功能得不到最大化、最優化應用的系統。因此，基于物聯網技術的多媒體教學系統是計算機技術、網絡技術、數字信號處理技術、數據傳感與采集技術、自動控制技術以及智能技術的集成。具體結構如圖1所示。

2.硬件系統構成

（1）系統管理中心

主要硬件有計算機、顯示設備和數據處理服務器。結構如圖2所示。

（2）支撐系統網絡：由原有教學課室網絡完成，組建無線（WIFI）網絡。

（3）課室物聯網多媒體教學系統

1）多媒體教學系統設備

課室多媒體教學系統設備由計算機、有線及無線拾音設備、音頻擴音設備、視音頻信號切換設備、顯示設備、信號源播放設備等構成。

各媒體設備內嵌TCP/IP通信接口與協議和設備功能數據檢測與采集模塊。如圖3所示。

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關鍵詞：物聯網；課堂教學；移動式學習；泛在學習環境

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）32-0138-03

一、概述

近幾年，我國的高等教育進入快速發展的階段，每年向社會輸出數百萬名高校畢業生，大學生的自身素質和能力對我國社會的發展起著重要的影響。隨著我國經濟社會的快速發展，社會對于高校畢業生的專業能力和綜合素質的要求越來越高，保證和提高高等教育教學質量對整個高等教育界和社會來說，顯得尤為重要。在傳統的教育理念中，教師是教育的基礎，教育主要是通過教師向學生傳授相應的知識，學生通過對教師所授知識的學習，提高自身的素質和能力。而傳統的教學方式主要以課本為主，由于高校教師時間和精力有限，常常照著課本照本宣科，而忽略了學生的學習態度，一定程度上使學生失去學習的興趣。實行高校擴招以來，隨著大學生的數量越來越多以及科學技術在教育領域中的廣泛應用的背景下，單一的“傳道授業解惑”已無法滿足學生和社會的需求。物聯網的出現，使大學生能夠利用更多的信息渠道掌握更多的知識，讓學生對社會的實際需求有更好的了解，從而實現對多種有用知識的學習。通過物聯網的應用可以有效地轉變教育理念，讓傳統的封閉式教育向現代的開放式教育發展，更加注重學生的自主學習，更加強調學生在教育中的主體性，從而提高日常教學中的效率。

科技的進步日新月異，物聯網作為一個新興的產物，被廣泛應用于各個領域，不斷改變著人們獲取信息的方式。在高校教育中應用物聯網，對于高校教育來說具有重要的意義，這是由于物聯網具有一定的管理性和資源共享性，同時有助于教育教學方式的有效改進，讓高校學生能夠通過物聯網對知識進行有效學習和掌握，從而實現高等教育的人才培養任務。為了能夠良好地領會物聯網在高校教育中的應用價值，首先我們要對物聯網有一個大致的了解。

二、物聯網的概念

物聯網的概念于1999年一經提出便受到了越來越多的關注。物聯網意為“物物相連的互聯網”，這句話有二層含義：第一，物聯網的本意仍然是互聯網，是在其基礎上的擴展和延伸；第二，物聯網使任何物體與物體間都具有進行信息交換和通信的能力。

物聯網是21世紀以來計算機技術、信息技術、網絡技術的復合產物，代表著未來移動計算、無線通信、人機交互等技術的進步與發展形勢。物聯網技術中射頻識別（RFID）、傳感器、嵌入式技術與智能技術等相關技術，已經深入到人類社會生活的方方面面，并時刻改變著我們日常生活和工作的習慣方式。通過將一種距離較短的具有移動接收和傳送功能的設備嵌入到日常的生活用品中，物聯網技術使得人與人之間、人與物之間、物與物之間的數據傳送、處理與交互能夠在任何時間和空間下進行。借助這種交流溝通的方式，人們可以在紛雜的信息世界中較容易且近便地獲取有用的信息。

物聯網使得人們所處的物質世界得以極大程度地數字化以及網絡化，使得世界中的物體不僅以傳感方式，而且也以智能化的方式關聯起來，組成一張極易“溝通”的網絡。物聯網具有一種比較智能的感知性。通過感知人們所在的環境狀況，它可以很大程度地幫助人們方便而且快捷地獲取、了解和利用環境中的各種資源。當今，物聯網在社會中的用途非常廣泛，比如較為常見的領域有智能交通、水系監測、環境保護和文化教育等。可以預想，不久的將來物聯網會極大地改變著我們的生活、工作和學習方式。

三、物聯網在日常教學中的應用分析

借助廣泛運用的RFID、傳感器等技術的支持，物聯網可以把生活中的各種物體進行互聯，并且實現了較為智能化的信息獲取與傳遞方式，從而完成在所構成的通信網內對物體進行識別和信息獲取等操作。筆者根據物聯網在教育教學中的應用概況，分析和探討了在日常教學中的物聯網的一些應用，來體驗這一新技術帶來的方便與創新。

1.有效的課堂學生管理。目前，大學生逃課現象在我國高校中普遍存在，據一項調查結果顯示，現階段高校學生的平均逃課率在26%左右，其中較為重要的專業必修課在30%左右，而公共選修課則達到了65~70%以上，也就是說對相當一部分的大學生而言，他們都經歷過逃課。這種大學生厭學、逃課現象之所以這么普遍，與傳統的教學方式是有很大關聯的。這種現象正逐漸成為高校乃至社會的一種憂慮，并且對高校教師的授課效果以及學生的正常學習產生了很大的影響。這是極為危害的，學生逃課現象不僅是對正常的學校教學秩序和校風校紀的影響，同時也是對提高學校教學質量和學生專業知識技能的影響。從本質上說，大學生逃課極大地浪費了教育教學的資源。教師通常的做法是課堂點名，花費很多時間去一個一個的點名，影響了正常的教學氛圍，拖緩了教學進度，同時也對學生的注意力產生不利的影響。采用RFID技術的大學教室實時點名系統正是基于這種現象的物聯網應用。在課堂里裝置類似高速公路ETC的無線射頻智能辨識系統，學生配戴“超高頻識別帶標簽卡”進教室讀卡后，系統將感應的信息傳送到計算機上，教師在講臺上從屏幕中掌握學生缺席或出席狀況，提高課堂教學效率。