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(shù)，我們?yōu)槟鷾?zhǔn)備了不同風(fēng)格的5篇學(xué)習(xí)物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)，期待它們能激發(fā)您的靈感。

篇1

關(guān)鍵詞：移動學(xué)習(xí)；物聯(lián)網(wǎng)；RFID；模型

作者簡介：吳懷廣（1976-），男，山東聊城人，鄭州輕工業(yè)學(xué)院計算機與通信工程學(xué)院，講師；趙家明（1985-），男，河南淮濱人，鄭州輕工業(yè)學(xué)院計算機與通信工程學(xué)院碩士研究生。（河南 鄭州 450002）

基金項目：本文系鄭州輕工業(yè)學(xué)院博士科研基金（項目編號：2011BSJJ015）、河南省教育廳科學(xué)技術(shù)研究重點項目（項目編號：13A520373）、國家自然科學(xué)基金項目（項目編號：61201447）的研究成果。

中圖分類號：G645 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）13-0223-02

對于移動學(xué)習(xí)的論述，不同的研究者從不同的角度出發(fā)提出了自己的觀點。[1]近年來，移動技術(shù)的優(yōu)勢已為高校教育模式的新一輪變革創(chuàng)造了條件，移動學(xué)習(xí)已經(jīng)成為繼遠程學(xué)習(xí)和數(shù)字化學(xué)習(xí)之后教育發(fā)展的新階段。隨著科技信息化的進一步發(fā)展，移動學(xué)習(xí)必將對教育領(lǐng)域帶來巨大影響。

物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，簡稱IOT）又稱為傳感網(wǎng)，是互聯(lián)網(wǎng)從人向物的延伸，是指在真實物理世界中部署具有一定感知能力和信息處理能力的嵌入式芯片與軟件系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)施實現(xiàn)信息傳輸和實時處理，從而實現(xiàn)物與物、物與人之間的通信。[2，3]RFID作為構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)的“皮膚”，本質(zhì)上是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，它通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)對各類物體在不同狀態(tài)（移動、靜止、惡劣環(huán)境）下的自動識別和管理。通過在移動學(xué)習(xí)者的手機SIM卡上貼上RFID電子標(biāo)簽，當(dāng)移動學(xué)習(xí)者攜帶具有RFID電子標(biāo)簽的手機SIM卡通過標(biāo)簽識別器時，電子標(biāo)簽被標(biāo)簽識別器自動感應(yīng)并通過無線網(wǎng)絡(luò)將電子標(biāo)簽中的信息傳送到信息處理中心，經(jīng)過處理之后再將處理結(jié)果發(fā)送到標(biāo)簽識別器上，從而實現(xiàn)靈活、高效的自動身份識別和信息管理。

一、移動學(xué)習(xí)模型設(shè)計原則

移動學(xué)習(xí)是信息技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，但歸根結(jié)底，移動學(xué)習(xí)的落腳點仍然是學(xué)習(xí)。一種學(xué)習(xí)方式要選取與之適應(yīng)的學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)，因此對移動學(xué)習(xí)的運用和研究需要學(xué)習(xí)理論的指導(dǎo)，文獻[4、5]對此進行了詳細(xì)的論述。

通過分析后發(fā)現(xiàn)，學(xué)習(xí)方式現(xiàn)已明顯地從傳輸及行為主義范式轉(zhuǎn)向建構(gòu)主義和社會認(rèn)知范式，并將主動的學(xué)習(xí)者置于學(xué)習(xí)活動的中心。因此，學(xué)習(xí)不僅是學(xué)習(xí)者掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容的過程，本質(zhì)上更是一種通信交流的過程。鑒于這些特點，在構(gòu)建移動學(xué)習(xí)模型時要著重關(guān)注以下幾方面：

（1）構(gòu)建的移動學(xué)習(xí)模型不僅要多鼓勵學(xué)習(xí)者之間的協(xié)作交流，還要鼓勵他們積極參與和特定社會群體的討論、交流。在討論中學(xué)習(xí)，并最終達到獲取知識的目的。

（2）在學(xué)習(xí)模型設(shè)計中要以學(xué)習(xí)者為主體，學(xué)習(xí)內(nèi)容和活動的組織安排要與學(xué)習(xí)者的具體社會實踐相關(guān)聯(lián)。同時把知識的獲得與學(xué)習(xí)者的發(fā)展、身份建構(gòu)等統(tǒng)合在一起，學(xué)習(xí)者能根據(jù)自己的需求選擇自己的學(xué)習(xí)內(nèi)容，以自己喜歡的方式進行移動學(xué)習(xí)，在自己想要學(xué)習(xí)的任何時間、任何地點進行學(xué)習(xí)。從學(xué)習(xí)開始到結(jié)束，該模型都要給予學(xué)習(xí)者最大的主動權(quán)。

（3）結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使后臺能實時感知、追蹤移動學(xué)習(xí)者所處的環(huán)境，根據(jù)相關(guān)情境向移動學(xué)習(xí)者推送相關(guān)知識，提供必要服務(wù)。或可根據(jù)情境呈現(xiàn)相應(yīng)問題，營造問題解決環(huán)境，建立移動探究式的學(xué)習(xí)模式，營造參與式模擬的學(xué)習(xí)體驗。

（4）該模型能夠?qū)σ苿訉W(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過程進行跟蹤，分析歸納出學(xué)習(xí)者的行為偏好、知識結(jié)構(gòu)、學(xué)習(xí)習(xí)慣等，并記錄到相關(guān)數(shù)據(jù)庫中。

（5）該模型能為用戶提供友好的人機界面、良好的使用體驗、便捷的知識獲取、新奇的探索應(yīng)用、簡單方便的溝通交流以及強大的服務(wù)支持。從而改善學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)體驗，降低學(xué)習(xí)者在使用該模型學(xué)習(xí)時出現(xiàn)的挫折感（挫折感能夠?qū)е聦W(xué)習(xí)者對該移動學(xué)習(xí)模型的信任度下降并隨之減少在該模型下的學(xué)習(xí)）。

二、移動學(xué)習(xí)模型的構(gòu)建

1.移動學(xué)習(xí)模型基本框架

通過具體分析上文中論述的移動學(xué)習(xí)模型設(shè)計原則，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，利用現(xiàn)有的無線通信網(wǎng)和校園WIFI網(wǎng)，并把相關(guān)需求映射到具體功能模塊，下文構(gòu)建了一個基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的分層移動學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)模型，其基本框架如圖1所示。

2.該模型功能概述

該模型主要分為兩個邏輯部分，從下而上依次為移動學(xué)習(xí)端和綜合支持平臺端。兩個部分及其內(nèi)部模塊各自分工并相互協(xié)作，共同為移動學(xué)習(xí)者進行移動學(xué)習(xí)提供技術(shù)支撐。另外，移動學(xué)習(xí)者可以使用移動設(shè)備隨時訪問遠程物聯(lián)網(wǎng)實驗室。各模塊的功能描述如下：

（1）移動學(xué)習(xí)端。

1）移動學(xué)習(xí)設(shè)備：包括智能手機、平板電腦、PDA等學(xué)習(xí)者手持式移動設(shè)備，并已運用RFID技術(shù)對其進行過標(biāo)記。這些設(shè)備是進行移動學(xué)習(xí)的載體和必要前提。

2）跨平臺智能客戶端：學(xué)習(xí)者進行移動學(xué)習(xí)的人機接口，移動學(xué)習(xí)相關(guān)的應(yīng)用、服務(wù)集，并可添加智能秘書，為用戶提供智能、新奇、類人的親切服務(wù)。并通過開發(fā)出針對不同移動設(shè)備系統(tǒng)的客戶端，實現(xiàn)設(shè)備端異架構(gòu)平臺的接入。

（2）綜合支持平臺。

1）平臺接入模塊：實現(xiàn)移動學(xué)習(xí)信息流的接入?yún)R總和分發(fā)，移動接入網(wǎng)通信協(xié)議的解包和封包等。

2）信息綜合分析處理系統(tǒng)：實現(xiàn)移動端的接入身份識別，信息傳輸?shù)募印⒔饷埽瑸橐苿佣说闹悄芴峁┖笈_技術(shù)支撐，處理移動端推送的信息和反向信息分發(fā)，相關(guān)信息流的綜合處理、分流、復(fù)用等。

3）后臺支持子系統(tǒng)。

環(huán)境監(jiān)控和對象跟蹤模塊：結(jié)合移動端設(shè)備上的RFID標(biāo)簽、GPS芯片和手機地圖，此模塊可實現(xiàn)對移動學(xué)習(xí)者的校園監(jiān)控、學(xué)習(xí)環(huán)境識別、移動學(xué)習(xí)者周邊環(huán)境的實時感知等功能，并在適當(dāng)?shù)臅r間和地點給予學(xué)習(xí)者以學(xué)習(xí)提醒，將學(xué)習(xí)資源主動推送給移動中的學(xué)習(xí)者。

虛擬社區(qū)交互平臺：集成實現(xiàn)基于語音、視頻、文字等多種信息媒介的通信和交流互動功能，為移動學(xué)習(xí)者提供方便快捷的通信鏈接，強大的群組間問題討論，信息交流共享支持，在線虛擬團隊功能。

用戶信息統(tǒng)計分析系統(tǒng)：結(jié)合a子系統(tǒng)，通過跟蹤移動學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)時間、學(xué)習(xí)過程、學(xué)習(xí)活動范圍、訪問過的網(wǎng)站和閱覽過的相關(guān)內(nèi)容等，運用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對學(xué)習(xí)者的行為和偏好進行采集、分析，以便系統(tǒng)能夠?qū)Σ煌膶W(xué)習(xí)者推送其可能感興趣的學(xué)習(xí)資源，提供更有針對性的學(xué)習(xí)建議和個性化的學(xué)習(xí)服務(wù)。

教學(xué)管理模塊：實現(xiàn)移動學(xué)習(xí)者的培養(yǎng)流程和課程進度跟蹤、實施雙向教學(xué)評價考核、相關(guān)課程和擴展知識推薦、學(xué)習(xí)輔助工具集成和成績查詢等功能。并集成了學(xué)習(xí)評價系統(tǒng)，通過對學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)時間、閱覽和創(chuàng)建學(xué)習(xí)對象的數(shù)量、參與交流與協(xié)作的頻率指標(biāo)等進行統(tǒng)計分析，得出關(guān)于學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)積極度、學(xué)習(xí)深度和學(xué)習(xí)效果的綜合評定，連同換算后的學(xué)分一并記錄到后臺相關(guān)數(shù)據(jù)庫中。

考試系統(tǒng)：通過調(diào)用后臺數(shù)據(jù)庫的試題庫，根據(jù)移動學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)進度，可滿足學(xué)習(xí)者的不確定性隨時主動測驗，完成整個系統(tǒng)對學(xué)習(xí)者近段學(xué)習(xí)效果和知識掌握情況的跟蹤評定。

4）后臺數(shù)據(jù)庫。

用戶信息數(shù)據(jù)庫：記錄移動學(xué)習(xí)者的唯一識別信息及其基本信息、考試成績、能力增長以及其他成就、興趣偏好等用戶信息。

線上學(xué)習(xí)資源數(shù)據(jù)庫：存放專門針對移動學(xué)習(xí)優(yōu)化過的大量課件資源、考試試題庫、知識庫、新聞消息庫和有關(guān)系統(tǒng)運行的數(shù)據(jù)等。

3.遠端物聯(lián)網(wǎng)實驗室

允許移動學(xué)習(xí)者利用移動終端遠程接入實驗室，并操作物聯(lián)網(wǎng)實驗設(shè)備，遠端完成實驗，以便隨時捕捉移動學(xué)習(xí)者的瞬間靈感，并為其提供實驗支持。

三、總結(jié)

上述模型注重移動學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中與人交流的重要性，避免了移動學(xué)習(xí)時由人—機對話所導(dǎo)致的情感交流缺失。通過對學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過程的全程跟蹤，及時對學(xué)習(xí)者的能力成長和學(xué)習(xí)進步進行肯定與鼓勵，最大限度的降低了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)挫折感。根據(jù)后臺數(shù)據(jù)庫記錄的學(xué)習(xí)者的興趣偏好信息，并利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)打造的情境感知能力，可以為學(xué)習(xí)者推送更適合、更有針對性的知識，從而為每個在線用戶打造量身定制的培養(yǎng)模式和全方位的服務(wù)支持體系，體現(xiàn)了“因材施教”的教育理念。

總之，該模型圍繞著“為移動學(xué)習(xí)者打造成功的學(xué)習(xí)體驗”這一中心，為學(xué)習(xí)者提供了友好的人機界面、高效的無線網(wǎng)絡(luò)、豐富的學(xué)習(xí)資源、有效的交流與協(xié)作及個性化需求，可在很大程度上提高移動學(xué)習(xí)的效果。

參考文獻：

[1]葉成林，徐福蔭.移動學(xué)習(xí)研究綜述[J].電化教育研究，2004，

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[2]李俊華.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能數(shù)字校園研究與設(shè)計[J].梧桐學(xué)院學(xué)報，2010，20（3）.

[3]張豪鋒，王春麗.基于RFID的移動學(xué)習(xí)資源推送系統(tǒng)設(shè)計[J].中國電化教育，2012，（2）.

[4]葉成林，徐福蔭.移動學(xué)習(xí)及其理論基礎(chǔ)[J].開放教育研究，

2004，49（3）.

篇2

關(guān)鍵詞：實驗教學(xué)；RFID；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

DOIDOI：10.11907/rjdk.162593

中圖分類號：G434

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

0 引言

近幾年來，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究的熱點問題包括射頻識別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中，各設(shè)備按約定的協(xié)議都可以與互聯(lián)網(wǎng)相連接，并且所有聯(lián)網(wǎng)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(xiàn)對物品的智能化識別、跟蹤、定位、監(jiān)控和管理。所有技術(shù)的研發(fā)都是為了更好地服務(wù)于人類社會，作為一項高新技術(shù)，只有將其應(yīng)用到合適的場景才能最大化其價值。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于教育教學(xué)領(lǐng)域，即是體現(xiàn)其價值的一個方面[1-2]。

實驗教學(xué)是現(xiàn)代高等教育的重點，其教學(xué)模式也在不斷發(fā)展和改進。為了滿足學(xué)生在學(xué)習(xí)時間和學(xué)習(xí)內(nèi)容上的選擇自由性[3]，提出了開放式實驗教學(xué)模式。然而在開放式教學(xué)模式下，教學(xué)對象、內(nèi)容、時間等因素的不確定性以及教學(xué)計劃的個性化使實驗教學(xué)管理的難度驟增，同時導(dǎo)致大量的實驗教學(xué)管理信息及處理任務(wù)量[4]產(chǎn)生。為了保證開放式教學(xué)模式的順利推進，可以利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對現(xiàn)有的實驗教學(xué)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(xué)環(huán)境，這樣不僅能夠鍛煉學(xué)生的實際動手能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，更有利于學(xué)生專業(yè)綜合素質(zhì)和工程實踐能力的培養(yǎng)與提高[5]。

1 相關(guān)工作

在已有的一些研究中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被應(yīng)用于學(xué)校中的一些場景，研究提出了基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧教室[6-7]、基于物聯(lián)網(wǎng)的圖書館設(shè)計[8]、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在校園安全中的應(yīng)用[9]、基于物聯(lián)網(wǎng)的實驗室管理[10-12]等概念。

物聯(lián)網(wǎng)教室和傳統(tǒng)教室的功能相似――為學(xué)生提供舒適的學(xué)習(xí)環(huán)境，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率[6]。由于傳感器節(jié)點對于環(huán)境溫濕度的精確感應(yīng)，使得物聯(lián)網(wǎng)教室可以高效、精確地為學(xué)生提供學(xué)習(xí)舒適性。通過物聯(lián)網(wǎng)所提供的大量的傳感技術(shù)、無線通信技術(shù)，以及微處理控制系統(tǒng)，使智能照明系統(tǒng)能夠“感知”環(huán)境，根據(jù)外界情況的變化作出相應(yīng)的應(yīng)對策略，還可以避免能源浪費。相比人工控制教學(xué)樓照明燈，物聯(lián)網(wǎng)控制實時性強，而且可以全天候工作[7]。

圖書館管理系統(tǒng)[8]通過RFID標(biāo)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(dāng)所借閱書本快要到期時，可以發(fā)送信息進行提醒。通過在學(xué)校圖書館應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，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(lián)網(wǎng)的校園安保措施主要有以下幾種：在宿舍物品安全系統(tǒng)中添加報警裝置，構(gòu)成宿舍安全系統(tǒng)以防宿舍發(fā)生意外事件，從而保護學(xué)生的人身財產(chǎn)安全；在每棟公寓入口處安裝RFID門禁系統(tǒng)；在教學(xué)區(qū)域設(shè)置門禁系統(tǒng)，并將門禁系統(tǒng)分為安全通道和普通通道兩類，攜帶物品上貼有RFID標(biāo)簽，可實現(xiàn)物品的安全檢測[9]。

隨著技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)也急需大量專業(yè)人才，對人才的需求上，要求其具有一定的理論基礎(chǔ)及動手能力，這對實驗室的要求也有所提高[10]。物聯(lián)網(wǎng)實驗室需要將光載無線通信、WiFi 無線局域網(wǎng)、移動通信、嵌入式設(shè)備服務(wù)器和射頻識別幾種前沿技術(shù)融為一體，構(gòu)建基于移動通信的無線信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)[11]。將RFID技術(shù)系統(tǒng)應(yīng)用到實驗設(shè)備的管理上，不僅使設(shè)備的統(tǒng)計效率大大提高，而且能實現(xiàn)實驗設(shè)備資源的合理統(tǒng)籌[12]。傳統(tǒng)的對于物聯(lián)網(wǎng)實驗室特別是實驗設(shè)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(xué)校的實驗室管理普遍存在計算機系統(tǒng)的自動化程度低，實驗室管理不嚴(yán)、監(jiān)管不力等問題，因而，實驗室管理在學(xué)校管理和教學(xué)環(huán)節(jié)具有重要的意義[13]。

在文獻[14]中，作者通過對物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)架與關(guān)鍵技術(shù)的分析，利用Zigbee短距離無線通信技術(shù)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)智能組網(wǎng)技術(shù)，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)視頻網(wǎng)關(guān)、多種傳感器采集、控制節(jié)點與現(xiàn)有Internet網(wǎng)絡(luò)、3G網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建了物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。傳統(tǒng)的實驗室存在工作繁瑣、效率低下等弊端，如學(xué)生不能及時了解實驗內(nèi)容，必須到實驗室去預(yù)約并由教師登記等。隨著技術(shù)的發(fā)展，針對智能化管理實驗室的需求，提出了基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧實驗室，如機房自動管理系統(tǒng)等，這些方案在實驗室信息管理、人員管理、設(shè)備管理等方面展示了優(yōu)勢[15-16]。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實驗教學(xué)體系

本文將物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來，充分發(fā)揮兩者優(yōu)勢，提出了一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實驗教學(xué)體系。該體系服務(wù)于實驗教學(xué)和管理工作， 在開放的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下促進教學(xué)手段改革和保證教學(xué)、管理質(zhì)量的督導(dǎo)體系建設(shè)，既滿足了學(xué)生個性化需求，也充分合理地利用了實驗室資源，實現(xiàn)了教學(xué)管理的自動化。該體系的構(gòu)建包括軟件系統(tǒng)建設(shè)和硬件系統(tǒng)建設(shè)兩個方面。

2.1 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實驗教學(xué)軟件系統(tǒng)

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實驗教學(xué)軟件系統(tǒng)建設(shè)主要以校園網(wǎng)為依托，以實驗教學(xué)管理區(qū)塊為核心，實驗課堂教學(xué)區(qū)塊為主體，實驗室課外輔助區(qū)塊和實驗室網(wǎng)絡(luò)管理區(qū)塊為輔助，構(gòu)建立體化的開放式教學(xué)環(huán)境。該系統(tǒng)同時面向教師和學(xué)生這兩類有著不同需求的用戶對象，將在功能實現(xiàn)的基礎(chǔ)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(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)如圖1示，下面將對其包含的各個區(qū)塊進行詳細(xì)的功能介紹：

（1）實驗教學(xué)管理區(qū)塊。該區(qū)塊不僅可以方便學(xué)生進行網(wǎng)上選課，參與網(wǎng)上評教，也可以方便教師在線實驗考試成績。學(xué)生在預(yù)約實驗課時需要對實驗設(shè)備進行預(yù)約，做到每位學(xué)生對應(yīng)一臺實驗設(shè)備，學(xué)生完成實驗后，設(shè)備會對學(xué)生的實驗結(jié)果進行記錄，也可以避免實驗設(shè)備的損壞。另外，該區(qū)塊還對教師和學(xué)生的個人信息以及實驗教學(xué)數(shù)據(jù)進行存儲和維護。

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

（3）實驗課外輔助區(qū)塊。為了促進學(xué)生的課后學(xué)習(xí)，為學(xué)生答疑解惑，該區(qū)塊可以方便教師上傳課件和教學(xué)演示視頻、提供師生交流論壇，以及在線答疑輔導(dǎo)網(wǎng)上應(yīng)用空間。此外，可以進一步利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)課堂互動的智能化。

（4）實驗室管理區(qū)塊。一方面為了實驗教學(xué)的正常開展，該區(qū)塊可以為師生提供在線預(yù)約實驗室和實驗儀器的服務(wù)，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(qū)塊對實驗環(huán)境進行監(jiān)控，實時顯示實驗室的環(huán)境數(shù)據(jù)（例如溫濕度、有害氣體指標(biāo)等），并帶有安全報警功能。另外，該區(qū)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(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用使得實驗室的管理更加科學(xué)規(guī)范。

2.2 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實驗教學(xué)硬件系統(tǒng)

硬件建設(shè)需要對原有實驗室基礎(chǔ)設(shè)施（主要為強電、弱電、網(wǎng)絡(luò)改造）進行基本改造，然后增加監(jiān)控、門禁、物聯(lián)網(wǎng)終端等硬件設(shè)備，整合原有教學(xué)系統(tǒng)軟件，進行軟硬件系統(tǒng)集成。①利用RFID，實現(xiàn)教室門鎖、控制臺鎖的定時關(guān)閉和開啟，為防止鎖人現(xiàn)象出現(xiàn)，需在鎖關(guān)閉前進行聲音提示；②利用傳感器節(jié)點，采集教室內(nèi)溫度、濕度等指標(biāo)，由中控計算機進行數(shù)據(jù)搜集處理，并根據(jù)預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)觸發(fā)報警裝置；③利用虛擬終端技術(shù)，實現(xiàn)教室中控臺的網(wǎng)絡(luò)遠程控制，所有控制臺操作均可通過虛擬控制臺實現(xiàn)；④利用Telnet技術(shù)，可實現(xiàn)對聯(lián)網(wǎng)試驗儀器的遠程管理，解決計算機軟件故障；⑤利用監(jiān)控攝像頭，實現(xiàn)遠程視頻圖像同步傳輸，并利用室內(nèi)音箱，實現(xiàn)遠程音頻同步傳輸。當(dāng)遇到設(shè)備死機、線路故障、物理連接問題等導(dǎo)致遠程控制失效時，可通過音頻遠程指導(dǎo)任課教師進行操作。

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實驗教學(xué)硬件系統(tǒng)將使用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的BSDA （Browser/Sever/Database/Application）結(jié)構(gòu)，即客戶端/服務(wù)器/數(shù)據(jù)庫/應(yīng)用程序結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)通信方面采用C/S（客戶端/服務(wù)器）和B/S（瀏覽器/服務(wù)器）模式相結(jié)合的方式，包括服務(wù)器、聯(lián)網(wǎng)的實驗儀器以及網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

（1）應(yīng)用服務(wù)器。服務(wù)器主要提供3類服務(wù)：①支持實驗教學(xué)管理數(shù)據(jù)交互與存儲，主要包括學(xué)生和教師的注冊登錄信息管理以及與實驗教學(xué)管理相關(guān)的教師教學(xué)計劃錄入、學(xué)生選課信息、學(xué)生評教信息、實驗報告以及實驗考試數(shù)據(jù)的管理；②提供實驗教學(xué)資源數(shù)據(jù)庫服務(wù)，存儲教學(xué)課件、演示視頻，預(yù)習(xí)內(nèi)容、虛擬平臺以及實驗儀器介紹等教學(xué)資源；③與實驗教學(xué)服務(wù)相關(guān)的應(yīng)用服務(wù)，例如提供師生交流論壇、QQ以及微信平臺相關(guān)的應(yīng)用服務(wù)，以供師生隨時隨地進行實驗教學(xué)交流。

（2）聯(lián)網(wǎng)的實驗儀器。為了構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)的實驗教學(xué)硬件系統(tǒng)，所有實驗儀器也將進行相應(yīng)的更新?lián)Q代，均帶有網(wǎng)絡(luò)通信功能，其更新主要從3個方面進行：①測量儀器帶有聯(lián)網(wǎng)功能，例如帶有無線通信功能的示波器和萬用表能夠?qū)崟r地將測量數(shù)據(jù)上傳網(wǎng)絡(luò)，以供學(xué)生課后進行在線分析；②仿真和虛擬儀器平網(wǎng)，以供學(xué)生能夠提前進行實驗預(yù)習(xí)；③為了保證學(xué)生的用電安全，所有實驗儀器的電源都可以進行網(wǎng)絡(luò)在線控制。

（3）網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)。為了保證學(xué)生安全和實驗室的正常運行，構(gòu)建實驗室監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)將由傳感器、攝像頭、無線插座等監(jiān)控終端設(shè)備組成，實現(xiàn)如下功能：①實現(xiàn)對實驗室環(huán)境的監(jiān)控，杜絕實驗室火災(zāi)、有害物質(zhì)泄漏、儀器丟失等狀況發(fā)生；②對學(xué)生實驗操作進行實時監(jiān)控，確保學(xué)生的操作規(guī)范和用電安全；③對實驗室儀器的使用狀態(tài)進行在線監(jiān)控，以配合實驗室和實驗儀器的外借預(yù)約服務(wù)以及實驗設(shè)備的故障維護工作。

3 教學(xué)評價

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式是：授課教師先講，講完之后學(xué)生做實驗，實驗內(nèi)容和實驗?zāi)Ｊ绞枪潭ǖ模瑢W(xué)生在課堂上學(xué)習(xí)的知識是有限的，時間被限制在課堂上的短暫時間內(nèi)，對知識點的掌握和利用很有限[17]。基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實驗教學(xué)模式從傳統(tǒng)的以教為主發(fā)展轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生動手為主，更加注重學(xué)生在實驗中學(xué)到了什么，并注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

現(xiàn)代教育理論認(rèn)為[18]，在教學(xué)中要以學(xué)生為主體，在教師的引導(dǎo)下，提高學(xué)生的獨立思考能力，多開設(shè)計性課程，讓學(xué)生主動去探索新知識。采用基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實驗教學(xué)體系，不僅可以使學(xué)生扎實地掌握基礎(chǔ)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(lián)網(wǎng)技術(shù)的實驗教學(xué)軟件系統(tǒng)非常適合學(xué)生的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以在網(wǎng)上在線選擇實驗課程，查看考試成績，并對教師進行評教。學(xué)習(xí)過程中，可以在線預(yù)習(xí)，使用虛擬儀器存儲實驗數(shù)據(jù)，并在線提交報告。系統(tǒng)對于課外輔助也有很好的幫助，比如課件閱讀、經(jīng)驗交流、在線答疑。系統(tǒng)的實驗室管理模塊能夠?qū)崿F(xiàn)管理員對實驗室的科學(xué)規(guī)范管理。基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實驗教學(xué)硬件系統(tǒng)非常高效，實驗儀器都支持聯(lián)網(wǎng)，便于在線操作，極大提高了實驗儀器的利用率。網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)不僅可以保證學(xué)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(lián)網(wǎng)的實驗教學(xué)系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，改善了傳統(tǒng)的實驗室管理方法，極大地方便了使用者，又體現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所帶來的優(yōu)勢，是典型的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用范例，對于實驗教學(xué)的改革提供了指導(dǎo)方向，具有重要意義，值得推廣。

4 結(jié)語

本文將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合提出了一種新型的實驗教學(xué)體系。該體系由軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)組成，以學(xué)生為主體，通過教師的引導(dǎo)，激發(fā)學(xué)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(xué)生的人身安全及儀器設(shè)備使用安全。同時，通過利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，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(xué)規(guī)范和高效。

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篇3

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；RFID技術(shù)；Wi-Fi技術(shù)

引言

物聯(lián)網(wǎng)一詞已滲透到我們的日常生活之中，行業(yè)都能看到物聯(lián)網(wǎng)的蹤影，如智能家居、智能交通、智能城市、智能校園等等。隨著科學(xué)技術(shù)及信息化的不斷革新，不可否認(rèn)其很大程度上改變了人們的生活和學(xué)習(xí)方式，目前校園網(wǎng)在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支撐下更是對教育管理模式提出挑戰(zhàn)。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

1.1 物聯(lián)網(wǎng)的定義

物聯(lián)網(wǎng)是在RFID無線射頻識別技術(shù)、傳感器、二維碼技術(shù)等感知技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)進行信息交換和通信，對物品實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以隨時隨地對信息和物品進行采集，實現(xiàn)對實體物品的全面感知，再利用無線網(wǎng)絡(luò)將信息進行實時傳輸，在信息處理層對接收到的信息進行智能處理，實現(xiàn)人與物時時刻刻的溝通和控制。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)的基本架構(gòu)

（1）信息感知層，是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，處于物聯(lián)網(wǎng)的最底層，該層包括傳感器、電子標(biāo)簽、閱讀器和攝像頭等數(shù)據(jù)采集設(shè)備，使用的技術(shù)主要有射頻識別技術(shù)RFID，短距離無線通信技術(shù)等，主要功能是獲取世界中的信息和自動識別監(jiān)測對象。（2）信息傳輸層，是物聯(lián)網(wǎng)的中間層，主要工作是將感知層獲取的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綉?yīng)用層，該層是在基于現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)之上，負(fù)責(zé)感知層和信息層之間數(shù)據(jù)可靠安全的傳輸和信息的控制。（3）信息應(yīng)用層，包含物聯(lián)網(wǎng)的中間件、云計算和應(yīng)用設(shè)備。中間件是硬件和軟件之間的計算機軟件，通過標(biāo)準(zhǔn)接口和協(xié)議把通用的服務(wù)封裝起來。該層的主要功能是對數(shù)據(jù)進行融合、分析和處理，并通過各種終端移動設(shè)備與用戶進行交互，實現(xiàn)智能化和自動控制化。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧校園

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧校園建設(shè)，原理是通過RFID技術(shù)、無線傳感技術(shù)、定位等，對校園里需要感知的對象進行識別；接著再用標(biāo)簽讀寫器、智能終端設(shè)備接收對象的信息，通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)將信息精準(zhǔn)的傳送到信息處理層，信息處理層將數(shù)據(jù)進行匯總和融合后，傳輸?shù)叫@的各個指揮中心系統(tǒng)，指揮中心系統(tǒng)通過對得到的信息進行智能分析后，校園管理部門能夠?qū)崟r掌握各個對象的詳細(xì)信息，從而給校園提供一個安全決策的依據(jù)。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧校園的應(yīng)用實例

3.1 實例概述

目前，學(xué)校在實現(xiàn)智能校園時，最基礎(chǔ)就是要先建立學(xué)生考勤管理系統(tǒng)。傳統(tǒng)的學(xué)校考勤制度是通過人工登記考勤，這種模式效率低下、速度慢，數(shù)據(jù)統(tǒng)計起來費時費力，但學(xué)生的考勤是學(xué)校一直以來最重要的一個管理環(huán)節(jié)，因此，在現(xiàn)代科技信息時代，建立學(xué)生考勤管理系統(tǒng)是每個學(xué)校首先考慮到的。文章將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到實現(xiàn)學(xué)生考勤管理系統(tǒng)中，分析物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在考生考勤管理系統(tǒng)中的智能性及自動化，讓學(xué)生在攜帶一個含有RFID芯片的學(xué)生卡的情況下實現(xiàn)考勤的管理，同時解決人工考勤系統(tǒng)遇到的難題。

3.2 系統(tǒng)功能

該考勤系統(tǒng)實現(xiàn)的功能有校門口安全管理、自動識別身份、違規(guī)進入報警和考勤數(shù)據(jù)處理，具體如下：（1）考勤登記：讀取學(xué)生卡芯片中的電子標(biāo)簽信息，并將數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)胶笈_管理系統(tǒng)，并能夠在終端系統(tǒng)顯示出學(xué)生的相關(guān)信息，如學(xué)生資料、門點的方位等，如果遇到?jīng)]攜帶卡卻進入感應(yīng)區(qū)域，還能夠及時自動發(fā)出警報信息。（2）查詢信息：可以利用終端對學(xué)生的信息進行查詢，如所在班級、專業(yè)、考勤記錄和報警記錄等。（3）統(tǒng)計功能：系統(tǒng)可以生成一些報表，還可以按照自定義條件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計。報表可以按照用戶需求導(dǎo)出相應(yīng)的文件格式，為其他應(yīng)用軟件或管理系統(tǒng)使用。（4）系統(tǒng)管理：學(xué)校系統(tǒng)管理員可以登錄系統(tǒng)管理后臺對系統(tǒng)的參數(shù)進行初始化設(shè)置和修改，對其他非管理員用戶設(shè)置應(yīng)有的權(quán)限，還可以設(shè)置硬件設(shè)備的參數(shù)等。

3.3 系統(tǒng)流程

學(xué)生在入學(xué)注冊后，學(xué)校需將學(xué)生的相關(guān)信息錄入到考勤管理系統(tǒng)中，與電子標(biāo)簽綁定后制作學(xué)生卡，學(xué)校大門口會安裝攝像感應(yīng)器，學(xué)生攜帶學(xué)生卡在進入學(xué)校大門時，閱讀器將讀取學(xué)生卡信息，通過RFID中間件進行數(shù)據(jù)過濾，有效的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)會上傳到數(shù)據(jù)庫與信息進行核對，如果能夠匹配，登記出勤并放行；如無法匹配，則提示報警信息，由保安人員進行處理。文章的學(xué)生考勤管理系統(tǒng)流程圖如1所示。

圖1 學(xué)生考勤管理系統(tǒng)流程圖

3.4 關(guān)鍵技術(shù)

3.4.1 系統(tǒng)運行環(huán)境

操作系統(tǒng)：Windows 2003以上操作系統(tǒng)。

軟件框架： framework 3.5以上，支持XML標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交換格式

數(shù)據(jù)庫：采用Sql Server 2008

開發(fā)軟件： Visual Studio 2008編程工具

3.4.2 物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)。文章的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計使用RFID標(biāo)簽、傳感器等設(shè)備，一般情況下，這些處于信息最底層的設(shè)備都會24小時全天候保持啟用狀態(tài)，這就要求數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)必須具有成本低和耗能低的特點。因此，文章選用具有該特點的Wi-Fi短距離傳輸通訊技術(shù)，這也是目前大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建所使用的通訊技術(shù)之一。（1）Wi-Fi技術(shù)。Wi-Fi是在IEEE802.11系列協(xié)議的無線網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上制定的標(biāo)準(zhǔn)。目前，智能手機、電腦、相機等有數(shù)據(jù)傳輸功能的電子設(shè)備幾乎都支持Wi-Fi連接，它的信號源由ADSL等有線網(wǎng)絡(luò)提供，通過具有無線功能的路由器發(fā)射信號，它使用開放的2.4GHz微波頻段，最高速率可達到54Mbps，傳輸距離在100到300m之間。（2）射頻識別技術(shù)（RFID）。RFID系統(tǒng)由電子標(biāo)簽、閱讀器、天線和后臺數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)組成，是Radio Frequency Identification的縮寫。本學(xué)生考勤管理系統(tǒng)中，將RFID系統(tǒng)應(yīng)用到校門口的感應(yīng)區(qū)域中獲取學(xué)生進入學(xué)校的信息。

4 結(jié)束語

文章在介紹物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智慧校園概念的基礎(chǔ)上，通過一個實例分析物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到實際校園的學(xué)生考勤管理系統(tǒng)中，給校園管理帶來的便捷性，可以很明顯的看出，與傳統(tǒng)的人力考勤系統(tǒng)相比，體現(xiàn)出很大的優(yōu)越性和智能性。隨著信息化和科技化的深入發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還將會得到更進一步的應(yīng)用，勢必會滲透到我們的日常生活之中。

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篇4

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代學(xué)徒制；專業(yè)應(yīng)用平臺；Web服務(wù)；B/S體系結(jié)構(gòu)

中圖分類號：TP399 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-1302（2016）06-0-03

0 引 言

“現(xiàn)代學(xué)徒制”以企業(yè)用人需求與崗位資格標(biāo)準(zhǔn)為服務(wù)目標(biāo)，以校企合作為基礎(chǔ)，以學(xué)生（學(xué)徒）的培養(yǎng)為核心，以課程為紐帶，以工學(xué)結(jié)合、半工半讀為形式，以學(xué)校、行業(yè)、企業(yè)的深度參與和教師、師傅的深入指導(dǎo)為支撐的人才培養(yǎng)模式，強調(diào)“做中學(xué)、學(xué)中做”[1]。而專業(yè)應(yīng)用技術(shù)平臺建設(shè)通過信息技術(shù)實現(xiàn)教學(xué)資源的共享，方便教師和學(xué)生的學(xué)習(xí)與工作，便于開展教學(xué)過程控制[2]。

在研究國內(nèi)外專業(yè)應(yīng)用技術(shù)平臺應(yīng)用方面所取得的理論和實踐成果的基礎(chǔ)上[3-6]，對工學(xué)結(jié)合校企合作“現(xiàn)代學(xué)徒制”培養(yǎng)模式與課程體系及實施過程進行系統(tǒng)的整理與重構(gòu)，為學(xué)生、教師、企業(yè)提供一個無縫連接的開放的柔性平臺，不斷推進教學(xué)資源的共建共享，提高優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的使用效率，擴大受益面。

1 現(xiàn)代學(xué)徒制平臺的設(shè)計方案

1.1 現(xiàn)代學(xué)徒制平臺的設(shè)計目標(biāo)

基于現(xiàn)代學(xué)徒制的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)平臺是一個基于Internet的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)。本平臺的建設(shè)不僅針對高校物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的在校生自主學(xué)習(xí)，還可以滿足物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)服務(wù)類企業(yè)人員、社會學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)咨詢及培訓(xùn)和開展科技服務(wù)工作的需要。從在校生學(xué)習(xí)的角度，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)資源庫提供給學(xué)生豐富的學(xué)習(xí)資料，拓展了學(xué)習(xí)空間，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)協(xié)作學(xué)習(xí)探究學(xué)習(xí)的能力；從教師教學(xué)的角度，通過資源平臺可以進行課程開發(fā)和課程教學(xué)，為教學(xué)提供了豐富優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源；從物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)和社會人員使用的角度，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)資源平臺項目為企業(yè)和社會人員提供了資源檢索、信息查詢、資料下載、教學(xué)指導(dǎo)、學(xué)習(xí)咨詢、人員培訓(xùn)等功能。

1.2 平臺的運行環(huán)境

（1）服務(wù)端

一臺用于提供Web服務(wù)運行的Web服務(wù)器，可以安裝Windows Server 2012操作系統(tǒng)+IIS7.0+。

一臺用于管理數(shù)據(jù)庫空間并提供數(shù)據(jù)讀寫操作的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，應(yīng)當(dāng)安裝Windows Server 2012操作系統(tǒng)+SQL Server 2012。

一臺用于提供文件共享的文件服務(wù)器，主要安裝Windows Server 2012操作系統(tǒng)。

一臺專門處理流媒體文件的流媒體服務(wù)器，可以安裝Windows Server 2003操作系統(tǒng)+Windows Media Encoder 7.1+H264編碼器+數(shù)碼攝像機。

（2）客戶端

普通PC機或智能終端，可以安裝Windows操作系統(tǒng)或其他操作系統(tǒng)+瀏覽器+VLC多媒體播放器。

1.3 平臺的組成及其功能模塊

根據(jù)文獻[7]與文獻[8]的闡述，綜合考慮系統(tǒng)設(shè)計的實用性和經(jīng)濟性，確定采用B/S模式下Web訪問的網(wǎng)絡(luò)教育和交流環(huán)境。平臺的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D1所示。

基于現(xiàn)代學(xué)徒制的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)平臺不僅能為在校學(xué)生提供學(xué)習(xí)和企業(yè)員工再學(xué)習(xí)的機會，還能為在校老師和企業(yè)導(dǎo)師提供交流的平臺。因此該平臺主要涉及的三類用戶分別為教員、學(xué)員和系統(tǒng)管理員。平臺的頂層用例圖如圖2所示。其中學(xué)員包含了在校學(xué)生和企業(yè)員工兩類用戶，而教師和企業(yè)導(dǎo)師都可以視為教員。

平臺三類用戶的需求是構(gòu)建一個現(xiàn)代學(xué)徒制下物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)知識的學(xué)習(xí)和交流平臺。針對三類用戶的需求分析，該平臺由在線實時學(xué)習(xí)、離線學(xué)習(xí)、崗位技能培訓(xùn)、項目工作室、互動交流等應(yīng)用子系統(tǒng)組成，平臺功能模塊圖如圖3所示。

教員利用該平臺可以完成對教學(xué)資源的組織和管理工作，包括教學(xué)資源的增刪改操作等。教員可以通過專用攝像機將其講課過程實時傳輸?shù)椒?wù)器或者經(jīng)錄制處理后上傳到服務(wù)器，供學(xué)員在客戶端在線或離線學(xué)習(xí)。同時，作為教員的企業(yè)導(dǎo)師可以依據(jù)企業(yè)崗位需求在平臺上制定崗位技能培訓(xùn)計劃和任務(wù)，供學(xué)員進行技能培訓(xùn)。該平臺提供了一個學(xué)員和教員二者之間項目合作交流的平臺，從而提高高校和企業(yè)的產(chǎn)學(xué)研合作。在該平臺上教員可以依據(jù)學(xué)員的綜合表現(xiàn)做出綜合性評價。各應(yīng)用子系統(tǒng)的功能簡要說明如下：

（1）在線實時學(xué)習(xí)子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)主要用來實現(xiàn)學(xué)習(xí)的實時直播功能，滿足學(xué)員線上實時學(xué)習(xí)的需求。在服務(wù)端，利用數(shù)字?jǐn)z像機將教員的講課過程實時傳輸?shù)椒?wù)器，然后通過視頻直播模塊將音視頻信號采集編碼壓縮生成ASF流媒體文件，并經(jīng)服務(wù)器傳送到網(wǎng)絡(luò)上。客戶端，學(xué)員只需在瀏覽器上通過視頻直播連接就可以實時接收到教員講課的過程。

（2）離線學(xué)習(xí)子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)主要實現(xiàn)的是學(xué)習(xí)的點播功能，滿足學(xué)員線下自學(xué)的需求。在服務(wù)端，利用數(shù)字?jǐn)z像機將教員的講課過程進行錄制處理，通過專業(yè)的視頻處理軟件生成ASF流媒體文件后上傳到服務(wù)器的指定目錄下。客戶端，學(xué)員只需在瀏覽器上選擇教學(xué)視頻點播就可以進行學(xué)習(xí)。

（3）崗位技能培訓(xùn)子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)主要實現(xiàn)的是學(xué)員企業(yè)崗位技能的培訓(xùn)。其主要參與者為企業(yè)導(dǎo)師與學(xué)員。企業(yè)導(dǎo)師根據(jù)實際企業(yè)崗位的技能需求指定培訓(xùn)計劃，并給學(xué)員安排日常的工作和學(xué)習(xí)培訓(xùn)任務(wù)。學(xué)員根據(jù)企業(yè)導(dǎo)師的任務(wù)安排按時按量完成任務(wù)，并通過該系統(tǒng)上傳任務(wù)成果。企業(yè)導(dǎo)師可以實時跟蹤學(xué)員的動態(tài)，并依據(jù)學(xué)員的成果進行相應(yīng)的評價。

（4）項目工作室

教員通過公告欄可以在網(wǎng)上項目招募信息。線下學(xué)員與教員之間可以通過各種形式完成項目，并上傳項目成果供其他成員參考使用。學(xué)員或教員也可以自己完成的研究成果，供其他成員參考使用與評價。

（5）資源共享平臺

提供一個基于Web的資源上傳下載平臺。教員可以上傳教學(xué)資源或相關(guān)優(yōu)質(zhì)資源到服務(wù)器的指定目錄下。學(xué)員可以通過下載鏈接下載相關(guān)教學(xué)資源。

（6）互動交流平臺

提供一個在線師徒交流、討論場所。學(xué)員可以向教員提問，教員進行實時解答，也可以對某個問題或某個領(lǐng)域的典型解答。

（7）考核評價子系統(tǒng)

該系統(tǒng)用于教員對學(xué)員的考核評價。主要包含崗位技能認(rèn)證子系統(tǒng)、網(wǎng)上作業(yè)評價子系統(tǒng)、網(wǎng)上考試子系統(tǒng)和項目成果效益評價子系統(tǒng)。具體如下：

a.崗位技能認(rèn)證子系統(tǒng)是對學(xué)員日常任務(wù)完成效果和崗位技能證書的綜合評價；

b.網(wǎng)上作業(yè)評價子系統(tǒng)在日常作業(yè)后，學(xué)員完成作業(yè)后對作業(yè)效果的綜合評價；

c.網(wǎng)上考試子系統(tǒng)通過在線考試題目，學(xué)員完成在線考試后進行的考核評價；

d.項目成果效益評價子系統(tǒng)對學(xué)員在項目工作室中參與的程度以及完成項目的社會效益等進行綜合評價。

2 平臺實現(xiàn)的主要關(guān)鍵技術(shù)

2.1 基于Web服務(wù)的五層軟件體系結(jié)構(gòu)

采用基于Web服務(wù)的五層軟件體系結(jié)構(gòu)，分為數(shù)據(jù)層、數(shù)據(jù)服務(wù)層、業(yè)務(wù)邏輯層、業(yè)務(wù)接口層和業(yè)務(wù)表示層。其五層結(jié)構(gòu)如圖4所示。

（1）數(shù)據(jù)層。主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)間的聯(lián)系等邏輯關(guān)系。該層采用SQL Server 2012以及XML來完成；

（2）數(shù)據(jù)服務(wù)層。該層起中介作用，是承接業(yè)務(wù)邏輯層對數(shù)據(jù)層的數(shù)據(jù)調(diào)用。將后臺數(shù)據(jù)庫表的操作封裝于該層，即DAO組件都放在該層；

（3）業(yè)務(wù)邏輯層。該層主要將各種業(yè)務(wù)功能邏輯組件以Web服務(wù)組件進行封裝，比如用戶登錄、視頻播放、文件上傳下載等功能；

（4）業(yè)務(wù)接口層。該層主要對業(yè)務(wù)邏輯層封裝的Web服務(wù)組件進行描述和組合，并將Web服務(wù)組件注冊到IIS上，實現(xiàn)各個服務(wù)之間的交互；

（5）業(yè)務(wù)表示層。該層主要為用戶提供輸入/輸出交互界面，通過調(diào)用業(yè)務(wù)接口層上的Web服務(wù)將系統(tǒng)的各個功能在瀏覽器上輸出。

2.2 基于RTP/RTSP協(xié)議的視頻直播

提供教學(xué)視頻直播是基于現(xiàn)代學(xué)徒制的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)平臺的主要功能之一。目前流媒體技術(shù)的成熟發(fā)展為實現(xiàn)教學(xué)視頻直播提供了有效的技術(shù)支持。由于移動終端的普及，根據(jù)文獻[9]與文獻[10]的描述，該平臺使用基于RTP/RTSP協(xié)議的視頻直播技術(shù)，主要解決客戶端在不同應(yīng)用平臺（PC機或智能終端）上視頻的實時播放問題。工作流程如圖5所示，采集端將采集到的音視頻信號進行處理，并用H264編碼，經(jīng)RTP和UDP封裝后上傳至流媒體服務(wù)器。流媒體服務(wù)器根據(jù)客戶端發(fā)送的RTSP交互協(xié)議發(fā)起或終結(jié)流媒體處理，并將經(jīng)過UDP、RTP拆包后的數(shù)據(jù)通過VLC編碼后在客戶端播放。

3 關(guān)于系統(tǒng)進一步完善與應(yīng)用的思考

本文提出的基于現(xiàn)代學(xué)徒制的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用專業(yè)平臺只是網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和專業(yè)交流平臺的一個基本雛形，平臺現(xiàn)有的基本功能可以進一步完善和擴充。目前可以從以下幾方面考慮：

（1）優(yōu)化考核評價標(biāo)準(zhǔn)，需要研究現(xiàn)代學(xué)徒制下考核評價的標(biāo)準(zhǔn)化和評價分析功能；

（2）完善開發(fā)更為友好的交互界面，繼續(xù)研究更為有效的視頻直播技術(shù)；

（3）在資源共享模塊方面，考慮采用Hadoop云平臺解決文件服務(wù)器資源不足的問題；

（4）在項目工作室方面，考慮引進O2O模式來提高共同合作開發(fā)項目的服務(wù)。

4 結(jié) 語

本文給出了現(xiàn)代學(xué)徒制下物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用專業(yè)平臺的設(shè)計方案，該平臺包含了在線實時學(xué)習(xí)子系統(tǒng)、離線學(xué)習(xí)子系統(tǒng)、崗位技能培訓(xùn)子系統(tǒng)、考核評價子系統(tǒng)、項目工作室、互動交流平臺和資源共享平臺等功能模塊，并提出了該平臺的基于Web服務(wù)的五層軟件體系結(jié)構(gòu)。針對實時視頻播放問題，給出一個基于RTP/RTSP協(xié)議的視頻直播工作流程。平臺部署和實施工作成為后期研究的重點。

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篇5

[關(guān)鍵詞]物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；血站；信息化

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2017.06.102

[中圖分類號]R197.6 [文獻標(biāo)識碼]A [文章編號]1673-0194（2017）06-0-01

目前，我國物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用上都還存在明顯的不足之處，同世界先進技術(shù)水平還有較大的差距，作為未來國際競爭的關(guān)鍵技術(shù)之一，其能夠有力地推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級和變革。因此，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)加強血站信息化管理，提高血站工作質(zhì)量和效率，是我國血站行業(yè)發(fā)展的重要方向。

1 物網(wǎng)技術(shù)的基本概述

近年來，隨著信息化的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也有了很大程度的進步，其作為現(xiàn)代智能系統(tǒng)的重要部分，是新一輪技術(shù)革命的重點，也是學(xué)術(shù)界研究和國家戰(zhàn)略規(guī)劃的重點內(nèi)容。2009年，在擺脫金融危機的戰(zhàn)略時，美國便將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為刺激經(jīng)濟復(fù)蘇的關(guān)鍵，并擺在重要的戰(zhàn)略位置。同時將物聯(lián)網(wǎng)列為對美國利益有潛在影響的關(guān)鍵技術(shù)之一。面對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)掀起的全球技術(shù)革命，我國也將物聯(lián)網(wǎng)作為重點發(fā)展對象，并上升到國家戰(zhàn)略層面。還出臺了《物聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》。目前，我國物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還處于發(fā)展的初級階段，同世界先進水平還有較大的差距，無論是在關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)方面還是在規(guī)模化的應(yīng)用方面，都需要做出進一步的突破和發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，采用了創(chuàng)新性的設(shè)計理念，融合了存儲、計算、傳感、應(yīng)用等多種技術(shù)，能夠廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、商業(yè)流通以及醫(yī)療衛(wèi)生等各個領(lǐng)域。在互聯(lián)網(wǎng)的平臺上，物聯(lián)網(wǎng)以信息技術(shù)為支持，建立了物品之間的聯(lián)系，形成了一個交互性的立體網(wǎng)絡(luò)。在這種技術(shù)下，虛擬世界和現(xiàn)實世界能夠建立起密切的聯(lián)系，能夠有效地改變傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的結(jié)構(gòu)和模式，提高信息交互的效率、反應(yīng)速度和靈活程度。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的分類上，根據(jù)其特征，我國將物聯(lián)網(wǎng)劃分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層以及服務(wù)層。感知層主要是指信息采集技術(shù)，用于現(xiàn)實世界中的信息識別和感知。例如，傳感器、RFID、地理識別、定位、二維碼技術(shù)等。網(wǎng)絡(luò)層主要是建立互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)進行信息的傳送，例如，認(rèn)知無線電、環(huán)境感知、物物增強等技術(shù)。服務(wù)層是指通過應(yīng)用平臺實現(xiàn)信息共享和協(xié)同功能，包括云計算、SOA技術(shù)等。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在血站信息化管理中的應(yīng)用

2.1 利用RFID技術(shù)進行血液信息化管理

血站的主要業(yè)務(wù)流程包括招募、信息登記、體檢、采血、血液初檢、復(fù)檢、入庫和臨床使用等。在這個過程中，需要錄入、匹配和管理大量的數(shù)據(jù)，包括獻血者的檔案和血液成分等，大量的數(shù)據(jù)給血液信息管理造成了極大的困難，例如，血液的存儲、運輸、監(jiān)控等。在臨床使用時，血液匹配、出庫的效率較低，影響了醫(yī)療活動的順利進行。針對這種情況，RFID技術(shù)能夠極大程度地解決血液的信息化管理問題。在RFID技術(shù)下，每袋血液都能形成唯一的電子標(biāo)簽，與數(shù)據(jù)庫進行互聯(lián)。在血液采集、存儲、運輸?shù)母鱾€環(huán)節(jié)，實現(xiàn)全程跟蹤和監(jiān)控，極大地簡化了血液的出、入庫程序。此外，利用RFID技術(shù)進行血液管理還具有幾個優(yōu)勢：一方面，RFID技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)大量數(shù)據(jù)的處理，有利于減少人力成本，同時能有效地避免人為操作失誤；另一方面，RFID技術(shù)的識別是非接觸性的，能夠降低血液在識別和檢測過程中造成血液污染的風(fēng)險。

2.2 通過應(yīng)用平臺實現(xiàn)血站信息共享

隨著血站規(guī)模的不斷擴大，血站的數(shù)據(jù)量也變得更加龐大，血站之間的業(yè)務(wù)聯(lián)系也越來越多，迫切需要進行信息分享，開展系統(tǒng)合作。傳統(tǒng)血站工作模式由于信息分散，已經(jīng)不能適應(yīng)當(dāng)前社會對血站工作的新要求，且出現(xiàn)了嚴(yán)重的資源浪費、效率低下以及重復(fù)投資等現(xiàn)象。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建立應(yīng)用平臺進行信息的分享和交互，打破了傳統(tǒng)血站工作的信息限制，能夠極大地提高血站的工作效率，在應(yīng)對突發(fā)事件時，能夠提高反應(yīng)速度和靈活程度，對于不宜獻血以及高危獻血人群，能夠通過信息共享實現(xiàn)各個血站、各個區(qū)域的屏蔽，避免了大量重復(fù)的工作。同時，在檢測信息的傳遞和獻血間隔期的控制上，信息共享平臺也能實現(xiàn)良好的管控效果。可見，加大資源投入和發(fā)展力度，建立血站行業(yè)的信息互聯(lián)平臺，對血站信息進行數(shù)據(jù)化管理，對提高我國血站工作質(zhì)量和效率具有重要的意義。因此，我國要按照國際主流血站信息化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，加強我國血站信息標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，進一步推動區(qū)域內(nèi)信息共享工作。例如，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開發(fā)云模式，建立各個血站系統(tǒng)之間的協(xié)同工作網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)血站系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳遞和交換。

2.3 通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)強化后勤服務(wù)和管理

血站的后勤管理和服務(wù)工作是血站正常運行的基礎(chǔ)和支撐，是血站工作的重要內(nèi)容。完善的后勤管理和服務(wù)，也體現(xiàn)了血站的工作態(tài)度、精神風(fēng)貌和管理水平。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等現(xiàn)代化信息技術(shù)手段，在庫存管理、設(shè)備管理、消毒供應(yīng)、資源采購等各個方面，提高服務(wù)質(zhì)量和管理效率，推動和諧血站建設(shè)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，是對現(xiàn)有設(shè)備、物資管理體系變革的重要基礎(chǔ)，能夠在安全保障和工作效率上，都有顯著的提高。通過對后勤工作智能化、動態(tài)化的管理和監(jiān)控，能夠為血站創(chuàng)造一個穩(wěn)定、安全的工作環(huán)境，為血站的發(fā)展提供強大的后勤保障。

3 結(jié) 語

隨著我國物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中核心技術(shù)能力的不斷增強，進一步深化技術(shù)改革，能夠提高我國在國際市場中的競爭能力。在血站的信息化管理中，我國應(yīng)積極發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行血液信息化管理，強化后勤服務(wù)，建設(shè)應(yīng)用平臺，實現(xiàn)血站信息共享，推動血站信息化建設(shè)發(fā)展。

主要參考文獻