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物联网学的技术精选(十四篇)

发布时间:2023-10-08 17:36:24

序言:作为思想的载体和知识的探索者,写作是一种独特的艺术,我们为您准备了不同风格的14篇物联网学的技术,期待它们能激发您的灵感。

物联网学的技术

篇1

关键词:物联网;创新模式;创新研究;传感器网络

中图分类号:G434 文献标志码:A 文章编号:1673-8454(2014)20-0070-03

一、引言

近些年来,一场关于物联网的风暴席卷全球,物联网(Internet of Things, IOT)技术被称为继计算机技术、互联网技术和移动通信技术之后的信息产业技术的又一次技术浪潮,它代表了下一代信息技术发展的重要方向。[1] 我国于2009年制定了“感知中国”的战略性新兴产业规划,将其列为重点研究领域。[2] 如果说在过去的十几年中,计算机和互联网技术深刻的改变了现代教育教学模式,使得单纯的依靠纸质的教育模式发展到现在依靠多媒体教学平台和远程教学平台等新型教学模式。那么物联网技术将使现代教育教学迈向更高的高度,是现代教育教学模式提升的新的发动机,将使得现代教育教学模式产生质的飞跃。

在教育领域,新课改提出“大力推进信息技术在教学过程中的普遍应用,促进信息技术与学科课程的整合,逐步实现教学内容的呈现方式、学生的学习方式、教师的教学方式和师生互动方式的变革,充分发挥信息技术的优势,为学生的学习和发展提供丰富多彩的教育环境和有力的学习工具”的要求。[3] 目前计算机多媒体技术日臻成熟,特别是微处理器技术的发展,使得信息装备从巨型化走向微型化,学生可以通过微型个人终端设备了解知识。作为下一代“计算无处不在”的关键技术,[4] 无线传感器网络技术的发展,为物联网技术在教育改革领域的发展提供了保障。在新的时期,高校必须具有科技敏锐性,需要不断采用新技术、新方法提高教学管理,以更好的服务于学生,所以有必要在教学领域引入物联网技术,提高管理效率和质量。

同时,当代高校大学生更具有自我探索精神和独立思考的能力,他们对新事物嗅觉更灵敏,接受速度更快,对高新技术的出现和应用热情更高。将物联网技术应用于现代创新教育模式中,在提升教学管理水平的同时,也有利于激发学生的好奇心和对新技术的感知能力。物联网技术将有助于全面提升教学水平和教学环境,加快推进教育现代化进程。教育物联网的时代已经来临,基于物联网技术的教学模式创新研究可以有效为当前高校教育教学模式探索拓宽思路。

二、物联网技术特征

物联网技术是指通过射频识别(RFID)、红外感应器、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种网络技术。[5,6] 物联网是一个全球的基础网络,通过数据获取开发和通信能力,将实际物体和虚拟物体联系在一起。该网络包括现存的互联网及其延伸和拓展,并具有具体物体识别、传感器、激光扫描器和通信连接功能等为其提供独立联合服务和应用基础。[7]

物联网是利用无所不在的网络技术建立起来的,主要有以下几个特点:全面感知,利用RFID、传感器、二维码以及其它各种感知设备,随时随地采集各种动态对象,全面感知世界;可靠的传输,感知的信息通过以太网、无线网、移动网进行实时传送。[8] 无线网络已经全面覆盖,感知信息的自由传送成为现实。智能处理,利用云计算技术及时对海量信息进行处理,实现智能化的控制和管理,真正达到人与物的沟通,如图1所示。

三、传统课堂教学中面临的挑战

1.教学资源有限和教学过程单一

在传统课堂教学中,教学资源比较有限,特别是在早期,一块黑板、一本书、一支粉笔贯穿整个教学过程。在互联网时代,多媒体技术在课堂教学中被普遍使用,将内容投放到黑板上,图文并茂,使得教师更专注于知识的讲解,极大地提高了课堂教学效率,也提高了学生的兴趣。但是目前的教学模式中,单纯依靠教师讲解或使用投影设备的“开会式的学习”枯燥、呆板,学生缺乏主动;教师的“主导”几乎完全代替了学生的“主体”,课堂教学缺乏活力。这种传统教学模式使得学生过分依赖教师与书本,造成主体意识淡薄,缺乏创新精神,阻碍其素质全面发展。单调枯燥的方式对学生已经不再具有吸引力,有限的教学资源和单一的教学过程已经不能满足课堂中学生的需要。

2.繁琐的传统的教学管理需要投入大量的人力物力,费时费力,并且可靠度差

当前学校教学活动中,需要让学生使用大量的教学仪器设备,各个学科都配备了教学实验室,作为学校的固定资产,需要有专人负责设备的管理清点工作。每一个教学实验室,在每一天都会有不同班级参与实验学习。一方面,为了防止资产流失,需要投入大量人力物力进行教学管理,另一方面,还需要专业人员随时监督,防止设备仪器或者原材料对学生造成伤害。不但费时费力,可靠性也差。

3.传统的课外教学过于单一、枯燥,难以调动学生的积极性

课外教学被称之为第二课堂,是在课堂教学以外,以发展学生的个性特长、开发智力、培养能力为中心,有计划地开展各种教育教学实验活动。传统课外教学主要使用互联网进行远程教学,这虽然可以方便学生在任何地方和任何时候都能进行学习,但是学生和教师直接交互较少,主要是学生听、教师教的方式,学生被动的接受,互动性差。

四、基于物联网技术的教学模式

1.利用物联网技术构建智能化教学环境

物联网技术的发展使现实世界中的物体具有感知性和智能性成为可能,可以实现人与机器之间的交互、人与物品之间的交互、人与人之间的社会互。客体可以借助物联网技术与虚拟环境进行无缝连接,人与物可以进行交流。在课堂教学中,学生可以有选择的获取教师内容,教师可以即时捕捉、分析学生在学习过程中的需求信息,并进行相应调整。为实现学生出勤情况的智能统计,可以将RFID芯片集成到学生一卡通中,教室设置自动感测RFID信息系统,即时统计学生人数。教务管理部门也可以通过网络查询学生出勤情况。

对于年龄段较小的学生教育中,可以让幼儿佩戴腕带式标签,学校通过信息系统自动检测学生体温,当体温异常时,系统将发出警报并通知相关人员,及时进行处置,同时还可以在标签中配备定位系统,随时了解学生的位置,避免幼儿走失和被拐卖,即使发生意外,也能被及时找到。物联网技术还可以用来控制教室中的教学设备,教室内安装具有光敏和温控的传感器节点,通过智能调节系统,根据教室光线强弱自动调节教室窗帘的开关,也可以根据温湿度高低调节空调温度或者进行通风切换。

2.利用物联网技术丰富实验教学活动

当前实验过程主要是让学生到指定的实验环境中进行相应实验,但是对于一些需要采用远程教学的活动,如成人教育、远程教育等,学生无法实时参与教学实验。物联网技术使达到与现场教学类似的效果成为可能。通过在实验室和远程终端配置RFID设备,在本地实验室将实验器材加入到物联网环境中,实验过程数据被实时采集,并通过网络传输到达远程终端,实验者在远程通过RFID设备可以实时监测数据的变化。教师在授课过程中可以通过实验仪器上的RFID远程控制教学仪器,通过网络传输方式,将实验过程与结果实时显示在课堂中,学生也可以远程控制实验设备,调整实验参数,观察实验结果,实现实验教学的网络化与智能化。

物联网技术还可用于校园安全管理,当前学校学生人数密度大,社会闲散人员伪装成学生进入学校盗窃事件时有发生。可以在宿舍门口设置RFID系统,自动检测学生配戴的智能标签,在显示屏显示学生图像信息,物管人员很容易区别校内外人员,以保证校园安全。

3.利用物联网技术实现课堂教学效果的实时测评

当前教学评测一般以督导组听课,学期末学生对教师系统评分为主,这种模式对评价教师教学水平,督促教师重视教学质量方面效果明显。但是面临的主要问题是主观性强,督导组听课次数有限,学生评价一般在考试成绩公布后进行,课程已经结束相当长一段时间,学生在评测时随意度大,反应实际情况差,同时也不能反应学生课程活动的情况。教学活动是双方面的,教学评测需要教与学的双方参与,所以教学评测需要反应教师和学生两个方面的效果,而物联网为此提供了技术可能。实时教学测评是基于学生互动反馈系统,可反复使用。为每个学生配备简易传感节点,或者在每个课桌上安装简易传感节点,学生在一堂课结束后,可以及时通过传感器节点信息输入屏将教学信息反馈给教师或者教务处。另一方面,教师可以通过传感节点捕捉学生上课时的听课状态,教师根据学生反馈的信息及时调整上课方式或内容。

4.利用物联网拓展课外教学

课外教学是学校教学的第二课堂,可以有效拓展学生知识空间和激发学生学习兴趣。在一些实践性较强的课程中,比如农学、林学等相关课程,学生通过实地参观学习可以获得直观的体验与真实的感受。当前农业、林业与物联网技术正逐渐密切结合,建立相应的农业物联网和林业物联网基地。通过在学校开展基于物联网技术的应用实践活动,让学生了解学习当前的先进测量技术和传感技术,使得学生密切关注物联网技术在实际应用的发展动向。

五、在现代教学中应用物联网技术的重要意义

1.有利于建立全面和主动的教学管理体系

当前大学校园的学习环境相对比较宽松,学生时间较自由,利用物联网技术可以实现教师和学生的无缝连接。教师可以使用RFID随时了解学生的情况,学生也可以通过RFID随时与教师建立联系。同时,利用物联网技术可以有效完善教学管理的组织、评价和考核系统,从而建立全面的教学质量保障和监控体系。

2.有利于构建智能的教学科研环境

利用物联网技术无所不在的特点和信息完整与可靠传输特性,可实现教学环境的真正交互。物联网技术为实验教学提供了一个共享的、安全的、智能化的实验教学环境。彻底改变现行多媒体教学单一化、实验过程模拟化、实验效果抽象化的弊病。

3.有利于创新教学模式的开展

基于物联网技术的教学模式更具开放性和创新性。当前基于互联网的教学模式是单向输出,而基于物联网技术的教学模式具有互动交互性,更能吸引学生参与和激发学生深层思考。物联网技术将教学模式从多媒体技术支持拓展到全空间全方位的开放模式,有助于培养学生创新能力。

4.有利于创新人才的培养

将物联网的技术方法、产品运用到教与学的过程及资源的设计、开发、利用、管理和评价中,改进创新型人才培养的模式,提高学生的创新精神及能力,让未来学习充满智慧,探讨物联网对创新教育模式的教学研究,扩充对新时期大学生创新模式教育的理论研究。物联网技术与创新教育模式研究互为促进,在思考物联网技术对教学模式创新研究的探索过程中,也会为物联网技术的应用提供新的方向,拓展物联网技术的应用领域,并最终会形成一支服务于创新人才体系的应用体系,这同样具有重要的理论意义。

六、结束语

本文首先介绍了物联网技术的发展和特征,物联网技术的不断发展为现代教育教学模式的创新提供了新的契机。本文主要研究了物联网技术在创新教育模式中的应用,作为一项新技术应用,设计了物联网在教学中的若干应用模式,给出了物联网与课程整合的想法。物联网技术在现代教学模式中的应用具有重大的意义,有利于建立全面和主动的教学管理体系,有利于构建智能的教研环境和有利于重构创新、开放的教学模式。但是,物联网在创新教育中的应用研究才刚刚开始。随着应用的深入,物联网在创新教育培养中的研究将会逐步深入。

参考文献:

[1]Qin Ming Wei,Hou Bao Lin, Liang Ya Jun, Experiments teaching research on internet of Things engineering[C]. 2013 International Conference on Vehicle and Mechanical Engineering and Information Technology, VMEIT 2013,2042-2045

[2]傅骞,魏顺平,祥, 无线传感器网络教育应用研究[J].中国电化教育,2008(7):105-108.

[3]康伟.物联网在高校的应用探讨[J].山西经济管理干部学院学报,2012(1): 105-107.

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[5]潘小莉.物联网在教育中的应用[J].观察,2011(8): 14-16.

[6]张天军.物联网时代的创新教育[J].当代教育与文化,2010(9): 11-15.

篇2

关键词:实验教学;RFID;物联网技术

DOIDOI:10.11907/rjdk.162593

中图分类号:G434

文献标识码:A文章编号:1672-7800(2016)012-0182-03

0 引言

近几年来,物联网技术研究的热点问题包括射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备。在物联网技术中,各设备按约定的协议都可以与互联网相连接,并且所有联网的物品可以进行信息交换,也可以进行通信,这样就可以实现对物品的智能化识别、跟踪、定位、监控和管理。所有技术的研发都是为了更好地服务于人类社会,作为一项高新技术,只有将其应用到合适的场景才能最大化其价值。将物联网技术应用于教育教学领域,即是体现其价值的一个方面[1-2]。

实验教学是现代高等教育的重点,其教学模式也在不断发展和改进。为了满足学生在学习时间和学习内容上的选择自由性[3],提出了开放式实验教学模式。然而在开放式教学模式下,教学对象、内容、时间等因素的不确定性以及教学计划的个性化使实验教学管理的难度骤增,同时导致大量的实验教学管理信息及处理任务量[4]产生。为了保证开放式教学模式的顺利推进,可以利用物联网技术对现有的实验教学管理体系进行改革,为师生提供更为便利的开放式实验教学环境,这样不仅能够锻炼学生的实际动手能力,培养学生的创新精神,更有利于学生专业综合素质和工程实践能力的培养与提高[5]。

1 相关工作

在已有的一些研究中,物联网技术被应用于学校中的一些场景,研究提出了基于物联网的智慧教室[6-7]、基于物联网的图书馆设计[8]、物联网技术在校园安全中的应用[9]、基于物联网的实验室管理[10-12]等概念。

物联网教室和传统教室的功能相似――为学生提供舒适的学习环境,以提高学生的学习效率[6]。由于传感器节点对于环境温湿度的精确感应,使得物联网教室可以高效、精确地为学生提供学习舒适性。通过物联网所提供的大量的传感技术、无线通信技术,以及微处理控制系统,使智能照明系统能够“感知”环境,根据外界情况的变化作出相应的应对策略,还可以避免能源浪费。相比人工控制教学楼照明灯,物联网控制实时性强,而且可以全天候工作[7]。

图书馆管理系统[8]通过RFID标签获得对图书的感知,并通过读者随身携带的智能手机对读者进行感知。同时,师生还可以通过手机对借阅情况进行查询,当所借阅书本快要到期时,可以发送信息进行提醒。通过在学校图书馆应用物联网技术,可以有效提高管理效率,提高自动化程度,降低人力成本,并大大方便师生的借阅活动。

基于物联网的校园安保措施主要有以下几种:在宿舍物品安全系统中添加报警装置,构成宿舍安全系统以防宿舍发生意外事件,从而保护学生的人身财产安全;在每栋公寓入口处安装RFID门禁系统;在教学区域设置门禁系统,并将门禁系统分为安全通道和普通通道两类,携带物品上贴有RFID标签,可实现物品的安全检测[9]。

随着技术的发展,物联网专业也急需大量专业人才,对人才的需求上,要求其具有一定的理论基础及动手能力,这对实验室的要求也有所提高[10]。物联网实验室需要将光载无线通信、WiFi 无线局域网、移动通信、嵌入式设备服务器和射频识别几种前沿技术融为一体,构建基于移动通信的无线信息网络系统[11]。将RFID技术系统应用到实验设备的管理上,不仅使设备的统计效率大大提高,而且能实现实验设备资源的合理统筹[12]。传统的对于物联网实验室特别是实验设备的管理成本高而效率低,这给实验室的使用带来了一定的影响,目前我国大部分学校的实验室管理普遍存在计算机系统的自动化程度低,实验室管理不严、监管不力等问题,因而,实验室管理在学校管理和教学环节具有重要的意义[13]。

在文献[14]中,作者通过对物联网系统构架与关键技术的分析,利用Zigbee短距离无线通信技术、无线传感器网络智能组网技术,结合物联网视频网关、多种传感器采集、控制节点与现有Internet网络、3G网络,构建了物联网系统。传统的实验室存在工作繁琐、效率低下等弊端,如学生不能及时了解实验内容,必须到实验室去预约并由教师登记等。随着技术的发展,针对智能化管理实验室的需求,提出了基于物联网的智慧实验室,如机房自动管理系统等,这些方案在实验室信息管理、人员管理、设备管理等方面展示了优势[15-16]。

2 基于物联网技术的实验教学体系

本文将物联网和互联网结合起来,充分发挥两者优势,提出了一种基于物联网技术的实验教学体系。该体系服务于实验教学和管理工作, 在开放的网络环境下促进教学手段改革和保证教学、管理质量的督导体系建设,既满足了学生个性化需求,也充分合理地利用了实验室资源,实现了教学管理的自动化。该体系的构建包括软件系统建设和硬件系统建设两个方面。

2.1 基于物联网技术的实验教学软件系统

基于物联网技术的实验教学软件系统建设主要以校园网为依托,以实验教学管理区块为核心,实验课堂教学区块为主体,实验室课外辅助区块和实验室网络管理区块为辅助,构建立体化的开放式教学环境。该系统同时面向教师和学生这两类有着不同需求的用户对象,将在功能实现的基础上提供一个友好的操作界面,采用实名注册登录制。该软件系统的具体结构如图1示,下面将对其包含的各个区块进行详细的功能介绍:

(1)实验教学管理区块。该区块不仅可以方便学生进行网上选课,参与网上评教,也可以方便教师在线实验考试成绩。学生在预约实验课时需要对实验设备进行预约,做到每位学生对应一台实验设备,学生完成实验后,设备会对学生的实验结果进行记录,也可以避免实验设备的损坏。另外,该区块还对教师和学生的个人信息以及实验教学数据进行存储和维护。

(2)实验课堂教学区块。该区块包括5个主要功能:①为学生提供在线实验预习服务,也即学生可以通过该区块在网上提前熟悉实验内容和实验仪器的操作方法;②该区块将实时监控学生的课堂实验操作,确保学生能够安全和规范地使用实验仪器;③该区块可以将学生课程的实际测量数据根据教学时间、地点和内容存入其个人信息库,以供学生课后登录个人系统进行查看和下载;④该区块在线为学生提供虚拟仪器和仿真平台服务,并且可以将学生的课堂仿真结果存入其个人信息库;⑤学生可以通过该区块提交电子实验报告。

(3)实验课外辅助区块。为了促进学生的课后学习,为学生答疑解惑,该区块可以方便教师上传课件和教学演示视频、提供师生交流论坛,以及在线答疑辅导网上应用空间。此外,可以进一步利用物联网技术实现课堂互动的智能化。

(4)实验室管理区块。一方面为了实验教学的正常开展,该区块可以为师生提供在线预约实验室和实验仪器的服务,并在线管理实验仪器的使用记录;另一方面,为了保障实验室的安全运行,该区块对实验环境进行监控,实时显示实验室的环境数据(例如温湿度、有害气体指标等),并带有安全报警功能。另外,该区块可以在线维护实验仪器的故障信息,以方便实验仪器的维修和整理。物联网技术的应用使得实验室的管理更加科学规范。

2.2 基于物联网技术的实验教学硬件系统

硬件建设需要对原有实验室基础设施(主要为强电、弱电、网络改造)进行基本改造,然后增加监控、门禁、物联网终端等硬件设备,整合原有教学系统软件,进行软硬件系统集成。①利用RFID,实现教室门锁、控制台锁的定时关闭和开启,为防止锁人现象出现,需在锁关闭前进行声音提示;②利用传感器节点,采集教室内温度、湿度等指标,由中控计算机进行数据搜集处理,并根据预设标准触发报警装置;③利用虚拟终端技术,实现教室中控台的网络远程控制,所有控制台操作均可通过虚拟控制台实现;④利用Telnet技术,可实现对联网试验仪器的远程管理,解决计算机软件故障;⑤利用监控摄像头,实现远程视频图像同步传输,并利用室内音箱,实现远程音频同步传输。当遇到设备死机、线路故障、物理连接问题等导致远程控制失效时,可通过音频远程指导任课教师进行操作。

基于物联网技术的实验教学硬件系统将使用互联网技术中的BSDA (Browser/Sever/Database/Application)结构,即客户端/服务器/数据库/应用程序结构,网络通信方面采用C/S(客户端/服务器)和B/S(浏览器/服务器)模式相结合的方式,包括服务器、联网的实验仪器以及网络监控系统,其系统结构如图2所示。

(1)应用服务器。服务器主要提供3类服务:①支持实验教学管理数据交互与存储,主要包括学生和教师的注册登录信息管理以及与实验教学管理相关的教师教学计划录入、学生选课信息、学生评教信息、实验报告以及实验考试数据的管理;②提供实验教学资源数据库服务,存储教学课件、演示视频,预习内容、虚拟平台以及实验仪器介绍等教学资源;③与实验教学服务相关的应用服务,例如提供师生交流论坛、QQ以及微信平台相关的应用服务,以供师生随时随地进行实验教学交流。

(2)联网的实验仪器。为了构建基于物联网的实验教学硬件系统,所有实验仪器也将进行相应的更新换代,均带有网络通信功能,其更新主要从3个方面进行:①测量仪器带有联网功能,例如带有无线通信功能的示波器和万用表能够实时地将测量数据上传网络,以供学生课后进行在线分析;②仿真和虚拟仪器平网,以供学生能够提前进行实验预习;③为了保证学生的用电安全,所有实验仪器的电源都可以进行网络在线控制。

(3)网络监控系统。为了保证学生安全和实验室的正常运行,构建实验室监控系统。该系统将由传感器、摄像头、无线插座等监控终端设备组成,实现如下功能:①实现对实验室环境的监控,杜绝实验室火灾、有害物质泄漏、仪器丢失等状况发生;②对学生实验操作进行实时监控,确保学生的操作规范和用电安全;③对实验室仪器的使用状态进行在线监控,以配合实验室和实验仪器的外借预约服务以及实验设备的故障维护工作。

3 教学评价

传统的实验教学模式是:授课教师先讲,讲完之后学生做实验,实验内容和实验模式是固定的,学生在课堂上学习的知识是有限的,时间被限制在课堂上的短暂时间内,对知识点的掌握和利用很有限[17]。基于物联网技术的实验教学模式从传统的以教为主发展转变为以学生动手为主,更加注重学生在实验中学到了什么,并注重培养学生的创新能力。

现代教育理论认为[18],在教学中要以学生为主体,在教师的引导下,提高学生的独立思考能力,多开设计性课程,让学生主动去探索新知识。采用基于物联网技术的实验教学体系,不仅可以使学生扎实地掌握基础知识,锻炼动手能力,开阔视野,而且在减轻教师管理工作的前提下提高了实验室利用率。

基于物联网技术的实验教学软件系统非常适合学生的学习,学生可以在网上在线选择实验课程,查看考试成绩,并对教师进行评教。学习过程中,可以在线预习,使用虚拟仪器存储实验数据,并在线提交报告。系统对于课外辅助也有很好的帮助,比如课件阅读、经验交流、在线答疑。系统的实验室管理模块能够实现管理员对实验室的科学规范管理。基于物联网技术的实验教学硬件系统非常高效,实验仪器都支持联网,便于在线操作,极大提高了实验仪器的利用率。网络监控系统不仅可以保证学生实验操作的安全性,而且可以避免实验器材丢失。

总体而言,基于物联网的实验教学系统根据现有的物联网技术,改善了传统的实验室管理方法,极大地方便了使用者,又体现了物联网技术所带来的优势,是典型的物联网技术的应用范例,对于实验教学的改革提供了指导方向,具有重要意义,值得推广。

4 结语

本文将物联网技术和互联网技术相结合提出了一种新型的实验教学体系。该体系由软件系统和硬件系统组成,以学生为主体,通过教师的引导,激发学生探索新知识的热情,在提高实验器材管理效率的同时,还保证了学生的人身安全及仪器设备使用安全。同时,通过利用物联网技术,方便了实验室实验仪器的管理与维护,使实验室的管理更加科学规范和高效。

参考文献:

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[5] 孔祥光.物联网教育应用初探[J].动动画世界・教育技术研究,2012(3):233-234.

[6] 王琴,郑敏.基于物联网技术的智慧多媒体教室设计[J].实验室研究与探索,2014,33(3):127-130.

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[8] 董晓霞,龚向阳,张若林,等.基于物联网的智能图书馆设计与实现[J].图书馆杂志,2011(3):65-68..

[9] 李冬月,贾宇琛.物联网在校园安全中的应用[J].无线互联科技,2015(13):37-38.

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[13] 雷莹.基于物联网技术的高校实验室管理模式初探[J].科技视界,2014(9):190-190.

[14] 肖毅.基于物联网技术高校智能实训室的建设研究[D].天津:南开大学,2015.

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[16] 郝志琦,杨乾坤.基于物联网的高校教学一体化管理[J].中国科教创新导刊,2013(31):165-165.

篇3

在单片机编程基础课程中,学生只须掌握最简单的编程技术以及程序烧写方法即可。单片机编程这门课程本身非常复杂,属于更高层次学历的学生应该掌握的知识,因此,中职学生应该重点掌握相关的基础知识,提高对单片机设备进行检测和应用的技能。实际工作中对中职学生在此方面的要求并不高,个别有兴趣的学生可以在入门之后深入学习。网页编程课程要适应当前社会的需要,主要学习在IIS平台上利用C#语言制作动态网页。C#语言功能丰富,使用简便,可扩展性强,是当前开发动态网站最常用的编程语言之一。学好C#编程不仅可以用于物联网的搭建,也可以在各网络公司、软件公司中任职。在数据库课程中,学生要能够搭建安全、稳定的数据库服务器,创建简单的数据表,用于测试、调试。数据库应用和管理依然要求具有较高的学历,对于中职学生而言,应当立足于学习基础、常见的知识。学习的数据库应当包括MSSQL、MYSQL和ACCESS,这些数据库软件操作简便、实用性强。

网络配置课程本身专业性很强,在物联网中的应用弹性也很大,中职网络专业的学生对该课程经过一学期的学习后,就可以非常熟练地应对各种常见网络的配置和管理。本课程中学习的知识应当包括交换机、路由器、防火墙、VPN和无线设备等。安卓是目前最流行的嵌入式开发环境,广泛应用于手机、平板、智能电视以及其他专业智能平台中,更是物联网的重要组成部分。利用安卓系统可以非常方便地查询、汇总、管理来自传感器和网络的大量数据,因此,中职学校应当适时开展安卓开发基础的教学。中职学生要能够利用安卓开发工具制作简易的APP应用程序,合理利用网络程序资源,熟悉必要的美化和汉化操作,对于学有余力的学生,可以深入学习安卓程序开发。中职学生应掌握常用软硬件设备的使用,包括LED展示屏的使用,RFID设备的使用,条形码和扫描枪的使用,摄像头、打印机、开关量采集器、模拟采集器、串口服务器、智能医疗设备等设备的使用。这些设备和技术都已经很成熟,广泛应用于各个产业和行业,而且都有着丰富的应用软件和配置程序,使用方便,非常适合中职学生学习。

二、教学方法

学生在学习和实训的过程中,应当坚持专业分工、协同合作,由浅入深、从操作到理论循序渐进地学习,特别要重视实训练习。不同专业的学生首先要掌握本专业的相关技术,在学习的不同阶段还要组织不同专业、不同工种的学生协同合作,共同完成一个比较复杂、综合的实训任务。当学生的技能已经比较熟练时,可以组织他们学习必要的跨专业知识,特别是专业交叉点的“接口”知识,这样,有利于他们宏观地把握整个技术体系。学生的学习可以从合适的物联网实训平台入手,像搭积木一样完成必要的实操练习,积累感性经验,产生兴趣,并培养自己认真细致、追求完美和吃苦耐劳的品质;当学生实操练习熟练之后,再对相关的各个知识模块进行有针对性的系统教学,教学的深度和广度要适应学生的接受能力;在教学过程中,要坚持理论联系实践,精讲多练,通过多样化的实训任务提高学生的技能。另外,每一次实训任务都应当与具体的应用情景相结合,在做中学,在学中练,这样不仅有助于学生对工作的认识和理解,还能够激发学生深入思考,触类旁通,积极创造。

三、注意事项

很多中职学校都还没有引入物联网这一新兴技术,因此,缺少相关的实训设备和教学教材,甚至教师本身也很难满足有关的要求,学生的学习接受能力也是必须要考虑的因素。校企合作是引入物联网技术的关键,学校要定期选派合适的教师参加企业举办的相关技术培训,也可以采购相关的实训设备,这样不仅可以掌握最新的技术动向,还可以保证教学更加接近企业的实际需求,有利于培养合格的学生。有些大学也开设了物联网相关专业,在基础技术研究和项目开发方面也有着得天独厚的优势,中职教师参加大学的相关培训有利于中职物联网专业的可持续发展。

另外,还要注意各专业的分工和合作。任何一名中职教师或学生都不可能完全学会物联网的全部知识,在实际的应用中也完全没有这个必要,教师和学生要根据自己的专业、个人能力和兴趣爱好,在某一个或某几个方向上学精学专,在其他方向有所兼顾。从事不同专业的教师和学生要经常集合在一起,交流学习成果,合作完成不同的实训教学任务,这样有利于提高他们的工作和协调能力。当然,这就对教师提出了更高的要求,也对学校跨专业的协调统一提出了新的要求。

篇4

关键词:物联网;软件中控;数据采集;远程维护;移动管理

中图分类号:G434 文献标识码:B 文章编号:1673-8454(2012)11-0046-04

一、引言

21世纪,随着信息技术的快速发展,掀起了教育信息技术在教学中应用的。学校的多媒体教学课室逐渐普及,教师应用教育技术手段进行教学的行为从个别转为普遍,可以说今天每个老师每一节课都离不开信息化和多媒体。但是,随着学校的多媒体教学系统的大量配置,如何超前发现故障,进行快速处理,保障系统正常运作,确保正常教学开展,成为学校信息化教学管理部门严重困惑的问题。

二、多媒体教学系统的现状及存在问题

从事教育信息化教学保障的技术工程师和管理部门都知道,目前在学校里使用的多媒体设备种类多,标准各自为政,中控互换性能差,除了计算机设备外,多媒体教学系统设备的生产厂家大多数规模小,工厂的生命周期短,可持续性发展能力弱。所有这些给当前学校多媒体教学系统的大规模建设、应用以及维护带来许多问题。主要表现在:

(1)多媒体教学系统的中控设备类型多,标准与通信协议各自独立,相互不能替代,不能互联互通,系统的维护及升级必须依托原生产厂商。

(2)产品厂家规模小,竞争激烈,为了保证利润,各厂家不断压缩原材料成本,造成产品性能和稳定性差。

(3)多媒体教学系统产品涉及的技术种类多,但是学校维护人员技术覆盖面窄,且人员不足。同时,由于这些管理部门都是教辅单位,难以稳定高层次、高技术人才,造成维护服务困难。

(4)信息化管理程度低。虽然,很多学校采购的系统都兼有信息化的管理系统,但是,由于多媒体教学系统发展的历史原因,大多数生产厂家目前主要的投入都是放在硬件上,有些供应商的产品还不是自己开发的,而是OEM产品。因此,系统的网络化管理性能不强,虽然有些厂商所开发的产品支持网络接入,但是在整体上软件开发能力较弱,开发的管理平台跨平台、跨网段功能较弱,结构不合理,与学校其他教学系统互通、融入功能差。

(5)学校注重系统的建设,系统维护经费投入少。

针对上述诸多问题,一些有一定能力的厂商试图开发所谓智能化的系统,完善多媒体教学系统管理功能。但是,往往还是依照传统思维进行开发,没有从根本和发展性方面进行思考,即设备生产没有从国标化、设备的互换性、管理信息化和可视化、维护服务的远程化等方面进行思考;没有注重软件管理平台的研发和投入,没能注重应用的个性化和多用性。

围绕这些问题,本文提出了利用物联网技术原理,用软件技术构建中央控制器的理念,设计和构建硬件系统,形成个性化操作界面,实现操作、控制、维护可视化、透明化和远程化。

三、基于物联网技术的多媒体教学系统设计思想

物联网是指通过各种信息传感设备,如传感器、射频识别(RFID)技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器、气体感应器等各种装置与技术,实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程,采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息,与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人,所有的物品与网络的连接,方便识别、管理和控制。[2]

从定义可以得出物联网应用的最大特点是:①所联的物可视化、透明化。对于用户来说,通过各种传感器和采集器件,可以一览无遗地看到设备的功能、性能、参数以及输入输出结果,非常方便应用和管理;②物联网应用的重要支撑条件是应用领域的标准和智能化管理平台以及专业知识资源库。

根据上述特点,本设计以中国教育技术协会制定的《多媒体教学环境工程建设规范》[1]为指导准则,统一多媒体教学设备互换技术标准;在硬件设计上将所有多媒体系统所需设备内嵌TCP/IP协议硬软件模块和设备自检、数据采集和信号检测模块;在应用平台上,开发出透明化、可视化的管理系统,实现物联的远程管理、跨网段管理;所有的控制操作在统一标准条件下,开发软件平台实现对多媒体设备联动控制的集成、控制与操作。

四、基于物联网技术的多媒体教学系统的设计

1.系统架构

基于物联网技术的多媒体教学系统由两大部分组成:硬件部分和软件部分。大家都知道,目前的应用系统大多数是以单片机技术为核心的硬件系统。然而,仅仅由硬件组成的系统只能是一个裸系统或是其功能得不到最大化、最优化应用的系统。因此,基于物联网技术的多媒体教学系统是计算机技术、网络技术、数字信号处理技术、数据传感与采集技术、自动控制技术以及智能技术的集成。具体结构如图1所示。

2.硬件系统构成

(1)系统管理中心

主要硬件有计算机、显示设备和数据处理服务器。结构如图2所示。

(2)支撑系统网络:由原有教学课室网络完成,组建无线(WIFI)网络。

(3)课室物联网多媒体教学系统

1)多媒体教学系统设备

课室多媒体教学系统设备由计算机、有线及无线拾音设备、音频扩音设备、视音频信号切换设备、显示设备、信号源播放设备等构成。

各媒体设备内嵌TCP/IP通信接口与协议和设备功能数据检测与采集模块。如图3所示。

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关键词:物联网;课堂教学;移动式学习;泛在学习环境

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)32-0138-03

一、概述

近几年,我国的高等教育进入快速发展的阶段,每年向社会输出数百万名高校毕业生,大学生的自身素质和能力对我国社会的发展起着重要的影响。随着我国经济社会的快速发展,社会对于高校毕业生的专业能力和综合素质的要求越来越高,保证和提高高等教育教学质量对整个高等教育界和社会来说,显得尤为重要。在传统的教育理念中,教师是教育的基础,教育主要是通过教师向学生传授相应的知识,学生通过对教师所授知识的学习,提高自身的素质和能力。而传统的教学方式主要以课本为主,由于高校教师时间和精力有限,常常照着课本照本宣科,而忽略了学生的学习态度,一定程度上使学生失去学习的兴趣。实行高校扩招以来,随着大学生的数量越来越多以及科学技术在教育领域中的广泛应用的背景下,单一的“传道授业解惑”已无法满足学生和社会的需求。物联网的出现,使大学生能够利用更多的信息渠道掌握更多的知识,让学生对社会的实际需求有更好的了解,从而实现对多种有用知识的学习。通过物联网的应用可以有效地转变教育理念,让传统的封闭式教育向现代的开放式教育发展,更加注重学生的自主学习,更加强调学生在教育中的主体性,从而提高日常教学中的效率。

科技的进步日新月异,物联网作为一个新兴的产物,被广泛应用于各个领域,不断改变着人们获取信息的方式。在高校教育中应用物联网,对于高校教育来说具有重要的意义,这是由于物联网具有一定的管理性和资源共享性,同时有助于教育教学方式的有效改进,让高校学生能够通过物联网对知识进行有效学习和掌握,从而实现高等教育的人才培养任务。为了能够良好地领会物联网在高校教育中的应用价值,首先我们要对物联网有一个大致的了解。

二、物联网的概念

物联网的概念于1999年一经提出便受到了越来越多的关注。物联网意为“物物相连的互联网”,这句话有二层含义:第一,物联网的本意仍然是互联网,是在其基础上的扩展和延伸;第二,物联网使任何物体与物体间都具有进行信息交换和通信的能力。

物联网是21世纪以来计算机技术、信息技术、网络技术的复合产物,代表着未来移动计算、无线通信、人机交互等技术的进步与发展形势。物联网技术中射频识别(RFID)、传感器、嵌入式技术与智能技术等相关技术,已经深入到人类社会生活的方方面面,并时刻改变着我们日常生活和工作的习惯方式。通过将一种距离较短的具有移动接收和传送功能的设备嵌入到日常的生活用品中,物联网技术使得人与人之间、人与物之间、物与物之间的数据传送、处理与交互能够在任何时间和空间下进行。借助这种交流沟通的方式,人们可以在纷杂的信息世界中较容易且近便地获取有用的信息。

物联网使得人们所处的物质世界得以极大程度地数字化以及网络化,使得世界中的物体不仅以传感方式,而且也以智能化的方式关联起来,组成一张极易“沟通”的网络。物联网具有一种比较智能的感知性。通过感知人们所在的环境状况,它可以很大程度地帮助人们方便而且快捷地获取、了解和利用环境中的各种资源。当今,物联网在社会中的用途非常广泛,比如较为常见的领域有智能交通、水系监测、环境保护和文化教育等。可以预想,不久的将来物联网会极大地改变着我们的生活、工作和学习方式。

三、物联网在日常教学中的应用分析

借助广泛运用的RFID、传感器等技术的支持,物联网可以把生活中的各种物体进行互联,并且实现了较为智能化的信息获取与传递方式,从而完成在所构成的通信网内对物体进行识别和信息获取等操作。笔者根据物联网在教育教学中的应用概况,分析和探讨了在日常教学中的物联网的一些应用,来体验这一新技术带来的方便与创新。

1.有效的课堂学生管理。目前,大学生逃课现象在我国高校中普遍存在,据一项调查结果显示,现阶段高校学生的平均逃课率在26%左右,其中较为重要的专业必修课在30%左右,而公共选修课则达到了65~70%以上,也就是说对相当一部分的大学生而言,他们都经历过逃课。这种大学生厌学、逃课现象之所以这么普遍,与传统的教学方式是有很大关联的。这种现象正逐渐成为高校乃至社会的一种忧虑,并且对高校教师的授课效果以及学生的正常学习产生了很大的影响。这是极为危害的,学生逃课现象不仅是对正常的学校教学秩序和校风校纪的影响,同时也是对提高学校教学质量和学生专业知识技能的影响。从本质上说,大学生逃课极大地浪费了教育教学的资源。教师通常的做法是课堂点名,花费很多时间去一个一个的点名,影响了正常的教学氛围,拖缓了教学进度,同时也对学生的注意力产生不利的影响。采用RFID技术的大学教室实时点名系统正是基于这种现象的物联网应用。在课堂里装置类似高速公路ETC的无线射频智能辨识系统,学生配戴“超高频识别带标签卡”进教室读卡后,系统将感应的信息传送到计算机上,教师在讲台上从屏幕中掌握学生缺席或出席状况,提高课堂教学效率。

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关键词:移动学习;物联网;RFID;模型

作者简介:吴怀广(1976-),男,山东聊城人,郑州轻工业学院计算机与通信工程学院,讲师;赵家明(1985-),男,河南淮滨人,郑州轻工业学院计算机与通信工程学院硕士研究生。(河南 郑州 450002)

基金项目:本文系郑州轻工业学院博士科研基金(项目编号:2011BSJJ015)、河南省教育厅科学技术研究重点项目(项目编号:13A520373)、国家自然科学基金项目(项目编号:61201447)的研究成果。

中图分类号:G645 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)13-0223-02

对于移动学习的论述,不同的研究者从不同的角度出发提出了自己的观点。[1]近年来,移动技术的优势已为高校教育模式的新一轮变革创造了条件,移动学习已经成为继远程学习和数字化学习之后教育发展的新阶段。随着科技信息化的进一步发展,移动学习必将对教育领域带来巨大影响。

物联网(Internet of Things,简称IOT)又称为传感网,是互联网从人向物的延伸,是指在真实物理世界中部署具有一定感知能力和信息处理能力的嵌入式芯片与软件系统,通过网络设施实现信息传输和实时处理,从而实现物与物、物与人之间的通信。[2,3]RFID作为构建物联网的“皮肤”,本质上是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,从而实现对各类物体在不同状态(移动、静止、恶劣环境)下的自动识别和管理。通过在移动学习者的手机SIM卡上贴上RFID电子标签,当移动学习者携带具有RFID电子标签的手机SIM卡通过标签识别器时,电子标签被标签识别器自动感应并通过无线网络将电子标签中的信息传送到信息处理中心,经过处理之后再将处理结果发送到标签识别器上,从而实现灵活、高效的自动身份识别和信息管理。

一、移动学习模型设计原则

移动学习是信息技术发展的产物,但归根结底,移动学习的落脚点仍然是学习。一种学习方式要选取与之适应的学习理论基础,因此对移动学习的运用和研究需要学习理论的指导,文献[4、5]对此进行了详细的论述。

通过分析后发现,学习方式现已明显地从传输及行为主义范式转向建构主义和社会认知范式,并将主动的学习者置于学习活动的中心。因此,学习不仅是学习者掌握学习内容的过程,本质上更是一种通信交流的过程。鉴于这些特点,在构建移动学习模型时要着重关注以下几方面:

(1)构建的移动学习模型不仅要多鼓励学习者之间的协作交流,还要鼓励他们积极参与和特定社会群体的讨论、交流。在讨论中学习,并最终达到获取知识的目的。

(2)在学习模型设计中要以学习者为主体,学习内容和活动的组织安排要与学习者的具体社会实践相关联。同时把知识的获得与学习者的发展、身份建构等统合在一起,学习者能根据自己的需求选择自己的学习内容,以自己喜欢的方式进行移动学习,在自己想要学习的任何时间、任何地点进行学习。从学习开始到结束,该模型都要给予学习者最大的主动权。

(3)结合物联网技术,使后台能实时感知、追踪移动学习者所处的环境,根据相关情境向移动学习者推送相关知识,提供必要服务。或可根据情境呈现相应问题,营造问题解决环境,建立移动探究式的学习模式,营造参与式模拟的学习体验。

(4)该模型能够对移动学习者的学习过程进行跟踪,分析归纳出学习者的行为偏好、知识结构、学习习惯等,并记录到相关数据库中。

(5)该模型能为用户提供友好的人机界面、良好的使用体验、便捷的知识获取、新奇的探索应用、简单方便的沟通交流以及强大的服务支持。从而改善学习者的学习体验,降低学习者在使用该模型学习时出现的挫折感(挫折感能够导致学习者对该移动学习模型的信任度下降并随之减少在该模型下的学习)。

二、移动学习模型的构建

1.移动学习模型基本框架

通过具体分析上文中论述的移动学习模型设计原则,结合物联网技术,利用现有的无线通信网和校园WIFI网,并把相关需求映射到具体功能模块,下文构建了一个基于物联网技术的分层移动学习结构模型,其基本框架如图1所示。

2.该模型功能概述

该模型主要分为两个逻辑部分,从下而上依次为移动学习端和综合支持平台端。两个部分及其内部模块各自分工并相互协作,共同为移动学习者进行移动学习提供技术支撑。另外,移动学习者可以使用移动设备随时访问远程物联网实验室。各模块的功能描述如下:

(1)移动学习端。

1)移动学习设备:包括智能手机、平板电脑、PDA等学习者手持式移动设备,并已运用RFID技术对其进行过标记。这些设备是进行移动学习的载体和必要前提。

2)跨平台智能客户端:学习者进行移动学习的人机接口,移动学习相关的应用、服务集,并可添加智能秘书,为用户提供智能、新奇、类人的亲切服务。并通过开发出针对不同移动设备系统的客户端,实现设备端异架构平台的接入。

(2)综合支持平台。

1)平台接入模块:实现移动学习信息流的接入汇总和分发,移动接入网通信协议的解包和封包等。

2)信息综合分析处理系统:实现移动端的接入身份识别,信息传输的加、解密,为移动端的智能提供后台技术支撑,处理移动端推送的信息和反向信息分发,相关信息流的综合处理、分流、复用等。

3)后台支持子系统。

环境监控和对象跟踪模块:结合移动端设备上的RFID标签、GPS芯片和手机地图,此模块可实现对移动学习者的校园监控、学习环境识别、移动学习者周边环境的实时感知等功能,并在适当的时间和地点给予学习者以学习提醒,将学习资源主动推送给移动中的学习者。

虚拟社区交互平台:集成实现基于语音、视频、文字等多种信息媒介的通信和交流互动功能,为移动学习者提供方便快捷的通信链接,强大的群组间问题讨论,信息交流共享支持,在线虚拟团队功能。

用户信息统计分析系统:结合a子系统,通过跟踪移动学习者的学习时间、学习过程、学习活动范围、访问过的网站和阅览过的相关内容等,运用数据挖掘技术对学习者的行为和偏好进行采集、分析,以便系统能够对不同的学习者推送其可能感兴趣的学习资源,提供更有针对性的学习建议和个性化的学习服务。

教学管理模块:实现移动学习者的培养流程和课程进度跟踪、实施双向教学评价考核、相关课程和扩展知识推荐、学习辅助工具集成和成绩查询等功能。并集成了学习评价系统,通过对学习者的学习时间、阅览和创建学习对象的数量、参与交流与协作的频率指标等进行统计分析,得出关于学习者的学习积极度、学习深度和学习效果的综合评定,连同换算后的学分一并记录到后台相关数据库中。

考试系统:通过调用后台数据库的试题库,根据移动学习者的学习进度,可满足学习者的不确定性随时主动测验,完成整个系统对学习者近段学习效果和知识掌握情况的跟踪评定。

4)后台数据库。

用户信息数据库:记录移动学习者的唯一识别信息及其基本信息、考试成绩、能力增长以及其他成就、兴趣偏好等用户信息。

线上学习资源数据库:存放专门针对移动学习优化过的大量课件资源、考试试题库、知识库、新闻消息库和有关系统运行的数据等。

3.远端物联网实验室

允许移动学习者利用移动终端远程接入实验室,并操作物联网实验设备,远端完成实验,以便随时捕捉移动学习者的瞬间灵感,并为其提供实验支持。

三、总结

上述模型注重移动学习者在学习过程中与人交流的重要性,避免了移动学习时由人—机对话所导致的情感交流缺失。通过对学习者学习过程的全程跟踪,及时对学习者的能力成长和学习进步进行肯定与鼓励,最大限度的降低了学习者的学习挫折感。根据后台数据库记录的学习者的兴趣偏好信息,并利用物联网技术打造的情境感知能力,可以为学习者推送更适合、更有针对性的知识,从而为每个在线用户打造量身定制的培养模式和全方位的服务支持体系,体现了“因材施教”的教育理念。

总之,该模型围绕着“为移动学习者打造成功的学习体验”这一中心,为学习者提供了友好的人机界面、高效的无线网络、丰富的学习资源、有效的交流与协作及个性化需求,可在很大程度上提高移动学习的效果。

参考文献:

[1]叶成林,徐福荫.移动学习研究综述[J].电化教育研究,2004,

131(3).

[2]李俊华.基于物联网的智能数字校园研究与设计[J].梧桐学院学报,2010,20(3).

[3]张豪锋,王春丽.基于RFID的移动学习资源推送系统设计[J].中国电化教育,2012,(2).

[4]叶成林,徐福荫.移动学习及其理论基础[J].开放教育研究,

2004,49(3).

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关键词:中职教育;物联网;计算机教学

当今社会,互联网已经成为人们离不开的一样东西,每时每刻人们都在网上寻找着自己想要的信息,搜索周边的优惠。在中等职业学校计算机专业的教学中,要多加强实践教学,尽量使教学信息化、网络化,这样才能适应不断扩大的人才需求量,提高教学水平。在这种物联网的大背景下,中等职业技术学校计算机专业有着广阔的前景,但是,纵观现在的中等职业技术学校的信息技术教育还存在诸多的问题,还不能为社会提供足够多专业的计算机人才,因此,中等职业学校计算机专业的改革已经迫在眉睫。

一、物联网的定义及其特点

物联网就是通过各种信息传感设备,去采集各种人们在互动、监控和链接过程中需要的信息,将其用互联网进行结合,形成一个便捷的传递网络。如此,便使得人与物体、物体与物体便捷地连接在一起,使人们在管理、控制这些物体的时候做得更好。通过把智能感知、各种识别技术、普适计算等技术应用到物联网中,逐渐改变我们的生活。所以,物联网被称为在计算机、互联网之后信息产业中的第三次发展浪潮。

物联网与互联网相对来说还是不同的。首先来说,物联网就是各种感知的实际应用。在物联网时代,各种感知最终通过互联网相互连接,互联网中的传感器收集网络或传感器存在之地的各种信息,使得我们应用物联网能够随着时间的推移,方便快速地更新所需要的信息。

其次,物联网实际上是基于互联网而形成的一个网络,物联网的核心技术其实就是互联网的一部分,并且物联网中人与物体、物体与物体之间传递信息靠的还是互联网。物联网中信息传递离不开网络。但是,通常传递的信息量过于巨大,难以保证其传递的准确性与安全性,这就要求物联网必须去适应各种异构网络和网络协议。

最后,物联网就是提供一个人们自由交流的平台,使得人与物体,人与人之间方便地连接,这种连接不受任何场景和时间的限制。而互联网与物联网的相互融合,会使物体的管理更加便捷,人们的交流更加方便。如此,人们便能够深入地感受到物联网在工作与生活中带来的便利,引领人们去感受更智能、更便利的生活。

二、物联网在计算机发展中的意义

随着物联网的不断发展,物联网技术日趋成熟,物联网必将和互联网一样成为我们生活中必不可少的一部分,工业生产、环境监控、健康医疗、运动健身、交通运输等方面必将出现越来越多的物联网的身影,其涉及的范围也将越来越广。比如,苹果公司的iWatch就可以收集佩戴者的运动量、心率、通话记录、联系人,等等,还可以便捷地通过iWatch与他人进行通话,iWatch可以和苹果公司的iPhone相连接,实现物物互联,为人们在通信上提供了诸多便利,有助于帮助使用者完成高效、便捷的通信。

新一代的物联网技术还有诸多的作用,它必将改变我们未来的生活,在未来的各行各业中我们都将看到它的身影。如果我们将传感器安装到大桥、水坝、楼房、供电、供气系统中,再将其用互联网连接,将信息传递到整个网络中去,实现人类社会与物理系统的整合,然后对所获得的信息进行分析整理,并通过这种分析、研究,更好地对检测对象进行管理、控制。这样人们就可以用更加智能的方式管理生产和生活,人的生活必将更加便捷,人与自然的关系也将很好地得到改善,资源利用率和生产力水平也将大大提高。但是想达到这样的目的,我们就需要有一个强大的中心计算机,使这台计算机能够很好地对传感器获得的信息进行很好的整理、分析、研究和控制,只有这样,我们的设想才能够实现。

在未来也许会出现这样的情形:当家里的防盗门非正常打开时会自动报警,并打开家里的摄像头;手机、钥匙、钱包等会感应到与主人的距离,并会自动提醒主人随时携带;衣服会感知周围的气温自动调节温度,等等。物流领域如果应用了物联网技术,那么就有可能出现以下情况:当货车超重时,货车会告诉你超载了,还会报出超载的数字。此外,货车还将就怎样合理地配置货物提出合理化的建议;当搬运人员卸货时,一只货物包装可能会大叫“哎哟,好疼!”,或者说“宝贝,能不能轻点?”;当司机在和别人扯闲话,货车可能会说:“亲,我等不及了,能不能快点发车!”

就目前来看,我国网络已经得到了大面积的覆盖,高覆盖率的优质网络是物联网发展的必要条件,一些安装在各种设备上的传感器都需要通过互联网络来实现传递,随着科学技术的不断发展,时代的不断进步,使得物联网中许许多多的物品产生的信息能够很好地去分析、控制管理,使得便捷化、即时化的管理变成可能,相信随着物联网技术的不断发展,人们的生产生活也将变得更加有趣、更加智能化。

三、未来物联网发展趋势

物联网将是下一个推动世界高速发展的“重要生产力”,是继计算机、互联网之后的另一次信息技术革命。有专家认为,物联网不仅可以为人们提供丰厚的收益,而且可以节约生产成本。尤其是在经济形势不好的情况下也许物联网可以肩负起全球经济复苏的重担。美国、欧盟等都在投入巨资深入研究探索物联网,我国也正在高度关注、重视物联网的研究,工业和信息化部会同有关部门,在新一代信息技术方面正在开展研究,以形成支持新一代信息技术发展的政策措施。物联网的推广将会成为推进经济发展的又一个驱动器,为我国的经济发展作出贡献。按照对物联网的需求,需要数以亿计的传感器和电子标签,这将大大推进信息技术元件的生产,同时增加大量的就业机会。物联网拥有业界最完整的专业物联产品系列,覆盖从传感器、控制器到云计算的各种应用,包括产品服务、智能家居、交通物流、环境保护、公共安全、智能消防、工业监测、个人健康等各种领域。

四、物联网时代下中职计算机教学的发展融合策略

在物联网技术不断发展的今天,中等职业技术学校信息技术教育必须进行改革与发展。下面我阐述一下对信息技术课程发展的一些建议:

1.为了适应物联网技术的发展要求,我们有必要调整计算机专业结构及课程设置

中等职业技术学校要紧跟时代潮流,找准企业发展方向,了解物联网技术人才的需求特点,积极地去建立新的培养体系,健全人才培养过程,大力度增强学生的实践能力,从学生的特点入手,积极地去带领学生学习新兴技术课程,完善教学课程设置,让学生所学的知识紧跟时代步伐,与时俱进,充分适应新时期对于物联网技术人才的需要。

2.我们要培养优秀的教师

所谓“名师出高徒”,要想让学生学到紧跟时代步伐的物联网技术,我们必须要建立健全优秀的师资力量,定期举行教师技能培训,增强教师自身素质,在教学实践中,举行各种教学质量评比,对教学质量优秀的老师,学校要适当给予奖励,对教学质量欠佳的老师,学校要努力帮助其找到问题所在,及时纠正错误。在增强教师教学能力的同时,还应加强对教师师德的培养,使教师努力做到“学高为师,身正为范”,用扎实的学术能力和良好的道德品质应对时展对物联网技术人才的需求。

3.我们要努力建立一个完善的实践教学基地

在中等职业学校的信息技术教学中,实践是相当重要的一个方面,因为计算机技术不同于其他知识,课本只是辅助作用,只有在实践中学生才能更好地掌握这些知识,要想使得实践教学能够很好地进行,我们必须建立一个完善的实践教学基地,能够培养学生的实践能力,突出智能化、模拟化、数字化等特点。要对计算机专业人才进行一技多能的培养,必须通过物联网实训模拟设备来进行,利用模拟的工作环境和工作流程,切实提高学生对物联网技术的实际应用能力,优化教学资源与环境,使传统教学与虚拟教学相结合,让学生以优秀的能力迎接物联网时代辉煌的明天。

五、物联网实践教学平台现状

随着物联网技术的不断发展,国内兴起了许多开发应用于高校的物联网实践平台,这些平台存在着部分问题:一是由于公司研发人员没有实践教学经验,其开发的软件很难与学生所学专业相关课程紧密联系在一起,导致实践与课程脱节的现象。二是各公司开发的物联网实验平台采用的都是高端的ARM处理器,而在我们的实践教学中,开设的是51单片机课程。这些公司开发的软件对于学生来说学习难度过大。三是各公司开发的物联网实验平台都只提供物联网感知层和网络层的相关实验,没有应用层的相关实验,即使个别的公司提供了这类实验,但是实际上很难与信息技术课程中所学的东西联系在一起。很难达到很好的教学效果。此外,各公司所开发的平台大多价格昂贵,每套价格都在万元以上,学校的资金投入比较大。

物联网是时展的新趋势、新方向。中等职业技术学校要通过社会考察、学习和调研,探究课题研究方向,紧跟物联网行业发展趋势,准确找好物联网技术人才的培养方向,反思当下物联网技术教学实践中存在的许多不足,积极推进中等职业技术学校的信息技术教育改革,为信息技术专业向物联网专业过渡打下坚实的基础,中等职业技术学校信息技术教育工作者应紧抓物联网蓬勃发展这一机遇,为未来庞大的物联网产业输送更多高质量的人才。

参考文献:

[1]王超.基于物联网计算机网络技术专业课程体系研究[J].现代企业教育,2014(16).

[2]刘鑫国.浅析物联网背景下中职计算机网络技术专业课程设置[J].福建电脑,2013(4).

[3]高立静.浅谈物联网产业背景下中职计算机的发展[J].职业,2013(14).

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关键词:物联网技术;学校资产;管理

一般来说学校的主要任务在于培养人才、服务社会,因此在日常的运行活动中需要有充足的物质基础进行支持;而学校的资产就是物质基础的重要部分,并且学校资产的质量和数量也是进行学校实力评估的重要参考因素之一,所以学校资产对于一个学校来说是极为重要的。另外,科学技术在教育中的快速应用使许多学科之间的联系越来越密切,每个学科之间相互促进,所以许多教学设备之间往往具有通性。因此,需要依靠现代化高新技术的应用来进行有效的学校资产管理。本文将现代化高新技术应用的立足点放在了物联网技术上,首先对物联网技术的基本概念进行深入的分析,接着探究现代学校资产管理中存在的问题,最后研究物联网技术的具体应用。物联网在学校资产管理中的运用势必会推动学校资产管理的发展。

一、物联网技术的基本概念

物联网这一技术的构想最早产生于美国军方,而物联网这一概念于1999年提出,它来源于“Internofthings”,也就是把所有的物品通过射频识别和条形码等信息传感设备与网络连接起来,对物品实行智能化和识别化的管理。从本质来看,物联网技术的运用就是通过安装在物体上的RFID的电子标签经过接口与无线网络连接,这样就实现了物品的识别。最后在利用计算机网络实现信息的交换与分享,这样就能够对物品实行有效的动态管理。从物联网的应用过程来看不难发现其应用是以互联网为基础的,互联网在其使用过程中充当的识别信息的交流渠道。随着物联网技术的快速发展,这一技术被广泛应用到了物流管理、图书管理、防伪防盗等领域,因此学校引入物联网技术对资产进行管理这也是形势所趋。但是物联网技术在学校资产管理中的应用尚处于初步阶段,很多应用的具体措施还需要进行深入的探究。但是这一研究仅仅对物联网技术的基本概念进行分析还是远远不够的,必须对当代学校资产管理现状进行探究,这样才能更好地找到物联网应用的具体方向。

二、当代学校资产管理中存在的问题

随着90年代后教育的建设加速,各式各类学校的支持资金大大增加,使学校的硬件建设得到了充足的保障,各种设备及教学仪器被大量采购,这就使学校资产管理受到了巨大的挑战。从大部分学校的资产管理情况来看并不乐观,存在着各式各样的问题,下面就较为典型问题进行介绍。1.管理方式的落后从目前大多数学校来看,大部分依旧采用落后的条形码管理。通过人工将资产信息输入计算机管理系统,条形码则依靠二级部门进行人工粘贴。这样在固定资产清查时往往会发生标签脱落或破损丢失的现象,因此进行设备信息核对时就使得其准确性大大降低。另外因为一些工作人员不认真或者其职业素质较差,往往在贴条形码时出现“张冠李戴”的现象,这样就造成了资产管理的混乱。2.难以实现动态管理随着学校招生数量的日益增加,很多学校开始设立分校区,而且因为城市建设限制的原因,往往每个校区之间相距较远,这就使一些设备在几个校区之间流转使用。另外一些移动教学设备、例如笔记本、照相机、便携式投影仪这些物品流动性较强,因此原来传统的静态管理无法适应现代资产的流动状态,使有效的动态管理无法实现。3.学校资产管理的工作人员素质差随着当今经济的迅速发展,各行各业都存在着激烈的竞争,企业追求效率至上,使企业中的就业淘汰率极强。很多人为了追求安稳,利用各种方式进入事业单位,其中一些没有什么突出能力的人就进入了学校一些看似不重要的部门。这些人员本身没有什么能力,但是学校领导认为资产管理工作不需要太多的技术含量,这些人完全可以胜任这些工作。而这些人在实际的资产管理工作中表现出了各种能力的不足。有的人员在进行设备信息输入时对一些信息中的符号、术语完全不明白含义,凭着个人的理解进行信息的输入,这就导致了信息输入的许多错误;有的对于资产管理的基本工作流程完全不清楚、不了解。管理人员的素质差严重影响了资产管理工作的效率,很多时候还造成一些设备的丢失,使学校遭受一些不必要的经济损失。

三、物联网技术在学校资产管理中的应用

面对存在着的问题应该应用新的管理方式,而学校资产管理中存在的问题就为物联网技术的应用找到了相应的方向。1.物联网技术应用的系统构架系统构架一般包括三个部分,即感知层、网络层和应用层。感知层基本上有RFID固定读写设备、手拿读写设备及RFID固定资产标签构成。从这构成上看感知层设备组成更多呈现出了科学性、系统性。一般来说不同的读写装置可以用于不同的资产清点工作标签之中,网络层从大体上看是由无线网络和校园网络组成。在系统运行上充分利用学校的校园网络资源进行信息数据的运输,依靠无线网络作为校园网络的补充,从而实现了网络无缝的便捷连接。应用层主要由软件系统和数据库管理系统组成,主要负责学校资产管理业务的处理和资产设备信息数据的存贮工作。这一系统构架的三个部分充分体现了物联网技术与学校资产管理的有效结合,对资产设备信息的输入和储存给予了极大的可靠性保障,避免了传统管理方式在这些环节上的种种弊端,提高了相应的工作效率。2.系统功能系统功能包括了计算机功能和手持端功能。计算机端功能涵盖了合同管理、资产管理、信息提醒、标签生成功能和系统维护功能。合同管理主要是指将合同条例计入到具体的系统中去,从而完成资产管理与合同的匹配。资产管理相对来说就比较复杂,这一部分包括了资产验收管理、资产盘点管理、资产领用管理及资产退还管理。对于资产的动向能有一个及时的掌握与控制,能够清晰地知道资产的流动情况。其实这一部分是与信息提醒紧密联系在一起的,信息提醒更多体现了全面性和及时性。学校资产一旦有变动,信息控制端就会收到信息的提醒,这一信息的收到几乎与资产变动是同时的,因此对于资产变动的信息就具有十足的及时性。其实标签生成功能相对来说比较简单,主要是对首次不能识别信息生成标签的部分进行有效的补充,确保信息收集的全面性。手持端功能主要包括了资产验收和资产清点部分,这一功能更有利于实现动态化的资产管理。这一功能和计算机端功能有效的配合使得学校的资产管理工作效率得到了极大的提高。3.系统应用时应该注意的问题任何先进技术的有效应用除了技术本身以外,还需要依靠相关人员对技术的掌握利用。在资产管理存在的问题探讨中谈到了相关人员的素质差,那么在应用物联网技术之时应该注重提高他们的职业素质,使技术和人事的发挥能够有一个很好的匹配。加强对相关人员的培训,使他们能够很快地全面地掌握物联网这一技术。同时也应该控制资产管理人员的招聘,多吸取一些重点院校相关专业毕业的学生进入资产管理人员的队伍中。这些学生具有较深的理论知识,有的甚至对物联网这一技术有过专门的研究,因此他们的加入会使物联网在资产管理中得到更好的应用。对于物联网技术在学校资产管理中的应用应该客观认真的看待。根据学校的实际情况,积极开展相关的建设,使学校的资产管理得到有效的发展,从而推动学校办学质量的提高。综上所述,依靠物联网技术进行学校资产的管理有利于提高资产管理工作的效率,改变了资产的进入和支出需要进行人工记录的传统模式。对资产的清查仅仅需要小型的手持设备就能完成,在短时间内就可以找出资产存放中的漏洞,从而确保资产存放的正确性。在库存工作中少大大减少了人工的消耗,避免了因为人为的错误而带来资产管理中的失误。其实物联网技术的应用是一种现代化管理模式的转变,实现了人工操作到现代化新型技术应用的一种转变,有着巨大的意义。这一技术的应用使学校的资产管理更多体现出了系统化、全面化、科学化,使学校的教育开展有了可靠的物质保障。

参考文献

[1]王浩.物联网技术在学校资产管理中的应用探讨[J].电子制作,2014(4):166-166

[2]李秀娟,王磊.物联网技术在高校固定资产管理中的应用探究[J].实验技术与管理,2015(11):283-286

[3]廖振超.物联网技术在中职校园网构建中的应用研究[D].广州,广东技术师范学院,2014

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关键词:专业群;教学内容;实践能力;业务水平

中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2016)26-0161-02

技能竞赛是对学生学习的一种检验,通过竞赛可以对学生的综合能力以及素质进行全方位的考察,竞赛可以促进教学,教学成果也能够通过竞赛成绩体现出来。辽宁轻工职业学院计算机系的物联网应用技术专业是东北地区开设较早并招生的高职院校,我校连续参加了两届全国职业技能大赛物联网应用技术赛项并取得了较好的成绩,该赛项参加人数为3人,是一个团体赛项,不仅在专业技术上要求较高,在团队合作上也要默契,因此要求参赛选手不仅在知识技能上要掌握熟练,同时也考察选手的综合素质。在组织和培训学生参加和训练的两次经历中,探索出一些依托物联网技能竞赛对促进物联网专业群建设,以及以赛促教、以赛促学的心得,下面进行详细说明。

1 促进专业群建设

物联网是一个典型的交叉学科,涉及的技术比较杂,具体有网络技术、传感技术、通信技术、RFID智能识别技术等核心技术。因此物联网应用技术专业群涵盖计算机网络技术、电子信息技术、通信技术、软件技术等多个专业。课堂讲解的内容大多是所在学科的专业知识,是单独的,没有和其他学科进行交叉,要对这么多的学科和专业的知识进行融合和贯通,最有效的方法就是让学生参与到技能竞赛活动中。

物联网技能大赛考核的知识点比较多,该竞赛涉及工程部署;局域网的搭建和配置;无线传感器网络参数的配置;物联网上层应用软件的开发,其中包括利用C#语言或Android完成RFID设备的读写、一维及二维条码的识度及生成;数据库的操作;网站及建立;拓扑图的绘制等诸多方面,总体来说,一次物联网赛项的知识点涵盖了不仅物联网,更包括电子、计算机网络、通信、软件技术等物联网相关专业的各种方面,通常在竞赛中,对于知识点的考察大多是跨专业的知识运用。 通过技能竞赛,不仅提升了物联网应用技术专业建设,更是带动了关联学科的专业群的建设和发展。

2 优化教学内容

由于是交叉学科,因此学生学习的内容比较多,而各个领域的学科不是所有的知识点对于物联网技术都是有用处的,如何进行区分就显得比较重要。技能竞赛对于各个知识点的考察都有明确的要求,教师可以参照竞赛题目对于所讲授的课程进行二次重组,对于物联网技术关联比较大的部分进行详细讲解,对于关联小的可以少讲或者不讲,这样对课程做到重点突出,有的放矢,最大程度的优化教学内容,赋予教学全新的生命力。

拿C#程序设计课程为例,技能竞赛中涉及对RFID设备的读写,那么在教学中就要着重讲解如何引入动态链接库、如何调用类库上,并且熟悉数据库操作,熟悉硬件的基本知识,熟悉软件和硬件信息交互。

3 提高学生的实践操作能力

对于高职学生而言,实践操作能力是非常重要的。在课堂教学中融入实践操作,可以提高学生解决问题的能力,学生也积极参与,如何设计实践题目就显得比较重要了。物联网技能大赛以实践操作为主,并且是多学科交叉运用,因此把竞赛题目提炼出来,作为每门课程的实训题目,既可以锻炼学生的综合运用知识的能力,同时也为竞赛选拔优秀人才做铺垫。具体可以采用分组的形式进行,每组之间进行比较,互相检查,互相监督,通过这种方式既提高了学习,又加强了学生的团队意识。课堂教学就在轻松愉快的氛围中度过,学生也不会觉得枯燥和乏味。

4 提升教师业务水平

技能大赛不仅能考察学生的水平,同时对于教师也是一种考验。由于教师通常对于某个知识领域熟悉,但是对于物联网技术这样的交叉学科而言,全面掌握才是关键,要想有效地指导学生参加比赛,必须要求教师提高自身业务水平,努力学习涉及的相关学科,同时在知识的掌握上要理解透彻,能够进行深入研究,否则是无法胜任的。因此,通过技能大赛不仅能考查学生运用知识的能力,同时对于教师而言也是一种竞赛,要想取得好成绩,提升教师水平非常重要。

以上是这两年的物联网技能大赛总结的一些心得体会,并且在教学内容上已经运用,实践证明,效果明显,尤其是以竞赛题目讲解理论知识部分和实践操作部分更被学生欢迎,课堂教学效率显著提高,因此值得推广应用。

参考文献:

[1] 肖海慧,等.“以赛促学、以赛促训、以赛促教”教学模式的应用[J].中国成人教育,2013(6).

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关键词:物联网;RFID;体征传感器;滑雪场;安全管理

中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2017)05-0046-03

Abstract: In order to improve the efficiency of ski resorts’ safety management, this paper designs an intelligence system based on the Radio frequency identification technology and the sensor technology. The system function includes target tracking, area access control, safety monitoring, report missing, health early-warning and emergency treatment. The architecture of the system consists of information acquisition layer, information aggregation layer, information management layer and service interface layer. The kernel hardware devices of each layers constitutes center server, RFID tags, RFID reader, signs of sensor and so on. This system is implemented in C++ and can run in the environment of Windows. The XML markup language and various information acquisition technology have been applied as well.

Key words: Application of Internet; RFID; signs of the sensor; ski resort; management of safety

1 引言

S着人们生活水平的提高以及2022年北京冬奥会的临近,兼具娱乐、健身等特性的滑雪运动逐年兴起,成为一种新型大众化的休闲旅游项目。近些年滑雪场的数量如雨后春笋,参与的人数也与日俱增。由于滑雪运动开展的环境寒冷潮湿,地形复杂多变,对参与者的身体素质和动作技能都有较高要求,而人们的安全防护意识淡薄,滑雪场的安全管理也存在漏洞,造成滑雪安全事故层出不穷。本研究拟将物联网技术应用于滑雪场的安全管理常规工作中,为保障游客安全,提高管理效率提供有效手段。

2 系统工作原理

物联网是通过利用各种信息传感设备和网络融合,使物品之间可以交换信息和通信,从而实现智能化识别、定位、跟踪、监督和管理的网络[1]。物联网技术环境下的安全管理系统采用无线射频识别技术(RFID)及现代通信技术,在滑雪场的安全管理中心设置中心控制服务器,在滑雪场的不同位置依照特定间距布置监测分站,即射频读写器,二者通过光纤相连。进入滑雪场的游客、工作人员、设备等目标均携带射频识别标签,系统通过读写器和标签之间的无线通信,实现对被识别对象的目标定位、数据获取和无线寻呼,从而为游客的统一调度、安全监测考察、区域禁入控制、紧急事件处理等工作提供了有效手段,系统可以实时将有关数据传至不同部门,为滑雪场的管理、调度、决策、救援工作提供重要依据。

3 系统功能组成

1)目标定位追踪:滑雪场的追踪目标主要是游客、工作人员和设备。在雪场的出入口、不同分区边界、高危区域、人员稀少区域等位置安装监测分站。当携带有射频标签的人员或设备通过监测分站监测范围时,读卡设备可以将相关人员的身份信息以及设备编号上传到控制中心,并存储到服务器的数据库中。系统结合滑雪场的电子地图可以显示出某个区域的人员设备分布情况,可以显示特定人员的移动路线,还可以查询某一时刻的定位信息。移动目标的定位追踪可以及时掌握整个雪场人员设备的分布情况,实现人员密集区的人员调度,提高管理效率,并在安全事故发生时,迅速确定事故对象的准确位置和身份信息。

2)区域禁入管理:在滑雪场的一些未开发区域、整修区域、竞赛区域等入口位置设置监测分站,当有非授权人员进入时,系统给出警告提示,禁止进入,防止危险事故发生,并将相关信息存入数据库。

3)安全监测管理:对滑雪场的安全检测人员进行轨迹追踪,记录检测人员在各区域、各重点安全检查位置的停留时间,保障安全监测工作的严格执行。

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关键词 物联网 创新能力 培养

中图分类号:G424 文献标识码:A

物联网(Internet of Things)这一概念国内外普遍认可的是 MIT Auto-ID 中心Ashton 教授1999年在研究RFID时最早提出来的。在2005年国际电信联盟(ITU)的同名报告中,物联网的定义和范围已经发生了变化,覆盖范围有了较大的拓展,时至今日物联网已经从概念逐步走向实践。同样在高校中,“物联网专业”也经历着从无到有,从鲜见到热门的变化。在教育部的联合推动下全国700余所高校积极到参与物联网这一新增专业的设置。如何培养物联网相关专业技术人才是反复强调的话题,但实际情况却总是形式大于内容。对于高校而言,利用新增专业来培养创新型人才,搭载“物联网”快车不应是停留在口号上,而是要切实地在师资、教学设备、教材上进行实际加强。从电子、信息类新增专业看,物联网工程是最热的专业之一,哈工大、北京理工大学等全国30多所高校都将开设该专业。

1 物联网专业大学生创新能力培养的方法和途径

教学方法既是一种技术,也是一种综合能力,正确的教学方法会有力地促进学生创新素质的形成,而落后的教学方法则会成为学生创新素质发展的阻碍因素。因此,要发展学生的创新素质,就必须采取有利于创新的教学方法,切实发展学生的聪明才智。应该清醒地看到物联网技术具有“新、长、专”的特点。

1.1 采用启发式、讨论式的教学方法,培养学生的开放式思维

物联网专业成立之初自身学科特点尚未成型,但集成创新型技术,知识体系不清晰;产业涵盖面宽,边界难以界定。物联网是新增设的专业,交叉学科特性更加显著。如何变思维封闭式为思维开放式教学对于教学是一个挑战。所谓开放式思维就是要求学生不能只会死记硬背书本的知识,要着眼于不同答案或结论的自主选择。为此,教师要科学设计课程中创造性活动,善于传递创造性教育新观念,制造培养学生创造能力的各种机会,对学生进行各种创造性因素的影响,使学生受到潜移默化的教育,逐渐形成广博的思维,做到跨学科和课程规定以外的内容,例如可以利用课堂辩论、CAI授课、学生讲课和专题讨论等方法,传递创造性教育新观念,制造培养学生创造能力的各种机会,对学生进行各种创造性因素的影响,使学生受到潜移默化的教育,逐渐形成开放式的思维。

1.2 将科学研究内容融入教学过程之中,丰富实验手段,培养学生科学研究能力

教学与科研密切相关,不可分割。在创新教育中,强调以学生为主体,通过教学来培养学生的创新能力,就必须探索其规律性的东西,就必须将科学研究与教学内容结合起来,让它们相互促进,共同提高。有选择性地布置一些综合性作业或小论文题目,让学生尝试进行科研研究与创新的基本训练。根据学生的兴趣再加以具体指导,使学生初步掌握科研研究与创新的方法和途径。注重实验环节,设置多样化的实验。例如处理器基础实验方面可以考虑程序下载实验,串口通信,控制器的基础,虚拟演示终端控制实验、微操作系统,基础通信实验可以设置线信道监听,无线报警,SimpliciTI网络通讯实验,射频标签RFID部署;自组织网络实验可以设置指定路由多跳网络的实验,简单的泛洪协议的多跳路由网络的实验;

1.3 将科研与实践应用结合起来,为学生提供、创造更多的实践机会,强化学生的社会参与意识

目前高校某些专业的人才培养在实际工程能力方面和社会需求存在着天然鸿沟。这就需要企业和高校之间采取有效的桥梁与杠杆来跨越障碍协同发展。上面提到了将在教学中引入科研能力培养,那么在科研中也同时要注重工程实践能力的培养。物联网专业的学科交叉性决定只学好某几门课程,或者是仅仅是掌握某一学科(比如计算机、电子、通信等)是不足以满足社会的需求的。让学生接触新的无线技术DSRC,Bluetooth,WiFi,ZigBee,RFID 和NFC的知识。通过设计丰富、多元化的实验教学方式,可以为物联网专业学生打下扎实的应用基础,为将来创造出更多物联网应用及产品积累经验。目前在许多大型办公场所、商业Mall等经济金融聚集的地方已经采用了先进物联网技术,适时采取现场实地考察,亲身体验的方式,让师生共同感受物联网技术给生活带来的改变。

2 物联网专业课程内容和教学手段创新

2.1 专业课程体系设置

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引用格式:张兆楠,万录品. 基于移动互联网及大数据的学校心理健康自服务系统的研究[J]. 移动通信, 2016,40(5): 35-40.

1 引言

激烈的竞争、繁重的学业和超强度的应试学习可引起学生的精神紧张和心情压抑;舒适的生活和保姆式的伺服可能会导致孩子独自面对困难时的迷茫和无助;父母的工作繁忙及电子产品的普及导致家庭沟通减少,加大孩子形成孤僻心理的概率;以及青少年成长过程中固有的逆反生理期等因素,这些都普遍影响着学生的心理健康,潜在威胁着他们的生活和学习。当代学生的心理健康问题越来越受到家长、学校和社会的重视,如何处理好学生的心理健康问题成为学校学生心理健康问题研究的一个重点和难点。

由于学生人数较多,心理健康辅导工作者难以逐一对每一个学生进行详细咨询与跟踪,不能满足现有的心理咨询需求。与此同时,许多学生对心理问题采取回避的态度,使问题不能及时得到解决,出现了很多原本应该完全可以避免的悲剧。本文采用移动互联网及大数据相关技术,根据心理专家的现有经验,结合专家决策系统,建立学生心理健康环伺服务平台,通过自愈式漂流瓶系统,给学生提供智能诊断和自愈式解答等综合解决方案,利用技术手段探讨学生心理健康问题的解决途径。

2 信息化心理健康辅导平台建设必要性

学生正处在青春期,如果出现心理问题,不会轻易听从外界的劝辅,对于学生接触的人群,按照紧密程度以及学生心理咨询意愿程度,呈环状特点,如图1所示:

从图1可以看出,越往外圈学生心理咨询意愿越低。因此,学生如果心理上出现较大的变化,最好的办法是主动式寻求帮助,用自愈的方式实现心理咨询和辅导工作,而不同的心理辅导资源不可能常时间等候在周围,因此需要用新的科技手段和模式解决学生实时心理咨询问题:(1)学生有想法,可以通过移动终端将疑虑交给有类似经历的师兄师姐;(2)学生如果需要专家辅导,也可通过文字、音频、视频远端与专家在隐私状态下交流;(3)学生可以与老师、班主任在匿名情况下交流;(4)学生可以将想法、反驳意见在隐私状态下交给家长群,在群内进行讨论。

虽然学生心理健康辅导已经成为大部分学校关注的一个课题,但由于受到地区发展差异、教师辅导能力偏差、配套资源到位不一、开展模式不同等多种因素的制约,传统的心理健康辅导模式在实施过程中面临着许多窘境,实施效果很难得到有效保障,实现模式没法高效推广。面对区域、资源、模式等多方面的瓶颈制约,借助信息技术,搭建基于大数据及专家决策系统的学生心理健康辅导漂流瓶平台是使心理健康辅导工作广泛而且快速优质地开展的一种有效方式。

3 信息化心理健康辅导平台设计

3.1 关键技术

(1)大数据

大数据指一种规模大到在获取、存储、管理和分析方面大大超出了传统数据库软件工具能力范围的数据集合,具有海量的数据规模、快速的数据流转、多样的数据类型和价值密度低等四大特征。

本平台利用学生在校的大数据,对学生日常学习生活中的成绩波动情况、考勤情况、消费情况、违规违纪情况以及老师评语等信息进行建模分析,对学生的性格、情绪、心理、偏好等进行个人特征轮廓提取及更新,按照预先设置并可不断学习迭代优化的推理规则,对学生心理问题进行判断并为其配对最优的辅导形式以及辅导材料。

(2)HTML5

HTML5是万维网的核心语言、标准通用标记语言下的一个应用超文本标记语言(HTML)的第五次重大修改。HTML5的设计目的是为了在移动设备上支持多媒体,同时引进了新的功能,可以真正改变用户与文档的交互方式,包括新的解析规则,增强了灵活性、新属性、淘汰过时的或冗余的属性等,其特性赋予了网页更好的意义和结构。

本平台的客户端是基于HTML5开发的网页APP,拥有更短的启动时间、更快的联网速度、更有效的连接工作效率,使得基于页面的实时聊天、更优化的在线交流得到了实现。

3.2 设计原则

(1)要具备强大的数据收集、处理、分析以及信息生成能力。各片区优质资源不均、稀少甚至匮乏,是制约传统心理健康辅导模式规模化快速成效的主因之一。信息化平台,其固有的技术优点之一就是突破物理区域的限制,能够实现跨区域甚至跨国界优质资源的高效整合,达到以更开阔的眼界、更先进的理念,实现无时空限制的心理辅导服务。有别于传统的倾听交流式甚至理论说教式的辅导,大数据平台更加尊重学生的偏好及习惯,提供漫画、故事小说、歌曲甚至影视等形式多样的辅导资源,使学生在其最为偏好的学习及娱乐过程中心理健康得到潜移默化的修复。此外,平台还应该具备自我学习、总结学生心理的具有时代特征的能力,并依据历史使用情况不断自我生成心理辅导的故事案例,从而提升系统的时间自适应性。学生心理健康漂流瓶系统流程图如图2所示。

(2)要具备多维度智能获取学生心理动态能力及提供主动心理辅导和被动心理辅导的服务,如图3所示。与学校教学信息化平动,获得学生在无觉察情况下的日常学习生活中的成绩波动情况、考勤情况、违规违纪情况以及老师评语等信息,借助专家决策系统推断实名学生的性格特征及心理波动情况,实时跟踪预测学生的心理辅导需求,并依据实际情况主动推送心理辅导材料,并提醒相对应的老师及家长做好线下观察、辅导及关爱工作,通过O2O模式强化提前心理辅导效果。在学生匿名登陆平台主动进行心情交流及心理咨询时,平台通过卡通形象的智能机器人与其进行文字交流,在词意理解后,将关键词送与专家决策系统进行决策判断,实时形成干预方案,实施心理健康辅导;同时为在线咨询学生配对以前有类似困惑而且已得到成功辅导的学长学姐来进行一对一的匿名交流辅导。

(3)要提供令人舒心的无担忧的沟通方式及环境,如图4所示。心理健康问题往往伴着一些涉及个人隐私并且不想被别人获知的事情。对他人进行倾诉,尤其对熟悉的人,可能会感觉难为情或担忧事情外流扩散,甚至二者均有。因此,平台设计通过一个扔进茫茫大海漂流瓶的方式给学生进行情绪发泄或心事倾诉;学生通过收到或捡到一个无主的漂流瓶来获得心理辅导及心理健康辅导帮助。这种方式可为遥远的求助学生提供心理辅导帮助。

3.3 平台特点

所建设的平台需具备以下模块及特点:

(1)有与目前校园学生相关的系统相连的应用接口;

(2)学生成绩、日常表现等大数据分析告警提示;

(3)类似遭遇检索和推送等决策;

(4)与互联网实时通讯工具(如微信、QQ)的互联;

(5)有基于移动互联网的客户端(如APP),多类型终端适用;

(6)与青少年性情相适应的应用界面设计。

3.4 体系架构

根据平台信息化的核心需求,基于大数据及专家决策系统的学生心理健康辅导漂流瓶平台的体系架构由基础层、数据层、分析层、决策层、接口层、应用层六层架构组成,如图5所示。

基础层,主要包括平台建设所需要的硬件设备、网络环境、动力环境、操作系统、数据库软件等。

数据层,主要包括3种类型数据。心理辅导所需要的漫画、故事小说、歌曲甚至影视等形式多样的资源;专家团队特长等相关信息以及以前服务过的匿名学生的情况;与学校教学信息化平动获取的实名学生日常的学习生活中的成绩波动情况、考勤情况、违规违纪情况以及老师评语等信息。

分析层,主要负责两个方面的工作。一方面负责对已入库的心理辅导材料进行内容识别分类和依据自身服务案例生成新的辅导材料;另一方面,对学生的性格、情绪、心理、偏好等海量学生信息进行个人特征轮廓提取。

决策层,按照预先设置并可不断学习迭代优化的推理规则,对学生心理问题进行判断并为其配对最优的辅导形式以及辅导材料,并依据相关反馈结果,优化推理规则。

接口层,具备包括与外围系统进行数据交互的接口以及短信接口。

应用层,通过手机及计算机客户端等渠道向学生提供友好的被动服务界面,并与学校教学平动,主动向学生推送早期心理辅导材料。

3.5 网络拓扑

平台网络拓扑如图6所示。

3.6 功能模块

平台包括学生信息库、专家团队资料库、心理辅导资料库、决策分析系统和漂流瓶系统等五大模块,如图7所示:

学生信息库:包括成绩波动情况、考勤情况、违规违纪情况以及老师评语等信息。

专家团队资料库:包括专家基础资料和特长等信息。

心理辅导资料库:包括漫画、故事、小说等内容,提供文字、图片、音频、视频等呈现形式。

决策分析系统:包括内容识别分类、特征提取、规则库、决策器、学习器等模块。

漂流瓶系统:包括用于基础信息维护和学生心理健康度分析的后端管理平台和学生交互使用的前端APP。

3.7 关键业务流程设计

(1)主动提前心理辅导服务业务流程(如图8所示)

1)数据层:平台与学校教学信息化平动,获得学生在无觉察情况下的日常学习生活中的成绩波动情况、考勤情况、违规违纪情况以及老师评语等信息。

2)分析层:对已获取的实名学生的信息进行性格、情绪、心理、偏好等个人特征轮廓提取及更新。

3)决策层:居于分析层提供学习轮廓特征及其变化情况,按照推理规则,对学生心理隐患进行判断并为其配对最优的辅导形式以及辅导材料。

4)应用层:按照决策层的结果,与教学信息化平动,以漂流瓶形式向学生主动推送符合其偏好的心理辅导材料;同时短信提醒老师及家长做好线下观察、辅导及关爱工作,并接受老师及家长的反馈。

5)针对老师及家长的反馈数据和学生接受心理辅导操作记录进行分析,并丰富数据层、分析层、决策层对应的数据及规则。

(2)在线心理辅导服务业务流程(如图9所示)

1)应用层:通过漂流瓶方式获得学生的情绪发泄信号或心理辅导需求,把相关信息输送到数据层。

2)数据层:存储收到的信息,并触发数据分析请求。

3)分析层:接受请求,对数据进行信息识别分类。

4)决策层:根据分析层提供的信息识别结果,按照推理规则,对学生心理隐患进行判断并为其配对最优的辅导形式以及辅导材料;同时为在线咨询学生配对以前有类似困惑而且已得到成功辅导的学长学姐进行一对一的匿名配对交流辅导。

5)客户端:学生通过收到一个回应漂流瓶来获得心理辅导、心理健康辅导帮助,并通过漂流瓶继续进行交互。

6)依据在线交互数据进行分析,并丰富数据层、分析层、决策层对应的数据及规则。

3.8 安全机制

心理咨询涉及学生的隐私,相关数据属于敏感数据。为保护学生隐私,必须采取相应的安全机制加强对平台和数据的安全管理。平台采取的安全机制包括网络安全管理、账号安全管理和数据安全管理。

(1)网络安全管理

内外网互联安全管理,将平台网络划分为独立网络,通过设置防火墙策略与其他网络进行隔离。

(2)账号安全管理

严格控制平台相关账号,定期更换口令,严格控制账号访问权限,保存各账号的操作记录,定期审计。

(3)数据安全管理

加强敏感数据的保密工作,主要通过记录数据进出、分开存放、传输加密和记录人员对数据的操作、定期审计等措施,对数据进行安全管理。

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【关键词】 物联网 社区医院 心血管患者 远程监护

生命和健康已经成为全球人民共同关注的焦点问题。然而,心血管系统的疾病是世界范围内导致死亡和残疾的主要病因之一。心血管疾病已经成为威胁人类健康 和生命的第一杀手。对患者进行日常的监测和管理非常重要。

一、系统原理

采用物联网技术技术手段,结合专家系统软件,采用SQL server 2005 数据库。图1是工作原理图。采集装备采集信息,比如心率、血压等参数。然后通过对比分析健康的数值范围。采用支持向量机的方法对原始特征进行选择,提高识别的效果。采用模糊神经网络分类器对采集的信息参数进行分类和鉴别。按照血压范围的不同症状,系统进行相应的选择和决策,然后进行诊断,并将其诊断结果报告给用户,用户可以根据需要,随时访问服务站点,从而实现心血管患者防治的智能化识别、监控和管理。

二、社区医院心血管患者远程监护系统在社区卫生机构中的应用及管理措施探讨

2.1 心血管患者远程监护系统的应用

2009年1月,国务院常务会议了《关于深化医疗卫生体制改革的意见》,提出了新医改的方案。方案中明确提出“利用网络信息技术,促进城市医院与社区卫生服务机构的合作。基于物联网的心血管患者远程监护系统,采用物联网技术与监护中心进行数据通讯,极大的方便了用户。

2.2 心血管患者远程监护系统的管理措施的讨论

通过阅读大量相关文献,我们找出尚不完善的诸多问题,总结出几点规范管理措施:1、完善物联网信息管理系统。对于社区卫生服务中心为社区的患者或心血管疾病高危人群,需建立个人的电子档案,录入病人的基本信息,方便与大医院建立联系。 2、建立心血管疾病知识的教育机制。心血管疾病具有突发、危险性比较高的特点,于是患者和监护人员对于心血管疾病知识的熟悉情况就显得比较重要。3、加强社区医护人员的心血管业务能力的培训。然而社区服务机构主要是全科医生,心血管。专科知识比较有限,一般通过物联网技术发现问题。通过对社区医生的专业知识和能力的培训,可以提高医院的运转效率。4、远程设备的正确使用与保护。目前,远程心电诊断还没有得到推广。在患者被监护起的第一天开始,社区人员应该告诉正确的使用方法和安全注意事项。

三、 结论与展望

基于物联网的心血管患者远程监护系统设计与应用技术的推广应用,能够完成对心血管患者远程的全天侯监测,实现对心血管患者情况的跟踪分析,并根据专家系统的诊断意见进行早期干预,减少心血管疾病的发生,提高人民的生活水平。

参 考 文 献

[1] 余玫,伊永亮,高海青. 远程监护技术在急性心血管事件中的临床应用[J].中国老年保健医学, 2007,5(1): 17-20.

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篇14

[关键词] 心肌缺血/再灌注损伤;细胞凋亡;依达拉奉;乌司他丁

[中图分类号] R541[文献标识码] A[文章编号] 1674-4721(2014)04(c)-0018-04

The influence of edaravone combined with ulinastatin on ischemia/reperfusion myocardial cell apoptosis in rats

WANG Yuan-yuan1 CAO Jian2 DENG Li1 CHEN Qin1 OUYANG Xian-guo1

1.Department of Cardiology,the Third Hospital of Nanchang City,Nanchang 330009,China;2.Department of Anesthesiology,the Second Affiliated Hospital to Nanchang University,Nanchang 330006,China

[Abstract] Objective To explore the influence of edaravone combined with ulinastatin on ischemia/reperfusion myocardial cell apoptosis in rats.Methods 50 cases of experimental rats were randomly divided into sham group,ischemia/reperfusion (I/R) group,I/R+edaravon group,I/R+ulinastatin group and I/R+edaravon+ulinastatin group.The experimental model of myocardial ischemia/reperfusion in rats was established by ligating coronary artery with capsule.The content of myocardial tissue glutathione (GSH) and malondialdehyde (MDA) were determined.The cell apoptosis was detected by TUNEL and the expression of apoptosis factors Caspase-3 and Caspase-9 were determined by Western-blot.Results Compared with sham group,GSH in I/R group reduced remarkably (P

[Key words] Myocardial ischemia/reperfusion injury;Apoptosis;Edaravone;Ulinastatin

心肌缺血/再灌注损伤(myocardial ischemia/reperfusion injury,MIRI)指短时间心肌血供中断,一定时间内恢复血供,原缺血心肌发生较血供恢复前更严重的损伤。研究表明氧自由基、钙超载、心肌纤维能量代谢障碍、血管内皮细胞、细胞凋亡等因素均可能参与MIRI的发病过程[1-3]。本研究在冠状动脉再灌注前给予注射依达拉奉、乌司他丁、依达拉奉联合乌司他丁进行药物后处理,与缺血后处理对照,观察其对大鼠MIRI的作用效果,并探讨其机制。

1 材料与方法

1.1 实验动物及材料

取10周左右雄性SD大鼠50只,体重(200±20) g,由南昌大学动物实验中心提供。依达拉奉注射液(南京先声药业有限公司生产,国药准字20031342)10 mg/支,乌司他丁(广东天普生化医药股份有限公司生产,批号03080806)100 000 U/瓶,谷胱甘肽(GSH)和丙二醛(MDA)检测试剂盒购自武汉亚法生物制品有限公司,Caspase-3、Caspase-9多克隆抗体购自美国Bioworld生物技术公司,碱性磷酸酶(AP)显色底物,anti-NF-κB,小鼠单抗辣根酶标记兔抗山羊IgG;anti-β-actin山羊单抗(SantaCruz 产品)。

1.2 模型制作及分组

将实验动物50只随机分为5组,假手术组(n=10),丝线穿过冠状动脉左室支但不结扎,经尾静脉注射生理盐水。其余4组参考赵秀梅等[4]的垫扎球囊法制作大鼠体心肌缺血/再灌注模型。将充盈的球囊(215 mm×10 mm)垫于冠状动脉前降支与结扎线之间,用力结扎,观察结扎区域变白,局部心肌运动减弱,两个以上导联上出现ST段明显上抬,提示结扎成功,45 min后将球囊快速抽空便可即刻实现前降支血流再灌注(以心电图相关导联ST段明显回落为标准),并持续再灌注3 h。缺血/再灌注组(n=10),结扎冠状动脉后5 min分别通过尾静脉接受静脉注射生理盐水,45 min后放松扎线使冠状动脉再通形成再灌注3 h至实验结束;缺血/再灌注+依达拉奉组(n=10),结扎冠状动脉后5 min通过尾静脉接受静脉注射依达拉奉1.5 ml/(kg・h),其余同缺血/再灌注组;缺血/再灌注+乌司他丁组(n=10),结扎左冠状动脉左室支前30 min静脉注射乌司他丁(50 000 U/kg),其余同缺血/再灌注组;缺血/再灌注+依达拉奉+乌司他丁组(n=10),结扎左冠状动脉左室支前30 min静脉注射乌司他丁(50 000 U/kg),结扎冠状动脉后5 min通过尾静脉接受静脉注射依达拉奉1.5 ml/(kg・h),其余同缺血/再灌注组。实验结束后取大鼠左心室游离壁心肌组织迅速置液氮中冷却并于-80℃冻存。

1.3 GSH、MDA含量测定

实验结束后即刻分别取缺血区及正常供血区左心室心肌组织1.0 g,低温状态下生理盐水冲洗干净,制成心肌匀浆液,离心后取上清液,按GSH、MDA试剂盒说明书操作,检测GSH、MDA的含量。

1.4 细胞凋亡的检测(TUNEL法)

心脏标本用中性甲醛溶液固定,石蜡包埋,制片,切片按试剂盒进行细胞凋亡检测。凋亡指数为计数1000个心肌细胞中染色阳性的凋亡细胞。

1.5 Western-blot法检测Caspase-3、Caspase-9蛋白水平

分别取5组心肌组织,提取总蛋白,收集上清液,考马斯亮蓝法进行蛋白定量。SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)分离样品后电泳转移至硝酸纤维膜上,TBST常温下封闭过夜后,分别加入anti-NF-κB小鼠单抗(一抗)、室温下免疫沉淀1 h,加入辣根酶标记兔抗山羊IgG(二抗)2 h。洗膜,显色。用Gel-ProAnalyzer分析软件分析通道蛋白的灰度值。

1.6 统计学分析

采用SPSS 16.0统计软件对实验数据进行分析,计量资料用x±s表示,多组间比较应用单因素方差分析,组间两两比较应用q检验,以P

2 结果

2.1 各实验组GSH、MDA水平的比较

与假手术组比较,缺血/再灌注组的GSH含量明显降低,差异有统计学意义(P

表1各实验组GSH、MDA水平的比较(x±s,n=10)

与假手术组比较,*P

2.2 缺血/再灌注心肌凋亡细胞TUNEL法染色结果

凋亡的细胞核呈现为黄色、棕黄色或棕褐色,主要是心肌细胞,少数为浸润的淋巴细胞和血管内皮细胞。假手术组仅见极少数散在的凋亡细胞;缺血/再灌注组凋亡细胞明显增加,凋亡细胞多位于心肌梗死区与非梗死区交界处,它主要来自于心肌细胞;缺血/再灌注+依达拉奉组、缺血/再灌注+乌司他丁组及缺血/再灌注+依达拉奉+乌司他丁组与缺血/再灌注组比较,凋亡细胞明显减少。与假手术组比较,缺血/再灌注组心肌凋亡指数明显增加(P

表2 各实验组心肌细胞凋亡指数的比较(x±s,n=10)

与假手术组比较,*P

2.3 各实验组Caspase-3、Caspase-9蛋白表达水平的比较

采用Western-blot法检测Caspase-3、Caspase-9蛋白水平,用Gel-ProAnalyzer分析软件分析通道蛋白的灰度值。与假手术组比较,缺血/再灌注组Caspase-3、Caspase-9蛋白增加,差异有统计学意义(P

表3 各实验组Caspase-3、Caspase-9蛋白表达水平的比较(x±s,10)

与假手术组比较,*P

3 讨论

MIRI患者心肌再灌注过程中细胞凋亡及氧自由基爆发性产生是造成再灌注损伤的主要因素之一,也是内皮细胞损伤的主要机制[5-6]。本实验制作大鼠缺血/再灌注模型,并给予依达拉奉、乌司他丁干预处理,发现药物处理后,可以减轻氧化应激、降低心肌细胞凋亡指数,联合治疗组优于单独药物治疗组。

心肌缺血/再灌注时随着大量氧的涌入,致使氧自由基大量产生,使膜电位不稳定,触发严重的心律失常[7-8]。缺血心肌再灌注时产生的大量氧自由基是导致心肌缺血/再灌注的主要因素。缺血/再灌注后由于氧自由基、髓过氧化物酶及弹性蛋白酶的大量产生和许多炎症介质如激活的补体C5a、白介素、肿瘤坏死因子(TNF)等大量释放[9-10],产生炎症反应,诱导中性粒细胞穿内皮迁移以及对缺血心肌的浸润及损伤。依达拉奉是自由基最强的清除剂[11],通过清除自由基起到抑制细胞膜过氧化作用[11-12]。乌司他丁是从健康人尿中提取精制的糖蛋白,研究表明乌司他丁对于降低炎性介质白细胞介素-6和白细胞介素-8有明显的作用[13],能减轻炎症反应。

本实验发现依达拉奉、乌司他丁及联合干预处理后,心肌细胞凋亡指数下降,同时凋亡因子Caspase-3、Caspase-9蛋白表达下降。Caspase-3是凋亡发生过程中所需要的一种重要的蛋白酶,也是介导细胞凋亡的核心蛋白酶。在某些应激损伤因素下,可激活Caspases的启动子,主要是Caspase-9,Caspase-9接受到凋亡活化信号后通过被酶催化或自剪接而激活然后引起Caspase级联反应。Caspase-9在级联反应的上游,活化的Caspase-9进一步激活其下游的Caspase-3促使细胞发生凋亡[14]。通过GSH、MDA的检测,提示依达拉奉及乌司他丁均具有抗氧化损伤的作用,并且两药合用具有协同作用。凋亡因子Caspase-3、Caspase-9蛋白表达下降,心肌细胞凋亡指数降低,两药均可以通过抗氧化损伤,减少细胞凋亡的途径,对大鼠缺血/再灌注心肌起到保护作用。联合药物治疗组优于单独药物治疗组,合用可以同时发挥依达拉奉清除氧自由基的能力及乌司他丁改善炎症反应的作用,更好地改善MIRI,值得进一步研究,并应用于临床。

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(收稿日期:2014-03-03本文编辑:郭静娟)