物联网学的技术精选(五篇)

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5篇物联网学的技术，期待它们能激发您的灵感。

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.

[4]“21 ideas for the 21th century”[J]. Business Week，1999（8）：78-167.

[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：

[1] 曲娜，盛桂珍，杨海波.基于物联网技术的智慧开放实验室管理系统设计[J].实验技术与管理，2015，32（12） ：140-142.

[2] 张海江.物联网情境下的开放型实验室智能安全管理系统设计[D].天津：河北工业大学，2015.

[3] 彭小容.浅谈基于物联网的高校实训室的管理[J].科技展望，2015，25（34）：160.

[4] 安静宇，尚长春，柴钰.物联网实验教学研究[J].教育教学论坛，2014（37）：224-224.

[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.

[7] 刘谋黎.基于物联网的高校教室照明节能方案研究[J].物联网技术，2014（12）：77-78.

[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.

[10] 李仲生，黄同成，刘锦江.物联网工程专业“起承转合”式实验教学探讨[J].中国电力教育，2014（5）：124-125.

[11] 刘霞.物联网与移动通信平台在电信实验教学中的应用[J].物联网技术，2015，5（8）：96-98.

[12] 黄伟源.基于物联网技术的高校实验室开放管理[J].科教导刊：电子版，2014（19）：126-126.

[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.

[15] 吴萍，高兴茹.基于物联网技术的开放式物理实验室建设[J].科技视界，2016（9）：89-89.

[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。

篇5

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。