淺析物聯網在教育中的應用

賈麗美,曹樂泉

（赤峰學院 教育科學學院，內蒙古 赤峰 024000）

淺析物聯網在教育中的應用

賈麗美,曹樂泉

（赤峰學院 教育科學學院，內蒙古 赤峰 024000）

物聯網自從誕生以來就備受關注.這種新的技術在教育領域中的應用更加受到了教育工作者的重視.本文從物聯網的基本概念和特點入手，在對國內外物聯網研究現狀分析的基礎上，從構建智能教學環境、豐富教學方式、輔助教學管理和拓展課堂教學等方面，探討了物聯網在教學中的應用.物聯網在教學與管理中應用將是未來教學發展與改革的方向.本文期望通過對物聯網在教育中的應用的探討，為物聯網相關研究奠定一定的基礎.

物聯網；教學；智慧校園

1 物聯網概述

物聯網是新一代信息技術和戰略性新興產業的重要組成部分，對加快和轉變經濟發展方式具有重要推動作用.隨著物聯網技術的崛起，現代社會進入了以物聯網為核心的第三次信息技術革命.關注物聯網技術的發展和應用，對促進經濟建設和科技進步有著重要的現實意義.物聯網技術的誕生，標志著信息化社會的進入了一個新的蓬勃發展的時期.

1.1 概念的提出

物聯網最早是在1999年提出，英文名稱是“the Internet of Things”，簡稱IOT.根據物聯網的英文意思，可以看出物聯網指的是“物物相連的互聯網”.自從物聯網的概念被提出起，它就深受各界關注，并且這種關注程度持續上升.

國際電信聯盟(ITU)發布的ITU互聯網報告中對物聯網做了如下定義：通過二維碼識讀設備、射頻識別(RFID)裝置、紅外感應器、全球定位系統和激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網相連接，進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡.物聯網是通過各種信息傳感設備與互聯網，把所有物品連接起來以實現智能化識別及管理.根據這個定義，我們可以把物聯網的互聯層面理解為物品與物品(Thing to Thing,T2T),人與物品(Human to Thing,H2T),人與人(Human to Human,H2H)之間的互連.

1.2 物聯網的特征

根據物聯網已有的研究基礎，物聯網的體系結構主要分為感知層、網絡層和應用層三個層面.基于體系結構，在物聯網研究領域，大多數研究者把物聯網的特征歸納為以下四個主要特征.

連通性.連通性是物聯網最基本的特征之一，即任在意時間、任意地點、任意物體進行連通.

技術性.在互聯網技術基礎之上，融合了其他多種技術發展起來的物聯網，具有極強的技術性.物聯網中的重要技術，如射頻識別（Radio-frequency identification，簡稱RFID）技術、傳感技術、納米技術、智能嵌入等，都充分體現了物聯網的強大技術特性.

智能性.物聯網技術的主要理念是使得世界中的物體實現物與物相連，最大限度地支持人們更好地搜索、利用各種環境資源以便做出正確的判斷.

嵌入性.物聯網借助嵌入技術和網絡云端把各個物體連通起來，參與到人們的日常生活與工作中.物聯網強調任何物體都可以進行連通，也就是依靠物聯網技術中的嵌入性得以實現的.

1.3 物聯網的研究現狀

物聯網是新一代信息技術和戰略性新興產業的重要組成部分，對加快轉變經濟發展方式具有重要推動作用.國內外都在積極開展對物聯網技術的相關研究工作.2009年初美國總統奧巴馬提出了智慧地球的概念；同年6月，歐盟委員會遞交了《歐盟物聯網行動計劃》；7月，日本IT戰略本部頒布了日本新一代信息化戰略.2011年，我國信息產業部根據我國《國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要》和《國務院關于加快培育和發展戰略性新興產業的決定》，頒布了《物聯網“十二五”發展規劃》.物聯網在教學中的應用與發展，不是單純的技術問題，它涉及到多方面的因素.物聯網是傳感網與因特網、移動通信網，三網高效融合的產物，是信息系統與物理系統高效融合的產物.

目前，全球的物聯網應用主要以RFID、傳感器、M2M等技術應用為主，涉及交通、物流、電力、市政、工業等領域.美、歐及日韓等信息技術能力和信息化程度較高的國家在應用深度、廣度以及智能化水平等方面處理領先地位.美國物聯網在軍事、電力、工業、農業、環境監測、建筑、醫療、空間和海洋探索等領域投入應用，RFID應用案例較多.歐盟物聯網應用主要圍繞RFID和M2M進行研究，在電力、交通、物流等領域進行應用.日本的應用領域主要在災難應對、安全管理、公眾服務等領域.傳感技術和FRID技術是目前世界發達國家重點研究的領域.物聯網在教育領域中的應用目前也處于發展階段，新技術的應用必然會給教育帶來全新的變革.國內外對物聯網在教育中的研究較少，教育作為一個民族振興和發展的前沿陣地，物聯網在教育教學中的應用研究是未來研究的一個重要領域.

2 物聯網在教學中的應用

物聯網可將各種物件互聯并實現智能化的數據傳遞和通信，完成網絡內物體的識別、管理和應用等操作.結合物聯網的教育應用現狀及相關研究，物聯網在教育領域中的應用可以廣義地理解為構建智慧校園，其中最主要的應用包括課堂教學、課外學習和教育管理這三方面.目前國內外對物聯網的研究正處于起步階段，物聯網在學校教育教學中的應用研究，更顯得尤為重要.我國對物聯網研究的重視程度正在日益增強.發揮物聯網在學校教育教學中的獨特優勢，為教育教學全方位的服務.

2.1 支持課堂教學

傳統的課堂教學模式，在受到新理念、新技術的沖擊時，必須要進行變革.物聯網技術的介入到傳統的課堂教學中去，可以構建新型課堂教學模式，改變課堂教學交互方式.利用物聯網，在學習信息的交流、師生交流、督導組對教學的監控等，都可以同時進行的.在教學進行中，通過組成物聯網的各個部分，可以對教學中教師將會出現的教學失誤進行提醒，也可以對上課溜號的同學予以提醒；如教室的傳統黑板要改用電子白板，教室配有語音設備，學生的課桌也是電子課桌，這些物理實體，都可以通過物聯網連通.使用電子黑板可以實現無教師課堂.課堂的各類教學資源以圖標形式全部呈現在電子白板上，學生可以觀看電子白板上的教師講課，并且通過電子課桌上的語音系統與教師會話.所有電子桌面都與電子黑板連接，可以統一控制，提供實時的反饋信息.教師根據信息可以調即使進行調整部署，針對不同的學生，采取不同的應對策略，如提問注意力不集中的學生，個別進行指導等.

在實驗教學中，可以利用物聯網提供安全、智能、共享的實驗環境.教師可以利用物聯網實時監控實驗器材的運行狀態，監控學生在參與實驗過程中的操作過程，對一些具有危險性的實驗如化學實驗等，能夠很好地保護學生在實驗過程中的安全.云技術在物聯網中的應用，可以使在統計數據分析時，物聯網會自動收集實驗數據到云端，為統計和分析數據提供了便利，提高了實驗效率，降低成本.同時教師也可以利用物聯網集中收集數據，根據數據的特點判斷實驗是否成功，進一步指導學生的實驗，給其他學生提供參考.

2.2 課外學習

課外學習是課堂教學的有益補充，物聯網在課外學習中仍然發揮著巨大的作用.課外學習有其自身的優點，能夠根據學生自身的特點，由學生自主掌控學習內容和學習進度，學習方法靈活多樣.利用物聯網技術的先進性，我們可以對課外的研究性學習、移動學習和泛在學習等學習方式進行有力的支持.

在研究性學習中，可以通過物聯網的遠程支持方式，講學生在課外活動地點獲取的數據傳送回教師端，通過遠程的方式，教師可以監控學生在課外研究性學習活動中的情況，對學生的學習進行更加便利的指導，降低了一定的成本.利用物聯網技術的射頻識別技術，在移動終端上應用，可以更好地支持學生的移動學習，使學生之間、學生和教師之間更有效、更高效地傳遞信息，增加信息傳遞的靈活性，使實時互動更加便利，有力地支持了移動學習，讓移動學習的優勢更加突出.同時，物聯網技術在泛在學習中的優勢更加明顯，在應用的多媒體信息獲取設備上更具備優勢，學生可以通過手機、數碼終端等設備接收學習信息，可以實時從物聯網搜索下載自己需要的學習材料.物聯網所提供的學習體驗更加人性化，為學生提供智能化、全面的服務.學習者可以隨時實地的利用終端設備與網絡連接，實現任何時間、地點和任何人與資源的連接.

物聯網技術的先進性，為支持課外學習提供了更好的技術手段和應用方式，它的優勢必將在這一學習領域得到更大的發揮.

2.3 教育管理中的應用

物聯網在教育管理中也發揮著不容忽視的作用.

物聯網應用于教務管理，可以提供學生、家長、學校互動，便于家長隨時掌握學生在校的各種情況，促進溝通交流，提高了管理的效率，同時能夠節約時間和空間上形成的成本.物聯網的RFID技術在圖書管理中也發揮著巨大的作用，通過RFID標簽可以方便快捷地找到圖書，對在擺放過程中放置錯位的圖書，能夠迅速準確的定位，降低了人工查找的難度，方便了管理.利用物聯網構建學習評價系統，通過量化的評估模型，利用采集到的學生學習效果的相關信息，對學生學習過程進行評估.教師可以通過物聯網查詢收集到學生的成績，了解學生的學習表現，全面評價出學生的綜合信息.這種方式不僅在學生學業成績方面做出評價，而且能在學生德育等各個方面做出相關的評價，得到關于學生的綜合反饋信息.物聯網的介入，能夠極大的提高學校的教育管理，其在教育管理中的應用還存在的很大的可以開發的應用空間，需要我們不斷地去探索.

3 物聯網在教育中的應用的反思

物聯網在教育中的應用過程中，既發揮了它的優點，同時也存在很多缺點.

物聯網依靠其自身的技術優勢，在教育中的應用，有利于建立全面課堂學習支持系統和課外學習支撐系統以及教學管理體系.物與物相連的這種技術，必然會帶來教育領域的巨大變革.利用物聯網技術重構創新和開放的教學模式，更加具有開放和創新的特征，物聯網強大的物質和信息資源為物聯網環境下的學習模式探究，提供了強大的保障體系.在培養學習者自主學習能力，拓展學習者的課外學習能力上，物聯網也提供了良好的支撐，建立起學習者之間，學習者和教師之間的良好的實時互動體系.同時，物聯網在教學教務管理中，也發揮了其獨有的智能優勢，把教育管理者從繁重的重復勞動中解放出來，減輕了勞動量，提高了勞動效率.

物聯網在教學中的應用也存在一定的局限性.一是技術問題，我國物聯網技術的發展尚處在蓬勃發展的階段，雖然發展態勢良好，但在很多核心技術上不具備優勢，距離先進發達國家還有一定的距離，這就導致我們在應用上會相對滯后.二是資金問題，物聯網技術的先進性必然要求在硬件上依靠大量的資金作為支持，構建物聯網前期，先要在每一個物體上都嵌入RFID射頻標簽，由于目前技術水平所限，制作RFID的成本還很高，只能期待技術進步將RFID射頻標簽的制作成本降低.三是對物聯網應用的問題.物聯網已經在很多領域得到了廣泛應用，但其在教育教學中的應用研究相對較少，我們只能通過不斷的探索和創新來研究物聯網在教育教學中應用的具體問題，這是我們面臨的一個困難，同時也是一個新的研究契機.

物聯網的發展前景是及其開闊的，未來在教育中的應用也會逐漸被人們重視起來.教育中引用物聯網，將會為校園帶來智能化的管理，課堂教學與課外學習也將會得到全方位的支持.

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1673-260X（2014）01-0170-03