基于Arduino的物聯(lián)網(wǎng)實驗教學(xué)

邵帥

網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的發(fā)展帶動了互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的革新，物聯(lián)網(wǎng)由此誕生，并且以其便捷寬泛的服務(wù)特點迅速進入市場，互聯(lián)網(wǎng)plus模式逐步形成，因此，基于Arduino的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)成為高校研究的重點內(nèi)容。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在市場中的重要發(fā)展地位給物聯(lián)網(wǎng)實驗教學(xué)帶來了探索動力，如何構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)實驗教學(xué)體系成為研究Arduino物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的關(guān)鍵內(nèi)容。本文主要針對中學(xué)物聯(lián)網(wǎng)實驗教學(xué)體系構(gòu)建進行了探究與分析，以期望能夠給物聯(lián)網(wǎng)工程教學(xué)實驗發(fā)展提供一定幫助。

1引言

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是人類步入信息時代繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后的第三次信息革命浪潮，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)給人類社會生產(chǎn)與市場運行都帶來了極為便利的條件，大大提高了生產(chǎn)效率，節(jié)省了大量的人力物力成本，成為了新時代有力的社會發(fā)展工具。因此，研究物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系是十分必要的課題。

2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)含義

在正式探討物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系實驗教學(xué)之前，首先來了解一下物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的含義。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)理解起來可以囊括為2層意思，第一，可以把物聯(lián)網(wǎng)簡單的理解為在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)上延伸并擴寬的子網(wǎng)絡(luò)，只不過這項子網(wǎng)絡(luò)的特點是針對物與物之間的，是充分利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)成長起來的專業(yè)物品交換系統(tǒng)；第二，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)超出了互聯(lián)網(wǎng)方面的網(wǎng)絡(luò)環(huán)節(jié)，物聯(lián)網(wǎng)真正將世界構(gòu)建成為“地球村”，利用局域網(wǎng)連接傳感器、控制器和智能自動化機器實現(xiàn)人與物的聯(lián)系，為世界貿(mào)易全球化提供了便利的信息支持，實現(xiàn)了物與物，技術(shù)與技術(shù)的溝通交流。因此，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是當(dāng)今信息技術(shù)高速發(fā)展的代表，是信息時代孕育出的新式產(chǎn)物，為我們的人類文明進步做出了杰出的貢獻(xiàn)。

3中學(xué)物聯(lián)網(wǎng)實驗教學(xué)體系的探究

3.1物聯(lián)網(wǎng)實驗教學(xué)內(nèi)容選擇

考慮到中學(xué)物理教學(xué)內(nèi)容有限，然而物聯(lián)網(wǎng)作為一項廣泛應(yīng)用的系統(tǒng)，與諸多學(xué)科都有著交叉聯(lián)系，因此，在中學(xué)物聯(lián)網(wǎng)信息實驗教學(xué)中盡量往電學(xué)實驗方面靠攏，以此打開物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用性的一方面，目前中學(xué)課堂學(xué)習(xí)到的知識對于物聯(lián)網(wǎng)大方面的應(yīng)用與發(fā)展貢獻(xiàn)意義不大，但是若是從小處入手，分析物聯(lián)網(wǎng)在生活中的作用，通過實驗設(shè)計結(jié)合所學(xué)知識讓學(xué)生感悟信息工具的作用，對學(xué)生的整體思維發(fā)展與創(chuàng)新進步都有良好的促進作用。

3.2教學(xué)實驗確定

對于實際進行的物聯(lián)網(wǎng)實驗探究，我們以電學(xué)基礎(chǔ)作為支撐，組織一個課題為“光敏傳感器控制LED燈的亮滅”的物理實驗，因為中學(xué)物理已經(jīng)要求掌握一些基礎(chǔ)的電路知識，學(xué)生對于電路知識以及內(nèi)部相關(guān)原件有著一定的認(rèn)知，在實驗過程中也能進行及時操作。另外，由于物聯(lián)網(wǎng)在局域網(wǎng)內(nèi)部工作時通常以傳感器作為工作依靠，因此，將網(wǎng)絡(luò)信息知識與電路知識結(jié)合起來，選擇光敏傳感器作為LED燈實驗的核心器件，讓師生體會物聯(lián)網(wǎng)在日常生活中的細(xì)節(jié)作用，印象更為深刻。除此之外，實驗要求的原件與器械在中學(xué)實驗條件下可以輕松獲取，實驗條件有所保障，一般我們只需要準(zhǔn)備相應(yīng)的Arduino UNO作為電路平臺，準(zhǔn)備LED燈泡，一件光敏傳感器、繼電器和PWM電機即可。

3.3教學(xué)實驗的過程與意義

上面的實驗步驟中確立了Arduino UNO電路板、傳感器、繼電器以及電機等核心器件，因此，在展開實驗之前還要了解其工作原理。Arduino UNO電路板可以理解為整個物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的指揮中心，外界的光信號由傳感器收入并破譯為電子信號傳入指揮中心；Arduino UNO再根據(jù)信號作出反應(yīng)進行LED燈的亮滅控制，其中的繼電器與PWM電動機我們稱之為執(zhí)行器，用于電燈實際亮滅的執(zhí)行；而該過程可以通過USB接線與計算機連通，進行人為或者計算機智能化的控制，實現(xiàn)計算機與電燈的實際聯(lián)系，通過傳感器實現(xiàn)物與物的聯(lián)系。從中我們不難發(fā)現(xiàn)，整個過程系統(tǒng)并不依賴于人力主導(dǎo)，完全是物聯(lián)網(wǎng)主導(dǎo)的電子系統(tǒng)實現(xiàn)自主控制的過程。

3.4教學(xué)活動的安排

我們的物聯(lián)網(wǎng)實驗也僅僅是建立在物理電學(xué)基礎(chǔ)之上完成的簡單實驗，由于中學(xué)課堂并沒有對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)知識進行探討，面對稍微復(fù)雜的物聯(lián)網(wǎng)探究實驗，學(xué)生是沒有能力與知識基礎(chǔ)作為研究支撐的。因此，針對信息技術(shù)中的物聯(lián)網(wǎng)活動探究實驗，中學(xué)方面可以采用興趣小組的形式進行開展，供一些學(xué)有余力的學(xué)生進行探究，開拓一下學(xué)生的見聞，提高創(chuàng)新能力。

4結(jié)束語

物聯(lián)網(wǎng)工程作為新時代的新型信息科技，給我們的社會發(fā)展以及市場更新帶來了更為先進的生產(chǎn)動力。因此，對于物聯(lián)網(wǎng)的研究與探索工作要時刻關(guān)注，國家方面要盡早對學(xué)生普及新型科學(xué)技術(shù)的教育，為國家培養(yǎng)出一批具有創(chuàng)新能力的尖端人才。