基于物聯(lián)網(wǎng)技術的中小學教學與管理探討

摘 要：隨著網(wǎng)絡技術的高速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術逐漸應用到人們生活、生產(chǎn)的各個領域與角落，其在中小學校園建設與管理中的作用也越來越顯著。文章通過分析物聯(lián)網(wǎng)技術在中小學校園教學與管理中的具體應用，探討其應用中的技術要求以及應用價值，以促進中小學校園管理系統(tǒng)不斷優(yōu)化，提高中小學校園管理質(zhì)量，進一步維護中小學生的生命安全。

關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術;中小學教學;管理

中圖分類號：G637?文獻標識碼：A?文章編號：2095-624X（2020）13-0007-02

教育是國之大計，是一個民族、國家發(fā)展進步的關鍵，教育的發(fā)展情況會直接影響到國家未來幾十年甚至上百年的興衰。而中小學教育作為我國整個教育系統(tǒng)的基礎，這個階段的學校應該如何提升教學質(zhì)量，優(yōu)化學校的教育教學管理策略，提高學校安全管理水平，給全體師生創(chuàng)造一個優(yōu)質(zhì)的工作、學習環(huán)境，是學校與家長都十分關心的問題。當前，物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展已經(jīng)比較成熟，但是物聯(lián)網(wǎng)技術仍然是較多地用在高等院校的教育管理當中，在中小學校園中的應用還相對比較少見，但是，對于自制力與自我保護意識均偏低的中小學生來說，中小學校園更加迫切地需要應用物聯(lián)網(wǎng)技術，來加強學校各方面的管理，從而進一步提高學校的管理水平與辦學質(zhì)量。

一、物聯(lián)網(wǎng)概述

物聯(lián)網(wǎng)（The Internet of Things，簡稱IOT）的字面意義就是將物與物相連接的互聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)的構想最早由麻省理工學院于1998年提出。1999年，美國Auto-ID提出了建立在物品編碼、RFID技術和互聯(lián)網(wǎng)的基礎上的“物聯(lián)網(wǎng)”的概念。早期的物聯(lián)網(wǎng)也叫傳感網(wǎng)，其對射頻技術的依賴性很大，但隨著該項技術研究的不斷成熟和應用的領域越來越廣泛，物聯(lián)網(wǎng)的含義也出現(xiàn)了一定的改變。當前，我們所說的物聯(lián)網(wǎng)則是一種借助信息傳感采集設備來獲取指定目標的信息，并將這些目標信息與互聯(lián)網(wǎng)相結合并進行交換，從而形成一個龐大的網(wǎng)絡。物聯(lián)網(wǎng)存在的目的是將范圍內(nèi)的所有人、物品、終端、網(wǎng)絡進行相互連接，從而使得管理、識別以及控制變得更加簡單。物聯(lián)網(wǎng)技術主要包括傳感器、傳感網(wǎng)技術、RFID標簽、嵌入式系統(tǒng)技術、M2M技術等。如果將物聯(lián)網(wǎng)技術比喻成一個人來說，傳感器便是眼睛、皮膚等外感官，而網(wǎng)絡則是人體的神經(jīng)傳導系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)技術便是人體的大腦處理器，主要負責對神經(jīng)傳導系統(tǒng)所傳遞過來的信息進行分類處理。

二、小學校園物聯(lián)網(wǎng)中的主要技術

1.傳感器技術

傳感器是物聯(lián)網(wǎng)技術中的一種檢測裝置，不同的傳感器能感受測量不同的信息，還能將檢測到的信息轉變?yōu)橐欢ǜ袷降碾娦盘柣蚱渌栊问降男畔ⅲ@些檢測到的信息能夠被無線傳感網(wǎng)絡準確無誤地接收，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。傳感器準確地采集物聯(lián)網(wǎng)中各種系統(tǒng)所需的信息，這是自動檢測與控制得以順利實施的關鍵環(huán)節(jié)，也是物聯(lián)網(wǎng)技術得以應用的前提條件。若傳感器無法準確感知和檢測目標的信息并將其進行轉換，后續(xù)的分析、控制都是無法實現(xiàn)的。當前，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的不斷提高，各種類型的傳感器靈敏度、精確度都大幅提高，使得傳感器技術在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、航空航天以及日常生活等各個領域都得到了廣泛應用，且均取得了很好的應用成效。

2. 無線傳感器網(wǎng)絡

無線傳感器網(wǎng)絡（Wireless Sensor Networks， 簡稱WSN）是一些分布在監(jiān)測區(qū)域中的無數(shù)廉價的微型傳感器節(jié)點所組成的一個網(wǎng)絡集體，在無線通信的基礎上構建的一個多跳自組織網(wǎng)絡[1]。無線傳感器網(wǎng)絡是一種新型的信息采集平臺，能夠對網(wǎng)絡分布區(qū)域中的各種對象信息進行實時監(jiān)測和采集，并將采集到的信息發(fā)送到具體的關節(jié)點。一般情況下，一個比較完善的傳感器網(wǎng)絡結構需要由傳感器節(jié)點、接收發(fā)送器、互聯(lián)網(wǎng)或任務管理節(jié)點等共同組成。傳感器網(wǎng)絡中的傳感節(jié)點又可分為傳感、處理、通信、電源幾個單元部分。在實際的工作中，傳感器節(jié)點自動組織成無線網(wǎng)絡，輔助傳感器完成目標信息的感知、采集和處理。無線傳感器網(wǎng)絡有組網(wǎng)方式自由、網(wǎng)絡拓撲結構存在不確定性、網(wǎng)絡控制方式不集中、安全性不足等特點。目前，無線傳感器網(wǎng)絡技術在醫(yī)療護理、軍事偵察、工業(yè)生產(chǎn)控制等多個領域都有非常好的應用。

3.智能嵌入式技術

智能嵌入式技術是基于嵌入式技術及Internet形成的一種新型技術，嵌入式系統(tǒng)主要由以嵌入式芯片為核心的嵌入式硬件和軟件兩部分組成，嵌入式系統(tǒng)可以借助TCP/IP協(xié)議或專門的網(wǎng)關來實現(xiàn)接入Internet。有線的接入方式主要包括撥號方式和直接局域網(wǎng)方式;無線的接入方式有通過藍牙、紅外線等的無線個域網(wǎng)方式、無線局域網(wǎng)方式以及無線廣域網(wǎng)方式。智能嵌入式設備不僅有傳統(tǒng)嵌入式設備的簡便、智能、可編程的特點，而且能通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)高度的信息共享。該系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)技術中的應用是通過在硬件系統(tǒng)中固化植入軟件，通常需要采用嵌入式微處理、嵌入式操作系統(tǒng)、外圍硬件設備等程序共同完成[2]。在現(xiàn)在的很多智能家居產(chǎn)品中，都已經(jīng)開始應用此項技術，如智能空調(diào)、智能數(shù)字電視、智能監(jiān)控系統(tǒng)等。在未來的發(fā)展中，隨著高靈敏度識別能力以及專用信號代碼處理設備的研發(fā)越來越成熟，智能嵌入式技術在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的應用將越來越廣泛。

三、基于物聯(lián)網(wǎng)技術的中小學教學與管理策略

1.基于物聯(lián)網(wǎng)技術的中小學課堂管理

教師資源是影響中小學教學質(zhì)量的最大因素，在教育資源明顯匱乏的今天，許多中小學都存在師資缺乏的現(xiàn)象，尤其是一些比較偏遠、經(jīng)濟發(fā)展水平較低的農(nóng)村或城鎮(zhèn)，中小學校園管理工作內(nèi)容繁重，在有限的教學資源與教學環(huán)境中，學生的知識接受能力以及自我保護意識也會受到影響。物聯(lián)網(wǎng)技術不僅能夠讓現(xiàn)實環(huán)境中的物物相連，也能讓虛擬空間與現(xiàn)實空間有效連接，所以，物聯(lián)網(wǎng)技術讓人和物、人與機械、人與人之間的交互連接都變得非常高效，可以取得顯著的成效。由此可見，基于物聯(lián)網(wǎng)技術的中小學課堂管理，能夠讓課堂環(huán)境中的每一件物品都得以虛擬化、網(wǎng)絡化、智能化，使得課堂教學中師生能夠及時捕捉到對方身上的每一點信息，且能夠及時對其進行分析，師生能夠獲得更加靈活、高效、智能的教學資源，形成非常良好的交互式課堂環(huán)境，使得中小學教育教學環(huán)境更加優(yōu)化，學校的教學管理質(zhì)量也得到更好的保證。

2.基于物聯(lián)網(wǎng)技術的學生行為管理

基于物聯(lián)網(wǎng)技術的課堂教學中，可讓學生佩戴專門制作的傳感器，用于記錄學生課堂學習中的血壓、腦電圖、體溫以及眼球活動等生理信息的動態(tài)，通過對這些信息的分析來了解學生在課堂學習中的注意力集中情況、緊張程度等，教師可據(jù)此調(diào)整教學方法與教學模式，以提高教學質(zhì)量[3]。另外，基于物聯(lián)網(wǎng)技術的教學信息管理，能夠讓教師快速掌握學生在互動中的感受，從而對教學活動的實施效果做出合理的評價，幫助教師優(yōu)化教學方法。

在互聯(lián)網(wǎng)技術普及的今天，網(wǎng)絡媒體中隨處可見關于中小學校園安全事件的報道。由于大部分中小學校園的學生人數(shù)較多，部分學校學生的年齡偏差較大，再加上中小學生的自制能力較低，對世界與相關危險事件的認知不夠全面，導致中小學校園經(jīng)常出現(xiàn)高年級學生欺負低年級學生、學生未按時回家、走失等安全事件，這也要求中小學校進一步提高校園安全管理質(zhì)量。在中小學校園管理中應用物聯(lián)網(wǎng)技術，使得學生個人信息、校園環(huán)境中的各個設施、物品等都能夠有效連接，從而能夠及時監(jiān)督到學生在校園內(nèi)的行動軌跡及一言一行，還可以通過大數(shù)據(jù)技術對目標學生的行為動態(tài)進行分析，從而及時掌握目標學生可能出現(xiàn)的異常情況并進行預警，及時采取科學的辦法進行應對處理。

3.基于物聯(lián)網(wǎng)技術的中小學智慧校園建設

目前，傳統(tǒng)形式的校園建設標準已經(jīng)無法滿足社會的需求，物聯(lián)網(wǎng)技術的應用則可以很好地解決這個問題。在當今的中小學智能化校園建設中，利用無線射頻技術，學生便可以很方便地使用通過RFID射頻卡技術制作的校園一卡通來實現(xiàn)身份識別、支付、信息傳遞與接收等功能。此外，學校可將家長的手機信息植入校園一卡通中，使得學生在進出校門進行身份信息識別或出現(xiàn)刷卡消費等重要行為時，家長能夠及時接收到學生的相關信息，促進家庭與學校教育管理的有效結合。利用物聯(lián)網(wǎng)技術，還可以營造一個非常舒適的智慧化教學環(huán)境，如教室的燈光強度、空調(diào)溫度根據(jù)日照、氣溫等情況智能調(diào)節(jié)升降，諸如噪音監(jiān)測、煙霧監(jiān)測等功能，也能為學校的管理工作提供很好的幫助。

一所學校的藏書量總是有限的，且傳統(tǒng)的圖書館借閱模式效率不高，一定程度上降低了學生的借閱興趣，也較難有效開闊中小學生的知識視野。然而，在物聯(lián)網(wǎng)技術的支持下，智慧共享型圖書館的建設將成為今后中小學圖書館建設的重要發(fā)展方向，而且，建立智慧共享型圖書館能夠較好地實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)中小學圖書館資源的共享，使得部分中小學缺少的圖書資源能夠從其他學校的校園智能圖書館中獲取，讓學生的閱讀需求得到最大限度的滿足。

結語

目前，在我們的日常生活與工作中，物聯(lián)網(wǎng)技術的應用已經(jīng)非常廣泛，隨著技術發(fā)展越來越成熟，物聯(lián)網(wǎng)技術在中小學校園管理應用中也有著非常光明的前景，它能夠極大地幫助學校優(yōu)化教學模式與管理模式，提高教學與管理質(zhì)量，促進學校教學與管理的綠色發(fā)展，為學校師生創(chuàng)設出一個智能、舒適、安全的現(xiàn)代化校園。但是，要將物聯(lián)網(wǎng)技術廣泛應用于中小學教學與管理中，還有較多的問題需要解決，比如，學校需要有大量的資金投入以及需要有比較完善的互聯(lián)網(wǎng)技術應用基礎，現(xiàn)階段部分物聯(lián)網(wǎng)技術仍然處于實驗階段，一些功能與漏洞需要技術人員不斷開發(fā)、修補等。不過物聯(lián)網(wǎng)技術在我國中小學管理中的應用整體發(fā)展方向良好，在今后的校園管理中也將呈主流趨勢。

[參考文獻]

[1]洪嵐，王佳斌，鄭力新.物聯(lián)網(wǎng)實景實驗教學系統(tǒng)的探索與建設[J].實驗技術與管理，2016（11）：

172-175.

[2]牟萍.云技術及物聯(lián)網(wǎng)在高校公共資源管理中的應用[J].重慶師范大學學報（自然科學版），2017（3）：102-108.

[3]安健，任東勝，桂小林，等.物聯(lián)網(wǎng)實踐能力培養(yǎng)的研究與探索[J].實驗技術與管理，2018（10）.

作者簡介：馬飛（1980—），男，中共黨員，廣西桂林人，本科，辦公室主任，從事小學信息技術教學工作。