淺析物聯(lián)網(wǎng)在教育中的應(yīng)用

賈麗美,曹樂(lè)泉

（赤峰學(xué)院 教育科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

淺析物聯(lián)網(wǎng)在教育中的應(yīng)用

賈麗美,曹樂(lè)泉

（赤峰學(xué)院 教育科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

物聯(lián)網(wǎng)自從誕生以來(lái)就備受關(guān)注.這種新的技術(shù)在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用更加受到了教育工作者的重視.本文從物聯(lián)網(wǎng)的基本概念和特點(diǎn)入手，在對(duì)國(guó)內(nèi)外物聯(lián)網(wǎng)研究現(xiàn)狀分析的基礎(chǔ)上，從構(gòu)建智能教學(xué)環(huán)境、豐富教學(xué)方式、輔助教學(xué)管理和拓展課堂教學(xué)等方面，探討了物聯(lián)網(wǎng)在教學(xué)中的應(yīng)用.物聯(lián)網(wǎng)在教學(xué)與管理中應(yīng)用將是未來(lái)教學(xué)發(fā)展與改革的方向.本文期望通過(guò)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)在教育中的應(yīng)用的探討，為物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)研究奠定一定的基礎(chǔ).

物聯(lián)網(wǎng)；教學(xué)；智慧校園

1 物聯(lián)網(wǎng)概述

物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，對(duì)加快和轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式具有重要推動(dòng)作用.隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的崛起，現(xiàn)代社會(huì)進(jìn)入了以物聯(lián)網(wǎng)為核心的第三次信息技術(shù)革命.關(guān)注物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，對(duì)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和科技進(jìn)步有著重要的現(xiàn)實(shí)意義.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的誕生，標(biāo)志著信息化社會(huì)的進(jìn)入了一個(gè)新的蓬勃發(fā)展的時(shí)期.

1.1 概念的提出

物聯(lián)網(wǎng)最早是在1999年提出，英文名稱(chēng)是“the Internet of Things”，簡(jiǎn)稱(chēng)IOT.根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的英文意思，可以看出物聯(lián)網(wǎng)指的是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”.自從物聯(lián)網(wǎng)的概念被提出起，它就深受各界關(guān)注，并且這種關(guān)注程度持續(xù)上升.

國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)發(fā)布的ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告中對(duì)物聯(lián)網(wǎng)做了如下定義：通過(guò)二維碼識(shí)讀設(shè)備、射頻識(shí)別(RFID)裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)和激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò).物聯(lián)網(wǎng)是通過(guò)各種信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)，把所有物品連接起來(lái)以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別及管理.根據(jù)這個(gè)定義，我們可以把物聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)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(lián)網(wǎng)的特征

根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)已有的研究基礎(chǔ)，物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)主要分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層三個(gè)層面.基于體系結(jié)構(gòu)，在物聯(lián)網(wǎng)研究領(lǐng)域，大多數(shù)研究者把物聯(lián)網(wǎng)的特征歸納為以下四個(gè)主要特征.

連通性.連通性是物聯(lián)網(wǎng)最基本的特征之一，即任在意時(shí)間、任意地點(diǎn)、任意物體進(jìn)行連通.

技術(shù)性.在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)之上，融合了其他多種技術(shù)發(fā)展起來(lái)的物聯(lián)網(wǎng)，具有極強(qiáng)的技術(shù)性.物聯(lián)網(wǎng)中的重要技術(shù)，如射頻識(shí)別（Radio-frequency identification，簡(jiǎn)稱(chēng)RFID）技術(shù)、傳感技術(shù)、納米技術(shù)、智能嵌入等，都充分體現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)的強(qiáng)大技術(shù)特性.

智能性.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的主要理念是使得世界中的物體實(shí)現(xiàn)物與物相連，最大限度地支持人們更好地搜索、利用各種環(huán)境資源以便做出正確的判斷.

嵌入性.物聯(lián)網(wǎng)借助嵌入技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)云端把各個(gè)物體連通起來(lái)，參與到人們的日常生活與工作中.物聯(lián)網(wǎng)強(qiáng)調(diào)任何物體都可以進(jìn)行連通，也就是依靠物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的嵌入性得以實(shí)現(xiàn)的.

1.3 物聯(lián)網(wǎng)的研究現(xiàn)狀

物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，對(duì)加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式具有重要推動(dòng)作用.國(guó)內(nèi)外都在積極開(kāi)展對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的相關(guān)研究工作.2009年初美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬提出了智慧地球的概念；同年6月，歐盟委員會(huì)遞交了《歐盟物聯(lián)網(wǎng)行動(dòng)計(jì)劃》；7月，日本IT戰(zhàn)略本部頒布了日本新一代信息化戰(zhàn)略.2011年，我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)部根據(jù)我國(guó)《國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十二個(gè)五年規(guī)劃綱要》和《國(guó)務(wù)院關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》，頒布了《物聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》.物聯(lián)網(wǎng)在教學(xué)中的應(yīng)用與發(fā)展，不是單純的技術(shù)問(wèn)題，它涉及到多方面的因素.物聯(lián)網(wǎng)是傳感網(wǎng)與因特網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)，三網(wǎng)高效融合的產(chǎn)物，是信息系統(tǒng)與物理系統(tǒng)高效融合的產(chǎn)物.

目前，全球的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用主要以RFID、傳感器、M2M等技術(shù)應(yīng)用為主，涉及交通、物流、電力、市政、工業(yè)等領(lǐng)域.美、歐及日韓等信息技術(shù)能力和信息化程度較高的國(guó)家在應(yīng)用深度、廣度以及智能化水平等方面處理領(lǐng)先地位.美國(guó)物聯(lián)網(wǎng)在軍事、電力、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、建筑、醫(yī)療、空間和海洋探索等領(lǐng)域投入應(yīng)用，RFID應(yīng)用案例較多.歐盟物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用主要圍繞RFID和M2M進(jìn)行研究，在電力、交通、物流等領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用.日本的應(yīng)用領(lǐng)域主要在災(zāi)難應(yīng)對(duì)、安全管理、公眾服務(wù)等領(lǐng)域.傳感技術(shù)和FRID技術(shù)是目前世界發(fā)達(dá)國(guó)家重點(diǎn)研究的領(lǐng)域.物聯(lián)網(wǎng)在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用目前也處于發(fā)展階段，新技術(shù)的應(yīng)用必然會(huì)給教育帶來(lái)全新的變革.國(guó)內(nèi)外對(duì)物聯(lián)網(wǎng)在教育中的研究較少，教育作為一個(gè)民族振興和發(fā)展的前沿陣地，物聯(lián)網(wǎng)在教育教學(xué)中的應(yīng)用研究是未來(lái)研究的一個(gè)重要領(lǐng)域.

2 物聯(lián)網(wǎng)在教學(xué)中的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)可將各種物件互聯(lián)并實(shí)現(xiàn)智能化的數(shù)據(jù)傳遞和通信，完成網(wǎng)絡(luò)內(nèi)物體的識(shí)別、管理和應(yīng)用等操作.結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的教育應(yīng)用現(xiàn)狀及相關(guān)研究，物聯(lián)網(wǎng)在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用可以廣義地理解為構(gòu)建智慧校園，其中最主要的應(yīng)用包括課堂教學(xué)、課外學(xué)習(xí)和教育管理這三方面.目前國(guó)內(nèi)外對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的研究正處于起步階段，物聯(lián)網(wǎng)在學(xué)校教育教學(xué)中的應(yīng)用研究，更顯得尤為重要.我國(guó)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)研究的重視程度正在日益增強(qiáng).發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)在學(xué)校教育教學(xué)中的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，為教育教學(xué)全方位的服務(wù).

2.1 支持課堂教學(xué)

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式，在受到新理念、新技術(shù)的沖擊時(shí)，必須要進(jìn)行變革.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的介入到傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中去，可以構(gòu)建新型課堂教學(xué)模式，改變課堂教學(xué)交互方式.利用物聯(lián)網(wǎng)，在學(xué)習(xí)信息的交流、師生交流、督導(dǎo)組對(duì)教學(xué)的監(jiān)控等，都可以同時(shí)進(jìn)行的.在教學(xué)進(jìn)行中，通過(guò)組成物聯(lián)網(wǎng)的各個(gè)部分，可以對(duì)教學(xué)中教師將會(huì)出現(xiàn)的教學(xué)失誤進(jìn)行提醒，也可以對(duì)上課溜號(hào)的同學(xué)予以提醒；如教室的傳統(tǒng)黑板要改用電子白板，教室配有語(yǔ)音設(shè)備，學(xué)生的課桌也是電子課桌，這些物理實(shí)體，都可以通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)連通.使用電子黑板可以實(shí)現(xiàn)無(wú)教師課堂.課堂的各類(lèi)教學(xué)資源以圖標(biāo)形式全部呈現(xiàn)在電子白板上，學(xué)生可以觀看電子白板上的教師講課，并且通過(guò)電子課桌上的語(yǔ)音系統(tǒng)與教師會(huì)話.所有電子桌面都與電子黑板連接，可以統(tǒng)一控制，提供實(shí)時(shí)的反饋信息.教師根據(jù)信息可以調(diào)即使進(jìn)行調(diào)整部署，針對(duì)不同的學(xué)生，采取不同的應(yīng)對(duì)策略，如提問(wèn)注意力不集中的學(xué)生，個(gè)別進(jìn)行指導(dǎo)等.

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，可以利用物聯(lián)網(wǎng)提供安全、智能、共享的實(shí)驗(yàn)環(huán)境.教師可以利用物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控實(shí)驗(yàn)器材的運(yùn)行狀態(tài)，監(jiān)控學(xué)生在參與實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的操作過(guò)程，對(duì)一些具有危險(xiǎn)性的實(shí)驗(yàn)如化學(xué)實(shí)驗(yàn)等，能夠很好地保護(hù)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的安全.云技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用，可以使在統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)會(huì)自動(dòng)收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)到云端，為統(tǒng)計(jì)和分析數(shù)據(jù)提供了便利，提高了實(shí)驗(yàn)效率，降低成本.同時(shí)教師也可以利用物聯(lián)網(wǎng)集中收集數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)判斷實(shí)驗(yàn)是否成功，進(jìn)一步指導(dǎo)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)，給其他學(xué)生提供參考.

2.2 課外學(xué)習(xí)

課外學(xué)習(xí)是課堂教學(xué)的有益補(bǔ)充，物聯(lián)網(wǎng)在課外學(xué)習(xí)中仍然發(fā)揮著巨大的作用.課外學(xué)習(xí)有其自身的優(yōu)點(diǎn)，能夠根據(jù)學(xué)生自身的特點(diǎn)，由學(xué)生自主掌控學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)進(jìn)度，學(xué)習(xí)方法靈活多樣.利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的先進(jìn)性，我們可以對(duì)課外的研究性學(xué)習(xí)、移動(dòng)學(xué)習(xí)和泛在學(xué)習(xí)等學(xué)習(xí)方式進(jìn)行有力的支持.

在研究性學(xué)習(xí)中，可以通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程支持方式，講學(xué)生在課外活動(dòng)地點(diǎn)獲取的數(shù)據(jù)傳送回教師端，通過(guò)遠(yuǎn)程的方式，教師可以監(jiān)控學(xué)生在課外研究性學(xué)習(xí)活動(dòng)中的情況，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行更加便利的指導(dǎo)，降低了一定的成本.利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的射頻識(shí)別技術(shù)，在移動(dòng)終端上應(yīng)用，可以更好地支持學(xué)生的移動(dòng)學(xué)習(xí)，使學(xué)生之間、學(xué)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(shí)時(shí)互動(dòng)更加便利，有力地支持了移動(dòng)學(xué)習(xí)，讓移動(dòng)學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)更加突出.同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在泛在學(xué)習(xí)中的優(yōu)勢(shì)更加明顯，在應(yīng)用的多媒體信息獲取設(shè)備上更具備優(yōu)勢(shì)，學(xué)生可以通過(guò)手機(jī)、數(shù)碼終端等設(shè)備接收學(xué)習(xí)信息，可以實(shí)時(shí)從物聯(lián)網(wǎng)搜索下載自己需要的學(xué)習(xí)材料.物聯(lián)網(wǎng)所提供的學(xué)習(xí)體驗(yàn)更加人性化，為學(xué)生提供智能化、全面的服務(wù).學(xué)習(xí)者可以隨時(shí)實(shí)地的利用終端設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)任何時(shí)間、地點(diǎn)和任何人與資源的連接.

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的先進(jìn)性，為支持課外學(xué)習(xí)提供了更好的技術(shù)手段和應(yīng)用方式，它的優(yōu)勢(shì)必將在這一學(xué)習(xí)領(lǐng)域得到更大的發(fā)揮.

2.3 教育管理中的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)在教育管理中也發(fā)揮著不容忽視的作用.

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于教務(wù)管理，可以提供學(xué)生、家長(zhǎng)、學(xué)校互動(dòng)，便于家長(zhǎng)隨時(shí)掌握學(xué)生在校的各種情況，促進(jìn)溝通交流，提高了管理的效率，同時(shí)能夠節(jié)約時(shí)間和空間上形成的成本.物聯(lián)網(wǎng)的RFID技術(shù)在圖書(shū)管理中也發(fā)揮著巨大的作用，通過(guò)RFID標(biāo)簽可以方便快捷地找到圖書(shū)，對(duì)在擺放過(guò)程中放置錯(cuò)位的圖書(shū)，能夠迅速準(zhǔn)確的定位，降低了人工查找的難度，方便了管理.利用物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，通過(guò)量化的評(píng)估模型，利用采集到的學(xué)生學(xué)習(xí)效果的相關(guān)信息，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行評(píng)估.教師可以通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)查詢(xún)收集到學(xué)生的成績(jī)，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)，全面評(píng)價(jià)出學(xué)生的綜合信息.這種方式不僅在學(xué)生學(xué)業(yè)成績(jī)方面做出評(píng)價(jià)，而且能在學(xué)生德育等各個(gè)方面做出相關(guān)的評(píng)價(jià)，得到關(guān)于學(xué)生的綜合反饋信息.物聯(lián)網(wǎng)的介入，能夠極大的提高學(xué)校的教育管理，其在教育管理中的應(yīng)用還存在的很大的可以開(kāi)發(fā)的應(yīng)用空間，需要我們不斷地去探索.

3 物聯(lián)網(wǎng)在教育中的應(yīng)用的反思

物聯(lián)網(wǎng)在教育中的應(yīng)用過(guò)程中，既發(fā)揮了它的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也存在很多缺點(diǎn).

物聯(lián)網(wǎng)依靠其自身的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在教育中的應(yīng)用，有利于建立全面課堂學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)和課外學(xué)習(xí)支撐系統(tǒng)以及教學(xué)管理體系.物與物相連的這種技術(shù)，必然會(huì)帶來(lái)教育領(lǐng)域的巨大變革.利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)重構(gòu)創(chuàng)新和開(kāi)放的教學(xué)模式，更加具有開(kāi)放和創(chuàng)新的特征，物聯(lián)網(wǎng)強(qiáng)大的物質(zhì)和信息資源為物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的學(xué)習(xí)模式探究，提供了強(qiáng)大的保障體系.在培養(yǎng)學(xué)習(xí)者自主學(xué)習(xí)能力，拓展學(xué)習(xí)者的課外學(xué)習(xí)能力上，物聯(lián)網(wǎng)也提供了良好的支撐，建立起學(xué)習(xí)者之間，學(xué)習(xí)者和教師之間的良好的實(shí)時(shí)互動(dòng)體系.同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)在教學(xué)教務(wù)管理中，也發(fā)揮了其獨(dú)有的智能優(yōu)勢(shì)，把教育管理者從繁重的重復(fù)勞動(dòng)中解放出來(lái)，減輕了勞動(dòng)量，提高了勞動(dòng)效率.

物聯(lián)網(wǎng)在教學(xué)中的應(yīng)用也存在一定的局限性.一是技術(shù)問(wèn)題，我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展尚處在蓬勃發(fā)展的階段，雖然發(fā)展態(tài)勢(shì)良好，但在很多核心技術(shù)上不具備優(yōu)勢(shì)，距離先進(jìn)發(fā)達(dá)國(guó)家還有一定的距離，這就導(dǎo)致我們?cè)趹?yīng)用上會(huì)相對(duì)滯后.二是資金問(wèn)題，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的先進(jìn)性必然要求在硬件上依靠大量的資金作為支持，構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)前期，先要在每一個(gè)物體上都嵌入RFID射頻標(biāo)簽，由于目前技術(shù)水平所限，制作RFID的成本還很高，只能期待技術(shù)進(jìn)步將RFID射頻標(biāo)簽的制作成本降低.三是對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的問(wèn)題.物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)在很多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，但其在教育教學(xué)中的應(yīng)用研究相對(duì)較少，我們只能通過(guò)不斷的探索和創(chuàng)新來(lái)研究物聯(lián)網(wǎng)在教育教學(xué)中應(yīng)用的具體問(wèn)題，這是我們面臨的一個(gè)困難，同時(shí)也是一個(gè)新的研究契機(jī).

物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展前景是及其開(kāi)闊的，未來(lái)在教育中的應(yīng)用也會(huì)逐漸被人們重視起來(lái).教育中引用物聯(lián)網(wǎng)，將會(huì)為校園帶來(lái)智能化的管理，課堂教學(xué)與課外學(xué)習(xí)也將會(huì)得到全方位的支持.

〔1〕International Telecommunication Union.ITU Internet Reports 2005:The Internet of Things [R],November 2005.

〔2〕Kevin Ashton.That ‘Internet of Things’.In: RFID Journal,22 July 2009.April 2011.

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