物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在“科技校園”建設(shè)中的應(yīng)用分析

李有翔

摘要：“智慧校園”是現(xiàn)代化學(xué)校努力的目標，如果將“智慧校園”的具體內(nèi)容進行分解，可以分為：數(shù)字化校園、科技校園和書香校園。而“科技校園”將是現(xiàn)階段智慧校園建設(shè)的重點。在“科技校園”建設(shè)中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以更好適應(yīng)未來科技的發(fā)展，完善數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境，促進學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變。筆者認為，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在科技校園建設(shè)主要可以從科學(xué)學(xué)科教學(xué)環(huán)境、科普教育基地、科技創(chuàng)新實踐區(qū)等方面著手。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；智慧校園；科技校園；數(shù)字化學(xué)習(xí)

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 論文編號：1674-2117（2015）11-0093-03

引言

面對知識全球化和民族素質(zhì)提高的教育要求，數(shù)字化校園的變革是對教育的嚴峻挑戰(zhàn)，也為教育的改革和發(fā)展提供了千載難逢的機遇。建設(shè)可以實現(xiàn)無處不在的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)、融合創(chuàng)新的網(wǎng)絡(luò)科研、透明高效的校園管理、豐富多彩的校園文化、方便周到的校園生活的“智慧校園”是現(xiàn)代化學(xué)校努力的目標。

如果將“智慧校園”的具體內(nèi)容進行分解，可以按照建設(shè)重點分為：數(shù)字化校園、科技校園和書香校園。其中數(shù)字化校園可以看作智慧校園的基礎(chǔ)，重在構(gòu)建校園的基本網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，建設(shè)基礎(chǔ)軟件平臺和學(xué)習(xí)資源。而科技校園建設(shè)是智慧校園建設(shè)的中間階段，重在把校園的網(wǎng)絡(luò)資源與學(xué)生的學(xué)習(xí)實際相結(jié)合，營造與信息技術(shù)結(jié)合緊密的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)氛圍。書香校園是智慧校園的完善階段，重在整合各種數(shù)字平臺與資源，形成以大數(shù)據(jù)技術(shù)為支撐的智慧校園文化。其中數(shù)字化校園的建設(shè)在很多學(xué)校已初具規(guī)模，學(xué)校的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)已逐漸建設(shè)到位，基本的網(wǎng)絡(luò)平臺已建成，各種形式的教學(xué)資源逐步豐富，現(xiàn)階段智慧校園的建設(shè)重點將逐漸轉(zhuǎn)向科技校園建設(shè)。

“科技校園”的建設(shè)著眼于科技教育，注重學(xué)生創(chuàng)新精神、實踐能力等科技素養(yǎng)的培養(yǎng)?？萍冀逃妮d體和形式比較多，其中信息技術(shù)作為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的代表，與科技教育的結(jié)合天然而緊密，對科技教育而言，如何利用信息技術(shù)手段在校園環(huán)境中親歷科學(xué)探究過程是科技校園建設(shè)的重要方向。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在“科技校園”建設(shè)中的作用

物聯(lián)網(wǎng)在教育方面的主要應(yīng)用方向是與校園教育教學(xué)活動的融合，促進智慧校園的建設(shè)工作。基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧校園將校園中的物體連接起來，實現(xiàn)了學(xué)校的可視化智慧管理，構(gòu)建了富有智慧的教育教學(xué)環(huán)境，可以為師生提供一個全面的智能感知環(huán)境，使課堂得以拓展，更向真實的場景延伸。

1.融通學(xué)科教學(xué)，完善數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境

隨著移動終端的逐漸普及，在數(shù)字化學(xué)習(xí)的實踐操作中，終端設(shè)備已不再是瓶頸。但僅有數(shù)字化學(xué)習(xí)終端是無法開展真正的數(shù)字化環(huán)境下的學(xué)習(xí)的。因此，在數(shù)字化學(xué)習(xí)實踐推進過程中對平臺和資源的需求越發(fā)強烈。

我們不能將數(shù)字學(xué)習(xí)資源簡單地理解為將學(xué)習(xí)資源數(shù)字化。通過使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以將校園中的各種學(xué)習(xí)資源整合起來，包括實物、器材、場地等。通過智能化管理和數(shù)字化實時監(jiān)控可以將整個校園變?yōu)槁?lián)通的數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺。通過傳感器、實時監(jiān)控、二維碼、電子標簽等技術(shù)將各學(xué)科擁有的、分散的學(xué)習(xí)資源整合到數(shù)據(jù)平臺上，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的多學(xué)科共建共享。

同時，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)涵蓋了多個學(xué)科的知識。例如，針對二氧化碳傳感器的數(shù)值，學(xué)生可以通過信息技術(shù)課了解傳感器數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑?，通過科學(xué)課理解二氧化碳含量對植物生長的作用，通過數(shù)學(xué)課進行數(shù)據(jù)分析等。在完善數(shù)字學(xué)習(xí)環(huán)境的同時，打通學(xué)科界限，開展學(xué)科教學(xué)間的融合。

2.構(gòu)建仿真生態(tài)環(huán)境，增進學(xué)生對自然的了解

小學(xué)生好奇心強，渴望了解大自然的種種奧秘。然而隨著城市化進程的不斷推進，人們與大自然的距離拉得越來越遠，尤其是許多城里的孩子，更是缺乏與大自然親密接觸的機會。物聯(lián)網(wǎng)為學(xué)生走進大自然提供了一個很好的機會，學(xué)生可以在參與實驗的過程中與大自然進行充分接觸，不斷豐富學(xué)習(xí)經(jīng)歷。

利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建數(shù)字農(nóng)植園、自然科學(xué)館等仿真生態(tài)環(huán)境，可以增進學(xué)生對自然的了解。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與數(shù)字化學(xué)習(xí)手段結(jié)合，可以更好地發(fā)揮學(xué)生的主體性。

3.搭建泛在學(xué)習(xí)平臺，促進多樣化學(xué)習(xí)方式形成

數(shù)字化學(xué)習(xí)的重要目標是轉(zhuǎn)化和改進學(xué)習(xí)方式，學(xué)習(xí)平臺的建設(shè)應(yīng)該以大數(shù)據(jù)平臺為支撐，提供順應(yīng)學(xué)生發(fā)展需求的學(xué)習(xí)資源。在學(xué)習(xí)平臺建設(shè)中結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以隨時隨地給學(xué)生提供物化的學(xué)習(xí)環(huán)境，通過傳感器、遠程控制、實時監(jiān)控等技術(shù)將學(xué)習(xí)滲透于任何時間、任何地點。

數(shù)據(jù)的實時更新使得學(xué)生對實驗進程和實驗現(xiàn)象有了動態(tài)的了解，通過智能化實驗體驗過程和得到數(shù)據(jù)，使原來感性的實驗現(xiàn)象變得更為理性和具體。這樣既能在學(xué)習(xí)過程中培養(yǎng)學(xué)生搜集、處理信息的能力和自主學(xué)習(xí)的能力，也能培養(yǎng)學(xué)生主動獲取信息、分享信息的意識。通過結(jié)合新技術(shù)的數(shù)字化學(xué)習(xí)方式，為學(xué)生終身學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。

4.開展網(wǎng)絡(luò)互動教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生合作、創(chuàng)新能力

傳統(tǒng)教學(xué)中以師生交互和生生交互為主要形式，而數(shù)字化學(xué)習(xí)中增添了人機交互，使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以在學(xué)習(xí)過程中通過學(xué)習(xí)終端和學(xué)習(xí)平臺提供人與物之間的交互。

這種交互形式的多樣性增加了學(xué)習(xí)過程的復(fù)雜性，一種民主的、合作的、對話形式的互動教學(xué)成為必需，合作學(xué)習(xí)重要性逐漸增加，客觀上促進了學(xué)生合作學(xué)習(xí)能力的提升。同時，這種變化還提供了人、網(wǎng)、物的豐富連接形式，給學(xué)生的學(xué)習(xí)提供了無限可能性，學(xué)生的創(chuàng)意空間被極大拓展。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在“科技校園”建設(shè)中的具體應(yīng)用

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的“科技校園”建設(shè)應(yīng)立足學(xué)校實際情況，尋找學(xué)?？萍冀逃厣臀锫?lián)網(wǎng)技術(shù)恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)合點。在實踐操作層面，主要是既要面向以科學(xué)為主體的課程教學(xué)環(huán)境的建設(shè)，又要面向科技教育環(huán)境整體營造。涵蓋的主要應(yīng)用如下：

1.科學(xué)學(xué)科教學(xué)環(huán)境建設(shè)

科學(xué)學(xué)科教學(xué)是小學(xué)階段科技教育的主陣地，科學(xué)實驗室則是開展科學(xué)學(xué)科教學(xué)的最主要場所。因此，科技校園建設(shè)理應(yīng)將科學(xué)實驗室的建設(shè)放在首要位置。在科學(xué)教室的數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境建設(shè)中應(yīng)突出其教育功能與實用性，立足科學(xué)課堂教學(xué)，完善科學(xué)課程資源建設(shè)。

在科學(xué)實驗室的建設(shè)中，可以利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)搭建仿真實驗環(huán)境，也可以使用各種傳感器將傳統(tǒng)學(xué)科實驗中的各種數(shù)據(jù)采集、量化，更好地體現(xiàn)實驗效果。考慮到科學(xué)學(xué)科學(xué)習(xí)特點，可以以小組為單位（每組3～4人）配備學(xué)習(xí)終端、數(shù)字顯微鏡、各類型傳感器、與傳感器相配套的實驗器材等。

在科學(xué)課學(xué)習(xí)過程中，可以將數(shù)字顯微鏡采集到的圖像通過學(xué)習(xí)終端實時上傳，也可以通過配備手持式數(shù)字顯微設(shè)備進行室外的觀察、拍攝上傳。在傳感器的選擇上應(yīng)注意區(qū)分分組實驗和演示實驗需求的不同，緊密結(jié)合學(xué)科教學(xué)內(nèi)容，合理配備傳感器數(shù)量，同時應(yīng)特別注重傳感器與配套實驗器材的結(jié)合。例如，溫度傳感器可以用在導(dǎo)熱實驗中，但每組配1個溫度傳感器是無法開展對比實驗的，應(yīng)根據(jù)實驗需要合理確定數(shù)量。還要配置多種金屬、加熱裝置等與傳感器相配套的實驗器材。

2.科普教育基地建設(shè)

學(xué)校作為專門從事教育的場所，本身就是教育的資源。立足學(xué)校實際情況，可以通過多種途徑建設(shè)校本的科普教育基地?，F(xiàn)在不少學(xué)校都建有規(guī)模不等、形式多樣的科技專門場所，如自然科學(xué)館、發(fā)明創(chuàng)造室、農(nóng)植園、氣象站等。在這些場所建設(shè)過程中應(yīng)充分發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的作用。

可以建設(shè)二維碼技術(shù)支撐下的在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)，對自然科學(xué)館中標本、農(nóng)植園或綠化帶中的植物的標簽重新改造。通過移動數(shù)字學(xué)習(xí)終端，以掃描二維碼的形式，獲取更多的學(xué)習(xí)內(nèi)容，并可進行在線問答、交流，將整個學(xué)校改造成科技教育的大教室。

利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以進行數(shù)據(jù)的動態(tài)采集，以數(shù)據(jù)脈絡(luò)為線索，形成知識體系，并通過數(shù)據(jù)分析得到可信的結(jié)論。可以建設(shè)數(shù)字氣象站，以溫度傳感器、濕度傳感器、風(fēng)力傳感器、雨量傳感器、大氣壓傳感器以及數(shù)據(jù)傳輸與處理設(shè)備等，構(gòu)建具有氣象數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和信息發(fā)布等功能的系統(tǒng)。還可以建設(shè)數(shù)字農(nóng)植園，由溫度傳感器、濕度傳感器、光照設(shè)備、灌溉設(shè)備、視頻監(jiān)控設(shè)備等組成，對動植物生長情況及環(huán)境進行實時數(shù)據(jù)的采集與傳輸。

3.科技教育互動體驗區(qū)建設(shè)

動手能力是學(xué)生科技素養(yǎng)的重要體現(xiàn)，學(xué)校應(yīng)給學(xué)生提供充分的動手實踐機會，從而驗證學(xué)科知識、實現(xiàn)創(chuàng)意思維。在科技實驗區(qū)的建設(shè)中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也可以有廣泛的應(yīng)用。

可以利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)加強對開放式科技體驗區(qū)的管理，用射頻的身份識別技術(shù)提供互動體驗區(qū)預(yù)約和使用監(jiān)管；可以將融合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實驗項目放在體驗區(qū)中，如通過網(wǎng)絡(luò)管理燈光、窗簾，或通過傳感設(shè)備智能報警等實驗；可以將大量使用傳感設(shè)備的機器人項目引入到體驗區(qū)等。借助現(xiàn)代科技的展示與實驗，學(xué)生能更好地了解科學(xué)基本原理、現(xiàn)代科技的最新發(fā)展，并培養(yǎng)動手能力與創(chuàng)新思維。

教育是科學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實生產(chǎn)力的前提和智力基礎(chǔ)，是培養(yǎng)高素質(zhì)勞動力的根本途徑?？茖W(xué)教育，是提高人們素質(zhì)的重要因素，是現(xiàn)代教育的核心?？萍夹@的建設(shè)為校園營造了科學(xué)氛圍，體現(xiàn)了教育求真、求實的本質(zhì)要求。物聯(lián)網(wǎng)作為現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展的重要方向在學(xué)?！爸腔坌@”建設(shè)中可以發(fā)揮更大的作用。