基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的中小學(xué)教學(xué)與管理探討

摘 要：隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)逐漸應(yīng)用到人們生活、生產(chǎn)的各個領(lǐng)域與角落，其在中小學(xué)校園建設(shè)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(shù)在中小學(xué)校園教學(xué)與管理中的具體應(yīng)用，探討其應(yīng)用中的技術(shù)要求以及應(yīng)用價值，以促進(jìn)中小學(xué)校園管理系統(tǒng)不斷優(yōu)化，提高中小學(xué)校園管理質(zhì)量，進(jìn)一步維護(hù)中小學(xué)生的生命安全。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);中小學(xué)教學(xué);管理

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

教育是國之大計(jì)，是一個民族、國家發(fā)展進(jìn)步的關(guān)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(xué)教育作為我國整個教育系統(tǒng)的基礎(chǔ)，這個階段的學(xué)校應(yīng)該如何提升教學(xué)質(zhì)量，優(yōu)化學(xué)校的教育教學(xué)管理策略，提高學(xué)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(xué)習(xí)環(huán)境，是學(xué)校與家長都十分關(guān)心的問題。當(dāng)前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)比較成熟，但是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)仍然是較多地用在高等院校的教育管理當(dāng)中，在中小學(xué)校園中的應(yīng)用還相對比較少見，但是，對于自制力與自我保護(hù)意識均偏低的中小學(xué)生來說，中小學(xué)校園更加迫切地需要應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，來加強(qiáng)學(xué)校各方面的管理，從而進(jìn)一步提高學(xué)校的管理水平與辦學(xué)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(gòu)想最早由麻省理工學(xué)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(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)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(shù)的依賴性很大，但隨著該項(xiàng)技術(shù)研究的不斷成熟和應(yīng)用的領(lǐng)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(dāng)前，我們所說的物聯(lián)網(wǎng)則是一種借助信息傳感采集設(shè)備來獲取指定目標(biāo)的信息，并將這些目標(biāo)信息與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合并進(jìn)行交換，從而形成一個龐大的網(wǎng)絡(luò)。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(luò)進(jìn)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(shù)主要包括傳感器、傳感網(wǎng)技術(shù)、RFID標(biāo)簽、嵌入式系統(tǒng)技術(shù)、M2M技術(shù)等。如果將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)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(luò)則是人體的神經(jīng)傳導(dǎo)系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)便是人體的大腦處理器，主要負(fù)責(zé)對神經(jīng)傳導(dǎo)系統(tǒng)所傳遞過來的信息進(jìn)行分類處理。

二、小學(xué)校園物聯(lián)網(wǎng)中的主要技術(shù)

1.傳感器技術(shù)

傳感器是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)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(zhuǎn)變?yōu)橐欢ǜ袷降碾娦盘柣蚱渌栊问降男畔?，這些檢測到的信息能夠被無線傳感網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)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(zhǔn)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(shí)施的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得以應(yīng)用的前提條件。若傳感器無法準(zhǔn)確感知和檢測目標(biāo)的信息并將其進(jìn)行轉(zhuǎn)換，后續(xù)的分析、控制都是無法實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)前，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)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(shù)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、航空航天以及日常生活等各個領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用，且均取得了很好的應(yīng)用成效。

2. 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（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(diǎn)所組成的一個網(wǎng)絡(luò)集體，在無線通信的基礎(chǔ)上構(gòu)建的一個多跳自組織網(wǎng)絡(luò)[1]。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種新型的信息采集平臺，能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域中的各種對象信息進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測和采集，并將采集到的信息發(fā)送到具體的關(guān)節(jié)點(diǎn)。一般情況下，一個比較完善的傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)需要由傳感器節(jié)點(diǎn)、接收發(fā)送器、互聯(lián)網(wǎng)或任務(wù)管理節(jié)點(diǎn)等共同組成。傳感器網(wǎng)絡(luò)中的傳感節(jié)點(diǎn)又可分為傳感、處理、通信、電源幾個單元部分。在實(shí)際的工作中，傳感器節(jié)點(diǎn)自動組織成無線網(wǎng)絡(luò)，輔助傳感器完成目標(biāo)信息的感知、采集和處理。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)有組網(wǎng)方式自由、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)存在不確定性、網(wǎng)絡(luò)控制方式不集中、安全性不足等特點(diǎn)。目前，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在醫(yī)療護(hù)理、軍事偵察、工業(yè)生產(chǎn)控制等多個領(lǐng)域都有非常好的應(yīng)用。

3.智能嵌入式技術(shù)

智能嵌入式技術(shù)是基于嵌入式技術(shù)及Internet形成的一種新型技術(shù)，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?qū)ｉT的網(wǎng)關(guān)來實(shí)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(lán)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(shè)備不僅有傳統(tǒng)嵌入式設(shè)備的簡便、智能、可編程的特點(diǎn)，而且能通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)高度的信息共享。該系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的應(yīng)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(shè)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(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)，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(shè)備的研發(fā)越來越成熟，智能嵌入式技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用將越來越廣泛。

三、基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的中小學(xué)教學(xué)與管理策略

1.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的中小學(xué)課堂管理

教師資源是影響中小學(xué)教學(xué)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(xué)都存在師資缺乏的現(xiàn)象，尤其是一些比較偏遠(yuǎn)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較低的農(nóng)村或城鎮(zhèn)，中小學(xué)校園管理工作內(nèi)容繁重，在有限的教學(xué)資源與教學(xué)環(huán)境中，學(xué)生的知識接受能力以及自我保護(hù)意識也會受到影響。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不僅能夠讓現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的物物相連，也能讓虛擬空間與現(xiàn)實(shí)空間有效連接，所以，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)讓人和物、人與機(jī)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(shù)的中小學(xué)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(luò)化、智能化，使得課堂教學(xué)中師生能夠及時捕捉到對方身上的每一點(diǎn)信息，且能夠及時對其進(jìn)行分析，師生能夠獲得更加靈活、高效、智能的教學(xué)資源，形成非常良好的交互式課堂環(huán)境，使得中小學(xué)教育教學(xué)環(huán)境更加優(yōu)化，學(xué)校的教學(xué)管理質(zhì)量也得到更好的保證。

2.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的學(xué)生行為管理

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的課堂教學(xué)中，可讓學(xué)生佩戴專門制作的傳感器，用于記錄學(xué)生課堂學(xué)習(xí)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(xué)生在課堂學(xué)習(xí)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(xué)方法與教學(xué)模式，以提高教學(xué)質(zhì)量[3]。另外，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的教學(xué)信息管理，能夠讓教師快速掌握學(xué)生在互動中的感受，從而對教學(xué)活動的實(shí)施效果做出合理的評價，幫助教師優(yōu)化教學(xué)方法。

在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)普及的今天，網(wǎng)絡(luò)媒體中隨處可見關(guān)于中小學(xué)校園安全事件的報(bào)道。由于大部分中小學(xué)校園的學(xué)生人數(shù)較多，部分學(xué)校學(xué)生的年齡偏差較大，再加上中小學(xué)生的自制能力較低，對世界與相關(guān)危險事件的認(rèn)知不夠全面，導(dǎo)致中小學(xué)校園經(jīng)常出現(xiàn)高年級學(xué)生欺負(fù)低年級學(xué)生、學(xué)生未按時回家、走失等安全事件，這也要求中小學(xué)校進(jìn)一步提高校園安全管理質(zhì)量。在中小學(xué)校園管理中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使得學(xué)生個人信息、校園環(huán)境中的各個設(shè)施、物品等都能夠有效連接，從而能夠及時監(jiān)督到學(xué)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(shù)對目標(biāo)學(xué)生的行為動態(tài)進(jìn)行分析，從而及時掌握目標(biāo)學(xué)生可能出現(xiàn)的異常情況并進(jìn)行預(yù)警，及時采取科學(xué)的辦法進(jìn)行應(yīng)對處理。

3.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的中小學(xué)智慧校園建設(shè)

目前，傳統(tǒng)形式的校園建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)無法滿足社會的需求，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用則可以很好地解決這個問題。在當(dāng)今的中小學(xué)智能化校園建設(shè)中，利用無線射頻技術(shù)，學(xué)生便可以很方便地使用通過RFID射頻卡技術(shù)制作的校園一卡通來實(shí)現(xiàn)身份識別、支付、信息傳遞與接收等功能。此外，學(xué)?？蓪⒓议L的手機(jī)信息植入校園一卡通中，使得學(xué)生在進(jìn)出校門進(jìn)行身份信息識別或出現(xiàn)刷卡消費(fèi)等重要行為時，家長能夠及時接收到學(xué)生的相關(guān)信息，促進(jìn)家庭與學(xué)校教育管理的有效結(jié)合。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，還可以營造一個非常舒適的智慧化教學(xué)環(huán)境，如教室的燈光強(qiáng)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(xué)校的管理工作提供很好的幫助。

一所學(xué)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(xué)生的借閱興趣，也較難有效開闊中小學(xué)生的知識視野。然而，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下，智慧共享型圖書館的建設(shè)將成為今后中小學(xué)圖書館建設(shè)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(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)中小學(xué)圖書館資源的共享，使得部分中小學(xué)缺少的圖書資源能夠從其他學(xué)校的校園智能圖書館中獲取，讓學(xué)生的閱讀需求得到最大限度的滿足。

結(jié)語

目前，在我們的日常生活與工作中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，隨著技術(shù)發(fā)展越來越成熟，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在中小學(xué)校園管理應(yīng)用中也有著非常光明的前景，它能夠極大地幫助學(xué)校優(yōu)化教學(xué)模式與管理模式，提高教學(xué)與管理質(zhì)量，促進(jìn)學(xué)校教學(xué)與管理的綠色發(fā)展，為學(xué)校師生創(chuàng)設(shè)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(shù)廣泛應(yīng)用于中小學(xué)教學(xué)與管理中，還有較多的問題需要解決，比如，學(xué)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(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)，現(xiàn)階段部分物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)仍然處于實(shí)驗(yàn)階段，一些功能與漏洞需要技術(shù)人員不斷開發(fā)、修補(bǔ)等。不過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在我國中小學(xué)管理中的應(yīng)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(xiàn)]

[1]洪嵐，王佳斌，鄭力新.物聯(lián)網(wǎng)實(shí)景實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的探索與建設(shè)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2016（11）：

172-175.

[2]牟萍.云技術(shù)及物聯(lián)網(wǎng)在高校公共資源管理中的應(yīng)用[J].重慶師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2017（3）：102-108.

[3]安健，任東勝，桂小林，等.物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐能力培養(yǎng)的研究與探索[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)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(xué)信息技術(shù)教學(xué)工作。