物联网技术在高校教育中的应用

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1前言

物联网是在局域网或互联网等通信技术的作用下，利用新的方式将传感器、控制器以及人和物等联结起来，使人与人、人与物、物与物等形成互联，并最终实现信息化、智能化远程管理控制的网络。物联网的出现为高校大学生提供了更多的便利，他们可以通过更丰富的信息渠道掌握大量的知识，更好地了解社会的实际需求，进而实现对多样化有用知识的学习。高校对物联网的应用可以转变其教育理念，使传统的封闭式教育逐渐发展为开放式教育，提高对学生自主学习的重视及学生在教育中的主体地位，最终提升教学质量与效率。

2物联网背景下的应用型智慧校园

高校向学生提供了一个开放式的学习环境，学生不仅会学习书本知识，还会对社会不断地进行了解与接触，锻炼并提高自身多方面的能力，以适应社会发展所需。新的课程改革提出发挥信息技术优势、变革教学内容与教学方式、丰富教学环境、补充教学与学习工具等多项要求，移动、泛在与终身等学习理念更加人性化且智能化地发展，IPv6、3G/4G通信、云计算与无线传感网等技术的诞生，都揭示了物联网已成为高校发展的必然趋势，它为建设应用型智慧校园提供了可靠的技术支撑。校园物联网基于现有校园网络技术，通过对射频识别、无线数据通信以及计算机等技术的运用，对覆盖全校园的物体互联网进行构造。它由终端监控设备、中央处理模块以及校园网中心处理平台共同组成。通过各种传感器，监控设备可以对重要场所异常情况发生时的有效信息进行监测与采集，并利用数据传输系统将这些信息传送至中央处理模块。一方面，中央处理模块可以以实际需要为依据，对各个监控点的信息进行采集，并向监控点发出相应的控制信息，实现其控制功能；另一方面，中央处理模块会对所采集的信息进行相应筛选与处理，最终将保留的信息输送至校园网中心处理平台。在接收并处理各项信息之后，校园网中心处理平台会将信息再次反馈至中央处理模块，最终智能化控制与管理各类终端监控设备。

3物联网技术在高校教育中的应用

将物联网技术引入至高校教育中，能够极大地提高高校教学质量，改善教学效果，有利于教学改革的推动。具体来说，物联网技术在高校教育中的应用主要体现在以下几个方面。优化教学与学习环境教学环境能够对教师的教学效果及学生的知识吸收效果产生很大的影响，这在一定程度上决定着学生学习效率的高低。物联网的到来打破了传统教学环境中的教学资源限制，实现了物理与数字化信息两种空间的互联，对人机交互、人物交互以及人人交互提供有效支持。借助于物联网，教学环境中的所有部件都有了数字化、网络化与智能化特性，在与数字化信息空间的整合中对师生教与学的需求信息进行即时的捕捉与分析，同时在调整过程中向其提供智能化教学环境与资源。学校的教学环境会有大量噪声产生，其负面影响不容忽视。通过在高校引入物联网技术，将传感器节点布置在各个教室内，能够实现对教室每个角落噪音情况的监测。当所监测到的数据超出设定值之时，会向相关部门报警以接受处理。例如：针对天花板与墙壁等部件进行隔音处理，以减小混响声音及噪音传输。考虑到学生视力会受到教室光线强弱的影响，可以在教室安装光线传感器，对其光线亮度进行即时监测，相应地对照明灯与计算机屏幕等亮度进行调节。此外，传感器还可以以室内二氧化碳浓度、温度高低等为依据，进行通风与空调温度等的自动调节。这些物联网技术都有利于舒适教学环境的营造，提高教师教与学生学的效率。指导与丰富实验教学实验教学能够辅助学生理解与巩固课堂理论知识，培养其设计、发现、分析与解决问题的能力，开阔创新思维，使学生真正做到学而有用、学以致用。目前，我国高校普遍存在传统实验教学设备有限、实验器材危险性较高等现象，学生亲自动手尚有一定的难度。物联网技术的应用实现了对实验平台的丰富，大大提高了实验的安全性。例如：学生在进行实验之时佩戴传感器设备，教师可以借助设备所反馈的信息及时发现学生在实验过程中出现的具体错误，从而采取相应的措施加以指导。与此同时，教师还可以在各项器材上标注其数字化属性及使用帮助，若出现学生对实验器材不合理使用的现象，实验器材会自动启动报警系统，教师在接收报警信号之后对学生实验进行及时指导。针对具有安全隐患的各项实验，还可以对异地实验器材进行远程监控，实时收集各项实验数据，并采取合理措施向实验者传递相关数据，赋予实验教学共享性与安全性等特征。支持学生出勤管理现阶段，我国各个高校均或多或少地存在大学生逃课现象，大学生平均逃课率高达26%，一些重要的专业必修课逃课率超过30%，部分选修课甚至达到了65%～70%的水平，这意味着有相当一部分大学生都曾经历过逃课。普遍的逃课现象与传统教学方式不无关系，其危害极大，既败坏了高校教学秩序与校风校纪，又制约学校教学质量与学生专业知识技能的提高。本质上，大学生的逃课现象是对教育教学资源的极大浪费，不仅教学进度被拖缓，学生的注意力也会受到负面影响。以RFID技术为依托的实时点名系统是针对大学生逃课现象而设计的物联网应用。通过在课堂安装与高速公路ETC相类似的无线射频智能辨识系统，学生佩戴上“超高频识别带标签卡”进入教室并接受系统的读卡工作，系统会将所感应到的学生出勤信息传送至计算机，并显示于屏幕之上，教师可以在讲台上清晰地掌握学生出勤与缺勤状况，提高课堂教学效率。拓展课外研究活动由于传统课堂教学所限，有些研究性教学活动无法在教室内开展，因而需要教师对学生课外研究性学习加以指导。课外研究活动有利于学生获取直观体验与感受，在拓展知识范畴与视野的同时激发学生学习兴趣，培养其科研与探索能力。目前，我国高校课外研究活动存在安全、时间以及经费等多方面的现实问题，通过传统手段对活动进行拓展的可能性比较小。借助于物联网技术，教师可以在校外实地布置传感器节点，通过远程操控将各项实验数据传输至实验室。这不仅节省了实验经费，远程的长期观测使得研究数据更加充分且全面，而且节省了学生外出采集数据的时间，保证了学生的人身安全，弱化了校内教学与校外研究之间的矛盾，为跨学科性的课题研究创造了一定的可行性。目前，物联网技术对课外研究活动的拓展已有一些成功事例，例如：在较发达地区设立“数字化微型气象站”项目，高校内部成立一个气象观测站与多个气象传感器接收点，通过对气象信息进行观测与收集，借助于无线网络将其传送至学校气象台网页，实时更新，为学生与教师的数据分析与教学提供了极大的便利。

4结语

物联网技术的应用将丰富高校的教学资源，使高校教育面向精细化发展，能够对传统教学环节及大型网络课程的单向信息流动状况予以改变。通过对虚拟云实验平台、数据中心等含物联网技术在内的系统进行构建，可以实现教育资源的优化配置及学生主观能动性的提高。开放的物联网教育市场会对高校教育变革产生极大的影响，有利于对传统教育瓶颈的突破，推动教育实现跨越式发展。

作者:李茂春 秦峰 许建阳 单位:成都文理学院

参考文献

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[2]王彩峰,王艳丽.物联网技术在高校校园中的应用[J].现代计算机,2012(3):56-57.

[3]李丽丽.物联网在高校教育中的应用[J].计算机时代,2015(2):67-69.