淺析物聯網技術在當今高等教育教學中的應用

摘要：隨著我國經濟社會的快速發展，保證和提高高等教育教學質量對整個高等教育界和社會來說，顯得尤為重要。在傳統的教育理念中，教學方式主要以課本為主，由于高校教師時間和精力有限，常常照著課本授課，而忽略了學生的學習態度，并且在一定程度上使學生失去學習的興趣。筆者結合物聯網技術的快速發展，淺談其在教育教學中的一些應用，探討有助于改善傳統教學的方式。

關鍵詞：物聯網；課堂教學；移動式學習；泛在學習環境

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）32-0138-03

一、概述

近幾年，我國的高等教育進入快速發展的階段，每年向社會輸出數百萬名高校畢業生，大學生的自身素質和能力對我國社會的發展起著重要的影響。隨著我國經濟社會的快速發展，社會對于高校畢業生的專業能力和綜合素質的要求越來越高，保證和提高高等教育教學質量對整個高等教育界和社會來說，顯得尤為重要。在傳統的教育理念中，教師是教育的基礎，教育主要是通過教師向學生傳授相應的知識，學生通過對教師所授知識的學習，提高自身的素質和能力。而傳統的教學方式主要以課本為主，由于高校教師時間和精力有限，常常照著課本照本宣科，而忽略了學生的學習態度，一定程度上使學生失去學習的興趣。實行高校擴招以來，隨著大學生的數量越來越多以及科學技術在教育領域中的廣泛應用的背景下，單一的“傳道授業解惑”已無法滿足學生和社會的需求。物聯網的出現，使大學生能夠利用更多的信息渠道掌握更多的知識，讓學生對社會的實際需求有更好的了解，從而實現對多種有用知識的學習。通過物聯網的應用可以有效地轉變教育理念，讓傳統的封閉式教育向現代的開放式教育發展，更加注重學生的自主學習，更加強調學生在教育中的主體性，從而提高日常教學中的效率。

科技的進步日新月異，物聯網作為一個新興的產物，被廣泛應用于各個領域，不斷改變著人們獲取信息的方式。在高校教育中應用物聯網，對于高校教育來說具有重要的意義，這是由于物聯網具有一定的管理性和資源共享性，同時有助于教育教學方式的有效改進，讓高校學生能夠通過物聯網對知識進行有效學習和掌握，從而實現高等教育的人才培養任務。為了能夠良好地領會物聯網在高校教育中的應用價值，首先我們要對物聯網有一個大致的了解。

二、物聯網的概念

物聯網的概念于1999年一經提出便受到了越來越多的關注。物聯網意為“物物相連的互聯網”，這句話有二層含義：第一，物聯網的本意仍然是互聯網，是在其基礎上的擴展和延伸；第二，物聯網使任何物體與物體間都具有進行信息交換和通信的能力。

物聯網是21世紀以來計算機技術、信息技術、網絡技術的復合產物，代表著未來移動計算、無線通信、人機交互等技術的進步與發展形勢。物聯網技術中射頻識別（RFID）、傳感器、嵌入式技術與智能技術等相關技術，已經深入到人類社會生活的方方面面，并時刻改變著我們日常生活和工作的習慣方式。通過將一種距離較短的具有移動接收和傳送功能的設備嵌入到日常的生活用品中，物聯網技術使得人與人之間、人與物之間、物與物之間的數據傳送、處理與交互能夠在任何時間和空間下進行。借助這種交流溝通的方式，人們可以在紛雜的信息世界中較容易且近便地獲取有用的信息。

物聯網使得人們所處的物質世界得以極大程度地數字化以及網絡化，使得世界中的物體不僅以傳感方式，而且也以智能化的方式關聯起來，組成一張極易“溝通”的網絡。物聯網具有一種比較智能的感知性。通過感知人們所在的環境狀況，它可以很大程度地幫助人們方便而且快捷地獲取、了解和利用環境中的各種資源。當今，物聯網在社會中的用途非常廣泛，比如較為常見的領域有智能交通、水系監測、環境保護和文化教育等。可以預想，不久的將來物聯網會極大地改變著我們的生活、工作和學習方式。

三、物聯網在日常教學中的應用分析

借助廣泛運用的RFID、傳感器等技術的支持，物聯網可以把生活中的各種物體進行互聯，并且實現了較為智能化的信息獲取與傳遞方式，從而完成在所構成的通信網內對物體進行識別和信息獲取等操作。筆者根據物聯網在教育教學中的應用概況，分析和探討了在日常教學中的物聯網的一些應用，來體驗這一新技術帶來的方便與創新。

1.有效的課堂學生管理。目前，大學生逃課現象在我國高校中普遍存在，據一項調查結果顯示，現階段高校學生的平均逃課率在26%左右，其中較為重要的專業必修課在30%左右，而公共選修課則達到了65~70%以上，也就是說對相當一部分的大學生而言，他們都經歷過逃課。這種大學生厭學、逃課現象之所以這么普遍，與傳統的教學方式是有很大關聯的。這種現象正逐漸成為高校乃至社會的一種憂慮，并且對高校教師的授課效果以及學生的正常學習產生了很大的影響。這是極為危害的，學生逃課現象不僅是對正常的學校教學秩序和校風校紀的影響，同時也是對提高學校教學質量和學生專業知識技能的影響。從本質上說，大學生逃課極大地浪費了教育教學的資源。教師通常的做法是課堂點名，花費很多時間去一個一個的點名，影響了正常的教學氛圍，拖緩了教學進度，同時也對學生的注意力產生不利的影響。采用RFID技術的大學教室實時點名系統正是基于這種現象的物聯網應用。在課堂里裝置類似高速公路ＥＴＣ的無線射頻智能辨識系統，學生配戴“超高頻識別帶標簽卡”進教室讀卡后，系統將感應的信息傳送到計算機上，教師在講臺上從屏幕中掌握學生缺席或出席狀況，提高課堂教學效率。

2.豐富的教學資源獲取。課堂教學上，教師往往利用PPT給學生進行講解，有不少老師的PPT內容簡單枯燥，授課照本宣科，這種黑板變白板式的教學，實在讓學生頭痛。并且幻燈片不斷切換，讓學生來不及思考和回味，就一閃而過，大大降低了學生的學習效率及興趣。因此，在書本上貼有條碼標簽，學生通過條碼讀寫器，將所需書本的相關信息在移動設備上顯示出來，使學生充分了解該科目的詳細信息、重要知識點等。這樣既擴展了知識，又增加了趣味性。另外，在一些較為重要的實驗課上，可能考慮到操作的危險性或者實驗設備的缺乏等因素，不建議學生自己動手做實驗，而只是對實驗及其結果進行理論分析。這樣使學生對實驗缺乏真實的認識，只是一味地進行理論上的枯燥分析。這樣致使學生對學習產生枯燥乏味的感覺，進而影響了其學習的積極性、主動性。授課老師可以把相關的傳感器安裝在實驗器材等設備上，然后對這些實驗器材進行遠程控制。他們通過這樣來實時地采集實驗數據，并將實驗結果進行加工和分析，然后通過網絡傳給學生。學生僅僅需要利用電腦等通信設備就可以較為容易查看結果，對實驗進行詳細的分析和深刻的理解。這樣一來，保證了實驗數據的真實性、有效性和生動性的同時，也轉變了實驗的授課方式，并且使學生產生了濃厚的學習興趣，達到了預期效果。

3.可靠的課外研究活動。課外研究等教學活動是指導學生進行的課外研究性學習，是由于傳統的課堂教學往往具有一定的局限性，即不能在教室內進行一些實驗等研究性教學活動。這種活動能夠使學生獲得較為直觀的體驗及切實的感受，不僅拓展了其知識范疇和視野，并且激發了他們的學習興趣，提高了其科學研究和探索能力。然而課外研究等活動面臨一系列的現實問題，比如外出進行研究時存在安全問題、時間安排問題以及經費問題等，所以實際上這樣做的可能性不大。由于物聯網的普及，教師在校外進行實地布置傳感器節點，并且通過遠程來操控它們，把所要研究的實驗數據傳回給實驗室。這樣一方面可以節省實驗所需的經費，只需要將節點布置在遠處來長期進行觀測，使得實驗研究的數據更加充分而且全面。另一方面也可以節省學生在野外進行采集數據的時間和避免出現潛在的安全等問題，從而有效地緩解了校內的教學活動與校外的研究性學習之間的矛盾，并且使跨學科性的課題研究成為可能。如今這方面已經有了很多的事例，如在全國較發達地區開展的一項“數字化微型氣象站”的研究，正是借助于物聯網來展開的。該項目在學校內布置一個氣象觀測站和多個氣象傳感器接受點，通過該觀測站和多個傳感器觀測氣象方面的信息，然后將其通過無線網絡實時傳輸傳到學校氣象臺的網頁上，在線更新，從而大大方便了在學生與教師課堂上隨時進行數據分析、教學等。