物聯(lián)網(wǎng)技術在“科技校園”建設中的應用分析

李有翔

摘要：“智慧校園”是現(xiàn)代化學校努力的目標，如果將“智慧校園”的具體內容進行分解，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)階段智慧校園建設的重點。在“科技校園”建設中應用物聯(lián)網(wǎng)技術可以更好適應未來科技的發(fā)展，完善數(shù)字化學習環(huán)境，促進學習方式的轉變。筆者認為，物聯(lián)網(wǎng)技術應用在科技校園建設主要可以從科學學科教學環(huán)境、科普教育基地、科技創(chuàng)新實踐區(qū)等方面著手。

關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；智慧校園；科技校園；數(shù)字化學習

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。建設可以實現(xiàn)無處不在的網(wǎng)絡學習、融合創(chuàng)新的網(wǎng)絡科研、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)代化學校努力的目標。

如果將“智慧校園”的具體內容進行分解，可以按照建設重點分為：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，重在構建校園的基本網(wǎng)絡環(huán)境，建設基礎軟件平臺和學習資源。而科技校園建設是智慧校園建設的中間階段，重在把校園的網(wǎng)絡資源與學生的學習實際相結合，營造與信息技術結合緊密的現(xiàn)代科學技術氛圍。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)技術為支撐的智慧校園文化。其中數(shù)字化校園的建設在很多學校已初具規(guī)模，學校的基礎網(wǎng)絡已逐漸建設到位，基本的網(wǎng)絡平臺已建成，各種形式的教學資源逐步豐富，現(xiàn)階段智慧校園的建設重點將逐漸轉向科技校園建設。

“科技校園”的建設著眼于科技教育，注重學生創(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，其中信息技術作為現(xiàn)代科學技術的代表，與科技教育的結合天然而緊密，對科技教育而言，如何利用信息技術手段在校園環(huán)境中親歷科學探究過程是科技校園建設的重要方向。

物聯(lián)網(wǎng)技術在“科技校園”建設中的作用

物聯(lián)網(wǎng)在教育方面的主要應用方向是與校園教育教學活動的融合，促進智慧校園的建設工作?；谖锫?lián)網(wǎng)的智慧校園將校園中的物體連接起來，實現(xiàn)了學校的可視化智慧管理，構建了富有智慧的教育教學環(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.融通學科教學，完善數(shù)字化學習環(huán)境

隨著移動終端的逐漸普及，在數(shù)字化學習的實踐操作中，終端設備已不再是瓶頸。但僅有數(shù)字化學習終端是無法開展真正的數(shù)字化環(huán)境下的學習的。因此，在數(shù)字化學習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)字學習資源簡單地理解為將學習資源數(shù)字化。通過使用物聯(lián)網(wǎng)技術，可以將校園中的各種學習資源整合起來，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)字化學習平臺。通過傳感器、實時監(jiān)控、二維碼、電子標簽等技術將各學科擁有的、分散的學習資源整合到數(shù)據(jù)平臺上，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的多學科共建共享。

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

2.構建仿真生態(tài)環(huán)境，增進學生對自然的了解

小學生好奇心強，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)為學生走進大自然提供了一個很好的機會，學生可以在參與實驗的過程中與大自然進行充分接觸，不斷豐富學習經(jīng)歷。

利用物聯(lián)網(wǎng)技術構建數(shù)字農植園、自然科學館等仿真生態(tài)環(huán)境，可以增進學生對自然的了解。物聯(lián)網(wǎng)技術與數(shù)字化學習手段結合，可以更好地發(fā)揮學生的主體性。

3.搭建泛在學習平臺，促進多樣化學習方式形成

數(shù)字化學習的重要目標是轉化和改進學習方式，學習平臺的建設應該以大數(shù)據(jù)平臺為支撐，提供順應學生發(fā)展需求的學習資源。在學習平臺建設中結合物聯(lián)網(wǎng)技術，可以隨時隨地給學生提供物化的學習環(huán)境，通過傳感器、遠程控制、實時監(jiān)控等技術將學習滲透于任何時間、任何地點。

數(shù)據(jù)的實時更新使得學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。這樣既能在學習過程中培養(yǎng)學生搜集、處理信息的能力和自主學習的能力，也能培養(yǎng)學生主動獲取信息、分享信息的意識。通過結合新技術的數(shù)字化學習方式，為學生終身學習打下堅實的基礎。

4.開展網(wǎng)絡互動教學，培養(yǎng)學生合作、創(chuàng)新能力

傳統(tǒng)教學中以師生交互和生生交互為主要形式，而數(shù)字化學習中增添了人機交互，使用物聯(lián)網(wǎng)技術，可以在學習過程中通過學習終端和學習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習過程的復雜性，一種民主的、合作的、對話形式的互動教學成為必需，合作學習重要性逐漸增加，客觀上促進了學生合作學習能力的提升。同時，這種變化還提供了人、網(wǎng)、物的豐富連接形式，給學生的學習提供了無限可能性，學生的創(chuàng)意空間被極大拓展。

物聯(lián)網(wǎng)技術在“科技校園”建設中的具體應用

基于物聯(lián)網(wǎng)技術的“科技校園”建設應立足學校實際情況，尋找學校科技教育特色和物聯(lián)網(wǎng)技術恰當?shù)慕Y合點。在實踐操作層面，主要是既要面向以科學為主體的課程教學環(huán)境的建設，又要面向科技教育環(huán)境整體營造。涵蓋的主要應用如下：

1.科學學科教學環(huán)境建設

科學學科教學是小學階段科技教育的主陣地，科學實驗室則是開展科學學科教學的最主要場所。因此，科技校園建設理應將科學實驗室的建設放在首要位置。在科學教室的數(shù)字化學習環(huán)境建設中應突出其教育功能與實用性，立足科學課堂教學，完善科學課程資源建設。

在科學實驗室的建設中，可以利用物聯(lián)網(wǎng)技術搭建仿真實驗環(huán)境，也可以使用各種傳感器將傳統(tǒng)學科實驗中的各種數(shù)據(jù)采集、量化，更好地體現(xiàn)實驗效果?？紤]到科學學科學習特點，可以以小組為單位（每組3～4人）配備學習終端、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。

在科學課學習過程中，可以將數(shù)字顯微鏡采集到的圖像通過學習終端實時上傳，也可以通過配備手持式數(shù)字顯微設備進行室外的觀察、拍攝上傳。在傳感器的選擇上應注意區(qū)分分組實驗和演示實驗需求的不同，緊密結合學科教學內容，合理配備傳感器數(shù)量，同時應特別注重傳感器與配套實驗器材的結合。例如，溫度傳感器可以用在導熱實驗中，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

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

可以建設二維碼技術支撐下的在線學習系統(tǒng)，對自然科學館中標本、農植園或綠化帶中的植物的標簽重新改造。通過移動數(shù)字學習終端，以掃描二維碼的形式，獲取更多的學習內容，并可進行在線問答、交流，將整個學校改造成科技教育的大教室。

利用物聯(lián)網(wǎng)技術可以進行數(shù)據(jù)的動態(tài)采集，以數(shù)據(jù)脈絡為線索，形成知識體系，并通過數(shù)據(jù)分析得到可信的結論。可以建設數(shù)字氣象站，以溫度傳感器、濕度傳感器、風力傳感器、雨量傳感器、大氣壓傳感器以及數(shù)據(jù)傳輸與處理設備等，構建具有氣象數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和信息發(fā)布等功能的系統(tǒng)。還可以建設數(shù)字農植園，由溫度傳感器、濕度傳感器、光照設備、灌溉設備、視頻監(jiān)控設備等組成，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

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

可以利用物聯(lián)網(wǎng)技術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提供互動體驗區(qū)預約和使用監(jiān)管；可以將融合物聯(lián)網(wǎng)技術的實驗項目放在體驗區(qū)中，如通過網(wǎng)絡管理燈光、窗簾，或通過傳感設備智能報警等實驗；可以將大量使用傳感設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，學生能更好地了解科學基本原理、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。

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