物聯網技術在應用型高校教育中的應用

李茂春+秦峰+許建陽

摘 要 結合物聯網技術的快速發展，對其在高校教育中的相關應用進行探討，以期尋求能夠對傳統教學予以改善的新的教學方式。

關鍵詞 物聯網；應用型高校；高校教育

中圖分類號：G642 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）01-0039-02

1 前言

物聯網是在局域網或互聯網等通信技術的作用下，利用新的方式將傳感器、控制器以及人和物等聯結起來，使人與人、人與物、物與物等形成互聯，并最終實現信息化、智能化遠程管理控制的網絡。物聯網的出現為高校大學生提供了更多的便利，他們可以通過更豐富的信息渠道掌握大量的知識，更好地了解社會的實際需求，進而實現對多樣化有用知識的學習。高校對物聯網的應用可以轉變其教育理念，使傳統的封閉式教育逐漸發展為開放式教育，提高對學生自主學習的重視及學生在教育中的主體地位，最終提升教學質量與效率。

2 物聯網背景下的應用型智慧校園

高校向學生提供了一個開放式的學習環境，學生不僅會學習書本知識，還會對社會不斷地進行了解與接觸，鍛煉并提高自身多方面的能力，以適應社會發展所需。新的課程改革提出發揮信息技術優勢、變革教學內容與教學方式、豐富教學環境、補充教學與學習工具等多項要求，移動、泛在與終身等學習理念更加人性化且智能化地發展，IPv6、3G/4G通信、云計算與無線傳感網等技術的誕生，都揭示了物聯網已成為高校發展的必然趨勢，它為建設應用型智慧校園提供了可靠的技術支撐。

校園物聯網基于現有校園網絡技術，通過對射頻識別、無線數據通信以及計算機等技術的運用，對覆蓋全校園的物體互聯網進行構造。它由終端監控設備、中央處理模塊以及校園網中心處理平臺共同組成。通過各種傳感器，監控設備可以對重要場所異常情況發生時的有效信息進行監測與采集，并利用數據傳輸系統將這些信息傳送至中央處理模塊。一方面，中央處理模塊可以以實際需要為依據，對各個監控點的信息進行采集，并向監控點發出相應的控制信息，實現其控制功能；另一方面，中央處理模塊會對所采集的信息進行相應篩選與處理，最終將保留的信息輸送至校園網中心處理平臺。在接收并處理各項信息之后，校園網中心處理平臺會將信息再次反饋至中央處理模塊，最終智能化控制與管理各類終端監控設備。

3 物聯網技術在高校教育中的應用

將物聯網技術引入至高校教育中，能夠極大地提高高校教學質量，改善教學效果，有利于教學改革的推動。具體來說，物聯網技術在高校教育中的應用主要體現在以下幾個方面。

優化教學與學習環境 教學環境能夠對教師的教學效果及學生的知識吸收效果產生很大的影響，這在一定程度上決定著學生學習效率的高低。物聯網的到來打破了傳統教學環境中的教學資源限制，實現了物理與數字化信息兩種空間的互聯，對人機交互、人物交互以及人人交互提供有效支持。借助于物聯網，教學環境中的所有部件都有了數字化、網絡化與智能化特性，在與數字化信息空間的整合中對師生教與學的需求信息進行即時的捕捉與分析，同時在調整過程中向其提供智能化教學環境與資源。

學校的教學環境會有大量噪聲產生，其負面影響不容忽視。通過在高校引入物聯網技術，將傳感器節點布置在各個教室內，能夠實現對教室每個角落噪音情況的監測。當所監測到的數據超出設定值之時，會向相關部門報警以接受處理。例如：針對天花板與墻壁等部件進行隔音處理，以減小混響聲音及噪音傳輸。考慮到學生視力會受到教室光線強弱的影響，可以在教室安裝光線傳感器，對其光線亮度進行即時監測，相應地對照明燈與計算機屏幕等亮度進行調節。此外，傳感器還可以以室內二氧化碳濃度、溫度高低等為依據，進行通風與空調溫度等的自動調節。這些物聯網技術都有利于舒適教學環境的營造，提高教師教與學生學的效率。

指導與豐富實驗教學 實驗教學能夠輔助學生理解與鞏固課堂理論知識，培養其設計、發現、分析與解決問題的能力，開闊創新思維，使學生真正做到學而有用、學以致用。目前，我國高校普遍存在傳統實驗教學設備有限、實驗器材危險性較高等現象，學生親自動手尚有一定的難度。物聯網技術的應用實現了對實驗平臺的豐富，大大提高了實驗的安全性。例如：學生在進行實驗之時佩戴傳感器設備，教師可以借助設備所反饋的信息及時發現學生在實驗過程中出現的具體錯誤，從而采取相應的措施加以指導。與此同時，教師還可以在各項器材上標注其數字化屬性及使用幫助，若出現學生對實驗器材不合理使用的現象，實驗器材會自動啟動報警系統，教師在接收報警信號之后對學生實驗進行及時指導。

針對具有安全隱患的各項實驗，還可以對異地實驗器材進行遠程監控，實時收集各項實驗數據，并采取合理措施向實驗者傳遞相關數據，賦予實驗教學共享性與安全性等特征。

支持學生出勤管理 現階段，我國各個高校均或多或少地存在大學生逃課現象，大學生平均逃課率高達26%，一些重要的專業必修課逃課率超過30%，部分選修課甚至達到了65%～70%的水平，這意味著有相當一部分大學生都曾經歷過逃課。普遍的逃課現象與傳統教學方式不無關系，其危害極大，既敗壞了高校教學秩序與校風校紀，又制約學校教學質量與學生專業知識技能的提高。本質上，大學生的逃課現象是對教育教學資源的極大浪費，不僅教學進度被拖緩，學生的注意力也會受到負面影響。

以RFID技術為依托的實時點名系統是針對大學生逃課現象而設計的物聯網應用。通過在課堂安裝與高速公路ETC相類似的無線射頻智能辨識系統，學生佩戴上“超高頻識別帶標簽卡”進入教室并接受系統的讀卡工作，系統會將所感應到的學生出勤信息傳送至計算機，并顯示于屏幕之上，教師可以在講臺上清晰地掌握學生出勤與缺勤狀況，提高課堂教學效率。

拓展課外研究活動 由于傳統課堂教學所限，有些研究性教學活動無法在教室內開展，因而需要教師對學生課外研究性學習加以指導。課外研究活動有利于學生獲取直觀體驗與感受，在拓展知識范疇與視野的同時激發學生學習興趣，培養其科研與探索能力。目前，我國高校課外研究活動存在安全、時間以及經費等多方面的現實問題，通過傳統手段對活動進行拓展的可能性比較小。

借助于物聯網技術，教師可以在校外實地布置傳感器節點，通過遠程操控將各項實驗數據傳輸至實驗室。這不僅節省了實驗經費，遠程的長期觀測使得研究數據更加充分且全面，而且節省了學生外出采集數據的時間，保證了學生的人身安全，弱化了校內教學與校外研究之間的矛盾，為跨學科性的課題研究創造了一定的可行性。

目前，物聯網技術對課外研究活動的拓展已有一些成功事例，例如：在較發達地區設立“數字化微型氣象站”項

目，高校內部成立一個氣象觀測站與多個氣象傳感器接收點，通過對氣象信息進行觀測與收集，借助于無線網絡將其傳送至學校氣象臺網頁，實時更新，為學生與教師的數據分析與教學提供了極大的便利。

4 結語

物聯網技術的應用將豐富高校的教學資源，使高校教育面向精細化發展，能夠對傳統教學環節及大型網絡課程的單向信息流動狀況予以改變。通過對虛擬云實驗平臺、數據中心等含物聯網技術在內的系統進行構建，可以實現教育資源的優化配置及學生主觀能動性的提高。開放的物聯網教育市場會對高校教育變革產生極大的影響，有利于對傳統教育瓶頸的突破，推動教育實現跨越式發展。

參考文獻

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