物联网在教育中的应用与思考

物联网在教育中的应用与思考


1、物联网的内涵与特征

物联网在欧美被称为/theInternetofThingsIOT),强调/anythings connection。中国科学院姚建铨院士指出:凡是由传感器、传感技术及利用某种物体相互作用而感知物体的特征,按约定的协议,来实现任何时刻、任何地点、任何物体、任何人,实现所有人与人,物与物,人与物之间互联、互通,进行信息交换和通讯,实现智能化的识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络,即可称为物联网。因此,物联网是传感网与因特网、移动通信网,/三网高效融合的产物,是信息系统与物理系统高效融合的产物(又称为信息物理融合系统)。它可以广泛应用于军事与安全、科研与教育、环境与交通、医疗、制造等各领域。

物联网正在实现世界上物与物、人与物、人与自然之间的对话与交互。通过装置在各类物体上的射频识别电子标签 (RFID)、二维码、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等组成的智能传感器,经过接口与无线通信网络、因特网互联,以实现人与物、物与物相互间智能化地获取、传输与处理信息。典型的物联网由三大部分组成,即RFID系统、中间件Savant系统和Internet系统,如图1所示。

1 物联网结构Fig.1Structureofinternetofthings

其中RFID系统主要包括RFID电子标签(tag)、阅读器(reader)及数据交换和管理系统 (processor)软件;中间件savant系统由Savant服务器、ONSobjectnamingservice)服务器、 PMLphysicalmarkuplanguage)服务器及相应的数据软件等组成;Internet系统通常由计算机系统和网络服务器等组成。

物联网的组成方式,使得它具有如下基本技术特征:

1)全面与主动感知特征。物联网是以感知为目的,实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络。利用 RFID,传感器,二维码等随时随地主动获取、感知物体的存在并获取有关/物的状态、位置等信息。实现的原理则是在物体上植入各种微型感应芯片,用这些传感器获取物理世界的各种信息,再通过局部的无线网络、互联网、移动通信网等各种通信网络传递交互,从而感知世界。

2)可靠与完整传递特征。物联网中不同的应用可能会使用传感器采集到的部分信息,存储的时候则必须保证信息的完整性。物联网可以通过有线、无线等不同的传输方式将物体的实时信息进行分门别类的管理,再准确、可靠、有指向性地传输给信息处理设备与环境,以适应不同的应用需求。

3)海量与多视角处理特征。在物联网中会存在难以计数的传感器,每个传感器都是一个信息源。传感器按一定的频率周期性的采集环境信息,每做一次新的采集就得到新的数据。面对采集的海量数据,必须通过多视角分析和处理才能实现智能化。随着物联网应用的发展、终端数量的增长,可借助云计算处理海量信息,进行辅助决策。

4)智能服务特征。物联网给整个移动通信、互联网都带来了一个全新服务的体系,它把通信或者是传输的业务扩展成从感知、传输到处理的一个综合服务。物联网应用需要具有常规应用无法比拟的智能特征,不仅具有超越人类常规视觉、嗅觉和触觉范围的高灵敏度,还具备大海捞针、感知规律、进行预判的智者风范,为人类提供更灵敏、更智能的服务。智能化服务是体现物联网应用价值的关键表现,也是推动物联网商业模式成功的动力。

2、物联网在教学中的应用

基于上述技术特征的物联网有望为人们提供一个完全

不同的生活与工作环境。物联网的价值不仅仅在于它是一个可传感的网络,而必须是各个行业参与进来进行应用,不同行业,会有不同的应用。很大程度上,这是非常难的一步。目前,对物联网在教育中的研究与应用虽尚处于起步阶段,但笔者认为这一问题的探讨将给教育带来极大的变革。

1)有利于建立全面和主动的教学管理体系。在建立教学管理运行体系方面,利用现有物联网的核心技术:RFID技术的支持,有利于完善教学管理的组织系统、评价和考核系统,从而对教学的质量建立保障和监控体系。通过RFID标签和校园智能卡系统的结合,教师可利用物联网系统,对学生的学习情况进行自动的统计。例如:在分组实验教学中,可以对学生的出席和对应的实验器材建立联系,通过RFID系统建立实验室教学管理系统。院校各级教学管理部门也可利用RFID技术,对学生学习情况、到课情况进行分析,从而有利于学生工作部门有针对性地开展思想政治工作。同时还可以对学生在校园的行踪进行监控,设立校园安全控制区域,减少不必要的校园安全事故的发生;建立基于物联网的弹性修学模式,利用物联网信息完整和可追述的特征,学生可以根据本人的兴趣特长,随时修改或完成某一课程的学习,随时选择某一心仪教师的教学,在需要考试时,随时连接到试题库系统并完成考试过程,从而真正实现学分制;建立双向的教学评价和考核系统,有利于实现学生和教师同行对每一次教学的实时评价,根据此评价,学生和教师双方都可以调整教学进度,改善学生的学习效果,提高教师的教学效率。