浅析物联网在教育中的应用

贾丽美,曹乐泉

（赤峰学院 教育科学学院，内蒙古 赤峰 024000）

浅析物联网在教育中的应用

贾丽美,曹乐泉

（赤峰学院 教育科学学院，内蒙古 赤峰 024000）

物联网自从诞生以来就备受关注.这种新的技术在教育领域中的应用更加受到了教育工作者的重视.本文从物联网的基本概念和特点入手，在对国内外物联网研究现状分析的基础上，从构建智能教学环境、丰富教学方式、辅助教学管理和拓展课堂教学等方面，探讨了物联网在教学中的应用.物联网在教学与管理中应用将是未来教学发展与改革的方向.本文期望通过对物联网在教育中的应用的探讨，为物联网相关研究奠定一定的基础.

物联网；教学；智慧校园

1 物联网概述

物联网是新一代信息技术和战略性新兴产业的重要组成部分，对加快和转变经济发展方式具有重要推动作用.随着物联网技术的崛起，现代社会进入了以物联网为核心的第三次信息技术革命.关注物联网技术的发展和应用，对促进经济建设和科技进步有着重要的现实意义.物联网技术的诞生，标志着信息化社会的进入了一个新的蓬勃发展的时期.

1.1 概念的提出

物联网最早是在1999年提出，英文名称是“the Internet of Things”，简称IOT.根据物联网的英文意思，可以看出物联网指的是“物物相连的互联网”.自从物联网的概念被提出起，它就深受各界关注，并且这种关注程度持续上升.

国际电信联盟(ITU)发布的ITU互联网报告中对物联网做了如下定义：通过二维码识读设备、射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统和激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络.物联网是通过各种信息传感设备与互联网，把所有物品连接起来以实现智能化识别及管理.根据这个定义，我们可以把物联网的互联层面理解为物品与物品(Thing to Thing,T2T),人与物品(Human to Thing,H2T),人与人(Human to Human,H2H)之间的互连.

1.2 物联网的特征

根据物联网已有的研究基础，物联网的体系结构主要分为感知层、网络层和应用层三个层面.基于体系结构，在物联网研究领域，大多数研究者把物联网的特征归纳为以下四个主要特征.

连通性.连通性是物联网最基本的特征之一，即任在意时间、任意地点、任意物体进行连通.

技术性.在互联网技术基础之上，融合了其他多种技术发展起来的物联网，具有极强的技术性.物联网中的重要技术，如射频识别（Radio-frequency identification，简称RFID）技术、传感技术、纳米技术、智能嵌入等，都充分体现了物联网的强大技术特性.

智能性.物联网技术的主要理念是使得世界中的物体实现物与物相连，最大限度地支持人们更好地搜索、利用各种环境资源以便做出正确的判断.

嵌入性.物联网借助嵌入技术和网络云端把各个物体连通起来，参与到人们的日常生活与工作中.物联网强调任何物体都可以进行连通，也就是依靠物联网技术中的嵌入性得以实现的.

1.3 物联网的研究现状

物联网是新一代信息技术和战略性新兴产业的重要组成部分，对加快转变经济发展方式具有重要推动作用.国内外都在积极开展对物联网技术的相关研究工作.2009年初美国总统奥巴马提出了智慧地球的概念；同年6月，欧盟委员会递交了《欧盟物联网行动计划》；7月，日本IT战略本部颁布了日本新一代信息化战略.2011年，我国信息产业部根据我国《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》和《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》，颁布了《物联网“十二五”发展规划》.物联网在教学中的应用与发展，不是单纯的技术问题，它涉及到多方面的因素.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.

目前，全球的物联网应用主要以RFID、传感器、M2M等技术应用为主，涉及交通、物流、电力、市政、工业等领域.美、欧及日韩等信息技术能力和信息化程度较高的国家在应用深度、广度以及智能化水平等方面处理领先地位.美国物联网在军事、电力、工业、农业、环境监测、建筑、医疗、空间和海洋探索等领域投入应用，RFID应用案例较多.欧盟物联网应用主要围绕RFID和M2M进行研究，在电力、交通、物流等领域进行应用.日本的应用领域主要在灾难应对、安全管理、公众服务等领域.传感技术和FRID技术是目前世界发达国家重点研究的领域.物联网在教育领域中的应用目前也处于发展阶段，新技术的应用必然会给教育带来全新的变革.国内外对物联网在教育中的研究较少，教育作为一个民族振兴和发展的前沿阵地，物联网在教育教学中的应用研究是未来研究的一个重要领域.

2 物联网在教学中的应用

物联网可将各种物件互联并实现智能化的数据传递和通信，完成网络内物体的识别、管理和应用等操作.结合物联网的教育应用现状及相关研究，物联网在教育领域中的应用可以广义地理解为构建智慧校园，其中最主要的应用包括课堂教学、课外学习和教育管理这三方面.目前国内外对物联网的研究正处于起步阶段，物联网在学校教育教学中的应用研究，更显得尤为重要.我国对物联网研究的重视程度正在日益增强.发挥物联网在学校教育教学中的独特优势，为教育教学全方位的服务.

2.1 支持课堂教学

传统的课堂教学模式，在受到新理念、新技术的冲击时，必须要进行变革.物联网技术的介入到传统的课堂教学中去，可以构建新型课堂教学模式，改变课堂教学交互方式.利用物联网，在学习信息的交流、师生交流、督导组对教学的监控等，都可以同时进行的.在教学进行中，通过组成物联网的各个部分，可以对教学中教师将会出现的教学失误进行提醒，也可以对上课溜号的同学予以提醒；如教室的传统黑板要改用电子白板，教室配有语音设备，学生的课桌也是电子课桌，这些物理实体，都可以通过物联网连通.使用电子黑板可以实现无教师课堂.课堂的各类教学资源以图标形式全部呈现在电子白板上，学生可以观看电子白板上的教师讲课，并且通过电子课桌上的语音系统与教师会话.所有电子桌面都与电子黑板连接，可以统一控制，提供实时的反馈信息.教师根据信息可以调即使进行调整部署，针对不同的学生，采取不同的应对策略，如提问注意力不集中的学生，个别进行指导等.

在实验教学中，可以利用物联网提供安全、智能、共享的实验环境.教师可以利用物联网实时监控实验器材的运行状态，监控学生在参与实验过程中的操作过程，对一些具有危险性的实验如化学实验等，能够很好地保护学生在实验过程中的安全.云技术在物联网中的应用，可以使在统计数据分析时，物联网会自动收集实验数据到云端，为统计和分析数据提供了便利，提高了实验效率，降低成本.同时教师也可以利用物联网集中收集数据，根据数据的特点判断实验是否成功，进一步指导学生的实验，给其他学生提供参考.

2.2 课外学习

课外学习是课堂教学的有益补充，物联网在课外学习中仍然发挥着巨大的作用.课外学习有其自身的优点，能够根据学生自身的特点，由学生自主掌控学习内容和学习进度，学习方法灵活多样.利用物联网技术的先进性，我们可以对课外的研究性学习、移动学习和泛在学习等学习方式进行有力的支持.

在研究性学习中，可以通过物联网的远程支持方式，讲学生在课外活动地点获取的数据传送回教师端，通过远程的方式，教师可以监控学生在课外研究性学习活动中的情况，对学生的学习进行更加便利的指导，降低了一定的成本.利用物联网技术的射频识别技术，在移动终端上应用，可以更好地支持学生的移动学习，使学生之间、学生和教师之间更有效、更高效地传递信息，增加信息传递的灵活性，使实时互动更加便利，有力地支持了移动学习，让移动学习的优势更加突出.同时，物联网技术在泛在学习中的优势更加明显，在应用的多媒体信息获取设备上更具备优势，学生可以通过手机、数码终端等设备接收学习信息，可以实时从物联网搜索下载自己需要的学习材料.物联网所提供的学习体验更加人性化，为学生提供智能化、全面的服务.学习者可以随时实地的利用终端设备与网络连接，实现任何时间、地点和任何人与资源的连接.

物联网技术的先进性，为支持课外学习提供了更好的技术手段和应用方式，它的优势必将在这一学习领域得到更大的发挥.

2.3 教育管理中的应用

物联网在教育管理中也发挥着不容忽视的作用.

物联网应用于教务管理，可以提供学生、家长、学校互动，便于家长随时掌握学生在校的各种情况，促进沟通交流，提高了管理的效率，同时能够节约时间和空间上形成的成本.物联网的RFID技术在图书管理中也发挥着巨大的作用，通过RFID标签可以方便快捷地找到图书，对在摆放过程中放置错位的图书，能够迅速准确的定位，降低了人工查找的难度，方便了管理.利用物联网构建学习评价系统，通过量化的评估模型，利用采集到的学生学习效果的相关信息，对学生学习过程进行评估.教师可以通过物联网查询收集到学生的成绩，了解学生的学习表现，全面评价出学生的综合信息.这种方式不仅在学生学业成绩方面做出评价，而且能在学生德育等各个方面做出相关的评价，得到关于学生的综合反馈信息.物联网的介入，能够极大的提高学校的教育管理，其在教育管理中的应用还存在的很大的可以开发的应用空间，需要我们不断地去探索.

3 物联网在教育中的应用的反思

物联网在教育中的应用过程中，既发挥了它的优点，同时也存在很多缺点.

物联网依靠其自身的技术优势，在教育中的应用，有利于建立全面课堂学习支持系统和课外学习支撑系统以及教学管理体系.物与物相连的这种技术，必然会带来教育领域的巨大变革.利用物联网技术重构创新和开放的教学模式，更加具有开放和创新的特征，物联网强大的物质和信息资源为物联网环境下的学习模式探究，提供了强大的保障体系.在培养学习者自主学习能力，拓展学习者的课外学习能力上，物联网也提供了良好的支撑，建立起学习者之间，学习者和教师之间的良好的实时互动体系.同时，物联网在教学教务管理中，也发挥了其独有的智能优势，把教育管理者从繁重的重复劳动中解放出来，减轻了劳动量，提高了劳动效率.

物联网在教学中的应用也存在一定的局限性.一是技术问题，我国物联网技术的发展尚处在蓬勃发展的阶段，虽然发展态势良好，但在很多核心技术上不具备优势，距离先进发达国家还有一定的距离，这就导致我们在应用上会相对滞后.二是资金问题，物联网技术的先进性必然要求在硬件上依靠大量的资金作为支持，构建物联网前期，先要在每一个物体上都嵌入RFID射频标签，由于目前技术水平所限，制作RFID的成本还很高，只能期待技术进步将RFID射频标签的制作成本降低.三是对物联网应用的问题.物联网已经在很多领域得到了广泛应用，但其在教育教学中的应用研究相对较少，我们只能通过不断的探索和创新来研究物联网在教育教学中应用的具体问题，这是我们面临的一个困难，同时也是一个新的研究契机.

物联网的发展前景是及其开阔的，未来在教育中的应用也会逐渐被人们重视起来.教育中引用物联网，将会为校园带来智能化的管理，课堂教学与课外学习也将会得到全方位的支持.

〔1〕International Telecommunication Union.ITU Internet Reports 2005:The Internet of Things [R],November 2005.

〔2〕Kevin Ashton.That ‘Internet of Things’.In: RFID Journal,22 July 2009.April 2011.

〔3〕税冬东.浅谈物联网的应用与发展[J/OL].武警工程学院,2011.

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〔5〕夏利玲.浅析物联网的应用与发展.[J].盐城纺织职业技术学院,2008.

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1673-260X（2014）01-0170-03