物联网在高校教育中的应用及发展趋势探析

张莹 张雅昱

摘要：该文简述了物联网的内涵、特征和应用领域，重点对物联网在高校管理、教学等方面应用的现状进行了分析，指出数据驱动的探索将逐渐应用于教育领域，让个性化、精细化教育成为现实。

关键词：物联网；高校教育；互联网+；大数据

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）07-0263-02

1 物联网概述

1.1 物联网的定义

物联网被称为继计算机和互联网之后的世界信息产业发展的第三次浪潮。 在1999年，麻省理工最先提出了关于“物联网”的含义，即物品通过射频识别的信息传感设备与现实生活中的物品相互关联起来。从而实现智能化的识别和管理网络。伴随着物联网技术的广泛深入，各国政府都开始重视有关于物联网的问题。物联网就是物物相连的互联网，物联网是新信息时代的特征产物，是人类跨时代的里程碑，其英文名称是：“Internet of things（IOT）”。许多学者讨论物联网中，经常会引入一个 M2M的概念，可以解释成为人到人（Man to Man）、人到机器（Man to Machine）、机器到机器，从本质上而言，在人与机器、机器与机器的交互，大部分是为了实现人与人之间的信息交互。

1.2 物联网的主要特征

物联网的出现是人类进行新的信息技术革命的成果，现今认为物联网有以下三大特征：“全面感知”、“可靠传递”、“智能处理”。

1）全面感知：即利用射频识别技术（RFID、传感器、二维码等）随时随地获取物体的深度信息。

2）可靠传递：即将物体的信息数据通过各种网络的融合精准高效的传递出去。物联网与互联网关系密切，物联网是对互联网更深层次的延伸和发展，是一种建立在互联网上的泛在型的网络。

3）智能处理：即利用云计算以及各种智能计算技术，分析众多数据及信息，同时智能化控制物体。

物联网提供传感连接的同时也具有智能处理能力，可以远程智能的控制物体。为了适应不同用户的需求，物联网可以利用云计算以及模式识别等技术从海量数据中识别分析并整理出有用的信息，发现新的应用领域和应用模式。

1.3 物联网的关键技术

物联网技术是一项综合性的技术，它具有三个重要的关键技术领域，即：传感器技术、RFID标签、嵌入式系统技术。这三个关键技术相互交融，使物联网技术实现万物互联，让诸多域能够实现精准定位、远程监控、智能展现等功能。

1）传感器技术作为物联网的核心技术，使其在物与物之间相互连接，进行信息交换与传输的方面起到十分重要的作用。

2）RFID标签是非接触式自动识别技术的一种。RFID标签无须人工操作，在阅读器的感应下可以自动向阅读器发送商品信息，从而实现商品信息处理的自动化。通过无线电讯号感知监测目标并进行数据的记录。

3）嵌入式系统（Embedded system），是一种“完全嵌入受控器件内部，为特定应用而设计的专用计算机系统”。与个人计算机这样的通用计算机系统不同，嵌入式系统通常执行的是带有特定要求的预先定义的任务。

这三个关键性的技术使物联网成功脱颖而出，成为高科技之一，并促进了很多产业进行技术升级与变革。

1.4 物联网技术的应用

物联网技术可以广泛应用于智能家居、军事与安全、科研与教育、环境与交通、制造等各种领域。

1）智能家居

“智能家居系统”是一种全新的家居电器控制方式。不同于传统家居，“智能家居系统”可以一键控制全屋的灯光、电器，使家庭成员可以随心所欲地享受智能家居带来的乐趣：在雨天无需户主动手，窗磁感应器会自动地将窗户关闭；晚上的时候，人路过的地方就会触发灯光感应器，实现智能生活；当冰箱缺少水果的时候，联网冰箱将通过之前设置的程序自动预定水果；当家中没有人的时候，户主外出时，煤气传感器、烟感传感器、红外对射传感器等会随时监控家中的安全。

2）运动监测

運转监测为我们带来了全新的生活方式，实现更精准的个人健康监测模式。平时我们可以利用运动手环、智能手表来监测每天的运动状况；通过在产品中内置传感器，可以监测空气质量和用户的血压、脂肪量等指标，并通过这些指标为用户提供对应的健康指导。

3）智能交通系统

智能交通系统由交通信息采集、互联通信、交通状况监视、交通控制和信息发布五大子系统组成。智能交通系统需要的交通信息，通过布设各种传感器获得。获取的交通信息再使用有线或者无线的网络通信技术进行传输和汇集。所有数据进行融合处理后，可以达到监控和管理交通基础设施以及交通流量的目的，从而为交通使用者及管理者提供对应的服务。

2 物联网在高等教育的应用分析

2.1 物联网在教育中的应用现状

当前，基于物联网、大数据、云计算等现代信息技术已经开始深刻影响了高校的教育和学习方式，物联网在教育中的应用大致可分为三个方面：信息化教学、智慧校园、教育管理。从长远角度来看，物联网应用在教育领域中前景相当广阔。

利用物联网丰富实验教学 ，打破传统实验教学的局限。比如因存在安全问题或缺乏实验器材，令许多实验无法让学生亲自动手做，使用物联网就可以让教学具有安全性、共享性以及智能性。物联网可以在构建智能化教学环境、教学、学校的考勤管理、图书管理及教育安全管理等许多方面。

在物联网应用中，人的行为、习惯等可被数字化的内容均可纳入“物”的范畴，物已经不仅仅是实体概念，而是扩展概念。物联网的发展能够获取原来无法获取的内容。学生抽象的行为如学习方法、学习过程、知识掌握的情况通过各类智能终端可以被捕捉到，并转化为数字化的形式，信息存储后，加上大数据的分析，可以挖掘每一学生的学习规律。

2.2 物联网的云录播系统及相关应用案例

物联网的云录播系统是利用物联网技术与云技术构成的，具有设备的远程管理和故障诊断、云录播等功能的智能管理系统，是升级智慧教室，打造智慧校园，建设校园物联网系统的重要组成部分。

通过物联网云录播的常态化录播和校园网设备的管理，可以实现对各网络设备和教室多媒体设备的控制、管理以及故障诊断。也可以实现对各教室课堂的实况观摩及远程教学等功能。

通过物联网的云录播系统，系统能够自动诊断各教室的设备故障情况，支持移动终端远程诊断；教师可以实现远程控制各种教学设备开关运行，系统按课表提前打开教室所有的设备，实现教学设备的自动化控制；管理员可以对各教室设备、场所实现24小时监控管理；可以同时支持许多学生远程参与课堂教学，有利于资源共享。

2.3 数字化学习中心的应用

随着“互联网+”时代的来临，翻转课堂、微课、MOOC已经成为高校教育的一项重要补充性学习资源。利用移动终端和对应的教学课件，从而引导学生实现自主学习、探究学习、小组学习等高效率和质量的学习方式。信息化设备和数字化资源开展资源，将得到广泛的应用。

2.4 物联网对教育的作用及影响

物联网既方便了校园的统一管理，维护了一个良好的校园秩序，又丰富了在校学生的学习生活。在物联网作用下的课外教学活动激发了学生学习兴趣，拓展了学生知识空间与视野，培养了学生科学探究能力，通过实地的参观、实践，使使学生可以更为直观的体验和感受课外教学活动的乐趣的同时了解学习的本质。

物联网对教育的影响是广泛而又深远的，市场研究公司Gartner（高德纳咨询公司）研究表明，2016年物联网设备的增长率达到30%以上，增长数目超过60亿，2017年全球物联网设备数量达到84亿以上——比2016年的64亿增长30%多，2020年物联网设备数量将达到204亿。由此看出，人们已经深刻认识到物联网的广泛影响。物联网与教育也是紧密相连的，现代社会将先进的物联网技术与现代教学教育理念相结合起来，从事于科学的教学活动中，有利于提高教学模式的协调。物联网在教育领域受益最大的是学生，物联网模式下的教育体系能为学生的常规学习、课后学习、合作学习提供良好的环境和模式，有利于学生自助学习。

3 物联网在教育应用的发展方向

物流产业与市场化进程的快速发展，虽然很多高校都建设了物联网实验室，但普遍存在技术先进性、实验项目设备和实验组织模式等方面的不足，未来发展不是一蹴而就。

3.1 建立开放式物联网创新实验中心环境

目前尽管很多高校都建设了物联网实验环境，但普遍在物流技术先进性，实验项目设置、实验组织形式等方面都存在着不足，应该与企业或相关协会合作，共建创新实验中心。健全高校物流实验环境建设，引入云计算、物联网、大数据和人工智能等创新物流技术，对接产业发展趋势。

3.2 基于数据驱动的物联网应用

在Intel 2015智慧教育信息化峰会上，作为实现智慧课堂的重要媒介之一交互电子白板由Intel与合作伙伴推出了。通过交互电子白板，不仅实现了教学环节的便利与简化，更为主要的是学生在这一解决方案下实现了课堂互动，激发学生创造力和想象空间。在教室环境中，通过端到端的硬件设备创新，将传统教学环节信息单向流动变为双向流动，为精细化、个性化教育打下基础。

基于数据驱动的物联网应用，其基础是需要有海量的数据。但由于智慧教育方面的应用范围不很广泛，当前基于智慧教育方面收集到的数据很有限，无法利用大数据分析来实现个性化教育。但随着数据量收集的扩大和相关领域进行规模化测试后，数据驱动的探索将逐渐应用于教育领域，讓个性化、精细化教育成为现实。

4 结束语

虽然物联网发挥的作用越来越大，但是物联网的研究主要在物流管理等相关领域，在教育领域的研究正处于起步阶段，但随着物联网技术的日益成熟，物联网将在教育领域有着越来越好的发展前景，在物联网模式下，学习者可以最大限度地利用物联网资源，提高学习知识的能力并促进思维的发展。它是互联网与移动通信网之后世界信息产业的第三次浪潮。物联网的发展代表了下一代信息技术发展的重要方向。

尽管物联网技术的应用前景广阔，但同时我们也应认识到物联网从了解到发展不是一蹴而就的，物联网技术在不断更新、突破。随着物联网商用的成熟，教育领域应用物联网的案例和成果会越来越多，物联网是新一轮教育产业革命的重要方向和推动力量，利用物联网的新技术将教育某些方面的劣势转变为优势，推动教育转型升级。

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