物联网技术学范文

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篇1

引言

物联网技术是随着信息产业的第三次革命而逐渐兴起的一项技术，涵盖的领域较广，在我国的发展也逐渐趋向于成熟。我国的智能工业、智能物流、智能交通、智能电网、智能医疗、智能农业以及智能家居等行业中都有物联网技术的身影，物联网技术上上述各行业中应用都取得了一定的成效。早在09年，温总理就在感知中国的讲话中提到了物联网技术的应用。随后物联网技术就迎来了发展的春天，随着物联网研究机构的逐渐建立，现阶段我国各行业的发展都急需物理网技术人才。因此，中职学校应具备一定的大局观，顺应社会发展的需求，加强对物联网技术人才的培养，为社会培养更多的物联网技术人才，进而推动物联网技术在各领域中的应用，最终促进我国社会与经济的深入发展。

1、物联网技术专业的教学现状

现阶段，物联网技术专业受到了我国大多数高校的重视，专门开设了物联网工程技术专业，并将其作为重点专业。但是当前物联网技术教学在我国仍处于探索与实践的阶段，体系还没有发展成熟，也没有太多的先进经验能够借鉴。与此同时，中职学校也逐渐加强了对物联网技术专业的规划与设置。而物联网技术本身具有一定的复杂性，这是因为物联网技术是以计算机网络技术为基础并融合了多种技术而形成的一种新型计算机技术。但是，当前我国的中职院校学多存在学科体系不全面、师资力量较薄弱、教学实训设备较落后、学生基础薄弱以及学制时间较短等问题，使得物联网技术教学质量难以保证。因此，如何在现有条件下，提高物联网技术的教学质量是当前中职学校关注的重点问题。

2、加强物联网技术教学实训的探索与实践

2.1加强对物联网技术教学内容的控制

当前中职学校中物联网技术专业教学的内容不仅包括电子专业中的传感器、电子电路以及单片机编程基础等课程，还包括计算机专业的网页编程、数据库、网络配置以及安卓编程基础等课程，同时还包括电子专业与计算机专业都涉及到的常用软硬件设备课程，这门课程相对来说，具有更加简单实用的特点。2.1.1传感器课程学生通过这门课程的学习，能够对主流的传感器进行有效的识别，并对其基本功能与原理进行全面的理解，以便学生在将来的工作中能够根据实际需求，进行合理的传感器选择。由于传感器是物联网获得数据的重要来源，教师应重视对这一课程的教授，让学生能够对不同传感器拥有的功能进行了解，以便学生在将来工作时，能够根据实际需求，对不同的传感器进行合理利用。2.1.2电子电路课程教师还应重视电子电路课程的教学质量，让学生能够对电子电路相关知识进行有效掌握，并在以后的工作中能够根据实际需求，对电子设备及电路进行正确的识别、安装、应用及测试等。而现阶段我国的电子产品具有较高的集成度以及较好的稳定性，因此，教师在对中职学生进行电子电路课程的教学时，应注重对学生动手能力的培养，确保学生能够安全的进行电线电路的连接，确保电线电路的连接能够达到牢固、美观的目标。2.1.3单片机编程基础课程而单片机编程基础这一课程要求学生能够对简单的编程技术进行掌握，同时还要求学生能够掌握程序的写法，让学生在今后的工作中，能够对其进行简单应用。但是还应注意的是，单片机编程这一课程是高校计算机专业学生的课程，具有难度较大的特点，因此，中职教师在对学生进行基础教学中，应降低对学生的要求。一般来说，中职学生只需掌握单片机编程基础知识即可。某些同学如果对这门课程比较感兴趣，可以在掌握基础知识后，自行深入学习。2.1.4网页编程课程学生能够灵活的运用C#语言在IIS平台上制作动态网页，已适应社会发展的需求。由于C#语言作为现阶段动态网站开发过程中使用最多的编程语言之一，具有丰富的功能，使用较为简便，具有极强的扩展性，因此，学生通过对C#语言的学习与掌握，不仅能够进行物联网的搭建，同时还能够在网络公司与软件公司中得到有效的应用，进而为学生拓宽了就业面。2.1.5数据库课程教师应加强对数据库课程的教学，确保学生能够完成数据库服务器的搭建，并确保数据库服务器能够安全稳定的运行，完成简单的数据表的创建，以满足测试、调试的需求。而数据库在实际工作中的应用与管理都对工作人员的学历具有较高的要求，因此，中职学生应将学习的重点放在数据库基础知识的学习上。应将MSSQL、MYSQL和ACCESS等作为主要学习的数据库，这些数据库软件具有操作方便且实用性强的特点。2.1.6网络配置课程教师还应加强对网络配置课程的教学，确保学生能够对常见的网络进行配置与管理。这门课程主要包括交换机、路由器、防火墙、VPN和无线设备等方面的知识，这些知识在物联网技术中的应用具有较大的弹性空间。2.1.7安卓编程基础课程教师还应加强对安卓编程基础课程的教学，确保学生在完成这一课程的学习后，能够在安卓环境中，进行相关APP的制作开发。这就要求学生要能够对各种网络程序的资源进行应用，还要求学生能够利用美化操作来优化APP。这是因为安卓系统是我国应用最普便的开发环境，不仅存在于手机中，同时还存在各种智能电视与相关平台中。鉴于此，学生应重视这一课程的学习，以实现对安卓系统的有效应用。人们通过对安卓系统的使用，能够对传感器与网络中的数据进行有效的查询、汇总与管理。因此，中职学生应对安卓编程基础课程进行全面的学习与掌握。2.1.8常用软硬件设备课程教师还应重视常用软硬件设备课程的教学，让学生能够对实际工作中可能会用到的各种常见的软硬件设备具有一定的应用能力。比如对LED展示屏、RFID设备、打印机、开关量采集器以及模拟采集器、串口服务器等的应用。这些常见的软硬件设备的使用已经十分普及，这是由于上述软硬件设备具有应用便捷的特点，特别是有些而且已经具有了完善的软件与配置程序，因此，被广泛应用于各行各业中。

2.2加强对物联网技术教学实训的探索

中职学校还应加强对物联网技术教学实训的探索与实践，在现有条件下，提高对物联网技术教学实训的力度，对现有的网络专业课程进行合理的调整。首先，中职学校应对现有的学科进行调整，比如，可以将物联网技术教学加入到现有的计算机网络技术、计算机软件以及电子技术应用等专业。其次，中职学校还应加强对物联网技术相关专业的教学资源与实践的有机整合，制定出一套全面完整的物联网技术专业教学课程及实训实践的方案，为物联网技术人才的培养指明方向。最后，中职学校还应根据企业对物联网技术应用的实际要求，对实训课程进行调整，确保中职学生能够满足要求。同时学校可以定期举办物联网应用技能比赛，通过比赛能够加强中职学生对物联网知识的理解、掌握和应用，提升综合创新应用设计水平和就业竞争力，帮助学生顺利实现由学校毕业生到企业所需人才的转变，掌握最新的市场脉搏。

2.3加强对物联网技术的实训室的配置

中职学校还应加强对物联网技术实训室的配置，为学生进行物联网技术实训提高较好的硬件条件。首先，中职学校应对现有的网络工程的实践教学配备进行合理的改造与应用，并合理的购置物联网实训模块相关设备来实现对物联网应用工程环境与实际应用环境的模拟，最终形成理论与实践一体化的物联网技术实训室，进而对中职学生进行系统的物联网技术应用的培训。其次，校方还可以与企业加强联系与合作，通过企业提供的支持来建设实训室，并与企业建立人才培养合作计划，提供实训教学质量，甚至可以定向向企业输送人才。最后，校方应满足企业对才的实际需求，在设置实训课程时，可以对企业的相关意见进行合理参考，确保为企业培养优秀的物联网技术人才，确保其在日后的工作中能够为企业带来经济效益，而这也是企业对实训室建设进行投资的主要目的。结语综上所述，随着物联网技术在我国各行业中应用的普及，当前物联网技术相关人才严重缺乏，中职学校应以此为出发点，加强对计算机网络技术专业物联网技术教学实训的实践与探索，通过加强对物联网技术涉及到的各门课程的教学，提高学生对物联网技术知识的掌握与应用能力，同时加强对物联网技术教学实训的实践与探索，并加强对物联网技术教学实训室的配置，进一步提高学生对物联网技术的应用能力，进而提高学生的就业竞争力，最终达到提高就业率的目标。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育.中等职业学校专业教学标准---信息技术类（第一辑）[M].高等教育出版社，2015.

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中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）01（a）-0162-03

物联网（Internet of Things，IoT）概念最早于1999年由美国麻省理工学院提出，随着技术和应用的发展，物联网内涵不断扩展[1]。目前业界普遍认为：物联网是通信网和互联网的拓展应用和网络延伸，它利用感知技术与智能装置对物理世界进行感知识别，通过网络传输互联，进行计算、处理和知识挖掘，实现人与物、物与物信息交互和无缝链接，达到对物理世界实时控制、精确管理和科学决策的目的[2-5]。

物联网可以广泛应用于经济社会发展的各个领域，引发和带动生产力、生产方式和生活方式的深刻变革，成为经济社会绿色、智能、可持续发展的关键基础和重要引擎[6]。近年来，在“两化融合”和“感知中国”等国家战略背景下，物联网发展受到了我国政府、科研、教育、产业界的高度关注。我国经济社会各领域蕴含巨大的物联网应用潜能，众多行业对物联网技术人才需求旺盛[7]。为此，中国传媒大学于2012年通过教育部审批，依托理工学部信息工程学院网络工程系开办物联网专业方向，成为全国较早面向本科生开设物联网专业方向的高校之一。

1 课程教学目标

《物联网技术与应用》是网络工程系物联网技术专业方向学生学习的第一门专业课，其主要目的是使学生了解物联网的基本概念和相关技术，对物联网在各个领域的典型应用有所认识，在此基础上了解物联网系统的整体框架，明确物联网工程各个专业课程的意义和课程之间的关系，为后续的学习打好基础，同时激发学生的学习兴趣[8]。因此，《物联网技术与应用》课程的讲授成功与否关系到物联网人才培养的质量，进而影响到我国物联网技术发展的进程[9]。

2 课程知识体系及内容安排

2.1 知识体系

物联网的架构分为3个层次：感知层、网络层和应用层，如图1所示[1]。

感知层是物联网的“皮肤”和“五官”，用于识别物体、采集信息，是联系物理世界与虚拟信息世界的纽带。感知层中的自动感知设备包括：RFID标签与读写设备、传感器、GPS、智能家用电器、智能测控设备等；感知层中的人工生成信息设备包括：智能手机、智能机器人等。

网络层分为接入层、汇聚层与核心交换层。接入层通过各种接入技术连接最终的用户设备。汇聚层的功能为：汇接接入层的用户流量，进行数据分组传输的汇聚、转发与交换；根据接入层的用户流量，进行本地路由、过滤、流量均衡、优先级管理，以及安全控制、地址转换、流量整形等处理；根据处理结果把用户流量转发到核心交换层或在本地进行路由处理。核心交换层为物联网提供一个高速、安全与保证服务质量的数据传输环境。汇聚层与核心交换层的网络通信设备与通信线路构成了传输网。

应用层可以进一步分为管理服务层和行业应用层。管理服务层通过中间件软件实现了感知硬件与应用软件物理的隔离与逻辑的无缝连接，提供海量数据的高效、可靠地汇聚、整合与存储，通过数据挖掘、智能数据处理与智能决策计算，为行业应用层提供安全的网络管理与智能服务。行业应用层由多样化、规模化的行业应用系统构成，包括：智能电网、智能环保、智能交通、智能医疗等。

此外，涉及感知层、网络层与应用层的共性技术包括信息安全、网络管理、对象名字服务与服务质量保证等。

2.2 内容安排

《物联网技g与应用》课程的内容安排[10-12]如图2所示，其中，各部分包含的主要内容有[1-6]以下几方面。

物联网概论：物联网发展的社会背景、技术背景；物联网的定义与主要技术特征；物联网体系结构；物联网关键技术与产业发展。

RFID技术：自动识别技术的发展背景、条形码简介、磁卡与IC卡的应用、RFID、RFID应用系统结构与组成、RFID标签编码标准。

传感器技术：传感器；智能传感器与无线传感器；无线传感器网络；无线传感器网络通信协议与标准。

嵌入式技术：智能设备的研究与发展；集成电路；嵌入式技术的研究与发展；RFID读写器与中间件软件设计；无线传感器网络节点设计；可穿戴计算研究及其在物联网中的应用；智能机器人研究及其在物联网中的应用。

移动通信技术：通信技术的发展；移动通信技术的研究与发展；3G技术与移动互联网应用的发展。

定位技术：位置信息与位置服务；物联网中的位置服务；定位系统；移动通信定位技术、基于无线局域网的定位技术、基于RFID的定位技术、无线传感器网络定位技术。

数据处理技术：物联网数据处理技术的基本概念；海量数据存储技术；物联网海量数据存储与云计算；物联网数据融合技术；物联网中的智能决策。

信息安全技术：物联网信息安全中的四个重要关系问题；物联网信息安全技术研究；RFID安全与隐私保护研究。

物联网的应用：智能电网；智能交通；智能医疗；智能物流。

3 课程教学方法

自2014年春季学期《物联网技术与应用》课程首轮授课起至今，笔者已从以下几方面做了有益尝试，取得了良好的效果。

3.1 采用“翻转课堂”模式将课堂内外相结合

翻转课堂译自“Flipped Classroom”或“Inverted Classroom”，是指重新调整课堂内外的时间，将学习的决定权从教师转移给学生。该教学模式需要学生在课后完成自主学习，即自主规划学习内容、节奏、风格和呈现知识的方式，可以通过看视频讲座、听播客、广泛阅读各种书籍、与其他同学讨论等方式进行。教师则采用讲授法和协作法来满足学生的需要和促成他们的个性化学习，其目标是为了让学生通过实践获得更真实的学习体验。翻转课堂是对传统课堂教学结构与教学流程的彻底颠覆。

在该课程的讲授方式上，笔者尝试引入“翻转课堂”模式，转变以往授课过程中教师“满堂灌”、学生只是被动接受的传统教学模式，利用教学实践中小班授课、学生人数较少的优势，使每位同学都有机会走上讲台，轮流充当“教师”的角色，过一把“教师瘾”，从而充分调动学生的学习积极性和主动性。具体的实施过程为：首先，请每名学生选取物联网学科中自己较为感兴趣的一项具体技术作为自己的讲授对象，通过广泛查阅书籍文献资料、上网搜索最新科技资讯等方式了解该项技术的来龙去脉、前世今生及发展前沿。然后，请学生自制课件，通过文字、图片、视频等方式形象生动地向大家讲解艰涩枯燥的具体技术内容。其间，其他同学可以随时提问，形成良好的互动效果，极大地活跃了课堂气氛，同时也锻炼了学生的逻辑思维能力和语言表达能力。最后，由教师点评学生的表现，指出其讲解的优缺点，并补充完善知识点内容。学生的个人表现很大程度上决定了该门课程的个人结课成绩。通过3年来具体的实践，笔者发现学生们搜集资料的深度和广度都远远超出了笔者的预期。作为老师，在授课的同时也收获了很多新知识，达到了教学相长的目的。

3.2 教学与科研相结合

教师授课过程中应避免简单生硬地照本宣科，而应以自身的科研经历和科研体会现身说法，以激发学生的学习兴趣。物联网作为一门新兴学科，发展日新月异。每轮备课时都要加入新的科技进展，对于教师来讲，在科研方面需要不断地关注科技前沿动态，及时更新知识，极具挑战性。就笔者而言，由于一直从事数据挖掘领域的研究，在讲授第八章《物联网数据处理技术》时，就结合目前正在进行的有关电视节目受众收视情况的数据挖掘研究课题，以实验中具体的数据、模型为例，为学生讲解数据挖掘技术的具体流程和其中的关键步骤，从而进一步加深学生对该技术的理解程度。

3.3 “走出去”与“引进来”相结合

“走出去”是指教师应当经常参加国内外相关教研机构组织的高校物联网专业建设的培训班、研讨会等，广结同行，吸取其他兄弟院校专业建设、课程改革的成功经验，达到“它山之石可以攻玉”的目的。此外，还可以与国内一些专业从事物联网技术的企业建立良好的合作关系，建立学生实习、实训基地。学生可以到企业实地参观相应的产品生产线，以便与课堂中学到的知识点概念、原理联系起来，获得感性认识，从而加深理解。同时，学生可以利用寒暑假时间到企业实习或选派学生到企业进行毕业设计，不但使学生掌握了物联网技术、熟悉了企业的运行模式，还可以为企业提供专业的人才，拓展学生的就业渠道[13]。

“引进来”是指教师应当定期邀请国内外物联网专业的权威教授、相关技术人员走进课堂、走上讲台，为学生带来最新的行业发展信息。此外，在教材选择方面，教师应当不局限于国内出版的一些经典教材，还应当广泛引进国外的外文教材，追踪国际领先的前沿技术[14]。

综上所述，文章从“物联网技术与应用”课程的教学目标、知识体系及内容安排、教学方法等方面进行了探讨。由于物联网技术是近年来的新兴技术，该课程也是中国传媒大学理工学部信息工程学院网络工程系自2014年首次引入的新课程，一切还在逐步摸索过程中，因此，探寻一套适合本专业学生的课程教学方案任重道远。

4 结语

此文是笔者近3年来参加物联网专业建设研讨班培训、备课、授课的心得体会。由于笔者的验有限，考虑问题难免有失偏颇，望与各位读者共同探讨。作为一名青年教师，笔者未来仍然需要逐步沉淀，不断思考、总结、实践，为培养出社会需要的物联网专业人才贡献力量。

参考文献

[1] 吴功宜，吴英.物联网工程导论[M].北京：机械工业出版社，2012.

[2] 刘云浩.物联网导论[M].北京：科学出版社，2010.

[3] 王志良，石志国.物联网工程导论[M].西安：西安电子科技大学出版社，2011.

[4] 王汝传，孙力娟.物联网技术导论[M].北京：清华大学出版社，2011.

[5] 张凯，张雯婷.物联网导论[M].北京：清华大学版社，2012.

[6] 黄东军.物联网技术导论[M].北京：电子工业出版社，2012.

[7] 詹青龙，刘建卿.物联网工程导论[M].北京：清华大学出版社，2012.

[8] 石志国，王志良，丁大伟.物联网技术与应用[M].北京：清华大学出版社，2012：9.

[9] 陈明，王锁柱.物联网的产生与发展[J].计算机教育，2010（12）：1-3.

[10] 教育部高等学校计算机科学与技术专业教学指导分委员会.高等学校物联网工程专业实践教学体系与规范[M].北京：机械工业出版社，2011.

[11] 吴功宜.对物联网工程专业教学体系建设的思考[J].计算机教育，2010（21）：26-29.

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作者简介：吴怀广（1976-），男，山东聊城人，郑州轻工业学院计算机与通信工程学院，讲师；赵家明（1985-），男，河南淮滨人，郑州轻工业学院计算机与通信工程学院硕士研究生。（河南 郑州 450002）

基金项目：本文系郑州轻工业学院博士科研基金（项目编号：2011BSJJ015）、河南省教育厅科学技术研究重点项目（项目编号：13A520373）、国家自然科学基金项目（项目编号：61201447）的研究成果。

中图分类号：G645 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）13-0223-02

对于移动学习的论述，不同的研究者从不同的角度出发提出了自己的观点。[1]近年来，移动技术的优势已为高校教育模式的新一轮变革创造了条件，移动学习已经成为继远程学习和数字化学习之后教育发展的新阶段。随着科技信息化的进一步发展，移动学习必将对教育领域带来巨大影响。

物联网（Internet of Things，简称IOT）又称为传感网，是互联网从人向物的延伸，是指在真实物理世界中部署具有一定感知能力和信息处理能力的嵌入式芯片与软件系统，通过网络设施实现信息传输和实时处理，从而实现物与物、物与人之间的通信。[2，3]RFID作为构建物联网的“皮肤”，本质上是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，从而实现对各类物体在不同状态（移动、静止、恶劣环境）下的自动识别和管理。通过在移动学习者的手机SIM卡上贴上RFID电子标签，当移动学习者携带具有RFID电子标签的手机SIM卡通过标签识别器时，电子标签被标签识别器自动感应并通过无线网络将电子标签中的信息传送到信息处理中心，经过处理之后再将处理结果发送到标签识别器上，从而实现灵活、高效的自动身份识别和信息管理。

一、移动学习模型设计原则

移动学习是信息技术发展的产物，但归根结底，移动学习的落脚点仍然是学习。一种学习方式要选取与之适应的学习理论基础，因此对移动学习的运用和研究需要学习理论的指导，文献[4、5]对此进行了详细的论述。

通过分析后发现，学习方式现已明显地从传输及行为主义范式转向建构主义和社会认知范式，并将主动的学习者置于学习活动的中心。因此，学习不仅是学习者掌握学习内容的过程，本质上更是一种通信交流的过程。鉴于这些特点，在构建移动学习模型时要着重关注以下几方面：

（1）构建的移动学习模型不仅要多鼓励学习者之间的协作交流，还要鼓励他们积极参与和特定社会群体的讨论、交流。在讨论中学习，并最终达到获取知识的目的。

（2）在学习模型设计中要以学习者为主体，学习内容和活动的组织安排要与学习者的具体社会实践相关联。同时把知识的获得与学习者的发展、身份建构等统合在一起，学习者能根据自己的需求选择自己的学习内容，以自己喜欢的方式进行移动学习，在自己想要学习的任何时间、任何地点进行学习。从学习开始到结束，该模型都要给予学习者最大的主动权。

（3）结合物联网技术，使后台能实时感知、追踪移动学习者所处的环境，根据相关情境向移动学习者推送相关知识，提供必要服务。或可根据情境呈现相应问题，营造问题解决环境，建立移动探究式的学习模式，营造参与式模拟的学习体验。

（4）该模型能够对移动学习者的学习过程进行跟踪，分析归纳出学习者的行为偏好、知识结构、学习习惯等，并记录到相关数据库中。

（5）该模型能为用户提供友好的人机界面、良好的使用体验、便捷的知识获取、新奇的探索应用、简单方便的沟通交流以及强大的服务支持。从而改善学习者的学习体验，降低学习者在使用该模型学习时出现的挫折感（挫折感能够导致学习者对该移动学习模型的信任度下降并随之减少在该模型下的学习）。

二、移动学习模型的构建

1.移动学习模型基本框架

通过具体分析上文中论述的移动学习模型设计原则，结合物联网技术，利用现有的无线通信网和校园WIFI网，并把相关需求映射到具体功能模块，下文构建了一个基于物联网技术的分层移动学习结构模型，其基本框架如图1所示。

2.该模型功能概述

该模型主要分为两个逻辑部分，从下而上依次为移动学习端和综合支持平台端。两个部分及其内部模块各自分工并相互协作，共同为移动学习者进行移动学习提供技术支撑。另外，移动学习者可以使用移动设备随时访问远程物联网实验室。各模块的功能描述如下：

（1）移动学习端。

1）移动学习设备：包括智能手机、平板电脑、PDA等学习者手持式移动设备，并已运用RFID技术对其进行过标记。这些设备是进行移动学习的载体和必要前提。

2）跨平台智能客户端：学习者进行移动学习的人机接口，移动学习相关的应用、服务集，并可添加智能秘书，为用户提供智能、新奇、类人的亲切服务。并通过开发出针对不同移动设备系统的客户端，实现设备端异架构平台的接入。

（2）综合支持平台。

1）平台接入模块：实现移动学习信息流的接入汇总和分发，移动接入网通信协议的解包和封包等。

2）信息综合分析处理系统：实现移动端的接入身份识别，信息传输的加、解密，为移动端的智能提供后台技术支撑，处理移动端推送的信息和反向信息分发，相关信息流的综合处理、分流、复用等。

3）后台支持子系统。

环境监控和对象跟踪模块：结合移动端设备上的RFID标签、GPS芯片和手机地图，此模块可实现对移动学习者的校园监控、学习环境识别、移动学习者周边环境的实时感知等功能，并在适当的时间和地点给予学习者以学习提醒，将学习资源主动推送给移动中的学习者。

虚拟社区交互平台：集成实现基于语音、视频、文字等多种信息媒介的通信和交流互动功能，为移动学习者提供方便快捷的通信链接，强大的群组间问题讨论，信息交流共享支持，在线虚拟团队功能。

用户信息统计分析系统：结合a子系统，通过跟踪移动学习者的学习时间、学习过程、学习活动范围、访问过的网站和阅览过的相关内容等，运用数据挖掘技术对学习者的行为和偏好进行采集、分析，以便系统能够对不同的学习者推送其可能感兴趣的学习资源，提供更有针对性的学习建议和个性化的学习服务。

教学管理模块：实现移动学习者的培养流程和课程进度跟踪、实施双向教学评价考核、相关课程和扩展知识推荐、学习辅助工具集成和成绩查询等功能。并集成了学习评价系统，通过对学习者的学习时间、阅览和创建学习对象的数量、参与交流与协作的频率指标等进行统计分析，得出关于学习者的学习积极度、学习深度和学习效果的综合评定，连同换算后的学分一并记录到后台相关数据库中。

考试系统：通过调用后台数据库的试题库，根据移动学习者的学习进度，可满足学习者的不确定性随时主动测验，完成整个系统对学习者近段学习效果和知识掌握情况的跟踪评定。

4）后台数据库。

用户信息数据库：记录移动学习者的唯一识别信息及其基本信息、考试成绩、能力增长以及其他成就、兴趣偏好等用户信息。

线上学习资源数据库：存放专门针对移动学习优化过的大量课件资源、考试试题库、知识库、新闻消息库和有关系统运行的数据等。

3.远端物联网实验室

允许移动学习者利用移动终端远程接入实验室，并操作物联网实验设备，远端完成实验，以便随时捕捉移动学习者的瞬间灵感，并为其提供实验支持。

三、总结

上述模型注重移动学习者在学习过程中与人交流的重要性，避免了移动学习时由人—机对话所导致的情感交流缺失。通过对学习者学习过程的全程跟踪，及时对学习者的能力成长和学习进步进行肯定与鼓励，最大限度的降低了学习者的学习挫折感。根据后台数据库记录的学习者的兴趣偏好信息，并利用物联网技术打造的情境感知能力，可以为学习者推送更适合、更有针对性的知识，从而为每个在线用户打造量身定制的培养模式和全方位的服务支持体系，体现了“因材施教”的教育理念。

总之，该模型围绕着“为移动学习者打造成功的学习体验”这一中心，为学习者提供了友好的人机界面、高效的无线网络、丰富的学习资源、有效的交流与协作及个性化需求，可在很大程度上提高移动学习的效果。

参考文献：

[1]叶成林，徐福荫.移动学习研究综述[J].电化教育研究，2004，

131（3）.

[2]李俊华.基于物联网的智能数字校园研究与设计[J].梧桐学院学报，2010，20（3）.

[3]张豪锋，王春丽.基于RFID的移动学习资源推送系统设计[J].中国电化教育，2012，（2）.

[4]叶成林，徐福荫.移动学习及其理论基础[J].开放教育研究，

篇4

引言

提高教学质量是高等教育发展的核心任务，大学课堂教学改革已经势在必行。目前，国内课堂教学中出现教学效果不理想、学生学习积极性和主动性不强等问题，“以教师为中心”的传统教学模式遇到了挑战。MOOC的出现带来了希望，其“以学生为中心”的理念改变了当前的教学模式，即知识传递在课前，知识内化在课上。MOOC为高等教育带来了生机，但也存在在线参与度不够、学习质量低等问题。SPOC是应用于校内教学的在线教学模式，主要解决MOOC（慕课）缺少师生之间互动、学生成功率低等问题[1]。SPOC的提出是为了解决MOOC实施过程中所面临的问题，其对高等学校校园课程的学习以及学生个性化发展、素质能力的提高有重要意义。在高等学校展开SPOC课程建设与应用研究探索，可以促进高等教育改革，又可以辅助课堂教学，提高高等教育教学质量。现代信息技术加速融入高等教育领域，促进教育教学模式改革，提高人才培养质量，是当前高等教育教学改革的重要突破口[2]。雨课堂是先进的智慧教学平台，可以助力于传统课上教学。雨课堂融合信息技术与教育教学过程，建立课内课外教学之间的桥梁，让课内课外全贯通。本文结合SPOC和雨课堂的特点，提出基于SPOC和雨课堂课内课外混合教学模式，旨在提高学生学习质量，促进学生个人能力的提升。

1SPOC和雨课堂概述

1.1SPOC概述

SPOC是MOOC的升级版，它是校内小范围的在线课程。学生可以在课前学习相关视频等资源，课上探究知识内化，课后反思巩固知识。国内一些学者相继对SPOC教学流程、SPOC+翻转课堂、面向SPOC的混合设计与实证研究[3-6]等方面进行了有效探讨，国内的高等院校及培训机构，如清华大学学堂在线、大学MOOC平台、爱课程平台等都相继开展SPOC的教学实践。对于SPOC的教学应用研究，国外的一线教师及研究者都做过不少尝试，重点针对教学设计、教学方式、互动交流、资源整合等方面展开研究，例如哈佛大学、加州大学伯克利分校等都推出各自的SPOC课程。

1.2雨课堂概述

雨课堂是一个兼具智能化和数据可视化的智慧学习平台，它集个人移动设备（手机、平板等）、PPT和微信于一体，为课内课外教学环节提供多方面的学习服务支持，能够全过程采集数据，比如课前学习测试、课堂交互练习、课后考核评价，每一环节都可以获得有效的数据分析，这将为教学提供智能化、个性化和可视化学习服务支持[7-9]。雨课堂能够将学习资源推送到手机端，无论课前还是课后都可以随时随地开展自主学习，完成测试题并评估学习状态；同时课上还可以同步教师PPT，通过多种形式的互动，教师实时掌握学生的学习动态。雨课堂全过程记录学生学习行为数据，这些数据分析让教师精确了解教学状态，让学生清楚知道知识不足之处[10]。

2基于SPOC和雨课堂课内课外混合教学模式

手机、平板等移动设备的普及，课内课外混合翻转教学模式作为一种崭新的形式，越来越被教育工作者所接受。这种教学模式可以突破时空限制，随时随地进行。雨课堂智慧学习平台为方便学生开展课外线下学习提供了便利，为此将结合SPOC和雨课堂智慧学习平台，建立“以学生为中心”的课内课外混合教学模式。这种教学模式由课前学习、课中内化和课后提升三部分组成，如图1所示，充分利用SPOC和雨课堂将传统以教师为主导向以学生为主的教学模式转变，满足学生个性化学习需求。（1）课前教师导学、学生自主学习。教师通过雨课堂课前导学公告，学生通过SPOC平台自主学习有关资源（微视频、PPT等），师生、生生之间通过微信群共同讨论交流，完成预习内容。教师通过雨课堂课前测试题，精准掌握学生学习状况，并汇总存在的共性问题，以便设计课堂教学形式与内容；同时可以查看哪些学生没有完成测试，可以给予提醒。（2）课中答疑解惑、促进知识内化。教师通过雨课堂实时推送PPT，根据课前收集的问题汇总以及学生学习状况，了解学生的学习困难，有针对性地组织教学，师生之间答疑解惑，形成互动讨论模式。对于重要的知识内容教师通过雨课堂布置扩展任务，开启分组合作模式，根据学生完成情况进行点评。学生利用雨课堂完成任务，并积极与老师进行课堂讨论，将学习动态实时反馈给教师。课中有针对性的教学内容和教学形式设计，促进每个学生掌握知识。（3）课后反思、知识掌握。在SPOC学习平台上布置知识，延伸拓展学习任务，雨课堂课后作业，引导学生复习和巩固，结合课前、课中开展过程性评价。教师利用雨课堂后台数据统计功能，及时了解学生对学习内容的掌握情况，对存在很大问题的学生给予学习预警，并进行个性化指导。教师和学生课后总结与反思，调整与促进后续教与学效果。

3基于SPOC和雨课堂课内课外混合教学模式应用案例

篇5

中图分类号：G434 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2014）20-0070-03

一、引言

近些年来，一场关于物联网的风暴席卷全球，物联网（Internet of Things， IOT）技术被称为继计算机技术、互联网技术和移动通信技术之后的信息产业技术的又一次技术浪潮，它代表了下一代信息技术发展的重要方向。[1] 我国于2009年制定了“感知中国”的战略性新兴产业规划，将其列为重点研究领域。[2] 如果说在过去的十几年中，计算机和互联网技术深刻的改变了现代教育教学模式，使得单纯的依靠纸质的教育模式发展到现在依靠多媒体教学平台和远程教学平台等新型教学模式。那么物联网技术将使现代教育教学迈向更高的高度，是现代教育教学模式提升的新的发动机，将使得现代教育教学模式产生质的飞跃。

在教育领域，新课改提出“大力推进信息技术在教学过程中的普遍应用，促进信息技术与学科课程的整合，逐步实现教学内容的呈现方式、学生的学习方式、教师的教学方式和师生互动方式的变革，充分发挥信息技术的优势，为学生的学习和发展提供丰富多彩的教育环境和有力的学习工具”的要求。[3] 目前计算机多媒体技术日臻成熟，特别是微处理器技术的发展，使得信息装备从巨型化走向微型化，学生可以通过微型个人终端设备了解知识。作为下一代“计算无处不在”的关键技术，[4] 无线传感器网络技术的发展，为物联网技术在教育改革领域的发展提供了保障。在新的时期，高校必须具有科技敏锐性，需要不断采用新技术、新方法提高教学管理，以更好的服务于学生，所以有必要在教学领域引入物联网技术，提高管理效率和质量。

同时，当代高校大学生更具有自我探索精神和独立思考的能力，他们对新事物嗅觉更灵敏，接受速度更快，对高新技术的出现和应用热情更高。将物联网技术应用于现代创新教育模式中，在提升教学管理水平的同时，也有利于激发学生的好奇心和对新技术的感知能力。物联网技术将有助于全面提升教学水平和教学环境，加快推进教育现代化进程。教育物联网的时代已经来临，基于物联网技术的教学模式创新研究可以有效为当前高校教育教学模式探索拓宽思路。

二、物联网技术特征

物联网技术是指通过射频识别（RFID）、红外感应器、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种网络技术。[5，6] 物联网是一个全球的基础网络，通过数据获取开发和通信能力，将实际物体和虚拟物体联系在一起。该网络包括现存的互联网及其延伸和拓展，并具有具体物体识别、传感器、激光扫描器和通信连接功能等为其提供独立联合服务和应用基础。[7]

物联网是利用无所不在的网络技术建立起来的，主要有以下几个特点：全面感知，利用RFID、传感器、二维码以及其它各种感知设备，随时随地采集各种动态对象，全面感知世界；可靠的传输，感知的信息通过以太网、无线网、移动网进行实时传送。[8] 无线网络已经全面覆盖，感知信息的自由传送成为现实。智能处理，利用云计算技术及时对海量信息进行处理，实现智能化的控制和管理，真正达到人与物的沟通，如图1所示。

三、传统课堂教学中面临的挑战

1.教学资源有限和教学过程单一

在传统课堂教学中，教学资源比较有限，特别是在早期，一块黑板、一本书、一支粉笔贯穿整个教学过程。在互联网时代，多媒体技术在课堂教学中被普遍使用，将内容投放到黑板上，图文并茂，使得教师更专注于知识的讲解，极大地提高了课堂教学效率，也提高了学生的兴趣。但是目前的教学模式中，单纯依靠教师讲解或使用投影设备的“开会式的学习”枯燥、呆板，学生缺乏主动；教师的“主导”几乎完全代替了学生的“主体”，课堂教学缺乏活力。这种传统教学模式使得学生过分依赖教师与书本，造成主体意识淡薄，缺乏创新精神，阻碍其素质全面发展。单调枯燥的方式对学生已经不再具有吸引力，有限的教学资源和单一的教学过程已经不能满足课堂中学生的需要。

2.繁琐的传统的教学管理需要投入大量的人力物力，费时费力，并且可靠度差

当前学校教学活动中，需要让学生使用大量的教学仪器设备，各个学科都配备了教学实验室，作为学校的固定资产，需要有专人负责设备的管理清点工作。每一个教学实验室，在每一天都会有不同班级参与实验学习。一方面，为了防止资产流失，需要投入大量人力物力进行教学管理，另一方面，还需要专业人员随时监督，防止设备仪器或者原材料对学生造成伤害。不但费时费力，可靠性也差。

3.传统的课外教学过于单一、枯燥，难以调动学生的积极性

课外教学被称之为第二课堂，是在课堂教学以外，以发展学生的个性特长、开发智力、培养能力为中心，有计划地开展各种教育教学实验活动。传统课外教学主要使用互联网进行远程教学，这虽然可以方便学生在任何地方和任何时候都能进行学习，但是学生和教师直接交互较少，主要是学生听、教师教的方式，学生被动的接受，互动性差。

四、基于物联网技术的教学模式

1.利用物联网技术构建智能化教学环境

物联网技术的发展使现实世界中的物体具有感知性和智能性成为可能，可以实现人与机器之间的交互、人与物品之间的交互、人与人之间的社会互。客体可以借助物联网技术与虚拟环境进行无缝连接，人与物可以进行交流。在课堂教学中，学生可以有选择的获取教师内容，教师可以即时捕捉、分析学生在学习过程中的需求信息，并进行相应调整。为实现学生出勤情况的智能统计，可以将RFID芯片集成到学生一卡通中，教室设置自动感测RFID信息系统，即时统计学生人数。教务管理部门也可以通过网络查询学生出勤情况。

对于年龄段较小的学生教育中，可以让幼儿佩戴腕带式标签，学校通过信息系统自动检测学生体温，当体温异常时，系统将发出警报并通知相关人员，及时进行处置，同时还可以在标签中配备定位系统，随时了解学生的位置，避免幼儿走失和被拐卖，即使发生意外，也能被及时找到。物联网技术还可以用来控制教室中的教学设备，教室内安装具有光敏和温控的传感器节点，通过智能调节系统，根据教室光线强弱自动调节教室窗帘的开关，也可以根据温湿度高低调节空调温度或者进行通风切换。

2.利用物联网技术丰富实验教学活动

当前实验过程主要是让学生到指定的实验环境中进行相应实验，但是对于一些需要采用远程教学的活动，如成人教育、远程教育等，学生无法实时参与教学实验。物联网技术使达到与现场教学类似的效果成为可能。通过在实验室和远程终端配置RFID设备，在本地实验室将实验器材加入到物联网环境中，实验过程数据被实时采集，并通过网络传输到达远程终端，实验者在远程通过RFID设备可以实时监测数据的变化。教师在授课过程中可以通过实验仪器上的RFID远程控制教学仪器，通过网络传输方式，将实验过程与结果实时显示在课堂中，学生也可以远程控制实验设备，调整实验参数，观察实验结果，实现实验教学的网络化与智能化。

物联网技术还可用于校园安全管理，当前学校学生人数密度大，社会闲散人员伪装成学生进入学校盗窃事件时有发生。可以在宿舍门口设置RFID系统，自动检测学生配戴的智能标签，在显示屏显示学生图像信息，物管人员很容易区别校内外人员，以保证校园安全。

3.利用物联网技术实现课堂教学效果的实时测评

当前教学评测一般以督导组听课，学期末学生对教师系统评分为主，这种模式对评价教师教学水平，督促教师重视教学质量方面效果明显。但是面临的主要问题是主观性强，督导组听课次数有限，学生评价一般在考试成绩公布后进行，课程已经结束相当长一段时间，学生在评测时随意度大，反应实际情况差，同时也不能反应学生课程活动的情况。教学活动是双方面的，教学评测需要教与学的双方参与，所以教学评测需要反应教师和学生两个方面的效果，而物联网为此提供了技术可能。实时教学测评是基于学生互动反馈系统，可反复使用。为每个学生配备简易传感节点，或者在每个课桌上安装简易传感节点，学生在一堂课结束后，可以及时通过传感器节点信息输入屏将教学信息反馈给教师或者教务处。另一方面，教师可以通过传感节点捕捉学生上课时的听课状态，教师根据学生反馈的信息及时调整上课方式或内容。

4.利用物联网拓展课外教学

课外教学是学校教学的第二课堂，可以有效拓展学生知识空间和激发学生学习兴趣。在一些实践性较强的课程中，比如农学、林学等相关课程，学生通过实地参观学习可以获得直观的体验与真实的感受。当前农业、林业与物联网技术正逐渐密切结合，建立相应的农业物联网和林业物联网基地。通过在学校开展基于物联网技术的应用实践活动，让学生了解学习当前的先进测量技术和传感技术，使得学生密切关注物联网技术在实际应用的发展动向。

五、在现代教学中应用物联网技术的重要意义

1.有利于建立全面和主动的教学管理体系

当前大学校园的学习环境相对比较宽松，学生时间较自由，利用物联网技术可以实现教师和学生的无缝连接。教师可以使用RFID随时了解学生的情况，学生也可以通过RFID随时与教师建立联系。同时，利用物联网技术可以有效完善教学管理的组织、评价和考核系统，从而建立全面的教学质量保障和监控体系。

2.有利于构建智能的教学科研环境

利用物联网技术无所不在的特点和信息完整与可靠传输特性，可实现教学环境的真正交互。物联网技术为实验教学提供了一个共享的、安全的、智能化的实验教学环境。彻底改变现行多媒体教学单一化、实验过程模拟化、实验效果抽象化的弊病。

3.有利于创新教学模式的开展

基于物联网技术的教学模式更具开放性和创新性。当前基于互联网的教学模式是单向输出，而基于物联网技术的教学模式具有互动交互性，更能吸引学生参与和激发学生深层思考。物联网技术将教学模式从多媒体技术支持拓展到全空间全方位的开放模式，有助于培养学生创新能力。

4.有利于创新人才的培养

将物联网的技术方法、产品运用到教与学的过程及资源的设计、开发、利用、管理和评价中，改进创新型人才培养的模式，提高学生的创新精神及能力，让未来学习充满智慧，探讨物联网对创新教育模式的教学研究，扩充对新时期大学生创新模式教育的理论研究。物联网技术与创新教育模式研究互为促进，在思考物联网技术对教学模式创新研究的探索过程中，也会为物联网技术的应用提供新的方向，拓展物联网技术的应用领域，并最终会形成一支服务于创新人才体系的应用体系，这同样具有重要的理论意义。

六、结束语

本文首先介绍了物联网技术的发展和特征，物联网技术的不断发展为现代教育教学模式的创新提供了新的契机。本文主要研究了物联网技术在创新教育模式中的应用，作为一项新技术应用，设计了物联网在教学中的若干应用模式，给出了物联网与课程整合的想法。物联网技术在现代教学模式中的应用具有重大的意义，有利于建立全面和主动的教学管理体系，有利于构建智能的教研环境和有利于重构创新、开放的教学模式。但是，物联网在创新教育中的应用研究才刚刚开始。随着应用的深入，物联网在创新教育培养中的研究将会逐步深入。

参考文献：

[1]Qin Ming Wei，Hou Bao Lin， Liang Ya Jun， Experiments teaching research on internet of Things engineering[C]. 2013 International Conference on Vehicle and Mechanical Engineering and Information Technology， VMEIT 2013，2042-2045

[2]傅骞，魏顺平，祥， 无线传感器网络教育应用研究[J].中国电化教育，2008（7）：105-108.

[3]康伟.物联网在高校的应用探讨[J].山西经济管理干部学院学报，2012（1）： 105-107.

[4]“21 ideas for the 21th century”[J]. Business Week，1999（8）：78-167.

[5]潘小莉.物联网在教育中的应用[J].观察，2011（8）： 14-16.