物聯(lián)網(wǎng)在教育中的應(yīng)用畢業(yè)論文

1、課程論文題 目 名 稱 物聯(lián)網(wǎng)在教育中的應(yīng)用 課 程 名 稱 物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論 學(xué) 生 姓 名 學(xué) 號 1341306036 系 、專 業(yè) 信息工程系、物聯(lián)網(wǎng)工程 2013年 12月 1日物聯(lián)網(wǎng)在的教育領(lǐng)域的應(yīng)用 摘要: 本文從理解物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵和特征出發(fā)，基于對物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于教學(xué)領(lǐng)域的把握，探討物聯(lián)網(wǎng)在構(gòu)建智能化教學(xué)環(huán)境、豐富實驗教學(xué)、輔助教學(xué)管理和拓展課外教學(xué)活動等方面的作用，并設(shè)計了基于物聯(lián)網(wǎng)智能數(shù)字校園系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)及其在實現(xiàn)用戶身份管理、圖書借閱管理、多媒體教室、實驗室管理和校園消費管理等功能模塊，簡述了物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)應(yīng)用于教育領(lǐng)域的積極影響，最后指出了教育領(lǐng)域下物聯(lián)網(wǎng)研究中有待解決的問題，包括

2、不同教學(xué)類型教學(xué)的互聯(lián)互通、保障教學(xué)的安全性與可控性及教學(xué)應(yīng)用中的費用問題等。關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng)，教育，智能數(shù)字校園the application of the internet of things in educationxie li hongabstract: this paper based on the understanding of the connotation and characteristics of the internet of things, explores its application prospects in education, and mainly focus

3、es on how to utilize the internet of things to construct intelligent instructional environments, to enrich experimental teaching, to assist educational management and to extend educational activities outside classroom. and designs a systematic structure and functional modules of intelligent digital

4、campus based on the internet of things, the functional modules include the user identity management, library management, multimedia classroom management, laboratory management, campus consumption management and so on. briefly describes the internet of things technology applied in the positive influe

5、nce in the field of education. finally, presented the unsolved problems of iot in education for further research, including different teaching types of connectivity, ensure teaching the security and the controllability and the fee of teaching application, etc.key words: internet of things( iot) ; ed

6、ucation; intelligent digital 0 引言物聯(lián)網(wǎng)the internet of things的概念從1999年提出后就受到了越來越多的關(guān)注，它的定義很簡單：把所有物品通過射頻識別等信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，實現(xiàn)智能化識別和管理。2009年8月上旬溫家寶總理在無錫視察時提出“感知中國”，促進(jìn)了中國物聯(lián)網(wǎng)的加速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)有望成為后金融危機時期全球經(jīng)濟(jì)增長的有力引擎，對構(gòu)建一個“聚聯(lián)網(wǎng)”1商業(yè)模式及推動經(jīng)濟(jì)城市經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整具有重要意義。現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展以及計算機相關(guān)硬件設(shè)備的快速普及，促進(jìn)了高校信息化建設(shè)的步伐，當(dāng)前各大高校已建成不同規(guī)模的數(shù)字校園，在一定程度

7、上實現(xiàn)了高校信息化和資源整合校園，校內(nèi)電子支付以及財務(wù)系統(tǒng)等各類信息管理系統(tǒng)的集成2，為全校師生工作、學(xué)習(xí)與生活帶來了許多便利。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用非常廣，從軍事與安全、科研與教育到環(huán)境與交通、醫(yī)療與制造等各個領(lǐng)域都充滿了物聯(lián)網(wǎng)。1.物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵與特征1.1 物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵 關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)的概念在學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界都沒有統(tǒng)一的定義，早期的物聯(lián)網(wǎng)是指依托于射頻識別(rfid)技術(shù)的物流網(wǎng)絡(luò)，然而，隨著技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出于這一范疇，現(xiàn)階段物聯(lián)網(wǎng)是指：通過傳感器、射頻識別、全球定位系統(tǒng)等技術(shù)，實時采集任何需要監(jiān)控、連接、互動的物體或過程的聲、光、熱、電、力學(xué)、化學(xué)、生物、位置等各種需要的信息，通過各

8、種可能的網(wǎng)絡(luò)接入，實現(xiàn)物與物、物與人的泛在連接，從而實現(xiàn)對物品和過程的智能化感知、識別和管理。3 物聯(lián)網(wǎng)是一個由感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層共同構(gòu)成的龐大社會信息系統(tǒng)，是一個涉及國民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè)、社會與生活各個領(lǐng)域的無所不包的龐大產(chǎn)業(yè)鏈，它是建立在信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)廣泛應(yīng)用基礎(chǔ)上，為改善民生、惠及百姓、構(gòu)建和諧社會提供服務(wù)。典型的物聯(lián)網(wǎng)由三大部分組成，即rfid系統(tǒng)、savant系統(tǒng)、internet系統(tǒng)，如圖1. 1.2物聯(lián)網(wǎng)的特征(1)連通性:物聯(lián)網(wǎng)是以感知為目的，實現(xiàn)人與人、人與物、物與物的全面互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)。國際電信聯(lián)盟2005年所公布的年度報告(the internet of things)中

9、指出物聯(lián)網(wǎng)的“連通性”有三個維度4:一是任意時間的連通性(any time connection),二是任意地點的連通性(any place connection),三是任意物體的連通性(any thing connection)。(2)技術(shù)性:物聯(lián)網(wǎng)是技術(shù)變革的產(chǎn)物,代表著未來計算與通信技術(shù)的發(fā)展趨勢,而其發(fā)展又依賴眾多技術(shù)的支持,它通過射頻識別(rfid)技術(shù)、傳感技術(shù)、納米技術(shù)、智能嵌入技術(shù)等技術(shù)實現(xiàn)物與物的相互間智能化地獲取、傳輸與處理信息。(3)智能性:物聯(lián)網(wǎng)具有智能化感知性,它可以感知人們所處的環(huán)境,最大限度地支持人們更好地洞察、利用各種環(huán)境資源以便做出正確的判斷，它的應(yīng)用需要無法

10、比擬的智能特征，不僅具有超越人類常規(guī)視覺、嗅覺和觸覺范圍的高度敏感，還具備大海撈針的智者風(fēng)范。(4)嵌入性:物聯(lián)網(wǎng)的嵌入性表現(xiàn)在兩個方面,一是各種各樣的物件本身被嵌入在人們所生活的環(huán)境中;二是由物聯(lián)網(wǎng)提供的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)將被無縫地嵌入到人們?nèi)粘９ぷ髋c生活中。2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于教育領(lǐng)域2.1利用物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建智能化教學(xué)環(huán)境教學(xué)環(huán)境會直接影響著教學(xué)的質(zhì)量，傳統(tǒng)的課堂教學(xué)所包含的教學(xué)資源比較有限，而虛擬的學(xué)習(xí)環(huán)境有缺乏與現(xiàn)實的連通，但傳統(tǒng)教學(xué)環(huán)境和虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的整合也停留在表層，物聯(lián)網(wǎng)的引入能夠使傳統(tǒng)教學(xué)環(huán)境中的每個物體都具有數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的特點，無縫的整合于虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境，及時的捕捉所需要的信息并進(jìn)行

11、相應(yīng)的調(diào)整，為師生提供了智能化的環(huán)境與學(xué)習(xí)資源。2.2利用物聯(lián)網(wǎng)豐富實驗教學(xué)實驗教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生動手能力和創(chuàng)新思維的重要手段，但傳統(tǒng)的實驗教學(xué)存在一些安全性問題或缺乏實驗器材等情況，物聯(lián)網(wǎng)的介入可以為實驗教學(xué)提供一個安全的、共享的、智能化的實驗教學(xué)環(huán)境。2.3利用物聯(lián)網(wǎng)支持教學(xué)管理物聯(lián)網(wǎng)可以應(yīng)用于學(xué)?？记诠芾?、學(xué)校圖書管理、教學(xué)儀器設(shè)備管理和學(xué)校教育安全管理等方面。例如：在實驗學(xué)校的教室、走廊、大樓入口處、地下室及頂樓等地點架設(shè)rfid讀寫器，每個學(xué)生配戴rfid標(biāo)簽，實驗系統(tǒng)會自動感應(yīng)rfid信息，統(tǒng)計學(xué)生出勤情況。2.4利用物聯(lián)網(wǎng)拓展課外教學(xué)活動 課外教學(xué)活動一直以來是用來激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，

12、拓展學(xué)生知識空間與視野，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的重要活動，通過實地的參觀、實踐，學(xué)生可獲得直觀的體驗與真實的感受，通過物聯(lián)網(wǎng)的引入，能夠?qū)⑾冗M(jìn)的測量技術(shù)、傳感技術(shù)與現(xiàn)在教學(xué)理念相結(jié)合，支持學(xué)生的課外教學(xué)活動。3物聯(lián)網(wǎng)的智能數(shù)字校園系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)及其功能模塊3.1智能數(shù)字校園系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)時代智能數(shù)字校園對師生進(jìn)行自動識別、應(yīng)用數(shù)據(jù)管理集成和共享的實現(xiàn)需求，基于物聯(lián)網(wǎng)的智能校園采用如圖2所示的三層體系，主要包括應(yīng)用數(shù)據(jù)服務(wù)層、網(wǎng)絡(luò)通信層和終端用戶層。 圖2 基于物聯(lián)網(wǎng)的智能數(shù)字校園體系架構(gòu)3.2系統(tǒng)功能模塊以統(tǒng)一的用戶身份識別機制為基礎(chǔ)，基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)字校園系統(tǒng)主要有用戶身份管理、圖書借閱

13、管理、多媒體教室與實驗管理、校內(nèi)消費五個功能模塊如圖（3）圖（3）基于物聯(lián)網(wǎng)的智能數(shù)字校園的功能模塊（1）用戶身份管理 智能數(shù)字校園系統(tǒng)為每一個校內(nèi)舍生提供一張輸有姓名、性別、職務(wù)、單位、籍貫、出生年月等身份信息的sim卡，此卡完全可替代目前物聯(lián)網(wǎng)時代數(shù)字校園中廣大師生用戶正在使用的工作證、學(xué)生證、就餐卡、圖書證等，此卡的自動識別功能主要用于學(xué)生成績查詢、圖書借閱、校內(nèi)消費、實驗室上課等。系統(tǒng)管理員可利用用戶信息管理等功能對全校師生的基本信息進(jìn)行添加、刪除和更新等操作，也可對sim卡賬戶進(jìn)行凍結(jié)，以免師生丟失卡后造成個人財產(chǎn)損失。（2）圖書借閱管理圖書館門禁管理模塊可根據(jù)rfid電子標(biāo)簽所讀取

14、的信息進(jìn)行自動身份識別，師生只需將自己的手機放于標(biāo)簽識別處即可進(jìn)行身份識別。圖書借閱管理功能主要用于用戶在閱覽室查閱圖書時記錄已查閱的圖書信息、查閱起始時間、查閱次數(shù)以及通過相應(yīng)的圖書二維條碼來記錄用戶借閱的圖書目錄信息，并以短信的方式進(jìn)行借閱的戶籍的及時核對。待添加的隱藏文字內(nèi)容2（3）多媒體教室與實驗室管理如今，教室在多媒體教室授課已成為高校的普遍現(xiàn)象，隨著數(shù)字校園建設(shè)的不斷完善，高校擁有大量的多媒體教室、微格教室、語言實驗室、公共計算機房、物理、化學(xué)、藝術(shù)設(shè)計等專業(yè)實驗室，這些實驗室在安裝電子標(biāo)簽識別器后，師生在進(jìn)入和離開時只需使用手機進(jìn)行身份識別，系統(tǒng)就將會清楚的記錄到師生使用實驗室的

15、時間，實現(xiàn)對教室與實驗室的有效管理。（4）校內(nèi)消費高校的校內(nèi)消費時師生日常生活中的重要組成部分，基于sim卡的自動身份識別的校內(nèi)管理師一張便捷安全的消費支付模式，可謂高校師生提供優(yōu)質(zhì)的支付管理服務(wù)，師生在校內(nèi)超市購物后在校內(nèi)食堂就餐時，在利用手機進(jìn)行身份識別后就可對所消費的費用進(jìn)行付款，利用手機就可對自己的個人賬戶余額、消費與充值記錄等進(jìn)行一覽查詢。4物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在教育領(lǐng)域的積極影響 在建立教學(xué)管理方面，利用物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)（pfid技術(shù)）有利于完善教學(xué)管理的組織系統(tǒng)，評價和考核系統(tǒng)，從而對教學(xué)的質(zhì)量建立保障和監(jiān)控體系。利用傳感網(wǎng)絡(luò)，可實現(xiàn)教學(xué)環(huán)境的實時信息反饋；利用物聯(lián)網(wǎng)，可對課堂教學(xué)設(shè)備實現(xiàn)智

16、能控制，將先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與現(xiàn)代教學(xué)理念相結(jié)合，運用于科學(xué)教學(xué)活動中，有利于協(xié)作和協(xié)同教學(xué)模式；物聯(lián)網(wǎng)能為學(xué)生的常規(guī)學(xué)習(xí)、課后學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)提供支撐環(huán)境，拓展學(xué)習(xí)空間，有利于學(xué)習(xí)者自助學(xué)習(xí)和滿足個性化學(xué)習(xí)需要。5.物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于教育領(lǐng)域有待解決的問題 5.1如何解決不同類型教學(xué)要素的互聯(lián)互通 物聯(lián)網(wǎng)注重于物與物、物與人之間的互聯(lián)相通。那么，從互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)上來看，每個物品都需要在物聯(lián)網(wǎng)中被尋找地址，更多的ip地址將使ipv4自選耗盡，那就需要ipv6的支撐，即使每個物品都已接入網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)中，但許多并未達(dá)到互通，信息孤島較嚴(yán)重。 5.2如何保障教學(xué)的安全性與可控性 物聯(lián)網(wǎng)在教學(xué)應(yīng)用中，教學(xué)設(shè)備間的聯(lián)系緊密，使得信息的采集和交換設(shè)備大量使用的狀態(tài)。那么，在這些海量的數(shù)據(jù)中哪些是屬于學(xué)術(shù)和人員的隱私呢？若這些隱私信息不得以保護(hù)，數(shù)據(jù)泄密將越來越嚴(yán)重。 5.3如何解決物聯(lián)網(wǎng)在教學(xué)應(yīng)用中的費用問題 在物聯(lián)網(wǎng)實用的rfid系統(tǒng)中，核心部分是芯片。目前，為達(dá)到這些需求的物聯(lián)網(wǎng)所需芯片的組件費用依然很高，對大量的教學(xué)系統(tǒng)來說，全部植入智能化功能的芯片顯然不切合實際。6結(jié)束語 目前，物聯(lián)網(wǎng)的研究主要在于物流管理、智能家居等領(lǐng)域，在教育領(lǐng)域的探討還尚少，但隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的日益成熟，相信其在教育中的應(yīng)用將越來越廣泛。參考文獻(xiàn):1 (美)麗莎.甘斯基 (lisa gansk).聚聯(lián)網(wǎng)：商業(yè)未來m. 中