時(shí)間：2023-10-13 09:42:21
序論：在您撰寫(xiě)物聯(lián)網(wǎng)學(xué)的技術(shù)時(shí)，參考他人的優(yōu)秀作品可以開(kāi)闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；創(chuàng)新模式；創(chuàng)新研究；傳感器網(wǎng)絡(luò)
中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-8454（2014）20-0070-03
一、引言
近些年來(lái)，一場(chǎng)關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)的風(fēng)暴席卷全球，物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things， IOT）技術(shù)被稱為繼計(jì)算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和移動(dòng)通信技術(shù)之后的信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)的又一次技術(shù)浪潮，它代表了下一代信息技術(shù)發(fā)展的重要方向。[1] 我國(guó)于2009年制定了“感知中國(guó)”的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，將其列為重點(diǎn)研究領(lǐng)域。[2] 如果說(shuō)在過(guò)去的十幾年中，計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)深刻的改變了現(xiàn)代教育教學(xué)模式，使得單純的依靠紙質(zhì)的教育模式發(fā)展到現(xiàn)在依靠多媒體教學(xué)平臺(tái)和遠(yuǎn)程教學(xué)平臺(tái)等新型教學(xué)模式。那么物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將使現(xiàn)代教育教學(xué)邁向更高的高度，是現(xiàn)代教育教學(xué)模式提升的新的發(fā)動(dòng)機(jī)，將使得現(xiàn)代教育教學(xué)模式產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。
在教育領(lǐng)域，新課改提出“大力推進(jìn)信息技術(shù)在教學(xué)過(guò)程中的普遍應(yīng)用，促進(jìn)信息技術(shù)與學(xué)科課程的整合，逐步實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)方式、學(xué)生的學(xué)習(xí)方式、教師的教學(xué)方式和師生互動(dòng)方式的變革，充分發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，為學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展提供豐富多彩的教育環(huán)境和有力的學(xué)習(xí)工具”的要求。[3] 目前計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)日臻成熟，特別是微處理器技術(shù)的發(fā)展，使得信息裝備從巨型化走向微型化，學(xué)生可以通過(guò)微型個(gè)人終端設(shè)備了解知識(shí)。作為下一代“計(jì)算無(wú)處不在”的關(guān)鍵技術(shù)，[4] 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在教育改革領(lǐng)域的發(fā)展提供了保障。在新的時(shí)期，高校必須具有科技敏銳性，需要不斷采用新技術(shù)、新方法提高教學(xué)管理，以更好的服務(wù)于學(xué)生，所以有必要在教學(xué)領(lǐng)域引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，提高管理效率和質(zhì)量。
同時(shí)，當(dāng)代高校大學(xué)生更具有自我探索精神和獨(dú)立思考的能力，他們對(duì)新事物嗅覺(jué)更靈敏，接受速度更快，對(duì)高新技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用熱情更高。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代創(chuàng)新教育模式中，在提升教學(xué)管理水平的同時(shí)，也有利于激發(fā)學(xué)生的好奇心和對(duì)新技術(shù)的感知能力。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將有助于全面提升教學(xué)水平和教學(xué)環(huán)境，加快推進(jìn)教育現(xiàn)代化進(jìn)程。教育物聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的教學(xué)模式創(chuàng)新研究可以有效為當(dāng)前高校教育教學(xué)模式探索拓寬思路。
二、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)特征
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是指通過(guò)射頻識(shí)別（RFID）、紅外感應(yīng)器、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、追蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。[5，6] 物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)全球的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)數(shù)據(jù)獲取開(kāi)發(fā)和通信能力，將實(shí)際物體和虛擬物體聯(lián)系在一起。該網(wǎng)絡(luò)包括現(xiàn)存的互聯(lián)網(wǎng)及其延伸和拓展，并具有具體物體識(shí)別、傳感器、激光掃描器和通信連接功能等為其提供獨(dú)立聯(lián)合服務(wù)和應(yīng)用基礎(chǔ)。[7]
物聯(lián)網(wǎng)是利用無(wú)所不在的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立起來(lái)的，主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：全面感知，利用RFID、傳感器、二維碼以及其它各種感知設(shè)備，隨時(shí)隨地采集各種動(dòng)態(tài)對(duì)象，全面感知世界；可靠的傳輸，感知的信息通過(guò)以太網(wǎng)、無(wú)線網(wǎng)、移動(dòng)網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳送。[8] 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)全面覆蓋，感知信息的自由傳送成為現(xiàn)實(shí)。智能處理，利用云計(jì)算技術(shù)及時(shí)對(duì)海量信息進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)智能化的控制和管理，真正達(dá)到人與物的溝通，如圖1所示。
三、傳統(tǒng)課堂教學(xué)中面臨的挑戰(zhàn)
1.教學(xué)資源有限和教學(xué)過(guò)程單一
在傳統(tǒng)課堂教學(xué)中，教學(xué)資源比較有限，特別是在早期，一塊黑板、一本書(shū)、一支粉筆貫穿整個(gè)教學(xué)過(guò)程。在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，多媒體技術(shù)在課堂教學(xué)中被普遍使用，將內(nèi)容投放到黑板上，圖文并茂，使得教師更專注于知識(shí)的講解，極大地提高了課堂教學(xué)效率，也提高了學(xué)生的興趣。但是目前的教學(xué)模式中，單純依靠教師講解或使用投影設(shè)備的“開(kāi)會(huì)式的學(xué)習(xí)”枯燥、呆板，學(xué)生缺乏主動(dòng)；教師的“主導(dǎo)”幾乎完全代替了學(xué)生的“主體”，課堂教學(xué)缺乏活力。這種傳統(tǒng)教學(xué)模式使得學(xué)生過(guò)分依賴教師與書(shū)本，造成主體意識(shí)淡薄，缺乏創(chuàng)新精神，阻礙其素質(zhì)全面發(fā)展。單調(diào)枯燥的方式對(duì)學(xué)生已經(jīng)不再具有吸引力，有限的教學(xué)資源和單一的教學(xué)過(guò)程已經(jīng)不能滿足課堂中學(xué)生的需要。
2.繁瑣的傳統(tǒng)的教學(xué)管理需要投入大量的人力物力，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，并且可靠度差
當(dāng)前學(xué)校教學(xué)活動(dòng)中，需要讓學(xué)生使用大量的教學(xué)儀器設(shè)備，各個(gè)學(xué)科都配備了教學(xué)實(shí)驗(yàn)室，作為學(xué)校的固定資產(chǎn)，需要有專人負(fù)責(zé)設(shè)備的管理清點(diǎn)工作。每一個(gè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室，在每一天都會(huì)有不同班級(jí)參與實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)。一方面，為了防止資產(chǎn)流失，需要投入大量人力物力進(jìn)行教學(xué)管理，另一方面，還需要專業(yè)人員隨時(shí)監(jiān)督，防止設(shè)備儀器或者原材料對(duì)學(xué)生造成傷害。不但費(fèi)時(shí)費(fèi)力，可靠性也差。
3.傳統(tǒng)的課外教學(xué)過(guò)于單一、枯燥，難以調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性
課外教學(xué)被稱之為第二課堂，是在課堂教學(xué)以外，以發(fā)展學(xué)生的個(gè)性特長(zhǎng)、開(kāi)發(fā)智力、培養(yǎng)能力為中心，有計(jì)劃地開(kāi)展各種教育教學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。傳統(tǒng)課外教學(xué)主要使用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程教學(xué)，這雖然可以方便學(xué)生在任何地方和任何時(shí)候都能進(jìn)行學(xué)習(xí)，但是學(xué)生和教師直接交互較少，主要是學(xué)生聽(tīng)、教師教的方式，學(xué)生被動(dòng)的接受，互動(dòng)性差。
四、基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的教學(xué)模式
1.利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建智能化教學(xué)環(huán)境
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展使現(xiàn)實(shí)世界中的物體具有感知性和智能性成為可能，可以實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器之間的交互、人與物品之間的交互、人與人之間的社會(huì)互?？腕w可以借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與虛擬環(huán)境進(jìn)行無(wú)縫連接，人與物可以進(jìn)行交流。在課堂教學(xué)中，學(xué)生可以有選擇的獲取教師內(nèi)容，教師可以即時(shí)捕捉、分析學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的需求信息，并進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。為實(shí)現(xiàn)學(xué)生出勤情況的智能統(tǒng)計(jì)，可以將RFID芯片集成到學(xué)生一卡通中，教室設(shè)置自動(dòng)感測(cè)RFID信息系統(tǒng)，即時(shí)統(tǒng)計(jì)學(xué)生人數(shù)。教務(wù)管理部門也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)查詢學(xué)生出勤情況。
對(duì)于年齡段較小的學(xué)生教育中，可以讓幼兒佩戴腕帶式標(biāo)簽，學(xué)校通過(guò)信息系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)學(xué)生體溫，當(dāng)體溫異常時(shí)，系統(tǒng)將發(fā)出警報(bào)并通知相關(guān)人員，及時(shí)進(jìn)行處置，同時(shí)還可以在標(biāo)簽中配備定位系統(tǒng)，隨時(shí)了解學(xué)生的位置，避免幼兒走失和被拐賣，即使發(fā)生意外，也能被及時(shí)找到。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還可以用來(lái)控制教室中的教學(xué)設(shè)備，教室內(nèi)安裝具有光敏和溫控的傳感器節(jié)點(diǎn)，通過(guò)智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)，根據(jù)教室光線強(qiáng)弱自動(dòng)調(diào)節(jié)教室窗簾的開(kāi)關(guān)，也可以根據(jù)溫濕度高低調(diào)節(jié)空調(diào)溫度或者進(jìn)行通風(fēng)切換。
2.利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)
當(dāng)前實(shí)驗(yàn)過(guò)程主要是讓學(xué)生到指定的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中進(jìn)行相應(yīng)實(shí)驗(yàn)，但是對(duì)于一些需要采用遠(yuǎn)程教學(xué)的活動(dòng)，如成人教育、遠(yuǎn)程教育等，學(xué)生無(wú)法實(shí)時(shí)參與教學(xué)實(shí)驗(yàn)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使達(dá)到與現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)類似的效果成為可能。通過(guò)在實(shí)驗(yàn)室和遠(yuǎn)程終端配置RFID設(shè)備，在本地實(shí)驗(yàn)室將實(shí)驗(yàn)器材加入到物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，實(shí)驗(yàn)過(guò)程數(shù)據(jù)被實(shí)時(shí)采集，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭_(dá)遠(yuǎn)程終端，實(shí)驗(yàn)者在遠(yuǎn)程通過(guò)RFID設(shè)備可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的變化。教師在授課過(guò)程中可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)儀器上的RFID遠(yuǎn)程控制教學(xué)儀器，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸方式，將實(shí)驗(yàn)過(guò)程與結(jié)果實(shí)時(shí)顯示在課堂中，學(xué)生也可以遠(yuǎn)程控制實(shí)驗(yàn)設(shè)備，調(diào)整實(shí)驗(yàn)參數(shù)，觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的網(wǎng)絡(luò)化與智能化。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還可用于校園安全管理，當(dāng)前學(xué)校學(xué)生人數(shù)密度大，社會(huì)閑散人員偽裝成學(xué)生進(jìn)入學(xué)校盜竊事件時(shí)有發(fā)生?？梢栽谒奚衢T口設(shè)置RFID系統(tǒng)，自動(dòng)檢測(cè)學(xué)生配戴的智能標(biāo)簽，在顯示屏顯示學(xué)生圖像信息，物管人員很容易區(qū)別校內(nèi)外人員，以保證校園安全。
3.利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)效果的實(shí)時(shí)測(cè)評(píng)
當(dāng)前教學(xué)評(píng)測(cè)一般以督導(dǎo)組聽(tīng)課，學(xué)期末學(xué)生對(duì)教師系統(tǒng)評(píng)分為主，這種模式對(duì)評(píng)價(jià)教師教學(xué)水平，督促教師重視教學(xué)質(zhì)量方面效果明顯。但是面臨的主要問(wèn)題是主觀性強(qiáng)，督導(dǎo)組聽(tīng)課次數(shù)有限，學(xué)生評(píng)價(jià)一般在考試成績(jī)公布后進(jìn)行，課程已經(jīng)結(jié)束相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間，學(xué)生在評(píng)測(cè)時(shí)隨意度大，反應(yīng)實(shí)際情況差，同時(shí)也不能反應(yīng)學(xué)生課程活動(dòng)的情況。教學(xué)活動(dòng)是雙方面的，教學(xué)評(píng)測(cè)需要教與學(xué)的雙方參與，所以教學(xué)評(píng)測(cè)需要反應(yīng)教師和學(xué)生兩個(gè)方面的效果，而物聯(lián)網(wǎng)為此提供了技術(shù)可能。實(shí)時(shí)教學(xué)測(cè)評(píng)是基于學(xué)生互動(dòng)反饋系統(tǒng)，可反復(fù)使用。為每個(gè)學(xué)生配備簡(jiǎn)易傳感節(jié)點(diǎn)，或者在每個(gè)課桌上安裝簡(jiǎn)易傳感節(jié)點(diǎn)，學(xué)生在一堂課結(jié)束后，可以及時(shí)通過(guò)傳感器節(jié)點(diǎn)信息輸入屏將教學(xué)信息反饋給教師或者教務(wù)處。另一方面，教師可以通過(guò)傳感節(jié)點(diǎn)捕捉學(xué)生上課時(shí)的聽(tīng)課狀態(tài)，教師根據(jù)學(xué)生反饋的信息及時(shí)調(diào)整上課方式或內(nèi)容。
4.利用物聯(lián)網(wǎng)拓展課外教學(xué)
課外教學(xué)是學(xué)校教學(xué)的第二課堂，可以有效拓展學(xué)生知識(shí)空間和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。在一些實(shí)踐性較強(qiáng)的課程中，比如農(nóng)學(xué)、林學(xué)等相關(guān)課程，學(xué)生通過(guò)實(shí)地參觀學(xué)習(xí)可以獲得直觀的體驗(yàn)與真實(shí)的感受。當(dāng)前農(nóng)業(yè)、林業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正逐漸密切結(jié)合，建立相應(yīng)的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)基地。通過(guò)在學(xué)校開(kāi)展基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐活動(dòng)，讓學(xué)生了解學(xué)習(xí)當(dāng)前的先進(jìn)測(cè)量技術(shù)和傳感技術(shù)，使得學(xué)生密切關(guān)注物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用的發(fā)展動(dòng)向。
五、在現(xiàn)代教學(xué)中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要意義
1.有利于建立全面和主動(dòng)的教學(xué)管理體系
當(dāng)前大學(xué)校園的學(xué)習(xí)環(huán)境相對(duì)比較寬松，學(xué)生時(shí)間較自由，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)教師和學(xué)生的無(wú)縫連接。教師可以使用RFID隨時(shí)了解學(xué)生的情況，學(xué)生也可以通過(guò)RFID隨時(shí)與教師建立聯(lián)系。同時(shí)，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以有效完善教學(xué)管理的組織、評(píng)價(jià)和考核系統(tǒng)，從而建立全面的教學(xué)質(zhì)量保障和監(jiān)控體系。
2.有利于構(gòu)建智能的教學(xué)科研環(huán)境
利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)無(wú)所不在的特點(diǎn)和信息完整與可靠傳輸特性，可實(shí)現(xiàn)教學(xué)環(huán)境的真正交互。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了一個(gè)共享的、安全的、智能化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境。徹底改變現(xiàn)行多媒體教學(xué)單一化、實(shí)驗(yàn)過(guò)程模擬化、實(shí)驗(yàn)效果抽象化的弊病。
3.有利于創(chuàng)新教學(xué)模式的開(kāi)展
基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的教學(xué)模式更具開(kāi)放性和創(chuàng)新性。當(dāng)前基于互聯(lián)網(wǎng)的教學(xué)模式是單向輸出，而基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的教學(xué)模式具有互動(dòng)交互性，更能吸引學(xué)生參與和激發(fā)學(xué)生深層思考。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將教學(xué)模式從多媒體技術(shù)支持拓展到全空間全方位的開(kāi)放模式，有助于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。
4.有利于創(chuàng)新人才的培養(yǎng)
將物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)方法、產(chǎn)品運(yùn)用到教與學(xué)的過(guò)程及資源的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、利用、管理和評(píng)價(jià)中，改進(jìn)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的模式，提高學(xué)生的創(chuàng)新精神及能力，讓未來(lái)學(xué)習(xí)充滿智慧，探討物聯(lián)網(wǎng)對(duì)創(chuàng)新教育模式的教學(xué)研究，擴(kuò)充對(duì)新時(shí)期大學(xué)生創(chuàng)新模式教育的理論研究。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與創(chuàng)新教育模式研究互為促進(jìn)，在思考物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)教學(xué)模式創(chuàng)新研究的探索過(guò)程中，也會(huì)為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用提供新的方向，拓展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，并最終會(huì)形成一支服務(wù)于創(chuàng)新人才體系的應(yīng)用體系，這同樣具有重要的理論意義。
六、結(jié)束語(yǔ)
本文首先介紹了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和特征，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展為現(xiàn)代教育教學(xué)模式的創(chuàng)新提供了新的契機(jī)。本文主要研究了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在創(chuàng)新教育模式中的應(yīng)用，作為一項(xiàng)新技術(shù)應(yīng)用，設(shè)計(jì)了物聯(lián)網(wǎng)在教學(xué)中的若干應(yīng)用模式，給出了物聯(lián)網(wǎng)與課程整合的想法。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代教學(xué)模式中的應(yīng)用具有重大的意義，有利于建立全面和主動(dòng)的教學(xué)管理體系，有利于構(gòu)建智能的教研環(huán)境和有利于重構(gòu)創(chuàng)新、開(kāi)放的教學(xué)模式。但是，物聯(lián)網(wǎng)在創(chuàng)新教育中的應(yīng)用研究才剛剛開(kāi)始。隨著應(yīng)用的深入，物聯(lián)網(wǎng)在創(chuàng)新教育培養(yǎng)中的研究將會(huì)逐步深入。
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（鄭州市電子信息工程學(xué)校，河南鄭州450007）
摘要：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是一項(xiàng)新興的技術(shù)，又是當(dāng)前最為蓬勃發(fā)展的技術(shù)之一，在中等職業(yè)學(xué)校開(kāi)展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的教學(xué)已經(jīng)勢(shì)在必行；同時(shí)，中職學(xué)校要注意找準(zhǔn)定位，采取正確的方式方法，這樣才能有利于學(xué)生更好地學(xué)習(xí)和應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)課程和知識(shí)包括：傳感器、電子電路、單片機(jī)編程基礎(chǔ)、網(wǎng)頁(yè)編程、數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)配置、安卓編程基礎(chǔ)以及常用軟硬件設(shè)備。如何更好地開(kāi)展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)教學(xué)對(duì)中職學(xué)校和教師都提出了更高的要求。
關(guān)鍵詞 ：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；中職學(xué)校；教學(xué)內(nèi)容；軟硬件設(shè)備
DOI：10.16083/j.cnki.22-1296/g4.2015.05.049
中圖分類號(hào)：G718.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671—1580（2015）05—0111—02
收稿日期：2014—12—02
作者簡(jiǎn)介：馮皓（1982— ），男，河南鄭州人。鄭州市電子信息工程學(xué)校，助理講師，研究方向：網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教學(xué)。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是一項(xiàng)新興的技術(shù)，又是當(dāng)前最為蓬勃發(fā)展的技術(shù)之一，早已滲透到了我國(guó)各個(gè)城市、各個(gè)行業(yè)和各個(gè)領(lǐng)域。所以，培養(yǎng)合格的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)人員是一項(xiàng)非常重要的工作。另外，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)本身又是一個(gè)交叉學(xué)科——電子專業(yè)和計(jì)算機(jī)專業(yè)均扮演著重要的角色，同時(shí)，又涉及多方面的專業(yè)知識(shí)，如電子電路、傳感器、單片機(jī)、網(wǎng)頁(yè)、網(wǎng)絡(luò)等，每項(xiàng)技術(shù)既實(shí)用，又繁雜。因此，在中等職業(yè)學(xué)校開(kāi)展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的教學(xué)要注意找準(zhǔn)定位，采取正確的方式方法，這樣才能有利于學(xué)生更好地學(xué)習(xí)和應(yīng)用。
一、教學(xué)內(nèi)容
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中適合中職學(xué)生學(xué)習(xí)的相關(guān)課程和知識(shí)包括：傳感器、電子電路、單片機(jī)編程基礎(chǔ)、網(wǎng)頁(yè)編程、數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)配置、安卓編程基礎(chǔ)以及常用軟硬件設(shè)備。其中，傳感器、電子電路、單片機(jī)編程基礎(chǔ)屬于電子專業(yè)的課程，網(wǎng)頁(yè)編程、數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)配置、安卓編程基礎(chǔ)屬于計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)容，常用軟硬件設(shè)備相對(duì)比較簡(jiǎn)單、實(shí)用，適合兩個(gè)專業(yè)所有學(xué)生學(xué)習(xí)。
在傳感器課程中，學(xué)生要能夠識(shí)別主流的傳感器并理解其基本功能和原理，能夠根據(jù)實(shí)際需要選擇合適的傳感器。在物聯(lián)網(wǎng)中，傳感器是獲取豐富數(shù)據(jù)的重要手段之一，不同的傳感器有著不同的功能。例如：氣體傳感器通過(guò)設(shè)置可以檢測(cè)一氧化碳、二氧化碳、氧氣或酒精等氣體；溫度傳感器可以實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度的變化情況。這些傳感器雖然外觀、功能、性能各有不同，但標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，使用簡(jiǎn)便，學(xué)生可以通過(guò)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，認(rèn)識(shí)部分常見(jiàn)傳感器，并掌握學(xué)習(xí)新設(shè)備的方法。
在電子電路課程中，學(xué)生需要掌握電子電路的基礎(chǔ)知識(shí)，能夠根據(jù)應(yīng)用情景正確地識(shí)別、安裝、應(yīng)用、測(cè)試電子設(shè)備和電路。當(dāng)前，電子產(chǎn)品集成度高，穩(wěn)定性好，因此，中職學(xué)生在學(xué)習(xí)的時(shí)候不應(yīng)過(guò)度強(qiáng)調(diào)集成電路的學(xué)習(xí)，而是要注重培養(yǎng)動(dòng)手能力；另外，學(xué)生要能夠在安全用電的基礎(chǔ)上，合理連接電線電路，做到接線牢固、美觀、節(jié)約。
在單片機(jī)編程基礎(chǔ)課程中，學(xué)生只須掌握最簡(jiǎn)單的編程技術(shù)以及程序燒寫(xiě)方法即可。單片機(jī)編程這門課程本身非常復(fù)雜，屬于更高層次學(xué)歷的學(xué)生應(yīng)該掌握的知識(shí)，因此，中職學(xué)生應(yīng)該重點(diǎn)掌握相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)，提高對(duì)單片機(jī)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)和應(yīng)用的技能。實(shí)際工作中對(duì)中職學(xué)生在此方面的要求并不高，個(gè)別有興趣的學(xué)生可以在入門之后深入學(xué)習(xí)。
網(wǎng)頁(yè)編程課程要適應(yīng)當(dāng)前社會(huì)的需要，主要學(xué)習(xí)在IIS平臺(tái)上利用C#語(yǔ)言制作動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)。C#語(yǔ)言功能豐富，使用簡(jiǎn)便，可擴(kuò)展性強(qiáng)，是當(dāng)前開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)網(wǎng)站最常用的編程語(yǔ)言之一。學(xué)好C#編程不僅可以用于物聯(lián)網(wǎng)的搭建，也可以在各網(wǎng)絡(luò)公司、軟件公司中任職。
在數(shù)據(jù)庫(kù)課程中，學(xué)生要能夠搭建安全、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，創(chuàng)建簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)表，用于測(cè)試、調(diào)試。數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用和管理依然要求具有較高的學(xué)歷，對(duì)于中職學(xué)生而言，應(yīng)當(dāng)立足于學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、常見(jiàn)的知識(shí)。學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)當(dāng)包括MSSQL、MYSQL和ACCESS，這些數(shù)據(jù)庫(kù)軟件操作簡(jiǎn)便、實(shí)用性強(qiáng)。
網(wǎng)絡(luò)配置課程本身專業(yè)性很強(qiáng)，在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用彈性也很大，中職網(wǎng)絡(luò)專業(yè)的學(xué)生
對(duì)該課程
經(jīng)過(guò)一學(xué)期的學(xué)習(xí)后，就可以非常熟練地應(yīng)對(duì)各種常見(jiàn)網(wǎng)絡(luò)的配置和管理。本課程中學(xué)習(xí)的知識(shí)應(yīng)當(dāng)包括交換機(jī)、路由器、防火墻、VPN和無(wú)線設(shè)備等。
安卓是目前最流行的嵌入式開(kāi)發(fā)環(huán)境，廣泛應(yīng)用于手機(jī)、平板、智能電視以及其他專業(yè)智能平臺(tái)中，更是物聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分。利用安卓系統(tǒng)可以非常方便地查詢、匯總、管理來(lái)自傳感器和網(wǎng)絡(luò)的大量數(shù)據(jù)，因此，中職學(xué)校應(yīng)當(dāng)適時(shí)開(kāi)展安卓開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)的教學(xué)。中職學(xué)生要能夠利用安卓開(kāi)發(fā)工具制作簡(jiǎn)易的APP應(yīng)用程序，合理利用網(wǎng)絡(luò)程序資源，熟悉必要的美化和漢化操作，對(duì)于學(xué)有余力的學(xué)生，可以深入學(xué)習(xí)安卓程序開(kāi)發(fā)。
中職學(xué)生應(yīng)掌握常用軟硬件設(shè)備的使用，包括LED展示屏的使用，RFID設(shè)備的使用，條形碼和掃描槍的使用，攝像頭、打印機(jī)、開(kāi)關(guān)量采集器、模擬采集器、串口服務(wù)器、智能醫(yī)療設(shè)備等設(shè)備的使用。這些設(shè)備和技術(shù)都已經(jīng)很成熟，廣泛應(yīng)用于各個(gè)產(chǎn)業(yè)和行業(yè)，而且都有著豐富的應(yīng)用軟件和配置程序，使用方便，非常適合中職學(xué)生學(xué)習(xí)。
二、教學(xué)方法
學(xué)生在學(xué)習(xí)和實(shí)訓(xùn)的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持專業(yè)分工、協(xié)同合作，由淺入深、從操作到理論循序漸進(jìn)地學(xué)習(xí)，特別要重視實(shí)訓(xùn)練習(xí)。不同專業(yè)的學(xué)生首先要掌握本專業(yè)的相關(guān)技術(shù)，在學(xué)習(xí)的不同階段還要組織不同專業(yè)、不同工種的學(xué)生協(xié)同合作，共同完成一個(gè)比較復(fù)雜、綜合的實(shí)訓(xùn)任務(wù)。當(dāng)學(xué)生的技能已經(jīng)比較熟練時(shí)，可以組織他們學(xué)習(xí)必要的跨專業(yè)知識(shí)，特別是專業(yè)交叉點(diǎn)的“接口”知識(shí)，這樣，有利于他們宏觀地把握整個(gè)技術(shù)體系。
學(xué)生的學(xué)習(xí)可以從合適的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)入手，像搭積木一樣完成必要的實(shí)操練習(xí)，積累感性經(jīng)驗(yàn)，產(chǎn)生興趣，并培養(yǎng)自己認(rèn)真細(xì)致、追求完美和吃苦耐勞的品質(zhì)；當(dāng)學(xué)生實(shí)操練習(xí)熟練之后，再對(duì)相關(guān)的各個(gè)知識(shí)模塊進(jìn)行有針對(duì)性的系統(tǒng)教學(xué)，教學(xué)的深度和廣度要適應(yīng)學(xué)生的接受能力；在教學(xué)過(guò)程中，要堅(jiān)持理論聯(lián)系實(shí)踐，精講多練，通過(guò)多樣化的實(shí)訓(xùn)任務(wù)提高學(xué)生的技能。另外，每一次實(shí)訓(xùn)任務(wù)都應(yīng)當(dāng)與具體的應(yīng)用情景相結(jié)合，在做中學(xué)，在學(xué)中練，這樣不僅有助于學(xué)生對(duì)工作的認(rèn)識(shí)和理解，還能夠激發(fā)學(xué)生深入思考，觸類旁通，積極創(chuàng)造。
三、注意事項(xiàng)
很多中職學(xué)校都還沒(méi)有引入物聯(lián)網(wǎng)這一新興技術(shù)，因此，缺少相關(guān)的實(shí)訓(xùn)設(shè)備和教學(xué)教材，甚至教師本身也很難滿足有關(guān)的要求，學(xué)生的學(xué)習(xí)接受能力也是必須要考慮的因素。
校企合作是引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的關(guān)鍵，學(xué)校要定期選派合適的教師參加企業(yè)舉辦的相關(guān)技術(shù)培訓(xùn)，也可以采購(gòu)相關(guān)的實(shí)訓(xùn)設(shè)備，這樣不僅可以掌握最新的技術(shù)動(dòng)向，還可以保證教學(xué)更加接近企業(yè)的實(shí)際需求，有利于培養(yǎng)合格的學(xué)生。有些大學(xué)也開(kāi)設(shè)了物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專業(yè)，在基礎(chǔ)技術(shù)研究和項(xiàng)目開(kāi)發(fā)方面也有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，中職教師參加大學(xué)的相關(guān)培訓(xùn)有利于中職物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
另外，還要注意各專業(yè)的分工和合作。任何一名中職教師或?qū)W生都不可能完全學(xué)會(huì)物聯(lián)網(wǎng)的全部知識(shí)，在實(shí)際的應(yīng)用中也完全沒(méi)有這個(gè)必要，教師和學(xué)生要根據(jù)自己的專業(yè)、個(gè)人能力和興趣愛(ài)好，在某一個(gè)或某幾個(gè)方向上學(xué)精學(xué)專，在其他方向有所兼顧。從事不同專業(yè)的教師和學(xué)生要經(jīng)常集合在一起，交流學(xué)習(xí)成果，合作完成不同的實(shí)訓(xùn)教學(xué)任務(wù)，這樣有利于提高他們的工作和協(xié)調(diào)能力。當(dāng)然，這就對(duì)教師提出了更高的要求，也對(duì)學(xué)?？鐚I(yè)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一提出了新的要求。
隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也在不斷地發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)正在極大地改變著傳統(tǒng)的工業(yè)和企業(yè)。因此，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)必然會(huì)迎來(lái)更大的發(fā)展空間，中職的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)教學(xué)也將面臨更多的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。
［
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關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué)；RFID；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
DOIDOI：10.11907/rjdk.162593
中圖分類號(hào)：G434
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-7800（2016）012-0182-03
0 引言
近幾年來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題包括射頻識(shí)別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中，各設(shè)備按約定的協(xié)議都可以與互聯(lián)網(wǎng)相連接，并且所有聯(lián)網(wǎng)的物品可以進(jìn)行信息交換，也可以進(jìn)行通信，這樣就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的智能化識(shí)別、跟蹤、定位、監(jiān)控和管理。所有技術(shù)的研發(fā)都是為了更好地服務(wù)于人類社會(huì)，作為一項(xiàng)高新技術(shù)，只有將其應(yīng)用到合適的場(chǎng)景才能最大化其價(jià)值。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于教育教學(xué)領(lǐng)域，即是體現(xiàn)其價(jià)值的一個(gè)方面[1-2]。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)是現(xiàn)代高等教育的重點(diǎn)，其教學(xué)模式也在不斷發(fā)展和改進(jìn)。為了滿足學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)間和學(xué)習(xí)內(nèi)容上的選擇自由性[3]，提出了開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。然而在開(kāi)放式教學(xué)模式下，教學(xué)對(duì)象、內(nèi)容、時(shí)間等因素的不確定性以及教學(xué)計(jì)劃的個(gè)性化使實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理的難度驟增，同時(shí)導(dǎo)致大量的實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理信息及處理任務(wù)量[4]產(chǎn)生。為了保證開(kāi)放式教學(xué)模式的順利推進(jìn)，可以利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理體系進(jìn)行改革，為師生提供更為便利的開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，這樣不僅能夠鍛煉學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，更有利于學(xué)生專業(yè)綜合素質(zhì)和工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)與提高[5]。
1 相關(guān)工作
在已有的一些研究中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被應(yīng)用于學(xué)校中的一些場(chǎng)景，研究提出了基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧教室[6-7]、基于物聯(lián)網(wǎng)的圖書(shū)館設(shè)計(jì)[8]、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在校園安全中的應(yīng)用[9]、基于物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)室管理[10-12]等概念。
物聯(lián)網(wǎng)教室和傳統(tǒng)教室的功能相似――為學(xué)生提供舒適的學(xué)習(xí)環(huán)境，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率[6]。由于傳感器節(jié)點(diǎn)對(duì)于環(huán)境溫濕度的精確感應(yīng)，使得物聯(lián)網(wǎng)教室可以高效、精確地為學(xué)生提供學(xué)習(xí)舒適性。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)所提供的大量的傳感技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)，以及微處理控制系統(tǒng)，使智能照明系統(tǒng)能夠“感知”環(huán)境，根據(jù)外界情況的變化作出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)策略，還可以避免能源浪費(fèi)。相比人工控制教學(xué)樓照明燈，物聯(lián)網(wǎng)控制實(shí)時(shí)性強(qiáng)，而且可以全天候工作[7]。
圖書(shū)館管理系統(tǒng)[8]通過(guò)RFID標(biāo)簽獲得對(duì)圖書(shū)的感知，并通過(guò)讀者隨身攜帶的智能手機(jī)對(duì)讀者進(jìn)行感知。同時(shí)，師生還可以通過(guò)手機(jī)對(duì)借閱情況進(jìn)行查詢，當(dāng)所借閱書(shū)本快要到期時(shí)，可以發(fā)送信息進(jìn)行提醒。通過(guò)在學(xué)校圖書(shū)館應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以有效提高管理效率，提高自動(dòng)化程度，降低人力成本，并大大方便師生的借閱活動(dòng)。
基于物聯(lián)網(wǎng)的校園安保措施主要有以下幾種：在宿舍物品安全系統(tǒng)中添加報(bào)警裝置，構(gòu)成宿舍安全系統(tǒng)以防宿舍發(fā)生意外事件，從而保護(hù)學(xué)生的人身財(cái)產(chǎn)安全；在每棟公寓入口處安裝RFID門禁系統(tǒng)；在教學(xué)區(qū)域設(shè)置門禁系統(tǒng)，并將門禁系統(tǒng)分為安全通道和普通通道兩類，攜帶物品上貼有RFID標(biāo)簽，可實(shí)現(xiàn)物品的安全檢測(cè)[9]。
隨著技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)也急需大量專業(yè)人才，對(duì)人才的需求上，要求其具有一定的理論基礎(chǔ)及動(dòng)手能力，這對(duì)實(shí)驗(yàn)室的要求也有所提高[10]。物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室需要將光載無(wú)線通信、WiFi 無(wú)線局域網(wǎng)、移動(dòng)通信、嵌入式設(shè)備服務(wù)器和射頻識(shí)別幾種前沿技術(shù)融為一體，構(gòu)建基于移動(dòng)通信的無(wú)線信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)[11]。將RFID技術(shù)系統(tǒng)應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)設(shè)備的管理上，不僅使設(shè)備的統(tǒng)計(jì)效率大大提高，而且能實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備資源的合理統(tǒng)籌[12]。傳統(tǒng)的對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室特別是實(shí)驗(yàn)設(shè)備的管理成本高而效率低，這給實(shí)驗(yàn)室的使用帶來(lái)了一定的影響，目前我國(guó)大部分學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室管理普遍存在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的自動(dòng)化程度低，實(shí)驗(yàn)室管理不嚴(yán)、監(jiān)管不力等問(wèn)題，因而，實(shí)驗(yàn)室管理在學(xué)校管理和教學(xué)環(huán)節(jié)具有重要的意義[13]。
在文獻(xiàn)[14]中，作者通過(guò)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)架與關(guān)鍵技術(shù)的分析，利用Zigbee短距離無(wú)線通信技術(shù)、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)智能組網(wǎng)技術(shù)，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)視頻網(wǎng)關(guān)、多種傳感器采集、控制節(jié)點(diǎn)與現(xiàn)有Internet網(wǎng)絡(luò)、3G網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建了物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室存在工作繁瑣、效率低下等弊端，如學(xué)生不能及時(shí)了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，必須到實(shí)驗(yàn)室去預(yù)約并由教師登記等。隨著技術(shù)的發(fā)展，針對(duì)智能化管理實(shí)驗(yàn)室的需求，提出了基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧實(shí)驗(yàn)室，如機(jī)房自動(dòng)管理系統(tǒng)等，這些方案在實(shí)驗(yàn)室信息管理、人員管理、設(shè)備管理等方面展示了優(yōu)勢(shì)[15-16]。
2 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系
本文將物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來(lái)，充分發(fā)揮兩者優(yōu)勢(shì)，提出了一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。該體系服務(wù)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)和管理工作， 在開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下促進(jìn)教學(xué)手段改革和保證教學(xué)、管理質(zhì)量的督導(dǎo)體系建設(shè)，既滿足了學(xué)生個(gè)性化需求，也充分合理地利用了實(shí)驗(yàn)室資源，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)管理的自動(dòng)化。該體系的構(gòu)建包括軟件系統(tǒng)建設(shè)和硬件系統(tǒng)建設(shè)兩個(gè)方面。
2.1 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件系統(tǒng)
基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件系統(tǒng)建設(shè)主要以校園網(wǎng)為依托，以實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理區(qū)塊為核心，實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)區(qū)塊為主體，實(shí)驗(yàn)室課外輔助區(qū)塊和實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)管理區(qū)塊為輔助，構(gòu)建立體化的開(kāi)放式教學(xué)環(huán)境。該系統(tǒng)同時(shí)面向教師和學(xué)生這兩類有著不同需求的用戶對(duì)象，將在功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上提供一個(gè)友好的操作界面，采用實(shí)名注冊(cè)登錄制。該軟件系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)如圖1示，下面將對(duì)其包含的各個(gè)區(qū)塊進(jìn)行詳細(xì)的功能介紹：
（1）實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理區(qū)塊。該區(qū)塊不僅可以方便學(xué)生進(jìn)行網(wǎng)上選課，參與網(wǎng)上評(píng)教，也可以方便教師在線實(shí)驗(yàn)考試成績(jī)。學(xué)生在預(yù)約實(shí)驗(yàn)課時(shí)需要對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行預(yù)約，做到每位學(xué)生對(duì)應(yīng)一臺(tái)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)后，設(shè)備會(huì)對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行記錄，也可以避免實(shí)驗(yàn)設(shè)備的損壞。另外，該區(qū)塊還對(duì)教師和學(xué)生的個(gè)人信息以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和維護(hù)。
（2）實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)區(qū)塊。該區(qū)塊包括5個(gè)主要功能：①為學(xué)生提供在線實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)服務(wù)，也即學(xué)生可以通過(guò)該區(qū)塊在網(wǎng)上提前熟悉實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)儀器的操作方法；②該區(qū)塊將實(shí)時(shí)監(jiān)控學(xué)生的課堂實(shí)驗(yàn)操作，確保學(xué)生能夠安全和規(guī)范地使用實(shí)驗(yàn)儀器；③該區(qū)塊可以將學(xué)生課程的實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)根據(jù)教學(xué)時(shí)間、地點(diǎn)和內(nèi)容存入其個(gè)人信息庫(kù)，以供學(xué)生課后登錄個(gè)人系統(tǒng)進(jìn)行查看和下載；④該區(qū)塊在線為學(xué)生提供虛擬儀器和仿真平臺(tái)服務(wù)，并且可以將學(xué)生的課堂仿真結(jié)果存入其個(gè)人信息庫(kù)；⑤學(xué)生可以通過(guò)該區(qū)塊提交電子實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
（3）實(shí)驗(yàn)課外輔助區(qū)塊。為了促進(jìn)學(xué)生的課后學(xué)習(xí)，為學(xué)生答疑解惑，該區(qū)塊可以方便教師上傳課件和教學(xué)演示視頻、提供師生交流論壇，以及在線答疑輔導(dǎo)網(wǎng)上應(yīng)用空間。此外，可以進(jìn)一步利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)課堂互動(dòng)的智能化。
（4）實(shí)驗(yàn)室管理區(qū)塊。一方面為了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的正常開(kāi)展，該區(qū)塊可以為師生提供在線預(yù)約實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)儀器的服務(wù)，并在線管理實(shí)驗(yàn)儀器的使用記錄；另一方面，為了保障實(shí)驗(yàn)室的安全運(yùn)行，該區(qū)塊對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)時(shí)顯示實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境數(shù)據(jù)（例如溫濕度、有害氣體指標(biāo)等），并帶有安全報(bào)警功能。另外，該區(qū)塊可以在線維護(hù)實(shí)驗(yàn)儀器的故障信息，以方便實(shí)驗(yàn)儀器的維修和整理。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用使得實(shí)驗(yàn)室的管理更加科學(xué)規(guī)范。
2.2 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)硬件系統(tǒng)
硬件建設(shè)需要對(duì)原有實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)設(shè)施（主要為強(qiáng)電、弱電、網(wǎng)絡(luò)改造）進(jìn)行基本改造，然后增加監(jiān)控、門禁、物聯(lián)網(wǎng)終端等硬件設(shè)備，整合原有教學(xué)系統(tǒng)軟件，進(jìn)行軟硬件系統(tǒng)集成。①利用RFID，實(shí)現(xiàn)教室門鎖、控制臺(tái)鎖的定時(shí)關(guān)閉和開(kāi)啟，為防止鎖人現(xiàn)象出現(xiàn)，需在鎖關(guān)閉前進(jìn)行聲音提示；②利用傳感器節(jié)點(diǎn)，采集教室內(nèi)溫度、濕度等指標(biāo)，由中控計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)搜集處理，并根據(jù)預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)觸發(fā)報(bào)警裝置；③利用虛擬終端技術(shù)，實(shí)現(xiàn)教室中控臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制，所有控制臺(tái)操作均可通過(guò)虛擬控制臺(tái)實(shí)現(xiàn)；④利用Telnet技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)聯(lián)網(wǎng)試驗(yàn)儀器的遠(yuǎn)程管理，解決計(jì)算機(jī)軟件故障；⑤利用監(jiān)控?cái)z像頭，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻圖像同步傳輸，并利用室內(nèi)音箱，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程音頻同步傳輸。當(dāng)遇到設(shè)備死機(jī)、線路故障、物理連接問(wèn)題等導(dǎo)致遠(yuǎn)程控制失效時(shí)，可通過(guò)音頻遠(yuǎn)程指導(dǎo)任課教師進(jìn)行操作。
基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)硬件系統(tǒng)將使用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的BSDA （Browser/Sever/Database/Application）結(jié)構(gòu)，即客戶端/服務(wù)器/數(shù)據(jù)庫(kù)/應(yīng)用程序結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)通信方面采用C/S（客戶端/服務(wù)器）和B/S（瀏覽器/服務(wù)器）模式相結(jié)合的方式，包括服務(wù)器、聯(lián)網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)儀器以及網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。
（1）應(yīng)用服務(wù)器。服務(wù)器主要提供3類服務(wù)：①支持實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理數(shù)據(jù)交互與存儲(chǔ)，主要包括學(xué)生和教師的注冊(cè)登錄信息管理以及與實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理相關(guān)的教師教學(xué)計(jì)劃錄入、學(xué)生選課信息、學(xué)生評(píng)教信息、實(shí)驗(yàn)報(bào)告以及實(shí)驗(yàn)考試數(shù)據(jù)的管理；②提供實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)，存儲(chǔ)教學(xué)課件、演示視頻，預(yù)習(xí)內(nèi)容、虛擬平臺(tái)以及實(shí)驗(yàn)儀器介紹等教學(xué)資源；③與實(shí)驗(yàn)教學(xué)服務(wù)相關(guān)的應(yīng)用服務(wù)，例如提供師生交流論壇、QQ以及微信平臺(tái)相關(guān)的應(yīng)用服務(wù)，以供師生隨時(shí)隨地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)交流。
（2）聯(lián)網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)儀器。為了構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)硬件系統(tǒng)，所有實(shí)驗(yàn)儀器也將進(jìn)行相應(yīng)的更新?lián)Q代，均帶有網(wǎng)絡(luò)通信功能，其更新主要從3個(gè)方面進(jìn)行：①測(cè)量?jī)x器帶有聯(lián)網(wǎng)功能，例如帶有無(wú)線通信功能的示波器和萬(wàn)用表能夠?qū)崟r(shí)地將測(cè)量數(shù)據(jù)上傳網(wǎng)絡(luò)，以供學(xué)生課后進(jìn)行在線分析；②仿真和虛擬儀器平網(wǎng)，以供學(xué)生能夠提前進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)；③為了保證學(xué)生的用電安全，所有實(shí)驗(yàn)儀器的電源都可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)在線控制。
（3）網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)。為了保證學(xué)生安全和實(shí)驗(yàn)室的正常運(yùn)行，構(gòu)建實(shí)驗(yàn)室監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)將由傳感器、攝像頭、無(wú)線插座等監(jiān)控終端設(shè)備組成，實(shí)現(xiàn)如下功能：①實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的監(jiān)控，杜絕實(shí)驗(yàn)室火災(zāi)、有害物質(zhì)泄漏、儀器丟失等狀況發(fā)生；②對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，確保學(xué)生的操作規(guī)范和用電安全；③對(duì)實(shí)驗(yàn)室儀器的使用狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)控，以配合實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)儀器的外借預(yù)約服務(wù)以及實(shí)驗(yàn)設(shè)備的故障維護(hù)工作。
3 教學(xué)評(píng)價(jià)
傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式是：授課教師先講，講完之后學(xué)生做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ绞枪潭ǖ?，學(xué)生在課堂上學(xué)習(xí)的知識(shí)是有限的，時(shí)間被限制在課堂上的短暫時(shí)間內(nèi)，對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握和利用很有限[17]?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式從傳統(tǒng)的以教為主發(fā)展轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生動(dòng)手為主，更加注重學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中學(xué)到了什么，并注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
現(xiàn)代教育理論認(rèn)為[18]，在教學(xué)中要以學(xué)生為主體，在教師的引導(dǎo)下，提高學(xué)生的獨(dú)立思考能力，多開(kāi)設(shè)計(jì)性課程，讓學(xué)生主動(dòng)去探索新知識(shí)。采用基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，不僅可以使學(xué)生扎實(shí)地掌握基礎(chǔ)知識(shí)，鍛煉動(dòng)手能力，開(kāi)闊視野，而且在減輕教師管理工作的前提下提高了實(shí)驗(yàn)室利用率。
基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件系統(tǒng)非常適合學(xué)生的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以在網(wǎng)上在線選擇實(shí)驗(yàn)課程，查看考試成績(jī)，并對(duì)教師進(jìn)行評(píng)教。學(xué)習(xí)過(guò)程中，可以在線預(yù)習(xí)，使用虛擬儀器存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并在線提交報(bào)告。系統(tǒng)對(duì)于課外輔助也有很好的幫助，比如課件閱讀、經(jīng)驗(yàn)交流、在線答疑。系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室管理模塊能夠?qū)崿F(xiàn)管理員對(duì)實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)規(guī)范管理?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)硬件系統(tǒng)非常高效，實(shí)驗(yàn)儀器都支持聯(lián)網(wǎng)，便于在線操作，極大提高了實(shí)驗(yàn)儀器的利用率。網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)不僅可以保證學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的安全性，而且可以避免實(shí)驗(yàn)器材丟失。
總體而言，基于物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，改善了傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室管理方法，極大地方便了使用者，又體現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)，是典型的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用范例，對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革提供了指導(dǎo)方向，具有重要意義，值得推廣。
4 結(jié)語(yǔ)
本文將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合提出了一種新型的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。該體系由軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)組成，以學(xué)生為主體，通過(guò)教師的引導(dǎo)，激發(fā)學(xué)生探索新知識(shí)的熱情，在提高實(shí)驗(yàn)器材管理效率的同時(shí)，還保證了學(xué)生的人身安全及儀器設(shè)備使用安全。同時(shí)，通過(guò)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，方便了實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)儀器的管理與維護(hù)，使實(shí)驗(yàn)室的管理更加科學(xué)規(guī)范和高效。
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關(guān)鍵詞 單片機(jī)教學(xué) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 教學(xué)
中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
物聯(lián)網(wǎng)（the Internet of Things，IOT）是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，簡(jiǎn)單理解，物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到了很多高校、科研單位及企事業(yè)單位的高度重視。隨著單片機(jī)、嵌入式無(wú)線技術(shù)的飛速發(fā)展，為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)提供了必備條件。微控制器（Microcontroller Unit，MCU），即單片微型計(jì)算機(jī)，它是多數(shù)高校電子信息類、通信類等專業(yè)的骨干課程。但目前，高校仍以51系列單片機(jī)為主，在教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法上還保持著最古老的模式，僅僅圍繞指令和程序展開(kāi)。缺乏時(shí)效性，根本無(wú)法與大背景下的社會(huì)需求相契合。
1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)介紹
1.1 概念及簡(jiǎn)介
物聯(lián)網(wǎng)是物體通過(guò)智能感應(yīng)裝置，經(jīng)過(guò)傳輸網(wǎng)絡(luò)到達(dá)指定的信息處理中心，實(shí)現(xiàn)物與物、人與物之間的自動(dòng)化信息交互、信息處理的智能網(wǎng)絡(luò)。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用前景分析：美國(guó)權(quán)威咨詢機(jī)構(gòu)FORRESTER預(yù)測(cè)：到2020年，世界上物物互聯(lián)的業(yè)務(wù)，跟人與人通信的業(yè)務(wù)相比，將達(dá)到30比1，因此，“物聯(lián)網(wǎng)”被稱為是下一個(gè)萬(wàn)億級(jí)的通信業(yè)務(wù)?！拔锫?lián)網(wǎng)”也被稱之為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后，世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮。
1.2 單片機(jī)教學(xué)現(xiàn)狀與改革
（1）教學(xué)涉及面廣：眾所周知，單片機(jī)課程幾乎覆蓋了所有的工科院校，通信、自動(dòng)化、電子等很多專業(yè)都需要學(xué)習(xí)單片機(jī)課程。（2）教學(xué)占主要方面：在高職院校單片機(jī)教學(xué)中，相應(yīng)課程的設(shè)置、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的安排都劃歸在單片機(jī)的課程體系中，并且將單片機(jī)實(shí)踐考核作為學(xué)生綜合能力判斷的一個(gè)重要部分。因此，在過(guò)去的很長(zhǎng)一段時(shí)間，各大高職院校都相繼提出了關(guān)于單片機(jī)教學(xué)改革的新理念，大都是以強(qiáng)調(diào)學(xué)生的操作能力、創(chuàng)新能力，但這種實(shí)踐操作往往跟在大環(huán)境下的時(shí)代需要是有相差的。（3）教學(xué)方式一成不變：很長(zhǎng)一段時(shí)間以來(lái)，單片機(jī)課程的教學(xué)基本都是按照固定模式進(jìn)行的。以匯編語(yǔ)言或C語(yǔ)言兩種編程語(yǔ)言為主，先從指令到程序再到輔助項(xiàng)目配合教學(xué)。這種圍繞軟件—指令—程序展開(kāi)，不符合單片機(jī)課程的教學(xué)目標(biāo)。教學(xué)體系的一成不變，就沒(méi)有新方向供教學(xué)利用，學(xué)生們也就同樣按照固定的思路去分析，最終導(dǎo)致單片機(jī)課程教學(xué)幾十年還滯留在原地。（4）教學(xué)方法老舊：傳統(tǒng)的課堂講授法，將學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性過(guò)多地限制在理論課堂上，而單一的實(shí)驗(yàn)課和我們之前提出的單片機(jī)課程改革的初衷背道而馳。久而久之，單片機(jī)的課程改革就成了一句沒(méi)能實(shí)現(xiàn)的空話。要杜絕這種現(xiàn)象，必須從根本上改變教學(xué)方法和教學(xué)思想。（5）實(shí)踐教學(xué)重視度不夠：實(shí)驗(yàn)手段單一且脫離實(shí)際。在實(shí)驗(yàn)課上，僅僅以實(shí)驗(yàn)箱作為條件，以十幾個(gè)匹配程序作為參考，停留在單片機(jī)課程的表面，也就掌握不了單片機(jī)課程的精髓。學(xué)生動(dòng)手、動(dòng)腦解決問(wèn)題的能力也會(huì)大打折扣。
2 單片機(jī)課程與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合的必要性
物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代對(duì)單片機(jī)或嵌入式教學(xué)改革提供了機(jī)遇和挑戰(zhàn)。與此同時(shí)，對(duì)單片機(jī)教學(xué)的各個(gè)方面也有了新定位。物聯(lián)網(wǎng)及其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，為單片機(jī)教學(xué)改革提供了豐富的教學(xué)題材、內(nèi)容和實(shí)現(xiàn)方法，這也就是單片機(jī)課程與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合的目的。
（1）必要性：從目前各高職高專院校單片機(jī)的教學(xué)情況分析，學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、反映、學(xué)習(xí)效果等方面都在很大程度上促進(jìn)單片機(jī)的教學(xué)改革。并且應(yīng)將培養(yǎng)高技能人才作為高職高專院校的發(fā)展定位，將為企業(yè)培養(yǎng)出更多有用的人才作為根本目標(biāo)。換個(gè)角度說(shuō)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展勢(shì)必也會(huì)要求高職院校培養(yǎng)相應(yīng)的人才。因此，從市場(chǎng)的被動(dòng)需要到主動(dòng)需要也是我們將兩者結(jié)合的初衷。
（2）可行性：在單片機(jī)教學(xué)過(guò)程中，型號(hào)的選擇還是以MCS-51為主，并配合無(wú)線SOC單片機(jī)。這樣可將傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)順延、加強(qiáng)。整個(gè)核心課程的設(shè)置都不需要改變，以物聯(lián)網(wǎng)課程為主線，配合嵌入式系統(tǒng)，在以單片機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等課程為輔，這樣就可以構(gòu)成一個(gè)較完善的物聯(lián)網(wǎng)與單片機(jī)結(jié)合的體系。
3 教學(xué)改革的思路和措施
3.1 教學(xué)內(nèi)容、方法和思路
教學(xué)內(nèi)容方面：教學(xué)過(guò)程中應(yīng)以物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用為背景，硬件系統(tǒng)選擇還是以MCS-51型號(hào)為主。其中，應(yīng)將單片機(jī)教學(xué)過(guò)程中以前忽略的部分重視進(jìn)來(lái)，如A/D、D/A模塊、串行通信模塊等。軟件系統(tǒng)選擇ZigBee協(xié)議棧，利用實(shí)例法講授協(xié)議棧的各層。當(dāng)然，在高職教學(xué)過(guò)程中，軟件系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議部分教學(xué)不必深入講解，應(yīng)以學(xué)生的實(shí)際操作能力為主。
教學(xué)方法方面：傳統(tǒng)單片機(jī)教學(xué)，通常采用案例引導(dǎo)法，明確任務(wù)，任務(wù)構(gòu)思、完成任務(wù)的固定模式來(lái)完成教學(xué)任務(wù)。任務(wù)的構(gòu)思應(yīng)以物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集、無(wú)線通信作為主要切入口，構(gòu)造有實(shí)用意義的方案。
3.2 突出實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)
單片機(jī)教學(xué)重于實(shí)踐，沒(méi)有實(shí)踐，那這門課就是形同虛設(shè)，學(xué)生只會(huì)一味地死記程序而不懂得解決問(wèn)題。在實(shí)踐教學(xué)中，教師和學(xué)生應(yīng)該有互動(dòng)，建立一個(gè)分工明確的學(xué)習(xí)團(tuán)隊(duì)。教師在團(tuán)隊(duì)中只起到引導(dǎo)作用，將充分的時(shí)間留給學(xué)生自主思考、自主完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。
實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)：將學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的操作平臺(tái)使用于理論教學(xué)中，在實(shí)踐教學(xué)中應(yīng)建立模塊化的SOC單片機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。編譯軟件同樣使用Keil，方便代碼移植和實(shí)驗(yàn)兼容等，減少教學(xué)工作量。
實(shí)驗(yàn)形式：增加學(xué)生的實(shí)驗(yàn)時(shí)間，不拘于固定的一些實(shí)驗(yàn)?zāi)K，靈活配置實(shí)驗(yàn)課題，最終形成真正開(kāi)放的物聯(lián)網(wǎng)與單片機(jī)結(jié)合的實(shí)驗(yàn)室。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是繼計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)后信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮，隨著物聯(lián)網(wǎng)概念的提出和技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)已經(jīng)進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)以及與之相關(guān)的產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展時(shí)期，很多高校、科研單位及企事業(yè)單位都非常重視，單片機(jī)技術(shù)和嵌入式技術(shù)等為物聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展提高了基礎(chǔ)，同時(shí)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也為單片機(jī)教學(xué)的改革也提供了機(jī)遇與挑戰(zhàn)。單片機(jī)課程是一門理論與實(shí)踐性都很強(qiáng)的學(xué)科，是電子、通信、電氣等專業(yè)的一門重要的必修課程，更是新興的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才所必修的課程，進(jìn)入20世紀(jì)以來(lái)，企業(yè)對(duì)于電子、通信、電氣等類專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的要求更進(jìn)一步，而傳統(tǒng)的教育內(nèi)容、教學(xué)模式和教學(xué)方法已不適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)人才培養(yǎng)發(fā)展的需要。為了提高學(xué)生的能力，提升畢業(yè)生就業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)性，本文結(jié)合單片機(jī)課程教學(xué)的體會(huì)和經(jīng)驗(yàn)，就物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下教學(xué)改革中的有關(guān)問(wèn)題進(jìn)行探討和研究。
1教學(xué)內(nèi)容的改革
物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的單片機(jī)教學(xué)設(shè)計(jì)嵌入式、無(wú)線通信、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、傳感器數(shù)據(jù)采集、操作系統(tǒng)等基礎(chǔ)課程，其相關(guān)課程又分為基礎(chǔ)課程、核心課程和實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用開(kāi)發(fā)，很多課程都是已經(jīng)開(kāi)設(shè)的課程，這是單片機(jī)教學(xué)改革的基礎(chǔ)，這樣，不需要對(duì)現(xiàn)有的課程體系做較大的調(diào)整，但是在核心課程中，繼續(xù)講授傳統(tǒng)8051單片機(jī)的內(nèi)容勢(shì)必不行，結(jié)合目前大部分高等院校的實(shí)際情況，可以選擇以MCS-51為內(nèi)核的無(wú)線射頻單片機(jī)，也可以選擇更加高級(jí)的STM32等先進(jìn)的入門級(jí)32位SOC無(wú)線單片機(jī)，這樣可以將傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)順延、加強(qiáng)。
無(wú)線單片機(jī)內(nèi)核目前已經(jīng)有從多種內(nèi)核，從8位到32位，學(xué)校的物聯(lián)網(wǎng)單片機(jī)可以選擇比較成熟的ZIGBEE無(wú)線單片機(jī)，在具體實(shí)施的教學(xué)內(nèi)容和方法上把單片機(jī)和無(wú)線通信合二為一，以物聯(lián)網(wǎng)中的具體應(yīng)用為背景，突出了無(wú)線單片機(jī)與整個(gè)系統(tǒng)的融合、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的組成及實(shí)現(xiàn)、無(wú)線傳感器的數(shù)據(jù)采集和處理方法，加強(qiáng)在傳統(tǒng)單片機(jī)教學(xué)中忽視的各種接口的驅(qū)動(dòng)程序，如串行通信接口、SPI和I2C總線的開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)，對(duì)于軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議選擇主流的ZIGBEE協(xié)議棧，利用實(shí)例講授協(xié)議棧中各層實(shí)現(xiàn)的方法。但是以本校培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目標(biāo)出發(fā)，只需對(duì)應(yīng)用層進(jìn)行剖析，以keil/IAR等開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中ZIGBEE協(xié)議棧程序?yàn)榫唧w對(duì)象，強(qiáng)調(diào)應(yīng)用層開(kāi)發(fā)的流程，輔以網(wǎng)絡(luò)層和MAC層中針對(duì)網(wǎng)絡(luò)不同拓?fù)湫螒B(tài)的具體設(shè)置，從簡(jiǎn)單的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的實(shí)現(xiàn)開(kāi)始，逐步過(guò)渡到星形網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)狀的構(gòu)建。同時(shí)，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展與單片機(jī)教學(xué)改革的不斷深入，單片機(jī)與傳感器部分整合也是大勢(shì)所趨，因?yàn)閿?shù)字式傳感器驅(qū)動(dòng)程序的編寫(xiě)是無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)能否工作的首要條件，這也是接下來(lái)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)單片機(jī)課程的一個(gè)方向。
2教學(xué)模式的改革
傳統(tǒng)的教學(xué)模式就是以課堂上老師單向的傳授書(shū)本上的理論知識(shí)為導(dǎo)向和中心，學(xué)生被灌輸被填鴨；然后在實(shí)驗(yàn)課堂上老師布置實(shí)驗(yàn)作業(yè)，并由老師輔導(dǎo)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)及編程任務(wù)，前一次理論是后一次實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。在這樣的教學(xué)模式下，理論講解的時(shí)間遠(yuǎn)大于實(shí)踐操作的時(shí)間，就導(dǎo)致了老師講的多，學(xué)生做的少，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和創(chuàng)造性，表面上老師的教學(xué)工作很順利、規(guī)范地完成了，實(shí)際上學(xué)生能否理解、接收、消化并應(yīng)用，他們對(duì)單片機(jī)課程知識(shí)掌握的程度并不能體現(xiàn)出來(lái)。盡管實(shí)驗(yàn)課通過(guò)對(duì)一個(gè)個(gè)小程序編寫(xiě)、調(diào)試，但學(xué)生離開(kāi)試驗(yàn)箱并沒(méi)有太多的實(shí)踐機(jī)會(huì)，也不知道從何下手。
明確了單片機(jī)課程的整體教學(xué)內(nèi)容后，如何將這些內(nèi)容拆分開(kāi)，從而融入到 學(xué)生日?？梢越佑|的項(xiàng)目中去，教學(xué)效果將會(huì)有進(jìn)一步的提升。因此，我們可以采用“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法”教學(xué)模式。項(xiàng)目確定后，教師應(yīng)首先實(shí)施完成該項(xiàng) 目。這樣不僅可以對(duì)項(xiàng)目有個(gè)全面的了解，便于更好地指導(dǎo)學(xué)生，而且當(dāng)項(xiàng)目給出時(shí)，就能提供具體的成果展示，讓學(xué)生有清楚自己做什么，知道怎么做，關(guān)鍵的問(wèn)題在哪里。比如在做項(xiàng)目“電子鐘”前，教師先用兩節(jié)課的時(shí)間進(jìn)行相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的講解，讓學(xué)生初步熟悉數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)和工作原理、顯示方式、字型編碼，鍵盤(pán)的工作原理、鍵盤(pán)掃描程序原理、進(jìn)制的轉(zhuǎn)換 、輸入接口P0和輸出接口P2的使用方法，延時(shí)子程序的編制及延時(shí)時(shí)間的計(jì)算方法，以及如何調(diào)用子程序等，讓學(xué)生清楚電子鐘這個(gè)項(xiàng)目的目的和作用。給出項(xiàng)目完成的參考硬件仿真protel電路和keil C軟件程序。在培養(yǎng)學(xué)生快速學(xué)習(xí)能力的基礎(chǔ)上，學(xué)生用兩節(jié)課的時(shí)間完成該驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，在學(xué)生做的過(guò)程中，老師可以適當(dāng)再講解，使得學(xué)生加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握，根據(jù)要求拆分項(xiàng)目為一位0～9 循環(huán)顯示、兩位十進(jìn)制00―99顯示，兩位鍵盤(pán)按鍵，輸入的數(shù)字依次遞進(jìn)顯示，直至完成整個(gè)電子時(shí)鐘的顯示。這樣一步步地鍛煉學(xué)生的軟件編程和硬件控制能力。如此以項(xiàng)目為主導(dǎo)地位的教學(xué)模式，能夠以學(xué)生為中心，改變了傳統(tǒng)教學(xué)中學(xué)生被動(dòng)聽(tīng)的角色，能調(diào)動(dòng)學(xué)生解決問(wèn)題的積極性和主動(dòng)性，教師負(fù)責(zé)整個(gè)教學(xué)的設(shè)計(jì)和組織，在項(xiàng)目教學(xué)過(guò)程中，得以充分發(fā)揮教師的指導(dǎo)作用。
3教學(xué)方法的改革
教學(xué)方法是教育思想、教育觀念在教學(xué)過(guò)程中的體現(xiàn)，是一種經(jīng)驗(yàn)的積累，針對(duì)不同層次的學(xué)生和不同的能力需要實(shí)施不同的教學(xué)方法。在單片機(jī)課程的教學(xué)中可（下轉(zhuǎn)第117頁(yè)）（上接第98頁(yè)）以嘗試下列的幾種不同的教學(xué)方法：
（1）問(wèn)題式教學(xué)： 在教學(xué)過(guò)程中我們經(jīng)常會(huì)提出與講解相關(guān)的問(wèn)題，把學(xué)習(xí)引入到復(fù)雜的、有意義的問(wèn)題情境中，學(xué)生通過(guò)互相合作來(lái)解決這些問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)隱含在問(wèn)題背后的科學(xué)知識(shí)，形成解決問(wèn)題的技能和自主學(xué)習(xí)的能力。在設(shè)計(jì)中我們會(huì)給出一些故障問(wèn)題，讓學(xué)生找出其中的錯(cuò)誤，從而開(kāi)啟學(xué)生的思維。
（2）項(xiàng)目式教學(xué)：根據(jù)前邊提高的將單片機(jī)課程分成若干個(gè)小項(xiàng)目，以項(xiàng)目目標(biāo)為主線，結(jié)合相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講解，激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性，教學(xué)從實(shí)際問(wèn)題入手，采取提出任務(wù)、分析任務(wù)、設(shè)計(jì)任務(wù)、解決任務(wù)、歸納規(guī)律的方法，讓學(xué)生在解決項(xiàng)目任務(wù)的過(guò)程中掌握知識(shí)。
（3）討論式教學(xué)：傳統(tǒng)的教學(xué)一般是滿堂灌，學(xué)生完全處于被動(dòng)的聽(tīng)狀態(tài)，有時(shí)聽(tīng)得直打瞌睡，為了避免這種狀況，可以根據(jù)前邊提到的項(xiàng)目教學(xué)模式，給3～5個(gè)人分為一個(gè)小組完成某項(xiàng)目，因此他們會(huì)不斷的討論，從而讓學(xué)生發(fā)言或提問(wèn)，大家都可以提出自己的想法。通過(guò)討論式教學(xué)，學(xué)生可互相激勵(lì)、探討問(wèn)題，增加了學(xué)生的參與度，使其全身心地投入到學(xué)習(xí)中去，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，開(kāi)發(fā)了其自身的潛能，提高了教學(xué)效率。
（4）實(shí)踐式教學(xué)：紙上得來(lái)終覺(jué)淺，絕知此事要躬行，實(shí)踐是創(chuàng)新的源泉，創(chuàng)新離不開(kāi)實(shí)踐。創(chuàng)新思維只有通過(guò)實(shí)踐才能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。重視培養(yǎng)工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)的同時(shí)，強(qiáng)調(diào)突出培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力。學(xué)生在學(xué)完了相關(guān)知識(shí)后，通過(guò)自己動(dòng)手操作和深入實(shí)踐，能鞏固所學(xué)的知識(shí)。
4結(jié)語(yǔ)
單片機(jī)作為一門重要的電類專業(yè)課程，尤其是在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下其教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式和教學(xué)方法，對(duì)于學(xué)習(xí)者掌握該課程知識(shí)起到了關(guān)鍵性的作用。本文中的這些教學(xué)研究?jī)?nèi)容都是在實(shí)踐的教學(xué)過(guò)程中總結(jié)出來(lái)的，并期望在以后繼續(xù)學(xué)習(xí)和研究。在教學(xué)過(guò)程中，對(duì)于授課者來(lái)說(shuō)，有責(zé)任去不斷探索、改革和調(diào)整教學(xué)內(nèi)容、模式，方法，使得學(xué)生盡快掌握課程內(nèi)容并且靈活應(yīng)用，目的是為學(xué)生創(chuàng)造更合適的學(xué)習(xí)環(huán)境，不斷肯定學(xué)生取得的成績(jī)，激勵(lì)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新性探索，從而提高教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生工程實(shí)踐能力，只有這樣才能適應(yīng)新環(huán)境，培養(yǎng)出符合社會(huì) 、企業(yè)要求的高技能應(yīng)用型人才 。
關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；中小學(xué)；校園教育；智慧校園
中圖法分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2014）04-0069-03
0 引 言
近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和無(wú)線傳感網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，代表著互聯(lián)網(wǎng)下一步發(fā)展方向的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，逐步由概念和理論邁向了實(shí)際的部署和應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)有著非常廣泛的用途，遍及智能交通、環(huán)境保護(hù)、政府工作、公共安全、平安家居、智慧社區(qū)、工業(yè)監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、路燈照明管控、老人護(hù)理、個(gè)人健康、花卉栽培、水系監(jiān)測(cè)、食品溯源等多個(gè)領(lǐng)域。將極大地改變我們的生活、工作和學(xué)習(xí)方式。目前，物聯(lián)網(wǎng)在校園中的研究與應(yīng)用雖尚處于起步階段，但這一問(wèn)題的探討將給教育帶來(lái)極大的變革。
“百年大計(jì)、教育為本”，中小學(xué)生的成長(zhǎng)和教育問(wèn)題，是政府、學(xué)校、家長(zhǎng)以及全社會(huì)廣泛關(guān)注的問(wèn)題。如何優(yōu)化教學(xué)配套設(shè)施、杜絕校園內(nèi)的安全隱患，進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量，成為了家長(zhǎng)和學(xué)校急待解決的問(wèn)題。聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在這一領(lǐng)域也發(fā)揮著十分重要的作用，目前，智慧校園的主戰(zhàn)場(chǎng)在于高校中，而在自制能力比較差、自我保護(hù)意識(shí)薄弱的中小學(xué)生身邊物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用更加迫切，中小學(xué)校園的建設(shè)更離不開(kāi)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，以便為中小學(xué)生創(chuàng)建一個(gè)高質(zhì)量的學(xué)習(xí)生活環(huán)境。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展能夠進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)現(xiàn)代化教育事業(yè)的發(fā)展，也能為我國(guó)的物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)提供廣闊的發(fā)展前景。
1 校園物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)
物聯(lián)網(wǎng)是指通過(guò)RFID、紅外感應(yīng)器、GPS、激光掃描器、氣體感應(yīng)器等信息傳感設(shè)備，實(shí)時(shí)采集任何需要監(jiān)控、連接、互動(dòng)的物體或過(guò)程等各種需要的信息，與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)。其目的是實(shí)現(xiàn)物與物、物與人，所有的物品與網(wǎng)絡(luò)的連接，方便識(shí)別、管理和控制。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，物聯(lián)網(wǎng)就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”，如果把物聯(lián)網(wǎng)用人體做一個(gè)簡(jiǎn)單比喻，傳感器相當(dāng)于人的眼睛、鼻子、皮膚等感官，網(wǎng)絡(luò)就是神經(jīng)系統(tǒng)用來(lái)傳遞信息，最后把感知到的信息送到大腦進(jìn)行處理。
物聯(lián)網(wǎng)作為一個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，與其他網(wǎng)絡(luò)一樣，也有其內(nèi)部特有的架構(gòu)。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)有三個(gè)層次。一是感知層，即利用 RFID、二維碼、傳感器等隨時(shí)隨地獲取物體的信息；二是網(wǎng)絡(luò)層，通過(guò)各種電信網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的融合，將物體的信息實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地傳遞出去；三是應(yīng)用層，把感知層的得到的信息結(jié)合云計(jì)算、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、平臺(tái)服務(wù)等技術(shù)對(duì)獲得的信息進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理等實(shí)際應(yīng)用。校園物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)如圖1所示。
圖1 校園物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)
2 校園物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)
2.1 傳感器
傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出。
傳感器負(fù)責(zé)物聯(lián)網(wǎng)信息的采集，它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)，是物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)和應(yīng)用的基礎(chǔ)。如果沒(méi)有傳感器對(duì)被測(cè)信息進(jìn)行捕獲和轉(zhuǎn)換，一切準(zhǔn)確的測(cè)試與控制都將無(wú)法實(shí)現(xiàn)。隨著技術(shù)的發(fā)展，傳感器廣泛的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化、國(guó)防現(xiàn)代化、航空技術(shù)、航天技術(shù)、能源開(kāi)發(fā)、環(huán)境保護(hù)與生物科學(xué)等領(lǐng)域。
2.2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Networks， WSN）由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大量的廉價(jià)微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過(guò)無(wú)線通信方式形成一個(gè)多跳自組織網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種全新的信息獲取平臺(tái)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)的各種檢測(cè)對(duì)象的信息，并將這些信息發(fā)送到網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)。
一個(gè)典型的傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)通常由傳感器節(jié)點(diǎn)、接收發(fā)送器（sink）、Internet或通信衛(wèi)星、任務(wù)管理節(jié)點(diǎn)等部分構(gòu)成。傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)包括傳感單元、處理單元、通信單元以及電源部分。在傳感器網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)通過(guò)自組織方式構(gòu)成無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，以協(xié)作的方式感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域定的信息，以實(shí)現(xiàn)對(duì)任意地點(diǎn)信息在任意時(shí)間的采集、處理和分析。傳感節(jié)點(diǎn)之間可通過(guò)網(wǎng)關(guān)完成和公用Internet網(wǎng)絡(luò)的連接，具有快速展開(kāi)、抗毀性強(qiáng)等特點(diǎn)，在軍事偵察、環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療護(hù)理、智能家居、工業(yè)生產(chǎn)控制以及商業(yè)等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
2.3 智能嵌入式技術(shù)
嵌入式技術(shù)是在Internet的基礎(chǔ)上產(chǎn)生和發(fā)展的，嵌入式系統(tǒng)的Internet接入、Web服務(wù)器技術(shù)以及嵌入式Internet安全技術(shù)，是嵌入式系統(tǒng)Internet技術(shù)的關(guān)鍵和核心。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中所采用的各類高靈敏度識(shí)別、專用信號(hào)代碼處理等裝置的研發(fā)，將進(jìn)一步推動(dòng)智能嵌入技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用。嵌入式系統(tǒng)以應(yīng)用為中心，將軟件固化集成到硬件系統(tǒng)中，一般由嵌入式微處理器、硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶的應(yīng)用程序等部分組成。21世紀(jì)后，各種家用電器如電冰箱、自動(dòng)洗衣機(jī)、數(shù)字電視機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等廣泛應(yīng)用這種技術(shù)。
3 物聯(lián)網(wǎng)在中小學(xué)校園的應(yīng)用
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在中小學(xué)校園的建設(shè)中也越來(lái)越發(fā)揮著十分重要的作用。本文以“四個(gè)系統(tǒng)·一個(gè)平臺(tái)”為核心設(shè)計(jì)理念，構(gòu)建了一套完整的物聯(lián)網(wǎng)智能校園體系。
3.1 校園設(shè)施管理系統(tǒng)
隨著學(xué)校面積的不斷擴(kuò)大，多地辦校的情況增加，其設(shè)施管理工作的成本及管理難度日益增加，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在這有更大的使用空間。由于校園設(shè)施，包括：道路、通訊、電力、環(huán)保、水系等領(lǐng)域的基礎(chǔ)設(shè)施，都是按照一定的地理空間分布的，因此可以利用GIS技術(shù)結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來(lái)建立其信息管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)將成為校園新的信息源，任何與校園有關(guān)的設(shè)施信息都將給定位，并與空間數(shù)據(jù)聯(lián)系起來(lái)。用戶將可以圖文并茂的查詢校園信息，給學(xué)校的設(shè)施維修工作帶來(lái)了很大方便。
GIS數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)所有的校園相關(guān)設(shè)施，對(duì)這些目標(biāo)都要進(jìn)行數(shù)字化存儲(chǔ)建庫(kù)，對(duì)于每個(gè)設(shè)施，都可貼上唯一的電子標(biāo)簽，而標(biāo)簽上的編碼也要記錄在每個(gè)目標(biāo)的數(shù)據(jù)中，從而使得基礎(chǔ)設(shè)施空間數(shù)據(jù)庫(kù)中的標(biāo)簽數(shù)據(jù)與物聯(lián)網(wǎng)中的標(biāo)簽數(shù)據(jù)一致。一旦某個(gè)設(shè)施出現(xiàn)問(wèn)題，傳感器會(huì)將故障部件位置傳送到數(shù)據(jù)中心，維修人員可持便攜式移動(dòng)終端前去維修，該部分是集GPS定位和RFID讀寫(xiě)功能于一體的設(shè)備，這時(shí)首先依靠GPS進(jìn)行宏觀定位的。在地下管網(wǎng)維修時(shí)，由于缺少GPS信號(hào)的支持，借助于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以利用RFID讀取各個(gè)目標(biāo)的標(biāo)簽信息，然后通過(guò)該標(biāo)簽信息從GIS數(shù)據(jù)庫(kù)中找到相應(yīng)的設(shè)施目標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)RFID 輔助下的目標(biāo)精確定位。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)校園設(shè)施的快速維護(hù)，保證學(xué)校的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
3.2 校園安防管理系統(tǒng)
校園作為人員相對(duì)密集的地方，并且中小學(xué)生的安全防范意識(shí)薄弱，自救能力差，所以在中小學(xué)校園中的安全管理尤為重要，利用門禁、視頻監(jiān)控、電子圍欄等技術(shù)，合理部署多級(jí)傳感器全面感知校園的環(huán)境、物品及外來(lái)入侵人員的變化情況，及時(shí)提示或者報(bào)警。
（1）門禁。在校園門口安裝射頻閱讀裝置對(duì)進(jìn)出校園的人員信息進(jìn)行讀取，然后將自動(dòng)采集的信息傳送到后端系統(tǒng)進(jìn)行存儲(chǔ)分析，當(dāng)學(xué)生上學(xué)、放學(xué)在校園門口進(jìn)出的時(shí)候，以及學(xué)生乘坐校車上下學(xué)時(shí)可進(jìn)行RFID人員檢測(cè)，系統(tǒng)自動(dòng)以短信的形式將學(xué)生的出入信息及時(shí)通知家長(zhǎng)，方便家長(zhǎng)隨時(shí)了解孩子的動(dòng)態(tài)信息。對(duì)于中學(xué)的學(xué)生宿舍門口也同樣安裝門禁裝置，沒(méi)有權(quán)限的人員不可以進(jìn)入宿舍，對(duì)外來(lái)人員進(jìn)行拜訪登記，確保學(xué)生的安全；
（2）電子圍欄、視頻聯(lián)動(dòng)。學(xué)校邊界建設(shè)脈沖電子圍欄，學(xué)校重點(diǎn)部位部署紅外攝像頭，可以進(jìn)行人員異常行為分析檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)防護(hù)，入侵報(bào)警，報(bào)警視頻聯(lián)動(dòng)等功能，可將企圖入侵者拒之于防區(qū)之外，提高學(xué)校的安全防范等級(jí)。并把入侵信號(hào)送至報(bào)警主機(jī)，以保證值班人員及時(shí)了解防區(qū)信息并作出快速的處理；
（3）傳感器。通過(guò)在教室、走廊、宿舍安裝煙霧、溫度感知裝置，當(dāng)煙霧濃度和溫度超過(guò)危險(xiǎn)值時(shí)，傳感系統(tǒng)自動(dòng)啟用滅火裝置進(jìn)行滅火，同時(shí)發(fā)出警報(bào)將險(xiǎn)情傳給安保中心及時(shí)處理險(xiǎn)情；
（4） 食材溯源。中小學(xué)生正處在身體成長(zhǎng)發(fā)育的重要階段，對(duì)食品質(zhì)量衛(wèi)生狀況要求較高，基于物聯(lián)網(wǎng)的食堂食品安全是校園應(yīng)用重要的一部分，通過(guò)在食堂安裝衛(wèi)生監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行衛(wèi)生監(jiān)測(cè)、食材溯源，加強(qiáng)食堂飯菜監(jiān)管，讓學(xué)生健康的成長(zhǎng)。
3.3 智能教學(xué)系統(tǒng)
學(xué)校教室所處的環(huán)境中，電子電器設(shè)備日益增多，電器的使用對(duì)教學(xué)的影響是越來(lái)越大。尤其中小學(xué)生自控能力較差，為中小學(xué)生打造一個(gè)智能的教學(xué)環(huán)境對(duì)其養(yǎng)成良好的習(xí)慣，增加學(xué)習(xí)興趣有著積極的作用。而傳統(tǒng)的課堂所用管理方法還是人工被動(dòng)管理，現(xiàn)在我們可以通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在教室中構(gòu)建成一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)，讓所有的設(shè)備通過(guò)智能平臺(tái)進(jìn)行智能管理。學(xué)生或者老師一旦進(jìn)入教室，光線識(shí)別系統(tǒng)自動(dòng)判斷是否需要啟動(dòng)照明，實(shí)現(xiàn)對(duì)教室光線自動(dòng)感應(yīng)，通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)，保證教室光線質(zhì)量，溫度感應(yīng)系統(tǒng)自動(dòng)判斷是否需要啟動(dòng)空調(diào)等設(shè)備，人像識(shí)別系統(tǒng)開(kāi)始工作，判斷如果是老師則啟動(dòng)相關(guān)多媒體設(shè)備，如果是學(xué)生則自動(dòng)簽到，在開(kāi)始上課前將已簽到的學(xué)生信息反饋到教師多媒體設(shè)備上面。
3.4 綠色校園系統(tǒng)
建設(shè)數(shù)字化節(jié)約型校園，是共同應(yīng)對(duì)我國(guó)資源相對(duì)緊缺、生態(tài)環(huán)境比較脆弱應(yīng)擔(dān)當(dāng)?shù)膰?guó)家責(zé)任。通過(guò)對(duì)各數(shù)據(jù)的智能采集，把學(xué)校的電力消耗、水電資源消耗等情況集中到全實(shí)時(shí)化的監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)上來(lái)，管理人員可隨時(shí)隨地感知學(xué)校各系統(tǒng)設(shè)備的能耗，并可以根據(jù)采集的數(shù)據(jù)建立數(shù)學(xué)模型，為學(xué)校提供指標(biāo)化管理的具體依據(jù)。同時(shí)結(jié)合傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)校園的教室及其他重點(diǎn)部位的環(huán)境在線監(jiān)控，主要包括監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫濕度、空氣中的CO、CO2等含量，從而為學(xué)校的“減碳排放”和“低碳發(fā)展”，提供了技術(shù)基礎(chǔ)和平臺(tái)支持。
3.5 校園物聯(lián)網(wǎng)綜合管理平臺(tái)
校園物聯(lián)網(wǎng)綜合管理平臺(tái)包括：設(shè)施管理系統(tǒng)、安防管理系統(tǒng)、智能教學(xué)系統(tǒng)、綠色校園系統(tǒng)。整個(gè)平臺(tái)就是將各種應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)資源和互聯(lián)網(wǎng)資源集成到一個(gè)信息管理平臺(tái)之上，它把分類系統(tǒng)的不同功能有效地組織起來(lái)，為各類用戶提供一個(gè)統(tǒng)一的信息服務(wù)入口。校園物聯(lián)網(wǎng)綜合管理平臺(tái)框架如圖2所示。
圖2 校園物聯(lián)網(wǎng)綜合管理平臺(tái)框架
教育局系統(tǒng)可以用專網(wǎng)接入學(xué)校物聯(lián)網(wǎng)綜合管理平臺(tái)，使教育局可以遠(yuǎn)程訪問(wèn)到本學(xué)校的資源，為其更好地規(guī)劃調(diào)整學(xué)校網(wǎng)點(diǎn)布局，管理學(xué)?；ā⑿Ｉ岷托．a(chǎn)及教育用地提供參考數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)雙方傳送的文件可進(jìn)行加密處理，防止教育相關(guān)機(jī)密文件的泄露。
4 結(jié) 語(yǔ)
物聯(lián)網(wǎng)要在教育領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用，目前仍有許多問(wèn)題需要解決，如費(fèi)用問(wèn)題、信息安全問(wèn)題等。然而隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷成熟和發(fā)展，其在中小學(xué)校園中的智能應(yīng)用也會(huì)進(jìn)一步深入，最終將提升教育信息化水平，有利于教育質(zhì)量的提高。本文探討了物聯(lián)網(wǎng)在構(gòu)建校園智能化設(shè)施管理、安防管理、教學(xué)管理、綠色校園等方面的應(yīng)用，但物聯(lián)網(wǎng)在構(gòu)建智能校園的作用中遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些，在不久的將來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)會(huì)使我們的校園變得更加美好。
參 考 文 獻(xiàn)
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[3]王宏岳，張峰國(guó)，劉忠武. 基于雙頻RFID的“校園衛(wèi)士”技防管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2011，1（10）：35-38，43.
在單片機(jī)編程基礎(chǔ)課程中，學(xué)生只須掌握最簡(jiǎn)單的編程技術(shù)以及程序燒寫(xiě)方法即可。單片機(jī)編程這門課程本身非常復(fù)雜，屬于更高層次學(xué)歷的學(xué)生應(yīng)該掌握的知識(shí)，因此，中職學(xué)生應(yīng)該重點(diǎn)掌握相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)，提高對(duì)單片機(jī)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)和應(yīng)用的技能。實(shí)際工作中對(duì)中職學(xué)生在此方面的要求并不高，個(gè)別有興趣的學(xué)生可以在入門之后深入學(xué)習(xí)。網(wǎng)頁(yè)編程課程要適應(yīng)當(dāng)前社會(huì)的需要，主要學(xué)習(xí)在IIS平臺(tái)上利用C#語(yǔ)言制作動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)。C#語(yǔ)言功能豐富，使用簡(jiǎn)便，可擴(kuò)展性強(qiáng)，是當(dāng)前開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)網(wǎng)站最常用的編程語(yǔ)言之一。學(xué)好C#編程不僅可以用于物聯(lián)網(wǎng)的搭建，也可以在各網(wǎng)絡(luò)公司、軟件公司中任職。在數(shù)據(jù)庫(kù)課程中，學(xué)生要能夠搭建安全、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，創(chuàng)建簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)表，用于測(cè)試、調(diào)試。數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用和管理依然要求具有較高的學(xué)歷，對(duì)于中職學(xué)生而言，應(yīng)當(dāng)立足于學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、常見(jiàn)的知識(shí)。學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)當(dāng)包括MSSQL、MYSQL和ACCESS，這些數(shù)據(jù)庫(kù)軟件操作簡(jiǎn)便、實(shí)用性強(qiáng)。
網(wǎng)絡(luò)配置課程本身專業(yè)性很強(qiáng)，在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用彈性也很大，中職網(wǎng)絡(luò)專業(yè)的學(xué)生對(duì)該課程經(jīng)過(guò)一學(xué)期的學(xué)習(xí)后，就可以非常熟練地應(yīng)對(duì)各種常見(jiàn)網(wǎng)絡(luò)的配置和管理。本課程中學(xué)習(xí)的知識(shí)應(yīng)當(dāng)包括交換機(jī)、路由器、防火墻、VPN和無(wú)線設(shè)備等。安卓是目前最流行的嵌入式開(kāi)發(fā)環(huán)境，廣泛應(yīng)用于手機(jī)、平板、智能電視以及其他專業(yè)智能平臺(tái)中，更是物聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分。利用安卓系統(tǒng)可以非常方便地查詢、匯總、管理來(lái)自傳感器和網(wǎng)絡(luò)的大量數(shù)據(jù)，因此，中職學(xué)校應(yīng)當(dāng)適時(shí)開(kāi)展安卓開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)的教學(xué)。中職學(xué)生要能夠利用安卓開(kāi)發(fā)工具制作簡(jiǎn)易的APP應(yīng)用程序，合理利用網(wǎng)絡(luò)程序資源，熟悉必要的美化和漢化操作，對(duì)于學(xué)有余力的學(xué)生，可以深入學(xué)習(xí)安卓程序開(kāi)發(fā)。中職學(xué)生應(yīng)掌握常用軟硬件設(shè)備的使用，包括LED展示屏的使用，RFID設(shè)備的使用，條形碼和掃描槍的使用，攝像頭、打印機(jī)、開(kāi)關(guān)量采集器、模擬采集器、串口服務(wù)器、智能醫(yī)療設(shè)備等設(shè)備的使用。這些設(shè)備和技術(shù)都已經(jīng)很成熟，廣泛應(yīng)用于各個(gè)產(chǎn)業(yè)和行業(yè)，而且都有著豐富的應(yīng)用軟件和配置程序，使用方便，非常適合中職學(xué)生學(xué)習(xí)。
二、教學(xué)方法
學(xué)生在學(xué)習(xí)和實(shí)訓(xùn)的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持專業(yè)分工、協(xié)同合作，由淺入深、從操作到理論循序漸進(jìn)地學(xué)習(xí)，特別要重視實(shí)訓(xùn)練習(xí)。不同專業(yè)的學(xué)生首先要掌握本專業(yè)的相關(guān)技術(shù)，在學(xué)習(xí)的不同階段還要組織不同專業(yè)、不同工種的學(xué)生協(xié)同合作，共同完成一個(gè)比較復(fù)雜、綜合的實(shí)訓(xùn)任務(wù)。當(dāng)學(xué)生的技能已經(jīng)比較熟練時(shí)，可以組織他們學(xué)習(xí)必要的跨專業(yè)知識(shí)，特別是專業(yè)交叉點(diǎn)的“接口”知識(shí)，這樣，有利于他們宏觀地把握整個(gè)技術(shù)體系。學(xué)生的學(xué)習(xí)可以從合適的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)入手，像搭積木一樣完成必要的實(shí)操練習(xí)，積累感性經(jīng)驗(yàn)，產(chǎn)生興趣，并培養(yǎng)自己認(rèn)真細(xì)致、追求完美和吃苦耐勞的品質(zhì);當(dāng)學(xué)生實(shí)操練習(xí)熟練之后，再對(duì)相關(guān)的各個(gè)知識(shí)模塊進(jìn)行有針對(duì)性的系統(tǒng)教學(xué)，教學(xué)的深度和廣度要適應(yīng)學(xué)生的接受能力;在教學(xué)過(guò)程中，要堅(jiān)持理論聯(lián)系實(shí)踐，精講多練，通過(guò)多樣化的實(shí)訓(xùn)任務(wù)提高學(xué)生的技能。另外，每一次實(shí)訓(xùn)任務(wù)都應(yīng)當(dāng)與具體的應(yīng)用情景相結(jié)合，在做中學(xué)，在學(xué)中練，這樣不僅有助于學(xué)生對(duì)工作的認(rèn)識(shí)和理解，還能夠激發(fā)學(xué)生深入思考，觸類旁通，積極創(chuàng)造。
三、注意事項(xiàng)
很多中職學(xué)校都還沒(méi)有引入物聯(lián)網(wǎng)這一新興技術(shù)，因此，缺少相關(guān)的實(shí)訓(xùn)設(shè)備和教學(xué)教材，甚至教師本身也很難滿足有關(guān)的要求，學(xué)生的學(xué)習(xí)接受能力也是必須要考慮的因素。校企合作是引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的關(guān)鍵，學(xué)校要定期選派合適的教師參加企業(yè)舉辦的相關(guān)技術(shù)培訓(xùn)，也可以采購(gòu)相關(guān)的實(shí)訓(xùn)設(shè)備，這樣不僅可以掌握最新的技術(shù)動(dòng)向，還可以保證教學(xué)更加接近企業(yè)的實(shí)際需求，有利于培養(yǎng)合格的學(xué)生。有些大學(xué)也開(kāi)設(shè)了物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專業(yè)，在基礎(chǔ)技術(shù)研究和項(xiàng)目開(kāi)發(fā)方面也有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，中職教師參加大學(xué)的相關(guān)培訓(xùn)有利于中職物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
另外，還要注意各專業(yè)的分工和合作。任何一名中職教師或?qū)W生都不可能完全學(xué)會(huì)物聯(lián)網(wǎng)的全部知識(shí)，在實(shí)際的應(yīng)用中也完全沒(méi)有這個(gè)必要，教師和學(xué)生要根據(jù)自己的專業(yè)、個(gè)人能力和興趣愛(ài)好，在某一個(gè)或某幾個(gè)方向上學(xué)精學(xué)專，在其他方向有所兼顧。從事不同專業(yè)的教師和學(xué)生要經(jīng)常集合在一起，交流學(xué)習(xí)成果，合作完成不同的實(shí)訓(xùn)教學(xué)任務(wù)，這樣有利于提高他們的工作和協(xié)調(diào)能力。當(dāng)然，這就對(duì)教師提出了更高的要求，也對(duì)學(xué)?？鐚I(yè)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一提出了新的要求。
