随着信息技术和互联网技术的广泛应用,人类社会进入了高度信息时代,信息获取模式逐渐从单一模式向人工和自动获取模式发展,强烈的社会需求为物理世界和信息世界的整合提供了动力,物联网随之而来。
物联网的应用范围从家庭网络到数字医疗、智能交通、公共安全、控件检测,甚至国家和世界,都受到了政府、工业和学术界的高度重视。
物联网在促进教育方面发挥着越来越明显的作用,特别是基于RFID的校园卡通项目,为大学教育的改革和发展提供了良好的技术支持,许多大学正在努力建立一个全面、智能、个性化的服务学习环境,实现新的教学环境:无处不在的在线教学、整合创新的在线研究、透明高效的校园管理、丰富多彩的校园文化、方便周到的校园生活,为学生提供良好的环境和设施条件 [1]。
通过对物联网的研究,利用物联网技术构建了智能综合教育体系,初步研究和探索了物联网技术支持下的教学。
1 物联网和物联网技术
1.1 物联网的定义和特点
物联网在人类生活中的应用越来越多,但人们对物联网的定义并不清楚和统一。在比较各种物联网定义的发送中,根据当前物联网技术特点的认知水平,物联网定义为:物联网是基于互联网和通信网络,根据不同领域的需要,利用智能感知、识别技术和普遍计算技术,自动获取各种物理世界信息,所有物理对象可以独立搜索,实现信息、远程管理控制盒智能网络,构建物联网智能信息服务系统[2]。
物联网中的任何合法用户(人或物)都可以在任何时候使用(Anytime)、任何地点(Anywhere)任何物体(Anything)通信、交换和共享信息,协同完成特定的服务功能。
物联网分为感知层、网络层和应用层。感知层是物理世界和虚拟世界之间的纽带,是物联网的基础。感知层主要负责信息采集,利用激光识别等技术实现物联网中人、物、物之间的信息交互。网络层是物联网规模应用的基础设施,包括局域网、城市网和广域网的各种接入网络。应用层通过数据挖掘、智能数据处理和智能决策计算,提供高效、可靠的海量数据集成、集成和存储,提供安全的网络管理和智能服务。
物联网是一个复杂的系统,形式多样,设计了社会生活的各个领域。从实现技术的角度来看,物联网的特点是:网络的异构性、规模差异和访问的多样性。
1.2 物联网的关键技术
物联网的多样化、个性化和产业化,使物联网涉及各种技术,从物联网应用系统设计、运行、应用和管理的角度来看,物联网技术主要包括:自动感知技术、嵌入式技术、移动通信技术、计算机网络技术、智能数据处理技术、智能控制技术、位置服务技术和信息安全技术。物联网技术的引入可以使现实世界中的物品相互连接,实现物理空间与数字信息空间的互联,实现真实空间与虚拟学习环境的有效整合。它使教学环境中的每个物体形成数字、网络和可视化的特征,学生可以在课堂上感知自然和真实场景。有效促进人机交互、人与环境交互,加强师生之间的交流[3]。
2 智能教育系统概述
传统的教学体系和教学体系只为学生提供学习空间。相对而言,智能教育系统为学生提供全面的智能感知环境和智能学习服务平台,有效收集学生的学习信息,获得个性化、智能化的学习和管理服务。
智能教育系统可以智能地收集和处理每个学习者和学习阶段的学习信息,建立新一代的学习环境和交流环境。该系统可以利用智能手机、RFID标签和读写设备,以及各种传感器,实时收集教师的教学轨迹和学生的学习痕迹,同时进行统计分析和处理,将传统的“教”教学形式转变为“学”形式,调动学习者的学习积极性和主动性,及时反馈和调整教学内容,体现因材施教、因人而异的教学风格。
3 智能系统设计
物联网技术的引入使智能教学环境中的每一个对象都具有连接性、技术性、智能性和嵌入性的特点。它可以随时捕捉、分析师生信息,并提供反馈,提供智能物联网教学系统[4]。
物联网设计的智能教学系统主要包括五个模块:智能管理模块、智能资源模块、智能监控模块、智能导学模块和虚拟通信社区,如图1所示。
1)智能管理模块:实现系统中学习者的信息管理、双向教学评价评价、学习辅助工具集成和绩效查询。
2)智能资源模块:在学生的学习资料和教师的教材中加入RFID标签,使这些资料在物联网中具有多样性、智能性、规模性、嵌入性等特点。通过互动终端通过3G/4G 网络连接终端数据库和多媒体数据库,根据课程教学大纲提供的内容要求获取相关教学资源,结果输出到学生或教师所在的网络终端[5]。同时,存储大量课件资源、试题库、知识库、新闻信息库和相关系统运行的数据。
3)智能监控模块:通过记录智能摄像头、智能手机、智能测控设备,实时收集学生的学习痕迹和教师的教学轨迹。同时,通过学习时间、阅读次数、学习地点、学习对象、参与交流与合作指标的统计分析,综合评价学习者的学习热情、学习深度和学习效果,结合学习成绩和学分记录到后台相关数据库[4]。
4)智能教学模块:通过数据挖掘、智能数据处理和智能计算计算,有效整合、统计分析和利用智能监控模块中收集的数据,分析学生的学习需求和兴趣,为每个学生提供个性化的学习建议,大豆具有更好的教学效果。
5)虚拟交流社区:通过无线笔、无线麦克风等无线智能设备,实现基于语音、视频、文本等信息媒体的互动交流功能,为学习者提供方便快捷的网络通信、强大的信息交流和网络信息共享支持、在线虚拟团队合作等功能。
4 结束语
近年来,随着互联网技术和信息技术的广泛应用,物联网技术在教育领域的应用逐渐深入,从理论研究到课堂领域,教育改革作业日益明显。本文利用物联网相关技术和理论,提出并设计了综合教育体系,优化学习环境,丰富学习资源,改善学习方法,提高学习效率,在改善教育环境方面发挥了重要作用,促进了物联网在教育中的应用和发展。