物联网与教育论文

物联网在高校教育系统中的应用南昌市昌北第二小学沈树懿【摘要】物联网有着非常大的发展前景，在现代生活中也有着非常重要的应用，本文就物联网在教育领域的应用做了一些说明，如在图书馆的应用，在大学生日常管理中的应用，在学生学习中的应用，物联网在构建完全交互与智能的教研环境中的应用，在高校学生素质学分的考察评估中的应用，其中有些已经实现，有些还未实现。本文还说明了一下物联网发展过程中的一些待解决的问题。【关键词】物联网；教育；智能图书馆；传感器物联网的概念最早是在1999年美国召开的移动计算和网络国际会议上被提出，经过几年的发展和完善，在2005年由ITU联盟在《ITU互联网报告2005：物联网》中被正式提出。物联网概念的核心思想是借助于RFID等各种传感设备，将物理世界中的各种实体与信息世界互联互通，并通过对传感设备功能的升级和拓展，实现信息世界中的指令能够直接对物理世界各种联网设施进行管理和控制，形成一个更大范围的统一系统。物联网的学术定义是：具有自我标示、感知和智能的物理实体基于标准的通信协议进行连接，构成物理世界和信息空间之间融合的信息系统。中国科学院姚建铨院士指出：凡是由传感器、传感技术及利用某种物体相互作用而感知物体的特征，按约定的协议，来实现任何时刻、任何地点、任何物体、任何人，实现所有人与人、物与物、人与物之间互联、互通，进行信息交换呵通讯，实现智能化的识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络，即可称为物联网。在我国，2009年8月温总理视察无锡科技园区时指出，要尽快建立中国的传感信息中心，或者叫感知中国中心。温家宝总理在2010年3月5日的《政府工作报告》已经明确指出“加快物联网的研发应用”，这标志着物联网将被纳入重点振兴产业之一。网联网被称为继计算机、互联网与移动通信网之后世界信息产业的第三次浪潮，它代表了下一代信息发展的重要方向，被世界各国当做应对国际金融危机、振兴经济的重点技术领域。目前物联网在教育领域应用的不是很广泛，应用技术最成熟的是图书馆，让我们来看一下物联网在图书馆都有那些方面的应用。1、智能图书馆的未来发展愿景分析智能图书馆亦称为智慧图书馆，目前关于智能图书馆的未来发展愿景还没有一个明确的描述，部分文献从不同的角度给出了相应的描述。从智能建筑的角度：智能图书馆是把智能技术运用在图书馆建设之中形成的一种现代化建筑，是智能建筑与高度自动化管理的数字图书馆的有机结合和创新，是在二者共同发展的基础上产生的，它应同时具备两者的设计思想、基本要求、特征和功能。从感知计算的角度：智慧图书馆=图书馆+物联网+云计算+智慧化设备，它通过物联网来实现智慧化的服务和管理。概括的讲，智能图书馆的未来发展愿景可划分为三个维度：（1）更透彻地全方位感知和度量图书馆的本质和变化。感知和度量是通过不同的数据采集端来完成的。目前，通过物联网连接的数据采集端涉及的范围非常广泛，包括：手机、电脑、射频识别装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等。对于图书馆来说，各种类型的传感器相当于给图书馆增加了一层可有“感觉”的皮肤，例如温湿度传感器可以用于对机房的监控和预警、RFID感应系统可用于感知图书和文献等资源。（2）更广泛的互联互通。数据采集端将各种各样的数据采集端通过物联网、移动互联网等网络互联，实现实时采集外部环境信息，物体动态信息，并将其转化为适合网络传输的数据格式，传输到图书馆的数据处理中心。（3）智能化的管理和服务。图书馆数据处理中心对采集的数据进行分析和处理后，为读者和图书馆工作人员提供智能化的服务和管理平台，真正达到了人与人的对话、人与物的对话和物与物的对话。例如：馆藏文献的自动定位、自动顺架、自动盘点以及无人值守的安防管理、温度湿度机房自动预警系统、无控制台的借阅和阅览服务、如影随形的地图导航服务，基于读者位置的信息推送服务等。2、基于物联网的图书信息管理引入物联网，在所有图书上设置一个带传感能力的电子标签，将会彻底解决图书和图书信息管理系统之间缺乏桥梁的难题。首先，通过RFID上的标签信息，可以做到对每一本图书的实时感知和监测。由于物联网中每个网络节点都具有独立寻址的能力，因此通过在每一本图书上植入传感节点，实现了对每一本图书的只能感知和寻址。因此，人们通过现有的信息系统去寻找图书时，完全可以根据物联网去寻找每一本图书的物理位置。同时，物联网中的信息汇聚节点可以定时对图书馆中的所有图书的传感节点进行轮询检测，以判断每一本图书的状态是否良好，对于图书丢失的问题可以做到及时发现，提高了信息管理系统对图书的监管能力。目前国内已经有学者开始尝试利用RFID技术解决图书错乱架的问题。其次，图书的物理位置定位问题，并不需要专门在每个传感节点中植入一个GPS之类的定位装置，这样一方面会大大增加实体的成本和复杂性，同时在传感节点尺寸等问题上也难以实现。所幸的是目前针对传感节点主定位方面，已经有相当一批学者开展了研究。其主要的思想就是根据传感器节点在传输信息或者发送应答信号时，根据能量的衰减情况或者传感器网络的拓扑信息，实现对图书物理位置的定位。目前，这一领域已经有不少研究成型算法。通过对这些算法的分析可以确认，在图书馆中图书相互之间形成的传感器网络，完全可以通过这类算法的应用，实现对图书的物理定位。在定位的过程中，还可以根据传感器节点的功耗情况和实现的复杂性，对图书实现精确定位和局部小范围的区域定位，增加图书馆定位的可行性。此外，随着传感器节点技术的发展，还可以在传感器节点上增加功能更为复杂的深入感知能力，实现对图书周围的温度、湿度等信息的传感。从而使得图书能够感知周围的环境，当图书长期处于湿度较大的环境时，图书能够自动地向物联网中上层管理节点发送信息，通知该图书目前所处的位置不利于图书长期保存，降低了图书馆某些图书由于长期无人借阅，且保管不善而导致图书霉变腐烂等。尤其是图书实体具备了对温度信息的感知能力后，所有图书相当于建起了一个图书馆防火检测系统，哪怕是图书周围存在非常细微的火情警报，也能够被图书迅速感知并传递给图书馆的管理人员。物联网除了在图书馆的应用外，在其他方面也有很多的应用，让我们来看一下物联网在其他方面的应用。1、物联网在学生日常事务管理中的应用物联网技术的应用，使高校学生工作者更方便的管理学生，具体表现在以下方面：（1）方便上课考勤传统的考勤在于老师或者班干部利用名单对学生一个一个的点名确认，费时费力。利用物联网技术在教室安装RFID和识别器，学生进入教室后RFID和识别器开始工作，相关信息发送的服务器进行统计和分析，结果发送到老师那里同时会给缺席人员发送信息给予温馨提示。（2）方便学生活动管理大学校园生活是丰富多彩的，丰富的校园活动给活动组织者在安排方面提出了挑战。对大型活动，如毕业生典礼或新生入学典礼，如何迅速及时的安排座位等方面的事项，利用物联网技术会轻松的解决。如在毕业生典礼时，手机会收到一个认证信息，通过这个信息，进入会场用手机在RFID上扫描一下，该学生手机就会收到其再会场中的座位号和注意事项，方便组织者组织活动使活动有序的进行。（3）方便学生作息管理现在高校出现学生晚归、不归，玩游戏通宵等现象。通常的管理方法是晚上辅导员查寝或组织学生干部查寝，以保证学生的安全。但此做法不能杜绝学生长期玩游戏而荒废学业，因为学生干部碍于同学面子不好意思报告辅导员。利用物联网可以解决此问题。给每个学生和自己的床位建立连接，如果学生晚归或不归管理人员就能及时的发现；给学生的电脑和学生建立连接，学生每天用电脑的时间都会显示并统计，管理人员就能及时了解，并对学生进行思想工作。2、物联网在学生学习中的应用对于理工科学生来说，在实践教学中老师要注意学生的安全因素，从而有可能较低了实践强度。因为存在安全性问题或缺乏实验器材，许多试验无法让学生亲自动手做。物联网的介入可以为学生动手试验提供一个安全的、共享的、智能化的实验教学环境，每一种试验器材都有数字化属性与使用帮助信息，当实验器材使用或者操作不符合要求时会自动启动报警系统，提示学生操作规范，避免不安全事件发生，保证教学安全。3、物联网有利于构建完全交互与智能的教研环境利用传感网络，可实现教学环境的实时信息反馈。目前，多数高校已经实施多媒体教学设施进课堂，利用物联网，可对课堂教学设备实施智能控制。如在学楼安装上万个传感器并利用网络进行连接，可根据教师光线强弱自动调节教室光源和投影仪的流明度；也可根据教师环境温湿度，通过红外感应设备自动控制教师空气的跟换率。4、高校学生素质学分的考察评估目前部分高校实施学生素质学分考察机制，对素质学分未达到要求的学生原则上大四不予毕业，在这过程中就存在着考察公平的问题。如在我校听讲座可得部分素质学分，但听讲座的标准是是否刷了学生卡，在这过程中就存在代刷的现象。在学校中流行这样一句话：素质学分要学分不要素质。利用物联网就可以解决此问题，跟上课考勤原理类似，把报告厅的座位与学生联网，那些学生来听讲座，一看便知。还有类似志愿服务时间、学生日常生活中的节约用、水助人为乐、食堂收餐具等都可以用此方法来考核素质学分。物联网要发展到生活中的各个领域，还存在一些待解决的问题。1、制定统一的技术标准在物联网发展过程中，传输、传感和应用等层面会涌现许多新技术，而这些技术很可能会采用不同的技术标准和方案。如果这些技术没有统一且具体可行的标准作为依据，就会出现各专用网相互无法连通联网的状况，既难以形成规模经济和整合的商业模式，也难以降低研发成本。因此，应当尽快统一标准，形成一个统一管理机制，这是发展物联网必须首先解决的问题。2、建设一个统一管理平台物联网需要一个庞大的网络体系作为前提和保障，要求能对每个物品进行统一的管理和有效的整合。各自为政的结果一定会造成物联网效率低且成本高，因此很难发展起来和祈祷效果，因此，建立一个综合的、全国性的业务管理平台，统一收集各种物品的传感信息，统一对收集到的信息进行分门别类的管理，进而对信息进行有指向性的传输，这是物联网发展中面临的另一个重要问题。3、安全体系的建设现阶段，物联网传感技术主要是RFID，若在产业植入这个芯片，就可能被任何人进行感知。这对产品的主人而言，让然可以方便其对产品进行管理。但是，如果被其他人进行感知，比如产品的竞争对手，后果不堪设想。因此需要建成一套强大的安全体系，试这些有价值的信息在感知、传输、应用过程中，只能为我所用，却不能被他人所用，尤其是不被竞争对手所用。4、政策法规建设物联网的发展涉及到多个行业领域与产业领域，需要多种力量的融合和整合。这就要求国家立法和产业政策都走在前面，尽快制定出符合物联网发展需要的政策和法规，保证该行业正常快速发展。在不远的将来，物联网将不再是一个神话，让我们期待物联网时代的到来。参考文献:[1]李卢一郑燕林.物联网在教育中的应用[J].现代教育技术，2010，20（1）.[2]董晓霞龚向阳张若林严潮斌.基于物联网的智能图书馆设计与实现[J].图书馆杂