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關鍵詞：物聯網；創新模式；創新研究；傳感器網絡
中圖分類號：G434 文獻標志碼：A 文章編號：1673-8454（2014）20-0070-03
一、引言
近些年來，一場關于物聯網的風暴席卷全球，物聯網（Internet of Things， IOT）技術被稱為繼計算機技術、互聯網技術和移動通信技術之后的信息產業技術的又一次技術浪潮，它代表了下一代信息技術發展的重要方向。[1] 我國于2009年制定了“感知中國”的戰略性新興產業規劃，將其列為重點研究領域。[2] 如果說在過去的十幾年中，計算機和互聯網技術深刻的改變了現代教育教學模式，使得單純的依靠紙質的教育模式發展到現在依靠多媒體教學平臺和遠程教學平臺等新型教學模式。那么物聯網技術將使現代教育教學邁向更高的高度，是現代教育教學模式提升的新的發動機，將使得現代教育教學模式產生質的飛躍。
在教育領域，新課改提出“大力推進信息技術在教學過程中的普遍應用，促進信息技術與學科課程的整合，逐步實現教學內容的呈現方式、學生的學習方式、教師的教學方式和師生互動方式的變革，充分發揮信息技術的優勢，為學生的學習和發展提供豐富多彩的教育環境和有力的學習工具”的要求。[3] 目前計算機多媒體技術日臻成熟，特別是微處理器技術的發展，使得信息裝備從巨型化走向微型化，學生可以通過微型個人終端設備了解知識。作為下一代“計算無處不在”的關鍵技術，[4] 無線傳感器網絡技術的發展，為物聯網技術在教育改革領域的發展提供了保障。在新的時期，高校必須具有科技敏銳性，需要不斷采用新技術、新方法提高教學管理，以更好的服務于學生，所以有必要在教學領域引入物聯網技術，提高管理效率和質量。
同時，當代高校大學生更具有自我探索精神和獨立思考的能力，他們對新事物嗅覺更靈敏，接受速度更快，對高新技術的出現和應用熱情更高。將物聯網技術應用于現代創新教育模式中，在提升教學管理水平的同時，也有利于激發學生的好奇心和對新技術的感知能力。物聯網技術將有助于全面提升教學水平和教學環境，加快推進教育現代化進程。教育物聯網的時代已經來臨，基于物聯網技術的教學模式創新研究可以有效為當前高校教育教學模式探索拓寬思路。
二、物聯網技術特征
物聯網技術是指通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、追蹤、監控和管理的一種網絡技術。[5，6] 物聯網是一個全球的基礎網絡，通過數據獲取開發和通信能力，將實際物體和虛擬物體聯系在一起。該網絡包括現存的互聯網及其延伸和拓展，并具有具體物體識別、傳感器、激光掃描器和通信連接功能等為其提供獨立聯合服務和應用基礎。[7]
物聯網是利用無所不在的網絡技術建立起來的，主要有以下幾個特點：全面感知，利用RFID、傳感器、二維碼以及其它各種感知設備，隨時隨地采集各種動態對象，全面感知世界；可靠的傳輸，感知的信息通過以太網、無線網、移動網進行實時傳送。[8] 無線網絡已經全面覆蓋，感知信息的自由傳送成為現實。智能處理，利用云計算技術及時對海量信息進行處理，實現智能化的控制和管理，真正達到人與物的溝通，如圖1所示。
三、傳統課堂教學中面臨的挑戰
1.教學資源有限和教學過程單一
在傳統課堂教學中，教學資源比較有限，特別是在早期，一塊黑板、一本書、一支粉筆貫穿整個教學過程。在互聯網時代，多媒體技術在課堂教學中被普遍使用，將內容投放到黑板上，圖文并茂，使得教師更專注于知識的講解，極大地提高了課堂教學效率，也提高了學生的興趣。但是目前的教學模式中，單純依靠教師講解或使用投影設備的“開會式的學習”枯燥、呆板，學生缺乏主動；教師的“主導”幾乎完全代替了學生的“主體”，課堂教學缺乏活力。這種傳統教學模式使得學生過分依賴教師與書本，造成主體意識淡薄，缺乏創新精神，阻礙其素質全面發展。單調枯燥的方式對學生已經不再具有吸引力，有限的教學資源和單一的教學過程已經不能滿足課堂中學生的需要。
2.繁瑣的傳統的教學管理需要投入大量的人力物力，費時費力，并且可靠度差
當前學校教學活動中，需要讓學生使用大量的教學儀器設備，各個學科都配備了教學實驗室，作為學校的固定資產，需要有專人負責設備的管理清點工作。每一個教學實驗室，在每一天都會有不同班級參與實驗學習。一方面，為了防止資產流失，需要投入大量人力物力進行教學管理，另一方面，還需要專業人員隨時監督，防止設備儀器或者原材料對學生造成傷害。不但費時費力，可靠性也差。
3.傳統的課外教學過于單一、枯燥，難以調動學生的積極性
課外教學被稱之為第二課堂，是在課堂教學以外，以發展學生的個性特長、開發智力、培養能力為中心，有計劃地開展各種教育教學實驗活動。傳統課外教學主要使用互聯網進行遠程教學，這雖然可以方便學生在任何地方和任何時候都能進行學習，但是學生和教師直接交互較少，主要是學生聽、教師教的方式，學生被動的接受，互動性差。
四、基于物聯網技術的教學模式
1.利用物聯網技術構建智能化教學環境
物聯網技術的發展使現實世界中的物體具有感知性和智能性成為可能，可以實現人與機器之間的交互、人與物品之間的交互、人與人之間的社會互。客體可以借助物聯網技術與虛擬環境進行無縫連接，人與物可以進行交流。在課堂教學中，學生可以有選擇的獲取教師內容，教師可以即時捕捉、分析學生在學習過程中的需求信息，并進行相應調整。為實現學生出勤情況的智能統計，可以將RFID芯片集成到學生一卡通中，教室設置自動感測RFID信息系統，即時統計學生人數。教務管理部門也可以通過網絡查詢學生出勤情況。
對于年齡段較小的學生教育中，可以讓幼兒佩戴腕帶式標簽，學校通過信息系統自動檢測學生體溫，當體溫異常時，系統將發出警報并通知相關人員，及時進行處置，同時還可以在標簽中配備定位系統，隨時了解學生的位置，避免幼兒走失和被拐賣，即使發生意外，也能被及時找到。物聯網技術還可以用來控制教室中的教學設備，教室內安裝具有光敏和溫控的傳感器節點，通過智能調節系統，根據教室光線強弱自動調節教室窗簾的開關，也可以根據溫濕度高低調節空調溫度或者進行通風切換。
2.利用物聯網技術豐富實驗教學活動
當前實驗過程主要是讓學生到指定的實驗環境中進行相應實驗，但是對于一些需要采用遠程教學的活動，如成人教育、遠程教育等，學生無法實時參與教學實驗。物聯網技術使達到與現場教學類似的效果成為可能。通過在實驗室和遠程終端配置RFID設備，在本地實驗室將實驗器材加入到物聯網環境中，實驗過程數據被實時采集，并通過網絡傳輸到達遠程終端，實驗者在遠程通過RFID設備可以實時監測數據的變化。教師在授課過程中可以通過實驗儀器上的RFID遠程控制教學儀器，通過網絡傳輸方式，將實驗過程與結果實時顯示在課堂中，學生也可以遠程控制實驗設備，調整實驗參數，觀察實驗結果，實現實驗教學的網絡化與智能化。
物聯網技術還可用于校園安全管理，當前學校學生人數密度大，社會閑散人員偽裝成學生進入學校盜竊事件時有發生?？梢栽谒奚衢T口設置RFID系統，自動檢測學生配戴的智能標簽，在顯示屏顯示學生圖像信息，物管人員很容易區別校內外人員，以保證校園安全。
3.利用物聯網技術實現課堂教學效果的實時測評
當前教學評測一般以督導組聽課，學期末學生對教師系統評分為主，這種模式對評價教師教學水平，督促教師重視教學質量方面效果明顯。但是面臨的主要問題是主觀性強，督導組聽課次數有限，學生評價一般在考試成績公布后進行，課程已經結束相當長一段時間，學生在評測時隨意度大，反應實際情況差，同時也不能反應學生課程活動的情況。教學活動是雙方面的，教學評測需要教與學的雙方參與，所以教學評測需要反應教師和學生兩個方面的效果，而物聯網為此提供了技術可能。實時教學測評是基于學生互動反饋系統，可反復使用。為每個學生配備簡易傳感節點，或者在每個課桌上安裝簡易傳感節點，學生在一堂課結束后，可以及時通過傳感器節點信息輸入屏將教學信息反饋給教師或者教務處。另一方面，教師可以通過傳感節點捕捉學生上課時的聽課狀態，教師根據學生反饋的信息及時調整上課方式或內容。
4.利用物聯網拓展課外教學
課外教學是學校教學的第二課堂，可以有效拓展學生知識空間和激發學生學習興趣。在一些實踐性較強的課程中，比如農學、林學等相關課程，學生通過實地參觀學習可以獲得直觀的體驗與真實的感受。當前農業、林業與物聯網技術正逐漸密切結合，建立相應的農業物聯網和林業物聯網基地。通過在學校開展基于物聯網技術的應用實踐活動，讓學生了解學習當前的先進測量技術和傳感技術，使得學生密切關注物聯網技術在實際應用的發展動向。
五、在現代教學中應用物聯網技術的重要意義
1.有利于建立全面和主動的教學管理體系
當前大學校園的學習環境相對比較寬松，學生時間較自由，利用物聯網技術可以實現教師和學生的無縫連接。教師可以使用RFID隨時了解學生的情況，學生也可以通過RFID隨時與教師建立聯系。同時，利用物聯網技術可以有效完善教學管理的組織、評價和考核系統，從而建立全面的教學質量保障和監控體系。
2.有利于構建智能的教學科研環境
利用物聯網技術無所不在的特點和信息完整與可靠傳輸特性，可實現教學環境的真正交互。物聯網技術為實驗教學提供了一個共享的、安全的、智能化的實驗教學環境。徹底改變現行多媒體教學單一化、實驗過程模擬化、實驗效果抽象化的弊病。
3.有利于創新教學模式的開展
基于物聯網技術的教學模式更具開放性和創新性。當前基于互聯網的教學模式是單向輸出，而基于物聯網技術的教學模式具有互動交互性，更能吸引學生參與和激發學生深層思考。物聯網技術將教學模式從多媒體技術支持拓展到全空間全方位的開放模式，有助于培養學生創新能力。
4.有利于創新人才的培養
將物聯網的技術方法、產品運用到教與學的過程及資源的設計、開發、利用、管理和評價中，改進創新型人才培養的模式，提高學生的創新精神及能力，讓未來學習充滿智慧，探討物聯網對創新教育模式的教學研究，擴充對新時期大學生創新模式教育的理論研究。物聯網技術與創新教育模式研究互為促進，在思考物聯網技術對教學模式創新研究的探索過程中，也會為物聯網技術的應用提供新的方向，拓展物聯網技術的應用領域，并最終會形成一支服務于創新人才體系的應用體系，這同樣具有重要的理論意義。
六、結束語
本文首先介紹了物聯網技術的發展和特征，物聯網技術的不斷發展為現代教育教學模式的創新提供了新的契機。本文主要研究了物聯網技術在創新教育模式中的應用，作為一項新技術應用，設計了物聯網在教學中的若干應用模式，給出了物聯網與課程整合的想法。物聯網技術在現代教學模式中的應用具有重大的意義，有利于建立全面和主動的教學管理體系，有利于構建智能的教研環境和有利于重構創新、開放的教學模式。但是，物聯網在創新教育中的應用研究才剛剛開始。隨著應用的深入，物聯網在創新教育培養中的研究將會逐步深入。
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（鄭州市電子信息工程學校，河南鄭州450007）
摘要：物聯網技術是一項新興的技術，又是當前最為蓬勃發展的技術之一，在中等職業學校開展物聯網技術的教學已經勢在必行；同時，中職學校要注意找準定位，采取正確的方式方法，這樣才能有利于學生更好地學習和應用。物聯網相關課程和知識包括：傳感器、電子電路、單片機編程基礎、網頁編程、數據庫、網絡配置、安卓編程基礎以及常用軟硬件設備。如何更好地開展物聯網技術教學對中職學校和教師都提出了更高的要求。
關鍵詞 ：物聯網技術；中職學校；教學內容；軟硬件設備
DOI：10.16083/j.cnki.22-1296/g4.2015.05.049
中圖分類號：G718.3 文獻標識碼：A 文章編號：1671—1580（2015）05—0111—02
收稿日期：2014—12—02
作者簡介：馮皓（1982— ），男，河南鄭州人。鄭州市電子信息工程學校，助理講師，研究方向：網絡技術教學。
物聯網技術是一項新興的技術，又是當前最為蓬勃發展的技術之一，早已滲透到了我國各個城市、各個行業和各個領域。所以，培養合格的物聯網技術人員是一項非常重要的工作。另外，物聯網技術本身又是一個交叉學科——電子專業和計算機專業均扮演著重要的角色，同時，又涉及多方面的專業知識，如電子電路、傳感器、單片機、網頁、網絡等，每項技術既實用，又繁雜。因此，在中等職業學校開展物聯網技術的教學要注意找準定位，采取正確的方式方法，這樣才能有利于學生更好地學習和應用。
一、教學內容
物聯網技術中適合中職學生學習的相關課程和知識包括：傳感器、電子電路、單片機編程基礎、網頁編程、數據庫、網絡配置、安卓編程基礎以及常用軟硬件設備。其中，傳感器、電子電路、單片機編程基礎屬于電子專業的課程，網頁編程、數據庫、網絡配置、安卓編程基礎屬于計算機專業學生學習的內容，常用軟硬件設備相對比較簡單、實用，適合兩個專業所有學生學習。
在傳感器課程中，學生要能夠識別主流的傳感器并理解其基本功能和原理，能夠根據實際需要選擇合適的傳感器。在物聯網中，傳感器是獲取豐富數據的重要手段之一，不同的傳感器有著不同的功能。例如：氣體傳感器通過設置可以檢測一氧化碳、二氧化碳、氧氣或酒精等氣體；溫度傳感器可以實時檢測溫度的變化情況。這些傳感器雖然外觀、功能、性能各有不同，但標準統一，使用簡便，學生可以通過系統的學習，認識部分常見傳感器，并掌握學習新設備的方法。
在電子電路課程中，學生需要掌握電子電路的基礎知識，能夠根據應用情景正確地識別、安裝、應用、測試電子設備和電路。當前，電子產品集成度高，穩定性好，因此，中職學生在學習的時候不應過度強調集成電路的學習，而是要注重培養動手能力；另外，學生要能夠在安全用電的基礎上，合理連接電線電路，做到接線牢固、美觀、節約。
在單片機編程基礎課程中，學生只須掌握最簡單的編程技術以及程序燒寫方法即可。單片機編程這門課程本身非常復雜，屬于更高層次學歷的學生應該掌握的知識，因此，中職學生應該重點掌握相關的基礎知識，提高對單片機設備進行檢測和應用的技能。實際工作中對中職學生在此方面的要求并不高，個別有興趣的學生可以在入門之后深入學習。
網頁編程課程要適應當前社會的需要，主要學習在IIS平臺上利用C#語言制作動態網頁。C#語言功能豐富，使用簡便，可擴展性強，是當前開發動態網站最常用的編程語言之一。學好C#編程不僅可以用于物聯網的搭建，也可以在各網絡公司、軟件公司中任職。
在數據庫課程中，學生要能夠搭建安全、穩定的數據庫服務器，創建簡單的數據表，用于測試、調試。數據庫應用和管理依然要求具有較高的學歷，對于中職學生而言，應當立足于學習基礎、常見的知識。學習的數據庫應當包括MSSQL、MYSQL和ACCESS，這些數據庫軟件操作簡便、實用性強。
網絡配置課程本身專業性很強，在物聯網中的應用彈性也很大，中職網絡專業的學生
對該課程
經過一學期的學習后，就可以非常熟練地應對各種常見網絡的配置和管理。本課程中學習的知識應當包括交換機、路由器、防火墻、VPN和無線設備等。
安卓是目前最流行的嵌入式開發環境，廣泛應用于手機、平板、智能電視以及其他專業智能平臺中，更是物聯網的重要組成部分。利用安卓系統可以非常方便地查詢、匯總、管理來自傳感器和網絡的大量數據，因此，中職學校應當適時開展安卓開發基礎的教學。中職學生要能夠利用安卓開發工具制作簡易的APP應用程序，合理利用網絡程序資源，熟悉必要的美化和漢化操作，對于學有余力的學生，可以深入學習安卓程序開發。
中職學生應掌握常用軟硬件設備的使用，包括LED展示屏的使用，RFID設備的使用，條形碼和掃描槍的使用，攝像頭、打印機、開關量采集器、模擬采集器、串口服務器、智能醫療設備等設備的使用。這些設備和技術都已經很成熟，廣泛應用于各個產業和行業，而且都有著豐富的應用軟件和配置程序，使用方便，非常適合中職學生學習。
二、教學方法
學生在學習和實訓的過程中，應當堅持專業分工、協同合作，由淺入深、從操作到理論循序漸進地學習，特別要重視實訓練習。不同專業的學生首先要掌握本專業的相關技術，在學習的不同階段還要組織不同專業、不同工種的學生協同合作，共同完成一個比較復雜、綜合的實訓任務。當學生的技能已經比較熟練時，可以組織他們學習必要的跨專業知識，特別是專業交叉點的“接口”知識，這樣，有利于他們宏觀地把握整個技術體系。
學生的學習可以從合適的物聯網實訓平臺入手，像搭積木一樣完成必要的實操練習，積累感性經驗，產生興趣，并培養自己認真細致、追求完美和吃苦耐勞的品質；當學生實操練習熟練之后，再對相關的各個知識模塊進行有針對性的系統教學，教學的深度和廣度要適應學生的接受能力；在教學過程中，要堅持理論聯系實踐，精講多練，通過多樣化的實訓任務提高學生的技能。另外，每一次實訓任務都應當與具體的應用情景相結合，在做中學，在學中練，這樣不僅有助于學生對工作的認識和理解，還能夠激發學生深入思考，觸類旁通，積極創造。
三、注意事項
很多中職學校都還沒有引入物聯網這一新興技術，因此，缺少相關的實訓設備和教學教材，甚至教師本身也很難滿足有關的要求，學生的學習接受能力也是必須要考慮的因素。
校企合作是引入物聯網技術的關鍵，學校要定期選派合適的教師參加企業舉辦的相關技術培訓，也可以采購相關的實訓設備，這樣不僅可以掌握最新的技術動向，還可以保證教學更加接近企業的實際需求，有利于培養合格的學生。有些大學也開設了物聯網相關專業，在基礎技術研究和項目開發方面也有著得天獨厚的優勢，中職教師參加大學的相關培訓有利于中職物聯網專業的可持續發展。
另外，還要注意各專業的分工和合作。任何一名中職教師或學生都不可能完全學會物聯網的全部知識，在實際的應用中也完全沒有這個必要，教師和學生要根據自己的專業、個人能力和興趣愛好，在某一個或某幾個方向上學精學專，在其他方向有所兼顧。從事不同專業的教師和學生要經常集合在一起，交流學習成果，合作完成不同的實訓教學任務，這樣有利于提高他們的工作和協調能力。當然，這就對教師提出了更高的要求，也對學?？鐚I的協調統一提出了新的要求。
隨著信息技術的快速發展，物聯網技術也在不斷地發展，物聯網正在極大地改變著傳統的工業和企業。因此，物聯網技術必然會迎來更大的發展空間，中職的物聯網技術教學也將面臨更多的機遇和挑戰。
［
參考文獻］
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［2］胡漢輝.傳感器技術及應用［M］.北京：科學技術出版社，2009.
［3］趙芳.物聯網在電子商務中的應用［J］.湖北工業大學學報，2013（3）.
關鍵詞：實驗教學；RFID；物聯網技術
DOIDOI：10.11907/rjdk.162593
中圖分類號：G434
文獻標識碼：A文章編號：1672-7800（2016）012-0182-03
0 引言
近幾年來，物聯網技術研究的熱點問題包括射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備。在物聯網技術中，各設備按約定的協議都可以與互聯網相連接，并且所有聯網的物品可以進行信息交換，也可以進行通信，這樣就可以實現對物品的智能化識別、跟蹤、定位、監控和管理。所有技術的研發都是為了更好地服務于人類社會，作為一項高新技術，只有將其應用到合適的場景才能最大化其價值。將物聯網技術應用于教育教學領域，即是體現其價值的一個方面[1-2]。
實驗教學是現代高等教育的重點，其教學模式也在不斷發展和改進。為了滿足學生在學習時間和學習內容上的選擇自由性[3]，提出了開放式實驗教學模式。然而在開放式教學模式下，教學對象、內容、時間等因素的不確定性以及教學計劃的個性化使實驗教學管理的難度驟增，同時導致大量的實驗教學管理信息及處理任務量[4]產生。為了保證開放式教學模式的順利推進，可以利用物聯網技術對現有的實驗教學管理體系進行改革，為師生提供更為便利的開放式實驗教學環境，這樣不僅能夠鍛煉學生的實際動手能力，培養學生的創新精神，更有利于學生專業綜合素質和工程實踐能力的培養與提高[5]。
1 相關工作
在已有的一些研究中，物聯網技術被應用于學校中的一些場景，研究提出了基于物聯網的智慧教室[6-7]、基于物聯網的圖書館設計[8]、物聯網技術在校園安全中的應用[9]、基于物聯網的實驗室管理[10-12]等概念。
物聯網教室和傳統教室的功能相似――為學生提供舒適的學習環境，以提高學生的學習效率[6]。由于傳感器節點對于環境溫濕度的精確感應，使得物聯網教室可以高效、精確地為學生提供學習舒適性。通過物聯網所提供的大量的傳感技術、無線通信技術，以及微處理控制系統，使智能照明系統能夠“感知”環境，根據外界情況的變化作出相應的應對策略，還可以避免能源浪費。相比人工控制教學樓照明燈，物聯網控制實時性強，而且可以全天候工作[7]。
圖書館管理系統[8]通過RFID標簽獲得對圖書的感知，并通過讀者隨身攜帶的智能手機對讀者進行感知。同時，師生還可以通過手機對借閱情況進行查詢，當所借閱書本快要到期時，可以發送信息進行提醒。通過在學校圖書館應用物聯網技術，可以有效提高管理效率，提高自動化程度，降低人力成本，并大大方便師生的借閱活動。
基于物聯網的校園安保措施主要有以下幾種：在宿舍物品安全系統中添加報警裝置，構成宿舍安全系統以防宿舍發生意外事件，從而保護學生的人身財產安全；在每棟公寓入口處安裝RFID門禁系統；在教學區域設置門禁系統，并將門禁系統分為安全通道和普通通道兩類，攜帶物品上貼有RFID標簽，可實現物品的安全檢測[9]。
隨著技術的發展，物聯網專業也急需大量專業人才，對人才的需求上，要求其具有一定的理論基礎及動手能力，這對實驗室的要求也有所提高[10]。物聯網實驗室需要將光載無線通信、WiFi 無線局域網、移動通信、嵌入式設備服務器和射頻識別幾種前沿技術融為一體，構建基于移動通信的無線信息網絡系統[11]。將RFID技術系統應用到實驗設備的管理上，不僅使設備的統計效率大大提高，而且能實現實驗設備資源的合理統籌[12]。傳統的對于物聯網實驗室特別是實驗設備的管理成本高而效率低，這給實驗室的使用帶來了一定的影響，目前我國大部分學校的實驗室管理普遍存在計算機系統的自動化程度低，實驗室管理不嚴、監管不力等問題，因而，實驗室管理在學校管理和教學環節具有重要的意義[13]。
在文獻[14]中，作者通過對物聯網系統構架與關鍵技術的分析，利用Zigbee短距離無線通信技術、無線傳感器網絡智能組網技術，結合物聯網視頻網關、多種傳感器采集、控制節點與現有Internet網絡、3G網絡，構建了物聯網系統。傳統的實驗室存在工作繁瑣、效率低下等弊端，如學生不能及時了解實驗內容，必須到實驗室去預約并由教師登記等。隨著技術的發展，針對智能化管理實驗室的需求，提出了基于物聯網的智慧實驗室，如機房自動管理系統等，這些方案在實驗室信息管理、人員管理、設備管理等方面展示了優勢[15-16]。
2 基于物聯網技術的實驗教學體系
本文將物聯網和互聯網結合起來，充分發揮兩者優勢，提出了一種基于物聯網技術的實驗教學體系。該體系服務于實驗教學和管理工作， 在開放的網絡環境下促進教學手段改革和保證教學、管理質量的督導體系建設，既滿足了學生個性化需求，也充分合理地利用了實驗室資源，實現了教學管理的自動化。該體系的構建包括軟件系統建設和硬件系統建設兩個方面。
2.1 基于物聯網技術的實驗教學軟件系統
基于物聯網技術的實驗教學軟件系統建設主要以校園網為依托，以實驗教學管理區塊為核心，實驗課堂教學區塊為主體，實驗室課外輔助區塊和實驗室網絡管理區塊為輔助，構建立體化的開放式教學環境。該系統同時面向教師和學生這兩類有著不同需求的用戶對象，將在功能實現的基礎上提供一個友好的操作界面，采用實名注冊登錄制。該軟件系統的具體結構如圖1示，下面將對其包含的各個區塊進行詳細的功能介紹：
（1）實驗教學管理區塊。該區塊不僅可以方便學生進行網上選課，參與網上評教，也可以方便教師在線實驗考試成績。學生在預約實驗課時需要對實驗設備進行預約，做到每位學生對應一臺實驗設備，學生完成實驗后，設備會對學生的實驗結果進行記錄，也可以避免實驗設備的損壞。另外，該區塊還對教師和學生的個人信息以及實驗教學數據進行存儲和維護。
（2）實驗課堂教學區塊。該區塊包括5個主要功能：①為學生提供在線實驗預習服務，也即學生可以通過該區塊在網上提前熟悉實驗內容和實驗儀器的操作方法；②該區塊將實時監控學生的課堂實驗操作，確保學生能夠安全和規范地使用實驗儀器；③該區塊可以將學生課程的實際測量數據根據教學時間、地點和內容存入其個人信息庫，以供學生課后登錄個人系統進行查看和下載；④該區塊在線為學生提供虛擬儀器和仿真平臺服務，并且可以將學生的課堂仿真結果存入其個人信息庫；⑤學生可以通過該區塊提交電子實驗報告。
（3）實驗課外輔助區塊。為了促進學生的課后學習，為學生答疑解惑，該區塊可以方便教師上傳課件和教學演示視頻、提供師生交流論壇，以及在線答疑輔導網上應用空間。此外，可以進一步利用物聯網技術實現課堂互動的智能化。
（4）實驗室管理區塊。一方面為了實驗教學的正常開展，該區塊可以為師生提供在線預約實驗室和實驗儀器的服務，并在線管理實驗儀器的使用記錄；另一方面，為了保障實驗室的安全運行，該區塊對實驗環境進行監控，實時顯示實驗室的環境數據（例如溫濕度、有害氣體指標等），并帶有安全報警功能。另外，該區塊可以在線維護實驗儀器的故障信息，以方便實驗儀器的維修和整理。物聯網技術的應用使得實驗室的管理更加科學規范。
2.2 基于物聯網技術的實驗教學硬件系統
硬件建設需要對原有實驗室基礎設施（主要為強電、弱電、網絡改造）進行基本改造，然后增加監控、門禁、物聯網終端等硬件設備，整合原有教學系統軟件，進行軟硬件系統集成。①利用RFID，實現教室門鎖、控制臺鎖的定時關閉和開啟，為防止鎖人現象出現，需在鎖關閉前進行聲音提示；②利用傳感器節點，采集教室內溫度、濕度等指標，由中控計算機進行數據搜集處理，并根據預設標準觸發報警裝置；③利用虛擬終端技術，實現教室中控臺的網絡遠程控制，所有控制臺操作均可通過虛擬控制臺實現；④利用Telnet技術，可實現對聯網試驗儀器的遠程管理，解決計算機軟件故障；⑤利用監控攝像頭，實現遠程視頻圖像同步傳輸，并利用室內音箱，實現遠程音頻同步傳輸。當遇到設備死機、線路故障、物理連接問題等導致遠程控制失效時，可通過音頻遠程指導任課教師進行操作。
基于物聯網技術的實驗教學硬件系統將使用互聯網技術中的BSDA （Browser/Sever/Database/Application）結構，即客戶端/服務器/數據庫/應用程序結構，網絡通信方面采用C/S（客戶端/服務器）和B/S（瀏覽器/服務器）模式相結合的方式，包括服務器、聯網的實驗儀器以及網絡監控系統，其系統結構如圖2所示。
（1）應用服務器。服務器主要提供3類服務：①支持實驗教學管理數據交互與存儲，主要包括學生和教師的注冊登錄信息管理以及與實驗教學管理相關的教師教學計劃錄入、學生選課信息、學生評教信息、實驗報告以及實驗考試數據的管理；②提供實驗教學資源數據庫服務，存儲教學課件、演示視頻，預習內容、虛擬平臺以及實驗儀器介紹等教學資源；③與實驗教學服務相關的應用服務，例如提供師生交流論壇、QQ以及微信平臺相關的應用服務，以供師生隨時隨地進行實驗教學交流。
（2）聯網的實驗儀器。為了構建基于物聯網的實驗教學硬件系統，所有實驗儀器也將進行相應的更新換代，均帶有網絡通信功能，其更新主要從3個方面進行：①測量儀器帶有聯網功能，例如帶有無線通信功能的示波器和萬用表能夠實時地將測量數據上傳網絡，以供學生課后進行在線分析；②仿真和虛擬儀器平網，以供學生能夠提前進行實驗預習；③為了保證學生的用電安全，所有實驗儀器的電源都可以進行網絡在線控制。
（3）網絡監控系統。為了保證學生安全和實驗室的正常運行，構建實驗室監控系統。該系統將由傳感器、攝像頭、無線插座等監控終端設備組成，實現如下功能：①實現對實驗室環境的監控，杜絕實驗室火災、有害物質泄漏、儀器丟失等狀況發生；②對學生實驗操作進行實時監控，確保學生的操作規范和用電安全；③對實驗室儀器的使用狀態進行在線監控，以配合實驗室和實驗儀器的外借預約服務以及實驗設備的故障維護工作。
3 教學評價
傳統的實驗教學模式是：授課教師先講，講完之后學生做實驗，實驗內容和實驗模式是固定的，學生在課堂上學習的知識是有限的，時間被限制在課堂上的短暫時間內，對知識點的掌握和利用很有限[17]?；谖锫摼W技術的實驗教學模式從傳統的以教為主發展轉變為以學生動手為主，更加注重學生在實驗中學到了什么，并注重培養學生的創新能力。
現代教育理論認為[18]，在教學中要以學生為主體，在教師的引導下，提高學生的獨立思考能力，多開設計性課程，讓學生主動去探索新知識。采用基于物聯網技術的實驗教學體系，不僅可以使學生扎實地掌握基礎知識，鍛煉動手能力，開闊視野，而且在減輕教師管理工作的前提下提高了實驗室利用率。
基于物聯網技術的實驗教學軟件系統非常適合學生的學習，學生可以在網上在線選擇實驗課程，查看考試成績，并對教師進行評教。學習過程中，可以在線預習，使用虛擬儀器存儲實驗數據，并在線提交報告。系統對于課外輔助也有很好的幫助，比如課件閱讀、經驗交流、在線答疑。系統的實驗室管理模塊能夠實現管理員對實驗室的科學規范管理。基于物聯網技術的實驗教學硬件系統非常高效，實驗儀器都支持聯網，便于在線操作，極大提高了實驗儀器的利用率。網絡監控系統不僅可以保證學生實驗操作的安全性，而且可以避免實驗器材丟失。
總體而言，基于物聯網的實驗教學系統根據現有的物聯網技術，改善了傳統的實驗室管理方法，極大地方便了使用者，又體現了物聯網技術所帶來的優勢，是典型的物聯網技術的應用范例，對于實驗教學的改革提供了指導方向，具有重要意義，值得推廣。
4 結語
本文將物聯網技術和互聯網技術相結合提出了一種新型的實驗教學體系。該體系由軟件系統和硬件系統組成，以學生為主體，通過教師的引導，激發學生探索新知識的熱情，在提高實驗器材管理效率的同時，還保證了學生的人身安全及儀器設備使用安全。同時，通過利用物聯網技術，方便了實驗室實驗儀器的管理與維護，使實驗室的管理更加科學規范和高效。
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關鍵詞 單片機教學 物聯網技術 教學
中圖分類號：G424 文獻標識碼：A
物聯網（the Internet of Things，IOT）是新一代信息技術的重要組成部分，簡單理解，物聯網就是物物相連的互聯網。隨著現代信息技術的飛速發展，物聯網技術得到了很多高校、科研單位及企事業單位的高度重視。隨著單片機、嵌入式無線技術的飛速發展，為物聯網技術實現提供了必備條件。微控制器（Microcontroller Unit，MCU），即單片微型計算機，它是多數高校電子信息類、通信類等專業的骨干課程。但目前，高校仍以51系列單片機為主，在教學內容與教學方法上還保持著最古老的模式，僅僅圍繞指令和程序展開。缺乏時效性，根本無法與大背景下的社會需求相契合。
1 物聯網技術介紹
1.1 概念及簡介
物聯網是物體通過智能感應裝置，經過傳輸網絡到達指定的信息處理中心，實現物與物、人與物之間的自動化信息交互、信息處理的智能網絡。
物聯網技術應用前景分析：美國權威咨詢機構FORRESTER預測：到2020年，世界上物物互聯的業務，跟人與人通信的業務相比，將達到30比1，因此，“物聯網”被稱為是下一個萬億級的通信業務?！拔锫摼W”也被稱之為繼計算機、互聯網之后，世界信息產業的第三次浪潮。
1.2 單片機教學現狀與改革
（1）教學涉及面廣：眾所周知，單片機課程幾乎覆蓋了所有的工科院校，通信、自動化、電子等很多專業都需要學習單片機課程。（2）教學占主要方面：在高職院校單片機教學中，相應課程的設置、實踐教學環節的安排都劃歸在單片機的課程體系中，并且將單片機實踐考核作為學生綜合能力判斷的一個重要部分。因此，在過去的很長一段時間，各大高職院校都相繼提出了關于單片機教學改革的新理念，大都是以強調學生的操作能力、創新能力，但這種實踐操作往往跟在大環境下的時代需要是有相差的。（3）教學方式一成不變：很長一段時間以來，單片機課程的教學基本都是按照固定模式進行的。以匯編語言或C語言兩種編程語言為主，先從指令到程序再到輔助項目配合教學。這種圍繞軟件—指令—程序展開，不符合單片機課程的教學目標。教學體系的一成不變，就沒有新方向供教學利用，學生們也就同樣按照固定的思路去分析，最終導致單片機課程教學幾十年還滯留在原地。（4）教學方法老舊：傳統的課堂講授法，將學生的學習積極性過多地限制在理論課堂上，而單一的實驗課和我們之前提出的單片機課程改革的初衷背道而馳。久而久之，單片機的課程改革就成了一句沒能實現的空話。要杜絕這種現象，必須從根本上改變教學方法和教學思想。（5）實踐教學重視度不夠：實驗手段單一且脫離實際。在實驗課上，僅僅以實驗箱作為條件，以十幾個匹配程序作為參考，停留在單片機課程的表面，也就掌握不了單片機課程的精髓。學生動手、動腦解決問題的能力也會大打折扣。
2 單片機課程與物聯網技術結合的必要性
物聯網時代對單片機或嵌入式教學改革提供了機遇和挑戰。與此同時，對單片機教學的各個方面也有了新定位。物聯網及其相關技術的發展，為單片機教學改革提供了豐富的教學題材、內容和實現方法，這也就是單片機課程與物聯網技術結合的目的。
（1）必要性：從目前各高職高專院校單片機的教學情況分析，學生的學習態度、反映、學習效果等方面都在很大程度上促進單片機的教學改革。并且應將培養高技能人才作為高職高專院校的發展定位，將為企業培養出更多有用的人才作為根本目標。換個角度說，物聯網技術的發展勢必也會要求高職院校培養相應的人才。因此，從市場的被動需要到主動需要也是我們將兩者結合的初衷。
（2）可行性：在單片機教學過程中，型號的選擇還是以MCS-51為主，并配合無線SOC單片機。這樣可將傳統的單片機教學順延、加強。整個核心課程的設置都不需要改變，以物聯網課程為主線，配合嵌入式系統，在以單片機、網絡等課程為輔，這樣就可以構成一個較完善的物聯網與單片機結合的體系。
3 教學改革的思路和措施
3.1 教學內容、方法和思路
教學內容方面：教學過程中應以物聯網系統應用為背景，硬件系統選擇還是以MCS-51型號為主。其中，應將單片機教學過程中以前忽略的部分重視進來，如A/D、D/A模塊、串行通信模塊等。軟件系統選擇ZigBee協議棧，利用實例法講授協議棧的各層。當然，在高職教學過程中，軟件系統和網絡協議部分教學不必深入講解，應以學生的實際操作能力為主。
教學方法方面：傳統單片機教學，通常采用案例引導法，明確任務，任務構思、完成任務的固定模式來完成教學任務。任務的構思應以物聯網數據采集、無線通信作為主要切入口，構造有實用意義的方案。
3.2 突出實踐教學環節
單片機教學重于實踐，沒有實踐，那這門課就是形同虛設，學生只會一味地死記程序而不懂得解決問題。在實踐教學中，教師和學生應該有互動，建立一個分工明確的學習團隊。教師在團隊中只起到引導作用，將充分的時間留給學生自主思考、自主完成實驗項目。
實驗室的建設：將學校實驗室的操作平臺使用于理論教學中，在實踐教學中應建立模塊化的SOC單片機實驗系統。編譯軟件同樣使用Keil，方便代碼移植和實驗兼容等，減少教學工作量。
實驗形式：增加學生的實驗時間，不拘于固定的一些實驗模塊，靈活配置實驗課題，最終形成真正開放的物聯網與單片機結合的實驗室。
物聯網技術是繼計算機技術和網聯網技術后信息產業的第三次浪潮，隨著物聯網概念的提出和技術的發展，我國已經進入物聯網以及與之相關的產業高速發展時期，很多高校、科研單位及企事業單位都非常重視，單片機技術和嵌入式技術等為物聯網的迅猛發展提高了基礎，同時物聯網技術也為單片機教學的改革也提供了機遇與挑戰。單片機課程是一門理論與實踐性都很強的學科，是電子、通信、電氣等專業的一門重要的必修課程，更是新興的物聯網專業人才所必修的課程，進入20世紀以來，企業對于電子、通信、電氣等類專業學生學習的要求更進一步，而傳統的教育內容、教學模式和教學方法已不適應物聯網技術對人才培養發展的需要。為了提高學生的能力，提升畢業生就業的競爭性，本文結合單片機課程教學的體會和經驗，就物聯網技術下教學改革中的有關問題進行探討和研究。
1教學內容的改革
物聯網時代的單片機教學設計嵌入式、無線通信、網絡基礎、傳感器數據采集、操作系統等基礎課程，其相關課程又分為基礎課程、核心課程和實踐教學中的應用開發，很多課程都是已經開設的課程，這是單片機教學改革的基礎，這樣，不需要對現有的課程體系做較大的調整，但是在核心課程中，繼續講授傳統8051單片機的內容勢必不行，結合目前大部分高等院校的實際情況，可以選擇以MCS-51為內核的無線射頻單片機，也可以選擇更加高級的STM32等先進的入門級32位SOC無線單片機，這樣可以將傳統的單片機教學順延、加強。
無線單片機內核目前已經有從多種內核，從8位到32位，學校的物聯網單片機可以選擇比較成熟的ZIGBEE無線單片機，在具體實施的教學內容和方法上把單片機和無線通信合二為一，以物聯網中的具體應用為背景，突出了無線單片機與整個系統的融合、網絡協議的組成及實現、無線傳感器的數據采集和處理方法，加強在傳統單片機教學中忽視的各種接口的驅動程序，如串行通信接口、SPI和I2C總線的開發與設計，對于軟件系統的設計和網絡協議選擇主流的ZIGBEE協議棧，利用實例講授協議棧中各層實現的方法。但是以本校培養應用型人才的目標出發，只需對應用層進行剖析，以keil/IAR等開發系統中ZIGBEE協議棧程序為具體對象，強調應用層開發的流程，輔以網絡層和MAC層中針對網絡不同拓撲形態的具體設置，從簡單的點對點通信的實現開始，逐步過渡到星形網絡和網狀的構建。同時，隨著物聯網技術的發展與單片機教學改革的不斷深入，單片機與傳感器部分整合也是大勢所趨，因為數字式傳感器驅動程序的編寫是無線傳感網絡能否工作的首要條件，這也是接下來物聯網專業單片機課程的一個方向。
2教學模式的改革
傳統的教學模式就是以課堂上老師單向的傳授書本上的理論知識為導向和中心，學生被灌輸被填鴨；然后在實驗課堂上老師布置實驗作業，并由老師輔導學生完成實驗及編程任務，前一次理論是后一次實驗的基礎。在這樣的教學模式下，理論講解的時間遠大于實踐操作的時間，就導致了老師講的多，學生做的少，學生缺乏學習的主動性和創造性，表面上老師的教學工作很順利、規范地完成了，實際上學生能否理解、接收、消化并應用，他們對單片機課程知識掌握的程度并不能體現出來。盡管實驗課通過對一個個小程序編寫、調試，但學生離開試驗箱并沒有太多的實踐機會，也不知道從何下手。
明確了單片機課程的整體教學內容后，如何將這些內容拆分開，從而融入到 學生日常可以接觸的項目中去，教學效果將會有進一步的提升。因此，我們可以采用“項目驅動法”教學模式。項目確定后，教師應首先實施完成該項 目。這樣不僅可以對項目有個全面的了解，便于更好地指導學生，而且當項目給出時，就能提供具體的成果展示，讓學生有清楚自己做什么，知道怎么做，關鍵的問題在哪里。比如在做項目“電子鐘”前，教師先用兩節課的時間進行相關知識點的講解，讓學生初步熟悉數碼管的結構和工作原理、顯示方式、字型編碼，鍵盤的工作原理、鍵盤掃描程序原理、進制的轉換 、輸入接口P0和輸出接口P2的使用方法，延時子程序的編制及延時時間的計算方法，以及如何調用子程序等，讓學生清楚電子鐘這個項目的目的和作用。給出項目完成的參考硬件仿真protel電路和keil C軟件程序。在培養學生快速學習能力的基礎上，學生用兩節課的時間完成該驗證性實驗，在學生做的過程中，老師可以適當再講解，使得學生加深對知識點的理解和掌握，根據要求拆分項目為一位0～9 循環顯示、兩位十進制00―99顯示，兩位鍵盤按鍵，輸入的數字依次遞進顯示，直至完成整個電子時鐘的顯示。這樣一步步地鍛煉學生的軟件編程和硬件控制能力。如此以項目為主導地位的教學模式，能夠以學生為中心，改變了傳統教學中學生被動聽的角色，能調動學生解決問題的積極性和主動性，教師負責整個教學的設計和組織，在項目教學過程中，得以充分發揮教師的指導作用。
3教學方法的改革
教學方法是教育思想、教育觀念在教學過程中的體現，是一種經驗的積累，針對不同層次的學生和不同的能力需要實施不同的教學方法。在單片機課程的教學中可（下轉第117頁）（上接第98頁）以嘗試下列的幾種不同的教學方法：
（1）問題式教學： 在教學過程中我們經常會提出與講解相關的問題，把學習引入到復雜的、有意義的問題情境中，學生通過互相合作來解決這些問題，發現隱含在問題背后的科學知識，形成解決問題的技能和自主學習的能力。在設計中我們會給出一些故障問題，讓學生找出其中的錯誤，從而開啟學生的思維。
（2）項目式教學：根據前邊提高的將單片機課程分成若干個小項目，以項目目標為主線，結合相應的知識點進行講解，激發學生的主動性，教學從實際問題入手，采取提出任務、分析任務、設計任務、解決任務、歸納規律的方法，讓學生在解決項目任務的過程中掌握知識。
（3）討論式教學：傳統的教學一般是滿堂灌，學生完全處于被動的聽狀態，有時聽得直打瞌睡，為了避免這種狀況，可以根據前邊提到的項目教學模式，給3～5個人分為一個小組完成某項目，因此他們會不斷的討論，從而讓學生發言或提問，大家都可以提出自己的想法。通過討論式教學，學生可互相激勵、探討問題，增加了學生的參與度，使其全身心地投入到學習中去，充分調動了學生的學習熱情，開發了其自身的潛能，提高了教學效率。
（4）實踐式教學：紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行，實踐是創新的源泉，創新離不開實踐。創新思維只有通過實踐才能發現問題。重視培養工程應用型人才培養的同時，強調突出培養學生的創新精神、創新能力和工程實踐能力。學生在學完了相關知識后，通過自己動手操作和深入實踐，能鞏固所學的知識。
4結語
單片機作為一門重要的電類專業課程，尤其是在物聯網技術下其教學內容、教學模式和教學方法，對于學習者掌握該課程知識起到了關鍵性的作用。本文中的這些教學研究內容都是在實踐的教學過程中總結出來的，并期望在以后繼續學習和研究。在教學過程中，對于授課者來說，有責任去不斷探索、改革和調整教學內容、模式，方法，使得學生盡快掌握課程內容并且靈活應用，目的是為學生創造更合適的學習環境，不斷肯定學生取得的成績，激勵學生進行創新性探索，從而提高教學質量，提高學生學習興趣，提高學生工程實踐能力，只有這樣才能適應新環境，培養出符合社會 、企業要求的高技能應用型人才 。
關鍵詞：物聯網；中小學；校園教育；智慧校園
中圖法分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2014）04-0069-03
0 引 言
近年來，隨著計算機技術、通信技術和無線傳感網技術的飛速發展，代表著互聯網下一步發展方向的物聯網技術，逐步由概念和理論邁向了實際的部署和應用。物聯網有著非常廣泛的用途，遍及智能交通、環境保護、政府工作、公共安全、平安家居、智慧社區、工業監測、環境監測、路燈照明管控、老人護理、個人健康、花卉栽培、水系監測、食品溯源等多個領域。將極大地改變我們的生活、工作和學習方式。目前，物聯網在校園中的研究與應用雖尚處于起步階段，但這一問題的探討將給教育帶來極大的變革。
“百年大計、教育為本”，中小學生的成長和教育問題，是政府、學校、家長以及全社會廣泛關注的問題。如何優化教學配套設施、杜絕校園內的安全隱患，進一步提高教學質量，成為了家長和學校急待解決的問題。聯網技術在這一領域也發揮著十分重要的作用，目前，智慧校園的主戰場在于高校中，而在自制能力比較差、自我保護意識薄弱的中小學生身邊物聯網的應用更加迫切，中小學校園的建設更離不開物聯網技術，以便為中小學生創建一個高質量的學習生活環境。物聯網的發展能夠進一步推動我國現代化教育事業的發展，也能為我國的物聯網行業提供廣闊的發展前景。
1 校園物聯網的架構
物聯網是指通過RFID、紅外感應器、GPS、激光掃描器、氣體感應器等信息傳感設備，實時采集任何需要監控、連接、互動的物體或過程等各種需要的信息，與互聯網結合形成的一個巨大網絡。其目的是實現物與物、物與人，所有的物品與網絡的連接，方便識別、管理和控制。簡單來說，物聯網就是“物物相連的互聯網”，如果把物聯網用人體做一個簡單比喻，傳感器相當于人的眼睛、鼻子、皮膚等感官，網絡就是神經系統用來傳遞信息，最后把感知到的信息送到大腦進行處理。
物聯網作為一個系統網絡，與其他網絡一樣，也有其內部特有的架構。物聯網系統有三個層次。一是感知層，即利用 RFID、二維碼、傳感器等隨時隨地獲取物體的信息；二是網絡層，通過各種電信網絡與互聯網的融合，將物體的信息實時準確地傳遞出去；三是應用層，把感知層的得到的信息結合云計算、數據存儲、平臺服務等技術對獲得的信息進行處理，實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理等實際應用。校園物聯網的架構如圖1所示。
圖1 校園物聯網架構
2 校園物聯網關鍵技術
2.1 傳感器
傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出。
傳感器負責物聯網信息的采集，它是實現自動檢測和自動控制的首要環節，是物聯網服務和應用的基礎。如果沒有傳感器對被測信息進行捕獲和轉換，一切準確的測試與控制都將無法實現。隨著技術的發展，傳感器廣泛的應用于工業生產自動化、國防現代化、航空技術、航天技術、能源開發、環境保護與生物科學等領域。
2.2 無線傳感器網絡
無線傳感器網絡（Wireless Sensor Networks， WSN）由部署在監測區域內大量的廉價微型傳感器節點組成，通過無線通信方式形成一個多跳自組織網絡。無線傳感器網絡是一種全新的信息獲取平臺，能夠實時監測和采集網絡分布區域內的各種檢測對象的信息，并將這些信息發送到網關節點。
一個典型的傳感器網絡結構通常由傳感器節點、接收發送器（sink）、Internet或通信衛星、任務管理節點等部分構成。傳感器網絡節點包括傳感單元、處理單元、通信單元以及電源部分。在傳感器網絡中，節點通過自組織方式構成無線網絡，以協作的方式感知、采集和處理網絡覆蓋區域定的信息，以實現對任意地點信息在任意時間的采集、處理和分析。傳感節點之間可通過網關完成和公用Internet網絡的連接，具有快速展開、抗毀性強等特點，在軍事偵察、環境監測、醫療護理、智能家居、工業生產控制以及商業等領域有著廣闊的應用前景。
2.3 智能嵌入式技術
嵌入式技術是在Internet的基礎上產生和發展的，嵌入式系統的Internet接入、Web服務器技術以及嵌入式Internet安全技術，是嵌入式系統Internet技術的關鍵和核心。物聯網技術中所采用的各類高靈敏度識別、專用信號代碼處理等裝置的研發，將進一步推動智能嵌入技術在物聯網中的應用。嵌入式系統以應用為中心，將軟件固化集成到硬件系統中，一般由嵌入式微處理器、硬件設備、嵌入式操作系統以及用戶的應用程序等部分組成。21世紀后，各種家用電器如電冰箱、自動洗衣機、數字電視機、數碼相機等廣泛應用這種技術。
3 物聯網在中小學校園的應用
物聯網技術在中小學校園的建設中也越來越發揮著十分重要的作用。本文以“四個系統·一個平臺”為核心設計理念，構建了一套完整的物聯網智能校園體系。
3.1 校園設施管理系統
隨著學校面積的不斷擴大，多地辦校的情況增加，其設施管理工作的成本及管理難度日益增加，而物聯網技術在這有更大的使用空間。由于校園設施，包括：道路、通訊、電力、環保、水系等領域的基礎設施，都是按照一定的地理空間分布的，因此可以利用GIS技術結合物聯網技術來建立其信息管理系統，該系統將成為校園新的信息源，任何與校園有關的設施信息都將給定位，并與空間數據聯系起來。用戶將可以圖文并茂的查詢校園信息，給學校的設施維修工作帶來了很大方便。
GIS數據庫中存儲所有的校園相關設施，對這些目標都要進行數字化存儲建庫，對于每個設施，都可貼上唯一的電子標簽，而標簽上的編碼也要記錄在每個目標的數據中，從而使得基礎設施空間數據庫中的標簽數據與物聯網中的標簽數據一致。一旦某個設施出現問題，傳感器會將故障部件位置傳送到數據中心，維修人員可持便攜式移動終端前去維修，該部分是集GPS定位和RFID讀寫功能于一體的設備，這時首先依靠GPS進行宏觀定位的。在地下管網維修時，由于缺少GPS信號的支持，借助于物聯網技術，可以利用RFID讀取各個目標的標簽信息，然后通過該標簽信息從GIS數據庫中找到相應的設施目標，從而實現RFID 輔助下的目標精確定位。從而實現對校園設施的快速維護，保證學校的正常運轉。
3.2 校園安防管理系統
校園作為人員相對密集的地方，并且中小學生的安全防范意識薄弱，自救能力差，所以在中小學校園中的安全管理尤為重要，利用門禁、視頻監控、電子圍欄等技術，合理部署多級傳感器全面感知校園的環境、物品及外來入侵人員的變化情況，及時提示或者報警。
（1）門禁。在校園門口安裝射頻閱讀裝置對進出校園的人員信息進行讀取，然后將自動采集的信息傳送到后端系統進行存儲分析，當學生上學、放學在校園門口進出的時候，以及學生乘坐校車上下學時可進行RFID人員檢測，系統自動以短信的形式將學生的出入信息及時通知家長，方便家長隨時了解孩子的動態信息。對于中學的學生宿舍門口也同樣安裝門禁裝置，沒有權限的人員不可以進入宿舍，對外來人員進行拜訪登記，確保學生的安全；
（2）電子圍欄、視頻聯動。學校邊界建設脈沖電子圍欄，學校重點部位部署紅外攝像頭，可以進行人員異常行為分析檢測，實現主動防護，入侵報警，報警視頻聯動等功能，可將企圖入侵者拒之于防區之外，提高學校的安全防范等級。并把入侵信號送至報警主機，以保證值班人員及時了解防區信息并作出快速的處理；
（3）傳感器。通過在教室、走廊、宿舍安裝煙霧、溫度感知裝置，當煙霧濃度和溫度超過危險值時，傳感系統自動啟用滅火裝置進行滅火，同時發出警報將險情傳給安保中心及時處理險情；
（4） 食材溯源。中小學生正處在身體成長發育的重要階段，對食品質量衛生狀況要求較高，基于物聯網的食堂食品安全是校園應用重要的一部分，通過在食堂安裝衛生監控系統進行衛生監測、食材溯源，加強食堂飯菜監管，讓學生健康的成長。
3.3 智能教學系統
學校教室所處的環境中，電子電器設備日益增多，電器的使用對教學的影響是越來越大。尤其中小學生自控能力較差，為中小學生打造一個智能的教學環境對其養成良好的習慣，增加學習興趣有著積極的作用。而傳統的課堂所用管理方法還是人工被動管理，現在我們可以通過物聯網技術在教室中構建成一個物聯網，讓所有的設備通過智能平臺進行智能管理。學生或者老師一旦進入教室，光線識別系統自動判斷是否需要啟動照明，實現對教室光線自動感應，通過實時數據采集與數據，保證教室光線質量，溫度感應系統自動判斷是否需要啟動空調等設備，人像識別系統開始工作，判斷如果是老師則啟動相關多媒體設備，如果是學生則自動簽到，在開始上課前將已簽到的學生信息反饋到教師多媒體設備上面。
3.4 綠色校園系統
建設數字化節約型校園，是共同應對我國資源相對緊缺、生態環境比較脆弱應擔當的國家責任。通過對各數據的智能采集，把學校的電力消耗、水電資源消耗等情況集中到全實時化的監測管理平臺上來，管理人員可隨時隨地感知學校各系統設備的能耗，并可以根據采集的數據建立數學模型，為學校提供指標化管理的具體依據。同時結合傳感器實現對校園的教室及其他重點部位的環境在線監控，主要包括監測點的溫濕度、空氣中的CO、CO2等含量，從而為學校的“減碳排放”和“低碳發展”，提供了技術基礎和平臺支持。
3.5 校園物聯網綜合管理平臺
校園物聯網綜合管理平臺包括：設施管理系統、安防管理系統、智能教學系統、綠色校園系統。整個平臺就是將各種應用系統、數據資源和互聯網資源集成到一個信息管理平臺之上，它把分類系統的不同功能有效地組織起來，為各類用戶提供一個統一的信息服務入口。校園物聯網綜合管理平臺框架如圖2所示。
圖2 校園物聯網綜合管理平臺框架
教育局系統可以用專網接入學校物聯網綜合管理平臺，使教育局可以遠程訪問到本學校的資源，為其更好地規劃調整學校網點布局，管理學校基建、校舍和校產及教育用地提供參考數據，同時對雙方傳送的文件可進行加密處理，防止教育相關機密文件的泄露。
4 結 語
物聯網要在教育領域獲得廣泛的應用，目前仍有許多問題需要解決，如費用問題、信息安全問題等。然而隨著物聯網技術的不斷成熟和發展，其在中小學校園中的智能應用也會進一步深入，最終將提升教育信息化水平，有利于教育質量的提高。本文探討了物聯網在構建校園智能化設施管理、安防管理、教學管理、綠色校園等方面的應用，但物聯網在構建智能校園的作用中遠遠不止這些，在不久的將來，物聯網技術會使我們的校園變得更加美好。
參 考 文 獻
[1]劉嵐，翟鴻雁，陳寧.物聯網技術在中小學校園[J].科技視界，2012（19）：175-177.
[2]馬士玲，劉志丹. 物聯網技術在智能校園中的應用[J]. 物聯網技術，2012，2（6）：76-77.
[3]王宏岳，張峰國，劉忠武. 基于雙頻RFID的“校園衛士”技防管理系統設計[J]. 物聯網技術，2011，1（10）：35-38，43.
在單片機編程基礎課程中，學生只須掌握最簡單的編程技術以及程序燒寫方法即可。單片機編程這門課程本身非常復雜，屬于更高層次學歷的學生應該掌握的知識，因此，中職學生應該重點掌握相關的基礎知識，提高對單片機設備進行檢測和應用的技能。實際工作中對中職學生在此方面的要求并不高，個別有興趣的學生可以在入門之后深入學習。網頁編程課程要適應當前社會的需要，主要學習在IIS平臺上利用C#語言制作動態網頁。C#語言功能豐富，使用簡便，可擴展性強，是當前開發動態網站最常用的編程語言之一。學好C#編程不僅可以用于物聯網的搭建，也可以在各網絡公司、軟件公司中任職。在數據庫課程中，學生要能夠搭建安全、穩定的數據庫服務器，創建簡單的數據表，用于測試、調試。數據庫應用和管理依然要求具有較高的學歷，對于中職學生而言，應當立足于學習基礎、常見的知識。學習的數據庫應當包括MSSQL、MYSQL和ACCESS，這些數據庫軟件操作簡便、實用性強。
網絡配置課程本身專業性很強，在物聯網中的應用彈性也很大，中職網絡專業的學生對該課程經過一學期的學習后，就可以非常熟練地應對各種常見網絡的配置和管理。本課程中學習的知識應當包括交換機、路由器、防火墻、VPN和無線設備等。安卓是目前最流行的嵌入式開發環境，廣泛應用于手機、平板、智能電視以及其他專業智能平臺中，更是物聯網的重要組成部分。利用安卓系統可以非常方便地查詢、匯總、管理來自傳感器和網絡的大量數據，因此，中職學校應當適時開展安卓開發基礎的教學。中職學生要能夠利用安卓開發工具制作簡易的APP應用程序，合理利用網絡程序資源，熟悉必要的美化和漢化操作，對于學有余力的學生，可以深入學習安卓程序開發。中職學生應掌握常用軟硬件設備的使用，包括LED展示屏的使用，RFID設備的使用，條形碼和掃描槍的使用，攝像頭、打印機、開關量采集器、模擬采集器、串口服務器、智能醫療設備等設備的使用。這些設備和技術都已經很成熟，廣泛應用于各個產業和行業，而且都有著豐富的應用軟件和配置程序，使用方便，非常適合中職學生學習。
二、教學方法
學生在學習和實訓的過程中，應當堅持專業分工、協同合作，由淺入深、從操作到理論循序漸進地學習，特別要重視實訓練習。不同專業的學生首先要掌握本專業的相關技術，在學習的不同階段還要組織不同專業、不同工種的學生協同合作，共同完成一個比較復雜、綜合的實訓任務。當學生的技能已經比較熟練時，可以組織他們學習必要的跨專業知識，特別是專業交叉點的“接口”知識，這樣，有利于他們宏觀地把握整個技術體系。學生的學習可以從合適的物聯網實訓平臺入手，像搭積木一樣完成必要的實操練習，積累感性經驗，產生興趣，并培養自己認真細致、追求完美和吃苦耐勞的品質;當學生實操練習熟練之后，再對相關的各個知識模塊進行有針對性的系統教學，教學的深度和廣度要適應學生的接受能力;在教學過程中，要堅持理論聯系實踐，精講多練，通過多樣化的實訓任務提高學生的技能。另外，每一次實訓任務都應當與具體的應用情景相結合，在做中學，在學中練，這樣不僅有助于學生對工作的認識和理解，還能夠激發學生深入思考，觸類旁通，積極創造。
三、注意事項
很多中職學校都還沒有引入物聯網這一新興技術，因此，缺少相關的實訓設備和教學教材，甚至教師本身也很難滿足有關的要求，學生的學習接受能力也是必須要考慮的因素。校企合作是引入物聯網技術的關鍵，學校要定期選派合適的教師參加企業舉辦的相關技術培訓，也可以采購相關的實訓設備，這樣不僅可以掌握最新的技術動向，還可以保證教學更加接近企業的實際需求，有利于培養合格的學生。有些大學也開設了物聯網相關專業，在基礎技術研究和項目開發方面也有著得天獨厚的優勢，中職教師參加大學的相關培訓有利于中職物聯網專業的可持續發展。
另外，還要注意各專業的分工和合作。任何一名中職教師或學生都不可能完全學會物聯網的全部知識，在實際的應用中也完全沒有這個必要，教師和學生要根據自己的專業、個人能力和興趣愛好，在某一個或某幾個方向上學精學專，在其他方向有所兼顧。從事不同專業的教師和學生要經常集合在一起，交流學習成果，合作完成不同的實訓教學任務，這樣有利于提高他們的工作和協調能力。當然，這就對教師提出了更高的要求，也對學?？鐚I的協調統一提出了新的要求。
