导读:很多朋友问到关于如何用物联网进行教学的相关问题,本文首席CTO笔记就来为大家做个详细解答,供大家参考,希望对大家有所帮助!一起来看看吧!
物联网发展会促进教育哪些变革
物联网的价值不仅仅在于它是一个可传感的网络,而必须是各个行业参与进来进行应用,不同行业,会有不同的应用。很大程度上,这是非常难的一步。目前,对物联网在教育中的研究与应用虽尚处于起步阶段,但笔者认为这一问题的探讨将给教育带来极大的变革。
(1)有利于建立全面和主动的教学管理体系。
在建立教学管理运行体系方面,利用现有物联网的核心技术:RFID技术的支持,有利于完善教学管理的组织系统、评价和考核系统,从而对教学的质量建立保障和监控体系。通过RFID标签和校园智能卡系统的结合,教师可利用物联网系统,对学生的学习情况进行自动的统计。例如:在分组实验教学中,可以对学生的出席和对应的实验器材建立联系,通过RFID系统建立实验室教学管理系统。院校各级教学管理部门也可利用RFID技术,对学生学习情况、到课情况进行分析,从而有利于学生工作部门有针对性地开展思想政治工作。同时还可以对学生在校园的行踪进行监控,设立校园安全控制区域,减少不必要的校园安全事故的发生;建立基于物联网的弹性修学模式,利用物联网信息完整和可追述的特征,学生可以根据本人的兴趣特长,随时修改或完成某一课程的学习,随时选择某一心仪教师的教学,在需要考试时,随时连接到试题库系统并完成考试过程,从而真正实现学分制;建立双向的教学评价和考核系统,有利于实现学生和教师同行对每一次教学的实时评价,根据此评价,学生和教师双方都可以调整教学进度,改善学生的学习效果,提高教师的教学效率。
(2)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现智能控制。例如:在教学楼里安装上万个传感器并用IPV6网络进行连接,可根据教室光线强弱自动调节教室光源和投影机的流明度;也可根据教室环境温湿度,通过红外感应设备自动控制教室空气的更换率;更可利用物联网识别技术,建立教师和对应授课教室的关联授权,智能控制教学仪器的使用等。这种方式的应用,已在部分研究机构中得以实现。
例如:在北京,西门子总部里面所有的灯光都是通过物联网智能控制的,员工在进入办公室后头顶上的灯自动打开,离开位置后头顶上的光源则自动关闭。如果外面的阳光太过强烈,窗帘则自动拉下,各个光源都是通过传感设备连接到电脑上,由电脑进行操控。与此同时,笔者也认为,利用物联网构建的智能教学环境的应用应远不止于此。利用物联网信息完整与可靠传输特性,可实现教学环境的真正交互。例如:物联网的介入可以为实验教学提供一个安全的、共享的、智能化的实验教学环境。在教师的授课过程中,随时可以控制远在实验室中的教学仪器,通过网络视频设备,将实验过程与结果实时的显示在课堂教学中,学生也可实时控制远程设备,自行得到正确的实验结果。改变现行多媒体教学中,实验过程模拟化,实验效果非直观的弊病。
通过将大型科研设备纳入物联网,可有效改变目前教研资源不平衡问题,经过授权后的研究者可以在全球范围内控制该设备,科研过程数据也可以被实时采集并以适当的方式提供,最终实现教学科研的数字化、网络化与智能化。此方面的先例有TAMU和MIT近期实施的CSAIL计划,该计划是利用一群实验室机器人与嵌入在盆栽植物中的传感器的通信。机器人和传感器之间的交流可以允许每棵植物要求额外的水分和养分,并进行实时存储。成熟的西红柿被识别之后,机器人能准确地从植物上摘除。TAMU的研究人员可以利用MIT在物联网领域的研究优势,直接获取该研究成果数据。
此外,利用嵌入了传感芯片的教学设施,不但能够像多媒体设施一样,对教学中的结构化信息进行处理,也可对常规多媒体设施所不能处理的非结构化信息,诸如学生的思维、体会、情感、意志等进行整合,从而真正实现教学环境的智能和交互。
(3)有利于重构创新和开放的教学模式。
基于物联网教学环境下的教学模式相比于以往的各种教学模式,具有更加开放和创新的特征。可以依托物联网强大的物质和信息资源优势来建立基于物联网的科学探究模式。在该模式中,学习者可以最大限度地利用物联网资源,并在发掘物联网信息的同时促进高级思维能力的发展。例如:在虚拟社区的学习交互模型中,基于物联网的模式要比给予互联网的模式更能激发出学习者的深层思考,并产生交互。该模式更能引导学习者在每次知识建构、剖析、探讨和问题解决户进行反思、总结和提炼有价值的内容,并在物联网上与其他学习者共享。
同时,将先进的物联网技术与现代教学理念相结合,运用到科学教学活动中,也能够对协作和协同教学模式起到很好的支撑作用。传统的协作和协同教学模式标志着开放系统中大量亚系统之间相互作用的,整体的,集体的或合作的效应,能够很好地解决教学过程中的/导)学0关系。比较著名的有密歇根大学的跨学科协同教学模式。而基于物联网的跨学科协同教学模式,则可以很好地克服原有模式中的障碍。同时它的海量数据与多视角处理特征,也能够进一步激发学生主动进行只是融合的欲望,发展整合和协调多学科的能力。
(4)有利于拓展学习空间、培养学习者自主学习能力。
物联网能为学习者的常规学习、课后学习、区域合作学习提供支撑环境,拓展学习空间,有利于学习者的自主学习和满足个性化学习需要。学习者可以通过物联网,探究任何感兴趣的问题并及时地得到解决。例如:中国电信的全球眼技术,其实就是远程监控的物联网应用。与传感系统相结合,学习者就可以利用它完成诸如材料学、气象学、生物学等集成应用领域内的多种科学探究。同时,物联网的感知特性,也能够使教育者对学习者的学习过程进行有效管理。
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顺舟智能推出基于Zigbee的智慧教室物联网方案
随着智慧城市建设加快,以及国家对教育的重视,智慧校园、智慧教室的打造即将在各城市相继落地,重点解决传统校园、教室管理中出现的各类实际问题。
校园、教室管理常见状况及问题
在以往的校园管理及教室设备使用当中,往往存在以下几个问题:
(1)设备繁多,难以统一实现智能感知、控制管理;
(2)手动按键下拉投影幕布、开关灯、空调温度调节、排风扇开关等操作太过繁琐,既浪费实际授课时间,教室上课体验大打折扣;
(3)各类设备使用情况及能耗没有清晰的数据可查及分析,不利于节能改进。
顺舟智能根据教室场景实际需求,推出智慧教室物联网方案,致力于实现教室场景的智慧化升级。
智慧教室物联网方案
顺舟智能基于Zigbee技术优势,Zigbee3.0网关及内嵌Zigbee模块,可实现对教室场景下的灯光、风扇、空调、窗帘、电教设备、智能门锁等电器设备实现智能化管控,节省人员管理成本,提高设备管理效率,同时为师生打造智慧化的教学/学习体验。
1、情景模式
情景策略为一组动作的集合,操作简单、高效。如早上开始一天的学习时段,空调、排风扇到点自动提前开启,改善教室内空气环境;学生进入教室时,门禁打开,音乐播放;老师上课时,投影打开,投影幕布下放,讲台灯光关闭或调暗等。通过场景开关和系统配置,一键进入预设的场景模式。如“上课场景”、“下课场景”、“多媒体场景”、“电教场景”等,可个性化定制。
2、智能门禁系统
智能门禁支持管理员便捷录入人员进出记录,实时掌握门禁状态及告警信息。此外,智能门禁系统结合人脸识别功能,有效保障学校教室安防、安全。
3、教室设备管理系统
设备实时状态显示:设备工作状态(如灯光开还是关)、设备故障显示(开关是否故障)可实时在线显示。 设备单独控制功能:各设备可以通过设备管理系统进行控制和管理,受控设备包括:空调,投影控制器,电脑,日光灯,窗帘、能源、环境设备、专业设备、门禁门锁等。
4、智慧环境监测系统
教室环境监测及调节。通过温湿度传感器、空气质量传感器等实现教室温湿度、空气质量等实时监测,环境数据实时回传至服务器、云平台,通过策略部署、设备联动,开启新风、加湿器、风扇等设备,调节教室环境。实现教室环境智能化管控,确保教学环境处于舒适状态。
5、智慧节能系统
通过物联网平台可远程调控、开关教室设备,设定情景模式、自定义时段进行设备开启关闭操作,避免非教学时段设备长期开启、空转。同时,平台可进行能耗数据展示分析,清楚了解各区域、各类型设备用电情况,实现节能减排。
6、智慧用电安全系统
教室内部智能开关、智能插座、温控面板等均嵌入Zigbee模块,可以远程查询空气开关线路电压、漏电电流、线路功率、线路电流、开关状态等用电数据,同时设置漏电保护功能自动检测,以及区域内所有用电线路开关远程集控管理,自由分组设置定时开关等。
智慧教室物联网方案优势
1、设备覆盖面广、部署方便
支持教室内绝大部分可管理设备,包含了多媒体、空调、开关、能效插座、灯光、窗帘、环境监控、安防、电力等数十种物联网传感器和控制器。方案采用ZigBee无线协议,避免了传统的布线难题,通过简单的升级改造即可快速完成物联网硬件环境的部署,降低了硬件部署成本和施工难度,极大加快了部署速度。
2、智能化、便捷化使用
可灵活定制物联网场景和定时策略,实现设备的批量、定时自动控制。可根据温湿度、光感强度实现智能自动调节。
3、电能节能减排
实时探测关键能耗设备的电能消耗,实现能耗信息透明化,实现能耗的科学管理。
如何学物联网技术及应用?
各所院校侧重点不同,所开设的课程也有所不同,但是,骨干核心课程很相近。
课程1、 物联网产业与技术导论 使用电子工业出版社《物联网:技术、应用、标准、安全与商业模式》等等教材。 在学完高等数学,物理,化学,通信原理,数字电路,计算机原理,程序设计原理等课程后开设本课程,全面了解物联网之RFID、M2M、传感网、两化融合等技术与应用。
课程2、C语言程序设计 使用清华大学出版社《C语言程序设计》等教材。 物联网涉及底层编程,C语言为必修课,同时需要了解OSGi,OPC,Silverlight等技术标准。
课程3、Java程序设计 ,使用 机械工业出版社《Java语言程序设计教程》等教材。 物联网应用层,服务器端集成技术,开放Java技术也是必修课,同时需要了解Eclipse,SWT, Flash,HTML5,SaaS等技术
课程4、无线传感网络概论,使用 无线龙通讯科技出版社《现代无线传感器网络概论》、北京航空航天大学出版社《短距离无线通讯入门与实战》等教材。 学习各种无线RF通讯技术与标准,Zigbee, 蓝牙,WiFi,GPRS,CDMA,3G, 4G, 5G等等。
课程5、 TCP/IP网络与协议 ,《TCP/IP网络与协议》,清华大学出版社,等教材。 TCP/IP以及OSI网络分层协议标准是所有有线和无线网络协议的基础,Socket编程技术也是基础技能,为必修课
课程6、嵌入式系统技, 《嵌入式系统技术教程》,人民邮电出版社等教材。 嵌入式系统是物联网感知层和通讯层重要技术,为必修课
课程7、传感器技术概论 , 《传感器技术》,中国计量出版社,等教材。 物联网业学生需要对传感器技术与发展,尤其是在应用中如何选用有所了解,但不一定需要了解传感器的设计与生产,对相关的材料科学,生物技术等有深入了解
课程8、RFID技术概论 ,《射频识别(RFID)技术原理与应用》,机械工业出版社,等教材。 RFID作为物联网主要技术之一,需要了解,它本身(与智能卡技术融合)可以是一个细分业或行业,也可以是研究生业选题方向。
课程9、工业信息化及现场总线技术 ,《现场总线技术及应用教程》,机械工业出版社,等教材。 工业信息化也是物联网主要应用领域,需要了解,它本身也可以是一个细分业或行业,也可作为研究生业选题方向。
课程10、M2M技术概论, 《M2M: The Wireless Revolution》,TSTC Publishing,等教材。 本书是美国“Texas State Techinical College”推出的M2M业教材,在美国首次提出了M2M业教学大纲,M2M也是物联网主要领域,需要了解,建议直接用英文授课。课程11、物联网软件、标准、与中间件技术 ,《中间件技术原理与应用》,清华大学出版社,《物联网:技术、应用、标准、安全与商业模式》,电子工业出版社,等教材。 物联网产业发展的关键在于应用,软件是灵魂,中间件是产业化的基石,需要学习和了解,尤其是对毕业后有志于物联网技术发展的学生
结语:以上就是首席CTO笔记为大家整理的关于如何用物联网进行教学的相关内容解答汇总了,希望对您有所帮助!如果解决了您的问题欢迎分享给更多关注此问题的朋友喔~