物聯網技術學

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物聯網技術學范文第1篇

關鍵詞：物聯網技術與應用 教學目標 知識體系 內容安排 教學方法

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）01（a）-0162-03

物聯網（Internet of Things，IoT）概念最早于1999年由美國麻省理工學院提出，隨著技術和應用的發展，物聯網內涵不斷擴展[1]。目前業界普遍認為：物聯網是通信網和互聯網的拓展應用和網絡延伸，它利用感知技術與智能裝置對物理世界進行感知識別，通過網絡傳輸互聯，進行計算、處理和知識挖掘，實現人與物、物與物信息交互和無縫鏈接，達到對物理世界實時控制、精確管理和科學決策的目的[2-5]。

物聯網可以廣泛應用于經濟社會發展的各個領域，引發和帶動生產力、生產方式和生活方式的深刻變革，成為經濟社會綠色、智能、可持續發展的關鍵基礎和重要引擎[6]。近年來，在“兩化融合”和“感知中國”等國家戰略背景下，物聯網發展受到了我國政府、科研、教育、產業界的高度關注。我國經濟社會各領域蘊含巨大的物聯網應用潛能，眾多行業對物聯網技術人才需求旺盛[7]。為此，中國傳媒大學于2012年通過教育部審批，依托理工學部信息工程學院網絡工程系開辦物聯網專業方向，成為全國較早面向本科生開設物聯網專業方向的高校之一。

1 課程教學目標

《物聯網技術與應用》是網絡工程系物聯網技術專業方向學生學習的第一門專業課，其主要目的是使學生了解物聯網的基本概念和相關技術，對物聯網在各個領域的典型應用有所認識，在此基礎上了解物聯網系統的整體框架，明確物聯網工程各個專業課程的意義和課程之間的關系，為后續的學習打好基礎，同時激發學生的學習興趣[8]。因此，《物聯網技術與應用》課程的講授成功與否關系到物聯網人才培養的質量，進而影響到我國物聯網技術發展的進程[9]。

2 課程知識體系及內容安排

2.1 知識體系

物聯網的架構分為3個層次：感知層、網絡層和應用層，如圖1所示[1]。

感知層是物聯網的“皮膚”和“五官”，用于識別物體、采集信息，是聯系物理世界與虛擬信息世界的紐帶。感知層中的自動感知設備包括：RFID標簽與讀寫設備、傳感器、GPS、智能家用電器、智能測控設備等；感知層中的人工生成信息設備包括：智能手機、智能機器人等。

網絡層分為接入層、匯聚層與核心交換層。接入層通過各種接入技術連接最終的用戶設備。匯聚層的功能為：匯接接入層的用戶流量，進行數據分組傳輸的匯聚、轉發與交換；根據接入層的用戶流量，進行本地路由、過濾、流量均衡、優先級管理，以及安全控制、地址轉換、流量整形等處理；根據處理結果把用戶流量轉發到核心交換層或在本地進行路由處理。核心交換層為物聯網提供一個高速、安全與保證服務質量的數據傳輸環境。匯聚層與核心交換層的網絡通信設備與通信線路構成了傳輸網。

應用層可以進一步分為管理服務層和行業應用層。管理服務層通過中間件軟件實現了感知硬件與應用軟件物理的隔離與邏輯的無縫連接，提供海量數據的高效、可靠地匯聚、整合與存儲，通過數據挖掘、智能數據處理與智能決策計算，為行業應用層提供安全的網絡管理與智能服務。行業應用層由多樣化、規模化的行業應用系統構成，包括：智能電網、智能環保、智能交通、智能醫療等。

此外，涉及感知層、網絡層與應用層的共性技術包括信息安全、網絡管理、對象名字服務與服務質量保證等。

2.2 內容安排

《物聯網技g與應用》課程的內容安排[10-12]如圖2所示，其中，各部分包含的主要內容有[1-6]以下幾方面。

物聯網概論：物聯網發展的社會背景、技術背景；物聯網的定義與主要技術特征；物聯網體系結構；物聯網關鍵技術與產業發展。

RFID技術：自動識別技術的發展背景、條形碼簡介、磁卡與IC卡的應用、RFID、RFID應用系統結構與組成、RFID標簽編碼標準。

傳感器技術：傳感器；智能傳感器與無線傳感器；無線傳感器網絡；無線傳感器網絡通信協議與標準。

嵌入式技術：智能設備的研究與發展；集成電路；嵌入式技術的研究與發展；RFID讀寫器與中間件軟件設計；無線傳感器網絡節點設計；可穿戴計算研究及其在物聯網中的應用；智能機器人研究及其在物聯網中的應用。

移動通信技術：通信技術的發展；移動通信技術的研究與發展；3G技術與移動互聯網應用的發展。

定位技術：位置信息與位置服務；物聯網中的位置服務；定位系統；移動通信定位技術、基于無線局域網的定位技術、基于RFID的定位技術、無線傳感器網絡定位技術。

數據處理技術：物聯網數據處理技術的基本概念；海量數據存儲技術；物聯網海量數據存儲與云計算；物聯網數據融合技術；物聯網中的智能決策。

信息安全技術：物聯網信息安全中的四個重要關系問題；物聯網信息安全技術研究；RFID安全與隱私保護研究。

物聯網的應用：智能電網；智能交通；智能醫療；智能物流。

3 課程教學方法

自2014年春季學期《物聯網技術與應用》課程首輪授課起至今，筆者已從以下幾方面做了有益嘗試，取得了良好的效果。

3.1 采用“翻轉課堂”模式將課堂內外相結合

翻轉課堂譯自“Flipped Classroom”或“Inverted Classroom”，是指重新調整課堂內外的時間，將學習的決定權從教師轉移給學生。該教學模式需要學生在課后完成自主學習，即自主規劃學習內容、節奏、風格和呈現知識的方式，可以通過看視頻講座、聽播客、廣泛閱讀各種書籍、與其他同學討論等方式進行。教師則采用講授法和協作法來滿足學生的需要和促成他們的個性化學習，其目標是為了讓學生通過實踐獲得更真實的學習體驗。翻轉課堂是對傳統課堂教學結構與教學流程的徹底顛覆。

在該課程的講授方式上，筆者嘗試引入“翻轉課堂”模式，轉變以往授課過程中教師“滿堂灌”、學生只是被動接受的傳統教學模式，利用教學實踐中小班授課、學生人數較少的優勢，使每位同學都有機會走上講臺，輪流充當“教師”的角色，過一把“教師癮”，從而充分調動學生的學習積極性和主動性。具體的實施過程為：首先，請每名學生選取物聯網學科中自己較為感興趣的一項具體技術作為自己的講授對象，通過廣泛查閱書籍文獻資料、上網搜索最新科技資訊等方式了解該項技術的來龍去脈、前世今生及發展前沿。然后，請學生自制課件，通過文字、圖片、視頻等方式形象生動地向大家講解艱澀枯燥的具體技術內容。其間，其他同學可以隨時提問，形成良好的互動效果，極大地活躍了課堂氣氛，同時也鍛煉了學生的邏輯思維能力和語言表達能力。最后，由教師點評學生的表現，指出其講解的優缺點，并補充完善知識點內容。學生的個人表現很大程度上決定了該門課程的個人結課成績。通過3年來具體的實踐，筆者發現學生們搜集資料的深度和廣度都遠遠超出了筆者的預期。作為老師，在授課的同時也收獲了很多新知識，達到了教學相長的目的。

3.2 教學與科研相結合

教師授課過程中應避免簡單生硬地照本宣科，而應以自身的科研經歷和科研體會現身說法，以激發學生的學習興趣。物聯網作為一門新興學科，發展日新月異。每輪備課時都要加入新的科技進展，對于教師來講，在科研方面需要不斷地關注科技前沿動態，及時更新知識，極具挑戰性。就筆者而言，由于一直從事數據挖掘領域的研究，在講授第八章《物聯網數據處理技術》時，就結合目前正在進行的有關電視節目受眾收視情況的數據挖掘研究課題，以實驗中具體的數據、模型為例，為學生講解數據挖掘技術的具體流程和其中的關鍵步驟，從而進一步加深學生對該技術的理解程度。

3.3 “走出去”與“引進來”相結合

“走出去”是指教師應當經常參加國內外相關教研機構組織的高校物聯網專業建設的培訓班、研討會等，廣結同行，吸取其他兄弟院校專業建設、課程改革的成功經驗，達到“它山之石可以攻玉”的目的。此外，還可以與國內一些專業從事物聯網技術的企業建立良好的合作關系，建立學生實習、實訓基地。學生可以到企業實地參觀相應的產品生產線，以便與課堂中學到的知識點概念、原理聯系起來，獲得感性認識，從而加深理解。同時，學生可以利用寒暑假時間到企業實習或選派學生到企業進行畢業設計，不但使學生掌握了物聯網技術、熟悉了企業的運行模式，還可以為企業提供專業的人才，拓展學生的就業渠道[13]。

“引進來”是指教師應當定期邀請國內外物聯網專業的權威教授、相關技術人員走進課堂、走上講臺，為學生帶來最新的行業發展信息。此外，在教材選擇方面，教師應當不局限于國內出版的一些經典教材，還應當廣泛引進國外的外文教材，追蹤國際領先的前沿技術[14]。

綜上所述，文章從“物聯網技術與應用”課程的教學目標、知識體系及內容安排、教學方法等方面進行了探討。由于物聯網技術是近年來的新興技術，該課程也是中國傳媒大學理工學部信息工程學院網絡工程系自2014年首次引入的新課程，一切還在逐步摸索過程中，因此，探尋一套適合本專業學生的課程教學方案任重道遠。

4 結語

此文是筆者近3年來參加物聯網專業建設研討班培訓、備課、授課的心得體會。由于筆者的驗有限，考慮問題難免有失偏頗，望與各位讀者共同探討。作為一名青年教師，筆者未來仍然需要逐步沉淀，不斷思考、總結、實踐，為培養出社會需要的物聯網專業人才貢獻力量。

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物聯網技術學范文第2篇

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。可以在宿舍門口設置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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物聯網技術學范文第3篇

關鍵詞：物聯網；教學模式；任務驅動

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）34-0250-02

隨著科技的不斷發展與進步，新的技術也不斷融合到教育領域中，先進的技術和豐富的資源為自主學習提供了保障。物聯網技術環境下的教學方法及模式在現今愈發顯得突出，物聯網環境下任務驅動教學模式則集建構主義理論與現代教育技術于一體，能有效提高基于網絡教學的教學質量。

一、物聯網及任務驅動式教學概述

1.物聯網技術。物聯網在歐美被稱為theInternetofThings（IOT），強調anythings connection。中國科學院姚建銓院士指出：凡是由傳感器、傳感技術及利用某種物體相互作用而感知物體的特征，按約定的協議，來實現任何時刻、任何地點、任何物體、任何人，實現所有人與人，物與物，人與物之間互聯、互通，進行信息交換和通訊，實現智能化的識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡，即可稱為物聯網。物聯網技術的基本特征表現在可靠與完整傳遞特征和海量與多視角處理特征和智能服務特征等方面。

2.任務驅動教學模式。任務驅動式教學模式是一種建立在建構主義學習理論基礎上的教學方法，是在教學過程中以完成具體任務為線索，把教學內容巧妙地隱含在每個任務中，并在完成任務的同時培養學生的創新能力及自主學習的習慣，引導其在學習中發現問題、思考問題、尋找解決問題的方法，任務驅動教學法在教學過程中，給予若干具體問題，借助他人（包括教師和學習同伴）的幫助，學習者進行自主探索和互動協作，最終達到既定教學目標的一種教學方法。它是以任務為主線、以教師為主導、以學生為主體。

二、物聯網環境下任務驅動教學的理論基礎

將先進的物聯網技術與現代教學理念相結合，運用到科學教學活動中，也能夠對協作和協同教學模式起到很好的支撐作用。

1.建構主義學習理論。該理論認為學習是學習者與環境交互作用的過程中主動建構內部表征的過程，學習者在一定的環境下，借助其他輔助手段，利用學習資源，通過意義建構獲得知識，所以建構主義學習理論強調以學習者為中心，情景、協同、會話及意義建構是學習環境中的基本要素。其具體的指導意義表現在注重學生主體作用的發揮，在設計學習任務中提供充分的學習資源，引導學生進行自主學習，注重在實際情景中進行教學，考慮學生的學習背景，積極創建與現實環境有關的情景，提高學生解決實際問題的能力。同時要注重協作學習，通過設計學習任務，確定學習團隊，通過團隊合作加深對知識的全面理解。

2.學習動機理論。學習動機是學生學習的驅動力，是激發和維持學習活動的心理狀態。學習動機通常有內因和外因，就任務驅動教學法而言內因中的成就動機是其核心。成就動機是學生在完成任務中對自己感興趣和重要的部分去重點關注并努力達到完美的一種內部推力，任務驅動教學的的特點就是學習任務環環相扣，通過對各任務的完成體驗成功，由成功激發完成新的學習任務的動力。學習動機理論在驅動式教學環境下具體表現在讓學生獲得成功的體驗，使學生的求知欲、自信心、等心理品質得到提高和發展，成功的體驗激發學習興趣，從而產生學習動機。在實施中往往任務處于中等難度時，成就動機值最大。阿特金森認為，任務的選擇是判斷成就動機的核心，他提出任務處于中等難度水平時成就動機值最大。所以在學習動機理論中任務設計的方法和內容的難易程度是其主要的方面。

3.最近發展區理論。維果斯基認為學習者的發展有兩種水平，一是現有發展水平，二是在外界的幫助和指導下可達到的解決問題的水平。二者之間的差距就為最近發展區。根據該理論在教學任務設計中從學生現有實際知識水平出發。既可以完成基礎知識的教學任務又可以實施定量的探究式學習，任務合理適中，極具挑戰又符合實際，使認知結構發展到較高水平。

4.發展性教育評價觀。發展性教育評價觀認為教學評價是與教學過程同樣重要的部分，評價主要著重于了解學習者身體、學習、情感及價值觀等諸多狀況，主要體現在既尊重個體、淡化比較，又注重激勵和幫助促進學生的全面發展，這種評價始終貫穿于教育與教學全過程，通過合理的評價激勵和促進學習者的發展，是學習的動力和源泉。

5.情景認知理論。它認為所有知識都和語言一樣是活動、背景和文化的一部分，是對世界的索引，來源于真實的活動和情景，是將個人認知依托于更大的物質和社會情景背景中，強調真實行為發生的社會網絡和活動系統，認為情景是學習和認知的基礎，是實踐教學和感知教育的必要條件。

三、物聯網環境下任務驅動式教學理念

物聯網環境下的學習模式的基本要素有主體（學生），客體（學習資源），群體（學習共同體——教師、其他學生），基礎平臺（網絡環境），其教學理念主要有：

1.教師為主導，學生為主體的雙主教學理念。在教學過程中學生是學習的主體，教師是學習的組織者、引導者和合作者。要重視學生學習的過程與方法，關注學生學習過程中表現出的情感與態度。任務驅動式的教學活動是以任務為引導以任務的完成過程貫穿始終。學生在接受并解決問題前，需要教師呈現任務的要求，對解決問題的難點給予指導性提示，這就充分體現出了教師的主導的理念，而任務驅動教學最終是要把學習的主動性歸于學生，使其產生責任感和壓力，教學環節中設計師生、生生雙向互動環節，實現信息共享和和反饋，也使教師能及時掌握教學活動作出教學調整。

2.以人為本教學理念。它體現出人是教育的基礎和中心，是教育的出發點和根本，其理念的核心就是素質教育，因此以人為本的教育理念，要求在教育教學過程中，做到理解人、尊重人、發展人和提高人，充分發揮人的主體作用

3.以解決問題、表達情感完成任務為主的多維、互動式教學理念。任務驅動式教學可把以傳授知識為主的傳統教學理念，轉變為以解決問題、表達情感、完成任務為主的多維、互動式的教學理念。

四、物聯網環境下任務驅動式教學模式結構

物聯網環境下驅動式教學模式結構體現了以學生為主體，以教師為主導的教學思想，教師通過分析學生、學習資源，制定任務，利用建構主義學習理論創設情景，監控整個任務完成的過程，實時地給予指導和幫助。同時通過測試及時反饋任務完成情況的信息，在與師生、生生之間交流經驗的過程中，達到自主、探究式學習和最終主動意義建構的學習目的。AECT04定義中指出教育技術的目標是“促進學習”，也可以具體分析為是對學習環境的營造與設計，對學習資源的組織和對學習工具的提供。隨著物聯網技術的不斷發展和成熟，將實際學習生活導入研究性課堂成為可能，在建構研究性學習環境中發揮巨大的作用，勢必在教育理念、模式和方法上產生變革，把教育推向新的臺階。

參考文獻：

[1]郭光勇.網絡環境下任務驅動式自主型學習[J].教育信息化，2005，（3）.

[2]呂慧芳.任務驅動式教學法探析[J].軍事經濟學院學報，2005，（10）.

[3]張新飛.網絡環境下研究性學習綜述[J].中國電化教育，2003，（3）.

物聯網技術學范文第4篇

關鍵詞：物聯網；軟件中控；數據采集；遠程維護；移動管理

中圖分類號：G434 文獻標識碼：B 文章編號：1673-8454(2012)11-0046-04

一、引言

21世紀，隨著信息技術的快速發展，掀起了教育信息技術在教學中應用的。學校的多媒體教學課室逐漸普及，教師應用教育技術手段進行教學的行為從個別轉為普遍，可以說今天每個老師每一節課都離不開信息化和多媒體。但是，隨著學校的多媒體教學系統的大量配置，如何超前發現故障，進行快速處理，保障系統正常運作，確保正常教學開展，成為學校信息化教學管理部門嚴重困惑的問題。

二、多媒體教學系統的現狀及存在問題

從事教育信息化教學保障的技術工程師和管理部門都知道，目前在學校里使用的多媒體設備種類多，標準各自為政，中控互換性能差，除了計算機設備外，多媒體教學系統設備的生產廠家大多數規模小，工廠的生命周期短，可持續性發展能力弱。所有這些給當前學校多媒體教學系統的大規模建設、應用以及維護帶來許多問題。主要表現在：

（1）多媒體教學系統的中控設備類型多，標準與通信協議各自獨立，相互不能替代，不能互聯互通，系統的維護及升級必須依托原生產廠商。

（2）產品廠家規模小，競爭激烈，為了保證利潤，各廠家不斷壓縮原材料成本，造成產品性能和穩定性差。

（3）多媒體教學系統產品涉及的技術種類多，但是學校維護人員技術覆蓋面窄，且人員不足。同時，由于這些管理部門都是教輔單位，難以穩定高層次、高技術人才，造成維護服務困難。

（4）信息化管理程度低。雖然，很多學校采購的系統都兼有信息化的管理系統，但是，由于多媒體教學系統發展的歷史原因，大多數生產廠家目前主要的投入都是放在硬件上，有些供應商的產品還不是自己開發的，而是OEM產品。因此，系統的網絡化管理性能不強，雖然有些廠商所開發的產品支持網絡接入，但是在整體上軟件開發能力較弱，開發的管理平臺跨平臺、跨網段功能較弱，結構不合理，與學校其他教學系統互通、融入功能差。

（5）學校注重系統的建設，系統維護經費投入少。

針對上述諸多問題，一些有一定能力的廠商試圖開發所謂智能化的系統，完善多媒體教學系統管理功能。但是，往往還是依照傳統思維進行開發，沒有從根本和發展性方面進行思考，即設備生產沒有從國標化、設備的互換性、管理信息化和可視化、維護服務的遠程化等方面進行思考；沒有注重軟件管理平臺的研發和投入，沒能注重應用的個性化和多用性。

圍繞這些問題，本文提出了利用物聯網技術原理，用軟件技術構建中央控制器的理念，設計和構建硬件系統，形成個性化操作界面，實現操作、控制、維護可視化、透明化和遠程化。

三、基于物聯網技術的多媒體教學系統設計思想

物聯網是指通過各種信息傳感設備，如傳感器、射頻識別（RFID）技術、全球定位系統、紅外感應器、激光掃描器、氣體感應器等各種裝置與技術，實時采集任何需要監控、連接、互動的物體或過程，采集其聲、光、熱、電、力學、化學、生物、位置等各種需要的信息，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。[2]

從定義可以得出物聯網應用的最大特點是：①所聯的物可視化、透明化。對于用戶來說，通過各種傳感器和采集器件，可以一覽無遺地看到設備的功能、性能、參數以及輸入輸出結果，非常方便應用和管理；②物聯網應用的重要支撐條件是應用領域的標準和智能化管理平臺以及專業知識資源庫。

根據上述特點，本設計以中國教育技術協會制定的《多媒體教學環境工程建設規范》[1]為指導準則，統一多媒體教學設備互換技術標準；在硬件設計上將所有多媒體系統所需設備內嵌TCP/IP協議硬軟件模塊和設備自檢、數據采集和信號檢測模塊；在應用平臺上，開發出透明化、可視化的管理系統，實現物聯的遠程管理、跨網段管理；所有的控制操作在統一標準條件下，開發軟件平臺實現對多媒體設備聯動控制的集成、控制與操作。

四、基于物聯網技術的多媒體教學系統的設計

1.系統架構

基于物聯網技術的多媒體教學系統由兩大部分組成：硬件部分和軟件部分。大家都知道，目前的應用系統大多數是以單片機技術為核心的硬件系統。然而，僅僅由硬件組成的系統只能是一個裸系統或是其功能得不到最大化、最優化應用的系統。因此，基于物聯網技術的多媒體教學系統是計算機技術、網絡技術、數字信號處理技術、數據傳感與采集技術、自動控制技術以及智能技術的集成。具體結構如圖1所示。

2.硬件系統構成

（1）系統管理中心

主要硬件有計算機、顯示設備和數據處理服務器。結構如圖2所示。

（2）支撐系統網絡：由原有教學課室網絡完成，組建無線（WIFI）網絡。

（3）課室物聯網多媒體教學系統

1）多媒體教學系統設備

課室多媒體教學系統設備由計算機、有線及無線拾音設備、音頻擴音設備、視音頻信號切換設備、顯示設備、信號源播放設備等構成。

各媒體設備內嵌TCP/IP通信接口與協議和設備功能數據檢測與采集模塊。如圖3所示。

物聯網技術學范文第5篇

[關鍵詞]物聯網技術；實訓教學；職業能力；專業建設

[DOI]10.13939/ki.zgsc.2016.02.113

高職物聯網應用技術專業建設自從2011年開始在全國迅速展開，經過近幾年的快速建設初步形成了一定的規模，積累了一定的經驗，但是由于物聯網技術是一項綜合性技術，涉及計算機、通信、電子和軟件等多方面技術之大成，要真正建設好高職物聯網專業還有較大差距，特別是高職物聯網應用技術專業的實訓教學建設還有待進一步加強研究與深化。

高職教育是培養面向社會各行各業生產第一線的高素質技術技能型專業人才的高等職業教育，它的根本任務是培育學生良好的職業能力與可持續發展能力。職業化能力的培育是高職學生的重中之重，也是區別于應用型、研究型人才的顯著標志，職業能力的培養要靠高職院校實訓教學來保障和實現，只有建設規劃好物聯網技術實訓教學體系才能完成高職物聯網專業學生的職業能力與可持續發展能力的修成。隨著國家“互聯網+”、“工業4.0”等理念的提出與深化，物聯網技術的應用十分廣泛，如智慧農業、環境監測、智能交通、智慧城市、智能家居和智能物流等，根據國家“十二五”戰略規劃結合地區經濟發展特點，以智慧農業和環境監測作為高職物聯網技術實訓切入點，基于“認知―技術技能―系統體驗” 路徑來研究并實現物聯網應用技術實訓教學，培養主要面向農業與環境行業的具有物聯網設備安裝調試、工程規劃與實施、系統服務與技術支持為主的高素質技術技能型物聯網技術人才。

1專業課程與實訓教學

1.1專業培養目標

高職院校是為國家培養技術技能型人才的高等學校。其培養的人才除了要有一定的理論基礎知識，重點是要培養學生具有較強的專業實踐操作能力和崗位就業適應能力，這就要求高職院校通過工學結合辦學模式，強化以職業能力為目標的實訓教學，最終實現物聯網應用技術人才培養目標的要求。

物聯網應用技術專業的培養目標是為培養德、智、體、美等全面發展，面向物聯網產業，服務區域與地方經濟發展，具有較好的物聯網專業基礎知識、較強的實踐能力、良好的團隊協作能力，可持續發展與創新能力，掌握物聯網應用技術，從事物聯網工程項目的規劃與施工管理、物聯網設備安裝與調試、物聯網維護與管理、物聯網設備營銷與技術支持，成為具備良好文化素養、職業道德和綜合職業能力的高素質技術技能型人才。

1.2專業課程體系

從職業崗位能力需要出發來分析物聯網應用技術專業的課程體系。以“崗位―能力―課程”的思路來構建課程體系和課程內容，在滿足一定理論知識需要的前提下強化實訓課程內容建設，努力做到“教學做一體化”教學過程中理論與實踐的相互促進和融合，最終使實踐教學來內化學生的理論知識，為拓寬高職學生的成長空間打下基礎。為此，設置了一定數量的通識教學課程和專業基礎課程，如高等數學、英語、高級語言程序設計、物聯網技術概論等。專業課程的設置更加體現職業崗位的特點要求，以智能農業、環境監測為系統實訓平臺出發，圍繞這兩大領域的物聯網技術應用展開，開設了一些有特色的專業課與實訓課。如RFID技術與應用、無線傳感器組網技術、農業食品溯源應用系統實訓、城市環境遠程監測系統實訓等課程。課程設置如下表所示。

物聯網應用技術專業課程表

公共素養課程

思想道德修養與法律基礎、思想和中國特色社會主義理論體系概論、形勢與政策、軍事理論教育、職業發展與就業指導、大學英語、大學語文、高等數學（理）、大學生心理健康教育、體育

專業支撐課程

計算機組裝與系統維護、計算機技術基礎、電工電子技術基礎、高級語言程序設計、計算機網絡技術、物聯網技術概論、數據庫應用基礎、網絡設備配置技術

專業核心課程

無線傳感器網絡技術、RFID技術與應用、傳感器原理與應用、物聯網系統應用實訓、物聯網工程設計與實施

專業拓展課程

綜合布線技術、移動應用開發、嵌入式系統與應用

1.3實訓教學體系

高職教學的根本就是培養學生具備良好的職業崗位就業能力，它的特點是突出職業能力所要求的實訓實踐教學，完備的實訓教學體系主要由三部分組成，包括專業實訓教學環節、校內實訓室建設、校外實訓基地建設。在設計物聯網應用技術實訓教學時，以知識與技能漸進式提高出發，按照“認知―技術技能―系統體驗” 路徑展開，“認知”主要是強調基礎性和啟蒙性實訓，“技術技能”主要側重專業核心課程的配套實訓，“系統體驗”主要是對前面實訓成果的系統綜合和應用，更加貼近物聯網技術的實際應用。物聯網應用技術實訓教學可以分為三個主要階段：技術基礎與專業認知實訓、專業技能實訓和物聯網系統應用實訓。校內校外實訓的有效結合來強化物聯網專業學生的技術技能和崗位適應能力。校外實訓基地主要解決學生的崗位適用能力，校內實訓室主要完成學生的專業技能的實操和理論知識的內化。

2基礎性實訓

俗話說得好，基礎不牢地動山搖。這說明基礎知識的學習與掌握是何等的重要。高職實訓也是同一個道理，也要從基礎性實訓抓起。物聯網應用技術基礎性實訓可以分成兩個層面：專業基礎實訓和專業認知實訓。

2.1專業基礎實訓

專業基礎實訓一般是指電子信息大類學生應具備的一些面向職業崗位的通用型技能實訓。如計算機基礎應用、高級語言程序設計、計算機組裝與維護等實訓，采用“教學做一體化”教學模式下，通過這幾門課的實訓讓學生對計算機硬件和編程知識有一定深入的了解與掌握，為后面的進一步學習打下良好基礎。計算機基礎應用和計算機組裝與維護這兩項實訓主要讓學生了解和認識計算機系統結構和基本工作原理，熟悉應用辦公軟件如Office，掌握對各型計算機的硬件拆裝和維修，訓練高職學生使用計算機的基本技能。高級語言程序設計主要讓學生對計算機編程語言有一個基礎性的學習掌握，為下一步技術技能的實訓打下基礎，如C語言學習。

2.2專業認知實訓

專業認知實訓是開啟對物聯網技術應用大門的起初環節，目的是讓物聯網應用技術專業學生對物聯網技術的相關知識、相關設備、相關領域和相關應用有一個認識，拓寬學生的眼界，增強學生對專業學習的興趣，為專業技能實訓起到承上啟下的作用。由于物聯網技術涉及學科門類較多，職業面向行業應用面廣，因此不可能面面俱到，只能依據專業培養定位來開設認知實訓。針對面向農業與環境應用的特點，專業認知實訓突出了電子技術基礎和計算機網絡技術的學習，通過系統仿真和實際電路的調試，讓學生對基本的模擬、數字電路、計算機網絡應用有個較好認知；通過物聯網技術概論課程相關的實訓讓學生了解物聯網涉及的多類技術要素，了解物聯網三層體系結構及相關的感知、傳輸和信息處理與控制技術，在認知實訓中強調以感觀了解為重點，知識普及為重心，宜采用多種教學形式開展，如網上查閱、實地參觀、現場交流與訪談等。

3職業技能實訓

職業技能是高職學生面向社會就業之根本，也是體現現代高職教育之重心所在。高職教育的質量與特色大多體現在學生技能素質的培養上。從物聯網技術層面來分析，物聯網技術應用主要包括三個層面：感知技術、網絡傳輸技術和信息智能處理與控制技術，因此，我們結合面向農業與環境領域的應用從三層結構來組織物聯網專業技能實訓。

3.1感知技能實訓

感知技術主要是解決信息的獲取，為最終的行業應用提供信息與數據。它包括多方面的信息獲取技術，如各型傳感器、RFID系統、定位系統、條碼等十分廣泛。以農業與環境行業的應用為例，主要采用的也是前面所說的四大類設備，為此要建立感知技術應用實訓室，結合專業核心課程進行傳感器、RFID等方面應用技能實訓，讓學生了解各類型傳感器和RFID系統應用技能。傳感器方面：如溫濕度傳感器、pH值傳感器、CO傳感器的實物及其如何使用，通過實際操作演示掌握其基本原理、性能和使用方式。RFID設備方面：如各型電子標簽、天線、閱讀器等。通過RFID原理實訓臺，讓學生掌握各型電子標簽的使用情況和基本工作原理，理解各頻段RFID系統的適用范圍，以電子標簽信息識別讀寫實訓讓學生對各類技術標準有一提高認識與消化。另外，也要適當增加控制方面的實訓，如智能農業方面的調節光照和控制水源和通風等。

3.2信息傳輸技能實訓

網絡傳輸是信息高速公路，負責把由前端感知設備獲得的信息實時準確上傳到云端。這部分主要分為兩個方面：一是近距離無線網絡傳輸，二是遠程高速網絡傳輸。近距離無線網絡傳輸一般采用Zigbee、WiFi和藍牙技術，主要用來解決如各類傳感器的信息匯集和集中轉發上傳到遠程網絡上。重點是實訓無線傳感網（Zigbee網絡）的組網與使用，讓學生了解與掌握無線傳感網的基本組成、相關設備與工作原理，通過如節點之間點對點的通信、無線SOC端口控制與傳輸來強化對無線傳感網的使用。另外，結合計算機網絡技術實訓來強化學生對局域網、寬帶廣域網的應用以及網絡設備配置與管理。

3.3信息處理技能實訓

在物聯網三層體系結構中，最后一層是信息管理與應用（簡稱應用層）。應用層主要是完成經網絡傳輸層上傳到云端數據的接收、過濾與存儲，然后結合行業應用進行控制與管理。主要涉及專業課程有數據庫應用基礎、高級語言程序設計、移動應用開發等一些相關軟件應用方面。基于物聯網技術的應用系統離不開數據庫管理和前后臺應用軟件的開發，針對高職學生的特點，適當強化數據庫（如MSSQL）應用知識的掌握和實際應用，對數據庫的基本操作與使用管理有一定程度的了解。隨著移動互聯技術的迅速發展，移動終端在物聯網系統應用中已十分普及，目前移動開發平臺主要基于IOS和Android兩大系統，基于Android移動應用開發已占據主流，為此結合移動應用開發課程建設移動應用開發實訓室，在學習了Java語言后，通過“教學做”來培養學生開發小型App的能力。

4系統性實訓

物聯網技術的顯著特點是集多專業之大成，涉及專業知識面廣，容易給學生產生知識混雜和難學的印象，那么如何補救這一情況是專業教學研究的一大課題，為此，基于“認知―技術技能―系統體驗” 路徑的理念，特別強化與設置了物聯網系統綜合實訓環節。

4.1智能農業應用實訓

物聯網技術在智能農業中的應用如火如荼，“民以食為天，食以安為先”，食品安全至關重要，農產品的質量管理特別是食品溯源系統已日益成熟。將農產品種（養）植、運輸、加工和流通的信息相關聯，形成完整的信息追溯鏈來確保農產品的安全性。整個系統涉及溯源標識技術、監裝技術、物流監控技術和數據采集與查詢技術。溯源系統以RFID、條碼技術的應用為基礎，是一典型的物聯網綜合應用系統。這一實訓系統基本涵蓋了物聯網應用技術專業所學的大部分專業知識，通過溯源系統的實訓體驗把原本分散的技術串聯起來，強化了學生對物聯網專業知識的理解和興趣，特別是強化了學生對RFID技術應用的認識。實訓的主要內容有網絡環境的搭建、服務器安裝與調試、電子標簽制作與識讀、數據庫管理與應用、PDA安裝與調試和APP應用開發等。

4.2環境監測實訓

基于無線傳感網的環境監測實訓是以傳感器與無線傳感網組建與應用開發為重點的專業實訓，通過此實訓讓學生達到對無線傳感網的系統設計，設備選型，傳感網組網及Zigbee協議的應用開發有一定程度深化，實訓重點要讓學生樹立起系統性的理念。下圖是物聯網環境監測實訓室功能總體框圖。

環境監測實訓系統

實訓系統包含三種數傳模式（WiFi、Zigbee、有線）環境監測傳感器，形成一套覆蓋三個層次的物聯網教學平臺。同時，其他內置WiFi模塊的各種手持設備（筆記本電腦、手機等）也能無線接入該實驗平臺，成為物聯網實驗設備的一部分；師生教學、科研實踐開發的其他感知模塊，通過與標準的WiFi設備服務器連接，也能輕易接入該實驗平臺，完成測試、驗證。這些設備的靈活配置為學生提供了從數據采集、網絡傳輸到信息處理較完整的物聯網系統應用模型。包含的實訓：網絡組網與無線信號測試、Zigbee協議棧應用、Zigbee網絡拓撲、開發環境的搭建；IEEE 802.11協議介紹、接口程序代碼開發、串口WiFi設備服務器設計、傳感器數據采集與查詢顯示等，重點是把從信息采集、傳輸和信息處理聯動起來，讓學生充分體會到一個真實的無線傳感網系統的體驗，更加貼近了以后的工作崗位，增強學生就業信心。

5結論

物聯網應用技術實訓教學是培養高職學生技術技能型人才的核心所在。實訓教學必須以良好理念為先導，緊密結合人才培養目標，構建起符合學生就業崗位需要的實訓教學體系。本文以農業與環境應用為背景，從分析人才培養目出發，基于“認知―技術技能―系統體驗” 路徑來研究并實現物聯網應用技術實訓教學，以知識與技能漸進式提高構建實訓教學環境，通過近兩年的探索與實踐，取得了較好的效果。

參考文獻：

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