时间：2023-10-13 09:42:21
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关键词：物联网；创新模式；创新研究；传感器网络
中图分类号：G434 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2014）20-0070-03
一、引言
近些年来，一场关于物联网的风暴席卷全球，物联网（Internet of Things， IOT）技术被称为继计算机技术、互联网技术和移动通信技术之后的信息产业技术的又一次技术浪潮，它代表了下一代信息技术发展的重要方向。[1] 我国于2009年制定了“感知中国”的战略性新兴产业规划，将其列为重点研究领域。[2] 如果说在过去的十几年中，计算机和互联网技术深刻的改变了现代教育教学模式，使得单纯的依靠纸质的教育模式发展到现在依靠多媒体教学平台和远程教学平台等新型教学模式。那么物联网技术将使现代教育教学迈向更高的高度，是现代教育教学模式提升的新的发动机，将使得现代教育教学模式产生质的飞跃。
在教育领域，新课改提出“大力推进信息技术在教学过程中的普遍应用，促进信息技术与学科课程的整合，逐步实现教学内容的呈现方式、学生的学习方式、教师的教学方式和师生互动方式的变革，充分发挥信息技术的优势，为学生的学习和发展提供丰富多彩的教育环境和有力的学习工具”的要求。[3] 目前计算机多媒体技术日臻成熟，特别是微处理器技术的发展，使得信息装备从巨型化走向微型化，学生可以通过微型个人终端设备了解知识。作为下一代“计算无处不在”的关键技术，[4] 无线传感器网络技术的发展，为物联网技术在教育改革领域的发展提供了保障。在新的时期，高校必须具有科技敏锐性，需要不断采用新技术、新方法提高教学管理，以更好的服务于学生，所以有必要在教学领域引入物联网技术，提高管理效率和质量。
同时，当代高校大学生更具有自我探索精神和独立思考的能力，他们对新事物嗅觉更灵敏，接受速度更快，对高新技术的出现和应用热情更高。将物联网技术应用于现代创新教育模式中，在提升教学管理水平的同时，也有利于激发学生的好奇心和对新技术的感知能力。物联网技术将有助于全面提升教学水平和教学环境，加快推进教育现代化进程。教育物联网的时代已经来临，基于物联网技术的教学模式创新研究可以有效为当前高校教育教学模式探索拓宽思路。
二、物联网技术特征
物联网技术是指通过射频识别（RFID）、红外感应器、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种网络技术。[5，6] 物联网是一个全球的基础网络，通过数据获取开发和通信能力，将实际物体和虚拟物体联系在一起。该网络包括现存的互联网及其延伸和拓展，并具有具体物体识别、传感器、激光扫描器和通信连接功能等为其提供独立联合服务和应用基础。[7]
物联网是利用无所不在的网络技术建立起来的，主要有以下几个特点：全面感知，利用RFID、传感器、二维码以及其它各种感知设备，随时随地采集各种动态对象，全面感知世界；可靠的传输，感知的信息通过以太网、无线网、移动网进行实时传送。[8] 无线网络已经全面覆盖，感知信息的自由传送成为现实。智能处理，利用云计算技术及时对海量信息进行处理，实现智能化的控制和管理，真正达到人与物的沟通，如图1所示。
三、传统课堂教学中面临的挑战
1.教学资源有限和教学过程单一
在传统课堂教学中，教学资源比较有限，特别是在早期，一块黑板、一本书、一支粉笔贯穿整个教学过程。在互联网时代，多媒体技术在课堂教学中被普遍使用，将内容投放到黑板上，图文并茂，使得教师更专注于知识的讲解，极大地提高了课堂教学效率，也提高了学生的兴趣。但是目前的教学模式中，单纯依靠教师讲解或使用投影设备的“开会式的学习”枯燥、呆板，学生缺乏主动；教师的“主导”几乎完全代替了学生的“主体”，课堂教学缺乏活力。这种传统教学模式使得学生过分依赖教师与书本，造成主体意识淡薄，缺乏创新精神，阻碍其素质全面发展。单调枯燥的方式对学生已经不再具有吸引力，有限的教学资源和单一的教学过程已经不能满足课堂中学生的需要。
2.繁琐的传统的教学管理需要投入大量的人力物力，费时费力，并且可靠度差
当前学校教学活动中，需要让学生使用大量的教学仪器设备，各个学科都配备了教学实验室，作为学校的固定资产，需要有专人负责设备的管理清点工作。每一个教学实验室，在每一天都会有不同班级参与实验学习。一方面，为了防止资产流失，需要投入大量人力物力进行教学管理，另一方面，还需要专业人员随时监督，防止设备仪器或者原材料对学生造成伤害。不但费时费力，可靠性也差。
3.传统的课外教学过于单一、枯燥，难以调动学生的积极性
课外教学被称之为第二课堂，是在课堂教学以外，以发展学生的个性特长、开发智力、培养能力为中心，有计划地开展各种教育教学实验活动。传统课外教学主要使用互联网进行远程教学，这虽然可以方便学生在任何地方和任何时候都能进行学习，但是学生和教师直接交互较少，主要是学生听、教师教的方式，学生被动的接受，互动性差。
四、基于物联网技术的教学模式
1.利用物联网技术构建智能化教学环境
物联网技术的发展使现实世界中的物体具有感知性和智能性成为可能，可以实现人与机器之间的交互、人与物品之间的交互、人与人之间的社会互。客体可以借助物联网技术与虚拟环境进行无缝连接，人与物可以进行交流。在课堂教学中，学生可以有选择的获取教师内容，教师可以即时捕捉、分析学生在学习过程中的需求信息，并进行相应调整。为实现学生出勤情况的智能统计，可以将RFID芯片集成到学生一卡通中，教室设置自动感测RFID信息系统，即时统计学生人数。教务管理部门也可以通过网络查询学生出勤情况。
对于年龄段较小的学生教育中，可以让幼儿佩戴腕带式标签，学校通过信息系统自动检测学生体温，当体温异常时，系统将发出警报并通知相关人员，及时进行处置，同时还可以在标签中配备定位系统，随时了解学生的位置，避免幼儿走失和被拐卖，即使发生意外，也能被及时找到。物联网技术还可以用来控制教室中的教学设备，教室内安装具有光敏和温控的传感器节点，通过智能调节系统，根据教室光线强弱自动调节教室窗帘的开关，也可以根据温湿度高低调节空调温度或者进行通风切换。
2.利用物联网技术丰富实验教学活动
当前实验过程主要是让学生到指定的实验环境中进行相应实验，但是对于一些需要采用远程教学的活动，如成人教育、远程教育等，学生无法实时参与教学实验。物联网技术使达到与现场教学类似的效果成为可能。通过在实验室和远程终端配置RFID设备，在本地实验室将实验器材加入到物联网环境中，实验过程数据被实时采集，并通过网络传输到达远程终端，实验者在远程通过RFID设备可以实时监测数据的变化。教师在授课过程中可以通过实验仪器上的RFID远程控制教学仪器，通过网络传输方式，将实验过程与结果实时显示在课堂中，学生也可以远程控制实验设备，调整实验参数，观察实验结果，实现实验教学的网络化与智能化。
物联网技术还可用于校园安全管理，当前学校学生人数密度大，社会闲散人员伪装成学生进入学校盗窃事件时有发生。可以在宿舍门口设置RFID系统，自动检测学生配戴的智能标签，在显示屏显示学生图像信息，物管人员很容易区别校内外人员，以保证校园安全。
3.利用物联网技术实现课堂教学效果的实时测评
当前教学评测一般以督导组听课，学期末学生对教师系统评分为主，这种模式对评价教师教学水平，督促教师重视教学质量方面效果明显。但是面临的主要问题是主观性强，督导组听课次数有限，学生评价一般在考试成绩公布后进行，课程已经结束相当长一段时间，学生在评测时随意度大，反应实际情况差，同时也不能反应学生课程活动的情况。教学活动是双方面的，教学评测需要教与学的双方参与，所以教学评测需要反应教师和学生两个方面的效果，而物联网为此提供了技术可能。实时教学测评是基于学生互动反馈系统，可反复使用。为每个学生配备简易传感节点，或者在每个课桌上安装简易传感节点，学生在一堂课结束后，可以及时通过传感器节点信息输入屏将教学信息反馈给教师或者教务处。另一方面，教师可以通过传感节点捕捉学生上课时的听课状态，教师根据学生反馈的信息及时调整上课方式或内容。
4.利用物联网拓展课外教学
课外教学是学校教学的第二课堂，可以有效拓展学生知识空间和激发学生学习兴趣。在一些实践性较强的课程中，比如农学、林学等相关课程，学生通过实地参观学习可以获得直观的体验与真实的感受。当前农业、林业与物联网技术正逐渐密切结合，建立相应的农业物联网和林业物联网基地。通过在学校开展基于物联网技术的应用实践活动，让学生了解学习当前的先进测量技术和传感技术，使得学生密切关注物联网技术在实际应用的发展动向。
五、在现代教学中应用物联网技术的重要意义
1.有利于建立全面和主动的教学管理体系
当前大学校园的学习环境相对比较宽松，学生时间较自由，利用物联网技术可以实现教师和学生的无缝连接。教师可以使用RFID随时了解学生的情况，学生也可以通过RFID随时与教师建立联系。同时，利用物联网技术可以有效完善教学管理的组织、评价和考核系统，从而建立全面的教学质量保障和监控体系。
2.有利于构建智能的教学科研环境
利用物联网技术无所不在的特点和信息完整与可靠传输特性，可实现教学环境的真正交互。物联网技术为实验教学提供了一个共享的、安全的、智能化的实验教学环境。彻底改变现行多媒体教学单一化、实验过程模拟化、实验效果抽象化的弊病。
3.有利于创新教学模式的开展
基于物联网技术的教学模式更具开放性和创新性。当前基于互联网的教学模式是单向输出，而基于物联网技术的教学模式具有互动交互性，更能吸引学生参与和激发学生深层思考。物联网技术将教学模式从多媒体技术支持拓展到全空间全方位的开放模式，有助于培养学生创新能力。
4.有利于创新人才的培养
将物联网的技术方法、产品运用到教与学的过程及资源的设计、开发、利用、管理和评价中，改进创新型人才培养的模式，提高学生的创新精神及能力，让未来学习充满智慧，探讨物联网对创新教育模式的教学研究，扩充对新时期大学生创新模式教育的理论研究。物联网技术与创新教育模式研究互为促进，在思考物联网技术对教学模式创新研究的探索过程中，也会为物联网技术的应用提供新的方向，拓展物联网技术的应用领域，并最终会形成一支服务于创新人才体系的应用体系，这同样具有重要的理论意义。
六、结束语
本文首先介绍了物联网技术的发展和特征，物联网技术的不断发展为现代教育教学模式的创新提供了新的契机。本文主要研究了物联网技术在创新教育模式中的应用，作为一项新技术应用，设计了物联网在教学中的若干应用模式，给出了物联网与课程整合的想法。物联网技术在现代教学模式中的应用具有重大的意义，有利于建立全面和主动的教学管理体系，有利于构建智能的教研环境和有利于重构创新、开放的教学模式。但是，物联网在创新教育中的应用研究才刚刚开始。随着应用的深入，物联网在创新教育培养中的研究将会逐步深入。
参考文献：
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[5]潘小莉.物联网在教育中的应用[J].观察，2011（8）： 14-16.
[6]张天军.物联网时代的创新教育[J].当代教育与文化，2010（9）： 11-15.
（郑州市电子信息工程学校，河南郑州450007）
摘要：物联网技术是一项新兴的技术，又是当前最为蓬勃发展的技术之一，在中等职业学校开展物联网技术的教学已经势在必行；同时，中职学校要注意找准定位，采取正确的方式方法，这样才能有利于学生更好地学习和应用。物联网相关课程和知识包括：传感器、电子电路、单片机编程基础、网页编程、数据库、网络配置、安卓编程基础以及常用软硬件设备。如何更好地开展物联网技术教学对中职学校和教师都提出了更高的要求。
关键词 ：物联网技术；中职学校；教学内容；软硬件设备
DOI：10.16083/j.cnki.22-1296/g4.2015.05.049
中图分类号：G718.3 文献标识码：A 文章编号：1671—1580（2015）05—0111—02
收稿日期：2014—12—02
作者简介：冯皓（1982— ），男，河南郑州人。郑州市电子信息工程学校，助理讲师，研究方向：网络技术教学。
物联网技术是一项新兴的技术，又是当前最为蓬勃发展的技术之一，早已渗透到了我国各个城市、各个行业和各个领域。所以，培养合格的物联网技术人员是一项非常重要的工作。另外，物联网技术本身又是一个交叉学科——电子专业和计算机专业均扮演着重要的角色，同时，又涉及多方面的专业知识，如电子电路、传感器、单片机、网页、网络等，每项技术既实用，又繁杂。因此，在中等职业学校开展物联网技术的教学要注意找准定位，采取正确的方式方法，这样才能有利于学生更好地学习和应用。
一、教学内容
物联网技术中适合中职学生学习的相关课程和知识包括：传感器、电子电路、单片机编程基础、网页编程、数据库、网络配置、安卓编程基础以及常用软硬件设备。其中，传感器、电子电路、单片机编程基础属于电子专业的课程，网页编程、数据库、网络配置、安卓编程基础属于计算机专业学生学习的内容，常用软硬件设备相对比较简单、实用，适合两个专业所有学生学习。
在传感器课程中，学生要能够识别主流的传感器并理解其基本功能和原理，能够根据实际需要选择合适的传感器。在物联网中，传感器是获取丰富数据的重要手段之一，不同的传感器有着不同的功能。例如：气体传感器通过设置可以检测一氧化碳、二氧化碳、氧气或酒精等气体；温度传感器可以实时检测温度的变化情况。这些传感器虽然外观、功能、性能各有不同，但标准统一，使用简便，学生可以通过系统的学习，认识部分常见传感器，并掌握学习新设备的方法。
在电子电路课程中，学生需要掌握电子电路的基础知识，能够根据应用情景正确地识别、安装、应用、测试电子设备和电路。当前，电子产品集成度高，稳定性好，因此，中职学生在学习的时候不应过度强调集成电路的学习，而是要注重培养动手能力；另外，学生要能够在安全用电的基础上，合理连接电线电路，做到接线牢固、美观、节约。
在单片机编程基础课程中，学生只须掌握最简单的编程技术以及程序烧写方法即可。单片机编程这门课程本身非常复杂，属于更高层次学历的学生应该掌握的知识，因此，中职学生应该重点掌握相关的基础知识，提高对单片机设备进行检测和应用的技能。实际工作中对中职学生在此方面的要求并不高，个别有兴趣的学生可以在入门之后深入学习。
网页编程课程要适应当前社会的需要，主要学习在IIS平台上利用C#语言制作动态网页。C#语言功能丰富，使用简便，可扩展性强，是当前开发动态网站最常用的编程语言之一。学好C#编程不仅可以用于物联网的搭建，也可以在各网络公司、软件公司中任职。
在数据库课程中，学生要能够搭建安全、稳定的数据库服务器，创建简单的数据表，用于测试、调试。数据库应用和管理依然要求具有较高的学历，对于中职学生而言，应当立足于学习基础、常见的知识。学习的数据库应当包括MSSQL、MYSQL和ACCESS，这些数据库软件操作简便、实用性强。
网络配置课程本身专业性很强，在物联网中的应用弹性也很大，中职网络专业的学生
对该课程
经过一学期的学习后，就可以非常熟练地应对各种常见网络的配置和管理。本课程中学习的知识应当包括交换机、路由器、防火墙、VPN和无线设备等。
安卓是目前最流行的嵌入式开发环境，广泛应用于手机、平板、智能电视以及其他专业智能平台中，更是物联网的重要组成部分。利用安卓系统可以非常方便地查询、汇总、管理来自传感器和网络的大量数据，因此，中职学校应当适时开展安卓开发基础的教学。中职学生要能够利用安卓开发工具制作简易的APP应用程序，合理利用网络程序资源，熟悉必要的美化和汉化操作，对于学有余力的学生，可以深入学习安卓程序开发。
中职学生应掌握常用软硬件设备的使用，包括LED展示屏的使用，RFID设备的使用，条形码和扫描枪的使用，摄像头、打印机、开关量采集器、模拟采集器、串口服务器、智能医疗设备等设备的使用。这些设备和技术都已经很成熟，广泛应用于各个产业和行业，而且都有着丰富的应用软件和配置程序，使用方便，非常适合中职学生学习。
二、教学方法
学生在学习和实训的过程中，应当坚持专业分工、协同合作，由浅入深、从操作到理论循序渐进地学习，特别要重视实训练习。不同专业的学生首先要掌握本专业的相关技术，在学习的不同阶段还要组织不同专业、不同工种的学生协同合作，共同完成一个比较复杂、综合的实训任务。当学生的技能已经比较熟练时，可以组织他们学习必要的跨专业知识，特别是专业交叉点的“接口”知识，这样，有利于他们宏观地把握整个技术体系。
学生的学习可以从合适的物联网实训平台入手，像搭积木一样完成必要的实操练习，积累感性经验，产生兴趣，并培养自己认真细致、追求完美和吃苦耐劳的品质；当学生实操练习熟练之后，再对相关的各个知识模块进行有针对性的系统教学，教学的深度和广度要适应学生的接受能力；在教学过程中，要坚持理论联系实践，精讲多练，通过多样化的实训任务提高学生的技能。另外，每一次实训任务都应当与具体的应用情景相结合，在做中学，在学中练，这样不仅有助于学生对工作的认识和理解，还能够激发学生深入思考，触类旁通，积极创造。
三、注意事项
很多中职学校都还没有引入物联网这一新兴技术，因此，缺少相关的实训设备和教学教材，甚至教师本身也很难满足有关的要求，学生的学习接受能力也是必须要考虑的因素。
校企合作是引入物联网技术的关键，学校要定期选派合适的教师参加企业举办的相关技术培训，也可以采购相关的实训设备，这样不仅可以掌握最新的技术动向，还可以保证教学更加接近企业的实际需求，有利于培养合格的学生。有些大学也开设了物联网相关专业，在基础技术研究和项目开发方面也有着得天独厚的优势，中职教师参加大学的相关培训有利于中职物联网专业的可持续发展。
另外，还要注意各专业的分工和合作。任何一名中职教师或学生都不可能完全学会物联网的全部知识，在实际的应用中也完全没有这个必要，教师和学生要根据自己的专业、个人能力和兴趣爱好，在某一个或某几个方向上学精学专，在其他方向有所兼顾。从事不同专业的教师和学生要经常集合在一起，交流学习成果，合作完成不同的实训教学任务，这样有利于提高他们的工作和协调能力。当然，这就对教师提出了更高的要求，也对学校跨专业的协调统一提出了新的要求。
随着信息技术的快速发展，物联网技术也在不断地发展，物联网正在极大地改变着传统的工业和企业。因此，物联网技术必然会迎来更大的发展空间，中职的物联网技术教学也将面临更多的机遇和挑战。
［
参考文献］
［1］肖慧彬.物联网中企业信息交互中间件技术开发研究［D］.北方工业大学，2009.
［2］胡汉辉.传感器技术及应用［M］.北京：科学技术出版社，2009.
［3］赵芳.物联网在电子商务中的应用［J］.湖北工业大学学报，2013（3）.
关键词：实验教学；RFID；物联网技术
DOIDOI：10.11907/rjdk.162593
中图分类号：G434
文献标识码：A文章编号：1672-7800（2016）012-0182-03
0 引言
近几年来，物联网技术研究的热点问题包括射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备。在物联网技术中，各设备按约定的协议都可以与互联网相连接，并且所有联网的物品可以进行信息交换，也可以进行通信，这样就可以实现对物品的智能化识别、跟踪、定位、监控和管理。所有技术的研发都是为了更好地服务于人类社会，作为一项高新技术，只有将其应用到合适的场景才能最大化其价值。将物联网技术应用于教育教学领域，即是体现其价值的一个方面[1-2]。
实验教学是现代高等教育的重点，其教学模式也在不断发展和改进。为了满足学生在学习时间和学习内容上的选择自由性[3]，提出了开放式实验教学模式。然而在开放式教学模式下，教学对象、内容、时间等因素的不确定性以及教学计划的个性化使实验教学管理的难度骤增，同时导致大量的实验教学管理信息及处理任务量[4]产生。为了保证开放式教学模式的顺利推进，可以利用物联网技术对现有的实验教学管理体系进行改革，为师生提供更为便利的开放式实验教学环境，这样不仅能够锻炼学生的实际动手能力，培养学生的创新精神，更有利于学生专业综合素质和工程实践能力的培养与提高[5]。
1 相关工作
在已有的一些研究中，物联网技术被应用于学校中的一些场景，研究提出了基于物联网的智慧教室[6-7]、基于物联网的图书馆设计[8]、物联网技术在校园安全中的应用[9]、基于物联网的实验室管理[10-12]等概念。
物联网教室和传统教室的功能相似――为学生提供舒适的学习环境，以提高学生的学习效率[6]。由于传感器节点对于环境温湿度的精确感应，使得物联网教室可以高效、精确地为学生提供学习舒适性。通过物联网所提供的大量的传感技术、无线通信技术，以及微处理控制系统，使智能照明系统能够“感知”环境，根据外界情况的变化作出相应的应对策略，还可以避免能源浪费。相比人工控制教学楼照明灯，物联网控制实时性强，而且可以全天候工作[7]。
图书馆管理系统[8]通过RFID标签获得对图书的感知，并通过读者随身携带的智能手机对读者进行感知。同时，师生还可以通过手机对借阅情况进行查询，当所借阅书本快要到期时，可以发送信息进行提醒。通过在学校图书馆应用物联网技术，可以有效提高管理效率，提高自动化程度，降低人力成本，并大大方便师生的借阅活动。
基于物联网的校园安保措施主要有以下几种：在宿舍物品安全系统中添加报警装置，构成宿舍安全系统以防宿舍发生意外事件，从而保护学生的人身财产安全；在每栋公寓入口处安装RFID门禁系统；在教学区域设置门禁系统，并将门禁系统分为安全通道和普通通道两类，携带物品上贴有RFID标签，可实现物品的安全检测[9]。
随着技术的发展，物联网专业也急需大量专业人才，对人才的需求上，要求其具有一定的理论基础及动手能力，这对实验室的要求也有所提高[10]。物联网实验室需要将光载无线通信、WiFi 无线局域网、移动通信、嵌入式设备服务器和射频识别几种前沿技术融为一体，构建基于移动通信的无线信息网络系统[11]。将RFID技术系统应用到实验设备的管理上，不仅使设备的统计效率大大提高，而且能实现实验设备资源的合理统筹[12]。传统的对于物联网实验室特别是实验设备的管理成本高而效率低，这给实验室的使用带来了一定的影响，目前我国大部分学校的实验室管理普遍存在计算机系统的自动化程度低，实验室管理不严、监管不力等问题，因而，实验室管理在学校管理和教学环节具有重要的意义[13]。
在文献[14]中，作者通过对物联网系统构架与关键技术的分析，利用Zigbee短距离无线通信技术、无线传感器网络智能组网技术，结合物联网视频网关、多种传感器采集、控制节点与现有Internet网络、3G网络，构建了物联网系统。传统的实验室存在工作繁琐、效率低下等弊端，如学生不能及时了解实验内容，必须到实验室去预约并由教师登记等。随着技术的发展，针对智能化管理实验室的需求，提出了基于物联网的智慧实验室，如机房自动管理系统等，这些方案在实验室信息管理、人员管理、设备管理等方面展示了优势[15-16]。
2 基于物联网技术的实验教学体系
本文将物联网和互联网结合起来，充分发挥两者优势，提出了一种基于物联网技术的实验教学体系。该体系服务于实验教学和管理工作， 在开放的网络环境下促进教学手段改革和保证教学、管理质量的督导体系建设，既满足了学生个性化需求，也充分合理地利用了实验室资源，实现了教学管理的自动化。该体系的构建包括软件系统建设和硬件系统建设两个方面。
2.1 基于物联网技术的实验教学软件系统
基于物联网技术的实验教学软件系统建设主要以校园网为依托，以实验教学管理区块为核心，实验课堂教学区块为主体，实验室课外辅助区块和实验室网络管理区块为辅助，构建立体化的开放式教学环境。该系统同时面向教师和学生这两类有着不同需求的用户对象，将在功能实现的基础上提供一个友好的操作界面，采用实名注册登录制。该软件系统的具体结构如图1示，下面将对其包含的各个区块进行详细的功能介绍：
（1）实验教学管理区块。该区块不仅可以方便学生进行网上选课，参与网上评教，也可以方便教师在线实验考试成绩。学生在预约实验课时需要对实验设备进行预约，做到每位学生对应一台实验设备，学生完成实验后，设备会对学生的实验结果进行记录，也可以避免实验设备的损坏。另外，该区块还对教师和学生的个人信息以及实验教学数据进行存储和维护。
（2）实验课堂教学区块。该区块包括5个主要功能：①为学生提供在线实验预习服务，也即学生可以通过该区块在网上提前熟悉实验内容和实验仪器的操作方法；②该区块将实时监控学生的课堂实验操作，确保学生能够安全和规范地使用实验仪器；③该区块可以将学生课程的实际测量数据根据教学时间、地点和内容存入其个人信息库，以供学生课后登录个人系统进行查看和下载；④该区块在线为学生提供虚拟仪器和仿真平台服务，并且可以将学生的课堂仿真结果存入其个人信息库；⑤学生可以通过该区块提交电子实验报告。
（3）实验课外辅助区块。为了促进学生的课后学习，为学生答疑解惑，该区块可以方便教师上传课件和教学演示视频、提供师生交流论坛，以及在线答疑辅导网上应用空间。此外，可以进一步利用物联网技术实现课堂互动的智能化。
（4）实验室管理区块。一方面为了实验教学的正常开展，该区块可以为师生提供在线预约实验室和实验仪器的服务，并在线管理实验仪器的使用记录；另一方面，为了保障实验室的安全运行，该区块对实验环境进行监控，实时显示实验室的环境数据（例如温湿度、有害气体指标等），并带有安全报警功能。另外，该区块可以在线维护实验仪器的故障信息，以方便实验仪器的维修和整理。物联网技术的应用使得实验室的管理更加科学规范。
2.2 基于物联网技术的实验教学硬件系统
硬件建设需要对原有实验室基础设施（主要为强电、弱电、网络改造）进行基本改造，然后增加监控、门禁、物联网终端等硬件设备，整合原有教学系统软件，进行软硬件系统集成。①利用RFID，实现教室门锁、控制台锁的定时关闭和开启，为防止锁人现象出现，需在锁关闭前进行声音提示；②利用传感器节点，采集教室内温度、湿度等指标，由中控计算机进行数据搜集处理，并根据预设标准触发报警装置；③利用虚拟终端技术，实现教室中控台的网络远程控制，所有控制台操作均可通过虚拟控制台实现；④利用Telnet技术，可实现对联网试验仪器的远程管理，解决计算机软件故障；⑤利用监控摄像头，实现远程视频图像同步传输，并利用室内音箱，实现远程音频同步传输。当遇到设备死机、线路故障、物理连接问题等导致远程控制失效时，可通过音频远程指导任课教师进行操作。
基于物联网技术的实验教学硬件系统将使用互联网技术中的BSDA （Browser/Sever/Database/Application）结构，即客户端/服务器/数据库/应用程序结构，网络通信方面采用C/S（客户端/服务器）和B/S（浏览器/服务器）模式相结合的方式，包括服务器、联网的实验仪器以及网络监控系统，其系统结构如图2所示。
（1）应用服务器。服务器主要提供3类服务：①支持实验教学管理数据交互与存储，主要包括学生和教师的注册登录信息管理以及与实验教学管理相关的教师教学计划录入、学生选课信息、学生评教信息、实验报告以及实验考试数据的管理；②提供实验教学资源数据库服务，存储教学课件、演示视频，预习内容、虚拟平台以及实验仪器介绍等教学资源；③与实验教学服务相关的应用服务，例如提供师生交流论坛、QQ以及微信平台相关的应用服务，以供师生随时随地进行实验教学交流。
（2）联网的实验仪器。为了构建基于物联网的实验教学硬件系统，所有实验仪器也将进行相应的更新换代，均带有网络通信功能，其更新主要从3个方面进行：①测量仪器带有联网功能，例如带有无线通信功能的示波器和万用表能够实时地将测量数据上传网络，以供学生课后进行在线分析；②仿真和虚拟仪器平网，以供学生能够提前进行实验预习；③为了保证学生的用电安全，所有实验仪器的电源都可以进行网络在线控制。
（3）网络监控系统。为了保证学生安全和实验室的正常运行，构建实验室监控系统。该系统将由传感器、摄像头、无线插座等监控终端设备组成，实现如下功能：①实现对实验室环境的监控，杜绝实验室火灾、有害物质泄漏、仪器丢失等状况发生；②对学生实验操作进行实时监控，确保学生的操作规范和用电安全；③对实验室仪器的使用状态进行在线监控，以配合实验室和实验仪器的外借预约服务以及实验设备的故障维护工作。
3 教学评价
传统的实验教学模式是：授课教师先讲，讲完之后学生做实验，实验内容和实验模式是固定的，学生在课堂上学习的知识是有限的，时间被限制在课堂上的短暂时间内，对知识点的掌握和利用很有限[17]。基于物联网技术的实验教学模式从传统的以教为主发展转变为以学生动手为主，更加注重学生在实验中学到了什么，并注重培养学生的创新能力。
现代教育理论认为[18]，在教学中要以学生为主体，在教师的引导下，提高学生的独立思考能力，多开设计性课程，让学生主动去探索新知识。采用基于物联网技术的实验教学体系，不仅可以使学生扎实地掌握基础知识，锻炼动手能力，开阔视野，而且在减轻教师管理工作的前提下提高了实验室利用率。
基于物联网技术的实验教学软件系统非常适合学生的学习，学生可以在网上在线选择实验课程，查看考试成绩，并对教师进行评教。学习过程中，可以在线预习，使用虚拟仪器存储实验数据，并在线提交报告。系统对于课外辅助也有很好的帮助，比如课件阅读、经验交流、在线答疑。系统的实验室管理模块能够实现管理员对实验室的科学规范管理。基于物联网技术的实验教学硬件系统非常高效，实验仪器都支持联网，便于在线操作，极大提高了实验仪器的利用率。网络监控系统不仅可以保证学生实验操作的安全性，而且可以避免实验器材丢失。
总体而言，基于物联网的实验教学系统根据现有的物联网技术，改善了传统的实验室管理方法，极大地方便了使用者，又体现了物联网技术所带来的优势，是典型的物联网技术的应用范例，对于实验教学的改革提供了指导方向，具有重要意义，值得推广。
4 结语
本文将物联网技术和互联网技术相结合提出了一种新型的实验教学体系。该体系由软件系统和硬件系统组成，以学生为主体，通过教师的引导，激发学生探索新知识的热情，在提高实验器材管理效率的同时，还保证了学生的人身安全及仪器设备使用安全。同时，通过利用物联网技术，方便了实验室实验仪器的管理与维护，使实验室的管理更加科学规范和高效。
参考文献：
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关键词 单片机教学 物联网技术 教学
中图分类号：G424 文献标识码：A
物联网（the Internet of Things，IOT）是新一代信息技术的重要组成部分，简单理解，物联网就是物物相连的互联网。随着现代信息技术的飞速发展，物联网技术得到了很多高校、科研单位及企事业单位的高度重视。随着单片机、嵌入式无线技术的飞速发展，为物联网技术实现提供了必备条件。微控制器（Microcontroller Unit，MCU），即单片微型计算机，它是多数高校电子信息类、通信类等专业的骨干课程。但目前，高校仍以51系列单片机为主，在教学内容与教学方法上还保持着最古老的模式，仅仅围绕指令和程序展开。缺乏时效性，根本无法与大背景下的社会需求相契合。
1 物联网技术介绍
1.1 概念及简介
物联网是物体通过智能感应装置，经过传输网络到达指定的信息处理中心，实现物与物、人与物之间的自动化信息交互、信息处理的智能网络。
物联网技术应用前景分析：美国权威咨询机构FORRESTER预测：到2020年，世界上物物互联的业务，跟人与人通信的业务相比，将达到30比1，因此，“物联网”被称为是下一个万亿级的通信业务。“物联网”也被称之为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。
1.2 单片机教学现状与改革
（1）教学涉及面广：众所周知，单片机课程几乎覆盖了所有的工科院校，通信、自动化、电子等很多专业都需要学习单片机课程。（2）教学占主要方面：在高职院校单片机教学中，相应课程的设置、实践教学环节的安排都划归在单片机的课程体系中，并且将单片机实践考核作为学生综合能力判断的一个重要部分。因此，在过去的很长一段时间，各大高职院校都相继提出了关于单片机教学改革的新理念，大都是以强调学生的操作能力、创新能力，但这种实践操作往往跟在大环境下的时代需要是有相差的。（3）教学方式一成不变：很长一段时间以来，单片机课程的教学基本都是按照固定模式进行的。以汇编语言或C语言两种编程语言为主，先从指令到程序再到辅助项目配合教学。这种围绕软件—指令—程序展开，不符合单片机课程的教学目标。教学体系的一成不变，就没有新方向供教学利用，学生们也就同样按照固定的思路去分析，最终导致单片机课程教学几十年还滞留在原地。（4）教学方法老旧：传统的课堂讲授法，将学生的学习积极性过多地限制在理论课堂上，而单一的实验课和我们之前提出的单片机课程改革的初衷背道而驰。久而久之，单片机的课程改革就成了一句没能实现的空话。要杜绝这种现象，必须从根本上改变教学方法和教学思想。（5）实践教学重视度不够：实验手段单一且脱离实际。在实验课上，仅仅以实验箱作为条件，以十几个匹配程序作为参考，停留在单片机课程的表面，也就掌握不了单片机课程的精髓。学生动手、动脑解决问题的能力也会大打折扣。
2 单片机课程与物联网技术结合的必要性
物联网时代对单片机或嵌入式教学改革提供了机遇和挑战。与此同时，对单片机教学的各个方面也有了新定位。物联网及其相关技术的发展，为单片机教学改革提供了丰富的教学题材、内容和实现方法，这也就是单片机课程与物联网技术结合的目的。
（1）必要性：从目前各高职高专院校单片机的教学情况分析，学生的学习态度、反映、学习效果等方面都在很大程度上促进单片机的教学改革。并且应将培养高技能人才作为高职高专院校的发展定位，将为企业培养出更多有用的人才作为根本目标。换个角度说，物联网技术的发展势必也会要求高职院校培养相应的人才。因此，从市场的被动需要到主动需要也是我们将两者结合的初衷。
（2）可行性：在单片机教学过程中，型号的选择还是以MCS-51为主，并配合无线SOC单片机。这样可将传统的单片机教学顺延、加强。整个核心课程的设置都不需要改变，以物联网课程为主线，配合嵌入式系统，在以单片机、网络等课程为辅，这样就可以构成一个较完善的物联网与单片机结合的体系。
3 教学改革的思路和措施
3.1 教学内容、方法和思路
教学内容方面：教学过程中应以物联网系统应用为背景，硬件系统选择还是以MCS-51型号为主。其中，应将单片机教学过程中以前忽略的部分重视进来，如A/D、D/A模块、串行通信模块等。软件系统选择ZigBee协议栈，利用实例法讲授协议栈的各层。当然，在高职教学过程中，软件系统和网络协议部分教学不必深入讲解，应以学生的实际操作能力为主。
教学方法方面：传统单片机教学，通常采用案例引导法，明确任务，任务构思、完成任务的固定模式来完成教学任务。任务的构思应以物联网数据采集、无线通信作为主要切入口，构造有实用意义的方案。
3.2 突出实践教学环节
单片机教学重于实践，没有实践，那这门课就是形同虚设，学生只会一味地死记程序而不懂得解决问题。在实践教学中，教师和学生应该有互动，建立一个分工明确的学习团队。教师在团队中只起到引导作用，将充分的时间留给学生自主思考、自主完成实验项目。
实验室的建设：将学校实验室的操作平台使用于理论教学中，在实践教学中应建立模块化的SOC单片机实验系统。编译软件同样使用Keil，方便代码移植和实验兼容等，减少教学工作量。
实验形式：增加学生的实验时间，不拘于固定的一些实验模块，灵活配置实验课题，最终形成真正开放的物联网与单片机结合的实验室。
物联网技术是继计算机技术和网联网技术后信息产业的第三次浪潮，随着物联网概念的提出和技术的发展，我国已经进入物联网以及与之相关的产业高速发展时期，很多高校、科研单位及企事业单位都非常重视，单片机技术和嵌入式技术等为物联网的迅猛发展提高了基础，同时物联网技术也为单片机教学的改革也提供了机遇与挑战。单片机课程是一门理论与实践性都很强的学科，是电子、通信、电气等专业的一门重要的必修课程，更是新兴的物联网专业人才所必修的课程，进入20世纪以来，企业对于电子、通信、电气等类专业学生学习的要求更进一步，而传统的教育内容、教学模式和教学方法已不适应物联网技术对人才培养发展的需要。为了提高学生的能力，提升毕业生就业的竞争性，本文结合单片机课程教学的体会和经验，就物联网技术下教学改革中的有关问题进行探讨和研究。
1教学内容的改革
物联网时代的单片机教学设计嵌入式、无线通信、网络基础、传感器数据采集、操作系统等基础课程，其相关课程又分为基础课程、核心课程和实践教学中的应用开发，很多课程都是已经开设的课程，这是单片机教学改革的基础，这样，不需要对现有的课程体系做较大的调整，但是在核心课程中，继续讲授传统8051单片机的内容势必不行，结合目前大部分高等院校的实际情况，可以选择以MCS-51为内核的无线射频单片机，也可以选择更加高级的STM32等先进的入门级32位SOC无线单片机，这样可以将传统的单片机教学顺延、加强。
无线单片机内核目前已经有从多种内核，从8位到32位，学校的物联网单片机可以选择比较成熟的ZIGBEE无线单片机，在具体实施的教学内容和方法上把单片机和无线通信合二为一，以物联网中的具体应用为背景，突出了无线单片机与整个系统的融合、网络协议的组成及实现、无线传感器的数据采集和处理方法，加强在传统单片机教学中忽视的各种接口的驱动程序，如串行通信接口、SPI和I2C总线的开发与设计，对于软件系统的设计和网络协议选择主流的ZIGBEE协议栈，利用实例讲授协议栈中各层实现的方法。但是以本校培养应用型人才的目标出发，只需对应用层进行剖析，以keil/IAR等开发系统中ZIGBEE协议栈程序为具体对象，强调应用层开发的流程，辅以网络层和MAC层中针对网络不同拓扑形态的具体设置，从简单的点对点通信的实现开始，逐步过渡到星形网络和网状的构建。同时，随着物联网技术的发展与单片机教学改革的不断深入，单片机与传感器部分整合也是大势所趋，因为数字式传感器驱动程序的编写是无线传感网络能否工作的首要条件，这也是接下来物联网专业单片机课程的一个方向。
2教学模式的改革
传统的教学模式就是以课堂上老师单向的传授书本上的理论知识为导向和中心，学生被灌输被填鸭；然后在实验课堂上老师布置实验作业，并由老师辅导学生完成实验及编程任务，前一次理论是后一次实验的基础。在这样的教学模式下，理论讲解的时间远大于实践操作的时间，就导致了老师讲的多，学生做的少，学生缺乏学习的主动性和创造性，表面上老师的教学工作很顺利、规范地完成了，实际上学生能否理解、接收、消化并应用，他们对单片机课程知识掌握的程度并不能体现出来。尽管实验课通过对一个个小程序编写、调试，但学生离开试验箱并没有太多的实践机会，也不知道从何下手。
明确了单片机课程的整体教学内容后，如何将这些内容拆分开，从而融入到 学生日常可以接触的项目中去，教学效果将会有进一步的提升。因此，我们可以采用“项目驱动法”教学模式。项目确定后，教师应首先实施完成该项 目。这样不仅可以对项目有个全面的了解，便于更好地指导学生，而且当项目给出时，就能提供具体的成果展示，让学生有清楚自己做什么，知道怎么做，关键的问题在哪里。比如在做项目“电子钟”前，教师先用两节课的时间进行相关知识点的讲解，让学生初步熟悉数码管的结构和工作原理、显示方式、字型编码，键盘的工作原理、键盘扫描程序原理、进制的转换 、输入接口P0和输出接口P2的使用方法，延时子程序的编制及延时时间的计算方法，以及如何调用子程序等，让学生清楚电子钟这个项目的目的和作用。给出项目完成的参考硬件仿真protel电路和keil C软件程序。在培养学生快速学习能力的基础上，学生用两节课的时间完成该验证性实验，在学生做的过程中，老师可以适当再讲解，使得学生加深对知识点的理解和掌握，根据要求拆分项目为一位0～9 循环显示、两位十进制00―99显示，两位键盘按键，输入的数字依次递进显示，直至完成整个电子时钟的显示。这样一步步地锻炼学生的软件编程和硬件控制能力。如此以项目为主导地位的教学模式，能够以学生为中心，改变了传统教学中学生被动听的角色，能调动学生解决问题的积极性和主动性，教师负责整个教学的设计和组织，在项目教学过程中，得以充分发挥教师的指导作用。
3教学方法的改革
教学方法是教育思想、教育观念在教学过程中的体现，是一种经验的积累，针对不同层次的学生和不同的能力需要实施不同的教学方法。在单片机课程的教学中可（下转第117页）（上接第98页）以尝试下列的几种不同的教学方法：
（1）问题式教学： 在教学过程中我们经常会提出与讲解相关的问题，把学习引入到复杂的、有意义的问题情境中，学生通过互相合作来解决这些问题，发现隐含在问题背后的科学知识，形成解决问题的技能和自主学习的能力。在设计中我们会给出一些故障问题，让学生找出其中的错误，从而开启学生的思维。
（2）项目式教学：根据前边提高的将单片机课程分成若干个小项目，以项目目标为主线，结合相应的知识点进行讲解，激发学生的主动性，教学从实际问题入手，采取提出任务、分析任务、设计任务、解决任务、归纳规律的方法，让学生在解决项目任务的过程中掌握知识。
（3）讨论式教学：传统的教学一般是满堂灌，学生完全处于被动的听状态，有时听得直打瞌睡，为了避免这种状况，可以根据前边提到的项目教学模式，给3～5个人分为一个小组完成某项目，因此他们会不断的讨论，从而让学生发言或提问，大家都可以提出自己的想法。通过讨论式教学，学生可互相激励、探讨问题，增加了学生的参与度，使其全身心地投入到学习中去，充分调动了学生的学习热情，开发了其自身的潜能，提高了教学效率。
（4）实践式教学：纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行，实践是创新的源泉，创新离不开实践。创新思维只有通过实践才能发现问题。重视培养工程应用型人才培养的同时，强调突出培养学生的创新精神、创新能力和工程实践能力。学生在学完了相关知识后，通过自己动手操作和深入实践，能巩固所学的知识。
4结语
单片机作为一门重要的电类专业课程，尤其是在物联网技术下其教学内容、教学模式和教学方法，对于学习者掌握该课程知识起到了关键性的作用。本文中的这些教学研究内容都是在实践的教学过程中总结出来的，并期望在以后继续学习和研究。在教学过程中，对于授课者来说，有责任去不断探索、改革和调整教学内容、模式，方法，使得学生尽快掌握课程内容并且灵活应用，目的是为学生创造更合适的学习环境，不断肯定学生取得的成绩，激励学生进行创新性探索，从而提高教学质量，提高学生学习兴趣，提高学生工程实践能力，只有这样才能适应新环境，培养出符合社会 、企业要求的高技能应用型人才 。
关键词：物联网；中小学；校园教育；智慧校园
中图法分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2014）04-0069-03
0 引 言
近年来，随着计算机技术、通信技术和无线传感网技术的飞速发展，代表着互联网下一步发展方向的物联网技术，逐步由概念和理论迈向了实际的部署和应用。物联网有着非常广泛的用途，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智慧社区、工业监测、环境监测、路灯照明管控、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源等多个领域。将极大地改变我们的生活、工作和学习方式。目前，物联网在校园中的研究与应用虽尚处于起步阶段，但这一问题的探讨将给教育带来极大的变革。
“百年大计、教育为本”，中小学生的成长和教育问题，是政府、学校、家长以及全社会广泛关注的问题。如何优化教学配套设施、杜绝校园内的安全隐患，进一步提高教学质量，成为了家长和学校急待解决的问题。联网技术在这一领域也发挥着十分重要的作用，目前，智慧校园的主战场在于高校中，而在自制能力比较差、自我保护意识薄弱的中小学生身边物联网的应用更加迫切，中小学校园的建设更离不开物联网技术，以便为中小学生创建一个高质量的学习生活环境。物联网的发展能够进一步推动我国现代化教育事业的发展，也能为我国的物联网行业提供广阔的发展前景。
1 校园物联网的架构
物联网是指通过RFID、红外感应器、GPS、激光扫描器、气体感应器等信息传感设备，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。简单来说，物联网就是“物物相连的互联网”，如果把物联网用人体做一个简单比喻，传感器相当于人的眼睛、鼻子、皮肤等感官，网络就是神经系统用来传递信息，最后把感知到的信息送到大脑进行处理。
物联网作为一个系统网络，与其他网络一样，也有其内部特有的架构。物联网系统有三个层次。一是感知层，即利用 RFID、二维码、传感器等随时随地获取物体的信息；二是网络层，通过各种电信网络与互联网的融合，将物体的信息实时准确地传递出去；三是应用层，把感知层的得到的信息结合云计算、数据存储、平台服务等技术对获得的信息进行处理，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理等实际应用。校园物联网的架构如图1所示。
图1 校园物联网架构
2 校园物联网关键技术
2.1 传感器
传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出。
传感器负责物联网信息的采集，它是实现自动检测和自动控制的首要环节，是物联网服务和应用的基础。如果没有传感器对被测信息进行捕获和转换，一切准确的测试与控制都将无法实现。随着技术的发展，传感器广泛的应用于工业生产自动化、国防现代化、航空技术、航天技术、能源开发、环境保护与生物科学等领域。
2.2 无线传感器网络
无线传感器网络（Wireless Sensor Networks， WSN）由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成一个多跳自组织网络。无线传感器网络是一种全新的信息获取平台，能够实时监测和采集网络分布区域内的各种检测对象的信息，并将这些信息发送到网关节点。
一个典型的传感器网络结构通常由传感器节点、接收发送器（sink）、Internet或通信卫星、任务管理节点等部分构成。传感器网络节点包括传感单元、处理单元、通信单元以及电源部分。在传感器网络中，节点通过自组织方式构成无线网络，以协作的方式感知、采集和处理网络覆盖区域定的信息，以实现对任意地点信息在任意时间的采集、处理和分析。传感节点之间可通过网关完成和公用Internet网络的连接，具有快速展开、抗毁性强等特点，在军事侦察、环境监测、医疗护理、智能家居、工业生产控制以及商业等领域有着广阔的应用前景。
2.3 智能嵌入式技术
嵌入式技术是在Internet的基础上产生和发展的，嵌入式系统的Internet接入、Web服务器技术以及嵌入式Internet安全技术，是嵌入式系统Internet技术的关键和核心。物联网技术中所采用的各类高灵敏度识别、专用信号代码处理等装置的研发，将进一步推动智能嵌入技术在物联网中的应用。嵌入式系统以应用为中心，将软件固化集成到硬件系统中，一般由嵌入式微处理器、硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等部分组成。21世纪后，各种家用电器如电冰箱、自动洗衣机、数字电视机、数码相机等广泛应用这种技术。
3 物联网在中小学校园的应用
物联网技术在中小学校园的建设中也越来越发挥着十分重要的作用。本文以“四个系统·一个平台”为核心设计理念，构建了一套完整的物联网智能校园体系。
3.1 校园设施管理系统
随着学校面积的不断扩大，多地办校的情况增加，其设施管理工作的成本及管理难度日益增加，而物联网技术在这有更大的使用空间。由于校园设施，包括：道路、通讯、电力、环保、水系等领域的基础设施，都是按照一定的地理空间分布的，因此可以利用GIS技术结合物联网技术来建立其信息管理系统，该系统将成为校园新的信息源，任何与校园有关的设施信息都将给定位，并与空间数据联系起来。用户将可以图文并茂的查询校园信息，给学校的设施维修工作带来了很大方便。
GIS数据库中存储所有的校园相关设施，对这些目标都要进行数字化存储建库，对于每个设施，都可贴上唯一的电子标签，而标签上的编码也要记录在每个目标的数据中，从而使得基础设施空间数据库中的标签数据与物联网中的标签数据一致。一旦某个设施出现问题，传感器会将故障部件位置传送到数据中心，维修人员可持便携式移动终端前去维修，该部分是集GPS定位和RFID读写功能于一体的设备，这时首先依靠GPS进行宏观定位的。在地下管网维修时，由于缺少GPS信号的支持，借助于物联网技术，可以利用RFID读取各个目标的标签信息，然后通过该标签信息从GIS数据库中找到相应的设施目标，从而实现RFID 辅助下的目标精确定位。从而实现对校园设施的快速维护，保证学校的正常运转。
3.2 校园安防管理系统
校园作为人员相对密集的地方，并且中小学生的安全防范意识薄弱，自救能力差，所以在中小学校园中的安全管理尤为重要，利用门禁、视频监控、电子围栏等技术，合理部署多级传感器全面感知校园的环境、物品及外来入侵人员的变化情况，及时提示或者报警。
（1）门禁。在校园门口安装射频阅读装置对进出校园的人员信息进行读取，然后将自动采集的信息传送到后端系统进行存储分析，当学生上学、放学在校园门口进出的时候，以及学生乘坐校车上下学时可进行RFID人员检测，系统自动以短信的形式将学生的出入信息及时通知家长，方便家长随时了解孩子的动态信息。对于中学的学生宿舍门口也同样安装门禁装置，没有权限的人员不可以进入宿舍，对外来人员进行拜访登记，确保学生的安全；
（2）电子围栏、视频联动。学校边界建设脉冲电子围栏，学校重点部位部署红外摄像头，可以进行人员异常行为分析检测，实现主动防护，入侵报警，报警视频联动等功能，可将企图入侵者拒之于防区之外，提高学校的安全防范等级。并把入侵信号送至报警主机，以保证值班人员及时了解防区信息并作出快速的处理；
（3）传感器。通过在教室、走廊、宿舍安装烟雾、温度感知装置，当烟雾浓度和温度超过危险值时，传感系统自动启用灭火装置进行灭火，同时发出警报将险情传给安保中心及时处理险情；
（4） 食材溯源。中小学生正处在身体成长发育的重要阶段，对食品质量卫生状况要求较高，基于物联网的食堂食品安全是校园应用重要的一部分，通过在食堂安装卫生监控系统进行卫生监测、食材溯源，加强食堂饭菜监管，让学生健康的成长。
3.3 智能教学系统
学校教室所处的环境中，电子电器设备日益增多，电器的使用对教学的影响是越来越大。尤其中小学生自控能力较差，为中小学生打造一个智能的教学环境对其养成良好的习惯，增加学习兴趣有着积极的作用。而传统的课堂所用管理方法还是人工被动管理，现在我们可以通过物联网技术在教室中构建成一个物联网，让所有的设备通过智能平台进行智能管理。学生或者老师一旦进入教室，光线识别系统自动判断是否需要启动照明，实现对教室光线自动感应，通过实时数据采集与数据，保证教室光线质量，温度感应系统自动判断是否需要启动空调等设备，人像识别系统开始工作，判断如果是老师则启动相关多媒体设备，如果是学生则自动签到，在开始上课前将已签到的学生信息反馈到教师多媒体设备上面。
3.4 绿色校园系统
建设数字化节约型校园，是共同应对我国资源相对紧缺、生态环境比较脆弱应担当的国家责任。通过对各数据的智能采集，把学校的电力消耗、水电资源消耗等情况集中到全实时化的监测管理平台上来，管理人员可随时随地感知学校各系统设备的能耗，并可以根据采集的数据建立数学模型，为学校提供指标化管理的具体依据。同时结合传感器实现对校园的教室及其他重点部位的环境在线监控，主要包括监测点的温湿度、空气中的CO、CO2等含量，从而为学校的“减碳排放”和“低碳发展”，提供了技术基础和平台支持。
3.5 校园物联网综合管理平台
校园物联网综合管理平台包括：设施管理系统、安防管理系统、智能教学系统、绿色校园系统。整个平台就是将各种应用系统、数据资源和互联网资源集成到一个信息管理平台之上，它把分类系统的不同功能有效地组织起来，为各类用户提供一个统一的信息服务入口。校园物联网综合管理平台框架如图2所示。
图2 校园物联网综合管理平台框架
教育局系统可以用专网接入学校物联网综合管理平台，使教育局可以远程访问到本学校的资源，为其更好地规划调整学校网点布局，管理学校基建、校舍和校产及教育用地提供参考数据，同时对双方传送的文件可进行加密处理，防止教育相关机密文件的泄露。
4 结 语
物联网要在教育领域获得广泛的应用，目前仍有许多问题需要解决，如费用问题、信息安全问题等。然而随着物联网技术的不断成熟和发展，其在中小学校园中的智能应用也会进一步深入，最终将提升教育信息化水平，有利于教育质量的提高。本文探讨了物联网在构建校园智能化设施管理、安防管理、教学管理、绿色校园等方面的应用，但物联网在构建智能校园的作用中远远不止这些，在不久的将来，物联网技术会使我们的校园变得更加美好。
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在单片机编程基础课程中，学生只须掌握最简单的编程技术以及程序烧写方法即可。单片机编程这门课程本身非常复杂，属于更高层次学历的学生应该掌握的知识，因此，中职学生应该重点掌握相关的基础知识，提高对单片机设备进行检测和应用的技能。实际工作中对中职学生在此方面的要求并不高，个别有兴趣的学生可以在入门之后深入学习。网页编程课程要适应当前社会的需要，主要学习在IIS平台上利用C#语言制作动态网页。C#语言功能丰富，使用简便，可扩展性强，是当前开发动态网站最常用的编程语言之一。学好C#编程不仅可以用于物联网的搭建，也可以在各网络公司、软件公司中任职。在数据库课程中，学生要能够搭建安全、稳定的数据库服务器，创建简单的数据表，用于测试、调试。数据库应用和管理依然要求具有较高的学历，对于中职学生而言，应当立足于学习基础、常见的知识。学习的数据库应当包括MSSQL、MYSQL和ACCESS，这些数据库软件操作简便、实用性强。
网络配置课程本身专业性很强，在物联网中的应用弹性也很大，中职网络专业的学生对该课程经过一学期的学习后，就可以非常熟练地应对各种常见网络的配置和管理。本课程中学习的知识应当包括交换机、路由器、防火墙、VPN和无线设备等。安卓是目前最流行的嵌入式开发环境，广泛应用于手机、平板、智能电视以及其他专业智能平台中，更是物联网的重要组成部分。利用安卓系统可以非常方便地查询、汇总、管理来自传感器和网络的大量数据，因此，中职学校应当适时开展安卓开发基础的教学。中职学生要能够利用安卓开发工具制作简易的APP应用程序，合理利用网络程序资源，熟悉必要的美化和汉化操作，对于学有余力的学生，可以深入学习安卓程序开发。中职学生应掌握常用软硬件设备的使用，包括LED展示屏的使用，RFID设备的使用，条形码和扫描枪的使用，摄像头、打印机、开关量采集器、模拟采集器、串口服务器、智能医疗设备等设备的使用。这些设备和技术都已经很成熟，广泛应用于各个产业和行业，而且都有着丰富的应用软件和配置程序，使用方便，非常适合中职学生学习。
二、教学方法
学生在学习和实训的过程中，应当坚持专业分工、协同合作，由浅入深、从操作到理论循序渐进地学习，特别要重视实训练习。不同专业的学生首先要掌握本专业的相关技术，在学习的不同阶段还要组织不同专业、不同工种的学生协同合作，共同完成一个比较复杂、综合的实训任务。当学生的技能已经比较熟练时，可以组织他们学习必要的跨专业知识，特别是专业交叉点的“接口”知识，这样，有利于他们宏观地把握整个技术体系。学生的学习可以从合适的物联网实训平台入手，像搭积木一样完成必要的实操练习，积累感性经验，产生兴趣，并培养自己认真细致、追求完美和吃苦耐劳的品质;当学生实操练习熟练之后，再对相关的各个知识模块进行有针对性的系统教学，教学的深度和广度要适应学生的接受能力;在教学过程中，要坚持理论联系实践，精讲多练，通过多样化的实训任务提高学生的技能。另外，每一次实训任务都应当与具体的应用情景相结合，在做中学，在学中练，这样不仅有助于学生对工作的认识和理解，还能够激发学生深入思考，触类旁通，积极创造。
三、注意事项
很多中职学校都还没有引入物联网这一新兴技术，因此，缺少相关的实训设备和教学教材，甚至教师本身也很难满足有关的要求，学生的学习接受能力也是必须要考虑的因素。校企合作是引入物联网技术的关键，学校要定期选派合适的教师参加企业举办的相关技术培训，也可以采购相关的实训设备，这样不仅可以掌握最新的技术动向，还可以保证教学更加接近企业的实际需求，有利于培养合格的学生。有些大学也开设了物联网相关专业，在基础技术研究和项目开发方面也有着得天独厚的优势，中职教师参加大学的相关培训有利于中职物联网专业的可持续发展。
另外，还要注意各专业的分工和合作。任何一名中职教师或学生都不可能完全学会物联网的全部知识，在实际的应用中也完全没有这个必要，教师和学生要根据自己的专业、个人能力和兴趣爱好，在某一个或某几个方向上学精学专，在其他方向有所兼顾。从事不同专业的教师和学生要经常集合在一起，交流学习成果，合作完成不同的实训教学任务，这样有利于提高他们的工作和协调能力。当然，这就对教师提出了更高的要求，也对学校跨专业的协调统一提出了新的要求。
