基于物联网技术的中小学教学与管理探讨

    摘 要：随着网络技术的高速发展，物联网技术逐渐应用到人们生活、生产的各个领域与角落，其在中小学校园建设与管理中的作用也越来越显著。文章通过分析物联网技术在中小学校园教学与管理中的具体应用，探讨其应用中的技术要求以及应用价值，以促进中小学校园管理系统不断优化，提高中小学校园管理质量，进一步维护中小学生的生命安全。

    关键词：物联网技术;中小学教学;管理

    中图分类号：G637?文献标识码：A?文章编号：2095-624X（2020）13-0007-02

    教育是国之大计，是一个民族、国家发展进步的关键，教育的发展情况会直接影响到国家未来几十年甚至上百年的兴衰。而中小学教育作为我国整个教育系统的基础，这个阶段的学校应该如何提升教学质量，优化学校的教育教学管理策略，提高学校安全管理水平，给全体师生创造一个优质的工作、学习环境，是学校与家长都十分关心的问题。当前，物联网技术的发展已经比较成熟，但是物联网技术仍然是较多地用在高等院校的教育管理当中，在中小学校园中的应用还相对比较少见，但是，对于自制力与自我保护意识均偏低的中小学生来说，中小学校园更加迫切地需要应用物联网技术，来加强学校各方面的管理，从而进一步提高学校的管理水平与办学质量。

    一、物联网概述

    物联网（The Internet of Things，简称IOT）的字面意义就是将物与物相连接的互联网。物联网的构想最早由麻省理工学院于1998年提出。1999年，美国Auto-ID提出了建立在物品編码、RFID技术和互联网的基础上的“物联网”的概念。早期的物联网也叫传感网，其对射频技术的依赖性很大，但随着该项技术研究的不断成熟和应用的领域越来越广泛，物联网的含义也出现了一定的改变。当前，我们所说的物联网则是一种借助信息传感采集设备来获取指定目标的信息，并将这些目标信息与互联网相结合并进行交换，从而形成一个庞大的网络。物联网存在的目的是将范围内的所有人、物品、终端、网络进行相互连接，从而使得管理、识别以及控制变得更加简单。物联网技术主要包括传感器、传感网技术、RFID标签、嵌入式系统技术、M2M技术等。如果将物联网技术比喻成一个人来说，传感器便是眼睛、皮肤等外感官，而网络则是人体的神经传导系统，嵌入式系统技术便是人体的大脑处理器，主要负责对神经传导系统所传递过来的信息进行分类处理。

    二、小学校园物联网中的主要技术

    1.传感器技术

    传感器是物联网技术中的一种检测装置，不同的传感器能感受测量不同的信息，还能将检测到的信息转变为一定格式的电信号或其他所需形式的信息，这些检测到的信息能够被无线传感网络准确无误地接收，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。传感器准确地采集物联网中各种系统所需的信息，这是自动检测与控制得以顺利实施的关键环节，也是物联网技术得以应用的前提条件。若传感器无法准确感知和检测目标的信息并将其进行转换，后续的分析、控制都是无法实现的。当前，随着物联网技术的不断提高，各种类型的传感器灵敏度、精确度都大幅提高，使得传感器技术在工业、农业、军事、航空航天以及日常生活等各个领域都得到了广泛应用，且均取得了很好的应用成效。

    2. 无线传感器网络

    无线传感器网络（Wireless Sensor Networks， 简称WSN）是一些分布在监测区域中的无数廉价的微型传感器节点所组成的一个网络集体，在无线通信的基础上构建的一个多跳自组织网络[1]。无线传感器网络是一种新型的信息采集平台，能够对网络分布区域中的各种对象信息进行实时监测和采集，并将采集到的信息发送到具体的关节点。一般情况下，一个比较完善的传感器网络结构需要由传感器节点、接收发送器、互联网或任务管理节点等共同组成。传感器网络中的传感节点又可分为传感、处理、通信、电源几个单元部分。在实际的工作中，传感器节点自动组织成无线网络，辅助传感器完成目标信息的感知、采集和处理。无线传感器网络有组网方式自由、网络拓扑结构存在不确定性、网络控制方式不集中、安全性不足等特点。目前，无线传感器网络技术在医疗护理、军事侦察、工业生产控制等多个领域都有非常好的应用。

    3.智能嵌入式技术

    智能嵌入式技术是基于嵌入式技术及Internet形成的一种新型技术，嵌入式系统主要由以嵌入式芯片为核心的嵌入式硬件和软件两部分组成，嵌入式系统可以借助TCP/IP协议或专门的网关来实现接入Internet。有线的接入方式主要包括拨号方式和直接局域网方式;无线的接入方式有通过蓝牙、红外线等的无线个域网方式、无线局域网方式以及无线广域网方式。智能嵌入式设备不仅有传统嵌入式设备的简便、智能、可编程的特点，而且能通过互联网实现高度的信息共享。该系统在物联网技术中的应用是通过在硬件系统中固化植入软件，通常需要采用嵌入式微处理、嵌入式操作系统、外围硬件设备等程序共同完成[2]。在现在的很多智能家居产品中，都已经开始应用此项技术，如智能空调、智能数字电视、智能监控系统等。在未来的发展中，随着高灵敏度识别能力以及专用信号代码处理设备的研发越来越成熟，智能嵌入式技术在物联网系统中的应用将越来越广泛。

    三、基于物联网技术的中小学教学与管理策略

    1.基于物联网技术的中小学课堂管理

    教师资源是影响中小学教学质量的最大因素，在教育资源明显匮乏的今天，许多中小学都存在师资缺乏的现象，尤其是一些比较偏远、经济发展水平较低的农村或城镇，中小学校园管理工作内容繁重，在有限的教学资源与教学环境中，学生的知识接受能力以及自我保护意识也会受到影响。物联网技术不仅能够让现实环境中的物物相连，也能让虚拟空间与现实空间有效连接，所以，物联网技术让人和物、人与机械、人与人之间的交互连接都变得非常高效，可以取得显著的成效。由此可见，基于物联网技术的中小学课堂管理，能够让课堂环境中的每一件物品都得以虚拟化、网络化、智能化，使得课堂教学中师生能够及时捕捉到对方身上的每一点信息，且能够及时对其进行分析，师生能够获得更加灵活、高效、智能的教学资源，形成非常良好的交互式课堂环境，使得中小学教育教学环境更加优化，学校的教学管理质量也得到更好的保证。

    2.基于物联网技术的学生行为管理

    基于物联网技术的课堂教学中，可让学生佩戴专门制作的传感器，用于记录学生课堂学习中的血压、脑电图、体温以及眼球活动等生理信息的动态，通过对这些信息的分析来了解学生在课堂学习中的注意力集中情况、紧张程度等，教师可据此调整教学方法与教学模式，以提高教学质量[3]。另外，基于物联网技术的教学信息管理，能够让教师快速掌握学生在互动中的感受，从而对教学活动的实施效果做出合理的评价，帮助教师优化教学方法。

    在互联网技术普及的今天，网络媒体中随处可见关于中小学校园安全事件的报道。由于大部分中小学校园的学生人数较多，部分学校学生的年龄偏差较大，再加上中小学生的自制能力较低，对世界与相关危险事件的认知不够全面，导致中小学校园经常出现高年级学生欺负低年级学生、学生未按时回家、走失等安全事件，这也要求中小学校进一步提高校园安全管理质量。在中小学校园管理中应用物联网技术，使得学生个人信息、校园环境中的各个设施、物品等都能够有效连接，从而能够及时监督到学生在校园内的行动轨迹及一言一行，还可以通过大数据技术对目标学生的行为动态进行分析，从而及时掌握目标学生可能出现的异常情况并进行预警，及时采取科学的办法进行应对处理。

    3.基于物联网技术的中小学智慧校园建设

    目前，传统形式的校园建设标准已经无法满足社会的需求，物联网技术的应用则可以很好地解决这个问题。在当今的中小学智能化校园建设中，利用无线射频技术，学生便可以很方便地使用通过RFID射频卡技术制作的校园一卡通来实现身份识别、支付、信息传递与接收等功能。此外，学校可将家长的手机信息植入校园一卡通中，使得学生在进出校门进行身份信息识别或出现刷卡消费等重要行为时，家长能够及时接收到学生的相关信息，促进家庭与学校教育管理的有效结合。利用物联网技术，还可以营造一个非常舒适的智慧化教学环境，如教室的灯光强度、空调温度根据日照、气温等情况智能调节升降，诸如噪音监测、烟雾监测等功能，也能为学校的管理工作提供很好的帮助。

    一所学校的藏书量总是有限的，且传统的图书馆借阅模式效率不高，一定程度上降低了学生的借阅兴趣，也较难有效开阔中小学生的知识视野。然而，在物联网技术的支持下，智慧共享型图书馆的建设将成为今后中小学图书馆建设的重要发展方向，而且，建立智慧共享型图书馆能够较好地实现区域内中小学图书馆资源的共享，使得部分中小学缺少的图书资源能够从其他学校的校园智能图书馆中获取，让学生的阅读需求得到最大限度的满足。

    结语

    目前，在我们的日常生活与工作中，物联网技术的应用已经非常广泛，随着技术发展越来越成熟，物联网技术在中小学校园管理应用中也有着非常光明的前景，它能够极大地帮助学校优化教学模式與管理模式，提高教学与管理质量，促进学校教学与管理的绿色发展，为学校师生创设出一个智能、舒适、安全的现代化校园。但是，要将物联网技术广泛应用于中小学教学与管理中，还有较多的问题需要解决，比如，学校需要有大量的资金投入以及需要有比较完善的互联网技术应用基础，现阶段部分物联网技术仍然处于实验阶段，一些功能与漏洞需要技术人员不断开发、修补等。不过物联网技术在我国中小学管理中的应用整体发展方向良好，在今后的校园管理中也将呈主流趋势。

    [参考文献]

    [1]洪岚，王佳斌，郑力新.物联网实景实验教学系统的探索与建设[J].实验技术与管理，2016（11）：

    172-175.

    [2]牟萍.云技术及物联网在高校公共资源管理中的应用[J].重庆师范大学学报（自然科学版），2017（3）：102-108.

    [3]安健，任东胜，桂小林，等.物联网实践能力培养的研究与探索[J].实验技术与管理，2018（10）.

    作者简介：马飞（1980—），男，中共党员，广西桂林人，本科，办公室主任，从事小学信息技术教学工作。