物聯網將為教育帶來什么影響

 物聯網的價值不僅僅在于它是一個可傳感的網絡,而必須是各個行業參與進來進行應用,不同行業,會有不同的應用。很大程度上,這是非常難的一步。目前,對物聯網在教育中的研究與應用雖尚處于起步階段,但筆者認為這一問題的探討將給教育帶來極大的變革。

(1)有利于建立全面和主動的教學管理體系。

在建立教學管理運行體系方面,利用現有物聯網的核心技術:RFID技術的支持,有利于完善教學管理的組織系統、評價和考核系統,從而對教學的質量建立保障和監控體系。通過RFID標簽和校園智能卡系統的結合,教師可利用物聯網系統,對學生的學習情況進行自動的統計。例如:在分組實驗教學中,可以對學生的出席和對應的實驗器材建立聯系,通過RFID系統建立實驗室教學管理系統。院校各級教學管理部門也可利用RFID技術,對學生學習情況、到課情況進行分析,從而有利于學生工作部門有針對性地開展思想政治工作。同時還可以對學生在校園的行蹤進行監控,設立校園安全控制區域,減少不必要的校園安全事故的發生;建立基于物聯網的彈性修學模式,利用物聯網信息完整和可追述的特征,學生可以根據本人的興趣特長,隨時修改或完成某一課程的學習,隨時選擇某一心儀教師的教學,在需要考試時,隨時連接到試題庫系統并完成考試過程,從而真正實現學分制;建立雙向的教學評價和考核系統,有利于實現學生和教師同行對每一次教學的實時評價,根據此評價,學生和教師雙方都可以調整教學進度,改善學生的學習效果,提高教師的教學效率。

(2)有利于構建完全交互與智能的教研環境。

利用傳感網絡,可實現教學環境的實時信息反饋。目前,多數高校已經實施多媒體教學設施進課堂,利用物聯網,可對課堂教學設備實現智能控制。例如:在教學樓里安裝上萬個傳感器并用IPV6網絡進行連接,可根據教室光線強弱自動調節教室光源和投影機的流明度;也可根據教室環境溫濕度,通過紅外感應設備自動控制教室空氣的更換率;更可利用物聯網識別技術,建立教師和對應授課教室的關聯授權,智能控制教學儀器的使用等。這種方式的應用,已在部分研究機構中得以實現。

例如:在北京,西門子總部里面所有的燈光都是通過物聯網智能控制的,員工在進入辦公室后頭頂上的燈自動打開,離開位置后頭頂上的光源則自動關閉。如果外面的陽光太過強烈,窗簾則自動拉下,各個光源都是通過傳感設備連接到電腦上,由電腦進行操控。與此同時,筆者也認為,利用物聯網構建的智能教學環境的應用應遠不止于此。利用物聯網信息完整與可靠傳輸特性,可實現教學環境的真正交互。例如:物聯網的介入可以為實驗教學提供一個安全的、共享的、智能化的實驗教學環境。在教師的授課過程中,隨時可以控制遠在實驗室中的教學儀器,通過網絡視頻設備,將實驗過程與結果實時的顯示在課堂教學中,學生也可實時控制遠程設備,自行得到正確的實驗結果。改變現行多媒體教學中,實驗過程模擬化,實驗效果非直觀的弊病。

通過將大型科研設備納入物聯網,可有效改變目前教研資源不平衡問題,經過授權后的研究者可以在全球范圍內控制該設備,科研過程數據也可以被實時采集并以適當的方式提供,最終實現教學科研的數字化、網絡化與智能化。此方面的先例有TAMU和MIT近期實施的CSAIL計劃,該計劃是利用一群實驗室機器人與嵌入在盆栽植物中的傳感器的通信。機器人和傳感器之間的交流可以允許每棵植物要求額外的水分和養分,并進行實時存儲。成熟的西紅柿被識別之后,機器人能準確地從植物上摘除。TAMU的研究人員可以利用MIT在物聯網領域的研究優勢,直接獲取該研究成果數據。

此外,利用嵌入了傳感芯片的教學設施,不但能夠像多媒體設施一樣,對教學中的結構化信息進行處理,也可對常規多媒體設施所不能處理的非結構化信息,諸如學生的思維、體會、情感、意志等進行整合,從而真正實現教學環境的智能和交互。

(3)有利于重構創新和開放的教學模式。

基于物聯網教學環境下的教學模式相比于以往的各種教學模式,具有更加開放和創新的特征?？梢砸劳形锫摼W強大的物質和信息資源優勢來建立基于物聯網的科學探究模式。在該模式中,學習者可以最大限度地利用物聯網資源,并在發掘物聯網信息的同時促進高級思維能力的發展。例如:在虛擬社區的學習交互模型中,基于物聯網的模式要比給予互聯網的模式更能激發出學習者的深層思考,并產生交互。該模式更能引導學習者在每次知識建構、剖析、探討和問題解決戶進行反思、總結和提煉有價值的內容,并在物聯網上與其他學習者共享。

同時,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。傳統的協作和協同教學模式標志著開放系統中大量亞系統之間相互作用的,整體的,集體的或合作的效應,能夠很好地解決教學過程中的/導)學0關系。比較著名的有密歇根大學的跨學科協同教學模式。而基于物聯網的跨學科協同教學模式,則可以很好地克服原有模式中的障礙。同時它的海量數據與多視角處理特征,也能夠進一步激發學生主動進行只是融合的欲望,發展整合和協調多學科的能力。

(4)有利于拓展學習空間、培養學習者自主學習能力。

物聯網能為學習者的常規學習、課后學習、區域合作學習提供支撐環境,拓展學習空間,有利于學習者的自主學習和滿足個性化學習需要。學習者可以通過物聯網,探究任何感興趣的問題并及時地得到解決。例如:中國電信的全球眼技術,其實就是遠程監控的物聯網應用。與傳感系統相結合,學習者就可以利用它完成諸如材料學、氣象學、生物學等集成應用領域內的多種科學探究。同時,物聯網的感知特性,也能夠使教育者對學習者的學習過程進行有效管理。