物联网技术与教育
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Seminar:物联网技术与教育
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数字化学习研究小组 kevin
物联网与教育
物联网概述
物联网的定义
物联网的定义
• 一般定义– 通过射频识别（ RFID ）、红外传感器、全球定
位系统、激光扫描器等信息传感设备、按照约定协议、把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
物联网的定义
• ITU （ 2005 ）– 物联网主要解决物品到物品（ T2T ）、人到物
品（ H2T ）和人到人（ H2H ）之间的互联。• ITU 物联网研究院
– 物联网的核心技术是普适网络、下一代网络和普适计算。
• 普适网络：无处不在、普遍存在的网络• 下一代网络：可以在任何时间、任何地点互联任何
物品、提供多种形式信息访问和信息管理的网络• 普适计算：无处不在、普遍存在的计算。
物联网的特征
连通性连通性
智能性智能性
技术性技术性
嵌入性嵌入性
any time connection any place connectionany thing connection
射频识别（简称 RFID) 技术传感技术、纳米技术智能嵌入技术。
物联网具有智能化感知性，它可以感知人们所处的环境，最大限度地支持人们更好地洞察、利用各种环境资源以便做出正确的判断。
各种各样的物件本身被嵌入在人们所生活的环境中；由物联网提供的网络服务将被无缝地嵌入到人们日常工作与生活中。
物联网的技术框架
• 感知层– 数据采集和感知主要用于采集物理世界中发生的事件，包括各类
物理量、标识、音频和视频数据。
• 网络层– 实现更加广泛的互联功能，能够把感知到的信息无障碍、高可靠
性和高安全性的进行传输，粗要传感器网络与移动通信技术、互联网技术相融合。
• 应用层– 主要包括应用支撑平台子层和应用服务子层。
• 公共技术– 标识语解析、安全技术、网络管理和服务质量管理
物联网技术框架
物联网的研究机构
• 工业和信息化部传感器网络标准化工作小组• 物联网产业联盟• 传感（物联）网联盟• 中国物联网标准联合工作组• 无锡物联网产业研究院• 国脉物联网• ITU 物联网研究院
物联网应用案例
• IBM 智慧地球– 包括智慧的电力、智慧的医疗、智慧的城市、
智慧的交通、智慧的供应链以及智慧的银行。• U-japan
– 一是泛在互联；– 二是网络的通用性；– 三是面向用户性；– 四是网络服务应该具有独特性与创新性；
物联网关键技术
RFID技术
• RFID 是 Radio Frequency Identification 的缩写，即无线射频识别。常称为感应式电子晶片或近接卡、感应卡、非接触卡、电子标签、电子条码，等等。
• RFID 系统组成：标签 (Tag) ：由耦合元件及芯片组成，每个 RFID 标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象，俗称电子标签或智能标签； 读取器 /读写器(Reader) ：读取 ( 有时还可以写入 ) 标签信息的设备。
• RFID 工作原理：标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（ Passive Tag ，无源标签或被动标签），或者主动发送某一频率的信号（ Active Tag ，有源标签或主动标签）；解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。
Source： http://www.barcodetec.net/rfid/whatsrfid.html
ZigBee技术
• ZigBee 技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。
http://baike.baidu.com/view/3085090.htm
组网技术
• WiFi 技术 – Wi-Fi 是一种可以将个人电脑、手持设备（如 PDA 、手机）等终端以无线方式互相连接的技术。
• 蓝牙技术– 蓝牙，是一种支持设备短距离通信（一般 10m内）的
无线电技术。能在包括移动电话、 PDA 、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。
• GPS 技术• PLC 技术（电力通讯技术）
Source： http://baike.baidu.com
MEMS技术
• MEMS 是微机电系统（ Micro-Electro-Mechanical Systems ）的英文缩写。 MEMS 是美国的叫法，在日本被称为微机械，在欧洲被称为微系统，它是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。
Source： http://baike.baidu.com/view/37086.htm
物联网与教育
物联网与教育
• 物联网与学习环境– 现实世界的物品互为连通，现实世界（物理空间）与虚拟世界（数字化
信息空间）的互联，能够有效地支持人机交互、人与物品之间的交互、人与人之间的社会性交互。
– 物理教学环境的每个物件都具有数字化、网络化、智能化特性，与虚拟学习环境进行无缝整合，可以即时地捕捉、分析师生的教与学的需求信息，并进行相应的调整，为师生提供智能化的教学环境与教学资源。
– 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。
• 物联网与实验教学– 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。– 实验过程数据可以被实时采集并以适当的方式提供给实验者，实现实验
教学的数字化、网络化与智能化。
物联网与教育
• 物联网与教学管理– 物联网可以用于学校考勤管理、学校图书管理、教学仪器设备管理、学校教育安全管理。
• 物联网与课外活动课程– 案例：“数字化微型气象站”在科学教育中的应用实践，将先进的测量
技术、传感技术与现代教学理念相结合，支持学生的正式学习、户外学习、区域合作学习。
• 物联网与教学模式– 基于物联网教学环境下的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。
物联网教育应用案例
• 基于物联网的英语互动教学– 语言学习是一门实践性很强的课程 需要学生在课外进
行大量的操练。需要大约 2500 小时的训练，学生用于课外预习和写作业的时间与课堂听课时间之比定为6.6:1才能达到教学的要求。
– 补救方法就是通过开辟第二课堂：最大不足则是不便于教师对学生个体进行有效监控，教师并不能保证每个学生都有同等程度的参与，并从这些活动中获得同等的收益
Source：王 焱．基于物联网的英语互动教学模式研究
物联网教育应用案例
• 基于物联网的英语互动教学– 图象传感器的作用是将学习者发音时的口型摄入系统 ，并与存储的标准口型进行对比，语音传感器主要用于发音时的频率，语调和语音分析，系统还有常用的学习者 PC 机、局域网控制中心、系统图象和语音处理软件等，局域网与局域网通过光纤连接
Source：王 焱．基于物联网的英语互动教学模式研究 [J]．软件导刊 .教育技术． 2010(6)
物联网教育应用案例
• 无锡“感知教育”– 无锡市启动了感知教育工程建设，将物联网技术应用于中小学教
育教学，建设感知黑板、感知课堂和感知学校。该工程包含八个项目，
• 一是“教育普及工程”，编写“物联传感技术”无锡地方小学和初中教材，让传感物联知识进课堂 ；
• 二是“感知课堂工程”，在数字化教学的基础上，引进高亮度的液晶感知屏幕，实行数字化书写和操作；
• 三是“感知生长工程”， 利用传感技术实施动植物和星空教学实验；• 四是“感知资源工程”，进行动漫游戏服务素质教育；• 五是“感知校园工程”，应用物联网技术促进“平安校园”建设；• 六是“机房绿盾工程”，加强网络安全技防建设；• 七是“学生卡工程”，打造 RFID 学生卡实现校园一卡通；• 八是“信息共享工程”， 让智慧学习助推终身教育。
Source： http://edu.ifeng.com/gundong/detail_2010_12/02/3311462_0.shtml
物联网教育应用展望
• 物联网促进智能化学习环境的设计与开发• 物联网促进移动学习、泛在学习的发展• 物联网促进学习资源建设• 物联网促进新型教学模式的设计与开发• 物联网促进智能化教学管理
1、物联网可以怎么样促进项目学习的开展？2、物联网的教育应用会存在哪些方面的问题？
1、物联网可以怎么样促进项目学习的开展？2、物联网的教育应用会存在哪些方面的问题？
参考文献
• 王志良．物联网—现在与未来 [M]．机械工业出版社． 2010.5• ITU2005 互联网报告摘要：物联网• 李卢一 ，郑燕林 物联网在教育中的应用 [J]．现代教育技术． 2010 （ 2 ）• 邓赵红 , 桑庆兵．物联网在教育中的应用与思考 [J]．无锡职业技术学院学报．
2010 （ 8 ）• 王 焱．基于物联网的英语互动教学模式研究 [J]．软件导刊 . 教育技
术． 2010(6)• http://www.barcodetec.net/rfid/whatsrfid.html• http://baike.baidu.com/view/3085090.htm• http://baike.baidu.com• http://baike.baidu.com/view/37086.htm• http://edu.ifeng.com/gundong/detail_2010_12/02/3311462_0.shtml• http://www.bioscience.heacademy.ac.uk/ftp/newsletters/bulletin25p9.pdf• http://www.theinternetofthings.eu/content/learning-internet-things-world
