物聯網技術在教育數字化轉型的作用

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摘要：隨著教育手段的不斷發展，網絡教育等模式被廣泛運用，教育數字化轉型迫在眉睫。但教育以人為本，必須將“人”視為變化性最強的“物”而納入網絡體系中。因此，在互聯網基礎上發展出來的，將“人”納入物物相連的大體系中的物聯網技術，對教育數字化轉型有著重大而深遠的意義。

關鍵詞：教育轉型；物聯網技術；數字化；人機互聯

隨著教育的發展和教育手段的不斷開發，“互聯網＋”模式、在線教育等形式如火如荼地進行著，相關局限性和不足也不斷顯露。教育的根本是以人為本，教書育人必須充分尊重學習主體—“學生”的多樣性和個性化，必須將作為學生的“人”作為重點內容納入整個網絡系統才能真正完成教育的目的。因此，探索物聯網在教育領域的研發與運用，是目前確保繼續推進我國教育不斷發展，占領國際高地的最佳方法之一。互聯網教學在世界范圍內有著幾十年的發展歷史，相關技術相對成熟。但僅利用網絡平臺傳授知識，無法保證受教育者的學習效果。必須將教育中的“人”納入網絡大系統中，因此物聯網對教育信息化、數字化轉型的作用得以體現。

一、物聯網技術在教育領域的運用

物聯網是繼互聯網之后的第三次信息產業革命，是在互聯網基礎上的拓展和延伸，通過各種傳感設備，將所有用戶端的物體基以電信網絡和互聯網為媒介相融合。正如比爾·蓋茨所言，“將來，所有的東西都可以相互連接，所有的事物都可以進行交流”，簡而言之就是“物物相連的互聯網”。而物聯網中的“物”，不是簡單泛指的一般物體，而是在普通意義是萬事萬物上賦予響應信息接收器、數據發送器和傳輸通路、信息存儲和處理功能、相應的程序和操作系統，并遵循通信協議，具備可識別的獨特編號。物聯網是通過感應器、定位系統、人工智能、掃描器等信息傳感設備，遵循相關協議將任何物體與互聯網相連接，分為感知識別、網絡傳輸、平臺控制和終端應用四大體系，借由傳播媒介進行信息交換和通信。可以說，物聯網是互聯網結合終端事物的應用拓展，是基于網絡、但又超越網絡的實際應用。據記載，物聯網發端于1990年約翰·拉姆基發明的聯網烤面包機，從那以后，物聯網技術逐漸運用到如煙霧報警器、自動販賣機等日常生活中。1998年英國工程師KevinAshton最早提出物聯網的概念，熱水器、空調等家居生活子系統也實現了網絡連接，信息科技產業從簡單的資料查詢和電子通信等互聯網形式逐步過渡到實現實物設備的連接的物聯網模式。2005年11月27日，國際電信聯盟（ITU）在突尼斯的信息社會峰會上發布了《ITU互聯網報告2005：物聯網》，正式提出了物聯網的概念。2009年隨著智能終端的普及，物聯網的概念正式興起。物聯網的發展了許多細分市場，產生了巨大的經濟收益。2019年5G進入商用階段，萬物互聯時代正式開啟。任何事物、萬物之間以及事物與人腦中的概念是相互關聯的，物聯網的潛力在于所有能想想的事物都將通過網絡連接，開發技術發展科技、整合資源以及萬物關聯，物聯網經濟將繼續以高速發展，并為人類社會的發展和文明進步帶來無限可能。隨著人工智能的發展，智慧家居、智慧交通、智慧電網、智慧城市等方面的推進，再加上5G賦能，華為、中興等一批高科技信息企業對物聯網的大布局，物聯網概念在其他行業中的運用具有很大的優勢，符合現代化社會建設和未來發展理念。不僅是醫療、交通、運輸、安全等行業中顯現出物聯網的優勢，其在教育領域的運用，也充分彰顯科技優越性和時代進步性。隨著物聯網技術的發展，教育領域正在發生結構性轉變，教學工具、媒介、模式等都在發生著翻天覆地的變化，從一支粉筆走天下到網絡教學，從散發著油墨香的試卷到在線考試，一系列信息化改革不斷發生，數字化和信息化在這一過程中發揮著關鍵作用。包含人工智能、信息化、數據統計等內容的物聯網技術在教育行業的應用，通過設備、網絡增強和擴展了教師與學生、學生與學生之間的交互關系，將傳統的課堂教學中的人與人的聯系拓展到包含萬物與網絡的體系中。通過知識轉移67模式、信息共享系統等的發展，智慧教育趨向成熟，并存在著較大的發展空間。

二、物聯網技術對教育資源數字化建設的作用

隨著信息產業的發展和物聯網技術的進步，世界各國紛紛重視教育革新。特別是當前的國際形勢下，各國高度重教育資源的數字化建設。2020年11月，歐洲職業培訓會議提出“教育與培訓的綠色、數字化轉型”，2021年2月，德國發起了“數字教育”倡議，旨在改善整個教育路徑，借此整合現有的國內國際平臺，使每個用戶都可以集中訪問教育資源。互聯網技術已經在教育領域中掀起了一場科技革命，但基于互聯網的網絡教學呈現為教育的單向流動，對教學時效性提升等方面存在著一定的局限性。人機互聯的物聯網技術的出現，為突破這些局限提供了有效手段。在推進教育新型基礎設施建設中，建設適合教育教學需要的、隨時隨地可利用的數字化教學資源庫是一項重要內容。隨著互聯網技術的引入，互聯網＋教育模式的應用推廣，相關教學資源可即時碎片化上傳到云端存儲，并可通過平臺學習、轉發；借助物聯網的終端監控與管理，將學生學習效果等個性化情況進行數字化收集并加以信息化處理；運用大數據方法，研究教與學的規律，能更好地進一步優化數字化教學資源，搭建數字化教學資源庫。基于物聯網技術采集、處理、分析學生聽課效果等相關信息，這將為教學資源的數字化建設的調整與改進提供基礎信息，更利于標準化、科學化、動態化和共享化教學資源平臺的優化完善。特別是在國家推進區域教育公平建設中，教學水平和學生群體個性化表現更為突出。以高等職業教育為例，專業人才培養的教學體系，可以基于物聯網技術，采集、處理、分析教學數據，在此基礎上針對性制定理論教學、實踐教學等相結合的多元化教材；教學過程中，可以及時跟進教學進度和學習效果，及時進行教學評價，通過物聯網監控、數據統計、云計算等技術和工具，不斷優化升級教學資源，更好的保障跨地區的教學效果。

三、物聯網技術在數字化課堂中的作用

基于互聯網模式的教學，在很大的程度上突破了傳統教育的局限，豐富了教學模式，也很大程度上擴大了受教育者的規模。但是，不論是慕課、Spoc，還是線上線下混合式教學，其仍局限于以教師為主的教學模式，信息的流動仍然以教師向學生的單向輸出為主，學生仍在被動地接受知識。基于物聯網的課堂教學中，“物”的概念由實體概念，延展到人，人的行為、反應和感知等轉換為可采集、可分析的數據。物聯網技術在教學中的應用，給教育帶來的轉變，主要表現在通過“人—機—物”的無縫互聯互通，將人的行為、反應和感知等轉換為數據并加以儲存和數據分析，借此構建出每一個學生的學習進度和知識掌握模型，經與預先設定的教學目標進行分析對比，從而制訂出個性化有針對性的教學改進方案，實現個性化教學和精細化教學評價，切實提高教學實效性。基于物聯網技術的數字化課堂，讓學生借由多樣化終端設備，更多地參與到課堂互動，在這種支持人與人、人與物、物與物之間互聯互通的模式下，傳統的單向教學信息輸出轉向交互式教學，突出“以人為本”的教育理念。課堂教學中，互動式白板、錄播系統、互通系統、分享系統等基礎物聯網方法和技術的運用，實現了“人—機—物”的基本互聯，由傳統教學模式轉變為高效備課、師生交互、生生交互的新的教學模式。目前更多感知識別交互設備的出現，以及在教育領域的應用探索，如具備心理學測試功能的可穿戴智能設備，如智能手環、智能眼鏡等，可以實時在線監測和記錄學生在課堂上的眼球運動、血壓、心跳、腦電圖等信息，實時轉換成相關數字信息并通過數據分析和網絡傳輸，并在課后得出每個學生的課堂表現情況報告，借助大數據分析，就能導出每一學生的學習規律模型，進而實現分層化與個性化相結合的教學。這種基于物聯網的教學不受地域的局限，同時基于數理統計和分析，有助于更好地把握其規律及時制定和調整人才培養方案。

四、物聯網技術在數字化校園管理中的作用

數字化校園是以數字化信息和網絡為基礎，在計算機和網絡技術上建立起來的對教學、科研、管理、技術服務、生活服務等校園信息的收集、處理、整合、存儲、傳輸和應用，使數字資源得到充分優化利用的一種虛擬教育環境。通過實現從環境（包括設備、教室等）、資源（如圖書、講義、課件等）到應用（包括教、學、管理、服務、辦公等）的全部數字化，在傳統校園基礎上構建一個數字空間，以拓展現實校園的時間和空間維度，提升傳統校園的運行效率，擴展傳統校園的業務功能，最終實現教育過程的全面信息化，從而達到提高管理水平和效率的目的。數字化校園具體是指以物聯網技術為基礎，以網絡、人工智能、大數據分析等技術為核心，基于學校的各種需求構建的統一的信息化的綜合管理平臺，以全方位的服務為起點，以克服空間距離困難、促進信息科技技術與教育教學融合、實現教學資源和先關數據信息的交互共享為目的，提供一種環境全面感知、網絡化、數據化、智能化的集教學、管理、科研和生活服務為一體的校園環境。基于物聯網技術可以實現校園的可視化數字管理，促進教育資源共享，拓展師生學習空間等，具體表現在教師管理上，教師的考勤，身份識別；在教學環境上，通過實施監控校園環境，開展智能化控制，提高管理效率；在課堂教學上，物聯網技術提供了“人—機—物”的互聯互通，將虛擬事物加入學習環境中；物聯網技術對于教育資源共享進行了優化改善，減少學校之間教育資源、教育模式以及教育水平的差距。物聯網技術還能加強校園的節能降耗，通過物聯網技術，將校園的能源耗用情況進行連接，統一管理，智能分析，有針對性地提出解決方案；物聯網技術下數字化校園的建設，還會推動平安校園的建設，發現可疑情況，能夠及時報警。教育完成了一次從“線下”到“線上”的大遷徙，同時對物聯網的理念有了更深的認知和體會，助推了物聯網技術在數字化校園建設中的應用，物聯網技術在線上教學平臺等方面的重要性不斷凸顯。物聯網發展的前提基礎是“物”與“網”的連接，連接打通了物理空間的壁壘，讓數據在云端匯合，每個“個體”都能通過云平臺對接到需求，從而消除消息孤島。

結論

物聯網是在互聯網技術基礎上的拓展和提升，其核心仍是網絡技術，關鍵在于數據收集和分析。在教育領域特別是跨區域教育中，由于其基于傳感器搭配識別技術構成的感知識別系統能更為有效精準地收集數據，形成了比生物更精確、更敏銳的視覺聽覺、觸覺、嗅覺，最具多變性的“人”的知識吸收狀態等也能視為可監控的“物”，因此，可以實現遠距離的教學管理和教學相關把控。通過終端數據收集和相關數據分析，能更為精準地把握受教育者學習和吸收的效果，做到真正的因材施教。目前，物聯網技術正在加速促進各行各業的轉型升級，并在社會相關領域業發揮了巨大的作用。隨著技術的發展與成熟，在教育領域的智慧教育系統、教育云平臺、智慧校園管理等方面已得以規模化驗證并應用于實踐，將來在區域教育中物聯網的案例和成果會越來越多，數據驅動的物聯網應用于教育教學、交流討論、跨境管理等多個方面，讓教育的精細化、個性化和實效性能跨越區域距離和文化差異的阻礙并得以實現。然而，基于網絡和設備系統的互聯互通，網絡連接的對象不斷擴展，為不利言論等傳播提供了渠道，網絡安全問題也隨之會帶來一些隱患。與此同時，物聯網在教育領域的運用，數據采集與整合、教學資源開發與利用、大數據的形成與利用率等方面存在不足，信息技術人員與教育業務、管理人員的融合需要加強，相關人才和資源建設還不完善，需要不斷地研發、探索和實踐，物聯網在教育國際化的真正作用才能充分地發揮出來。教育國際化需要走得快還要走得穩，相關研究和分析將在未來繼續進行。

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作者：曾曉霞 單位：東莞職業技術學院