物联网时代信息技术在教育与教学中的应用研究.pdf

1、物联网时代信息技术在教育与教学中的应用研究引言：物联网时代信息技术教育已成了大势所趋，它完全能成为信息技术教育的新内容，但机遇与问题共存，挑战与困难同在，我们唯有加强教学研究，搞好教材建设，加快器材配备，才能使其更具生命力，也才能培养出符合信息时代不断更新特点的合格公民。物联网虽是对互联网的拓展和延伸，但却是革命性的，它的根本还是传感网，到如今是借助着因特网、通信网的发展而不断发展着。司法干部管理学院教育课程指导纲要将物联网技术纳入其中作为拓展模块，并放入实际教材中时，我们的任课教师是否已经准备好了却还是个问题。物联网技术的教学中涉及大量的传感知识及最新的物联网应用，对于这些知识的储备目前教师

2、队伍还是比较缺乏的，这一方面需要我们教师自身加强对新事物和新知识的不断充电，另一方面也需要我们的各级教研部门对教师加强培训，以利于他们快速掌握这些新的教学内容。一、信息技术在物联网的作用三十多年来，我们先后经历了单片机、信息教学和如今的物联网系统，每个系统都是一次质的飞跃，一次新的科技革命，随之而来的是对相关人才的需求，以及生产工作节奏的加快和生活质量的提高。单片机可以称之为信息技术的子类。而信息技术是以应用为中心，以计算机技术为基础的，软硬件可裁剪，从而能够适应实际应用中对功能、可靠性、成本、体积、功耗等有严格要求的专用计算机系统。物联网则是在计算机互联网的基础上，利用传感器技术、信息技术、

3、无线数据通信技术等，构造一个覆盖世界上万事万物的“Internet of Things”。在这个网络中，每一件物品能够智能地和所属的网络通信和交换信息，无需人工干预，且不以通用计算机的形式出现，那么这就需要嵌入式技术的支持。正是嵌入式技术，才能把识别和标识后的物品和传感器正常的结合，才能把传感器嵌入到日常应用中，从而形成了万事万物的信息交换网。所以说，嵌入式技术是物联网的唯一物联手段。目前来说，嵌入式和物联网技术已经无处不在，并广泛地应用在工业、农业、教育、国防、网络、电信、医疗等领域，嵌入式技术为物联网的发展提供了有力的技术支撑，而物联网为嵌入式技术的发展提供了新的挑战和更广阔的应用领域。总

4、之，物联网虽然涉及了传感器技术、网络及通信技术、信息处理技术、信息教学技术等，但是这些技术的实现都是需要嵌入式技术的结合。二、目前信息教学存在的问题2000 年以后，国内大部分高校都开设了信息相关的课程，基本上走的还是ARM+LINUX、ARM+Wince 的路线。信息技术教学涉及的内容较多，基础知识包括操作系统原理、程序设计知识、电路基础、接口技术等，专业知识（偏软件方向）包括信息技术结构原理、ARM 指令系统、ARM 系统接口技术、嵌入式 linux 开发技术等，专业知识（偏硬件方向）包括 PCB 绘制、嵌入式硬件设计与实现等，这是基本的教学内容，当然还涉及到传感器技术、网络与通信技术等。

5、教学难度大，任务重。信息时代的教学重点突出了嵌入式的应用，但是，就目前的嵌入式教学发展来说，还是存在着一些问题：随着物联网时代的到来，嵌入式作为主要的技术，这种单纯以信息技术为应用背景的教学体系已经不能满足时代的需要。信息技术是理论和实践相结合的学科，必须有较强的理论基础，也必须通过大量的实验来提升专业实力。但是对于企业需求上来看，应该更加注重实践课程，大约占总课时的一半以上。信息技术要求软件、硬件通吃，目前的教学体系也是这样的一个导向，但是通过实际情况看，学生掌握其中的一个方向都比较困难。担任教学的老师大多没有相关的企业工作经验，虽然能够教授新的技术，但是缺乏相关的工作经验，无法给学生提供项

6、目开发经验。三、信息技术教学中的改进（一）课程体系调整随着物联网时代的到来，已经有 50 多所院校开设了物联网工程的相关专业，那么对于没有物联网专业而开设了信息专业的院校来说，原有的信息技术的教学体系已经不满足社会对物联网人才的需求，需要适时调整自己的教学计划。在原有的课程体系的技术上添加面向物联网的基础学科和应用学科。添加的面向物联网的基础学科涉及到物联网的基础知识，帮助学生了解物联网所用的部分技术，而应用学科包括了物联网的物联原理和网络安全，便于学生进行物联网系统的实践。（二）实践环节改进在实践教学中，需要贯彻“面向教学、面向科研，培养具有创新精神和实践能力的人才”的指导方针，将基础研究和

7、工程性研究相结合，以培养学生的创新能力和实践能力为使命。高度重视实践环节，推进实验内容和实验模式的改革和创新，培养学生的实践动手能力、分析问题和解决问题的能力；组织学生积极参与科学研究，进行创新性实验和实践，提升学生创新精神和创新能力；与社会、行业以及企事业单位共同建设实习、实践教学基地，加强产学研合作。在课程实验教学内容上，一是突出知识的综合运用能力培养，二是突出物联网工程系统分析设计能力培养，围绕物联网基础技术及其专业方向，设立多个实验项目。三是突出团队精神和创新能力培养，鼓励学生结合科研项目开展创新性课题研究，使学生受到严格的工程训练，强化培养了学生的科研素养、工程实践能力、创新能力和团

8、队协作能力。在实践教学方面，以信息技术为核心的情况下新增相关的基础实验内容主要包括感知实验、接入实验和综合应用实验。物联网传感技术实验包括传感器实验和传感网实验。传感器实验重点在于掌握传感器的应用，能够完成接口电路设计、传感器信息采集和信号分析。传感网实验让学生着重学习传感网络相关知识，能够进行通信网络拓扑结构、通信帧结构设计、通信协议分析和简单的通信协议设计。物联网接入技术教学实验中包含多种射频识别和传感器节点以及路由器网络等硬件，以及网络协议的和数据采集控制软件。可以在 ARM 处理器为内核的网关上，完成多种无线网络管理、传感器和射频识别信息处理，通过不同无线和有线网络路径，将数据传输到物

9、联网的中心服务器数据库和互联网；并利用网络监控软件，在 PC 上完成网络监控、网络维护和数据库管理。物联网应用实验包括传感器、网络、数字控制系统、应用软件系统等各个组成环节，模拟物联网的真实应用，能够让学生对物联网的各种组件和应用有更为深刻的理解。（三）教学方法在设置好的课程体系和实践环节的基础，适当调整教学方法，来保证物联网时代的信息技术教学更加有序、有效地进行。虽然我们设置的课程体系包括软硬件，但是我们应该鼓励学生找准自己的方向，要么专攻硬件，要么主修软件。从行业需求上来说，学生掌握偏软件的嵌入式方向是个不错的选择，从而可以相应的减少对硬件知识的深入程度。采用项目化的方法。选取合适的项目进

10、行实训，从事信息教学的教师大多没有相关的项目开发经验，可以聘请企业中经验丰富的员工进行指导，让学生接触到最前沿的课题中去。针对学生学习的特点，在增加部分物联网课程的基础上，精简理论教学内容，增加实践课程，并拓宽知识面。通过第二课堂活动，设置几个物联网方向的实训课题，组织学生按兴趣选取相关的实训进行开发。四、结束语从目前的教学现状来看，有些开设了物联网技术拓展模块的学校的教师，在教学方法上还是沿用着以往传统的信息技术教学方式，如任务驱动等。这些教学方法固然经典，但未必能适应现在的物联网技术教学，因为在介绍各类传感器时需要设计与开发各种探究实验，以利于学生能理解各类传感器的特点和工作原理，或在体验与设计物联网的智能应用时也希望能设计并实践各种创新实验，所以对实验教学法的研究可以说是一个突破点，这就需要我们在实验准备、实验设计、实验实施和实验总结等的方法上加以研究，以求在信息技术的教学方法上有所突破。在物联网飞速发展的背景下，嵌入式作为重要的物联手段，我们应该适时调整信息技术教学的计划，精简理论内容，增加实践课题，立足实际，紧随时代的发展，形成一个更加智慧的教学体系。参考文献1魏晓宁.物联网实验教学初探J.计算机时代，2013.2南瑞亭.物联网与智能家居教学系统J.自动化与信息工程，2014.（作者单位：辽宁公安司法管理干部学院）