物联网应用于远程教育.ppt

物联网在远程教育中的应用 潘磊 遥测遥控技术 课程读书报告 contents 概念的提出 物联网的概念最初来源与美国麻省理工学院 MIT 在1999年建立的自动识别中心提出的网络无线射频识别 RFID 系统 把所有的物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来 实现智能化的识别和管理 物联网的最早应用 物流管理射频识别技术作为条码识别的替代品 实现对物流系统的智能化管理 但是随着技术的应用和发展 物联网的内涵已经发生了较大变化 2005年ITU在报告中指出 我们正站在一个新的通信时代边缘 信息与通信技术 ICT 的目标已经从满足人与人之间的沟通 发展到实现人与物 物与物之间的链接 无所不在的物联网通信时代即将来临 物联网的全新沟通维度 从任何时间 任何地点 连接任何人 扩展到连接任何物品 万物的连接形成了物联网 物联网的全新连接维度 国内外物联网的发展2009年6月18日 欧盟执委会在世界范围内首次系统的提出了物联网发展和管理的设想 并提出了12项行动保障物联网加速发展 标志着欧盟已经将物联网的实现提上日程 2009年10月13日 韩国通信委员会将物联网市场确定为新增长动力 提出了 通过构建世界最先进的物理网基础设施 打造未来广播通信融合领域超一流信息通信技术强国 的目标 并确定了构建物联网基础设施 发展物联网服务 研发物联网技术 营造物联网扩散环境4大领域和12项详细课题 2009年8月7日 温家宝总理视察无锡时提出 感知中国 理念 由此推动了物联网概念在国内的重视 成为继计算机 互联网和移动通信之后引发新的一轮信息产业浪潮的核心领域 2010年3月5日 温家宝总理在 政府工作报告 将 加快物联网的研发应用 明确纳入重点产业振兴 国务院 发改委 工信部 科技部等都在研究制定促进物联网产业发展的扶持政策 由此推动了中国物联网建设从概念推广 政策制定 配套建设到技术研发的快速发展 狭义上的物联网指连接物品到物品的网络 实现物品的智能化识别和管理 广义上的物联网则可以看作是信息空间与物理空间的融合 将一切事物数字化 网络化 在物品之间 物品与人之间 人与现实环境之间实现高效信息交互方式 并通过新的服务模式使各种信息技术融入社会行为 是信息化在人类社会综合应用达到的更高境界 从上面的定义可以得到物联网的基本特征全面感知可靠传送智能处理 全面感知 利用射频识别 二维码 传感器等感知 捕获 测量技术随时随地对物体进行信息采集和获取 可靠传送 通过将物体接入信息网络 依托各种通信网络 随时随地进行可靠的信息交互和共享 智能处理 利用各种智能计算技术 对海量的感知数据和信息进行分析并处理 实现智能化的决策和控制 物联网信息功能模型 信息传输 信息处理 信息传输 信息实施 信息获取 物理世界 信息 信息 策略 策略 行为 数据 传感器网 包含互联的传感器节点的网络 这些节点通过有线或无线通信交换传感数据 泛在网 无所不在的网络 可实现随时随地与任何人或物之间的通信 涵盖了各种应用 是一个容纳了智能感知 控制 广泛的网络连接及深度的信息通信技术 ICT 应用等技术 超越了原有电信范畴的更大的网络体系 三种网络的区别于联系 感知与标识技术 感知和标识技术是物联网的基础 负责采集物理世界中发生的物理事件和数据 实现外部世界信息的感知和识别 包括多种发展成熟度差异性很大的技术 如传感器 RFID 二维码等 2 网络与通信技术 网络是物联网信息传递和服务支撑的基础设施 通过泛在的互联功能 实现感知信息高可靠性 高安全性传送 3 计算机与服务技术 海量感知信息的计算与处理是物联网的核心支撑 服务和应用则是物联网的最终价值体现 4 管理与支撑技术 随着物联网网络规模的扩大 承载业务的多元化和服务质量要求的提高以及影响网络正常运行因素的增多 管理与支撑技术是保证物联网实现 可运行 可管理 可控制 的关键 包括测量分析 网络管理和安全保障等方面 目前 对物联网在教育中的研究与应用虽然尚处于起步阶段 但是这一方式的提出必然是教育的跨越大发展 其好处在于 有利于建立全面和主动的教学体系有利于构建完全交互与智能的教研环境有利于重构创新和开放的教学模式有利于拓展学习空间 培养学习者自主学习能力 建立全面和主动的教学管理体系在建立教学管理运行体系方面 利用现有物联网的核心技术 RFID技术的支持 有利于完善教学管理的组织系统 评价和考核系统 从而对教学的质量建立保障和监控体系 通过RFID标签和校园智能卡系统的结合 教师可利用物联网系统 对学生的学习情况进行自动的统计 例如 在分组实验教学中 可以对学生的出席和对应的实验器材建立联系 通过RFID系统建立实验室教学管理系统 院校各级教学管理部门也可利用RFID技术 对学生学习情况 到课情况进行分析 从而有利于学生工作部门有针对性地开展思想政治工作 同时还可以对学生在校园的行踪进行监控 设立校园安全控制区域 减少不必要的校园安全事故的发生 建立基于物联网的弹性修学模式 利用物联网信息完整和可追述的特征 学生可以根据本人的兴趣特长 随时修改或完成某一课程的学习 随时选择某一心仪教师的教学 在需要考试时 随时连接到试题库系统并完成考试过程 从而真正实现学分制 建立双向的教学评价和考核系统 有利于实现学生和教师同行对每一次教学的实时评价 根据此评价 学生和教师双方都可以调整教学进度 改善学生的学习效果 提高教学效率 构建完全交互与智能的教研环境利用传感网络 可实现教学环境的实时信息反馈 目前 多数高校已经实施多媒体教学设施进课堂 利用物联网 可对课堂教学设备实现智能控制例如 在教学楼里安装上万个传感器并用IPV6网络进行连接 可根据教室光线强弱自动调节教室光源和投影机的流明度 也可根据教室环境温湿度 通过红外感应设备自动控制教室空气的更换率 更可利用物联网识别技术 建立教师和对应授课教室的关联授权 智能控制教学仪器的使用等 重构创新和开放的教学模式基于物联网教学环境下的教学模式相比于以往的各种教学模式 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 例如 在虚拟社区的学习交互模型中 基于物联网的模式要比给予互联网的模式更能激发出学习者的深层思考 并产生交互 该模式更能引导学习者在每次知识建构 剖析 探讨和问题解决户进行反思 总结和提炼有价值的内容 并在物联网上与其他学习者共享 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例如 中国电信的全球眼技术 其实就是远程监控的物联网应用 与传感系统相结合 学习者就可以利用它完成诸如材料学 气象学 生物学等集成应用领域内的多种科学探究 但是在教育中运用物联网技术还是存在一些问题 怎样解决不同类型教学要素的互联互通 从物联网结构上来看 每个 物品 都需要在物联网中被寻址 更多的口地址将使IPv4资源被耗尽 那就需要IPv6来支撑 但目前 即使是在不同的教学设施之间也存在着通信协议不统一的问题 例如 在接入层面上 GPRS 短信 传感器 TD SCDMA 有线等多种协议类别五花八门 距离 任何人 任务时候 任何地点 都能接入网络的目标还有一定的距离 并且 即使是已接入网络的信息系统很多也并未达到互通 信息孤岛现象较为严重 通信协议统一与否将是制约未来物联网在教学中应用程度的重要因素 如何保障教学应用自身的安全与可控 物联网在教学中应用时 教学设备间联系更紧密 设备和人也连接起来 使得信息采集和交换设备大量使用 所采集的教学信息越来越海量 在这些数据中 哪些属于学术和人员的隐私 必须保护 是此类应用中不能够同避的问题 不解决此问题 数据的泄密将越来越严重 如何解决物联网在教学应用中费用问题 在物联网使用的RFID系统中 核心的部分是芯片 芯片作为物联网关键技术有其自身的特征和要求 诸如 无线射频 低功耗 高度集成 智能可定等 目前 为达成这砦要求的