物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型作用

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摘要：隨著教育手段的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)教育等模式被廣泛運(yùn)用，教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型迫在眉睫。但教育以人為本，必須將“人”視為變化性最強(qiáng)的“物”而納入網(wǎng)絡(luò)體系中。因此，在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上發(fā)展出來的，將“人”納入物物相連的大體系中的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對(duì)教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型有著重大而深遠(yuǎn)的意義。

關(guān)鍵詞：教育轉(zhuǎn)型；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；數(shù)字化；人機(jī)互聯(lián)

隨著教育的發(fā)展和教育手段的不斷開發(fā)，“互聯(lián)網(wǎng)＋”模式、在線教育等形式如火如荼地進(jìn)行著，相關(guān)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(xué)習(xí)主體—“學(xué)生”的多樣性和個(gè)性化，必須將作為學(xué)生的“人”作為重點(diǎn)內(nèi)容納入整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)才能真正完成教育的目的。因此，探索物聯(lián)網(wǎng)在教育領(lǐng)域的研發(fā)與運(yùn)用，是目前確保繼續(xù)推進(jìn)我國(guó)教育不斷發(fā)展，占領(lǐng)國(guó)際高地的最佳方法之一?；ヂ?lián)網(wǎng)教學(xué)在世界范圍內(nèi)有著幾十年的發(fā)展歷史，相關(guān)技術(shù)相對(duì)成熟。但僅利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)傳授知識(shí)，無(wú)法保證受教育者的學(xué)習(xí)效果。必須將教育中的“人”納入網(wǎng)絡(luò)大系統(tǒng)中，因此物聯(lián)網(wǎng)對(duì)教育信息化、數(shù)字化轉(zhuǎn)型的作用得以體現(xiàn)。

一、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在教育領(lǐng)域的運(yùn)用

物聯(lián)網(wǎng)是繼互聯(lián)網(wǎng)之后的第三次信息產(chǎn)業(yè)革命，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的拓展和延伸，通過各種傳感設(shè)備，將所有用戶端的物體基以電信網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)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(jìn)行交流”，簡(jiǎn)而言之就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。而物聯(lián)網(wǎng)中的“物”，不是簡(jiǎn)單泛指的一般物體，而是在普通意義是萬(wàn)事萬(wàn)物上賦予響應(yīng)信息接收器、數(shù)據(jù)發(fā)送器和傳輸通路、信息存儲(chǔ)和處理功能、相應(yīng)的程序和操作系統(tǒng)，并遵循通信協(xié)議，具備可識(shí)別的獨(dú)特編號(hào)。物聯(lián)網(wǎng)是通過感應(yīng)器、定位系統(tǒng)、人工智能、掃描器等信息傳感設(shè)備，遵循相關(guān)協(xié)議將任何物體與互聯(lián)網(wǎng)相連接，分為感知識(shí)別、網(wǎng)絡(luò)傳輸、平臺(tái)控制和終端應(yīng)用四大體系，借由傳播媒介進(jìn)行信息交換和通信。可以說，物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合終端事物的應(yīng)用拓展，是基于網(wǎng)絡(luò)、但又超越網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際應(yīng)用。據(jù)記載，物聯(lián)網(wǎng)發(fā)端于1990年約翰·拉姆基發(fā)明的聯(lián)網(wǎng)烤面包機(jī)，從那以后，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)逐漸運(yùn)用到如煙霧報(bào)警器、自動(dòng)販賣機(jī)等日常生活中。1998年英國(guó)工程師KevinAshton最早提出物聯(lián)網(wǎng)的概念，熱水器、空調(diào)等家居生活子系統(tǒng)也實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)連接，信息科技產(chǎn)業(yè)從簡(jiǎn)單的資料查詢和電子通信等互聯(lián)網(wǎng)形式逐步過渡到實(shí)現(xiàn)實(shí)物設(shè)備的連接的物聯(lián)網(wǎng)模式。2005年11月27日，國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）在突尼斯的信息社會(huì)峰會(huì)上發(fā)布了《ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005：物聯(lián)網(wǎng)》，正式提出了物聯(lián)網(wǎng)的概念。2009年隨著智能終端的普及，物聯(lián)網(wǎng)的概念正式興起。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展了許多細(xì)分市場(chǎng)，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)收益。2019年5G進(jìn)入商用階段，萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代正式開啟。任何事物、萬(wàn)物之間以及事物與人腦中的概念是相互關(guān)聯(lián)的，物聯(lián)網(wǎng)的潛力在于所有能想想的事物都將通過網(wǎng)絡(luò)連接，開發(fā)技術(shù)發(fā)展科技、整合資源以及萬(wàn)物關(guān)聯(lián)，物聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)將繼續(xù)以高速發(fā)展，并為人類社會(huì)的發(fā)展和文明進(jìn)步帶來無(wú)限可能。隨著人工智能的發(fā)展，智慧家居、智慧交通、智慧電網(wǎng)、智慧城市等方面的推進(jìn)，再加上5G賦能，華為、中興等一批高科技信息企業(yè)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的大布局，物聯(lián)網(wǎng)概念在其他行業(yè)中的運(yùn)用具有很大的優(yōu)勢(shì)，符合現(xiàn)代化社會(huì)建設(shè)和未來發(fā)展理念。不僅是醫(yī)療、交通、運(yùn)輸、安全等行業(yè)中顯現(xiàn)出物聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)，其在教育領(lǐng)域的運(yùn)用，也充分彰顯科技優(yōu)越性和時(shí)代進(jìn)步性。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，教育領(lǐng)域正在發(fā)生結(jié)構(gòu)性轉(zhuǎn)變，教學(xué)工具、媒介、模式等都在發(fā)生著翻天覆地的變化，從一支粉筆走天下到網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，從散發(fā)著油墨香的試卷到在線考試，一系列信息化改革不斷發(fā)生，數(shù)字化和信息化在這一過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。包含人工智能、信息化、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等內(nèi)容的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在教育行業(yè)的應(yīng)用，通過設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)和擴(kuò)展了教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間的交互關(guān)系，將傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中的人與人的聯(lián)系拓展到包含萬(wàn)物與網(wǎng)絡(luò)的體系中。通過知識(shí)轉(zhuǎn)移67模式、信息共享系統(tǒng)等的發(fā)展，智慧教育趨向成熟，并存在著較大的發(fā)展空間。

二、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)教育資源數(shù)字化建設(shè)的作用

隨著信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)步，世界各國(guó)紛紛重視教育革新。特別是當(dāng)前的國(guó)際形勢(shì)下，各國(guó)高度重教育資源的數(shù)字化建設(shè)。2020年11月，歐洲職業(yè)培訓(xùn)會(huì)議提出“教育與培訓(xùn)的綠色、數(shù)字化轉(zhuǎn)型”，2021年2月，德國(guó)發(fā)起了“數(shù)字教育”倡議，旨在改善整個(gè)教育路徑，借此整合現(xiàn)有的國(guó)內(nèi)國(guó)際平臺(tái)，使每個(gè)用戶都可以集中訪問教育資源。互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)在教育領(lǐng)域中掀起了一場(chǎng)科技革命，但基于互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)呈現(xiàn)為教育的單向流動(dòng)，對(duì)教學(xué)時(shí)效性提升等方面存在著一定的局限性。人機(jī)互聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)，為突破這些局限提供了有效手段。在推進(jìn)教育新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，建設(shè)適合教育教學(xué)需要的、隨時(shí)隨地可利用的數(shù)字化教學(xué)資源庫(kù)是一項(xiàng)重要內(nèi)容。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的引入，互聯(lián)網(wǎng)＋教育模式的應(yīng)用推廣，相關(guān)教學(xué)資源可即時(shí)碎片化上傳到云端存儲(chǔ)，并可通過平臺(tái)學(xué)習(xí)、轉(zhuǎn)發(fā)；借助物聯(lián)網(wǎng)的終端監(jiān)控與管理，將學(xué)生學(xué)習(xí)效果等個(gè)性化情況進(jìn)行數(shù)字化收集并加以信息化處理；運(yùn)用大數(shù)據(jù)方法，研究教與學(xué)的規(guī)律，能更好地進(jìn)一步優(yōu)化數(shù)字化教學(xué)資源，搭建數(shù)字化教學(xué)資源庫(kù)?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)采集、處理、分析學(xué)生聽課效果等相關(guān)信息，這將為教學(xué)資源的數(shù)字化建設(shè)的調(diào)整與改進(jìn)提供基礎(chǔ)信息，更利于標(biāo)準(zhǔn)化、科學(xué)化、動(dòng)態(tài)化和共享化教學(xué)資源平臺(tái)的優(yōu)化完善。特別是在國(guó)家推進(jìn)區(qū)域教育公平建設(shè)中，教學(xué)水平和學(xué)生群體個(gè)性化表現(xiàn)更為突出。以高等職業(yè)教育為例，專業(yè)人才培養(yǎng)的教學(xué)體系，可以基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，采集、處理、分析教學(xué)數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上針對(duì)性制定理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)等相結(jié)合的多元化教材；教學(xué)過程中，可以及時(shí)跟進(jìn)教學(xué)進(jìn)度和學(xué)習(xí)效果，及時(shí)進(jìn)行教學(xué)評(píng)價(jià)，通過物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、云計(jì)算等技術(shù)和工具，不斷優(yōu)化升級(jí)教學(xué)資源，更好的保障跨地區(qū)的教學(xué)效果。

三、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在數(shù)字化課堂中的作用

基于互聯(lián)網(wǎng)模式的教學(xué)，在很大的程度上突破了傳統(tǒng)教育的局限，豐富了教學(xué)模式，也很大程度上擴(kuò)大了受教育者的規(guī)模。但是，不論是慕課、Spoc，還是線上線下混合式教學(xué)，其仍局限于以教師為主的教學(xué)模式，信息的流動(dòng)仍然以教師向?qū)W生的單向輸出為主，學(xué)生仍在被動(dòng)地接受知識(shí)?；谖锫?lián)網(wǎng)的課堂教學(xué)中，“物”的概念由實(shí)體概念，延展到人，人的行為、反應(yīng)和感知等轉(zhuǎn)換為可采集、可分析的數(shù)據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用，給教育帶來的轉(zhuǎn)變，主要表現(xiàn)在通過“人—機(jī)—物”的無(wú)縫互聯(lián)互通，將人的行為、反應(yīng)和感知等轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)并加以儲(chǔ)存和數(shù)據(jù)分析，借此構(gòu)建出每一個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和知識(shí)掌握模型，經(jīng)與預(yù)先設(shè)定的教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行分析對(duì)比，從而制訂出個(gè)性化有針對(duì)性的教學(xué)改進(jìn)方案，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教學(xué)和精細(xì)化教學(xué)評(píng)價(jià)，切實(shí)提高教學(xué)實(shí)效性。基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的數(shù)字化課堂，讓學(xué)生借由多樣化終端設(shè)備，更多地參與到課堂互動(dòng)，在這種支持人與人、人與物、物與物之間互聯(lián)互通的模式下，傳統(tǒng)的單向教學(xué)信息輸出轉(zhuǎn)向交互式教學(xué)，突出“以人為本”的教育理念。課堂教學(xué)中，互動(dòng)式白板、錄播系統(tǒng)、互通系統(tǒng)、分享系統(tǒng)等基礎(chǔ)物聯(lián)網(wǎng)方法和技術(shù)的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了“人—機(jī)—物”的基本互聯(lián)，由傳統(tǒng)教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)楦咝湔n、師生交互、生生交互的新的教學(xué)模式。目前更多感知識(shí)別交互設(shè)備的出現(xiàn)，以及在教育領(lǐng)域的應(yīng)用探索，如具備心理學(xué)測(cè)試功能的可穿戴智能設(shè)備，如智能手環(huán)、智能眼鏡等，可以實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)和記錄學(xué)生在課堂上的眼球運(yùn)動(dòng)、血壓、心跳、腦電圖等信息，實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換成相關(guān)數(shù)字信息并通過數(shù)據(jù)分析和網(wǎng)絡(luò)傳輸，并在課后得出每個(gè)學(xué)生的課堂表現(xiàn)情況報(bào)告，借助大數(shù)據(jù)分析，就能導(dǎo)出每一學(xué)生的學(xué)習(xí)規(guī)律模型，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)分層化與個(gè)性化相結(jié)合的教學(xué)。這種基于物聯(lián)網(wǎng)的教學(xué)不受地域的局限，同時(shí)基于數(shù)理統(tǒng)計(jì)和分析，有助于更好地把握其規(guī)律及時(shí)制定和調(diào)整人才培養(yǎng)方案。

四、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在數(shù)字化校園管理中的作用

數(shù)字化校園是以數(shù)字化信息和網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)上建立起來的對(duì)教學(xué)、科研、管理、技術(shù)服務(wù)、生活服務(wù)等校園信息的收集、處理、整合、存儲(chǔ)、傳輸和應(yīng)用，使數(shù)字資源得到充分優(yōu)化利用的一種虛擬教育環(huán)境。通過實(shí)現(xiàn)從環(huán)境（包括設(shè)備、教室等）、資源（如圖書、講義、課件等）到應(yīng)用（包括教、學(xué)、管理、服務(wù)、辦公等）的全部數(shù)字化，在傳統(tǒng)校園基礎(chǔ)上構(gòu)建一個(gè)數(shù)字空間，以拓展現(xiàn)實(shí)校園的時(shí)間和空間維度，提升傳統(tǒng)校園的運(yùn)行效率，擴(kuò)展傳統(tǒng)校園的業(yè)務(wù)功能，最終實(shí)現(xiàn)教育過程的全面信息化，從而達(dá)到提高管理水平和效率的目的。數(shù)字化校園具體是指以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，以網(wǎng)絡(luò)、人工智能、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)為核心，基于學(xué)校的各種需求構(gòu)建的統(tǒng)一的信息化的綜合管理平臺(tái)，以全方位的服務(wù)為起點(diǎn)，以克服空間距離困難、促進(jìn)信息科技技術(shù)與教育教學(xué)融合、實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源和先關(guān)數(shù)據(jù)信息的交互共享為目的，提供一種環(huán)境全面感知、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)據(jù)化、智能化的集教學(xué)、管理、科研和生活服務(wù)為一體的校園環(huán)境?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)校園的可視化數(shù)字管理，促進(jìn)教育資源共享，拓展師生學(xué)習(xí)空間等，具體表現(xiàn)在教師管理上，教師的考勤，身份識(shí)別；在教學(xué)環(huán)境上，通過實(shí)施監(jiān)控校園環(huán)境，開展智能化控制，提高管理效率；在課堂教學(xué)上，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提供了“人—機(jī)—物”的互聯(lián)互通，將虛擬事物加入學(xué)習(xí)環(huán)境中；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)于教育資源共享進(jìn)行了優(yōu)化改善，減少學(xué)校之間教育資源、教育模式以及教育水平的差距。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還能加強(qiáng)校園的節(jié)能降耗，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將校園的能源耗用情況進(jìn)行連接，統(tǒng)一管理，智能分析，有針對(duì)性地提出解決方案；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下數(shù)字化校園的建設(shè)，還會(huì)推動(dòng)平安校園的建設(shè)，發(fā)現(xiàn)可疑情況，能夠及時(shí)報(bào)警。教育完成了一次從“線下”到“線上”的大遷徙，同時(shí)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的理念有了更深的認(rèn)知和體會(huì)，助推了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在數(shù)字化校園建設(shè)中的應(yīng)用，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在線上教學(xué)平臺(tái)等方面的重要性不斷凸顯。物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的前提基礎(chǔ)是“物”與“網(wǎng)”的連接，連接打通了物理空間的壁壘，讓數(shù)據(jù)在云端匯合，每個(gè)“個(gè)體”都能通過云平臺(tái)對(duì)接到需求，從而消除消息孤島。結(jié)論物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)上的拓展和提升，其核心仍是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)收集和分析。在教育領(lǐng)域特別是跨區(qū)域教育中，由于其基于傳感器搭配識(shí)別技術(shù)構(gòu)成的感知識(shí)別系統(tǒng)能更為有效精準(zhǔn)地收集數(shù)據(jù)，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(shí)吸收狀態(tài)等也能視為可監(jiān)控的“物”，因此，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的教學(xué)管理和教學(xué)相關(guān)把控。通過終端數(shù)據(jù)收集和相關(guān)數(shù)據(jù)分析，能更為精準(zhǔn)地把握受教育者學(xué)習(xí)和吸收的效果，做到真正的因材施教。目前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正在加速促進(jìn)各行各業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，并在社會(huì)相關(guān)領(lǐng)域業(yè)發(fā)揮了巨大的作用。隨著技術(shù)的發(fā)展與成熟，在教育領(lǐng)域的智慧教育系統(tǒng)、教育云平臺(tái)、智慧校園管理等方面已得以規(guī)?；?yàn)證并應(yīng)用于實(shí)踐，將來在區(qū)域教育中物聯(lián)網(wǎng)的案例和成果會(huì)越來越多，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于教育教學(xué)、交流討論、跨境管理等多個(gè)方面，讓教育的精細(xì)化、個(gè)性化和實(shí)效性能跨越區(qū)域距離和文化差異的阻礙并得以實(shí)現(xiàn)。然而，基于網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備系統(tǒng)的互聯(lián)互通，網(wǎng)絡(luò)連接的對(duì)象不斷擴(kuò)展，為不利言論等傳播提供了渠道，網(wǎng)絡(luò)安全問題也隨之會(huì)帶來一些隱患。與此同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)在教育領(lǐng)域的運(yùn)用，數(shù)據(jù)采集與整合、教學(xué)資源開發(fā)與利用、大數(shù)據(jù)的形成與利用率等方面存在不足，信息技術(shù)人員與教育業(yè)務(wù)、管理人員的融合需要加強(qiáng)，相關(guān)人才和資源建設(shè)還不完善，需要不斷地研發(fā)、探索和實(shí)踐，物聯(lián)網(wǎng)在教育國(guó)際化的真正作用才能充分地發(fā)揮出來。教育國(guó)際化需要走得快還要走得穩(wěn)，相關(guān)研究和分析將在未來繼續(xù)進(jìn)行。

作者:曾曉霞 單位:東莞職業(yè)技術(shù)學(xué)院