物联网下泛在学习模式的构建范文

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1基于物联网的泛在学习环境框架设计

学习环境有狭义和广义之分，在不同语境中学习环境指代的含义也有所区别。从微观层面看，一间教室可以称为学习环境、一所学校也可以称为学习环境；而整个社会状况、国家教育政策则可以视为宏观学习环境。与此类此，基于物联网的泛在学习环境也可以分为宏观及微观两个层面。

1.1宏观学习环境杨闽提出了基于物联网的泛在学习环境，主要包括以下几个部分：物联网环境、泛在学习资源、泛在学习服务与支持。详见图1。

1.1.1物联网环境在物联网环境中，利用射频识别（RadioFrequen-cyIdentification，RFID）、光声电磁传感器、全球定位系统（GlobalPositioningSystem，GPS）、专家系统（ExpertSystems，ES）、决策支持系统（DecisionSup-portSystems，DSS）以及激光扫描器等各种信息传感设备将物体与互联网连接起来，把网络所实现的人与人之间的互联扩大到了所有事物之间的连通。它将整个人类社会无缝地连接起来，把社区、家庭、工作场所以及教育机构等等都有机地整合到一起，从而有效地实现了人机交互、人物交互和人人交互。

1.1.2泛在学习资源在网络学习环境中，学习资源主要指文本、图像、录像、动画等，由于网络传输性能与资源制作技术所带有的局限性,数字化学习资源不能满足使用者多方面学习需求方面。而泛在学习资源能根据学习者的即时需求、学习兴趣,让学习随时随地按照获取多种适应性资源，如三维影像视频、虚拟仿真资源、移动数据、海量科学数据等。

1.1.3泛在学习服务与支持学习者身上携带的移动智能学习设备，以及遍布在各地的物联网终端传感器等，构成了常时性学习所需要的无所不在的学习环境基础，实现了人与物、物与物之的交互，结合境脉感知技术使得泛在学习服务更加智能化、人性化，使得在充分考虑学习者的学习需求、学习兴趣、学习风格的基础上提供最合适的学习资源和学习服务成为可能。

1.2微观的泛在学习环境宏观的泛在学习环境为我们描述了一个理想状况下的泛在学习框架，它需要在全社会物联网高度发达的条件下才能实现，而实际上这种理想的环境是不存在的。目前有许多研究者在构建泛在学习环境领域做了大量的研究工作，涌现了许多带有泛在学习环境特征的个案，在某些局部（如一个教室、一个教学专题范围）实现了一定程度上的泛在学习。这些已经实现的泛在学习环境就是微观的泛在学习环境。比如，目前已经出现的智能教室就是这种学习环境。所谓智能教室就是利用部署在教室里的各类传感去设备，通过无线网络，自动控制教室里的计算机、投影仪、交互式白板等光、声、视、电设备，形成以智能空间技术为特征的增强型教室。在智能教室的泛在学习环境中，师生能无缝地接入资源和从事教与学活动：教室的照明可以根据室内外光线的明暗进行自动调节，使室内光线处于最佳状态，增强感官刺激；根据教室环境温湿度自动控制教室空气的新鲜度，增加活跃氛围；教师步入教室后，教学设备会自动调整到其预先设定的状态，展开教授的多媒体课件；学生进入教室后，课桌椅会根据学生个性化特点和偏好自动调节。更为重要的是，智能教室针对教学的不同环节提供贴切的技术支持，使得教师可以专注于教学、学生专注于学习，减少在一些事务性上耗费的时间和精力。智能教室使用交互式电子白班实现板书自动保存，并分发给所有学生，进行板书的电子标注凸显重点难点。系统内置的智能芯片能根据教师的授课理念，“领会”教师上课行为意图，自动控制教室内的多媒体录播设备对教学过程进行录播并可通过网络访问，方便学生课后进行复习。可见智能教室是在目前技术条件下实现的泛在学习环境雏形，在一定的空间内较好地体现了泛在学习资源、泛在学习支持与服务的内涵。

2基于物联网的泛在学习模式

随着物联网技术的不断发展，物联网在教育实践中的应用研究的不断深入，出现了许多基于物联网环境支持下开展泛在学习的探索。如利用物联网构建智能化教学环境、丰富实验教学、支持教学管理、拓展课外探究性学习。从实践的教学层次看，有针对中小学教学也有针对高等教育，如无锡市实施的“感知生长”数字农植园项目，就是物联网技术在课外教学的应用实例之一；在高校方面，建设基于RFID的校园一卡通工程对已经成为当前数字化校园建设的必备内容。从以上诸多实践领域来看，基于物联网的泛在学习可分为课堂教学、课外学习和远程教学三个方面，见图2。

2.1物联网支持课堂教学方面这是指在正常的课堂教学环境中，利用物联网技术支持教学的某一环节，从而达到“局部的泛在学习”。主要有实时教学测评、丰富教学资源、支持实验教学等方面的应用。在教学测评方面，，如在大学英语教学时，利用生理学和物理学原理，采用数字录播系统将英语标准口型和标准语音数字化，凸显口型和语音互动的典型特点。基于物联网的互动教学系统，一是可以通过口型示范功能实现标准的英语发音，二是可以提供口型纠错功能，三是能对对学习者的学习情况进行评价、打分和反馈意见。在支持实验教学方面，如某农业院校在实践基地花卉种植场安装农业物联网智能环境综合监控系统，在教学时可通过该系统可以实时检测花卉大棚内的环境因素数据（气温、湿度、日照度），结合视频录像中花卉的长势情况，分析二者的关系；通过摄像头，可以看到花卉种植技术人员如何实施栽培过程的操作技术。大大缩小了课堂与生产实践的距离。

2.2物联网支持课外学习方面课外教学活动一直以来是开阔学生知识视野、激发其学习兴趣、培养其科学探究能力的重要手段，基于物联网的课外研究性学习模式就是拓展课外教学活动宽度和深度的创新模式。无锡市建设的“感知生长”校园数字农植园，就是基于物联网构建的一个微型数字种植系统。该系统运用物联网系统的各种传感器设备，通过网络和视频技术构建数字化种养植环境，实时获取种养殖环境中的土壤养分、pH值、CO2浓度、湿度和光照强度等物理量参数，建立农作物最佳生长条件的实时数据库，供学生观察和记录动植物生长情况，理解生命形成的规律，通过撰写调研报告，展示和分享研究成果。例如在广州、香港和台湾等地在科学教育中开展的基于物联网的“数字化微型气象站”，用来观测环境温度、湿度、风速、风向、气压等指标，开发科学探究学习平台，设计基于科学探究理论的探究专题，在小学科学课程中予以应用。其目的是让学生了解天气常识、分析多个自动气象站的数据来探究当地的气候差异及变化趋势。

2.3物联网支持远程学习方面在网络教育时代，远程学习是一种非常重要的教学方式。由于远程学习是基于媒介的学习，不同于一般的课堂教育模式，教师和学生不能面对面交流。一直以来，如何对远程学习者进行有效的评价是非常困难的问题。而作为新一代感知网络的物联网技术，提供了一种较为公平、公正的远程学习评价手段。远程学习者的学习状况可以通过其自身的某些生物学特征表现出来，物联网可收集远程学习者的眨眼频率、呼吸频率、身体摇摆的次数幅度来作为评价依据。搭建一个具有传感器、射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、实时视频监控系统等功能的远程学习环境，就可以有效地感知学习者的学习状况，检测学习者的注意力集中程度，实施远程学习的评价。

3结束语

随着物联网技术的日益成熟，物联网技术日益渗透到人们日常生活中的各个方面，其在教育中的关注程度也将不断地提升，物联网的应用将对数字化教学产生不可估量的影响。泛在学习是一种理想的学习状态，物联网技术是泛在学习的强有力支持，如何将已有的物联网技术用于泛在学习资源、泛在学习支持与服务方面，仍然是数字化教学领域内亟待研究的课题。

作者：曹亮付志文李湘丽单位：仲恺农业工程学院