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中小学开展物联网教育的思考与研究

教育装备采购网 2016-08-12 10:55 围观1112次

  物联网技术是继计算机和互联网之后出现的又一革命性技术,推动了世界信息产业的改革浪潮。观其发展,短短的时间就引起了产业内的重大战略动荡,各国也将其列为拯救经济危机的战略方针。我国为建设创新型发展国家,已将创新和科技进步作为社会发展的源动力。深刻的技术革命和教育体制改革,极大地促进了创新教育事业的发展,技术改革正在成为创新教育发展的动力。因此,探讨物联网在教育中的应用具有重要的实践和理论意义。

  一、物联网发展现状及对现代教育的影响

  时势造英雄,需求造市场。物联网借政策东风,在多个领域开花结果,智能家居、智能城市、智能交通、智能校园,无处不吹动着“物联风”。它给人们的生活、工作和学习带来了更智能、更便捷的变革。从学术界角度看,物联网创造性地继承和发展了传感器网络、泛在网络、云计算、RFID等信息技术的优点,形成了一个系统、有机的体系结构,具备一个清晰的发展脉络和可以预期的未来目标,它的应用领域包括电子门票、手机支付、车牌识别、不停车收费、港口集装箱管理、食品安全管理等。

  从产业界角度看,物联网是以感知为核心的物物互联的综合信息系统,提供了打破不同行业各自封闭发展现状的方式,创造了不同产业相互结合的机遇,是继计算机、互联网之后,信息产业的又一新的经济增长点,甚至可以将其归为人类社会发展的一个时代,即石器时代——青铜器时代——蒸汽时代——电气时代——信息时代——物联网时代。在物联网时代,我们的生活将会怎样呢?凭借你佩戴的电子饰品,房子可以识别你的身份,判断你所在的位置,并为你提供合适的服务;在同一房间里,不同人会听到不同的音乐;当有人打来电话时,整个房子里只有距离人最近的话机才会响起……

  尽管不同教育阶段对学生创新要求有所不同,但对创新意识、创新思维、创新能力、创新人格的培养,是创新教育在不同教育阶段的共同目标。继计算机和互联网之后的又一重大革命性技术物联网的横空出世,将世界信息产业又推上了一次改革浪潮。而国家也敏锐地捕捉到了物联网发展的无穷潜力。

  2013年2月,国务院发布《关于推进物联网有序健康发展的指导意见》,缓解了部分企业资金链难题,给物联网产业发展注入了新的活力。国家发改委、工业和信息化部、科技部三部委联合印发了《物联网发展专项行动计划》,对物联网行业健康发展具有重大影响。物联网对加快转变经济发展方式具有重要推动作用,也为整个信息通信产业发展提供重要契机。随着全球对物联网发展的推进,物联网在技术标准研究、产品研发和部署、行业应用领域和政府服务等方面,不断拓展并呈现出一些新的态势。据Forrester等机构预测,到2020年,物物互联业务将是人人互联业务的30倍,成为一个具有万亿级产值规模的新兴产业。

  除此之外,物联网技术的出现,能够为创建信息化学习环境起到积极的推动作用。探索物联网技术与课程整合,即在现代物联网技术条件下为学生创设一个开放的课堂,丰富学习内容,给学生更大的信息量。物联网技术将对学习者与教学者产生深远而又持久的影响,这将是一场教学方式革命性的变革。学习方式(比如时间、地点、资源、环境)发生变化,教学内容和学生自身发展之间的联系也将剧增,新的教学模式更能体现课程改革的新理念,使参与者都能得到充分发展。有物联网技术作为学习的主要辅助工具,学生可利用的资源就可满足其个性化、多样性、区别化的需求,就会更加积极踊跃地参与学习过程,才能不断探索与思考。

  对教师而言,在以往传统教学中起主导作用的粉笔、黑板、教材等载体和手段,如今已被以计算机、传感器为主要工具所营造的教学环境所代替。教师不仅可以灵活选择一些教学素材,而且还可以大胆尝试,创设一些独特的教学环境,设计更加开放互动的参与式教学活动,使得主体性教学得到实现,师生关系得到改变,从而成为真正的合作者。在教学、学习理论方面深入开辟一种全新的教学方法,丰富和进一步发展探究性学习模式的理论体系,能够有力地促使教师转变现有的教学观、学生观,寻找到培养学生探究、创新精神和实践能力的有效途径,以便更好地推进素质教育。

  二、物联网教育面临的困难

  现如今,在中学开展物联网教育仍然面临很严峻的形势。

  作为一个新兴概念,物联网并未有一个权威而系统的定义。大部分中学进行物联网教育的方式是通过其他科目老师兼任来进行。这些老师也并未接受过物联网知识体系的教育,单单是根据自己的理解来进行带有主观意识的知识普及。这样不仅消耗了这些科目老师有限的精力,而且老师普及的物联网知识不一定系统和权威。

  其次,现在的中学对于物联网教育的方式也有待商榷。目前大多数的物联网教育都属于体验性质的实验,即将已经设计好的实验按照既定步骤重现出来,比如说智能家居体验室,会设计每个学生进来之后每一步都应该怎么做。这种方式对创新思维和动手能力的训练程度是有限的,实际上并未训练学生独立思考的能力,这与物联网教育的目的背道而驰。因此,应该设计针对中学生特点的创新性实验环节,充分发挥物联网实验设备的作用和优势。

  最重要的一点,也是最根本的一点,推行物联网的教育缺少权威成套的系统化教育。长期的碎片化学习对于学生认知物联网并非好事,不仅起不到预先普及物联网概念的效果,甚至还会适得其反。

  现在,物联网得到了各国政府及企业、高校的高度重视,在不同行业的应用推广也取得了累累硕果,但是在教育领域我们还有很长的路要走——如何将物联网课程与现有课程资源整合,提高学生们的创新能力。国外对物联网的应用研究还停留在无线传感网络节点方面,并没有深入到实际的应用领域,而我国在“感知中国”已经形成了自己独特的物联网创新教育示范园区。发展创新教育是百年大业,功在当代,利在千秋。因此,解决当下面临的问题对于我们取得物联网教育的制高点十分关键。

  三、物联网教育的思考

  针对我们在物联网教育中的师资问题,有以下两种思路可以参考。

  第一种,在中学和大学之间建立虚拟联合教研室。大学作为国家最开放最敏锐的教育基地,对物联网知识体系的理解更加准确和完善,所掌握的知识也更加前沿。在大学和中学之间建立这样一种联系,有助于中学师生接触到前沿权威的物联网教育。联系形式是多种多样的,不拘泥于地域,不拘泥于时间,完全可以借助于现有的网络平台,实现在线教育。

  第二种,物联网教育对教师有很高的要求,因此必须关注师资培训,注重师资队伍建设和教科研工作。通过过关课、教师结对、青年教师汇报课、专业培训等系列活动,提升教师的整体教育教学水平,打造一支师德高尚、业务精湛、团结协作、有创新、有活力的学习型教师团队。

  针对当前物联网教育实验内容单一、不系统的问题,首先应当充分尊重学生的自由思考和发散思维的能力。当然,完善物联网教育配套资源建设也是必不可少的,其中包括教材,实验方案,实验指导书以及硬件资源的建设。要加大物联网创新教育教学环境的建设投入。物联网走进校园,不仅仅依靠教育者在课程构思上的努力,同时也需要政府和社会的资金支持,这个教学环境需要稳定安全的物联网络、先进的实验室、优良的学习资源库等。软环境一般指营造一个整体优化、民主、自由、开放的创新学习氛围。比如学校的校风、学风,一种思想活跃、百家争鸣的学术氛围。完善物联网创新教育的校园制度,目的是保证物联网创新教育走上科学化、制度化、高效化轨道。在这期间开创一种探究性教学模式,为学生创设情境、启发思考。

  物联网教育模式的教学活动总是围绕某个知识点展开。这个知识点是由教师根据学生的知识基础,结合教学目标的要求,由学科中的与现实生活息息相关的问题来确定。确定好知识点之后,启发学生思考,这个环节必不可少。教师提出的问题有没有启发性,能否引发学生思考,是物联网教育能否取得应有的效果,乃至成败的关键。

  四、结语

  如今科技与创新扮演着举足轻重的角色,开展包括物联网技术在内的信息技术与课程整合更有利于激发学生的学习兴趣,更能充分体现学生学习的主体作用。

  在传统的教学过程中,从教学内容的编排,教学策略的制定,教学方法、教学步骤的实施,到学生要做的各种练习都是老师自己安排好的,学生只是被动地接受。而在信息化教学环境中,学生则可以按照自己的学习兴趣和学习基础选择所要学习的内容和适合自己水平的练习,既可以用个别化教学策略,也可以用合作讨论的策略。这就是说,学生主动参与到交互式教学环境中进行学习,而不是所有过程都按照老师的安排进行,这也体现了新课程理念的核心理念“学生为中心”。

  因此,以计算机技术、网络技术、物联网技术为核心的新一代的信息技术应与各学科的课程有机整合,充分发挥学生的主动性与创造性,从而达到物联网教育的效果。

  (北京理工大学计算机学院 沈蒙)

来源:《北京教育技术装备》 责任编辑:黄磊 我要投稿
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