物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在高校中的應(yīng)用的設(shè)想

景海陽(yáng)李軍政

【摘要】本文基于對(duì)物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)涵、特征及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀的把握，對(duì)比日本U-Japan、韓國(guó)U-Korea，發(fā)現(xiàn)目前只有中國(guó)無(wú)錫的“感知教育“工程是專(zhuān)為促進(jìn)教與學(xué)而構(gòu)建的。由此，進(jìn)一步探討物聯(lián)網(wǎng)在高校教育中的應(yīng)用前景。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng)；感知；智能；高校

【Abstract】This article is based on the meaning of things,characteristics and research situation of certainty,comparing the Japanese U-Japan,South Korea U-Korea,found that at present only in Wuxi,China "perception of education" project is designed to promote the teaching and learning and build The. Thus,further study of things in the future of higher education.

【Key words】of things; perception; intelligent; University

【中圖分類(lèi)號(hào)】G434【文章標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1326-3587（2011）04-0001-03

物聯(lián)網(wǎng)被譽(yù)為后IP時(shí)代信息產(chǎn)業(yè)新一輪競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)，其應(yīng)用價(jià)值正受到全世界的高度重視和普遍關(guān)注。今年兩會(huì)政府工作報(bào)告中首次明確提出要“加快物聯(lián)網(wǎng)的研發(fā)應(yīng)用”。高等教育如何順應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)，服務(wù)國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要，是實(shí)現(xiàn)教育跨越式發(fā)展的題中之義。

一、物聯(lián)網(wǎng)概念及其發(fā)展概況

（一）物聯(lián)網(wǎng)概念。

1、物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)概念起源于1999年美國(guó)麻省理工學(xué)院Auto-ID 實(shí)驗(yàn)室，2005年國(guó)際電信聯(lián)盟把物聯(lián)網(wǎng)定義為一個(gè)4A網(wǎng)絡(luò)，即任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、任何人及任何物的聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)在數(shù)量眾多的日常物體中內(nèi)置的短波移動(dòng)傳感器，為人和物體及物體之間創(chuàng)造了一種新型的網(wǎng)絡(luò)。從這個(gè)意義上講物聯(lián)網(wǎng)就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。它是通過(guò)射頻識(shí)別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。

2、物聯(lián)網(wǎng)的特征。

全面感知：利用RFID，傳感器，二維碼等隨時(shí)隨地獲取物體的信息。

可靠傳遞：通過(guò)各種電信網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的融合，將物體的信息實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地傳遞出去。

智能處理：利用云計(jì)算，模糊識(shí)別等各種智能計(jì)算技術(shù)，對(duì)海量的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行分析和處理，對(duì)物體實(shí)施智能化的控制。

（二）國(guó)內(nèi)外物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展概況。

1、國(guó)外物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展概況。

日本政府自20世紀(jì)90年代中期以來(lái)相繼制定了“E-Japan"、“U-Japan”、“I—Japan”等多項(xiàng)國(guó)家信息技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略，從大規(guī)模開(kāi)展信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)入手，穩(wěn)步推進(jìn)，不斷拓展和深化信息技術(shù)應(yīng)用，以此帶動(dòng)本國(guó)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展。日本政府早在2004年就推出了“U-Japan”計(jì)劃，著力于發(fā)展泛在網(wǎng)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)，并希望由此催生新一代信息科技革命。2009年8月日本提出“智慧泛在”構(gòu)想，將傳感網(wǎng)列為其國(guó)家重點(diǎn)戰(zhàn)略之一，致力于構(gòu)建一個(gè)個(gè)性化的物聯(lián)網(wǎng)智能服務(wù)體系，充分調(diào)動(dòng)日本電子信息企業(yè)積極性，確保日本在信息時(shí)代的國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力始終位于全球第一陣營(yíng)。為了讓數(shù)字信息技術(shù)融入每一個(gè)角落，首先將政策目標(biāo)聚焦在三大公共事業(yè)：電子化政府治理、醫(yī)療健康信息服務(wù)、教育與人才培育。提出到2015年，透過(guò)數(shù)位技術(shù)達(dá)到“新的行政改革”，使行政流程簡(jiǎn)化、效率化、標(biāo)準(zhǔn)化、透明化，同時(shí)推動(dòng)電子病歷、遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程教育等應(yīng)用的發(fā)展。同時(shí)，日本政府希望通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，減輕由于人口老齡化所帶來(lái)的醫(yī)療、養(yǎng)老等社會(huì)負(fù)擔(dān)。物聯(lián)網(wǎng)在日本已滲透到人們衣食住中：松下公司推出的家電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可供主人通過(guò)手機(jī)下載菜譜，通過(guò)冰箱的內(nèi)設(shè)鏡頭查看存儲(chǔ)的食品，以確定需要買(mǎi)什么菜，甚至可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)讓電飯煲自動(dòng)下米做飯；日本還提倡數(shù)字化住宅，通過(guò)有線通信網(wǎng)、衛(wèi)星電視臺(tái)的數(shù)字電視網(wǎng)和移動(dòng)通信網(wǎng)，人們不管在屋里、屋外或是在車(chē)?yán)?，都可以自由自在地接受信息服?wù)。

韓國(guó)政府自1997年起出臺(tái)了一系列推動(dòng)國(guó)家信息化建設(shè)的產(chǎn)業(yè)政策，重點(diǎn)支持泛在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。其最終目的，除了運(yùn)用IT科技為民眾創(chuàng)造食衣住行以及娛樂(lè)等各方面無(wú)所不在的便利生活服務(wù)之外，也希望扶植IT產(chǎn)業(yè)發(fā)展新興應(yīng)用技術(shù)，強(qiáng)化產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)與國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力。2009年10月，韓國(guó)通信委員會(huì)出臺(tái)了《物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)建基本規(guī)劃》，將物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)確定為新增長(zhǎng)動(dòng)力。該規(guī)劃提出，到2012年實(shí)現(xiàn)“通過(guò)構(gòu)建世界最先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)實(shí)施，打造未來(lái)廣播通信融合領(lǐng)域超一流信息通信技術(shù)強(qiáng)國(guó)”的目標(biāo)，并確定了構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施、發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)、研發(fā)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、營(yíng)造物聯(lián)網(wǎng)擴(kuò)散環(huán)境等4大領(lǐng)域、12項(xiàng)詳細(xì)課題。

此外，法國(guó)、德國(guó)、澳大利亞、新加坡等國(guó)也在加緊部署物聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略，加快推進(jìn)下一代網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)步伐。

2008年，IBM提出“智慧地球”概念。2009年，歐盟委員會(huì)以政策文件的形式對(duì)外發(fā)布了物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略，提出要讓歐洲在基于互聯(lián)網(wǎng)的智能基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展上領(lǐng)先全球。

2、物聯(lián)網(wǎng)國(guó)內(nèi)發(fā)展情況。

我國(guó)發(fā)展建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)體系，國(guó)家部委以RFID廣泛應(yīng)用作為形成全國(guó)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展基礎(chǔ)。自2004年起，國(guó)家金卡工程每年都推出新的RFID應(yīng)用試點(diǎn)工程。2009年8月7日，溫家寶總理視察無(wú)錫微納傳感網(wǎng)工程技術(shù)研發(fā)中心并發(fā)表重要講話之后，“物聯(lián)網(wǎng)”概念在國(guó)內(nèi)迅速升溫。與國(guó)外相比，我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展在最近幾年取得了重大進(jìn)展。目前，我國(guó)傳感網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系已形成初步框架，向國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織提交的多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)提案被采納，傳感網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化工作已經(jīng)取得積極進(jìn)展。2009年9月11日，經(jīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)批準(zhǔn)，全國(guó)信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)組建了傳感器網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)工作組。

二、物聯(lián)網(wǎng)在教育中的應(yīng)用——無(wú)錫“感知教育”工程

目前，國(guó)外對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的研發(fā)、應(yīng)用主要集中在美、歐、日、韓等少數(shù)國(guó)家。美國(guó)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的主導(dǎo)和先行國(guó)之一，較早開(kāi)展了物聯(lián)網(wǎng)及相關(guān)技術(shù)的研究與應(yīng)用。比較美國(guó)、日本、韓國(guó)，筆者發(fā)現(xiàn)：只有中國(guó)無(wú)錫的感知教育是專(zhuān)為教育而構(gòu)建的。無(wú)疑，在物聯(lián)網(wǎng)與教育結(jié)合這方面，我國(guó)已經(jīng)走在了世界的前列。

2010年8月首屆物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)教育應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)觀摩會(huì)在江蘇無(wú)錫舉行，作為無(wú)錫市政府批準(zhǔn)的12個(gè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用示范工程之一，“感知教育”自去年2009年9月啟動(dòng)以來(lái)，深入學(xué)校，深入課堂，為無(wú)錫教育高位均衡發(fā)展增添了一抹亮色。無(wú)錫市電化教育館現(xiàn)場(chǎng)展示了“感知教育”包含的六大工程：感知普及、感知課堂、感知學(xué)習(xí)、感知課程、感知校園和感知信息。

“感知普及工程”面對(duì)廣大師生，通過(guò)選修課、科技活動(dòng)、專(zhuān)項(xiàng)研究等活動(dòng)，將物聯(lián)網(wǎng)知識(shí)逐步滲透、普及到日常教學(xué)的方方面面。

“感知課堂工程”以重點(diǎn)研發(fā)感知黑板為抓手，從課堂出發(fā)，積極探索未來(lái)學(xué)校課堂的模式，做到教學(xué)內(nèi)容在課中可實(shí)時(shí)感知，在課后可隨時(shí)感知。

“感知學(xué)習(xí)工程”目前主要包括“感知生長(zhǎng)”、“仰望星空”、VCT應(yīng)用實(shí)驗(yàn)三個(gè)項(xiàng)目，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，使學(xué)習(xí)技術(shù)手段和學(xué)習(xí)研究方法實(shí)現(xiàn)雙飛躍，促進(jìn)素質(zhì)教育。

“感知課程工程”立足創(chuàng)設(shè)帶有情境感知、實(shí)時(shí)真實(shí)的學(xué)習(xí)產(chǎn)品，讓學(xué)生通過(guò)寓教于樂(lè)的益智游戲以及隨時(shí)隨地的移動(dòng)學(xué)習(xí)輕松暢游知識(shí)的海洋。

“感知校園工程”旨在將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于學(xué)校電視技防監(jiān)控、防盜報(bào)警、節(jié)電節(jié)水控制、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)機(jī)房感測(cè)等方面，使平安校園、節(jié)約校園的建設(shè)水平不斷提高。

“感知信息工程”目前主要推行網(wǎng)絡(luò)化學(xué)生電子身份管理技術(shù)的應(yīng)用，逐步普及含有學(xué)生各項(xiàng)基本信息的“學(xué)生教育信息卡”，幫助廣大學(xué)生實(shí)現(xiàn)校內(nèi)考勤、借閱、素質(zhì)考核，校外遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)、公交乘坐、市民讀書(shū)等活動(dòng)“一卡通”。

加快物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)教育應(yīng)用步伐，實(shí)施感知教育六大工程，不僅是技術(shù)手段上的創(chuàng)新，更將對(duì)素質(zhì)教育的科學(xué)發(fā)展、良性發(fā)展起到重要的推動(dòng)作用感知，讓視覺(jué)更無(wú)限；智慧，讓管理更精細(xì)；低碳，讓校園更綠色。

三、高校應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)的路徑

2009年8月5日溫家寶總理在江蘇考察時(shí)，參觀中科院無(wú)錫高新微納傳感網(wǎng)工程技術(shù)研發(fā)中心時(shí)說(shuō)，“當(dāng)計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)大規(guī)模發(fā)展時(shí)，我們因?yàn)闆](méi)有掌握核心技術(shù)而走過(guò)一些彎路。在傳感網(wǎng)發(fā)展中，要早一點(diǎn)謀劃未來(lái)，早一點(diǎn)攻破核心技術(shù)”。那么，高校如何實(shí)現(xiàn)教育與物聯(lián)網(wǎng)的有效對(duì)接？筆者認(rèn)為除了借鑒無(wú)錫“感知教育”工程以外，還要從以下幾個(gè)方面入手：

一是利用現(xiàn)有校園網(wǎng)整合物聯(lián)網(wǎng)。校園網(wǎng)資源從系統(tǒng)整合到數(shù)據(jù)整合，再到業(yè)務(wù)融合。校園網(wǎng)無(wú)線有線一體化建設(shè)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一接入，任何人、任何地點(diǎn)、任何時(shí)間和終端都依托IP智能網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)管理。高等院校具有得天獨(dú)厚的“產(chǎn)、學(xué)、研、用”協(xié)同創(chuàng)新，建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系的優(yōu)勢(shì)，校園網(wǎng)絡(luò)也是最佳的溫床和試驗(yàn)田。便捷的統(tǒng)一認(rèn)證計(jì)費(fèi)、遠(yuǎn)程教職人員通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)安全接入內(nèi)網(wǎng)、用戶側(cè)與網(wǎng)絡(luò)側(cè)邊界自動(dòng)防御，構(gòu)成統(tǒng)一的安全管理策略。學(xué)生可以通過(guò)手機(jī)下載學(xué)習(xí)資源，瀏覽視頻學(xué)習(xí)資料，去圖書(shū)館借書(shū)還書(shū)；教職工通過(guò)手機(jī)處理公務(wù)、收發(fā)郵件、安排日程；科研人員通過(guò)感知平臺(tái)，在工作中與他人進(jìn)行溝通與交流，在科研項(xiàng)目中更好地進(jìn)行協(xié)調(diào)，避免重復(fù)勞動(dòng)或資源浪費(fèi)；校內(nèi)重要場(chǎng)所的出入門(mén)禁管理、會(huì)議簽到、考勤信息管理、停車(chē)場(chǎng)管理等等，都可以借助無(wú)線移動(dòng)的感知平臺(tái)實(shí)現(xiàn)。

二是創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)。物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括硬件設(shè)備、軟件資源、實(shí)驗(yàn)資源、教材（實(shí)驗(yàn)手冊(cè)）等四大部分。硬件設(shè)備包括微型無(wú)線傳感器、通用傳感器及被控對(duì)象、嵌入式網(wǎng)關(guān)、GPRS網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、藍(lán)牙等配套設(shè)備。軟件資源包括無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)軟件，嵌入式網(wǎng)關(guān)軟件，PC數(shù)據(jù)管理與分析軟件，實(shí)驗(yàn)資源包括基于控制器的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、傳感器信息采集實(shí)驗(yàn)、無(wú)線信號(hào)收發(fā)實(shí)驗(yàn)、等網(wǎng)絡(luò)通訊實(shí)驗(yàn)、及組件控制實(shí)驗(yàn)等，通過(guò)對(duì)這三部分資源的充分利用，并能通過(guò)不同傳感器的特性，可以豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)。物聯(lián)網(wǎng)的介入可以為實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供一個(gè)安全的、共享的、智能化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境。

三是構(gòu)建智能化教學(xué)環(huán)境。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的三層特征，可以利用物聯(lián)網(wǎng)的全面感知層進(jìn)行教學(xué)。加強(qiáng)基礎(chǔ)技術(shù)教學(xué)，貫穿主要知識(shí)點(diǎn)的原則，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)、傳感網(wǎng)、泛在網(wǎng)和嵌入式教學(xué)開(kāi)發(fā)的融會(huì)貫通，可以在高校完成教學(xué)和科研。依托資源豐富的課程網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，拓展課程教學(xué)內(nèi)容，建成網(wǎng)上試題庫(kù)、習(xí)題庫(kù)和在線學(xué)習(xí)自測(cè)等特色系統(tǒng)，為學(xué)生提供了教學(xué)內(nèi)容與工程實(shí)踐、課內(nèi)學(xué)習(xí)與課外拓展、課程學(xué)習(xí)與自測(cè)自評(píng)相結(jié)合的集成學(xué)習(xí)環(huán)境，大力推進(jìn)了教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革，加強(qiáng)了學(xué)生實(shí)踐與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

四是利用物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)高校管理信息化。手機(jī)UIM/SIM卡作為身份鑒別和刷卡消費(fèi)的電子錢(qián)包，提高使用的便捷性。學(xué)校的學(xué)生或老師，可以使用該卡來(lái)考勤、支付水電費(fèi)用、支付食堂餐費(fèi)等。智能校園卡主要功能包括近距離刷卡服務(wù)、身份識(shí)別服務(wù)(RFID)：可隨身攜帶的安全的電子錢(qián)包(M~WALLET )：多種充值方式，包括銀行轉(zhuǎn)賬、POS機(jī)充值、空中充值等。校園信息化，實(shí)現(xiàn)學(xué)生管理電子化、老師排課辦公無(wú)紙化、學(xué)校管理系統(tǒng)化。通過(guò)特定的手機(jī)卡，新生可以在家完成網(wǎng)上注冊(cè)、繳納費(fèi)用，了解班級(jí)情況、課程設(shè)置以及宿舍安排，有效簡(jiǎn)化入學(xué)手續(xù)，提高工作效率。

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