面向物聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用的新一代教育資源庫(kù)設(shè)計(jì)與開發(fā)*

傅 騫，宋 衍

(北京師范大學(xué) 教育信息技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心，北京 100875)

面向物聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用的新一代教育資源庫(kù)設(shè)計(jì)與開發(fā)*

傅 騫，宋 衍

(北京師范大學(xué) 教育信息技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心，北京 100875)

以教育資源庫(kù)為核心的新型物聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用模式可以大大降低物聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用的成本和技術(shù)門檻，使物聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用的普及成為可能。但傳統(tǒng)的多媒體教育資源庫(kù)系統(tǒng)并不能滿足物聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用的需要，尤其是物聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用必須的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)獲取與顯示需要。為此，該文根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)并完成了一種全新的物聯(lián)網(wǎng)教育資源庫(kù)管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)由核心層、接入層和表現(xiàn)層三部分組成，在具備良好擴(kuò)展性的同時(shí)屏蔽了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的復(fù)雜性，滿足了普通師生快速開展物聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用的需要；另外，該文還對(duì)物聯(lián)網(wǎng)教育資源庫(kù)管理系統(tǒng)的三大關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了重點(diǎn)描述，即異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)資源接入技術(shù)、統(tǒng)一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)和課件化物聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用技術(shù)。

教育資源庫(kù)；物聯(lián)網(wǎng)；應(yīng)用模式

一、問題的提出

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展及其教育應(yīng)用研究的不斷深入，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)教育管理和教育教學(xué)的促進(jìn)作用日趨明顯，物聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用的普及似乎是個(gè)必然的趨勢(shì)，但從現(xiàn)實(shí)角度來看，物聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用卻一直停留在實(shí)驗(yàn)階段，完全看不到有推廣的跡象。筆者在之前的文章中已經(jīng)指出，這與當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用所采用的錯(cuò)誤模式有關(guān)[1]。

當(dāng)前的物聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用模式的過程可以分為四個(gè)階段，即確定應(yīng)用領(lǐng)域，明確物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)需要應(yīng)用的場(chǎng)合；設(shè)計(jì)技術(shù)路線，完成設(shè)備部署與平臺(tái)開發(fā)；設(shè)計(jì)應(yīng)用模式，包含引入策略、應(yīng)用方法、評(píng)價(jià)依據(jù)等；總結(jié)與反饋。該應(yīng)用模式具有投入產(chǎn)出比低、技術(shù)門檻高、應(yīng)用范圍有限等缺陷。為此，我們提出了全新的基于物聯(lián)網(wǎng)教育資源庫(kù)的物聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用模式，該模式以物聯(lián)網(wǎng)教育資源的充分共享為目標(biāo)，在物聯(lián)網(wǎng)教育資源庫(kù)系統(tǒng)之上開展各類物聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用。

基于新模式的物聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用首先需要在區(qū)域內(nèi)部署物聯(lián)網(wǎng)教育資源庫(kù)并設(shè)定共享機(jī)制，該步驟只需進(jìn)行一次，然后按下面四個(gè)階段開展特定物聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用：(1)確定應(yīng)用領(lǐng)域，并基于物聯(lián)網(wǎng)教育資源庫(kù)準(zhǔn)備物聯(lián)網(wǎng)資源；(2)基于物聯(lián)網(wǎng)教育資源庫(kù)選擇或開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用課件；(3)實(shí)施教學(xué)過程；(4)共享應(yīng)用成果，反饋問題與教訓(xùn)。顯然，在此模式下，用戶無需從頭設(shè)計(jì)、開發(fā)和部署物聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用，可以較好地滿足物聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用普及的需要。當(dāng)然，這一切都需要建立在物聯(lián)網(wǎng)教育資源庫(kù)系統(tǒng)的良好表現(xiàn)之上。這里的物聯(lián)網(wǎng)教育資源[2]可以簡(jiǎn)單地理解成是物理設(shè)備對(duì)現(xiàn)實(shí)世界某些特征量的反應(yīng)，如溫度、加速度、空氣質(zhì)量等，它并不是指物理設(shè)備本身，而是指物理設(shè)備反饋的可以數(shù)值化的，具有探究、管理價(jià)值的物理量。

由于物聯(lián)網(wǎng)教育資源和傳統(tǒng)的靜態(tài)多媒體資源有本質(zhì)的不同，它具有數(shù)據(jù)來源多樣性，數(shù)據(jù)流接收的動(dòng)態(tài)持久性，數(shù)據(jù)的地域與時(shí)效性，數(shù)據(jù)安全維護(hù)的復(fù)雜性等特點(diǎn)[3]。因此物聯(lián)網(wǎng)教育資源庫(kù)系統(tǒng)并不能直接使用傳統(tǒng)的教育資源庫(kù)系統(tǒng)，而需要重新開發(fā)，滿足新型物聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用模式的需要。

二、新一代教育資源庫(kù)體系結(jié)構(gòu)

為了滿足物聯(lián)網(wǎng)教育資源共享和應(yīng)用的要求，我們?cè)O(shè)計(jì)的新一代教育資源庫(kù)(物聯(lián)網(wǎng)教育資源庫(kù))采用了基于框架的層次化設(shè)計(jì)，其整體結(jié)構(gòu)如下頁(yè)圖1所示，具體描述如下。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)教育資源庫(kù)體系結(jié)構(gòu)示意圖

整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)教育資源庫(kù)系統(tǒng)采用分層設(shè)計(jì)，從大的方面來說，由接入層、核心層和表現(xiàn)層組成，而對(duì)于比較復(fù)雜的核心層，在其內(nèi)部使用了分層設(shè)計(jì)，每個(gè)層次之間通過預(yù)定義的接口進(jìn)行調(diào)用，只要接口保持不變，各個(gè)層次可以獨(dú)立開發(fā)和部署，從而保證系統(tǒng)的最大擴(kuò)展性，各個(gè)層次的主要功能描述如下。

1.接入層

接入層可以理解成一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)資源到物聯(lián)網(wǎng)教育資源庫(kù)的轉(zhuǎn)換器，負(fù)責(zé)把各類不同的物聯(lián)網(wǎng)資源存放到物聯(lián)網(wǎng)教育資源庫(kù)中，一類是直接具備HTTP協(xié)議處理能力的嵌入式物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，它能直接使用標(biāo)準(zhǔn)的HTTP協(xié)議按照既定的數(shù)據(jù)格式把數(shù)據(jù)存放到資源庫(kù)中，如當(dāng)前應(yīng)用最多的Arduino(電子積木)設(shè)備；另外一類是稱為泛傳感器的應(yīng)用程序，該程序本身并不處理任何傳感器資源，但它在應(yīng)用程序運(yùn)行的過程中會(huì)不斷產(chǎn)生數(shù)據(jù)，我們把這些數(shù)據(jù)稱為泛傳感器資源，它將被應(yīng)用程序本身通過調(diào)用統(tǒng)一的HTTP接口存放到物聯(lián)網(wǎng)教育資源庫(kù)中，如手機(jī)定位跟蹤應(yīng)用程序；最后一類則是大量的非HTTP物聯(lián)網(wǎng)資源，這些資源本身不具備HTTP協(xié)議處理能力，而且技術(shù)方式多樣，它們必須和相應(yīng)的接入模塊配合，依靠它們把數(shù)據(jù)存放到教育資源庫(kù)中。接入層部分的統(tǒng)一數(shù)據(jù)解析、轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)發(fā)、讀取、配置接口也是一些預(yù)定義且已實(shí)現(xiàn)的API，它可以簡(jiǎn)化接入模塊部分重復(fù)功能的開發(fā)，同時(shí)使系統(tǒng)具備更好的可擴(kuò)展性。之所以考慮HTTP協(xié)議，一方面是為了跨平臺(tái)跨網(wǎng)絡(luò)部署的需要，另一方面也是為了方便各類應(yīng)用程序包括嵌入式、單片機(jī)、智能終端程序的訪問。

2.核心層

核心層可以理解成一個(gè)可以使用標(biāo)準(zhǔn)HTTP/HTTPS協(xié)議訪問，并支持遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)交互的Web數(shù)據(jù)庫(kù)，它負(fù)責(zé)物聯(lián)網(wǎng)教育資源及其關(guān)聯(lián)信息，包括用戶信息、認(rèn)證信息、權(quán)限信息、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)資源以及多媒體教育資源，課例資源等的存取工作。核心層內(nèi)部也采用了分層設(shè)計(jì)，其關(guān)鍵一層是統(tǒng)一數(shù)據(jù)訪問層即統(tǒng)一數(shù)據(jù)訪問模塊，它屏蔽了各種關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品之間的差異，使得上層模塊(HTTP接入模塊)可以連接到各種關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品之上，也就是說物聯(lián)網(wǎng)教育資源庫(kù)管理系統(tǒng)可以部署在各類關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)之上；核心層的HTTP接入模塊也是統(tǒng)一數(shù)據(jù)訪問模塊的唯一用戶，它負(fù)責(zé)解析用戶的HTTP請(qǐng)求，然后通過統(tǒng)一數(shù)據(jù)訪問模塊實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)教育資源的存取。簡(jiǎn)單地說，HTTP接入模塊是外部應(yīng)用訪問核心層的唯一方式，接入層應(yīng)用如此，表現(xiàn)層應(yīng)用也是如此。

3.表現(xiàn)層

表現(xiàn)層可以理解成物聯(lián)網(wǎng)教育資源庫(kù)對(duì)外提供服務(wù)的門戶，它由多個(gè)相互獨(dú)立的應(yīng)用構(gòu)成，其中的物聯(lián)網(wǎng)資源接入配置界面和物聯(lián)網(wǎng)資源統(tǒng)一配置管理界面主要提供給物聯(lián)網(wǎng)資源的管理者使用，前者負(fù)責(zé)物聯(lián)網(wǎng)資源特定的接入?yún)?shù)配置，包括接入方式、數(shù)據(jù)解析方法、數(shù)據(jù)上報(bào)認(rèn)證信息和物聯(lián)網(wǎng)資源庫(kù)核心層地址等；后者負(fù)責(zé)物聯(lián)網(wǎng)資源的統(tǒng)籌管理，包括物聯(lián)網(wǎng)資源的層次關(guān)系、物聯(lián)網(wǎng)資源的所有者、物聯(lián)網(wǎng)資源的接入方式及認(rèn)證信息、物聯(lián)網(wǎng)資源的使用權(quán)限等。表現(xiàn)層中的物聯(lián)網(wǎng)資源統(tǒng)一呈現(xiàn)界面是普通用戶最關(guān)心的，它負(fù)責(zé)用統(tǒng)一的方式把用戶權(quán)限內(nèi)的物聯(lián)網(wǎng)資源信息直觀地呈現(xiàn)出來，主要方式為數(shù)據(jù)曲線。顯然，針對(duì)不同的教育應(yīng)用，用戶可能需要更加復(fù)雜的呈現(xiàn)界面，這就需要用戶通過物聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用課件生成工具進(jìn)行定制，其中的研究性學(xué)習(xí)平臺(tái)是預(yù)先訂制的一種活動(dòng)方式。

從以上的描述可知，本文提出的物聯(lián)網(wǎng)教育資源庫(kù)體系結(jié)構(gòu)可以較好地滿足各類物聯(lián)網(wǎng)教育資源共享及應(yīng)用的需要，而且可以方便地進(jìn)行分布式部署，滿足不斷增長(zhǎng)的物聯(lián)網(wǎng)教育資源管理的需要，同時(shí)提供了統(tǒng)一的用戶界面，用戶無需開發(fā)就可開展物聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用，使得物聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用的普及成為可能。

三、關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)

整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)教育資源庫(kù)的開發(fā)涉及到從最底層的嵌入式開發(fā)到最上層的Web界面開發(fā)的各個(gè)方面，是個(gè)龐大的系統(tǒng)工程，但筆者認(rèn)為，除了最核心的軟件體系架構(gòu)以外，還要做好物聯(lián)網(wǎng)資源的“入”“存”和“用”三方面的開發(fā)，這也是本系統(tǒng)需要解決的三大關(guān)鍵技術(shù)問題。

1.異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)資源接入

物聯(lián)網(wǎng)資源接入物聯(lián)網(wǎng)教育資源庫(kù)的方式眾多，而且由于缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，很多物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供商都采用私有協(xié)議與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行連接，所以開發(fā)一個(gè)程序支持各種異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)資源的接入在理論上是不現(xiàn)實(shí)的，為此，我們采用了兩種方式完成各類物聯(lián)網(wǎng)教育資源的接入。

對(duì)于可以使用HTTP協(xié)議進(jìn)行傳輸?shù)奈锫?lián)網(wǎng)設(shè)備，我們提供JSON與XML兩種標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式的接入[4]。數(shù)據(jù)發(fā)送方可以通過HTTP-POST方法，將符合要求的物聯(lián)網(wǎng)資源數(shù)據(jù)包發(fā)送至服務(wù)器，服務(wù)器再通過以下階段完成數(shù)據(jù)的保存。

數(shù)據(jù)讀?。和ㄟ^HTTP請(qǐng)求響應(yīng)事件，讀取完整的數(shù)據(jù)流；

安全驗(yàn)證與數(shù)據(jù)解析：依據(jù)HTTP請(qǐng)求頭中的各類報(bào)頭信息，完成對(duì)數(shù)據(jù)的身份驗(yàn)證，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)格式進(jìn)行數(shù)據(jù)包的解析；

數(shù)據(jù)認(rèn)證與過濾：根據(jù)數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)，匹配數(shù)據(jù)庫(kù)中的接收格式，進(jìn)行數(shù)據(jù)驗(yàn)證，濾掉無效數(shù)據(jù)；

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：通過統(tǒng)一標(biāo)識(shí)，將過濾無誤的數(shù)據(jù)包存儲(chǔ)入對(duì)應(yīng)的表單中，完成接收。

具體的兩種報(bào)文格式如下表所示：

資源庫(kù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)請(qǐng)求報(bào)文格式表

而對(duì)于自身無法實(shí)現(xiàn)HTTP協(xié)議的數(shù)據(jù)，我們采用的是基礎(chǔ)SDK+特定接入類型單獨(dú)開發(fā)的模式。之所以采用這樣的方式是因?yàn)楣P者發(fā)現(xiàn)，不管物聯(lián)網(wǎng)資源采用何種方式接入物聯(lián)網(wǎng)教育資源庫(kù)，其所需完成的工作及其步驟是一致的，都需要經(jīng)過以下階段：

數(shù)據(jù)讀取：如何讓計(jì)算機(jī)能夠得到物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，此過程有可能需要計(jì)算機(jī)主動(dòng)去獲取，也有可能是計(jì)算機(jī)被動(dòng)接收，數(shù)據(jù)讀取完成后，物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)就存在了計(jì)算機(jī)中；

數(shù)據(jù)解析：進(jìn)入計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)有可能是無意義的二進(jìn)制，如其中有兩個(gè)字節(jié)代表了溫度信息，兩個(gè)字節(jié)代表了濕度信息，所以我們必須在解析規(guī)則的幫助下得到解析后的數(shù)據(jù)；

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換：解析后的數(shù)據(jù)雖然代表了某種物理量，但并不一定能被用戶理解，所以需要通過相應(yīng)的數(shù)據(jù)和公式轉(zhuǎn)換成用戶可以理解的數(shù)據(jù)；

數(shù)據(jù)過濾：考慮到物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)特點(diǎn)，同一數(shù)據(jù)被多次讀取或錯(cuò)誤數(shù)據(jù)被讀取是經(jīng)常出現(xiàn)的，應(yīng)用程序必須盡可能地過濾掉無效數(shù)據(jù)，當(dāng)然，完全過濾是不可能的；

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)：把最終的有效數(shù)據(jù)通過HTTP協(xié)議安全可靠地發(fā)送給物聯(lián)網(wǎng)教育資源庫(kù)，其中必須帶有安全認(rèn)證信息，這需要通過上層界面調(diào)用配置接口完成。

但實(shí)際上，只有數(shù)據(jù)讀取工作是物聯(lián)網(wǎng)接入方式相關(guān)的，所以我們把其它功能都封裝成SDK的方式，用戶可以進(jìn)行少量開發(fā)就可以完成某類物聯(lián)網(wǎng)資源的接入，當(dāng)然，系統(tǒng)已經(jīng)自帶了多種物聯(lián)網(wǎng)資源的接入，如常見的RTU方式、串口方式等。同時(shí)資源庫(kù)提供開放式的數(shù)據(jù)查詢接口，用戶可以通過HTTP-POST請(qǐng)求，讓資源庫(kù)返回以Json或XML格式呈現(xiàn)的物聯(lián)網(wǎng)教育資源數(shù)據(jù)。

2.統(tǒng)一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

為了方便物聯(lián)網(wǎng)教育資源庫(kù)的部署和應(yīng)用，這里的統(tǒng)一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需要完成以下兩個(gè)目標(biāo)：數(shù)據(jù)儲(chǔ)存無限擴(kuò)展性和底層數(shù)據(jù)庫(kù)無關(guān)性。這里的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)無限擴(kuò)展性指的是在不改變數(shù)據(jù)庫(kù)定義的前提下滿足各類物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)海量高效存取的需要。之所以設(shè)立不改變數(shù)據(jù)庫(kù)定義這個(gè)前提是為了保證后續(xù)開發(fā)的方便性和可靠性。為了達(dá)到該目標(biāo)，我們?cè)诩?xì)節(jié)上采用了以下實(shí)現(xiàn)方式。

按照層次關(guān)系來組織產(chǎn)生物聯(lián)網(wǎng)資源的物理設(shè)備。一般來說1個(gè)物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)上有多個(gè)傳感器，1個(gè)站點(diǎn)有多個(gè)物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，但在存儲(chǔ)中我們并不規(guī)定確定的層次，只是允許每個(gè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備有個(gè)唯一的父節(jié)點(diǎn)，但只有葉結(jié)點(diǎn)(如傳感器)能產(chǎn)生物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)資源，所有設(shè)備都需要關(guān)聯(lián)地理位置信息。

每個(gè)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)都和確切的時(shí)間、葉結(jié)點(diǎn)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備ID相關(guān)，而設(shè)備ID最終將和設(shè)備管理者的用戶ID相關(guān)。

考慮到物聯(lián)網(wǎng)資源數(shù)據(jù)的格式多樣，我們根據(jù)數(shù)據(jù)類型的不同建立多個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類似的數(shù)據(jù)表，每個(gè)表都包括相同的四個(gè)字段，即物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)GUID、葉結(jié)點(diǎn)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備GUID、數(shù)據(jù)產(chǎn)生時(shí)間、數(shù)據(jù)值，不同數(shù)據(jù)表之間唯一的不同是數(shù)據(jù)值這個(gè)字段數(shù)據(jù)類型的不同，當(dāng)前支持的數(shù)據(jù)類型由整型、浮點(diǎn)型、文本型、二進(jìn)制型和GPS數(shù)據(jù)類型。

當(dāng)我們采取這樣的實(shí)現(xiàn)方式以后，整個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)就可以應(yīng)對(duì)無限擴(kuò)展的物聯(lián)網(wǎng)資源存取的需要，且在性能上并沒有太大的損失。對(duì)于底層數(shù)據(jù)庫(kù)無關(guān)性的實(shí)現(xiàn)，我們是通過開源ORM(對(duì)象關(guān)系映射)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。

對(duì)象關(guān)系映射(Object/Relation Mapping，簡(jiǎn)稱ORM)，是隨著面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)方法發(fā)展而產(chǎn)生的。在現(xiàn)階段，面向?qū)ο蟮拈_發(fā)方法是當(dāng)今企業(yè)級(jí)應(yīng)用開發(fā)環(huán)境中的主流開發(fā)方法，而關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)是企業(yè)級(jí)應(yīng)用環(huán)境中永久存放數(shù)據(jù)的主流數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)。對(duì)象和關(guān)系數(shù)據(jù)是業(yè)務(wù)實(shí)體的兩種表現(xiàn)形式，業(yè)務(wù)實(shí)體在內(nèi)存中表現(xiàn)為對(duì)象，在數(shù)據(jù)庫(kù)中表現(xiàn)為關(guān)系數(shù)據(jù)。內(nèi)存中的對(duì)象之間存在關(guān)聯(lián)和繼承關(guān)系，而在數(shù)據(jù)庫(kù)中，關(guān)系數(shù)據(jù)無法直接表達(dá)多對(duì)多關(guān)聯(lián)和繼承關(guān)系。因此，對(duì)象關(guān)系映射(ORM)系統(tǒng)一般以中間件的形式存在，主要實(shí)現(xiàn)程序?qū)ο蟮疥P(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的映射。在這里，我們選擇了Dapper.Net作為我們的ORM中間件[5]，該中間件具有代碼簡(jiǎn)單、性能強(qiáng)勁、數(shù)據(jù)庫(kù)支持廣泛、支持多表并聯(lián)、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，使用起來非常方便。當(dāng)使用了Dapper.Net以后，上層代碼訪問的將是Dapper.Net這一中間件關(guān)聯(lián)的對(duì)象模型，而不再關(guān)心底層數(shù)據(jù)庫(kù)的具體存儲(chǔ)，從而實(shí)現(xiàn)了底層數(shù)據(jù)庫(kù)的無關(guān)性。

3.課件化物聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用

對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)資源的收集與入庫(kù)我們可以認(rèn)為是專業(yè)人員的事情，在技術(shù)上無須做太多的限制，但物聯(lián)網(wǎng)資源的教育應(yīng)用肯定是普通學(xué)科教師的工作，必須在易用性上進(jìn)行保證，所以我們采用可重用的課件化教育應(yīng)用模式。

從現(xiàn)有的角度看，試圖用一套物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)滿足所有的教育應(yīng)用是不可能的，就像不可能用一個(gè)多媒體軟件學(xué)習(xí)所有的知識(shí)點(diǎn)一樣，所以我們?cè)谶@里提出了一個(gè)可重用物聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用課件的概念，該課件本質(zhì)上來說與傳統(tǒng)的教育課件并無不同，只是在功能上增加了物聯(lián)網(wǎng)教育資源的引入和呈現(xiàn)功能。同時(shí)考慮到系統(tǒng)的易用性，以及呈現(xiàn)的直觀性，系統(tǒng)的開發(fā)采用了所見即所得的形式。

資源庫(kù)支持教師直接使用已有課例，當(dāng)老師明確課程主題后，可以通過資源庫(kù)課程檢索或資源檢索功能，按照時(shí)間、受歡迎度、活躍度等選項(xiàng)尋找相關(guān)的課例與物聯(lián)網(wǎng)資源。若未尋找到滿意的已有課例，也可以利用平臺(tái)的課件工具直接搭建課程或探究活動(dòng)的主頁(yè)。在課程的編輯頁(yè)面，老師可以在左側(cè)的導(dǎo)航欄中，自由地添加網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)資源、普通資源、討論交流、作業(yè)提交等功能模塊，并通過按鈕進(jìn)行編輯、修改與次序的調(diào)整。

網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容模塊：使用FCKEditor工具開發(fā)，供老師如使用Word一樣，利用所見即所得的方式，添加文字與圖片信息，快速形成提供給學(xué)生的學(xué)習(xí)頁(yè)面，如圖2所示。

物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)資源模塊：教師可通過資源類型、活躍度、城市等多種途徑檢索物聯(lián)網(wǎng)資源，點(diǎn)擊添加到課程，即可將資源直接放入自己的課程列表，供學(xué)生觀看學(xué)習(xí)，如圖3所示。

圖2 資源庫(kù)網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容編輯頁(yè)面

圖3 資源庫(kù)物聯(lián)網(wǎng)資源檢索頁(yè)面

討論交流模塊：使用論壇開發(fā)的模式，并在其中添加了辯論、投票等功能，由教師設(shè)置相關(guān)主題，供學(xué)生討論，或設(shè)置答疑區(qū)，與學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)交流。

普通資源與作業(yè)提交模塊：使用資源上傳的形式，供教師與學(xué)生將資源以及作業(yè)上傳至服務(wù)器，進(jìn)行批改與展示。

在課程的呈現(xiàn)方面，物聯(lián)網(wǎng)資源庫(kù)與傳統(tǒng)資源庫(kù)基本沒有太大的差異，而其獨(dú)特之處，就在于物聯(lián)網(wǎng)資源的動(dòng)態(tài)性與可參照對(duì)比性。為了輔助學(xué)生更好地利用這些資源，我們?cè)谖锫?lián)網(wǎng)資源呈現(xiàn)方面提出了很多新的嘗試。

結(jié)合地理信息的資源呈現(xiàn)：整合了百度地圖API的開發(fā)，在資源庫(kù)中，所有的資源呈現(xiàn)都結(jié)合著地理信息的展現(xiàn)，學(xué)生對(duì)傳感器的位置一目了然，同時(shí)可以查看附近的傳感器信息，如下頁(yè)圖4所示。

在線資源比較：資源的呈現(xiàn)使用了MSCHART圖形組件，學(xué)生可以直觀觀察各個(gè)資源的趨勢(shì)圖，同時(shí)提供加入比較的按鈕，將多個(gè)傳感器信息放入一個(gè)新頁(yè)面中進(jìn)行比較分析，如圖5所示。

圖4 資源庫(kù)物聯(lián)網(wǎng)資源展示頁(yè)面

圖5 資源庫(kù)討論交流版塊頁(yè)面

數(shù)據(jù)資源下載：提供部分?jǐn)?shù)據(jù)的Excel形式下載，供學(xué)生進(jìn)行進(jìn)一步分析。

四、結(jié)束語

本文從物聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用的復(fù)雜性出發(fā)，提出了以物聯(lián)網(wǎng)教育資源庫(kù)為基礎(chǔ)的物聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用解決方案，并設(shè)想通過在此基礎(chǔ)上的物聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用課件來方便地重用物聯(lián)網(wǎng)資源。當(dāng)然，該解決方案能否成功普及還建立在物聯(lián)網(wǎng)教育資源庫(kù)中資源的多少及對(duì)應(yīng)的課件的多少的基礎(chǔ)之上。但我們有理由相信，隨著技術(shù)的普及、成本的降低和作用的突出，物聯(lián)網(wǎng)教育資源庫(kù)的發(fā)展會(huì)越來越好。

[1] 傅騫,陳玲.下一代物聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用模式研究[J].中國(guó)電化教育，2013,(8)：110-115.

[2] 賀志強(qiáng),莊君明.物聯(lián)網(wǎng)在教育中的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)[J].現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育研究,2011,(2):77-83.

[3] Fu Qian, & He Longxiang . Research on wireless sensor network supported inquiry-based learning system[A]. Electrical And Control Engineering. [C].Beijing:Institute of Electrical and Electronics Engineers,2011.6761-6764.

[4] Usman Haque.Xively brings the Internet of Things to the Classroom[DB/OL]. http://blog.xively.com/2013/08/21/xively-bringsthe-internet-of-things-to-the-classroom-2/，2013-08-06.

[5] marc.gravell. Dapper - a simple object mapper for .Net [DB/OL].http://code.google.com/p/dapper-dot-net/，2013-08-06.

簡(jiǎn) 訊

首屆中國(guó)教育信息化行業(yè)新年論壇召開

2013年12月6日-7日，由中國(guó)教育技術(shù)協(xié)會(huì)高校理工科專業(yè)委員會(huì)、中國(guó)教育技術(shù)協(xié)會(huì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)與清華大學(xué)現(xiàn)代教育技術(shù)雜志社聯(lián)合主辦的“智慧時(shí)代的教育創(chuàng)新——首屆中國(guó)教育信息化行業(yè)新年論壇”在清華大學(xué)舉行。來自全國(guó)100余所高校的200余位院校代表和行業(yè)內(nèi)10余家領(lǐng)軍企業(yè)的100余位企業(yè)代表，齊聚清華大學(xué)科技園，共同研討MOOC的發(fā)展趨勢(shì)、智慧教育發(fā)展、大數(shù)據(jù)教育應(yīng)用、微課程制作、翻轉(zhuǎn)課堂模式、信息技術(shù)與外語教學(xué)整合等教育信息化領(lǐng)域的熱門議題。北京大學(xué)汪瓊、華南師范大學(xué)焦建利等專家做了精彩的報(bào)告。

隨著人類社會(huì)由工業(yè)文明向信息文明的社會(huì)轉(zhuǎn)型，在以移動(dòng)互聯(lián)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等為代表的新一代信息技術(shù)的推動(dòng)下，各級(jí)各類教育機(jī)構(gòu)的教學(xué)媒介、教學(xué)對(duì)象、教學(xué)模式乃至教育理念等都發(fā)生了巨大的變革。在這樣的背景下，中國(guó)教育信息化行業(yè)新年論壇“聚焦智慧時(shí)代的教育創(chuàng)新”這一主題，匯聚教育信息化全行業(yè)的力量共同推動(dòng)中國(guó)教育事業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。

除了會(huì)議主題與研討內(nèi)容體現(xiàn)行業(yè)的最新發(fā)展趨勢(shì)外，本屆論壇在組織形式上首次實(shí)施了具有原創(chuàng)意義的翻轉(zhuǎn)會(huì)議模式，即專家報(bào)告在會(huì)前一個(gè)月以微視頻的形式在網(wǎng)站上預(yù)告播放，業(yè)界同行可以提前了解并在線提問。論壇期間，專家與聽眾主要圍繞問題進(jìn)行研討和互動(dòng)。翻轉(zhuǎn)會(huì)議模式有效地促進(jìn)了參會(huì)代表與報(bào)告專家的深度互動(dòng)。

（本刊記者 馬小強(qiáng)）

傅騫：博士，副教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)樾畔⒓夹g(shù)及教育應(yīng)用、物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)及教育應(yīng)用等(fredqian@bnu.edu.cn)。

宋衍：在讀碩士，研究方向?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)技術(shù)及教育應(yīng)用(songyan@mail.bnu.edu.cn)。

2013年8月27日

責(zé)任編輯：馬小強(qiáng)

G434

A

1006—9860(2014)01—0088—05

* 本文得到中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金項(xiàng)目“物聯(lián)網(wǎng)教育應(yīng)用中間件研究”(項(xiàng)目編號(hào)：2012LYB16)資助。