基于IOT和云平臺的高職院校互動教學(xué)模式研究

鄭麗

摘要：近幾年物聯(lián)網(wǎng)和云平臺的技術(shù)飛速發(fā)展，應(yīng)用的領(lǐng)域越來越廣泛，針對高職院校某些專業(yè)教學(xué)方式落后，某些專業(yè)教師短缺，人才的培養(yǎng)與企業(yè)的需求有差距。搭建物聯(lián)網(wǎng)和云平臺的教學(xué)環(huán)境，以軟件技術(shù)專業(yè)為例實現(xiàn)在課堂中注入物聯(lián)網(wǎng)和云平臺技術(shù)，提升教學(xué)質(zhì)量，構(gòu)建工程教育、感知教學(xué)、校企合作、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云平臺技術(shù)五位一體的教學(xué)模式。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；云平臺；感知教學(xué)；工程教育

物聯(lián)網(wǎng)概念是由信息傳感設(shè)備包括射頻識別、紅外感應(yīng)器、激光掃描器、全球定位系統(tǒng)等，按約定的協(xié)議，來實現(xiàn)任何地點、任何時刻、任何人、任何物體，相互之間實現(xiàn)互聯(lián)，進行通訊和信息交換，實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)。又把傳感網(wǎng)絡(luò)與因特網(wǎng)、移動通信網(wǎng)三網(wǎng)融合的產(chǎn)物稱為物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)最大的優(yōu)勢就是傳感設(shè)備，可以主動感知，自行處理。

狹義云計算指IT基礎(chǔ)設(shè)施的交付和使用通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴展的方式獲得所需資源；廣義的云計算指服務(wù)的交付和使用模式，指通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴展的方式獲得所需服務(wù)。這種服務(wù)可以是IT和軟件、互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)，也可是其他服務(wù)。云中的資源對用戶來說可以隨時獲取、按需選用、隨時擴展、按使用付費。云平臺的接口可以支持多種應(yīng)用，具有開放性，可擴展性，無縫升級。物聯(lián)網(wǎng)和云平臺提供了互動的教學(xué)環(huán)境，也可實現(xiàn)無教師的教學(xué)環(huán)境，提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率。

1.物聯(lián)網(wǎng)與云平臺下教學(xué)模式架構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)與云平臺下互動教學(xué)模式架構(gòu)如圖1所示，感知功能設(shè)備：電子黑板、高清語音錄制播放設(shè)備和高清視頻錄制設(shè)備，照明感知設(shè)備、中央空調(diào)等。其中電子黑板采用電容式觸屏，教師使用電子筆直接在黑板上書寫，或者從電子黑板上打開移動硬盤內(nèi)的文件。

設(shè)備在開啟時自動運行高清語音錄制高清視頻錄制設(shè)備，這種教學(xué)的錄制方式真實，可以記錄教師的優(yōu)秀教學(xué)視頻，供學(xué)生課下自主學(xué)習(xí)，供其他教師參考。還可起到監(jiān)控作用，保證設(shè)備安全，監(jiān)督學(xué)生。電子黑板的另一個重要作用是實現(xiàn)無師課堂，電子黑板上播放教師授課視頻，學(xué)生自行觀看，可通過電子桌面與教師對話。學(xué)生桌面也安裝電容式觸摸屏，連接電子黑板，電子黑板可以統(tǒng)一控制學(xué)生機商。學(xué)生可以通過學(xué)生端的圖標進行答題和提問操作，也可自行復(fù)習(xí)電子黑板之前播放過的文件。也可自行上傳作業(yè)下載己批改作業(yè)和學(xué)習(xí)資料。照明感知設(shè)備具有自動識別功能，有人出入自動亮起或關(guān)閉，亮度自動調(diào)節(jié)。中央空調(diào)將通過敏感溫度計監(jiān)測周圍環(huán)境進行，自動開關(guān)，智能調(diào)控。

2.自動控制系統(tǒng)功能分析

2.1環(huán)境感知設(shè)備功能分析

主要采用紅外線和光敏電阻技術(shù)。采用高于一切絕對零度的物體都會輻射紅外線這一基本原理。紅外線的特點具有在介質(zhì)中傳播的距離遠，穿透云霧的能力強，精度高。要對教室進行實時監(jiān)控選用光敏電阻，因為其有極強的感光性，很實用、技術(shù)很成熟，當環(huán)境亮度發(fā)生變化時，光敏電阻的阻值也發(fā)生相應(yīng)的變化，隨著電阻的變化，電路中的電流和電壓也會發(fā)生變化，并將電信號傳遞給電路分析儀，分析電信號，調(diào)節(jié)電燈兩端的電壓，使電燈的亮度發(fā)生變化。采用光敏電阻感知周圍環(huán)境亮度，調(diào)整教室亮度。

2.2物聯(lián)網(wǎng)功能分析

基于物聯(lián)網(wǎng)功能的自動控制系統(tǒng)，使用嵌入式Linux操作系統(tǒng)，教師機端的電子黑板，學(xué)生機端的電子課桌和高清視頻，高清語音設(shè)備通過藍牙和互聯(lián)網(wǎng)進行互聯(lián)，這樣就形成了教室的物聯(lián)網(wǎng)化，開啟電子黑板，學(xué)生端的電子課桌接收藍牙和信號通過互聯(lián)網(wǎng)或藍牙傳輸過來的信號，同時開啟語音視頻錄制設(shè)備。教師可以通過電子黑板上統(tǒng)一控制學(xué)生端的電子課桌，包括發(fā)送資料和批改作業(yè)，學(xué)生可以通過學(xué)生端的電子課桌舉手，調(diào)用觀看老師上課視頻，傳送作業(yè)等功能。電子黑板和課桌支持PCI接口，支持IEEE802.11n和IEEE802.11g兩種標準，帶有以太網(wǎng)接口，與云平臺的聯(lián)通有無線和有線2種方式。

2.3云平臺功能

構(gòu)建一個基于云平臺，教師可以上傳教學(xué)視頻，教學(xué)課件到云平臺，學(xué)生可以在云平臺上找各個專業(yè)的資料，也可在云平臺上和老師交流，實現(xiàn)資源共享，也可以將教師講課記錄、講課課件、學(xué)生問題、師生交流等內(nèi)容統(tǒng)_上傳到學(xué)校教育云平臺。

2.4安全技術(shù)功能

流程是先通過探測器探測周圍環(huán)境，探測器的功能連續(xù)或周期性的接收周圍環(huán)境點的信號，并將其轉(zhuǎn)換為電信號傳送給安全控制中心。有微波探測器、溫度探測器、氣體探測器、光電感煙霧探測器等。對病毒的探測通過嵌入式操作系統(tǒng)將對電子課桌、黑板進行實時監(jiān)控，掃描病毒。

其次是對探測器傳送過來的數(shù)據(jù)進行判斷，探測器傳數(shù)據(jù)到安全控制中心，用已經(jīng)編好的程序?qū)?shù)據(jù)進行分卡斤，判斷周圍環(huán)境是否發(fā)生火災(zāi)，被盜，是否存在病毒等情況。

最后根據(jù)判斷的結(jié)果做出反應(yīng)，若判斷結(jié)果是存在火災(zāi)、盜竊等情況，將發(fā)出警報，并且撥打119；若判斷結(jié)果是軟件中病毒，自動聯(lián)網(wǎng)殺毒，并留有記錄。若判斷結(jié)果中未出現(xiàn)不安全情況，探測器會繼續(xù)工作，操作系統(tǒng)也將繼續(xù)掃描，實時監(jiān)控。

3.結(jié)語

基于物聯(lián)網(wǎng)與云平臺的教學(xué)模式具有高質(zhì)量、低投入、安全等特點。將物聯(lián)網(wǎng)、云平臺和教學(xué)相結(jié)合，新型的教學(xué)方式將實現(xiàn)教學(xué)與科學(xué)的互通，利用物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)要求網(wǎng)絡(luò)課件豐富多樣，需要教學(xué)一線教師提供教學(xué)素材，設(shè)訛編寫電子教案，還需要學(xué)校投入大量的資金購置軟、硬件。隨著網(wǎng)絡(luò)教學(xué)深入，這些問都會得到解決。