物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)施

劉軍

最近幾年，隨著社會經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高和信息時(shí)代的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，該技術(shù)憑借著高準(zhǔn)確性、強(qiáng)靈活性等特征被廣泛地應(yīng)用于教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，不僅有效地提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)智能化控制水平，滿足高校個(gè)性化實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求，還培養(yǎng)了學(xué)生知識應(yīng)用技能和專業(yè)綜合素養(yǎng)，為最大限度地提高高校人才培養(yǎng)質(zhì)量提供重要的技術(shù)支持。因此，為了促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作能夠正常、穩(wěn)定、有序地開展，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用背景下，如何科學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)施教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是技術(shù)人員必須思考和解決的問題。

1物聯(lián)網(wǎng)概述

物聯(lián)網(wǎng)主要是指通過綜合運(yùn)用紅外感應(yīng)器設(shè)備、定位系統(tǒng)設(shè)備、激光掃描器設(shè)備等，嚴(yán)格按照協(xié)議相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，采用建立連接的方式，將多個(gè)物體與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行有效連接，為信息數(shù)據(jù)的交互和通信打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，從而實(shí)現(xiàn)對相關(guān)物體的自動化識別、跟蹤和監(jiān)控。以結(jié)構(gòu)層次為劃分標(biāo)準(zhǔn)，物聯(lián)網(wǎng)可以劃分為以下幾個(gè)組成部分，分別是感知層、應(yīng)用層和傳輸層。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在具體的運(yùn)用中，主要借助互聯(lián)網(wǎng)，將用戶端相關(guān)功能模塊延伸指所有物品領(lǐng)域中，以實(shí)現(xiàn)物物之間的有效連接。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用為促進(jìn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展提供重要的技術(shù)保障。

2物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為了有效地解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)存在的問題，提高各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)之間的聯(lián)系，保證考核方式的多樣性和豐富性，實(shí)現(xiàn)對學(xué)生的公正評價(jià)。技術(shù)人員要在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用背景下，設(shè)計(jì)出如左圖所示的教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要借助了校園網(wǎng)絡(luò)，通過利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，促進(jìn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)向智能化、信息化、開放化方向不斷發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)師生互動提供重要平臺支持。同時(shí)，在教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的應(yīng)用背景下，任課教師可以全面了解和把握學(xué)生的整體學(xué)習(xí)情況.在此基礎(chǔ)上，有針對性地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動，以達(dá)到提高學(xué)生課堂學(xué)習(xí)效率和效果的目的。

2.1系統(tǒng)管理模塊設(shè)計(jì)

系統(tǒng)管理模塊主要包含以下兩個(gè)核心功能，分別是用戶管理功能和系統(tǒng)維護(hù)功能。為了提高教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和安全性，保證教學(xué)資源信息傳輸?shù)男屎托Ч?，技術(shù)人員要重視對該系統(tǒng)相關(guān)功能的管理、維護(hù)和升級，確保系統(tǒng)功能完善性。此外，該系統(tǒng)在實(shí)際的運(yùn)行中，用戶在登錄和訪問該系統(tǒng)之前，需要利用系統(tǒng)管理模塊，正確登錄賬號和密碼后，方可正常使用和訪問該系統(tǒng)。此外，用戶管理內(nèi)容主要包含以下幾點(diǎn)，分別是用戶信息、用戶角色、用戶權(quán)限等。系統(tǒng)維護(hù)模塊主要用于對系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)跟蹤和維護(hù).及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決系統(tǒng)存在的故障性問題，確保該系統(tǒng)能夠可靠、穩(wěn)定、安全地運(yùn)行，為用戶帶來良好的使用體驗(yàn)。

2.2實(shí)驗(yàn)管理模塊設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)管理模塊主要包含以下子功能，分別是實(shí)驗(yàn)課程管理功能、實(shí)驗(yàn)運(yùn)行管理功能和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目管理功能。其中，實(shí)驗(yàn)課程管理功能主要用于對教學(xué)實(shí)驗(yàn)、探究實(shí)驗(yàn)和開發(fā)性實(shí)驗(yàn)相關(guān)課程信息的全方位管理，以保證高校實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)工作能夠順暢無誤地開展，以滿足高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求：實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目管理功能主要用于對探究性實(shí)驗(yàn)課程相關(guān)信息的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化管理，以最大限度地提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率和效果。實(shí)驗(yàn)運(yùn)行管理模塊主要用于對所有實(shí)驗(yàn)課程的科學(xué)管理，確保任課教師能夠在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，到指定的班級，開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動，為任課教師更加高效地開展教學(xué)工作提供了很大的便利，同時(shí)，還有利于學(xué)生利用課外時(shí)間獨(dú)立自主地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí).以實(shí)現(xiàn)對學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和自主探究能力的有效培養(yǎng)。

2.3教學(xué)資源模塊設(shè)計(jì)

教學(xué)資源模塊主要包含以下三大核心功能，分別是教學(xué)資源類別功能、教學(xué)資源信息功能和教學(xué)資源管理功能。通過利用該功能模塊，可以提高教學(xué)資源的智能化管理水平，為任課教師提供豐富的教學(xué)資源，從而保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動的有序開展。其中教學(xué)資源類別功能主要包含文檔類、文字類、動畫類、音頻類、圖片類等實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息;教學(xué)資源信息功能在具體的運(yùn)用中.主要根據(jù)所有實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)實(shí)施需求，有針對性地管理與實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)相關(guān)的資源信息;教學(xué)資源管理模塊主要用于對實(shí)驗(yàn)教學(xué)期間所涉及的考核環(huán)節(jié)的管理，然后，在結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求的基礎(chǔ)上，完成對實(shí)驗(yàn)知識點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)時(shí)間等相關(guān)信息的科學(xué)設(shè)置，以促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源管理向規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化方向不斷發(fā)展，從而確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核工作落實(shí)到位。

2.4智能教學(xué)模塊設(shè)計(jì)

智能教學(xué)模塊主要包含以下功能，分別是試題庫管理功能、考核標(biāo)準(zhǔn)管理功能和考核管理功能。其中，試題庫管理功能在具體的運(yùn)用中，主要根據(jù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，在結(jié)合實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容的基礎(chǔ)上，針對實(shí)驗(yàn)相關(guān)重難點(diǎn)知識，完成對試題庫的構(gòu)建，從而更好地測試和考核學(xué)生對實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識的掌握情況：考核標(biāo)準(zhǔn)管理功能在具體的運(yùn)用中，主要是在結(jié)合實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目內(nèi)容的基礎(chǔ)上，制定出系統(tǒng)、完善的考核標(biāo)準(zhǔn)，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核工作的有效開展的提供重要的依據(jù)和參考：考核管理功能在具體的運(yùn)用中，主要負(fù)責(zé)對實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的考核、試卷題庫考點(diǎn)的更新以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程的監(jiān)控，同時(shí)，還負(fù)責(zé)對學(xué)生課堂表現(xiàn)情況的記錄，為后期科學(xué)、公正地評價(jià)學(xué)生提供相應(yīng)的依據(jù)。

2.5評價(jià)反饋模塊設(shè)計(jì)

評價(jià)反饋模塊主要包含以下兩大核心功能，分別是評價(jià)學(xué)生功能、反饋問題功能。其中，評價(jià)學(xué)生功能主要是指通過利用該系統(tǒng)智能化教學(xué)模塊，對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)合理評價(jià)，并自動生成評價(jià)結(jié)果，從而真實(shí)、有效地反映學(xué)生的實(shí)驗(yàn)完成情況：反饋問題功能主要是指對學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中存在的一系列問題進(jìn)行全面、真實(shí)地反饋，為幫助教師更好地改進(jìn)和優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供重要的依據(jù)和參考，以達(dá)到提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率和效果的目的。

3物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)施

3.1系統(tǒng)具體應(yīng)用

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)在具體的設(shè)計(jì)中，主要綜合運(yùn)用了XML技術(shù)、WEB技術(shù)等，盡管能夠滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本需求，但是，各個(gè)功能模塊之間缺乏一定的聯(lián)系性，實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核方式過于單一枯燥。但是，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用背景下，所設(shè)計(jì)和開發(fā)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，不僅具有強(qiáng)大的實(shí)驗(yàn)管理功能、智能教學(xué)功能、評價(jià)反饋功能等各種功能，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的智能化控制水平，還促進(jìn)了師生之間的有效互動，為最大限度地提高學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)效率和效果提供重要平臺支持。

3.2系統(tǒng)應(yīng)用效果

教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在具體的設(shè)計(jì)中，通過充分利用和發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，不僅完善和升級了系統(tǒng)相關(guān)功能，還增加了各個(gè)功能模塊之間的聯(lián)系性.為進(jìn)一步促進(jìn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)向智能化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化方向不斷發(fā)展發(fā)揮出重要作用。同時(shí)，通過利用教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，確保教師在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中，能夠樹立以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，以實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為主要載體，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立自主地學(xué)習(xí)和掌握實(shí)驗(yàn)相關(guān)的重難點(diǎn)知識，從而提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動手操作能力，為培養(yǎng)學(xué)生利用理論知識解決實(shí)際生活問題能力.推動實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動的有效開展創(chuàng)造良好的條件。此外，在教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的應(yīng)用背景下，學(xué)生的考核評價(jià)方式得以有效地改進(jìn)和創(chuàng)新，通過利用智能化教學(xué)模塊.可以對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)情況進(jìn)行客觀、公正地評價(jià)，并自動生成最終評價(jià)結(jié)果，從而真實(shí)、有效地反映學(xué)生的實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)情況.為引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立自主地開展完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和自主探究能力發(fā)揮出重要作用。

4結(jié)語

綜上所述，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用背景下，教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和應(yīng)用方面取得了很大的突破和創(chuàng)新，該系統(tǒng)不僅功能強(qiáng)大、通用性強(qiáng)，具有良好的用戶體驗(yàn)，還在實(shí)驗(yàn)智能化教學(xué)領(lǐng)域中取得了顯著的應(yīng)用效果，因此，深受廣大師生的青睞和喜愛。為了方便后期系統(tǒng)的維護(hù)和升級，需要相關(guān)軟件開發(fā)人員再接再厲，用更加優(yōu)雅的代碼擴(kuò)充更多適用的功能，從而為促進(jìn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)健康、可持續(xù)發(fā)展，提高其應(yīng)用價(jià)值和應(yīng)用前景提供有力的保障。