面向智慧教育的物联网模型及其功能实现路径研究
发布时间：2021-06-09 17:22
智慧教育物联网的迅猛发展推动了教育的智慧化变革,成就了智慧教育破茧成蝶,成为教育信息化2.0时代先进的教育形态。为了推动智慧教育的发展,采用文献研究、关键词时序知识图谱分析、归纳与演绎等研究方法,对智慧教育环境发展态势和智慧教育物联网演进进行了透析,据此构建了面向智慧教育的物联网通信演进模型和功能架构模型,依据模型讨论了面向智慧教育的物联网智能感知、智慧管理、情感计算、设备共享和视景仿真等功能的实现路径,并提出了面向智慧教育的物联网发展亟待解决的系统的标准、教育资源规范和数据安全保护等几个关键问题。最后,指出了未来教育发展的新方向与智慧教育物联网开发对推动智慧教育发展的重要价值。
【文章来源】：电化教育研究. 2019,40(12)北大核心CSSCI
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
智慧教育环境四个关键要素发文量走势
荆?腔坌Ｔ?08篇、智慧教室71篇、智慧实验室15篇、智慧图书馆191篇。智慧校园、智慧教室和智慧图书馆发文相对较多，这是因为它们是学生学习的主要场所，智慧实验室发文较少，说明智慧实验室正处于开发建设之中。同时，上图也折射出智慧教育环境研究的态势与智慧教育物联网技术发展及其功能演进有很大的相关性。（二）智慧教育物联网演进研究智慧教育环境的发展取决于智慧教育物联网的开发进程和力度，利用CiteSpace对智慧教育物联网相关关键词进行时序知识图谱分析，可以探寻到智慧教育物联网演进的轨迹。其图谱如图2所示。图2智慧教育物联网相关关键词时序知识图谱图2中，字号的大小表示在某段时间内该关键词出现的频次。根据时间段关键词的出现频次，从时序知识图谱中可以看出，我国近十年智慧教育物联网发展迅速。特别是在2009年IBM公司钱大群提出“智慧地球”战略和国务院原总理温家宝视察无锡微纳传感网工程技术研发中心之后，智慧教育物联网受到广泛关注，相关研究呈现爆发式增长态势[1]。以上图谱表明：在2010至2012年间，尤其是从2011年12月《物联网“十二五”发展规划》正式颁布之后，物联网、教育信息化、物联网技术、智慧城市、智慧教育、智能感知、虚拟现实、智慧学习环境等关键词字号增大，出现频率较高。在2013至2015年间，相继出现了智慧校园、云计算、智慧教室、翻转课堂、智慧学习、智慧管理、智慧图书馆、设备共享、创客教育等热门高频关键词，其中，智慧校园、云计算、智慧教室字号较大，因为云计算是物联网的核心技术，智慧教室、智慧校园（包括智慧图书馆）是智慧教育环境的关键要素。在此期间，智慧校园、智慧教室和智慧图书馆以智慧教育的物化形态大量出现。在2015至2018年间，情感计算、视景仿
2019年第12期（总第320期）通信（H2H），其感知信息持续演进朝着宽带化（场域演进）和移动化（功能演进）方向发展；最后进入教育通信阶段，随着人工智能技术的发展与应用，通过IPV6、教育云计算、教育大数据技术实现高级的教学交互，其感知信息向着泛在化和智慧化方向飞速发展，这一阶段也正是“人工智能+教育”的智慧教育时代。图3智慧教育物联网通信演进模型（二）功能架构模型智慧教育物联网的通信演进表明了其结构功能的递变。智慧教育物联网具有智能化、感知化、互联化和自动化等特征及其多态交互功能。基于相关文献，根据智慧教育物联网演进、智慧教育环境发展态势以及智慧教育物联网通信演进模型，并从对物联网的概念模型、物联网体系架构层次（感知层、传输层和应用层）模型和社会物联网架构模型分析，对物联网传感器芯片（感应式读写器、各种传感器）与其传感网络（包括WMSN）功能的详细分析，对智慧教育应用（智慧校园、智慧教室、智慧实验室和智慧图书馆等）及智慧教育发展架构的分析入手，构建了智慧教育物联网功能架构模型，如图4所示。智慧教育物联网的感知技术和无线传感网络（WSN）是智慧教育通信的基础，互联网和移动网是人机交互的关键，其智能芯片、感应器和GPS对智慧教育环境信息进行感知，通过Zigbee、蓝牙、Wifi、NFC等传输信息，进行网络识别、定位、跟踪、监控、显示和管理。通过“人—物”（H2T）、“人—机”（H2M）、“物—机”（T2M），以及“人—人”（H2H）、“物—物”（T2T）、“机—机”（M2M）之间的交互，为智慧学习提供服务，满足学习者互动体验的要求。人性化的多态交互，往往取决于“人—物”通信装备的“智慧”和多模态“人—机”交互设计，智慧教育物联网为人、机、物之间自然、便
【参考文献】：
期刊论文
[1]虚拟仿真实验学习行为分析[J]. 江波,高明,丁继红,王小霞,李万健. 中国远程教育. 2017(09)
[2]增强现实技术在高校创客教育中的应用[J]. 王德宇,宋述强,陈震. 中国电化教育. 2016(10)
[3]新兴技术在高等教育中的应用分析与对策思考——《2016地平线报告（高等教育版）》解读[J]. 李新房,刘名卓,祝智庭. 教育发展研究. 2016(07)
[4]基于文献计量的国内物联网研究现状分析[J]. 孙瑞英,王旭. 现代情报. 2016(01)
[5]智能感知技术在个性化作业中的应用研究[J]. 孙波,陈玖冰,刘永娜,王浩宇. 北京师范大学学报(自然科学版). 2015(03)
[6]物联网环境下基于上下文的Hadoop大数据处理系统模型[J]. 李敏,倪少权,邱小平,黄强. 计算机应用. 2015(05)
[7]基于物联网时代的学校体育信息化发展研究[J]. 杨双燕,张红梅. 黑龙江高教研究. 2014(04)
[8]视景仿真技术在外贸英语项目学习中的应用[J]. 朱雷,张建青. 中国电化教育. 2011(12)
[9]虚拟现实技术在隐性知识转化中的应用[J]. 秦亚欧,李思琪. 情报科学. 2011(12)
[10]手持技术与化学整合的研究进展——以中国知网CNKI2003年至2010年文献为例[J]. 黄碧芸,钱扬义. 中国电化教育. 2011(11)
本文编号：3221000
【文章来源】：电化教育研究. 2019,40(12)北大核心CSSCI
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
智慧教育环境四个关键要素发文量走势
荆?腔坌Ｔ?08篇、智慧教室71篇、智慧实验室15篇、智慧图书馆191篇。智慧校园、智慧教室和智慧图书馆发文相对较多，这是因为它们是学生学习的主要场所，智慧实验室发文较少，说明智慧实验室正处于开发建设之中。同时，上图也折射出智慧教育环境研究的态势与智慧教育物联网技术发展及其功能演进有很大的相关性。（二）智慧教育物联网演进研究智慧教育环境的发展取决于智慧教育物联网的开发进程和力度，利用CiteSpace对智慧教育物联网相关关键词进行时序知识图谱分析，可以探寻到智慧教育物联网演进的轨迹。其图谱如图2所示。图2智慧教育物联网相关关键词时序知识图谱图2中，字号的大小表示在某段时间内该关键词出现的频次。根据时间段关键词的出现频次，从时序知识图谱中可以看出，我国近十年智慧教育物联网发展迅速。特别是在2009年IBM公司钱大群提出“智慧地球”战略和国务院原总理温家宝视察无锡微纳传感网工程技术研发中心之后，智慧教育物联网受到广泛关注，相关研究呈现爆发式增长态势[1]。以上图谱表明：在2010至2012年间，尤其是从2011年12月《物联网“十二五”发展规划》正式颁布之后，物联网、教育信息化、物联网技术、智慧城市、智慧教育、智能感知、虚拟现实、智慧学习环境等关键词字号增大，出现频率较高。在2013至2015年间，相继出现了智慧校园、云计算、智慧教室、翻转课堂、智慧学习、智慧管理、智慧图书馆、设备共享、创客教育等热门高频关键词，其中，智慧校园、云计算、智慧教室字号较大，因为云计算是物联网的核心技术，智慧教室、智慧校园（包括智慧图书馆）是智慧教育环境的关键要素。在此期间，智慧校园、智慧教室和智慧图书馆以智慧教育的物化形态大量出现。在2015至2018年间，情感计算、视景仿
2019年第12期（总第320期）通信（H2H），其感知信息持续演进朝着宽带化（场域演进）和移动化（功能演进）方向发展；最后进入教育通信阶段，随着人工智能技术的发展与应用，通过IPV6、教育云计算、教育大数据技术实现高级的教学交互，其感知信息向着泛在化和智慧化方向飞速发展，这一阶段也正是“人工智能+教育”的智慧教育时代。图3智慧教育物联网通信演进模型（二）功能架构模型智慧教育物联网的通信演进表明了其结构功能的递变。智慧教育物联网具有智能化、感知化、互联化和自动化等特征及其多态交互功能。基于相关文献，根据智慧教育物联网演进、智慧教育环境发展态势以及智慧教育物联网通信演进模型，并从对物联网的概念模型、物联网体系架构层次（感知层、传输层和应用层）模型和社会物联网架构模型分析，对物联网传感器芯片（感应式读写器、各种传感器）与其传感网络（包括WMSN）功能的详细分析，对智慧教育应用（智慧校园、智慧教室、智慧实验室和智慧图书馆等）及智慧教育发展架构的分析入手，构建了智慧教育物联网功能架构模型，如图4所示。智慧教育物联网的感知技术和无线传感网络（WSN）是智慧教育通信的基础，互联网和移动网是人机交互的关键，其智能芯片、感应器和GPS对智慧教育环境信息进行感知，通过Zigbee、蓝牙、Wifi、NFC等传输信息，进行网络识别、定位、跟踪、监控、显示和管理。通过“人—物”（H2T）、“人—机”（H2M）、“物—机”（T2M），以及“人—人”（H2H）、“物—物”（T2T）、“机—机”（M2M）之间的交互，为智慧学习提供服务，满足学习者互动体验的要求。人性化的多态交互，往往取决于“人—物”通信装备的“智慧”和多模态“人—机”交互设计，智慧教育物联网为人、机、物之间自然、便
【参考文献】：
期刊论文
[1]虚拟仿真实验学习行为分析[J]. 江波,高明,丁继红,王小霞,李万健. 中国远程教育. 2017(09)
[2]增强现实技术在高校创客教育中的应用[J]. 王德宇,宋述强,陈震. 中国电化教育. 2016(10)
[3]新兴技术在高等教育中的应用分析与对策思考——《2016地平线报告（高等教育版）》解读[J]. 李新房,刘名卓,祝智庭. 教育发展研究. 2016(07)
[4]基于文献计量的国内物联网研究现状分析[J]. 孙瑞英,王旭. 现代情报. 2016(01)
[5]智能感知技术在个性化作业中的应用研究[J]. 孙波,陈玖冰,刘永娜,王浩宇. 北京师范大学学报(自然科学版). 2015(03)
[6]物联网环境下基于上下文的Hadoop大数据处理系统模型[J]. 李敏,倪少权,邱小平,黄强. 计算机应用. 2015(05)
[7]基于物联网时代的学校体育信息化发展研究[J]. 杨双燕,张红梅. 黑龙江高教研究. 2014(04)
[8]视景仿真技术在外贸英语项目学习中的应用[J]. 朱雷,张建青. 中国电化教育. 2011(12)
[9]虚拟现实技术在隐性知识转化中的应用[J]. 秦亚欧,李思琪. 情报科学. 2011(12)
[10]手持技术与化学整合的研究进展——以中国知网CNKI2003年至2010年文献为例[J]. 黄碧芸,钱扬义. 中国电化教育. 2011(11)
本文编号：3221000
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