通过传感器、RFID技术的运用，物联网可将各种物件互联并实现智能化的数据传递和通信，完成网络内物体的识别、管理和应用等操作。结合物联网的教育应用现状及相关研究，物联网在教育领域中的应用可分为课堂教学、课外学习和教育管理三个方面，如表8-1所示。^[6]

表8-1　物联网教育应用分类

1.物联网支持课堂教学方面

（1）实时教学测评：课堂互动反馈是教学中的重要环节，有助于教师了解学生学习情况，调节教学进程。传统教学中常采用察言观色、课堂提问或课堂练习等方式来检验学生学习情况。这些方式存在猜测成分较重、不能顾及全体、工作量大与反馈不及时等问题。实时教学测评基于学生互动反馈系统，通过学生手中的投票器（多采用有源射频方式）统计学生投票、答题情况，在教师端得出可视化统计图形，以便于分析结果、调整教学。实时教学测评还可通过给学生佩戴传感器手表、眼镜等记录学生的多重数据，如脑电图、血压、体温等生理信息及眼动、手部轻微移动等运动信息，引入心理学相关测试技术，得出学生的紧张程度、注意力状况、动脑情况等。教师根据这些反馈信息调整教学，对典型学生点名提问来发现问题，或对个别表现异常学生进行辅导。台湾Ben Chang等提出基于传感器的学生手势识别技术及利用模式，利用传感器根据学生的手动情况记录学生的投票答案，以辅助各类学习活动。^[7]麻省理工学院的Mobile-IT Education Classroom Applications项目中，学生配置由显示屏和3个反馈按钮（精彩、无聊和迷失）组成的无线投票器，“迷失”学生数量达到一定阈值时，教师显示器会闪烁红灯报警。该设备也用于实施课堂问题的投票，帮助教师修改教学计划和教学活动，从而进一步提高学生注意力和参与度，促进学生间交流。教师也可因材施教，定制教学并进行教学评价。

（2）实验教学指导：实验教学可以帮助学生形成概念，理解和巩固所学知识，培养观察、分析和解决问题的能力，并掌握一些基本技能。实验操作中一旦有误就会影响实验结果，可能导致部分学生失去耐心而马虎应付、抄袭或猜测实验结论，或者因不能发现问题而影响学生对后续实验的信心和兴趣。同时，部分实验材料或仪器危险性较高，学生操作不当可能会威胁生命安全。通过让学生佩戴传感器手表等形式，教师可以记录学生实验过程，及时发现错误并给予正确指导，避免实验过程中危险的发生。教师还可以对各种实验器材标识数字化属性与使用帮助信息，当实验器材使用不当时会自动启动报警系统，学生也可通过手中的传感器向教师发送信号请求指导。教师还可以进一步分析学生操作中的典型性问题，以便后续教学。如在医科教学中，传感器可记录学生的手眼协调能力，实时监控学生动作是否符合规范，及时给出反馈；特殊教育中，传感器可以用于随时观测注意力缺陷儿童的注意力状况，收集运动信号以训练感觉运动失调儿童以矫正其动作。教师借助这种方式可以很好地提高指导效率、节约精力，促进学生的迁移学习。

（3）丰富教学资源：很多自然科学学科需要大量的实验数据。教学中常常可能因学生操作太过危险、缺乏实验器材等原因导致学生不能亲自动手做而缺乏感性认识，进而导致学习的枯燥和乏味，影响学习的积极性。教师可将各类传感器安装在实验器材上，通过远程控制这些实验器材来实时采集实验数据（如温度、压强、液体浓度等），并将进行加工和分析后的结果通过网络提供给实验者，学生只需通过电脑等设备就能查看和分析数据。这样既保证了实验数据的全面性、真实性和有效性，也实现了实验教学的方式转变，增强了学生的学习兴趣，解决了传统课堂教学资源有限的问题，节省了各类经费。

（4）优化学习环境：学习环境（如噪音、温度、光线强度等）可以从很大程度上影响学生的学习效率。学校的教学环境、教学设施、教学活动会产生大量噪音，美国、英国和澳大利亚等对噪音对学生学习的影响进行了一系列研究，发现噪音不仅影响学生听力，更会影响师生交流，对学生学习产生消极影响，如学习注意力、阅读计算能力和整体学业成绩等，特别是对那些学习有困难、听力损失或用非母语学习的儿童。教师也会因长期提高嗓门而导致声带拉伤。在教室里布置传感器节点监测教室各角落的噪音情况，一旦超过预警值则报警通知有关部门处理，如对椅子等物品铺上毛毡垫以降低声反射和混响时间。光线会影响学生视力，在教室里安装光线传感器，可随时监控光线亮度并自动调节教室内照明灯亮度和计算机屏幕亮度，根据室外光照强度调整窗帘高度。传感器还可根据室内二氧化碳浓度、温度自动调节通风情况和空调温度等。总之，物联网可以给学生提供一个舒适的学习环境，促进学生更好地学习。

2.物联网支持课外学习方面(www.daowen.com)

（1）课外研究性学习：课外教学活动可以使学生获得直观的体验与真实的感受，激发学生学习兴趣，拓展学生知识空间与视野，培养学生科学探究能力。但学生外出采集数据存在安全、经费、时间安排等一系列问题，因此实际操作难度较大。通过远程实地布置和操控传感器节点，并将实验数据回送的方式，教师可以拓展课外教学活动。这样一方面可以节省实验经费，布置节点进行长期观测，使实验数据更全面，研究更充分；另一方面也可以节省学生的野外数据采集时间，降低活动的危险性，有效缓解校外研究性学习与校内课堂教学的矛盾，有利于跨学科研究。比如，我国北京、上海、台湾等地区开展的基于物联网的“数字化微型气象站”在科学教育中的应用。该项目在小学校内建立校园气象观测站，将收集到的气象数据发送到校园气象台网页上以实现数据与资源共享并进行科学教育。美国NSF资助的面向K12师生的信息技术教育项目，在海滩上部署多个不同的无线传感器节点（气象、水质和视频传感器），通过Web网站呈现给K12师生。

（2）移动学习：移动学习（M-Learning）是一种在移动计算设备的帮助下能够在任何时间、任何地点开展的学习，其特点是使用的移动计算设备必须能够有效地呈现学习内容，因此移动学习设备（PDA、TabletPC等）在移动学习中极为重要。射频识别技术的发展，使面对面学生之间的信息传输效率更高，信息传送的移动和灵活性大大增加；使他们能够时刻互动、得到学习材料。无线传感器网络具有自组织、低功耗、成本低等特点，它的引入可以大大改变移动学习中必须依靠昂贵且待机时间较短的PDA的局面，增强了学习和交互过程的效果。而移动学习设备带有的通信功能，可通过开发数据处理模块读取各传感器数据实现。因此物联网可以构建移动的学习环境，通过使用连接点、基站和RFID等相关技术，使移动学习设备连接到学习材料并与其他学习者交流，将个性化学习和协作学习结合起来，实现任何时候、任何地方的学习和互动，促进新的学习活动或者主动学习模型的创建，如集成各类学习工具的“无线电子书包系统”学习模型。

（3）泛在学习：泛在学习（U-Learning）是指任何人可以在任何地方、任何时刻获取所需的任何信息的一种学习方式。它与移动学习的区别在于学习的终端设备由各类移动学习设备扩充为数码设备、多媒体设备等各类智能设备，可以为学生学习提供更为智能化、全面化的服务。在泛在学习的环境下，学习支持服务将更加人性化，通过对学习者的相关记录进行综合分析，为他们提供个性化的支持服务，真正体现“以人为本”的理念。在物联网时代，任何设备只要能够接入网络均能够实现智能化操作。泛在学习的思想与物联网的核心思想不谋而合，因此物联网能更好地支持泛在学习的实现。学习者可以随时随地利用终端设备与网络连接，实现任何时间、地点和任何人与资源的连接。泛在学习系统可为学习者提供智能化学习服务，通过传感器自动操控电子白板、电子教材等各类学习辅助工具、智能化和尖端化设备来构建智能化无纸教室；利用内藏电子标签或传感器的实验器材进行实验教学；利用多媒体进行音乐教学；利用内藏计算机的运动服进行适应性体育教学，使学习环境发生天翻地覆的变化。

3.物联网支持教育管理方面

（1）仪器设备管理：学校的大型会议设备、运动设施、教学仪器等普遍存在着分布离散、管理难度大、无专人管理和保养等情况。通过给各类设备粘贴RFID标签或传感器，分配专人管理，可以进行统一管理和调度，有效防止仪器设备的丢失。当仪器出现高温、断电等问题时，传感器可以自动报警通知专人处理。实验室的灯光、空调等设备根据人员进入或离开自动控制电源开关，并通过RFID身份识别卡安全放行与登记。包括沙迦大学在内的众多阿联酋大学还采用RFID技术来防止文凭伪造，在颁发的学位证书中粘贴RFID标签，以确保学位证书的有效性并加快高校学生登记注册流程。

（2）学生安全行踪及健康管理：学生安全行踪及健康管理包括上下学及在校行踪通知服务、危险区域管理服务和学校保健服务等。上下学行踪通知，使家长可以通过手机或上网了解学生情况，有利于家校合作，避免学生去网吧、酒吧等不健康场所，确保学生上下学安全。危险区域管理，即在地下停车场、顶楼、施工场所和其他校园治安死角架设RFID读取器。当学生处于这些场所时识别出学生身份并自动发出语音警示，并配合校方监视系统监视现场状况进行处理。学生保健服务，即通过腕带式温度感应标签感测学生体温，体温异常时发出警报通知相关人员做即时健康管理及处置。物联网还可用于辅助管理学生集体野外活动安全。学生通过佩戴“智能定位”手表，老师可实时了解学生位置，当超出设定的活动区域时将收到报警短信。台湾成功大学郑宪宗教授主持了一项利用RFID技术为多重障碍学童打造安全学习环境计划，该系统具有上下学及在校行踪通知服务、学童体温异常管理服务、危险区域管理服务、行动障碍协助服务这4大特色。教师通过学童身上的RFID辨识器，可即时追踪学童状况，预防危险发生。如当行动障碍学生需要协助时，按下配戴的紧急求救钮，系统就会通知校方人员前往处理。家长也可通过本系统得知学童在学情况及学校对异常事件的处理情况，让家长更放心。

（3）学校安全管理：学校安全管理包括学校安全门禁、学校安全访客、机动车管理和校园火灾报警管理等。安全门禁包括短距离和远距离射频识别两种。短距离射频识别门禁系统普遍适用于各高校，如设立宿舍门禁系统。该系统可与学生一卡通绑定，并辅助以录像监控有效识别和防范外来人员进出。远距离射频识别技术主要用于中小学，因为中小学学生自我保护意识差、刷卡有效性较差。这类系统可结合手机短信服务平台和综合信息管理系统。学生佩戴远距离无源感应卡，到达或离开校门时附近的读卡器将该感应卡的卡号输出给学生平安服务系统，并向学生父母发送学生到校或离校短信。校园访客管理，如台湾成立的校园安全应用RFID技术协助学生安全建置计划中的访客机制管理服务，即在教学区、学生宿舍等校园管制区域安置多个感应节点，当外来人员进入时会自动语音报警并通知安保人员及时处理。机动车管理，即安装RFID标签识别并控制机动车的进出，将停靠时间、停车费缴纳、准确停靠地点等信息与管理平台及个人手机绑定，让机动车“自己说话”。校园火灾报警，即将各传感器节点密集分布在检测区域内，监测自身周围温度和烟雾浓度等参数，还可通过多节点协作将数据（包括位置信息和火势相关参数）传送到管理控制中心，以实现实时报警和准确定位。

（4）数字化校园建设：物联网在数字化校园中的应用遍及校园各领域，如校园一卡通服务、智能图书馆建设、人员和设备管理等。将校园身份识别码芯片集成在校园一卡通、个人手机中实现师生身份的绑定，完成师生在校内学习、生活和工作的各项服务，如统计学生出勤情况、教师上课情况和行政人员的到岗情况，以提高管理水平和效率。云南昆明学院开展的“校园手机一卡通工程”，在原有手机SIM卡芯片中集成无线射频（RF）模块。学生使用这种特制的RFID-SIM卡刷卡后即可完成身份识别、消费支付和信息交互等功能，实现购物、借书等校园活动。智能图书馆建设方面，随着各大高校规模的不断扩大，其藏书量也在逐年增加，加之图书存在归架错误等问题，传统图书条码查找的方式会浪费大量时间。图书智能定位即在图书上贴有RFID标签，在馆藏范围设置多个阅读器，由阅读器坐标确定图书的方位信息并传送给定位服务器，读者和管理员用客户机或手机登录定位服务器查询图书信息，也方便了新书上架、图书归架及乱架图书的整理工作，提高了寻找丢失书籍和盘点文献资料的效率。自助还书机设备是对粘贴有RFID标签的图书进行扫描、识别和归还处理的设备系统，有利于帮助读者进行自助式图书的归还、续借操作，避免排队现象的发生，甚至可以实现“拿走即借、放回即还”的高度RFID化物流管理模式，从而有效提升图书管理效率、简化图书管理流程、降低图书管理人员的劳动强度，为读者提供更加便利快捷的图书借还书、查询等服务。