摘要：物联网为人们提供无所不在、随时随地的信息服务，而现代远程教育局限于教师讲课位置、双方互动性及实时性的弊端。针对这样的现状，新一代的现代远程教育系统采用了物联网技术，实时反馈教师行动状态及课堂内容，解放了教师，也调动了学生远程学习的积极性。
关键词：普适计算；现代远程教育；互动性
作者简介：王小妮（1977-），女，山东威海人，北京信息科技大学理学院，讲师；（北京100192）北京科技大学经济管理学院博士研究生；郝媛（1983-），女，蒙族，内蒙古包头人，北京科技大学经济管理学院博士研究生。（北京100083）
基金项目：本文系“北京市教委科技发展计划面上项目”（项目编号：KM201110772018）的研究成果。
中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2012）06-0113-02
当今世界，科学技术突飞猛进，人们对教育的需求日益增加。现代远程教育作为一种新的教育模式，是提高全民族科学文化素质，促进教育思想、内容和方法改革，推动教育现代化，满足社会日益增长的终身学习需求的重要手段。
远程教育是指使用电视及互联网等传播媒体将课程传送给课堂外的一处或多处学生的教学模式。现代远程教育则是指通过音频、视频以及实时和非实时的计算机技术把课程传送到课堂外的教育。它突破了时空的界线，对于业余进修者可以随时随地上课，不需要到特定地点上课。
现代远程教育一般是通过有专职技术人员在场，负责切换主讲人讲课和看PPT的视频界面。有的摄像机只能录制固定区域范围内影像，主讲人在讲课时，只能坐在固定位置以便视频的录制。也有的摄像机可以自动捕捉主讲人的面孔，当主讲人移动时，镜头可以通过转动，继续录制主讲人的影像。但这样的系统是不允许现场有其他人员走动的，一般有其他人员走动，摄像机就有可能跟踪了其他人员踪迹，进行了错误的录制。
针对上面提到的现代远程教育遇到的弊端，物联网技术就可以很好的解决此类问题。物联网（The Internet of Things）即“物物互联”，是近年来出现的一种新型计算模式，建立在嵌入式系统、无线传感器网络、分布式计算、通信网络、移动计算等技术的飞速发展和日益成熟的基础上，将各种物体充分联接，通过无线网络将采集到的实时动态信息传送到中央服务处理中心，进行汇总、分析、处理、显示和控制[1]。
物联网技术的引入，主讲人就可以不用端坐在电脑旁，只通过鼠标、键盘与学生交流，他可以自由的在教室走动，可以通过手势和语言与现场以及场外的学生交流，远程教育和现场教育融为一体，远程学生可以无障碍的学习课堂内容，听教师讲解，看教师板书、手势动作及通过在PPT等课件上的标注或幻灯等多种多媒体手段教课方式。利用物联网计算方式设计的远程教育平台可以作为精品课程及网上教学的网络教学平台及远程教育平台。
一、物联网计算架构
物联网计算提供了经由网络，使用各种各样的物联网计算设备，访问后台数据、应用和服务的功能。无论使用何种物联网计算设备，用户将能轻易访问信息，得到服务。物联网计算降低了设备使用的复杂性，帮助提高在外办公人员的效率和人们的日常生活水平。实现物联网计算的目标需要以下一些关键技术：场景识别、资源组织、人机接口、设备无关性技术、设备自适应技术等。
物联网计算包括：
（1）物联网计算设备：各种移动设备或嵌入式设备，如PDA、汽车导航系统、智能卡、智能手机、POS销售机等。
（2）传感设备及其互联：适合普适计算的新型网络、传感、设备、终端等，及其互联互通问题，包括位置、温度、压力、生化等传感器和传感器网络的自组织、低能耗、通信等支撑技术；嵌入式、便携式、可穿戴、专用化等新型用户终端设备和交互设备，设备间的信息互换方式和标准化[2]。
（3）物联网计算的软件技术：在操作系统和中间件上支持在异构动态多样的计算环境中有效完成用户任务的支撑技术，包括软件平台的体系结构、构建模式、开发与编程模式等；资源和服务的发现、重组，运行现场的重构，安全保障。
（4）物联网计算应用：智能空间如智能家庭、智能汽车、智能交通、智能会议室等；老年人智能家居，及其它物联网计算应用系统。
马希荣等人在文献[3]中提出，计算机在某种程度上是可以对人的情感进行定性和定量分析的，通过传感器监控，使用计算机技术处理和传回。图1设计了基于情感捕捉的物联网智能化教学系统的系统架构[4]。
二、物联网计算技术在现代远程教育领域的应用
在该系统中，主要从计算智能和分布式传感器系统着手研究，将物联网计算和远程教育相结合，建立物联网远程学习系统。物联网的引入使得物理教学环境的每个物件都具有连通性、技术性、智能性、嵌入性的特性，可以随时捕捉、分析教师和学生信息，并进行反馈，提供一个物联网智能化的教学系统。
1.教学过程实时记录
在物联网智能化教学系统中，教师的操作包括调用课件、在电子黑板上作注释、与远方的学生交流等。系统能根据对教师动作的理解，在不同的场景下向远方的学生转发相应的视频镜头或电子黑板内容，并自动记录上课的内容。此外该系统通过脸部表情捕捉，如听课专注情况、眉头舒展情况、眼睛跟随情况等，可以了解学生当时的学习状态，实时将课堂教学效果进行反馈，教师可以根据相关信息调节教学进程。
2.教材联网
在教材中加入RFID标签，这样使教材就置身物联网，具有物联网中连通性、技术性、智能性、嵌入性的特性。通过教室里安装的RFID 阅读器，可以将教材信息显示在显示屏上或远程传送到远方学生的电脑显示屏上[5]。在学习过程中，学生可以实时看到教材显示信息，并且可以随时查看关联信息，如果出现疑问，也可以通过物联网无线传感器系统将问题反馈到网络教学平台。此平台将自动把问题的答案显示在电子屏幕上，老师也可以随时查看相关问题并解答。
3.实训系统教学
通过物联网可以方便地把远端的景象带到课堂里，尤其是学生平时上课由于安全性或时间、经费等条件限制接触不到的一些实战演练：如海洋生物专业或农业相关专业，通过物联网中的传感器系统可以将海洋生物或农作物的生长过程录制下来或实时传送到课堂里，进行生动教学。通过这种实训系统，学生犹如身临其境的学习，打破了传统教学的局限性，通过各种实验环境的虚拟或演示，加速学生对相关知识的理解。
4.调节上课环境
通过光线传感器可以自动调节窗帘高度及教室内照明系统亮度和计算机屏幕及教室显示屏幕的亮度。通过温度及湿度传感器可以自动调节教室内温湿度，使学生能在一个舒服的环境里更好地学习。
物联网计算技术从人机系统对无处不在计算开展了工作，着重研究人和计算机一起工作的方式和技术，从人机系统的层次研究人机交互，将嵌入式及传感器领域所学到的知识应用到实践中。
物联网智能化教学系统设计的目标：（1）利用传感网络，捕捉视频镜头；（2）通过网络显示黑板及教材内容，并自动记录上课内容；（3）与远方学生交流。
物联网智能化教学系统方式灵活，可以在课后通过远程教育网络对课堂教授的没有理解的地方重新学习。可以通过BBS和老师同学进行交流，学习时间也比较自由。通过物联网计算的引入，使远程教育更直观：（1）将物联网计算与远程教育相结合，实时再现课堂内容；（2）对物联网计算技术的研究，实现远程教育交互空间；（3）充分利用传感器网络，逐步建立“传感器+网络”的教学模式。
三、应用效果
使用物联网计算技术的现代远程教育系统能根据对教师动作的理解，在不同的场景下自动向远方的学生转发相应的视频镜头或电子黑板内容，并自动记录上课的内容。通过现代远程教育，教师可以将事先编制好的文字教材或多媒体计算机辅助教材给学生，学生利用文字教材或多媒体教材进行自学；调用课件、在电子黑板上作注释、与远方的学生交流；可以对布置的作业进行一些有益的提示；学生在发现问题后可以及时向老师提出，老师对学生提出的问题迅速给予指导。能随时检查学生的学习进程和效果，可以随时将编好的测试题发给学生，让学生直接在“试卷”上答题，然后发送给老师，老师收到后可以直接在学生的“试卷”上批改，然后将批改过的“试卷”发还给学生。
在考核实验操作能力时，物联网智能化教学系统更能体现它的优势。因为大多实验班级的学生数量比较多，如20个学生，如果要学生分别将整个实验从头至尾做完，一个一个演示给老师看，1个实验2个课时，需要40个课时，即需要超过1个星期的时间来考核这些学生。所以传统的实验考核很难对学生的实际动手操作过程进行监控，大多是通过学生提交实验结果、实验报告及答辩的形式进行。考核结果不能全面、准确地反映教学的实际效果。而进入物联网智能化教学系统后，学生的操作通过物联网进行跟踪，物联网对学生的每一步操作都能实时反馈到终端，老师可以很容易看到学生操作过程，从而使考核结果更准确有效。
四、结束语
物联网计算是计算机技术应用的新的发展，是计算机技术应用到了生活的所有方面，成为生活的一部分。将物联网计算技术应用到现在远程教育领域，提高远程教育质量，调动学生学习的积极性，加深学生对学习内容的感性认识和理解，成为新一代的远程教育系统。
参考文献：
[1]朱近之.智慧的云计算:物联网的平台[M].北京:电子工业出版社,2011.
[2]赵海.普适计算:计算混沌形式[M].沈阳:东北大学出版社,2005.
[3]马希荣,王志良.远程教育中和谐人机情感交互模型的研究[J].计算机科学,2005,(9):182-194.
[4]刘景福,陈松生.普适计算环境下远程教育情感交互的设计模型[J].现代教育技术,2009,(4):90-93.
[5]白会肖,贾树生.物联网在高职教育改革中的作用[J].石家庄职业技术学院学报,2011,(4):20-21.
（责任编辑：刘丽娜）