物联网实验室范文1
开放式物理实验教学是当前物理实验教学改革的必然趋势。为适用开放式实验教学，将物联网技术应用于开放实验室系统建设,实现了物理实验室全天候安全开放，提高了实验室的智能化管理水平。
【关键词】
开放式实验室；物联网；实验室建设
0引言
为了适用开放式实验教学，很多高校都开放物理实验室，早期采用人工进行实验室开放，或采用单机版的管理软件进行开放管理，这些管理方式存在工作烦琐，效率低下等弊端。例如，学生不能及时了解开放性实验内容以及实验时间的信息；学生必须到实验室去预约，由实验室教师登记等。近年来，随着网络信息技术的发展，针对开放实验室智能化管理需求，从不同角度出发，也提出了许多开放实验室信息管理系统方案，如机房自动管理系统等，这些方案在实验室信息管理、人员管理、设备管理、实验项目管理、预约管理、系统管理、统计报表等方面，不同程度实现了实验室的信息化管理，尽管如此，但除了计算机机房以外，其它开放普通实验室，由于没有计算机及网络设备，大多存在自动化管理程度不高的问题。针对这种情况，我们将物联网技术应用于开放实验室的管理，利用门禁、触屏派位、视频监控、平板电脑终端、设备控制器与智能电源插座等，结合基于B/S结构的开放式实验室web管理系统软件，实现了物理实验室全天候安全开放，提高了开放实验室的智能化管理水平。
1物联网技术
物联网是指通过各种信息传感设备，如传感器、射频识别（RFID）技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，获取各种应用需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。物联网的体系架构由感知层、网络层和应用层组成。感知层由各种传感器以及传感器网关构成，它的主要作用是识别物体、采集信息。网络层主要作用是进行信息和数据的传输，主要利用现有的比较成熟的计算机网络技术及移动通信技术。应用层主要作用是将感知层采集到的信息和数据进行分析处理，在实际的环境中进行应用，是物联网和用户（人、组织和其他系统）的接口，它与行业需求相结合，实现物联网的智能应用，如智能电网、智能交通、智能医疗等应用。硬件系统主要集中在感知层和网络层、软件系统主要集中在应用层，其中可能用到一些中间件技术、系统集成技术等。从物联网的体系架构可看出，物联网从感知信息，传输信息，到处理应用信息用到了若干技术，也涉及到许多硬件和软件，物联网是一个综合性的概念和提法。
2硬件建设
其中，开放式物理实验室系统的服务器是根基，所有的硬件连接和很多软件系统都集中在这个服务器上，服务器接入校园网。视频监控系统、门禁系统、短信猫和触屏派位系统直接与服务器连接，平板电脑终端通过校园无线网络与服务器连接，所有的数据存储在磁盘阵列中。实验室中的各个设备的电源通过电源控制器经过集线器、转换器与触摸屏的串口连接。硬件建设首先要对原有实验室基础设施（主要为强电、弱电、网络改造）进行基本改造，然后增加监控、门禁、物联网终端等硬件设备，整合原有教学系统软件，进行软硬件系统集成。具体建设内容有：（1）基础设施改造：对实验室进行弱电、网络改造。要在门、实验台、监控点布设弱电及网络线路，为开放式实验室的建设提供基本的网络环境。（2）可视对讲监控系统：在实验室安装监控摄像头和对讲终端。同时建设对讲监控服务设备，包含网络硬盘录像机、交换机、监控专用硬盘，保障监控系统的高效、安全、稳定运行。（3）门禁：在实验室和楼层的走廊端安装门禁。（4）触控派位机：安装触控派位机。在实验楼每层的走廊口安装一台派位机，配合开放式实验室web管理系统软件用于学生刷卡、信息查询等。（5）触控控制器：安装触控控制器。每台触控派位机配置1台触控控制器，用于触控派位机与设备控制器的通信。（6）设备运行控制器：安装设备运行控制器。每个实验台配置1台设备控制器，作为开放式实验室管理系统的物联网控制终端，用于实验台电源远程控制、数据传输。（7）短信猫：配置1台短信猫，安装在服务器上。用于开放式实验室预警信息、提示信息等。（8）PAD客户端：建设pad客户端。Pad客户端的建设将实现整个开放式实验室管理系统跨平台使用，支持移动终端服务。使学生、教师能随时随地，方便快捷的使用系统。
3软件系统组成
基于物联网技术的开放式物理实验室管理软件平台由实验室WEB管理系统、触摸屏系统、视频监控系统和平板电脑系统组成。WEB管理系统是开放式实验室管理软件系统的重要组成部分，是整个系统的基础。结合实验室开放实际需要，具有各种功能，包括：学生预约实验、实验室拓扑管理、预约信息管理、通知公告管理、预约规则管理、校园卡挂失管理、数据统计。本系统采用物联网技术，通过刷卡启动电源控制器控制实验台电源从而达到开放使用的目的。系统细化各项管理，进一步提高了实验教学的开放性和交互性；为学生提供了一个自主的学习环境，为教师的开放教学提供了有力的基础支持；为提高实验仪器设备的利用率提供了更安全和便捷的保障。触摸屏系统又称为“电源控制子系统”，是开放式实验室管理软件系统的核心组成部分。开放式实验室管理面临的重大挑战是安全的问题，这其中首当其冲的就是用电的安全。通过电源控制子系统的学生座位电源控制模块实现对学生用电的管理，是保证开放式实验室安全的重要手段。电源控制子系统是通过管理柜员机（触摸屏）和座位电源控制单元等硬件设施，实现实验室座位的电源管理。触控系统配置微型摄像头，实现学生派位时照相功能，可有效的防止学生替代刷卡派位的现象发生。大屏幕触控显示屏可高清晰的显示学生的彩色照片。整个电源控制系统主要面向两个角色：学生和教师（管理员）。学生通过所持校园卡，请求使用实验室座位，系统根据教师（管理员）定义的规则（排位规则），为学生分配座位，并自动启动电源。在完成实验后，通过刷卡关闭相应的电源。教师（管理员）用户通过系统登录，在权限允许的条件下，远程单独或批量控制实验室所有电源。教师通过视频监控系统可在远端查看实验室情况，了解就位学生的信息，通过视频观察学生实验状态与视频答疑。学生通过座位对讲实时与教师就实验问题进行讨论。平板电脑系统是一套给实验室管理者使用的便捷的APP客户端系统（PAD），旨在提高开放式系统的使用便捷性，使管理层工作效率更加高效，从而更好的为本单位的开放实验教学服务。平板电脑系统最重要的是统计功能。很多学校每年都要进行一次实验室自评工作，工作量较大而且数据无依据，很多数据都是临时“造”出来的。此统计功能可以根据实验室或设备在过去一年或多年的使用记录自动汇总成统计报表，省时省力且数据真实。
4建设取得的成效
我校从2013年开始进行开放式物理实验教学改革和配套实验室的建设，目前实验室实现了全天候开放、远程控制和智能化管理，学生通过网上预约，刷卡（支持校园卡）进入实验室，在派位成功的实验台实验。基于物联网技术的开放式实验室建设已取得了一些成效，如：（1）全面开放实验教学资源，提高实验室、实验仪器的利用率；（2）打破上课开门、下课关门的模式，为学生提供开放式教学服务，给学生提供自主学习环境；（3）保障实验室安全的同时，提高教学质量；（4）提高实验室管理水平，为领导进行实验室建设规划时提供真实数据作为决策依据。
作者：吴萍 高兴茹 单位：北京联合大学基础部
【参考文献】
［1］孙其博,刘杰.物联网:概念、架构与关键技术研究综述[J].北京邮电大学学报,2010,33(3):1-9.
物联网实验室范文2
为了提高实验室的开放水平、管理的精细化水平和有效利用实验室空间、设备以及支持的能源、网络等资源，提出了采用微信、微博等学生喜闻乐见且使用方便的网络新媒体来实现学生的实验室签到和使用预约;设计了基于智能能耗传感器等物联网设备对计算机系统、空调系统和其他实验室支持环境的能耗进行采集与优化控制的新型监测和管理方式;基于新媒体和物联网技术的新型智能化、精细化的开放平台实验室管理机制使得实验室的开放管理机制更适应双/多校区的教学及科研活动管理，并且实现资源高效利用和节能减排。
关键词:
微信;物联网;精细化管理;双校区;绿色校园
近年来随着高校教学改革的深化，各高校不断地探究新的实验教学方法，高校实验室管理和运作模式从传统的课程教学型实验室逐渐转变成开放型实验室。开放型实验室不仅能满足不同水平和能力的学生需求，而且提供了一个发挥个人潜能的实验环境，从而使学生可以自主地到实验室进行实验研究和探索性学习，这不仅有利于发挥学生做实验的积极性、主动性，也有利于培养学生的个性，激发学生的思维，引发他们创造的欲望，点燃他们创新火花［1］。开放型实验室能更好地适应当前新的实验教学模式，例如课题研究实验教学模式，项目化实验教学模式，竞赛培养实验教学，为学生搭建一个多元化的创新平台，培养了学生的科研精神和团结合作精神，从而提升学生的综合素质［2－4］。开放型实验室建设是一个系统工程，它需要多方面的建设。实验室开放不是时间、空间的简单开放，也不是教学内容和仪器设备的简单开放，实验室开放必须有先进的管理理念和管理制度作保障［5］。在为实验室开放提供必备经费、设备和人员保障的前提下，探索基于新媒体和物联网的开放实验室管理新机制，设计开放实验室管理系统是至关重要的［6］。它可以进一步提高教学资源和设备的利用率，更能够保障高校实验室开放管理的顺利运行，使开放型实验室真正成为培养创新型人才的摇篮。
1当前实验室开放和管理中的突出问题
1．1学生无法及时获得实验室详细的开放信息
目前高校实验室一般采用课程实验预约开放时间，开放自主使用的网上预约管理方式［7］。由于网上系统信息需要及时更新和实时录入，尤其是课程实验时间的临时调整变化无法及时上传，学生无法方便地获得实验室的实时开放状态和具体的空余(设备)资源情况。以天津大学为例，2015年进入双校区运行状态后此问题将会变得更加突出。例如，学生从实验安排表查询，发现某实验室无实验教学课程，当他从卫津路校区到津南校区，需要的设备已经被其他自主使用的同学占用了。这样导致一方面学生白跑冤枉路，另一方面没有预约的其他实验室空间以及设备白白闲置。因此，需要精确的个体化的设备和资源使用情况，以及提前进行预约个体的实验设备的信息管理和服务平台［8］。
1．2管理者无法准确掌握具体使用情况
值班人员和实验室管理人员仅仅能看到学生在或者不在，大致了解学生人数。但是他们缺乏对具体每个学生使用具体设备情况的信息化统计手段，缺乏对于学生的上网、使用实验设备等情况的有效管理和统计。指导教师也无法时时获知在开放时间段内来实验室作实验的学生情况。学院基本上只是按照实验学生人数、经费情况来配置实验室面积、设备数量和支持资源等。统计的实验时数等是实验室人员手工填写的，缺乏客观依据。通过对设备资源使用的监测和信息化统计，将大大提高实验室管理的精细化水平，为实验室规划、投资效益分析等提供客观、翔实的数据基础。
1．3实验室相关资源浪费严重，管理粗放
实验室开放必然会加大实验室的人员、电力、能源和设备开支。但是仅仅是粗放型开放，就会导致成本大量提升，导致资源浪费，而没有取得相应的学生实践能力的培养效果。以当前周一至周日全开放的某大学计算机实验教学中心平台实验室为例，该实验室有2层，使用面积300余平方米，采用了集中空调系统。从近几年的具体使用情况看，周末或者晚上来实验室做实验的学生很少。但是仍然需要实验室同时开启几十个无线网络接入点等网络设备、大量的中央空调和视频监控等辅助设备，并且增加聘用员工，安排实验人员长期值班，这带来了不必要的大量能源消耗和人员经费开支。这样的粗放型实验室资源开放情况对于建设绿色校园、实现节能减排是非常不利的。
2物联网和新媒体的精细化管理新机制
针对以上问题，我们提出精细化管理实验资源，合理配置实验设备，及时对信息收集和的新的开放实验室管理机制［9］。研发基于能耗和其他物联网装置的实验室环境能耗和设备使用管理软件;研发及时实验室精细化使用情况的新媒体交互系统;研发通过微博等新媒体签到来获得实验室实验设备及网络等资源使用许可的认证和管理软件。
2．1学生需求的精细化和实验预约机制
目前的学生需要的信息比较单一化，往往只是简单使用实验室的时间信息，而且没有对学生是否按时来使用实验室资源进行确认和管理。新机制将学生的实验室使用需求细化为:使用时间、使用的设备、使用的实验室支撑资源(网络、空调、其他辅助设备等)、需要指导人员、使用的优先级等。其中使用时间就是计划开始使用实验室的时刻和计划的时间长度;使用的设备是指进行实验的主要设备;支撑资源是为了进行该实验需要的辅助设备和支撑环境;指导人员指是否需要特定的教师指导实验过程;使用的优先级由新机制自动生成。学生使用的优先级主要依据的因素包括:学生的预约信誉(即以往预约的正确性、按时使用实验室的概率);实验室空闲设备的匹配率;实验室支撑资源的利用率等。如果某同学预约信誉高、空闲设备和他的需要匹配，并且对实验室辅助资源的占用少，他的使用优先级就比较高，可以有效预约到实验室开放时间段。反之，预约信誉低、使用的设备不空闲、占用的辅助资源多的预约的优先级低。
2．2实验室使用监测和精细化管理机制
以往实验室只是通过门禁系统来对学生进行基本的是否进入实验室进行管理;通过视频监控系统来粗略地观察实验室是否有学生和是否安全。新机制将精细化管理学生的预约、预约的到位率、设备的具体使用情况，生成设备和实验室的精细化监测信息。将新媒体预约与实验室签到系统和门禁系统结合，实现对学生是否按时使用预约资源的监测和统计，并且为上面的学生信誉机制提供签到数据。将计算机类设备的登录系统增加二维码，学生即可在具体设备上签到，和下面的能耗等传感器配合，可以获得准确的使用状态信息和进行精细化设备使用率、完好率等统计，避免了后期的人工操作，提高了统计监测的实时性。
2．3实验室支撑环境的物联网监测和开放机制
将空调、网络系统、视频监控系统和高耗能的实验设备分别增加具有网络接口的能耗传感器，即可实时获得设备的能耗信息。通过非侵入式负荷分解与识别技术还可以进一步分析设备的工作状况(空闲、低负荷、高负荷)。将实时获得的设备能耗等信息进行分析，并且和学生签到以及设备利用率管理系统配合，就得到了实时的开放效益评价。根据实验室开放规则，依据设备、辅助资源的利用率和能耗等情况，来确定是否接收学生的个性化实验室预约。这样就可以避免为了极少数的学生，实验室大量资源全部开放导致的浪费情况的发生。从而引导学生自主实验预约时间集中，提高实验室运行效率。通过学生实验需求的精细化预约，加上门禁和新媒体签到系统对设备和预约情况的确认与精细化管理，配合实验室支撑环境的监测系统，就形成了灵活、高效的开放实验室基于物联网和新媒体的管理新机制。该机制可以有效地响应学生需求，高效利用实验室资源，减少实验室支撑环境和人力的浪费，促进节能减排，并且提高管理的效率和实时性。
3管理系统设计
为了实现上述管理机制，将计划预约、及时和申请结合的新机制，并且需要考虑设备和实验室环境的能耗、人员开销等，建立及时收集设备、支持环境、学生使用情况的制度、方法;提出优化的开放目标，以学生使用和能耗为综合约束条件，引导学生利用开放实验室平台［10］。我们设计了下面的主要管理系统。
3．1基于微信等新媒体的学生预约和签到系统
分析微信、微博等新媒体的开发平台、进行移动应用的学生签到、信息交互等软件需求分析、模型设计和快速原型开发。考虑到学生的使用习惯，并且针对学生到其他校区不方便使用电脑进行实验预约和签到的实际问题，开发了基于微信等新媒体的实验室预约和签到软件。
3．2基于能耗传感器的设备使用情况监测系统
对于典型设备和支持环境，增加具有网络数据传输功能的能耗传感器。对实验室的电脑、视频监控设备、空调、实验台等进行分类监测统计。通过及时的网络监测和负荷分析模型，可以获取设备使用情况和能耗的关系。得到不同设备的工作状态(正常工作、待机、低功率等状态)。为管理人员判断开放实验室的范围提供基于能耗的设备有效使用率的客观依据。
3．3实验室资源使用授权和设备利用率统计系统
研发基于签到的实验室网络等资源的授权系统，只有通过预约和有效签到的学生才可以在指定时间内使用实验室资源，避免学生滥用和相关人员私自对外开放。综合签到数据、结合分析相关类型的设备能耗数据，可以精细化地对设备的利用率进行及时统计，并且可以对实验室整体开放效益进行及时分析。
4结语
分析了物联网技术和新媒体技术条件下的高校实验室开放管理机制，针对学生预约实验和教师与管理机构管理实验室开放过程中的突出问题，提出了基于新媒体的实验室开放新机制。开放型实验室采用适应双校区的基于新媒体和物联网的开放实验室管理机制是实验室开放建设的需要，更是深化高校教育改革、促进实验教学模式改革的需要。开放实验室管理新机制可以进一步提升实验室的内涵式开放性，使实验室成为创新型人才成长的沃土。
作者：罗咏梅 单位：天津大学计算机科学与技术学院
参考文献(References):
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物联网实验室范文3
关键词：物联网；实验平台；应用开发
0引言
益于良好的外部环境及市场前景，经过业界的共同努力，物联网（InternetofThings,IOT）进到了应用的深化阶段，有望带动设备制造业、运营商、应用市场等领域的蓬勃发展，今后几年将继续保持快速增长，根据工信部的预测，2020年成熟时将启动万亿元级别的市场规模。目前，互联网企业、运营商及传统行业等巨头企业是物联网产业感知层、网络层、平台层建设的重要力量，投入高、研发力量强，占据了绝大部分市场，同时他们已经搭好了物联网通用的技术平台，在一定程度上为中小企业降低了物联网应用层的准入门槛，应用层市场空间和人才需求大[1]，物联网应用开发实验平台建设则是物联网应用型人才培养的关键所在，而目前市面上的物联网实验平台功能相对单一，不利于培养学生的应用开发能力；或体形大，实验室建设成本高。
1物联网应用开发实验平台功能分析
物联网体系架构由感知层、网络层和应用层组成，在感知层通过IOT设备进行信息采集、传输处理和自动控制；在应用层一般使用运程控制端通过网络层向IOT设备获取信息或发送控制指令，IOT设备返回信息或执行指令，经过网络分析并显示在远程的控制端；处理和存储IOT设备采集的信息的位置有很多，如云存储端、本地数据库、远程控制端或者IOT设备；IOT网关则是连接感知网络与传统通信网络的纽带，可以实现协议转换、感知节点管理和远程控制。由此可见，物联网应用系统开发所涉及的知识面广、技术要求高，涵盖了传感器技术、RFID技术、接口控制技术、ZigBee等无线传感网组网技术、网络技术、Android/Linux应用开发和数据库技术[2,3]。通过上述物联网应用系统的分析，物联网应用开发实验平台需要感知端、网络、控制端、网关和上位机，完成数据的采集处理、传输和控制以及应用开发。
2实验平台设计方案
2.1总体设计
物联网应用开发实验平台总体设计框架如图1所示，主要由无线传感器节点、应用开发模块、控制节点、PC机或云平台等部分组成。无线传感器节点负责采集环境中的温度等数据，并将所采集的数据传给应用开发模块对数据进行处理，再传送至PC机或云平台等上位机，这样就可以在上位机上看到传感器所采集的各种数据。上位机对环境中相应数值的设定，通过应用开发模块来控制控制节点的动作；同时预设好某个数值，当达到该数值时应用开发模块发出控制指令使控制节点动作。
2.2应用开发模块设计
应用开发模块的嵌入式网关基于S5PV210处理器设计，该处理器采用ARMCortexTM-A8内核，ARMV7指令集，主频可达1GHZ，64/32位内部总线结构，32/32KB的数据/指令一级缓存，512KB的二级缓存，可以实现超过2.0DMIPS/MHz的高性能运算能力，包含强大的多媒体硬件编解码功能[6]。应用开发模块采用核心板与底板分离的形式，如图2所示，即将S5PV210的最小系统高度集成为核心板结构，采用6层PCB设计，与底板采用邮票连接方式，核心板资源配置如表1所示。而系统的设备，例如RS485、LVDS、UART、LCD等接口，键盘、USB模块、GPS模块等则放置在底板上，底板采用两层板即可满足设计要求。
2.3无线传感器节点设计
无线传感器网络系统包括若干无线传感器节点、一个无线网络协调器和一套后台监控软件。其中，无线传感器节点具有本地数据采集传输和转发邻节点数据的双重功能，可以在后台管理软件和协调器的控制下采集数据，并将数据经过多跳路由传输。无线传感器节点由传感模块、无线节点模块和电源板三个部分构成，采用独立分离设计，其底板如图3所示，方便在实验中更换和维护，有利于学生自主进行应用开发实验，以提高他们的应用开发能力。
（1）传感模块
系统包含多种传感模块，有常用的温度、湿度、光敏、光线、烟雾、可燃气、二氧化碳、火焰、RFID门禁、红外对射、GPS定位、声音等十多种传感信号采集。考虑学生的创新能力培养，预留了传感器扩展用的接口。
（2）无线节点模块
主芯片采用TI公司的CC2530F128，2.4G载频，棒状天线。CC2530具有代码预取功能的低功耗8051微控制器内核，RF性能优良，内置8-KB可编程内存，CC2530F128具有128KB闪存，支持Z-Stack协议栈。（3）电源板实现无线节点模块与传感模块的连接，采用两节电池供电，但保留外接直流电源接口。
2.4控制节点设计
控制节点包括风扇、步进电机、LED灯、电磁阀、蜂鸣器等，实现对环境感知的反馈控制。这些器件采用交流供电，在交流供电回路中添加ZigBee微控制器实现远程控制。根据预先设定的条件，在传感模块所采集的数值达到一定数值时通过应用开发模块来启动控制节点。PC机或云平台也可直接设定相应数值，控制相应节点器件的动作。
3实验环境的搭建
3.1应用开发模块系统烧写
（1）硬件连接应用开发模块通过串口和PC机相连进行交互，查看应用开发模块输出的串口信息以及通过串口控制应用开发模块，也可以通过RJ45网口连接进行网络传输，通过OTG-USB接口将UBoot、Kernel、Rootfs等下载、烧写到应用开发模块的NandFlash中。
（2）制作系统启动用的SD卡
在windows操作系统下，把SD卡进行分区，预留前10MB给uboot，然后格式化成FAT32。用moviNAND_Fusing_Tool_v2.0工具软件把u-boot.bin烧写到SD卡中。
（3）烧写应用开发模块系统
在SD卡上新建文件夹，命名为sdfuse，把需要烧写的系统文件u-boot.bin、kernel.img、system.img、ramdisk-uboot.img等复制到sdfuse文件夹里。用SD卡启动系统，选择u-boot菜单或直接输入命令“sdfuseflashall”烧写应用开发模块系统。
3.2Android开发环境搭建
在PC机上搭建基于Android的物联网应用开发环境，需要安装Java开发工具包JDK，配置Windows上JDK的三个环境变量JAVA_HOME、Path、CLASSPATH，安装配置Android软件开发工具包SDK，安装Android全功能的开发环境AndroidStudio。并安装开发Z-Stack协议栈应用程序的辅助软件IAR8.10-8051等[7]。至此，基于Android开发的物联网应用开发实验平台搭建完成，通过对各环节的测试调试后，可以在上面进行步进电机控制等基础实验、光线传感器节点设计等Zigbee实验、温湿度传感器数据采集等传感器实验，也可以以项目的形式选择几个任务来组织实训，如温湿度监测、RFID门禁、家居调光、烟雾和燃气报警等开发智能家居项目。为方便学生学习，尽快步入应用开发正道，平台预设了物联网应用中比较典型的智能家居、智慧农业和智能货架等应用开发项目。
4结束语
本文设计的物联网应用开发实验平台简洁实用，功能齐全，可以放在一个实验箱里，有效降低实验室建设成本。将网关等昂贵硬件集成在电路板上，而无线传感器节点的分离设计，可提高实验教学部署的速度和灵活性，方便学生自由搭建物联网应用环境，以提高学生的物联网学习热情与创新能力。
参考文献
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物联网实验室范文4
关键词：5G时代；物联网发展；安全问题
1概述
1.15G通信技术的特点及优势
根据官方定义，5G，即第五代移动通讯网络的简称。虽然5G是在第四代的基础上拓展延伸而来。但是在覆盖广、功耗低、连续性强更可靠这3个突出特性上，5G所突破的界限远非4G与3G的进步能够比拟的。5G在覆盖领域和速率上较4G而言取得了长足进步。从目前现状来看,5G通信手段已经能够覆盖于相对较广的各个行业生产以及居民生活领域,因而达到了拓宽通信覆盖面的目标[1]。不仅如此，5G在实用性方面低功耗的特点也是引人瞩目的一点。一项技术能否成功推广不仅取决于其工艺的成熟性，性价比也是判断其能否普及的指标。5G通信系统的顺利普及将会使原有的4G通信系统的功耗下降一个层级，这将有助于促进5G在不同领域上的延伸拓展，将会形成拖动技术进步的良性循环。最为关键性的一点，5G之所以能够担负如此之多4G“想做又不敢做的事情”，让“无人驾驶”、“智能家居”等高新技术不再遥远，这其中很大一部分原因，就是上述技术都要基于5G的超低延迟和极高的可靠性。换言之，5G广阔的网络平台为一切新兴技术的发展提供了保障。
1.2物联网技术
物联网可以认作是互联网的延拓，即互联网将触手伸到了嵌入式计算机系统及其配套的传感器领域。具体来说，物联网可以定义为以计算机联网为基础，利用传感、接收等设备进行信息的传递，从而构成一个在全世界范围内能够互联的模式。在这个模式中，物与物、物与人之间可以在没有人为干涉的情况下进行随意“交流”，其关键技术为利用感知层、网络层和应用层，通过互联网实现汇通，实现物体与外界之间的信息传送。
1.35G背景下物联网发展的前景
从现状来看,各个领域当前的通信标准都在逐步达到优化与完善。在此基础上,关于物联网原有的产业链条若要予以有效延伸,那么必须借助全新通信手段作为保障与支撑[2]。当今物联网，早已形成了一个涵盖多层次、跨领域的产业链，因此无论是从客观上还是主观上，都需要5G通信手段的全面渗透融入。
2国内外物联网技术研究现状
2.1国外发展趋势及研究
从发展趋势来看，国外物联网技术的发展可以概括为多国齐头并进，目前大部分国家已经把物联网作为新的经济增长点进行培育。物联网近几年来也逐渐被欧美各国置为国家战略层级，普遍被认为是确定科技竞争优势的要害所在。援引一位欧盟官员所提及的，“物联网及其技术是我们的未来”。西方各国对于物联网技术的重视可见一斑。欧盟、美国、日本等主要经济体也与多年前开始物联网技术的实验和探索阶段，如日本提出物联网相关的“U-Japan”，韩国也提出“U-Korea”。同时，IBM也提出过“智慧地球”的概念，即把传感器装入各个角落，把网络部署到生活的每一处，从而达到对系统内一切事物进行调度和掌控的目的。由此可见，国外物联网的研究大有一片蓬勃发展之势。再从研究情况来看，RFID是一种英国早期用于战争时期的无线通信技术，其主要实现途径为通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据。发展至今已广泛应用于门禁识别、物品溯源、特定场所的管理系统等领域。目前已被作为智能标签重点发展，它可以识别高速运动物体、可同时进行多源识别、便捷实用的特性，使得其发展前景十分广阔。在未来，RFID技术将会应用于更多复杂的场景、更加多样的环境。如今，多个国外研究组织已启动了相关标准的制定和完善。国外多所顶尖世界名校实验室纷纷在开展相关领域研究。除了高校和科研院之外，各大企业也与政府联合。
2.2国内发展趋势及研究
就发展趋势来看，我国启动物联网发展布局并不落后于欧美各国。国家也出台了相应政策确保其发展地位的领先性，在无锡、上海、北京等地也纷纷开展了物联网战略研究和物联网布局的设定。就研究层面来看，目前国内在无线传感网络方面做得比较好、有所建树的高校和科研机构也有不少。例如南京邮电大学发明的无线传感网络中间件DisWare、中科院宁波计算所也针对无线传感网络的协议功耗在进行深入研究和实验。
3个人见解和体会
3.1物联网产业链持续发展离不开5G“顺风车”
在物联网趋势下,各行业的发展需要有充分的网络容量、传导速率的支持。依托5G的扩散面广、扩散速率高的特点，可以让物联网以更快的速度、更可靠的功能进入到各个领域内。随着物联网设备复杂程度的增加、涉及领域对于精密度要求的严格，伴随着严格要求一道的还有传感设备接收到的庞大数据。与此相对应的，是物联网设备对延迟的超低容忍率，以及对于操作的高精密度要求。显然，目前的网络状况显然是无法满足，这大大限制了物联网在某些领域的渗透。而5G通信恰好补足了这个空缺，高传输速率、低延迟、高渗透性可以满足物联网发展的需求，5G通信手段的使用，使得物联网产业链的前景与环境得到改善。物联网产业领域若能全面引进并且吸收上述的5G通信技术，那么5G通信网将会覆盖于更广的领域与行业。与5G通信相结合的其他高新技术，如云计算、大数据、边缘计算等新技术，也可以在物联网产业链这个大平台上体现出更大的作用，将会迸发出全新的活力。可以说，物联网产业链若要得以继续发展,则必须完全依赖于5G通信作为通信手段。
3.2物联网发展衍生出的问题
物联网与5G的融合与碰撞会使人们的生活发生重大改变，未来将会是一个机遇、挑战、进步、效率同时存在的时代。就本源来看，物联网终究属于互联网的大范畴内，而一旦涉及到网络，信息与数据的共享是互联网模式下不可避开的运营方式。如果想要大力发展物联网，使其成为跨领域、覆盖广的物联网产业链，就要注意可能存在的方方面面的威胁。随着与5G通信手段的结合，以及服务客户的增加、服务领域的增加，解决数据信息安全是不可忽视的话题。物联网系统作为“工业4.0”项目的重要组成部分,生产设备、工业软件系统和生产控制系统通过工业物联网实现互联互通,这种局面导致了物联网系统安全威胁难以检测，出现物联网系统安全风险问题后,进行调查和修复也较为困难[3]。物联网可能遭受到的安全问题分为：数据信息的泄漏、通信被窃听、系统瘫痪以影响正常工作。维护5G时代的物联网安全需要彻底打破互联网时代“去中心化”的思维定势,从设备、数据、算法、网络连接、基础设施等多个维度加强统筹协调,强化全面保障[4]。前文中所提到的现在应用广泛的RFID技术，网络协议不够健全，很容易受到攻击而致使数据泄漏和通信监听。物联网的稳定发展在进行更复杂的数据加密和身份认证的同时，也需要有一个共同的标准，在统一标准的前提下，安全规范性的操作才得以控制。此外，对于较高的发包速度也要予以限制。政府方面也需要做好工作，加强对互联网相关领域的管理，完善对互联网企业的管理制度。要尽快完成网络信息安全相关法律制度的健全，制定行业相关的信息安全的标准，对不合规的企业予以惩处，加大对信息安全的重视力度。
4结语
介绍5G通信技术及物联网技术的简单概念，阐述了两者的发展背景及意义。并介绍了两者之间互相影响的关系，解释为什么物联网的发展要基于5G通信技术，叙述了在智慧城市、智慧地球等领域内边缘计算、大数据等技术与物联网间的关系。还提及了随着物联网产业链的完善所涉及的信息安全问题。5G新时代即将到来，身边的一切都将产生巨大的变革。云计算、大数据等技术的同步发展会让数据处理技术变得更符合人意,更高效快捷,为物联网的发展提供进一步的保障,多种技术的融合能够相互促进,共同进步[5]。“万物互联”的新时代将会颠覆旧的生活方式，给人们的生活带来便捷与舒适。
参考文献
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[4]史安斌.5G时代的物联网安全[J].智慧中国,2019,(04):60-61.
物联网实验室范文5
关键词：数字孪生；物联网；虚拟仿真；实训基地
物联网技术在智慧农业中已应用广泛，当前数字孪生等新一代数字技术正广泛应用于农业领域中，有利于推动现代农业向智慧农业方向快速发展。数字孪生[1]是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。数字孪生是一种超越现实的概念，是一项用数字技术创建真实对象的数字等效物的技术，可以被视为一个或多个重要的、彼此依赖的装备系统的数字映射系统。物联网与数字孪生的结合将进一步增强孪生数据和应用结果的可信性。
1项目的提出
1.1项目的建设背景
以国家《职业教育改革实施方案》、《职业教育提优行动计划（2020-2023年）》、《“福建省高水平职业院校和专业建设计划”项目建设》和福建省职业教育发展政策为指引，结合国家乡村振兴发展战略和省供销社乡村振兴职责，将学校特色与“乡村振兴”作为行业背景，紧密结合物联网和数字孪生技术产业发展，建设具有鲜明供销特色的专业数字孪生物联网虚拟仿真实训基地；选取乡村振兴典型应用场景作为仿真题材，创新职业教育产教融合的教学理念，构建“理、虚、实”一体化教学模式，激发学生学习兴趣，培训学生动手能力，助力学校教学与研究工作，基地具备未来与行业结合将打造产教融合实训基地的能力。
1.2项目的建设思路
数字孪生物联网实训基地围绕乡村振兴，以产业振兴作为切入点，将“数字农业”为主题，建设与真实应用场景保持高度的一致性的数字农业虚拟仿真实训平台，打造“沉浸式”体验与交互的“理、实”一体仿真平台行业应用实训仿真系统，并配套教学资源等内容。使学生深入了解物联网技术的行业应用，做到虚实结合，以进一步提高学生的整体专业技能，实现专业课程、教学资源、教学管理、行业知识、行业应用等多维度的统一和融合，促进优质教学资源与信息化教学方法在专业群中的聚合、共享。一个按照分层构架思路的虚拟仿真实训基地和实训平台如图1和2所示。
1.3项目的建设目标
以《教育部关于开展国家虚拟仿真实验教学项目建设工作的通知》《关于开展职业教育示范性虚拟仿真实训基地建设的通知》[2]为指导，结合《福建省供销合作社“十四五”发展规划和二〇三五年远景目标》，和福建省供销合作社联合社创新服务乡村振兴工作方向，建设具有显著示范作用的物联网虚拟仿真实训基地。（1）线上线下融合的学习基地建立全要素虚拟仿真场景，线上购置数字农业等项目式教学平台。线下实训室营造与企业一致的办公环境，同时，将工作任务项目化，实现情境重现。通过平台搭建，为学校物联网专业构建虚实结合、实训即实战的实践教学体系，打造线上线下融合的智慧学习基地。（2）创新创业活动支持中心基于“数字孪生”物联网虚拟仿真实训基地，可与周边地区的中小微企业等进行深度校企合作，搭建学生创新创业与社会需求对接平台，承接数字农业、农业物联网等服务。学生经过平台训练，可参加物联网建设、物联网运维、农业数据分析等岗位实习，实施相关创业项目孵化。（3）技能竞赛训练平台学生在完成实训后，实训指导教师可以选拔成绩优异的学生组队参加相关的省级及以上大学生技能大赛，提升实践操作技能，在实现以赛促学目标的同时，为学校争得荣誉。（4）“双师型”师资赋能中心在“数字孪生”物联网虚拟仿真实训基地建设过程中，有效提升现有教师的实践教学能力。如引进和培养专职物联网教师，加强校企深层次合作，开展新课程研发，或是创新教学方法，并在此基础之上申报相关教育教学改革的研究课题，为教师个人的职业发展创造理论和实践的各方面环境条件。（5）开放性的校外培训及社会服务平台“数字孪生”物联网虚拟仿真实训基地建成后，可建立共享优质教育资源库，积极为区域行业企业提供人才培养、培训、咨询服务，为企业提供物项目规划、联网项目建设、物联网运维、物联网设备维修等技术技能服务，提供从规划、建设到运维一揽子物联网服务解决方案，不断增强服务经济社会能力，助力区域经济发展。将学校虚拟仿真实训基地建设成为高素质应用型、复合型、创新型物联网人才培养基地。
2项目的实施
2.1实施的路径
对接行业，业务仿真。实训基地建设将结合企业实际业务，运用虚拟仿真技术，“以虚助实、虚实结合”，构建以技术为支撑、以数据为驱动的数智化自循环教育科技生态，再现现代农业“真实”基地。多链交叉，仿真业务流程。实训基地将产业链、数据链、技术链、商业链融合，围绕数字农业、智慧仓储、智慧溯源等业务领域，仿真多岗位融合，将现代农业的生产管理业务流程和科学管理内容，通过“迁移”互联等方式，以新业态、新产业与新技术融合的节点、内容、特征为切入点，将信息技术嵌入现代农业生产，建立与企业“同步”的智能化流程，科学引导学习者，深入挖掘物联网技术在乡村振兴中的作用，建设可循环、可重演、可创新的物联网相关专业虚拟仿真基地。技术赋能，仿真业务数据。实训基地着眼于解决学生难以获取企业实际生产数据等敏感信息的困境，通过技术手段，实现数据的同步共享，供学生实训。同时以省供销社乡村振兴为背景，虚拟仿真数智化商业场景，构建实训项目，培养学生综合能力。
2.2具体实施内容
项目建设立足对学生专业核心素养的培养，贯彻落实立德树人的教育理念，以培养新时代具有工匠精神的社会主义技术人才为目标，以供销《福建省供销合作社“十四五”发展规划和二〇三五年远景目标》乡村振兴工作为重点，服务三农的智慧供销为应用场景，以数字孪生虚拟仿真实训基地建设为契机，搭建虚拟仿真工作场景，打造虚实结合的沉浸式、体验式实训环境，建立“看得见、进得去、学得牢”的实践教学模式，提升优化基础实训设施，建设行业应用实训系统和涵盖专业领域的优质教学资源。（1）物联网虚拟实训室从教学实际出发，按照“实训+创新+互动”原则，基于新经济、新业态、新技术的背景，贴近企业实际的应用场景和文化氛围等，形成高度仿真的实训环境，重点培养学生行业规划设计能力、系统建设、平台运维等核心能力，建设从基础到专业虚拟仿真实训室，服务物联网应用技术专业群教学工作，支撑专业群学生日常学习与实训工作，同时可为学生提供创业空间、为区域企业提供营销咨询服务。（2）虚拟仿真实训平台根据实训需要及行业应用场景需要，采用AR/VR技术，建设数字农业虚拟仿真实训，通过互联网、5G技术，将实验室、校外实训基地的物联网数据进行实时共享，通过“数字孪生”技术，实现物理实体的虚拟化映射，利用多种传感器和网络通信技术，实现农业生产生命周期的动态监测，以及生产环境的精准还原，通过数据孪生技术使学生能够实时体验，如图3所示。（3）实训软件支持平台建设数字孪生+数字农业实训平台。依托合作企业的行业经验和先进技术，结合传感技术、数字孪生技术，建设数字孪生+数字农业实训平台，实现农业生产环境的智能感知、智能预警、智能决策[3]等现代农业信息化、数字化、自动化、智能化的行业实训应用系统，支撑学生对物联网行业基础知识的理解；根据物联网知识体系层层递进的关系以及学习过程需由易到难，从物联网认知学习、关键技术学习、行业基础知识学习、行业应用实训、最后综合应用实训，让学生全方位的掌握所学知识，使学生能够快速地将理论和实践联系起来。（4）教学资源建设精准对接我省产业发展，遵循产教融合、服务产业升级的要求，面向现代农业企业，以数字农业、智慧农业虚拟仿真实训平台为依托，联合福建省区域企业共建数字孪生物联网虚拟仿真实训资源库，推进专业教学资源全面对接行业企业真实数据，实现人才培养和产业链相融合，教学活动与生产实践相结合，为区域经济创新发展培养高素质、高适应性物联网人才。
3项目的预期成效
项目建成后，主要服务于学校各专业专项技能实训、专业综合实训、跨专业综合实训、创新创业实践等需要，从物联网专业群共享，发展为其他相关专业共享的实训平台，最终成为学校创新创业课程体系中的组成部分，服务于全校师生。
3.1学校内涵发展实现新提升
本项目的建设，学校物联网专业的示范、带动和辐射作用更加突出，在工学结合人才培养模式、校企合作机制、实训实习基地建设等方面形成明显的优势，最大程度上增强学校在物联网人才培养的竞争力，服务于区域经济的发展，全面提升学校物联网专业群社会影响力及示范效应，全面提高教育教学质量。
3.2师资队伍综合素质得到全面提升
将围绕教师能力成长，实施名师战略，搭建产学研一体交流平台，打开教师能力提升通道。通过开展校企合作、校际交流、教师企业实践，继而将实践成果应用于教学，大幅度打开教师的企业实践空间，打开教师能力提升的通道，带动教学团队的成长。
3.3社会服务能力明显提高
依托数字孪生物联网虚拟仿真实训基地建设，加强与区域行业企业的联系，积极为行业、企业开展培训服务，为构建全社会终生教育体系作出贡献。使数字孪生物联网虚拟仿真实训基地既能满足校内外学生的综合实训及其开展课外活动的需要，又能为周边企业员工提供证书培训与资质认证、专业技能大赛、实践教学研讨会等各种形式的增值服务，成为具备教学、科研、培训、服务等功能于一体的区域共享型的多功能实训基地，打造校企合作和社会服务的良好品牌。
3.4全面提升学生就业质量
通过创新人才培养模式、优化课程体系、培养职业技能、修炼综合素质，全面提升学生专业岗位能力与就业能力。依托教学成果分析，对学生的学习情况、行为活动、兴趣特征等数据进行分析研究，帮助学校开展教学效果诊断、多维度评价学生，从中发掘学生潜质、价值倾向以及薄弱点，实现教育教学过程的精准指导、精准评价乃至精准教学，实现人才培养与人才输送的精准化，全面提升学生就业质量。
3.5助力“双高”建设
数字孪生虚拟仿真实训基地建设目标对接“双高”建设任务，在建设过程中打造具有突出特色优势的专业群，新增物联网技术应用和网络综合实训室，完善电子实训室，整合优化原有机器人、综合布线等实训室，进一步推进“四位一体”的实践教学，同时，充分利用现代信息技术实现优质教学资源开放共享，全方位助力“双高”建设。
4项目的保障措施
4.1组织保障
为保证数字孪生虚拟仿真实训基地建设项目保质保量地按时完成，将成立“数字孪生物联网虚拟仿真实训基地”建设项目组。全面负责项目建设领导工作，负责项目建设方案和招标文件的审定，负责施工进度的调度、监督和检查，协调解决建设过程中的实际问题。根据工作需要，项目组下设技术工作小组、综合协调小组、资金保障小组、监督审计小组。
4.2资金保障
为保障实训基地建设的顺利实施，除省级财政专项投入外，争取主管单位、行业企业、学校自筹资金等形式积极筹措项目建设资金。另外，在本专项资金拨付后，保证各项配套资金落实到位，并做到专款专用。
4.3制度保障
健全项目建设切实可行的实施方案和各项管理制度。加强人才建设、实验室建设、教学质量建设。建立并执行内部质量保障机制，成立工作领导小组，党委书记、校长任组长亲自抓。同时，建立专业群管理机制，根据项目建设任务成立项目组，专业群建设负责人为承建项目监督负责人，负责项目实施组织、推进和反馈工作，确保任务清晰、责任到位、考核到位。
参考文献：
[1]经理人学堂[J].国企管理，2021.
[2]李毅，向浩，周妮笛.产教融合背景下职业教育虚拟仿真资源体系构建研究[J].职教通讯，2021（03）.
物联网实验室范文6
随着新课改的深入，课程标准对培养学生的要求从三维目标变成了核心素养，高中物理的核心素养又包括了四个维度：物理观念与应用、科学探究与交流、科学思维与创新、科学态度与责任。这要求我们的教学不能只局限于平时的课堂教育，还需要很多其他形式的教学方式来融合。“互联网+”就为我们提供了这一平台，我们要合理的、最大限度的利用这一平台帮助我们的物理实验教学。就本人所在的中学而言，对物理实验教学不够重视，在教学过程中，工作重心为应对高考，而实验也是为考试而做，因此物理实验教学是物理教学中较难实施，也较难得到比较好的教学效果。“互联网+”平台的合理使用能促进教育行业的发展，对物理实验教学也具有重大的意义。将其它平台在物理实验教学中运用的主要优势有以下几点：（1）能降低教育成本。对于一些价值较大的实验仪器或是某些物理现象的直接观察，就可以利用网络或是科技馆、影像这些技术来辅助教学，学校不需要花大量资金来购置实验物品，而学生能观测到实验现象。若资源允许，学校还可以模拟3D情形，这样能够带来较大的视觉冲击，激发学生对自然的探究欲。（2）丰富了教学资源。随着网络的普及，资源共享也是越来越普及，学生获取实验方法的渠道不仅仅是教师传授，还可以进行网上搜索，再加以改进网上的实验方法进行实验探究，这样的实验能够给学生带来较为深刻的印象，也能够让学生更加深入的去了解一个实验的的实验原理。（3）丰富的教学方式。教师可以针对不同的学生进行因材施教，提出不同的实验方案或是利用不同的教育平台来辅助自己的教学工作。综上，对于现代技术与物理实验教学的融合现如今已经有很多地方开始进行研究与实施，我们需要把握好各平台与物理实验教学的关系，，并将这些优势点发展好、利用好，使之更好地的辅助我们的实验教学。
2.学校实验教学现状
由于多年的应试教育影响下，为了保证升学率，学校的实验教学主要以高考考试内容为重点，能不进实验室的就争取不进实验室，因为实验课的效果很不明显，学生仍是通过大量的做题来理解实验原理和实验基本思路。能够两个实验压缩在一起解决的就尽量一起解决；基本不实行探究式教学，这对于学生的创新性思维的培养很明显的不行的，剥夺了学生独立思考或是一起交流讨论获取知识的权利。除实验课外，学生基本不再进行动手操作，所以学生的动手能力普遍不强。另外，实验室中的器材皆为比较老旧的器材，实验器材更新换代慢，学生操作效果差。通常而言，一节实验课的流程如下：教师事先准备好相应的实验资料供学学生阅读学习，或是教师讲解学习。然后再进入实验室进行实验操作，最后再下发相应的实验习题进行实验知识巩固，以应对考试为主。
3.其他技术与物理实验教学融合的基本情况
本人根据所查阅的相关资料进行了整理，对于其他技术在物理实验教学中的应用主要有以下几种形式：（1）二十一世纪初期所兴起的DISLab实验。DISLab运用于中学物理实验教学中相较于传统的物理演示实验而言具有很多优势，利用DISLab进行实验操作简单、高效，结果也相对准确、直观，通过DISLab的定量分析能促进实验的可观性和可信度。（2）一些教育公司自行设计开发的针对某些实验的软件。比如验证动能定理的实验软件、超重与失重的演示实验仪等等。这些实验软件能够能帮助教师更好的完成演示实验，方便教师及时的处理实验数据，得出实验结论，让演示实验更具有说服力。（3）教师通过网络途径所获取的相关教学资源，或是科技馆、个人等提供的实验视频、实验仪器等等。这些途径帮助学校节省了教育经费，并得到想要的实验教学效果。
4.其他技术与物理实验教学融合时的改进措施
物联网实验室范文7
在“互联网+”时代下，以互联网为平台，结合国内乃至国际上最新的前沿科技动态、发展方向、人才知识的需求等内容，用于拓展学生知识体系，激发学生创新意思识、创新思维，提高学生创新能力，已成为当前高等学校教育改革的重点。将新兴的“慕课”这一优秀的教学模式与传统的大学物理实验相结合，深入探讨高校扩招等新形势下高等学校大学物理开放式实验室的建设模式，用以开拓学生视野，提高学生的学习积极性，引导学生的创造性的思维，进而适应新时代对创新人才的需求。
关键词：
互联网+；开放式实验教学；慕课；创新教育
严格来讲，“互联网+”是“互联网+传统行业”，是利用信息通信技术和互联网平台，让互联网与传统行业深度融合，是互联网创新思维的进一步发展成果，是创新2.0下的互联网发展新趋势。这种新型平台不仅给我国传统高等教育带来了巨大的冲击，也创造了发展机遇。而“互联网+教育”这一新的形式，即发挥了互联网在社会资源配置中的优化和集成作用，将互联网的创新成果深度融合到高等教育体制中，解决长期以来高等学校教育以传统教育为主，忽视新兴的科技、学科、方法的现状，使高等学校教育与现代科技发展“无缝对接”，更是提高学生创新意识和创新能力的一条有效路径。近年来，“慕课”是新兴的基于互联网大规模、在线、开放式教育的教学模式，自2008年BryanAlexander提出这一概念以来，受到了社会各界的极大重视，迅速席卷全球教育界，给教育界带来了巨大的挑战和机遇。
1大学物理实验现状
大学物理实验是高等学校基础实验学科，它在培养学生操作能力、动手能力、实验能力、观察能力、思考能力等方面是理论学科所不具备的，是提高学生的科学素养、实事求是的科学精神、创造性思维、创新意识的重要途径，在高等学校人才培养中不可取代。但是，目前，我国高校实验类教学模式仍广泛采用几十年的传统实验教学方法和教学手段。这主要是因为实验教学课程比较特殊，对学生的操作能力、基础知识的掌握程度有一定的要求。而近年来兴起的网上视频教学、微课等形式并没从根本上解决“学生是否已经了解相关基础理论知识？是否已经掌握仪器的基本操作？”这一问题。因为这些教学形式无法形成知识的反馈体系，教师无从了解学生的预习情况。以“慕课”为代表的新兴互联网教育模式能让教师掌握实验预习阶段学生对知识的掌握情况，并以此为契机，促进实验教师更新教学理论、改进教学方法。这种做法必然会对传统的基础实验教学改革产生深远影响。
2开放式实验室教学模式
2.1建立大学物理实验“慕课”网络平台
随着高等学校网络建设的开展，大多数学校都有自己的网络教学平台，但一部分平台利用率比较低。这主要是因为师生之间的互动比较少，讨论区一般只限本校学生，以至“人气”不足。这些都限制了高校优质资源的共享性。“慕课”网络教育平台的建立可以让更多人享受高等学校的教育资源，其丰富的讨论功能、师生互动、学生之间的讨论、预习成绩评定、课后作业提交、成绩评定等内容是实验室开放的重要前提和基础。
2.2考虑学生学习背景、年龄和文化背景
网络“慕课”选课基本是无“门槛”的，任何年龄、教育背景、知识层次的人都可以选课和学习，这也符合“终生学习、终生教育”这一理念。但是，实验教学涉及的一些仪器操作具有一定的危险性，如果不了解基础知识，只是单纯操作仪器，对于创新性意识的培养并无促进作用。因此，在实验面向社会全面开放的前提下，要对学生进行分类：一部分是在校学生必须要完成的预习部分，包括理论知识和仪器操作，并对相关知识进行考核，其成绩作为预习分数记录入总成绩；另一部分为校外学生，在有条件的情况下，欢迎其来实验室进行现场仪器操作、实验记录，但要求要比在校学生低，理论知识的掌握程度也可适当放宽，实验时间是单独开设的，不与在校学生一起上课，这样更能保障课堂质量。
2.3作业、考试和讨论区的建设、维护
在“慕课”平台上，作业和课堂提问等形式大大丰富了网络课程的内容，可以让教师了解学生对知识的掌握程度。在预习阶段，可以让教师了解学生的预习情况，其成绩记录为总成绩的预习部分。课后作业也可以选择在网上提交，并由学生之间互评。这样做，既可以让学生深入了解知识点，又可以让学生有良好的参与感，还可以保证成绩评定的公正性。这部分分数作为总成绩的作业部分记录。
2.4全面开放的大学物理实验室建设模式
实验教学不同于理论教学，仪器的现场操作、实验现象观察、总结与分析是实验中非常重要的组成部分，它是以提高学生科学素质、思考能力为主要教学目的的教学手段。虽然“慕课”在某些方面大大缓解了课堂的教学压力，但仍然无法取消课堂教育。因此，大学物理实验“慕课”的网络平台必须有线下实验室作为支撑，一部分学习在互联网“慕课”上完成，一部分在实验室亲自动手操作完成。对于在校生，必须要求其在实验室开放期间完成实验；对于社会学生，如果没有条件来学校实验，可考虑引进“虚拟网络实验平台”完成实验部分。
3结束语
大学物理开放式教学模式的建设离不开互联网和新兴在线教育方法。只有将几种方法有效结合起来，才能不断提高高等院校实验教育教学的能力和水平，培养出更靠近前沿科技的创新型人才。
作者：刘春宇 张志颖 赵玉丹 周成城 孙秀平 单位：长春理工大学理学院
参考文献
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物联网实验室范文8
【关键词】互联网背景下；大学物理；实验教学
前言
物理作为一们需要大量实验的学科，实验教学模式在教学中的应用有着非常重大的意义，其能够对学生理论知识的理解起到很多的辅助效果，并且还可以将学生对于实际问题的解决能力做出有效的提高，是培养学生科学素养以及创新精神的不二法门，并且能够对学生在未来的工作学习中起到良好的基础性作用。而在目前各个大学的物理教学中实验教学模式的应用还存在着或多或少的问题，教师思想观念的陈旧以及对互联网技术认知的匮乏，都不能使大学物理教学在新时代的背景下拥有很好的教学质量。
一、大学物理实验教学的现状
作为高校众多理工类科目中最基础的一项课程，大学物理实验课程在人员的安排上通常由实验员对整个实验室的管理工作负责，对于不同的实验项目进行准备，包括实验室卫生、实验消耗品的采购以及实验设备的保养维修等[1]。而实验教师则负责具体的教学工作，通常在大学物理的实验课堂中采用以一对多的形式进行教学，众多学生在教师的指引下单调重复地对课本上的内容进行试验，这样固定时间、固定内容的教学方式很容易让日复一日单调实验的学生产生乏味感，更有甚者会出现对大学物理这门学科的排斥。除此之外，科学技术的进步带来日新月异的实验器材变化，高度集成的实验仪器在对学生实验提供便利的同时也让学生自主动手能力以及自主思考的能力培养受到了很大程度的限制。对学生而言，只要在课堂上完成相关教学内容就完成教学目标，学生的创新能力以及思维能力都没有得到充足的锻炼，这与大学物理实验课程的开设目的大相径庭。
二、互联网背景下的教学理念
互联网时代下的现代化教学理念应当以培养学生全方面的素质作为核心，对学生应用能力、思维能力、创新能力进行全方位的培养。著名物理学家，同时也是2001年诺贝尔物理学讲得主的卡尔威曼教授对物理教学教育也投入了相当大的精力，曾提出：教学应当在科学研究成果的指导下进行，对于教学实践的结果需要证实，而对于试验所得的数据进行测试是证实教学实践结果的最好手段，现代技术应当是教学实践中被充分应用的一个环节。因此，实验教学中教师应当在将知识传递给学生的用时，应当将自身的教学技巧以及实验方法进行不断的创新，以此来讲学生的求知欲以及思维进行充分的激发。建立起学生自身的充足内部驱动力，提供给学生大量的动手机会，并运用现代化的技术进行辅助，以确保培养出的学生是充分符合社会要求以及时展的。
三、互联网背景下大学物理实验教学模式
1.多元化的预习。预习是大学物理实验课程该质量开展并保证完成实验的重要基础，能够帮助学生充分地了解所要进行的实验项目，对实验原理，需要用到的实验仪器，进行试验的方法以及试验的目标进行初步掌握。在以往传统式的物理试实验教学中，学生进行预习的方法十分有限，对书本进行提前阅读，并将书中的物理公式进行大量的重复的摘抄，对试验方法以及步骤进行详细掌握，这样的方式很难使学生真正的掌握到实验中的重点。除此之外，不断发展的科学技术带来不断更新的实验仪器会导致学生对试验产生一种陌生感，实验教学的质量受到很严重的影响。而在互联网背景下的大学物理实验教学应当将多元化的预习方式带给学生，所谓多元化就是通过课本预习与网上与学习相结合的形式进行教学，微视频、在线开放课程等等网上的学习平台都可作为学生进行预习的工具，使学生在课前对要进行的实验以及要用到的实验一起有一个系统的认知。在这个过程中教师应当适当的提出几个有难度但是通过学生自身的努力可以完成的教学问题，让学生提出相应的解决方案。通过这样的方式能够有效地培养学生的自主学习能力以及思维能力，并且可以使学生将学到的知识进行有效的应用。
2.确立学生的主导地位。在新时代的教学背景下，应当将学生作为教学活动的中心，创建开放式的实验室，随时为学生提供实验服务，让学生能够结合自身的学习情况选择自己存在不足的知识点进行强化锻炼。在学生完成自我选定的实验项目之后可以学生的实验过程和实验结果通过互联网实现系统评估，让学生实时对自己学习情况有所了解，以保证学生能够及时的查漏补缺。当下发达的互联网技术多衍生的多种现代化设备以及软件是我们应当及时进行了解并应用的。例如像手机APP终端软件中的学习通、微课等加入到实验系统中，实现在线互动学习，教师通过互联网对学生提出问题，也可以通过互联网帮助学生解决问题，并对学生的学习成果进行科学的评估。教师根据这些实时掌握到的学生学习情况以及实验操作熟练度在课堂上进行针对性的教学，并且用过了解编创考核试卷，真正地做到有教无类，因材施教。通过互联网技术的应用可以提供给教师以及学生便捷的学习或教学方式，能够充分的提高大学物理实验教学的质量，对学生应用能力、创新能力、思维能力以及自主学习能力进行锻炼，培养出符合时代要求的全案方面高素质学生。
四、结语
总之，互联网高速发展，信息飞速传播的时代背景下，大学物理实验教学应当充分的迎合时代的脚步对自身传统的教学方法做出改变，对教学理念进行创新，结合当下先进的教学设备和软件进行及时的应用，以此来保证大学物理实验教学的高质量。
参考文献：
