9、利用 Arduino 构建物联网：远程实验室与在线课程的实践

利用 Arduino 构建物联网：远程实验室与在线课程的实践

1. 引言

近年来，科技的飞速发展推动了创新学习应用的进步，在科学技术领域得到了更广泛的应用，尤其在信息学和计算机工程方面引发了更多关注。技术辅助学习和现代信息通信技术（ICT）促进了高效学习环境的发展，使远程学习成为教育和培训的主流方法。众多教育机构通过网络提供了大量在线课程，像 edX 或 Coursera 等专业平台提供的大规模开放在线课程（MOOC），为全球数百万学生提供了丰富的学习机会。

然而，这些电子课程存在一个共同问题：学习者只能获取数字教育内容，可能以不同媒体格式呈现，部分还集成了模拟工具，但缺乏对物理实验室设备的访问。对于逻辑设计、微处理器/微控制器、计算机架构和嵌入式系统设计等课程，模拟工具远远不够。

为解决这一局限，开发了一个开放的多模式实验室设施，支持实践培训，并借助现代电子学习方法，开展微控制器及其在物联网（IoT）构建中的应用课程。学生在课程执行和实践过程中，可通过网络界面直接在家控制真实硬件（使用可用的开发工具链进行编程和操作），并通过连接到每个实验室系统的网络摄像头实时查看结果。该实验室的核心是著名的 Arduino 板，其设置旨在满足物联网应用需求。远程实验室位于希腊帕特雷的希腊开放大学（HOU）数字系统与媒体计算实验室（DSMC）内。

物联网是基于 TCP/IP 的互联网的扩展，它几十年来一直是数字转型的支柱，如今成为一个无处不在的网络，通过云计算、网络应用和网络通信等技术，集成包括小型物理对象在内的任何连接设备。高效的微控制器架构推动了小型嵌入式系统的发展，使这一扩展成为可能。Arduino 是一个开源电子平台，有多种格式，但具有共同的硬件 - 软件规范和大量软