應(yīng)用型本科“ZigBee網(wǎng)絡(luò)原理與應(yīng)用開發(fā)”課程教學(xué)探索與實踐

李曙英　肖賢建

摘要ZigBee網(wǎng)絡(luò)原理與應(yīng)用開發(fā)是物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的核心課程之一。為適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)面向工程應(yīng)用的特點，ZigBee網(wǎng)絡(luò)原理與應(yīng)用開發(fā)課程教學(xué)以培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐和應(yīng)用創(chuàng)新能力為中心，該文討論了教師應(yīng)該具有的專業(yè)素養(yǎng)，提出優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、采用案例教學(xué)法和過程化考核機制，將理論知識和實踐相融合的教學(xué)模式，有效培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習能力、工程實踐能力和應(yīng)用創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：案例教學(xué)法；ZigBee技術(shù)；應(yīng)用型本科；情境教學(xué)

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）29-0153-03

1概述

2010年以物聯(lián)網(wǎng)為代表的信息網(wǎng)絡(luò)成為我國五大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一，萬物互聯(lián)、物聯(lián)網(wǎng)平臺是2016年的世界十大戰(zhàn)略科技趨勢，培養(yǎng)創(chuàng)新技術(shù)人才的各大高校積極響應(yīng)，近5年先后有上百所學(xué)校開設(shè)了物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)。

物聯(lián)網(wǎng)交叉了多種學(xué)科，聚合集成了各類信息技術(shù)，是計算機、通信、電子信息、測量控制等多學(xué)科技術(shù)的融合創(chuàng)新應(yīng)用，社會需要從事物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的設(shè)計、綜合分析及系統(tǒng)開發(fā)方面的專業(yè)技術(shù)人才，作為培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)工程師的應(yīng)用型地方本科院校，如何在課程教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力是一個永遠的課題。

“ZigBee網(wǎng)絡(luò)原理與應(yīng)用開發(fā)”是物聯(lián)網(wǎng)工程的專業(yè)核心課程之一，學(xué)習無線傳感網(wǎng)的基本概念、組成原理、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和開發(fā)方法，實踐各種自然信息的感知、處理到傳輸、反饋控制等構(gòu)成無線傳感網(wǎng)系統(tǒng)工程的設(shè)計方法，課程不但具有高度的抽象性，并具有很強的實踐性。本文結(jié)合自己的教學(xué)經(jīng)驗，就應(yīng)用型本科“ZigBee網(wǎng)絡(luò)原理與應(yīng)用開發(fā)”課程的教學(xué)改革與實踐提出一些自己的想法。

2提高教師專業(yè)素養(yǎng)

師者，傳道、授業(yè)、解惑也。教師是教學(xué)活動的直接實施者，優(yōu)秀的教師專業(yè)素養(yǎng)是提高教學(xué)質(zhì)量的必要條件。高校教師的教學(xué)具有專業(yè)化、個性化、領(lǐng)域化的特點，教師首先要對本學(xué)科領(lǐng)域的知識有全面的了解，熟練掌握本專業(yè)的知識，了解教學(xué)課程涉及的前導(dǎo)課程和知識基礎(chǔ)，同時不斷學(xué)習更新知識，接受新的專業(yè)前沿。

“ZigBee網(wǎng)絡(luò)原理與應(yīng)用開發(fā)”是無線傳感網(wǎng)中的一種短距離通信，學(xué)科知識包括通信原理、無線傳感網(wǎng)原理、傳感器技術(shù)、程序設(shè)計和物聯(lián)網(wǎng)工程規(guī)劃，課程開設(shè)的基礎(chǔ)課程是“C程序設(shè)計”、“傳感器技術(shù)”、“單片機技術(shù)及應(yīng)用”和“通信原理”，教師應(yīng)該對ZigBee網(wǎng)絡(luò)原理課程所涉及的學(xué)科知識有較好的掌握，對涉及的知識及相互關(guān)系能融會貫通，對本課程與基礎(chǔ)課程之間的知識銜接、課程在物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)中的地位、學(xué)生的培養(yǎng)目標有深刻的理解。同時課程的應(yīng)用性實踐性要求教師有一定的科研能力，有一定的物聯(lián)網(wǎng)工程實踐經(jīng)歷和經(jīng)驗，有無線傳感網(wǎng)的設(shè)計能力和開發(fā)能力，這些能力的培養(yǎng)和具備將有效的幫助教師對課程相關(guān)知識的理解和應(yīng)用，在授課中能有理有據(jù)，更好的提升教師的授課水平和能力。

3重組課程教學(xué)內(nèi)容

教學(xué)的目的是培養(yǎng)學(xué)生的認知能力、融合不同課程和專業(yè)知識的連接能力、將知識應(yīng)用在各種社會需求的創(chuàng)新實踐能力，能力的培養(yǎng)來自課堂教師的潛移默化。教師授課不是專業(yè)知識簡單的展現(xiàn)，不是書本知識的重復(fù)播放。

“ZigBee網(wǎng)絡(luò)原理應(yīng)用開發(fā)”課程選用了清華大學(xué)的“Zig-Bee技術(shù)原理與實戰(zhàn)”，教學(xué)內(nèi)容主要包括無線傳感網(wǎng)基本工作原理、zigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)通信標準、ZigBee常用射頻芯片應(yīng)用、ZigBee技術(shù)軟硬件開發(fā)環(huán)境平臺、Z-Stack 2007協(xié)議棧架構(gòu)及應(yīng)用實踐、ZigBee技術(shù)的應(yīng)用實例，書本內(nèi)容理論結(jié)構(gòu)嚴謹豐富，實踐應(yīng)用相對介紹的較簡潔。對于地方性應(yīng)用型本科高校，要注重學(xué)生實踐能力，學(xué)校的培養(yǎng)目標是培養(yǎng)基礎(chǔ)知識全面、實踐操作能力強、專業(yè)技能優(yōu)秀、應(yīng)變能力和適應(yīng)能力強，能夠滿足社會對于物聯(lián)網(wǎng)工作崗位實際需求的實用性專業(yè)人才，對于這種應(yīng)用型人才的培養(yǎng)教學(xué)應(yīng)有別于研究型人才的教學(xué)，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)在理解理論的基礎(chǔ)上更偏重于應(yīng)用實踐，因此課程內(nèi)容的學(xué)時分配做出相應(yīng)調(diào)整。課程教學(xué)學(xué)時數(shù)為48課時，42個理論課時，6個實驗課時。理論課時分配為無線傳感網(wǎng)基本工作原理3課時，主要講授無線傳感網(wǎng)的組成、關(guān)鍵技術(shù)、ZigBee技術(shù)的基本理論和概念；zigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)通信標準安排11課時，主要講授IEEE的802.15.4標準和ZigBee協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層規(guī)范，理清協(xié)議各層的功能、結(jié)構(gòu)、信息傳輸?shù)倪\行機理等基本原理內(nèi)容，對于具體的各種原語應(yīng)用做了較大的刪減；將教學(xué)重點放到了ZigBee常用射頻芯片應(yīng)用、ZigBee技術(shù)軟硬件開發(fā)環(huán)境平臺、Z-Stack 2007協(xié)議棧架構(gòu)的應(yīng)用實踐、ZigBee技術(shù)的應(yīng)用實例等這部分內(nèi)容的教學(xué)中，加強了作業(yè)、課后實踐項目、階段性考核（占20%）、課內(nèi)實驗、期末考核，課內(nèi)實驗考核實驗的準備和資料查閱、實驗的操作和編程應(yīng)用、問題回答和實驗報告的撰寫三部分，占20%，期末考核采用開卷考試，考核內(nèi)容以應(yīng)用為主，合理安排各部分的分值比例，期末考試只占總成績的30%，避免“一考定輸贏”的情況。這種考核方式使得每一部分都很重要，考核內(nèi)容全面綜合，改變了學(xué)生到期末才學(xué)習的惡習，也使得考核更趨合理，學(xué)生可以了解自己的學(xué)習狀況，并有督促學(xué)生學(xué)習的作用。

6結(jié)束語

物聯(lián)網(wǎng)工程是面向工程應(yīng)用的計算機類專業(yè)，無線傳感網(wǎng)絡(luò)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的核心內(nèi)容，Zigbee技術(shù)是短距離無線傳感網(wǎng)絡(luò)的典型代表，“Zigbee網(wǎng)絡(luò)原理與應(yīng)用開發(fā)”課程的教學(xué)方法必須符合物聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用的特點，以學(xué)生為中心，重新組織教學(xué)內(nèi)容，精心規(guī)劃教學(xué)框架，采用“案例”式教學(xué)方法，加強學(xué)生實踐應(yīng)用能力訓(xùn)練，才能符合專業(yè)的培養(yǎng)目標。這種教學(xué)模式做到理論與實踐交融結(jié)合，激發(fā)提高學(xué)生的學(xué)習興趣，注重學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)，強化學(xué)生工程思維能力，建立學(xué)生自主學(xué)習的意識方法，在案例實踐中形成技術(shù)應(yīng)用能力，真正實現(xiàn)了“做中學(xué)、學(xué)中做”，真真切切的培養(yǎng)和提高了學(xué)生的應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。