新工科背景下“無線傳感網原理與應用”教學改革與探索

謝光前 李曉芳 李春光 肖賢建

摘要：在新工科背景下，結合“無線傳感網原理與應用”課程的特點，文章闡述了物聯網工程專業(yè)該課程的教學改革問題。針對“無線傳感網原理與應用”課程理論性強、知識點多和應用性廣的特點，文章從教學內容、教學手段和師資隊伍建設三個方面進行了探討，以便更好地提高教學效果。

關鍵詞：新工科；無線傳感網原理與應用；教學內容；教學手段；師資隊伍建設

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2019）06-0097-03

Reform and Exploration of Principle and Application of WSN Course in the Context of Emerging Engineering Education

XIE Guang-qian，LI Xiao-fang，LI Chun-guang， XIAO Jian-xian

（School of Computer Science & Information， Changzhou Institute of Technology， Changzhou 213002， China）

Abstract： Combined with the characteristics of principle and application of WSN course， the educational reform problems of principle and application of WSN course in Internet of Things （IOT） engineering are discussed in the context of emerging engineering education in this paper. The principle and application of WSN course has such characteristics as higher theoretical level， numerous knowledge points and wide application. In order to enhance teaching quality of the principle and application of WSN course， three aspects including reform of teaching contents， teaching means and teaching staff constructions are discussed.

Key words： emerging engineering education； principle and application of WSN；teaching contents； teaching means； teaching staff constructions

1 引言

江蘇省“十三五”戰(zhàn)略性新興產業(yè)發(fā)展規(guī)劃（蘇政[2016]137號）中將物聯網作為新一代信息技術的重點發(fā)展領域，物聯網行業(yè)作為一項戰(zhàn)略性新興產業(yè)，越來越多的企業(yè)把目光投向先進的物聯網技術，物聯網的發(fā)展離不開人才的培養(yǎng)，每一個行業(yè)都需要專業(yè)的人才，物聯網產業(yè)也不例外[1]。常州工學院作為應用型地方高校，在新工科背景下的物聯網工程專業(yè)，更需加強課程體系建設。作為物聯網工程專業(yè)核心課程之一的“無線傳感網原理與應用”課程教學改革與探索尤為必要。

“無線傳感網原理與應用”是物聯網工程專業(yè)的專業(yè)基礎課，主要講授無線傳感器網絡的基礎理論、基本技術和基本方法[2]。通過本課程的學習，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識，使學生了解無線傳感器網絡的最新發(fā)展和最新技術動態(tài)，使他們具備分析問題、解決問題、構建無線傳感器網絡的能力，為后續(xù)項目開發(fā)奠定堅實基礎。無線傳感網絡是物聯網領域的重要支撐技術，無論是從物聯網工程專業(yè)建設的角度出發(fā)，還是從無線傳感網絡技術自身的角度出發(fā)，“無線傳感網原理與應用”課程都應該且必須得到重視?！盁o線傳感網原理與應用”課程的特點是較強的理論性，講解的內容多而繁雜，不易抓到重點[3]。這些因素不可避免導致該門課的教學效果欠佳，教學過程中出現的問題如下：一是“填鴨式”的教學手段，導致學生缺乏學習這門課的興趣；二是教學過程中注重于基本原理的講解，使得學生知其然而不知其所以然，忽視了學生實際動手能力地培養(yǎng)；三是師資隊伍建設有待提高，特別是新教師教學水平及實際經驗的不足，導致教學效果不佳。我校作為應用型本科院校，為適合新工科建設的要求，結合“產教融合，協同育人”方面的實際需求，在“無線傳感網原理與應用” 課程的教學內容、教學手段、師資隊伍建設等方面進行了一系列有意義的改革和探索。

1 教學內容改革與探索

1.1 課程特點

“無線傳感網原理與應用”作為物聯網工程專業(yè)基礎課，其授課內容多，涉及面廣，要想學生完全掌握課本知識很不容易。作為跨學科課程，該課程涉及計算機基礎理論知識和一系列計算機軟硬件知識，既要用到高等數學、概率論及隨機過程等課程知識，又要用到無線通信技術、傳感器技術、計算機網絡協議和定位技術，這些都要求任課教師具備良好的專業(yè)基礎知識[4]。另一方面，“無線傳感網原理與應用”課程作為一門前沿課程，新技術的發(fā)展會促使我們不斷更新講課內容，才能跟得上形式的發(fā)展，使我們培養(yǎng)的學生更好的符合實際社會需要。“無線傳感網原理與應用”課程的這些特點，決定了授課教師不僅要具備扎實的理論知識，還要具備一定的項目開發(fā)經驗，只有這樣才可能有好的教學效果。

1.2 改革方法

在新工科背景下，同時為符合專業(yè)認證的要求，“無線傳感網原理與應用”課程在教學內容上做了較大的改進。就我校物聯網工程專業(yè)而言，該門課程之前為64學時，經系部討論及校外專家認證，最終調整為56學時。在課時縮減的前提下，為達到更好的教學效果，勢必需要調整教學內容?？紤]到學校應用型本科院校的定位，教學內容上盡可能加強與實際應用技術相關理論知識的講授，而太抽象的理論知識盡可能少講，特別是其他課程上講到的知識點，本門課程甚至不講。在本專業(yè)制定培養(yǎng)方案時，盡可能考慮同一知識點，只在一門課程教授，雖然很多課程都會涉及該知識點。例如，在要講授的網絡通信協議，在先修課程“計算機網絡”也講到此內容，本課程涉及相同內容盡可能少講，重點講授無線傳感器網絡中通信協議的不同點，如各種基于競爭的MAC協議。另外，一本合適的教材對教學效果的影響也非常重要，關于該門課的教材很多，我們選擇的是清華大學出版社出版的“無線傳感器網絡技術原理及應用”。該教材由許毅教授主編，注重實踐，符合學校應用型本科學校的定位，在實際的教學活動中，效果良好。

1教學手段改革與探索

1.1優(yōu)化教學方法[5]

美國現代心理學家布魯納說：“學習最好的刺激，乃是對所學材料的興趣?！迸d趣是最好的導師[6]。如何提高學生的學習興趣是新工科背景下，“無線傳感網原理與應用”課程教學改革與探索的首要目標。鑒于該門課程教學課時數的縮減，由之前的64學時調整到當前的56學時，教學手段的改革尤為迫切。傳統(tǒng)的說教式的教育已不能滿足要求，本課程采用工程項目的形式進行教學，以接近實際應用案例貫徹始終，力求學生在實際動手實踐的過程中，加深學生對書本中理論知識的理解，從而最終培養(yǎng)了學生分析問題解決問題的能力。作為“因地而設、受地支持、為地服務”應用型地方本科院校，加上我校又處在經濟發(fā)達的長三角地區(qū)，我校物聯網工程系組建了物聯網工程應用研究所，專門從事橫向項目開發(fā)。根據項目的需要，讓學生參與實際項目中來，例如近期開發(fā)的基于ZigBee的智能養(yǎng)老院系統(tǒng)及基于物聯網的智能檔案柜系統(tǒng)。通過讓學生參與實際科研項目，提高了學生學習“無線傳感網原理與應用”課程的興趣，促進了學生對書本知識的理解及實際動手能力的提高。

1.2深化校企合作

根據《國務院辦公廳關于深化產教融合的若干意見》精神，江蘇省大力提倡人才培養(yǎng)模式改革，鼓勵校企合作辦學機制以便更好對接產業(yè)鏈、創(chuàng)新鏈的學科專業(yè)體系。物聯網工程專業(yè)作為重點發(fā)展的方向之一，可通過校企深度融合建立培養(yǎng)學生的平臺和機制。在這些政策的支持下，結合我校物聯網工程專業(yè)的特點，深化校企合作，提高了學生學習“無線傳感網原理與應用”課程的積極性，特別是基于校企合作的課程設計，大大提高了學生學習興趣。

通過課程設計，把本書的各個知識點及前序相關課程知識點貫穿起來，使得學生解決實際問題的能力得到了很大的提高。新工科背景下，注重學生實際動手能力的提高，我校直接通過引入企業(yè)資源，以實戰(zhàn)項目的形式完成該門課的課程設計。為了深化校企合作，有效利用教育資源，本校與杰普軟件科技有限公司合作，引入其智能家居實訓項目作為本門課的課程設計。

圖1是杰普軟件科技有限公司為我校課程設計實訓的智能家居系統(tǒng)主頁面。該實訓項目采用基于智能家居領域中的智能環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)為藍本，該系統(tǒng)在智能家居領域中得到廣泛應用并且在該領域中扮演重要角色，同時也是智能家居系統(tǒng)中的主要組成部分，技術含量較高具有很高的實習實訓價值。整個項目完全按照企業(yè)級開發(fā)流程實施，由企業(yè)級項目經理全程跟蹤指導。已在14物聯網、15物聯網兩個年級順利實施，學生反響熱烈，取得了很好的教學效果。同時通過該實訓項目，讓學生對物聯網工程專業(yè)知識有了更直觀的理解，從而更好更早地接觸自己將來要從事的專業(yè)。

3 師資隊伍建設

高素質、結構合理的教師隊伍是提高教學水平和人才培養(yǎng)質量的基本保證[7]。要以全面提高教師隊伍整體素質為核心，堅持政治思想建設和業(yè)務建設并重的原則，積極創(chuàng)造條件培養(yǎng)一支精干高效、樂于奉獻、業(yè)務優(yōu)良、治學嚴謹的教師隊伍?！盁o線傳感網原理與應用”課程作為物聯網工程專業(yè)基礎課，特別是新工科背景下該課程的師資隊伍建設尤為重要[8]。常州工學院作為應用型地方高校，努力踐行“產教融合、協同育人”，大力加強與企業(yè)合作，特別是師資方面的培養(yǎng)。我校與杰普軟件科技有限公司合作申報了教育部產學研合作項目中的師資培訓計劃，每年派2-3名專業(yè)系教師赴企業(yè)就該課程進行實訓。通過這種師資培訓項目方式，讓教師直接參與實際項目開發(fā)過程，使教師獲得在高校日常教學中難以獲得的實踐能力提升。另一方面，通過與企業(yè)的合作，提高了教師的實際動手能力，促進了學校大力倡導的“雙師型”人才的培養(yǎng)。

4 結語

本文針對“無線傳感網原理與應用”課程教學過程中存在的問題，結合新工科背景下物聯網工程專業(yè)人才培養(yǎng)的目標，從教學內容、教學手段、師資隊伍建設等方面探討了物聯網工程專業(yè)“無線傳感網原理與應用”課程的具體改革措施。經過課程教學團隊近幾年的教學實踐和探索，顯著提升了教學效果和學生綜合素質，為學生在今后的工作與學習奠定了良好的基礎。

參考文獻：

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[3]胡四泉， 王志良. “無線傳感器網絡” 課程實驗教學探討[J]. 中國電力教育， 2010， 2010（31）： 110-111.

[4]孫潔.面向物聯網人才培養(yǎng)的傳感器網絡課程群建設[J].高教論壇，2016，4（4）：78-79.

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[6]謝光前. 卓越工程師背景下的單片機課程教學改革和探索[J]. 電腦知識與技術， 2012 （4X）： 2563-2564.

[7]顧斌杰， 孫子文， 潘豐. 物聯網工程專業(yè) “數字信號處理” 課程的改革與探索[J]. 價值工程， 2016（22）： 243-244，245.

[8]陶銘， 曲超， 洪小宇. “新工科”背景下物聯網工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案探索[J]. 現代計算機， 2017（14）：39-43.

【通聯編輯：王力】