《無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)》實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革探析

劉偉　劉亞榮　李卓　徐丹彤

【摘 要】物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展使得《無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)》這一物聯(lián)網(wǎng)本科專業(yè)學(xué)生必修的專業(yè)課程的重要性日漸突出?！稛o(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)》是一門復(fù)雜的交叉學(xué)科，涉及計(jì)算機(jī)、微電子，傳感器、網(wǎng)絡(luò)、通信、信號(hào)處理等諸多學(xué)科和領(lǐng)域，其教學(xué)內(nèi)容如果僅僅依靠授課教師在課堂上進(jìn)行理論課程的講解，學(xué)生對(duì)本學(xué)科知識(shí)的理解和接受存在很大困難，無(wú)法調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。所以無(wú)線傳感器實(shí)驗(yàn)課程是其教學(xué)內(nèi)容的重要組成部分。本文對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)進(jìn)行分析和探討，提出了幾點(diǎn)意見(jiàn)和建議。加強(qiáng)學(xué)生對(duì)課程理論的理解和實(shí)踐能力，以提高《無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)》的教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】無(wú)線傳感器;教學(xué)改革;實(shí)驗(yàn)教學(xué);課堂教學(xué)

中圖分類號(hào)： G712;TN929.5-4;TP212.9-4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 2095-2457（2019）32-0058-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.32.024

A Probe into the Teaching Reform of the Experimental Course of Wireless Sensor Networks

LIU Wei1 LIU Ya-rong1 LI Zhuo1 XU Dan-tong2

（1.School of Information Science and Engineering， Guilin University of Technology， Guilin Guangxi 541006， China;

2.School of Art， Guilin University of Technology， Guilin Guangxi 541006， China）

【Abstract】With the rapid development of Internet of things technology， Wireless Sensor Network （WSN）， which is a compulsory course for undergraduate students majoring in the Internet of things， is becoming more and more important. Wireless Sensor Network（WSN）is a complex interdisciplinary subject， involving computer， microelectronics， sensor， network， communication， signal processing and many other disciplines and fields. If its teaching content only depends on the teacher to explain the theoretical course in the classroom， it is very difficult for students to understand and accept the knowledge of this subject， which cannot arouse students' interest in learning. Therefore， the wireless sensor experiment course is an important part of its teaching content. This manuscript analyzes and discusses the teaching of wireless sensor network experiment course， and puts forward some views and suggestions. To strengthen students' understanding and practical ability of curriculum theory in order to improve the teaching effect of Wireless Sensor Network.

【Key words】Wireless Sensor Network;Teaching reform;Experimental teaching;Classroom teaching

0 前言

當(dāng)前隨著物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，社會(huì)上對(duì)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的人才需求量日益加大?！稛o(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)》作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要組成部分，也是物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的必修課程。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量分布式節(jié)點(diǎn)組成的面向任務(wù)型自組織網(wǎng)絡(luò)[1]，融合了傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)以及分布式處理技術(shù)等多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，主要應(yīng)用在一些人們力所不能及的領(lǐng)域，如戰(zhàn)場(chǎng)，環(huán)境監(jiān)測(cè)等。通過(guò)無(wú)線的傳輸形式將傳感器感知到的數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單處理后傳給網(wǎng)關(guān)或外部網(wǎng)絡(luò)。

《無(wú)線傳感器》分為理論課和實(shí)驗(yàn)課兩方面，由于在教學(xué)上所涉及理論內(nèi)容非常復(fù)雜，單純的講解使學(xué)生理解和接受有很大的難度，所以實(shí)驗(yàn)課程是其教學(xué)的重要組成部分，使學(xué)生通過(guò)自己動(dòng)手實(shí)踐，加深對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的理解。本文就通過(guò)實(shí)驗(yàn)器材的選用，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選擇，采用的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，和成績(jī)的評(píng)定等幾方面內(nèi)容對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的試驗(yàn)教學(xué)提出幾點(diǎn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革措施，以提高實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果。

1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)目前存在的問(wèn)題

1.1 理論課程教學(xué)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)分離

《無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)》課程的教學(xué)分為理論課程和實(shí)驗(yàn)課程兩個(gè)方面，現(xiàn)在高校的教學(xué)模式是理論課與實(shí)驗(yàn)課分別由不同的教師進(jìn)行教學(xué)，理論課程的老師只負(fù)責(zé)理論課程的教學(xué)，實(shí)驗(yàn)課程的教師只負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)。這樣就會(huì)出現(xiàn)理論課的教學(xué)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)內(nèi)容相分離，而且《無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)》是一門復(fù)雜的交叉學(xué)科涉及計(jì)算機(jī)、傳感器、信號(hào)與系統(tǒng)等多方面的內(nèi)容，使學(xué)生不能完全地理解，很難消化，達(dá)不到相應(yīng)的教學(xué)目標(biāo)。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)課程的授課教師大多是應(yīng)用實(shí)驗(yàn)配套軟件和實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的演示或驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生不能將所學(xué)的理論知識(shí)與相應(yīng)的實(shí)踐應(yīng)用相聯(lián)系，無(wú)法加深對(duì)理論知識(shí)的理解，對(duì)所做實(shí)驗(yàn)的目的也不明確。

1.2 實(shí)驗(yàn)課教學(xué)方式陳舊，內(nèi)容單一

在實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)上，相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容多年不變沒(méi)有創(chuàng)新，大多是由相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課教師帶領(lǐng)學(xué)生應(yīng)用相應(yīng)的配套實(shí)驗(yàn)設(shè)備和軟件進(jìn)行相應(yīng)的演示或驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。由教師給出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)步驟和思路，對(duì)所涉及的理論知識(shí)進(jìn)行驗(yàn)證，這種教學(xué)方式缺乏對(duì)所涉及理論知識(shí)進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明和講解，達(dá)不到相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，使得學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的積極性不高。另外，缺乏相應(yīng)的綜合性實(shí)驗(yàn)、開(kāi)放性試驗(yàn) ，沒(méi)有拉開(kāi)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的層次，無(wú)法調(diào)動(dòng)學(xué)生的創(chuàng)造積極性和挑戰(zhàn)性。

1.3 實(shí)驗(yàn)配套設(shè)備部完善，跟不上新技術(shù)的發(fā)展

《無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)》是一門前沿技術(shù)學(xué)科，由于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，新的技術(shù)和設(shè)備不斷涌現(xiàn)和更新，實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)環(huán)境應(yīng)該跟上技術(shù)的進(jìn)步，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和器材上不斷更新。但是現(xiàn)在《無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)》的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備大多還是應(yīng)用配備單一的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的軟件和硬件進(jìn)行教學(xué)。實(shí)驗(yàn)設(shè)施和器材品種單一、更新替代慢，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容簡(jiǎn)單枯燥，跟不上最新技術(shù)的發(fā)展。在這樣的情況下，使得學(xué)生就業(yè)時(shí)不具備專業(yè)優(yōu)勢(shì)，以至于在參加工作之后不能將所學(xué)的知識(shí)直接應(yīng)用在工作上，還要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的刻苦學(xué)習(xí)和適應(yīng)，與最新的技術(shù)相銜接。

1.4 考核方式簡(jiǎn)單，沒(méi)有體現(xiàn)出層次性

《無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)》課程內(nèi)容十分廣泛，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線通信、傳感器應(yīng)用以及嵌入式設(shè)備等諸多課程綜合在一起的交叉性學(xué)科[2]。作為工程性、實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，單純的課堂教學(xué)和考核遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到教學(xué)目的，要達(dá)到傳授活知識(shí)、活技能、活思想的教學(xué)目標(biāo)，需要依托優(yōu)良的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，通過(guò)完善的實(shí)驗(yàn)體系設(shè)計(jì)，使學(xué)生掌握和理解無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)原理、協(xié)議等理論知識(shí)，并能夠進(jìn)行無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用管理設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)[3-5]。但是大多數(shù)高校對(duì)《無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)》課程的考核還局限在對(duì)理論知識(shí)的筆試考核，考試內(nèi)容和重點(diǎn)多年不變，試題庫(kù)多年不更新。學(xué)生只要通過(guò)對(duì)理論知識(shí)的內(nèi)容進(jìn)行死記硬背就能輕松通過(guò)考試，拉不開(kāi)考核層次，缺乏對(duì)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力的考核，更是造成學(xué)生對(duì)實(shí)踐動(dòng)手能力的輕視，上實(shí)驗(yàn)課更加不專心。

2 解決方法

2.1 豐富理論課教學(xué)內(nèi)容

2.1.1 擴(kuò)展教學(xué)內(nèi)容，與實(shí)踐相聯(lián)系

《無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)》是一門物聯(lián)網(wǎng)學(xué)生所必修的專業(yè)課，也是一門與專業(yè)實(shí)踐聯(lián)系非常緊密的課程，所涉及多個(gè)學(xué)科的技術(shù)應(yīng)用。所以在傳授相關(guān)理論知識(shí)的同時(shí)，在課堂上也要把所涉及的相關(guān)儀器和實(shí)驗(yàn)環(huán)境引入到課堂教學(xué)，對(duì)相關(guān)技術(shù)進(jìn)行操作和演示，給學(xué)生以直觀的印象。通過(guò)理論內(nèi)容和動(dòng)手實(shí)踐相結(jié)合，使學(xué)生對(duì)教師講解的內(nèi)容理解的更加深入透徹，加強(qiáng)了課堂的教學(xué)效果。

在演示的教學(xué)內(nèi)容上，理論課教師也要及時(shí)地與實(shí)驗(yàn)課教師多溝通，不斷地對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行更新，避免課堂內(nèi)容多年陳舊不變，枯燥乏味。

2.1.2 教學(xué)內(nèi)容要與學(xué)生日后生活和工作相聯(lián)系

《無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)》也是一門前沿學(xué)科，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷興起和應(yīng)用，它已經(jīng)深入到我們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷妗Ｋ允谡n教師在進(jìn)行基礎(chǔ)理論教學(xué)的同時(shí)也要及時(shí)了解物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的最新成果，緊跟技術(shù)發(fā)展的前沿動(dòng)態(tài)，進(jìn)行科學(xué)研究。把自己的科研方向和科研思路適時(shí)地傳遞給學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生的科研思維，做學(xué)生科研路上的領(lǐng)路人，引導(dǎo)有興趣的學(xué)生加入自己的科研小組，為學(xué)生日后走上工作崗位以后，進(jìn)行相關(guān)研究和學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.2 大力加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

要大力加強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，跟上物聯(lián)網(wǎng)最近技術(shù)的發(fā)展成果，不斷地增加及更新實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，對(duì)學(xué)生所學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行及時(shí)更新。對(duì)《無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)》的實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容，也要根據(jù)新技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行及時(shí)更新，同時(shí)也要與我們的日常生活相聯(lián)系，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。將實(shí)驗(yàn)分成基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)以及創(chuàng)造性實(shí)驗(yàn)。把學(xué)生分成若干個(gè)項(xiàng)目小組，每個(gè)小組負(fù)責(zé)一個(gè)創(chuàng)造性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行研究。也要根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學(xué)生的需要，與多家與專業(yè)技術(shù)相關(guān)單位進(jìn)行溝通合作，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)習(xí)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，加強(qiáng)學(xué)生在思想上對(duì)實(shí)踐課的重要性的認(rèn)識(shí)。

2.3 考核方式多樣化

對(duì)《無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)》進(jìn)行課程考核，不應(yīng)該僅僅局限于對(duì)理論內(nèi)容進(jìn)行筆試的單一形式。應(yīng)該分出層次將實(shí)驗(yàn)課和課程實(shí)習(xí)的成績(jī)按照比例添加進(jìn)來(lái)。根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況，布置出若干加分題目，提高學(xué)生的專業(yè)水平。也可以安排學(xué)生對(duì)自己負(fù)責(zé)研究的小課題舉辦一個(gè)課題答辯會(huì)，讓學(xué)生對(duì)自己的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)思路進(jìn)行講解，同時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)成果進(jìn)行展示。對(duì)自己在研究設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的問(wèn)題和解決方法與教師進(jìn)行及時(shí)的溝通，這對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)是獨(dú)一無(wú)二的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，體驗(yàn)到成功的快樂(lè)與自豪，將大大加強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，也拉開(kāi)了課程考核的層次。

3 結(jié)語(yǔ)

《無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)》是一門集理論性和實(shí)踐性為一體的專業(yè)學(xué)科，通過(guò)在課堂上引入實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)環(huán)境的演示，培養(yǎng)學(xué)生的科研思維和方法，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新精神和探索欲，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。使教師和學(xué)生在教與學(xué)的過(guò)程中相互促進(jìn)，共同進(jìn)步，不僅使學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)成功進(jìn)行轉(zhuǎn)化和應(yīng)用，成為教師進(jìn)行研究的小助手，也加強(qiáng)了教師的科研水平。通過(guò)我們的實(shí)踐，這種教學(xué)手法的教學(xué)反應(yīng)良好，效果明顯。

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