無線局域網(wǎng)在校園中的應(yīng)用

翁宗琮

一、問題的提出

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)正在改變?nèi)藗冊谛畔r(shí)代的生活，用戶對(duì)于移動(dòng)應(yīng)用，特別是其中的互動(dòng)、生活輔助應(yīng)用的需求越來越大[1]。越來越多的教師持有智能手機(jī)和平板電腦等智能終端，校園內(nèi)的有線網(wǎng)絡(luò)端口在數(shù)量上無法滿足日益增長的互聯(lián)網(wǎng)接入需求。因此，尋找一種高效的網(wǎng)絡(luò)解決方案，正是實(shí)現(xiàn)服務(wù)教學(xué)、保障教學(xué)目標(biāo)的重要途徑。

二、無線局域網(wǎng)的優(yōu)勢

1.簡易性

有線網(wǎng)絡(luò)的前期安裝工序比較煩瑣，需要一定的技術(shù)基礎(chǔ)。無線網(wǎng)絡(luò)的安裝過程簡單，只要給無線路由器接上電源，然后進(jìn)行簡單設(shè)置就可以實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)的連接，無需重新布線即可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋。無線局域網(wǎng)可以彌補(bǔ)有線網(wǎng)絡(luò)在使用上的不足，以達(dá)到高效使用校園網(wǎng)的目的，為師生提供全面、便捷的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。

2.擴(kuò)展性

通過各種可以接入無線局域網(wǎng)的設(shè)備，教師可以在校園內(nèi)的任何地方進(jìn)行視頻點(diǎn)播，包括已經(jīng)存儲(chǔ)在服務(wù)器中的教學(xué)視頻資料以及各種獲獎(jiǎng)的優(yōu)秀課例，從而改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式。此外，教師隨時(shí)可以進(jìn)行教學(xué)反思與總結(jié)，也可以隨時(shí)登錄學(xué)校的電子圖書館查閱相關(guān)的文獻(xiàn)資料，有利于教師的專業(yè)化發(fā)展。

3.實(shí)用性

在校園內(nèi)建立安全監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)可以有效避免校園暴力、盜竊等事件的發(fā)生，從而為師生提供和諧穩(wěn)定的工作、生活和學(xué)習(xí)的環(huán)境。利用無線傳輸?shù)膬?yōu)勢可以避免有線接入帶來的各種限制，同時(shí)具備隱蔽性好，見效快的優(yōu)點(diǎn)，而且監(jiān)控點(diǎn)的位置可以根據(jù)需要隨時(shí)做出調(diào)整，設(shè)備可以重復(fù)使用。

4.前瞻性

物聯(lián)網(wǎng)指通過信息傳感設(shè)備，按照約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。它是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)[2]。物聯(lián)網(wǎng)概念下依托各種無線傳感器構(gòu)建的理化生實(shí)驗(yàn)室是需要無線局域網(wǎng)支撐的，通過這種實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生可以將理論和實(shí)踐相結(jié)合，加深對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)、數(shù)據(jù)采集、傳輸以及處理等相關(guān)技術(shù)的理解。

三、校園無線局域網(wǎng)應(yīng)用實(shí)例

1.全向覆蓋

我校的校園網(wǎng)建于2000年，由于各種原因，每個(gè)年級(jí)辦公室僅配備了3～4個(gè)信息點(diǎn)，后期通過辦公桌改造，教師的桌面配備了一個(gè)信息點(diǎn)。在每個(gè)年級(jí)辦公的教師約有20名，有的教師需要同時(shí)使用筆記本電腦和臺(tái)式機(jī)，另外隨著智能手機(jī)和平板電腦等移動(dòng)終端的普及，越來越多的教師需要使用各種無線終端接入互聯(lián)網(wǎng)，因此原有的信息點(diǎn)存在數(shù)量不足的問題，而且智能手機(jī)等移動(dòng)終端一般也無法使用傳統(tǒng)的網(wǎng)線接入校園網(wǎng)。筆者采用的方法是每個(gè)樓層配備一個(gè)無線路由器和一條15 DB的全向增益天線進(jìn)行覆蓋，除臺(tái)式機(jī)以外均使用無線局域網(wǎng)接入校園網(wǎng)。

但是在實(shí)際應(yīng)用過程中，組建無線局域網(wǎng)最需要考慮的問題就是無線路由器的穿墻能力。因?yàn)橥粯菍拥慕處煵豢赡芏荚谕粋€(gè)辦公室辦公，如何讓不同辦公室的教師都能夠充分使用無線局域網(wǎng)是組建無線局域網(wǎng)的一個(gè)重要問題。

無線的實(shí)際傳輸受很多因素的影響，比如：墻體結(jié)構(gòu)、材料和環(huán)境干擾等。天線是無線產(chǎn)品發(fā)射和接收無線信號(hào)的一個(gè)重要部件，是無線產(chǎn)品通信的基本保障。無論是信號(hào)發(fā)送還是信號(hào)接收，射頻信號(hào)都是由天線以電磁波輻射的形式傳遞。但是，在部署無線路由器的時(shí)候，僅僅考慮天線的增益是不夠的，在關(guān)心天線增益、駐波比、輸入阻抗，組建校園無線局域網(wǎng)的過程中，更重要的是了解無線路由器搭載的芯片方案、品牌的研發(fā)水平、采用的材料品質(zhì)等因素。因此，一些對(duì)穿墻有特別需求的功能場室，采用了帶雙SMA天線接口的路由器搭配兩個(gè)平板定向天線來進(jìn)行無線信號(hào)的覆蓋。只有充分考慮各種綜合因素，才能讓不同辦公室的教師都能夠高效率地使用無線局域網(wǎng)。

2.定向覆蓋

我校的體育科組辦公室距離教學(xué)主樓比較遠(yuǎn)，超過了300米，而且中間有樹木遮擋。一般來說，網(wǎng)線傳輸理論值最大為100米，但實(shí)際上由于網(wǎng)絡(luò)布線環(huán)境因素等影響超過60米以上傳輸效果已明顯變差。如果通過拉光纖的方式，300米的距離又顯得有些小題大做。我們采用的解決方案是用無線路由器搭配一條八木天線將無線局域網(wǎng)信號(hào)定向傳送到體育科組辦公室。通過這種方式，讓體育科組的教師也能夠通過無線的方式使用校園網(wǎng)的相關(guān)資源和獲取相關(guān)的信息。

3.無線視頻監(jiān)控

目前無論是校園安防還是考場監(jiān)控，視頻監(jiān)控對(duì)學(xué)校來說越來越重要，但是對(duì)于一些無法布線的場所，安裝攝像頭的難度很大。這個(gè)時(shí)候可以安裝支持無線局域網(wǎng)的無線攝像頭來解決這一難題，對(duì)于無阻隔環(huán)境來說，無線監(jiān)控?cái)z像頭既節(jié)省了布線的麻煩和相關(guān)的費(fèi)用，也能隨意改變監(jiān)控的位置，具有普通攝像頭無法比擬的優(yōu)勢，而且可以通過任意連入校園網(wǎng)的機(jī)器利用IE進(jìn)行監(jiān)控，使用十分簡單。

4.中學(xué)物理探究實(shí)驗(yàn)

筆者在物理教學(xué)過程中使用Arduino WiFi小車輔助物理探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)。以2012人教版八年級(jí)物理新教材第八章《運(yùn)動(dòng)和力》當(dāng)中的牛頓第一定律的探究實(shí)驗(yàn)為例，可以用小車代替普通小車從軌道上滑落到粗糙程度不同的介質(zhì)表面，利用小車搭載的攝像頭可以記錄下滑過程中的第一人稱視角，讓學(xué)生通過電腦實(shí)時(shí)感受在粗糙程度不同的表面上車子逐漸慢下來的過程，小車還可以將車子運(yùn)動(dòng)的相關(guān)數(shù)據(jù)通過無線局域網(wǎng)實(shí)時(shí)傳送到電腦上，讓學(xué)生進(jìn)行分析和探討。無線局域網(wǎng)不僅可以極大地提高學(xué)生對(duì)物理的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)也可以讓教師的教學(xué)創(chuàng)新能力得到擴(kuò)展與發(fā)揮的空間。

5.中學(xué)生物課外活動(dòng)

電子書包是一種可以隨身攜帶，承載著豐富的數(shù)字化教育資源，具有網(wǎng)絡(luò)支持與服務(wù)功能，支持學(xué)校、家庭、社會(huì)教育系統(tǒng)中各要素之間的協(xié)同互動(dòng)，并滿足學(xué)習(xí)者個(gè)性化學(xué)習(xí)的移動(dòng)學(xué)習(xí)媒體[3]。以中學(xué)七年級(jí)生物第一章第二節(jié)《調(diào)查周邊環(huán)境中的生物》為例，教師使用電子書包通過無線局域網(wǎng)所展示的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源來創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，讓學(xué)生從生活實(shí)際出發(fā)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生分工合作，組建興趣小組，在校園里進(jìn)行植物辨別、植物測量、校園植物標(biāo)本制作等活動(dòng)。在活動(dòng)進(jìn)行過程中，學(xué)生借助電子書包采集校園中植物的相關(guān)數(shù)據(jù)，并通過無線局域網(wǎng)連接相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行植物識(shí)別，而且還可以通過無線局域網(wǎng)與教師、同學(xué)進(jìn)行交流，分享學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)。

四、結(jié)束語

對(duì)于校園環(huán)境來說，無線局域網(wǎng)絡(luò)具備有線網(wǎng)絡(luò)所不具備的移動(dòng)性和漫游功能，使得在無線信號(hào)覆蓋的范圍之內(nèi)，教師和學(xué)生不管在任何地方都可以實(shí)時(shí)訪問信息。無線校園網(wǎng)絡(luò)能夠支持移動(dòng)辦公與移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)管理，教師和學(xué)生可以隨時(shí)隨地在校園網(wǎng)內(nèi)部安全地接入網(wǎng)絡(luò)，并使用校園網(wǎng)的相關(guān)資源。而且由于無線局域網(wǎng)的安裝過程既快速又簡單，將越來越受到各個(gè)學(xué)校的重視。但是在使用無線局域網(wǎng)的同時(shí)，安全問題也是不容忽視的。搭建功能強(qiáng)大的無線校園網(wǎng)的同時(shí)，要做好相關(guān)的安全防范措施，要能夠保證無線局域網(wǎng)內(nèi)用戶信息和傳輸消息的安全性和保密性，維護(hù)校園無線局域網(wǎng)的安全。

[1]翁宗琮.對(duì)移動(dòng)協(xié)同教育APP功能需求的分析與探討[J].軟件導(dǎo)刊,2013(05):192-193.

[2]孫其博,劉杰,黎葬.物聯(lián)網(wǎng):概念,架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)研究綜述[J].北京郵電大學(xué)學(xué)報(bào),2010,33(3):1-9.

[3]翁宗琮.電子書包在中學(xué)物理探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].中國教育技術(shù)裝備,2013(6):118-119.

[4]劉繁華,于會(huì)娟,譚芳.電子書包及其教育應(yīng)用研究[J].電化教育研究,2013(1):73-76,85.