李洪有

摘要：本文通過分析高校無線傳感器網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中出現(xiàn)的問題，提出了幾點(diǎn)教學(xué)改革建議，希望能以此激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)其分析、解決問題的能力和創(chuàng)新能力，使之更好地掌握該門課程的相關(guān)知識(shí)。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；教學(xué)改革

隨著半導(dǎo)體技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，具有收集信息、處理數(shù)據(jù)和無線通信功能的低功耗傳感器被廣泛應(yīng)用，極大地促進(jìn)了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)，一直是國(guó)外各研究機(jī)構(gòu)的研究熱點(diǎn)。目前，我國(guó)也將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)列入重點(diǎn)研究領(lǐng)域。由此可見，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)課程在高校物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)中具有舉足輕重的作用，其涉及的基本原理、關(guān)鍵技術(shù)和體系結(jié)構(gòu)等對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)專業(yè)的學(xué)生有重要的作用。

一、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)現(xiàn)狀

由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)課程理論枯燥、應(yīng)用性強(qiáng)，對(duì)學(xué)生分析問題和解決問題的能力要求較高，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中普遍感覺學(xué)習(xí)難度大、知識(shí)點(diǎn)多、理解困難。在教學(xué)過程中如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有效達(dá)到教學(xué)目的，成為教學(xué)研究中亟待解決的主要問題。

從實(shí)際教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來看，學(xué)生在課程學(xué)習(xí)過程中主要存在兩個(gè)問題：一是基礎(chǔ)知識(shí)欠缺。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)課程是一門交叉性課程，其先修課程包括計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)、通信等，涉及的基礎(chǔ)知識(shí)有路由協(xié)議、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、通信協(xié)議等。雖然學(xué)生可以完成對(duì)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，但學(xué)生在實(shí)際應(yīng)用中仍然存在一定的困難。二是抽象概念難理解。在無線傳感器課程中，其網(wǎng)絡(luò)原理、協(xié)議等概念比較抽象，且其中包含很多專有名詞，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)這些知識(shí)點(diǎn)時(shí)，無法聯(lián)系實(shí)際生活進(jìn)行理解和掌握。此外，學(xué)生在學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)原理及數(shù)據(jù)處理中的物理概念、數(shù)學(xué)公式等內(nèi)容時(shí)，往往只將這些知識(shí)點(diǎn)當(dāng)作簡(jiǎn)單的物理數(shù)學(xué)知識(shí)，沒有理解其背后的真正意義。

同樣，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中也存在以下幾個(gè)問題：一是隨著各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，新的技術(shù)不斷產(chǎn)生，而在教學(xué)過程中，教學(xué)內(nèi)容卻沒有得到同步更新；二是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)課程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，很多知識(shí)需要學(xué)生在實(shí)踐中操作才能深入理解，而在實(shí)際教學(xué)中，有些教師過于注重理論知識(shí)的講解，忽略了實(shí)踐課程的重要性。

二、教學(xué)改革的相關(guān)措施

1.建立抽象思維

針對(duì)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)的薄弱環(huán)節(jié)，教師在課程初期引入基礎(chǔ)知識(shí)復(fù)習(xí)課，使學(xué)生鞏固復(fù)習(xí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、協(xié)議等知識(shí)，為后期的學(xué)習(xí)作鋪墊。對(duì)于課程中涉及的數(shù)學(xué)知識(shí)，教師要將其與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系起來，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到數(shù)學(xué)知識(shí)在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)課程中是用來分析和解決問題的工具，需要重點(diǎn)理解數(shù)學(xué)背后的物理意義。對(duì)于課程中出現(xiàn)的抽象概念，如WSN協(xié)議棧、時(shí)間同步、數(shù)據(jù)融合等，教師可以將其與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)等已修課程進(jìn)行類比講解，讓學(xué)生建立已學(xué)知識(shí)和新知識(shí)之間的聯(lián)系，從而更好地理解新概念。通過鞏固基礎(chǔ)知識(shí)，建立抽象思維，學(xué)生會(huì)對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)課程理解地更好、更深。

2.更新教學(xué)內(nèi)容

（1）合理設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)課程是一門專業(yè)基礎(chǔ)課，因此教學(xué)內(nèi)容需要與后續(xù)的專業(yè)課程相匹配。在理論知識(shí)和應(yīng)用技能教學(xué)中，教師要注重在應(yīng)用技能教學(xué)中加深對(duì)理論知識(shí)的講解。（2）刪除不實(shí)用的內(nèi)容，增加新的課程內(nèi)容。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)課程涉及很多技術(shù)和方法，如在目標(biāo)定位方法中的三角測(cè)量法、三邊測(cè)量法、多點(diǎn)定位法等。這些技術(shù)和方法需要大量的數(shù)學(xué)計(jì)算，但這些計(jì)算在基于距離的定位、基于聲波衰減模型的定位中應(yīng)用較少，且計(jì)算公式復(fù)雜，所以教師對(duì)這部分的內(nèi)容可以一帶而過。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)課程也更新了許多內(nèi)容，因此教師在教學(xué)中應(yīng)該增加一些學(xué)科前沿知識(shí)及新興技術(shù)內(nèi)容。如可以引入當(dāng)前新興的自組織傳感器網(wǎng)、多傳感信息融合技術(shù)等先進(jìn)內(nèi)容，不斷拓展學(xué)生的知識(shí)面，開闊學(xué)生的視野。

3.改變教學(xué)方法和手段

部分學(xué)生缺乏自主學(xué)習(xí)的能力，習(xí)慣了“填鴨式”教學(xué)模式，但這種學(xué)習(xí)方式恰恰限制了學(xué)生的思維，無法啟發(fā)學(xué)生對(duì)知識(shí)應(yīng)用的思考。所以教師在教學(xué)中可采用互動(dòng)式教學(xué)，讓學(xué)生通過自學(xué)、討論、探究等學(xué)習(xí)方式掌握基本的書本學(xué)習(xí)內(nèi)容。教師在課堂上了解了學(xué)生的基本學(xué)習(xí)情況之后，針對(duì)學(xué)生的疑難問題進(jìn)行重點(diǎn)講解，給予學(xué)生足夠的思考空間，提升學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的積極性，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，使課堂效果達(dá)到最優(yōu)化，增強(qiáng)重點(diǎn)性和針對(duì)性。在教學(xué)手段上，教師可以實(shí)施網(wǎng)絡(luò)教學(xué)。在校園網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)中，教師通過開辟物聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)專區(qū)，建立無線網(wǎng)絡(luò)傳感器課程專欄，可以使學(xué)生可以自由討論或上傳、下載學(xué)習(xí)資料，通過資源共享拓展學(xué)生的知識(shí)面。

4.改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)課程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，教師除了教會(huì)學(xué)生基本的專業(yè)知識(shí)和專業(yè)技能外，還應(yīng)該提升學(xué)生的實(shí)踐技能，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)。在教學(xué)中，教師應(yīng)該將掌握基礎(chǔ)技能和培養(yǎng)創(chuàng)新能力作為教學(xué)目標(biāo)，將實(shí)踐內(nèi)容分為基礎(chǔ)部分和提高部分。在基礎(chǔ)實(shí)踐中，當(dāng)教師講完無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的理論知識(shí)、實(shí)驗(yàn)設(shè)備使用方法以及開發(fā)要點(diǎn)后，由學(xué)生單獨(dú)完成一個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生充分理解理論知識(shí)。在提高實(shí)踐中，學(xué)生自由組隊(duì)，自選一個(gè)項(xiàng)目，自主設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、編寫程序、調(diào)試設(shè)備、測(cè)試完善實(shí)驗(yàn)結(jié)果，最后由教師進(jìn)行項(xiàng)目驗(yàn)收。該部分主要是為了提高學(xué)生的自我思考、動(dòng)手能力以及創(chuàng)新思維能力。例如：在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中，教師可通過IAR軟件和物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)箱中的溫濕度節(jié)點(diǎn)、加速度節(jié)點(diǎn)與協(xié)調(diào)器之間進(jìn)行廣播或者組播通信，建立樹形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等；在提高實(shí)踐中，則可以選擇室內(nèi)有害氣體檢測(cè)報(bào)警儀、室內(nèi)燈光亮度自動(dòng)調(diào)節(jié)器、自動(dòng)噴灌控制系統(tǒng)等項(xiàng)目。通過實(shí)踐課程，學(xué)生可以將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)課程與實(shí)際操作相結(jié)合，體驗(yàn)靈活、開放的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，改變學(xué)生實(shí)踐操作技能弱的情況。

三、結(jié)語

總之，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)課程中，為了夯實(shí)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力，教師應(yīng)該不斷探索教學(xué)改革方法。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展越來越快，因此教師必須總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，充分發(fā)揮自身的優(yōu)勢(shì)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)其分析、解決問題的能力和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。

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