郭家榮　王海軍

【摘 要】物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)課程是物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，是后續(xù)傳感網(wǎng)絡(luò)、硬件工程設(shè)計等課程的基礎(chǔ)。該課程涉及的通信技術(shù)和標準眾多，課程內(nèi)容枯燥，難于理解，實踐性較強。為了讓學(xué)生更好地理解基礎(chǔ)的理論知識和培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力，本文對該課程的實踐教學(xué)方法做了研究與探討。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng);物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù);教學(xué)方法;實踐教學(xué)

中圖分類號： TP391.44-4;TN929.5-4;G642.4 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）34-0147-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.34.067

0 引言

物聯(lián)網(wǎng)是在計算機互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用感知識別、通信、電子和計算機等技術(shù)，構(gòu)造了一個覆蓋世界上萬事萬物的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)解決的是具有智能的物體在局域或者廣域范圍內(nèi)信息可靠傳遞，讓分處不同地域的物體能夠協(xié)同工作。也就是在物聯(lián)網(wǎng)中，通信技術(shù)扮演著非常重要的角色。物聯(lián)網(wǎng)中的信息是由通信網(wǎng)來承載的，這是物聯(lián)網(wǎng)具有電信承載網(wǎng)絡(luò)的特點。同時物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和延伸，因此，物聯(lián)網(wǎng)中所采用的通信技術(shù)以承載數(shù)據(jù)為主，具有數(shù)據(jù)通信的概念。物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)課程是一門以物-物互聯(lián)為主線，涵蓋了現(xiàn)代通信技術(shù)，具有豐富的技術(shù)內(nèi)涵，包含傳輸、交換、有線、無線等通信技術(shù)多個方面的課程[1-2]。物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)課程培養(yǎng)目標要求學(xué)生對于物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的相關(guān)知識和技能，包括基本原理和關(guān)鍵技術(shù)等必須掌握，同時具備依據(jù)應(yīng)用場景選擇選擇通信技術(shù)來開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的能力[3]。目前，物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)課程是物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，課程系統(tǒng)全面的介紹了近距離無線通信技術(shù)、中遠距離無線通信技術(shù)、移動通信、電信網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、無線傳感網(wǎng)絡(luò)及異構(gòu)網(wǎng)通信技術(shù)等。課程內(nèi)容主要涉及技術(shù)概述、拓撲結(jié)構(gòu)、標準體系及關(guān)鍵技術(shù)等內(nèi)容，內(nèi)容枯燥乏味、難于理解，同時需要較多的實踐理解教學(xué)內(nèi)容和培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力。學(xué)生如果對該課程內(nèi)容模糊，缺乏實踐，將會直接導(dǎo)致物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)后續(xù)課程無法深入理解、掌握[3]。實踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力的關(guān)鍵階段[4]。而物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)課程教學(xué)中一直堅持課堂理論教學(xué)為主，實踐教學(xué)為輔的形式，也就是把實踐教學(xué)作為理論教學(xué)的一個補充環(huán)節(jié)。這種重理論輕實踐，重知識輕能力的教學(xué)方法導(dǎo)致學(xué)生的實踐能力、解決實際問題的能力達不到預(yù)期的培養(yǎng)效果。本文針對上述問題，對物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)課程的實踐教學(xué)方法進行研究和探討，找到適合物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)課程的實踐教學(xué)方法，以此提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和綜合應(yīng)用能力。

1 物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)課程教學(xué)中存在的問題

1.1 物聯(lián)網(wǎng)通信課程特點

物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)課程作為物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的核心課程，具有豐富的通信技術(shù)內(nèi)涵，包含傳輸、交換、有線、無線等通信技術(shù)多個方面。教材內(nèi)容多涉及到多種無線通信技術(shù)，例如近距離通信技術(shù)中的RFID、藍牙、NFC及ZigBee等技術(shù)，互聯(lián)領(lǐng)域的無線通信技術(shù)WiFi、WiMAX等，移動通信領(lǐng)域的無線通信及技術(shù)3G、4G等。這些無線通信技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)、標準體系架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)等內(nèi)容繁多，枯燥乏味，難于理解，需要大量的實踐操作才能掌握技術(shù)精髓和具有應(yīng)用、解決實際問題的能力。

1.2 重理論輕實踐

目前，物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)課程教學(xué)中一直堅持課堂理論教學(xué)為主，實踐教學(xué)為輔的形式，也就是把實踐教學(xué)作為理論教學(xué)的一個補充環(huán)節(jié)。實踐環(huán)節(jié)只有課內(nèi)驗證性基礎(chǔ)實驗，還沒有相關(guān)的課程設(shè)計及綜合設(shè)計項目實踐。同時，相對于理論課時，課內(nèi)實驗課時只占很少的課時，遠遠不能滿足課程內(nèi)容的實踐需求。結(jié)果，這種重理論輕實踐，重知識輕能力的教學(xué)方法導(dǎo)致學(xué)生的實踐能力、解決實際問題的能力達不到預(yù)期的培養(yǎng)目標。

1.3 學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不濃

目前，物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)課程的教學(xué)仍然以傳統(tǒng)的灌輸方式為主，即老師教，學(xué)生聽的形式。前述本課程內(nèi)容多是針對各種通信技術(shù)的工作原理及關(guān)鍵技術(shù)，是實踐性很強的課程，需要大量的實踐來理解課程內(nèi)容。如果只有老師在課堂上不斷講解課程內(nèi)容，學(xué)生無法對眾多的內(nèi)容進行驗證和應(yīng)用，也就無法把聽到的知識和實際應(yīng)用連接起來，就很難理解和掌握課程內(nèi)容，從而就會導(dǎo)致學(xué)生對課堂聽課失去興趣，教學(xué)效果也不理想。

2 實踐教學(xué)改進

2.1 實踐教學(xué)內(nèi)容難度進階式安排

當(dāng)前的實驗安排著重強調(diào)課堂理論知識的驗證性實驗，主要針對課堂所學(xué)理論知識的消化。結(jié)果，學(xué)生雖然掌握課堂的理論知識，但是卻不具有解決實際問題的能力。學(xué)到的知識、技術(shù)不知道如何在實際問題中應(yīng)用。實踐教學(xué)的最終目的是培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，能把所學(xué)知識得以應(yīng)用。因此，在物聯(lián)網(wǎng)通信實踐教學(xué)內(nèi)容上應(yīng)循序漸進的安排實驗內(nèi)容，讓學(xué)生按照先學(xué)會課堂知識、接著解決包含幾個知識點的一個小項目，然后解決包含綜合知識點的項目，最后解決一個實際問題。這樣，學(xué)生能力進階地培養(yǎng)起來，具有了能夠運用所學(xué)的物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)知識解決實際問題的能力，從而達到了理想的教學(xué)效果。實踐內(nèi)容可以體現(xiàn)為課堂實驗，包括驗證性和設(shè)計性實驗，主要針對階段性的知識點;然后是課程設(shè)計，針對綜合性的知識點。最后把項目教學(xué)法應(yīng)用于教學(xué)中，所選則的項目要能體現(xiàn)整個技術(shù)知識的應(yīng)用，專注于培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的能力。

2.2 確保實踐教學(xué)內(nèi)容及手段的先進性

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)培養(yǎng)目標要求學(xué)生不僅掌握物聯(lián)網(wǎng)各種通信技術(shù)的基本原理和關(guān)鍵技術(shù)，而且要培養(yǎng)學(xué)生依據(jù)應(yīng)用場景選擇通信技術(shù)進而設(shè)計物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的能力。實踐教學(xué)內(nèi)容要與時俱進，既能體現(xiàn)現(xiàn)代企業(yè)在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中使用的通信技術(shù)，又能體現(xiàn)當(dāng)前正在研究開發(fā)中并應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)中的通信技術(shù)。實踐教學(xué)內(nèi)容應(yīng)積極引用與物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)相關(guān)的先進知識，體現(xiàn)當(dāng)前的物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的發(fā)展趨勢，同時要以驗證性、設(shè)計性、綜合性、實用性為主。實踐教學(xué)手段的先進性對于促進產(chǎn)生較好的實踐教學(xué)效果有著重要作用。因此，實踐教學(xué)中要積極鼓勵老師采用先進的教學(xué)手段。

2.3 使用案例教學(xué)法

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)本身是一個應(yīng)用性較強的專業(yè)。而物聯(lián)網(wǎng)的通信技術(shù)是現(xiàn)代通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)開發(fā)中的應(yīng)用，最后構(gòu)成了物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)。例如，NFC技術(shù)、藍牙技術(shù)、ZigBee技術(shù)、RFID、WiFi技術(shù)和移動通信技術(shù)等。這些通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。例如，智能家居系統(tǒng)、遠程醫(yī)療監(jiān)控系統(tǒng)、智能物流管理系統(tǒng)、高速ETC系統(tǒng)、智能交通監(jiān)控系統(tǒng)等。我們以醫(yī)療監(jiān)控系統(tǒng)為例，這個系統(tǒng)涉及到的通信技術(shù)主要是近距離通信技術(shù)ZigBee技術(shù)和通用分組無線傳輸技術(shù)。在講述無線通信技術(shù)知識時，可以把這個實例系統(tǒng)引入到課堂上，根據(jù)實際應(yīng)用，講解ZigBee技術(shù)的技術(shù)特點、標準體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)拓撲及關(guān)鍵技術(shù)知識。這樣，把實際案例與教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合，能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的興趣，同時提高物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的應(yīng)用能力。課后，基于該案例，讓學(xué)生基于某個點去實踐，例如基于ZigBee技術(shù)節(jié)點采集數(shù)據(jù)的實踐，兩個節(jié)點間進行通信的實驗。再講到移動領(lǐng)域的無線通信時，又可以把這個案例中的通用分組無線傳輸技術(shù)放在課堂上講，同時對應(yīng)把ZigBee網(wǎng)絡(luò)采集的數(shù)據(jù)送到后臺數(shù)據(jù)中心的實踐內(nèi)容。最后，讓學(xué)生基于前述的實驗積累做一個簡化的遠程醫(yī)療系統(tǒng)。這樣學(xué)生就具備了解決實際問題的能力。選擇案例時要結(jié)合教學(xué)目標中的知識點。

2.4 開放實驗室

對于實踐性較強的物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)課程來說，需要大量的實踐才能掌握課程知識，達到培養(yǎng)方案的目標要求。由于物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)課程內(nèi)容較多，課堂上能安排的課時是有限的，大量的實踐需要學(xué)生在課外完成。也就是學(xué)生需要利用課外時間完成對應(yīng)課程的實踐環(huán)節(jié)。這就要求實驗室在課外開放給學(xué)生。這樣學(xué)生不僅可以在課外時間鞏固和完成課堂上老師要求的實踐內(nèi)容，還可以根據(jù)自己的能力設(shè)計實驗內(nèi)容，做進一步的深入的研究和學(xué)習(xí)。

3 結(jié)束語

本文針對《物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)》傳統(tǒng)實踐教學(xué)存在的問題提出了改進措施即實踐內(nèi)容難度遞階進行、確保教學(xué)內(nèi)容與手段的與時俱進和采用案例教學(xué)法。

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