王建彬

基金項目：廣東省高等教育教學(xué)改革項目“基于學(xué)科交叉和科教融合的《無線傳感網(wǎng)技術(shù)》課程改革及實踐”、廣東省高等學(xué)校特色專業(yè)建設(shè)項目“軟件工程”、肇慶學(xué)院質(zhì)量工程項目（項目編號：zlgc201842）和實踐教學(xué)改革研究項目（項目編號：sjjx202013）成果。

摘要：隨著信息化社會的不斷發(fā)展進步，高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)就是其迅猛發(fā)展的代表產(chǎn)物之一，無線傳感網(wǎng)絡(luò)不僅具有極為廣闊市場發(fā)展前景，還具有十分重要的實用價值。我國大部分高校為了培養(yǎng)出高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需的技術(shù)性優(yōu)秀人才，不斷改善傳統(tǒng)模式下開展實驗教學(xué)當(dāng)中對實驗資源浪費、維護成本相對較高以及深受時間、空間制約等具體問題，因此，本文主要闡述基于云實驗平臺對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)開展實驗教學(xué)進行探索，以供業(yè)界人士參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：云實驗平臺;無線傳感器網(wǎng)絡(luò);實驗教學(xué)

一、云實驗平臺的組織架構(gòu)

（一）云實驗平臺用戶

云實驗平臺用戶實際上就是指使用該平臺的使用者，即高校教師、大學(xué)生和平臺管理員。用戶可以在互聯(lián)網(wǎng)前端頁面提交一份簡單的申請，通過身份認(rèn)證信息審核或者經(jīng)過用戶管理員認(rèn)證同意后，即為申請成功，同時各用戶可以隨時隨地登錄該實驗平臺。其與傳統(tǒng)模式下實驗平臺相比較而言，并不會大量占用使用者的計算機資源，而且不受時間、空間限制，用戶可以選擇任意時間、任意地點登錄訪問該實驗平臺，其實際操作具有便捷性和靈活性特點。

（二）云實驗平臺

云實驗平臺可以為平臺使用者提供虛擬機的創(chuàng)建服務(wù)。通過該平臺的創(chuàng)建服務(wù)用戶可以遠(yuǎn)程連接并控制到實驗系統(tǒng)和實驗環(huán)境，為此該服務(wù)分別創(chuàng)建出了教學(xué)平臺、管理員平臺以及使用平臺。而創(chuàng)建教學(xué)平臺是為了便于教師使用者制作實驗?zāi)０濉⒓皶r發(fā)布實驗資料、為學(xué)生在線答疑解惑、進行實驗考評、管理學(xué)生實驗成績等;創(chuàng)建管理平臺是為了便于管理員及時管理實驗資源，避免造成不必要的資源浪費，還為了便于管理員維護實驗環(huán)境，管理平臺功能相對較多，其中包括權(quán)限管理、系統(tǒng)配置、實驗監(jiān)控等。為用戶提供不同的實驗環(huán)境，給用戶屬于自己的實驗空間，用戶之間互不影響、互不干涉。而創(chuàng)建使用平臺也是為高校學(xué)生提供一個可以預(yù)約實驗、線上實驗、分享交流和查詢實驗成績的端口。

（三）實驗室和實驗裝置

開展云實驗，則需將具有實體的實驗室和實驗裝置轉(zhuǎn)化成一個可操作的載體。用戶登錄云實驗平臺中心后，用戶可以通過遠(yuǎn)程控制連接軟件對實驗室當(dāng)中的計算機實行遠(yuǎn)程訪問，實驗室當(dāng)中的計算機和WSN實驗裝置通過網(wǎng)絡(luò)線纜連接，可讓實驗實現(xiàn)全天運行。這不僅全面提升實驗裝置的實際利用率，還讓開展的實驗愈加具有便捷性、靈活性以及可擴展性。

二、云平臺的實驗內(nèi)容

（一）無線片上實驗

無線片上實驗主要包括定時器實驗、串口通信實驗和外部中斷實驗等。登錄云實驗平臺中心，學(xué)生對實驗室當(dāng)中的計算機實行遠(yuǎn)程操控，在查看實驗結(jié)果時，可以對串口調(diào)試助手以及程序編譯結(jié)果加以利用。實際上，其主要目的就是讓開展實驗的學(xué)生熟悉無線片上實驗系統(tǒng)的基礎(chǔ)功能，并對定時器、外部中斷、串口通信等具體操作方法掌握的愈加全面，這樣可以保證后續(xù)實驗的順利開展，也可以為后續(xù)實驗奠定堅實基礎(chǔ)。

（二）傳感器實驗

傳感器實驗主要包括光強實驗、溫度實驗、煙霧實驗、壓力實驗等。主系統(tǒng)的實驗控制軟件會把不同環(huán)境下的不同編譯結(jié)果與搜集到的實驗數(shù)據(jù)通過互聯(lián)網(wǎng)前端直接反饋給云實驗平臺中心，并通過該實驗平臺反饋給線上實驗的用戶。利用云平臺中心開展的一系列創(chuàng)新性實驗，有助于高校學(xué)生對各種各樣類型傳感器制作原理理解的更為透徹，同時對傳感器動態(tài)靜態(tài)標(biāo)定的實際用法進行扎實掌握，并學(xué)會利用所學(xué)的基礎(chǔ)知識對數(shù)據(jù)處理與傳感器信號進行全面分析，為了進一步實現(xiàn)傳感器的特定功能，需結(jié)合所學(xué)基礎(chǔ)知識開展無線片上實驗，進一步提升高校學(xué)生自身測試測量的能力[1]。

（三）無線傳感器組網(wǎng)試驗

開展無線傳感器組網(wǎng)試驗主要為進一步強化學(xué)生獨立自主學(xué)習(xí)能力、獨立自主探索創(chuàng)新能力以及自身工程能力，其中主要包括Zigbee星型、樹形組網(wǎng)試驗以及無線MESH組網(wǎng)實驗。利用這三種組網(wǎng)形式形成對比實驗，有助于高校學(xué)生對這三種網(wǎng)絡(luò)類型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)勢、劣勢進行直觀且詳細(xì)的深入了解。

（四）WSN實驗

WSN實驗是一種分布式溫度、濕度進行無線測量的實驗，其融合并全面提升上述提到的三種實驗類型，即無線片上實驗、傳感器實驗以及無線傳感器組網(wǎng)試驗，實驗過程中不僅充滿無限趣味性與較強挑戰(zhàn)性，還可以培養(yǎng)高校學(xué)生的邏輯思維能力和理論與實踐結(jié)合能力，讓學(xué)生在思維得到發(fā)散的同時提升自身綜合素養(yǎng)。這對推動學(xué)生未來發(fā)展具有十分重要的促進作用[2]。

綜上所述，基于云平臺實驗中心，開展WSN實驗教學(xué)模式，不僅可以全面提升實驗資源的實際利用率，還可以為高校教師、學(xué)生提供便利條件，讓教師和學(xué)生可以利用自身空余時間開展日常工作和進行日常學(xué)習(xí)，在提升教師工作效率的同時也提升學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量。WSN實驗教學(xué)模式的開展，讓學(xué)生擁有大量的精力和時間利用所學(xué)知識開展各項實驗，且云平臺安排的實驗內(nèi)容會從簡單到困難，循序漸進，這樣不僅可以激發(fā)大學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動性，還可以培養(yǎng)大學(xué)生實踐操作能力，從而取得良好的教學(xué)效果。

參考文獻：

[1]崔勇， 張茜， 宋曉，等. 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)課程云實驗?zāi)Ｊ教剿鱗J]. 中國教育技術(shù)裝備， 2019（12）.

[2]胡四泉， 王志良. “無線傳感器網(wǎng)絡(luò)”課程實驗教學(xué)探討[J]. 中國電力教育：上， 2010.