《无线传感器网络》实验课程教学改革探析
来源:用户上传
作者:
【摘 要】物联网技术的快速发展使得《无线传感器网络》这一物联网本科专业学生必修的专业课程的重要性日渐突出。《无线传感器网络》是一门复杂的交叉学科，涉及计算机、微电子，传感器、网络、通信、信号处理等诸多学科和领域，其教学内容如果仅仅依靠授课教师在课堂上进行理论课程的讲解，学生对本学科知识的理解和接受存在很大困难，无法调动学生的学习兴趣。所以无线传感器实验课程是其教学内容的重要组成部分。本文对无线传感器网络实验课程的教学进行分析和探讨，提出了几点意见和建议。加强学生对课程理论的理解和实践能力，以提高《无线传感器网络》的教学效果。
【关键词】无线传感器;教学改革;实验教学;课堂教学
中图分类号： G712;TN929.5-4;TP212.9-4 文献标识码： A 文章编号： 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
當前随着物联网产业的快速发展，社会上对物联网工程专业的人才需求量日益加大。《无线传感器网络》作为物联网技术的重要组成部分，也是物联网工程专业的必修课程。无线传感器网络是由大量分布式节点组成的面向任务型自组织网络[1]，融合了传感器技术、嵌入式计算技术、无线通信技术以及分布式处理技术等多个技术领域，主要应用在一些人们力所不能及的领域，如战场，环境监测等。通过无线的传输形式将传感器感知到的数据进行简单处理后传给网关或外部网络。
《无线传感器》分为理论课和实验课两方面，由于在教学上所涉及理论内容非常复杂，单纯的讲解使学生理解和接受有很大的难度，所以实验课程是其教学的重要组成部分，使学生通过自己动手实践，加深对所学理论知识的理解。本文就通过实验器材的选用，实验内容的选择，采用的实验教学模式，和成绩的评定等几方面内容对无线传感器网络的试验教学提出几点实验教学的改革措施，以提高实验的教学效果。
1 无线传感器网络课程教学目前存在的问题
1.1 理论课程教学内容与实验课程教学分离
《无线传感器网络》课程的教学分为理论课程和实验课程两个方面，现在高校的教学模式是理论课与实验课分别由不同的教师进行教学，理论课程的老师只负责理论课程的教学，实验课程的教师只负责实验课程的教学。这样就会出现理论课的教学内容与实验课的教学内容相分离，而且《无线传感器网络》是一门复杂的交叉学科涉及计算机、传感器、信号与系统等多方面的内容，使学生不能完全地理解，很难消化，达不到相应的教学目标。在进行实验课程的教学时，实验课程的授课教师大多是应用实验配套软件和实验设备进行相应的演示或验证实验，使学生不能将所学的理论知识与相应的实践应用相联系，无法加深对理论知识的理解，对所做实验的目的也不明确。 1.2 实验课教学方式陈旧，内容单一
在实验课程的教学上，相应的教学内容多年不变没有创新，大多是由相应的实验课教师带领学生应用相应的配套实验设备和软件进行相应的演示或验证实验。由教师给出相应的实验步骤和思路，对所涉及的理论知识进行验证，这种教学方式缺乏对所涉及理论知识进行详细的说明和讲解，达不到相应的实验目标，使得学生做实验的积极性不高。另外，缺乏相应的综合性实验、开放性试验 ，没有拉开实验内容的层次，无法调动学生的创造积极性和挑战性。
1.3 实验配套设备部完善，跟不上新技术的发展
《无线传感器网络》是一门前沿技术学科，由于物联网技术的快速发展，新的技术和设备不断涌现和更新，实验室的实验环境应该跟上技术的进步，在实验内容和器材上不断更新。但是现在《无线传感器网络》的实验教学设备大多还是应用配备单一的物联网实验教学平台的软件和硬件进行教学。实验设施和器材品种单一、更新替代慢，实验内容简单枯燥，跟不上最新技术的发展。在这样的情况下，使得学生就业时不具备专业优势，以至于在参加工作之后不能将所学的知识直接应用在工作上，还要经过长时间的刻苦学习和适应，与最新的技术相衔接。
1.4 考核方式简单，没有体现出层次性
《无线传感器网络》课程内容十分广泛，是计算机网络、无线通信、传感器应用以及嵌入式设备等诸多课程综合在一起的交叉性学科[2]。作为工程性、实践性很强的课程，单纯的课堂教学和考核远远不能达到教学目的，要达到传授活知识、活技能、活思想的教学目标，需要依托优良的实验环境，通过完善的实验体系设计，使学生掌握和理解无线传感器网络原理、协议等理论知识，并能够进行无线传感器网络的应用管理设计和开发[3-5]。但是大多数高校对《无线传感器网络》课程的考核还局限在对理论知识的笔试考核，考试内容和重点多年不变，试题库多年不更新。学生只要通过对理论知识的内容进行死记硬背就能轻松通过考试，拉不开考核层次，缺乏对学生实践动手能力的考核，更是造成学生对实践动手能力的轻视，上实验课更加不专心。
2 解决方法
2.1 丰富理论课教学内容
2.1.1 扩展教学内容，与实践相联系
《无线传感器网络》是一门物联网学生所必修的专业课，也是一门与专业实践联系非常紧密的课程，所涉及多个学科的技术应用。所以在传授相关理论知识的同时，在课堂上也要把所涉及的相关仪器和实验环境引入到课堂教学，对相关技术进行操作和演示，给学生以直观的印象。通过理论内容和动手实践相结合，使学生对教师讲解的内容理解的更加深入透彻，加强了课堂的教学效果。
在演示的教学内容上，理论课教师也要及时地与实验课教师多沟通，不断地对相关内容进行更新，避免课堂内容多年陈旧不变，枯燥乏味。
2.1.2 教学内容要与学生日后生活和工作相联系
《无线传感器网络》也是一门前沿学科，随着物联网技术的不断兴起和应用，它已经深入到我们日常生活的方方面面。所以授课教师在进行基础理论教学的同时也要及时了解物联网技术发展的最新成果，紧跟技术发展的前沿动态，进行科学研究。把自己的科研方向和科研思路适时地传递给学生，培养学生的科研思维，做学生科研路上的领路人，引导有兴趣的学生加入自己的科研小组，为学生日后走上工作岗位以后，进行相关研究和学习打下坚实的基础。
2.2 大力加强实验室建设，改进实验内容
要大力加强物联网专业实验室的建设，跟上物联网最近技术的发展成果，不断地增加及更新实验室的实验设备，对学生所学的内容进行及时更新。对《无线传感器网络》的实验课内容，也要根据新技术和设备进行及时更新，同時也要与我们的日常生活相联系，增强学生的学习兴趣。将实验分成基础性实验、综合性实验以及创造性实验。把学生分成若干个项目小组，每个小组负责一个创造性实验项目进行研究。也要根据物联网专业学生的需要，与多家与专业技术相关单位进行沟通合作，引导学生进行实习和现场实践，加强学生在思想上对实践课的重要性的认识。
2.3 考核方式多样化
对《无线传感器网络》进行课程考核，不应该仅仅局限于对理论内容进行笔试的单一形式。应该分出层次将实验课和课程实习的成绩按照比例添加进来。根据学生的实际情况，布置出若干加分题目，提高学生的专业水平。也可以安排学生对自己负责研究的小课题举办一个课题答辩会，让学生对自己的设计方法和设计思路进行讲解，同时对设计成果进行展示。对自己在研究设计过程中遇到的问题和解决方法与教师进行及时的沟通，这对学生来说是独一无二的学习经历，体验到成功的快乐与自豪，将大大加强学生的学习积极性，也拉开了课程考核的层次。
3 结语
《无线传感器网络》是一门集理论性和实践性为一体的专业学科，通过在课堂上引入实验设备和实验环境的演示，培养学生的科研思维和方法，激发了学生的创新精神和探索欲，提高了学生的学习兴趣。使教师和学生在教与学的过程中相互促进，共同进步，不仅使学生对所学知识成功进行转化和应用，成为教师进行研究的小助手，也加强了教师的科研水平。通过我们的实践，这种教学手法的教学反应良好，效果明显。
【参考文献】
[1]张志海，沈连丰，叶芝慧，等.一种基于Zigbee的无线传感器网络教学实验系统[J].电气电子教学学报，2006，28（5）：76-78.
[2]徐勇军，安竹林，蒋文丰，等.无线传感器网络实验教程[M].北京：北京理工大学出版社，2007.
[3]宋胜女.计算机网络专业实验教学研究[J].科技资讯，2009（9）：172-172.
[4]吴孙昭.基于NS-2的《网络原理》教学演示仿真平台设计[J].商丘职业技术学院学报，2010，9（2）：130-131.
[5]方芸，等.计算机网络实验教学改革[J].实验室研究与探索，2008，27（6）：91-93.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/8/view-15053966.htm
