淺談高校無線傳感器網絡課程教學改革

李洪有

摘要：本文通過分析高校無線傳感器網絡課程教學中出現的問題，提出了幾點教學改革建議，希望能以此激發學生的學習興趣，培養其分析、解決問題的能力和創新能力，使之更好地掌握該門課程的相關知識。

關鍵詞：物聯網；無線傳感器網絡；教學改革

隨著半導體技術、計算機技術和無線通信技術的快速發展，具有收集信息、處理數據和無線通信功能的低功耗傳感器被廣泛應用，極大地促進了物聯網技術的發展。無線傳感器網絡作為物聯網領域中的關鍵技術，一直是國外各研究機構的研究熱點。目前，我國也將無線傳感器網絡列入重點研究領域。由此可見，無線傳感器網絡課程在高校物聯網教學中具有舉足輕重的作用，其涉及的基本原理、關鍵技術和體系結構等對無線網絡專業的學生有重要的作用。

一、無線傳感器網絡課程教學現狀

由于無線傳感器網絡課程理論枯燥、應用性強，對學生分析問題和解決問題的能力要求較高，導致學生在學習過程中普遍感覺學習難度大、知識點多、理解困難。在教學過程中如何提高學生的學習興趣，有效達到教學目的，成為教學研究中亟待解決的主要問題。

從實際教學實踐經驗來看，學生在課程學習過程中主要存在兩個問題：一是基礎知識欠缺。無線傳感器網絡課程是一門交叉性課程，其先修課程包括計算機科學、數學、通信等，涉及的基礎知識有路由協議、拓撲結構、通信協議等。雖然學生可以完成對理論知識的學習，但學生在實際應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，其網絡原理、協議等概念比較抽象，且其中包含很多專有名詞，導致學生在學習這些知識點時，無法聯系實際生活進行理解和掌握。此外，學生在學習網絡原理及數據處理中的物理概念、數學公式等內容時，往往只將這些知識點當作簡單的物理數學知識，沒有理解其背后的真正意義。

同樣，在無線傳感器網絡課程教學中也存在以下幾個問題：一是隨著各種網絡技術以及物聯網的迅猛發展，新的技術不斷產生，而在教學過程中，教學內容卻沒有得到同步更新；二是無線傳感器網絡課程是一門實踐性很強的課程，很多知識需要學生在實踐中操作才能深入理解，而在實際教學中，有些教師過于注重理論知識的講解，忽略了實踐課程的重要性。

二、教學改革的相關措施

1.建立抽象思維

針對學生基礎知識的薄弱環節，教師在課程初期引入基礎知識復習課，使學生鞏固復習拓撲結構、協議等知識，為后期的學習作鋪墊。對于課程中涉及的數學知識，教師要將其與無線傳感器網絡的實際應用聯系起來，讓學生認識到數學知識在無線傳感器網絡課程中是用來分析和解決問題的工具，需要重點理解數學背后的物理意義。對于課程中出現的抽象概念，如WSN協議棧、時間同步、數據融合等，教師可以將其與計算機網絡基礎等已修課程進行類比講解，讓學生建立已學知識和新知識之間的聯系，從而更好地理解新概念。通過鞏固基礎知識，建立抽象思維，學生會對無線傳感器網絡課程理解地更好、更深。

2.更新教學內容

（1）合理設計教學內容。無線傳感器網絡課程是一門專業基礎課，因此教學內容需要與后續的專業課程相匹配。在理論知識和應用技能教學中，教師要注重在應用技能教學中加深對理論知識的講解。（2）刪除不實用的內容，增加新的課程內容。無線傳感器網絡課程涉及很多技術和方法，如在目標定位方法中的三角測量法、三邊測量法、多點定位法等。這些技術和方法需要大量的數學計算，但這些計算在基于距離的定位、基于聲波衰減模型的定位中應用較少，且計算公式復雜，所以教師對這部分的內容可以一帶而過。隨著物聯網技術的發展，無線傳感器網絡課程也更新了許多內容，因此教師在教學中應該增加一些學科前沿知識及新興技術內容。如可以引入當前新興的自組織傳感器網、多傳感信息融合技術等先進內容，不斷拓展學生的知識面，開闊學生的視野。

3.改變教學方法和手段

部分學生缺乏自主學習的能力，習慣了“填鴨式”教學模式，但這種學習方式恰恰限制了學生的思維，無法啟發學生對知識應用的思考。所以教師在教學中可采用互動式教學，讓學生通過自學、討論、探究等學習方式掌握基本的書本學習內容。教師在課堂上了解了學生的基本學習情況之后，針對學生的疑難問題進行重點講解，給予學生足夠的思考空間，提升學生在學習過程中的積極性，激發其學習興趣，使課堂效果達到最優化，增強重點性和針對性。在教學手段上，教師可以實施網絡教學。在校園網絡平臺中，教師通過開辟物聯網學習專區，建立無線網絡傳感器課程專欄，可以使學生可以自由討論或上傳、下載學習資料，通過資源共享拓展學生的知識面。

4.改進實驗教學方法

無線傳感器網絡課程是一門實踐性很強的課程，教師除了教會學生基本的專業知識和專業技能外，還應該提升學生的實踐技能，培養學生的專業素質。在教學中，教師應該將掌握基礎技能和培養創新能力作為教學目標，將實踐內容分為基礎部分和提高部分。在基礎實踐中，當教師講完無線傳感器網絡的理論知識、實驗設備使用方法以及開發要點后，由學生單獨完成一個基礎實驗，使學生充分理解理論知識。在提高實踐中，學生自由組隊，自選一個項目，自主設計網絡結構、編寫程序、調試設備、測試完善實驗結果，最后由教師進行項目驗收。該部分主要是為了提高學生的自我思考、動手能力以及創新思維能力。例如：在基礎實驗中，教師可通過IAR軟件和物聯網實驗箱中的溫濕度節點、加速度節點與協調器之間進行廣播或者組播通信，建立樹形網絡結構等；在提高實踐中，則可以選擇室內有害氣體檢測報警儀、室內燈光亮度自動調節器、自動噴灌控制系統等項目。通過實踐課程，學生可以將無線傳感器網絡課程與實際操作相結合，體驗靈活、開放的實驗環境，改變學生實踐操作技能弱的情況。

三、結語

總之，在無線傳感器網絡課程中，為了夯實專業基礎知識，培養學生的創新實踐能力，教師應該不斷探索教學改革方法。物聯網技術的發展越來越快，因此教師必須總結教學經驗，充分發揮自身的優勢，激發學生的學習興趣，培養其分析、解決問題的能力和創新能力，培養適應社會的高素質應用型人才。

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