物聯(lián)網(wǎng)背景下的《無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》課程改革

郭汝靜 楊光

摘 要：為提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和實踐應(yīng)用能力，對《無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》課程教學(xué)進行改革。對課程教學(xué)過程中存在的問題進行分析，從實踐教學(xué)方面進行探討，提出修改人才培養(yǎng)方案，編寫合適教材，采用項目分解式實踐教學(xué)的改革方法。通過課程改革，學(xué)生利用課程知識獨立完成畢業(yè)設(shè)計及參與各類競賽的人數(shù)逐漸增加。實踐表明，課程改革對學(xué)生能力有明顯提升。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);ZigBee;WiFi;項目式實踐教學(xué);智能實訓(xùn)室

中圖分類號：TP393文獻標(biāo)識碼：A文章編號：2095-1302（2019）02-0-02

0 引 言

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，萬物互聯(lián)已悄然走進人們的生活。物聯(lián)網(wǎng)不是一門學(xué)科，而是綜合性應(yīng)用技術(shù)，其內(nèi)容涵蓋諸多學(xué)科。無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是我校通信工程專業(yè)的一門專業(yè)限選課，該課程囊括的藍牙，ZigBee，WiFi，無線傳感網(wǎng)絡(luò)等內(nèi)容是物聯(lián)網(wǎng)感知層的核心技術(shù)。我校通信工程專業(yè)沒有開設(shè)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)課程，因此將物聯(lián)網(wǎng)引入到無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教學(xué)過程中，這對于教學(xué)活動的開展具有重大意義。本文主要針對該課程教學(xué)內(nèi)容進行探討分析，給出相應(yīng)的課程改革方案。

1 無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程問題分析

1.1 理論教學(xué)過多

無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程教學(xué)過程中大部分時間都是教師講、學(xué)生聽，課程教學(xué)環(huán)節(jié)仍是傳統(tǒng)的教學(xué)模式，學(xué)生沒有真正參與到教學(xué)過程中。通信工程人才培養(yǎng)方案中，理論學(xué)時多，實踐動手學(xué)時少，學(xué)生鍛煉的機會少，無法提高學(xué)生的實踐能力。學(xué)生學(xué)完相關(guān)內(nèi)容后，不能與實際應(yīng)用相結(jié)合，更沒有能力去組建無線網(wǎng)絡(luò)。

1.2 教材針對性差

無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程涉及知識點較多，如藍牙等短距離無線通信、無線傳感網(wǎng)絡(luò)等，范圍較廣。無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)大部分教材涵蓋的內(nèi)容往往廣而不專或者專而不廣，再或者只有理論內(nèi)容，無實踐教學(xué)內(nèi)容等。無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)更新速度快，教材無法適應(yīng)其發(fā)展速度，且教材中存在較多問題，沒有針對性，需要加以改進。

1.3 學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高

無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)考試類別為考查課，上課時間為大四上學(xué)期。學(xué)生對該課程的重視度不夠，加之教學(xué)內(nèi)容理論性太強，過于枯燥，教學(xué)環(huán)節(jié)過于陳舊，學(xué)生對該課程興趣不高，限制了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

2 無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程改革措施

2.1 加強實踐教學(xué)環(huán)節(jié)

結(jié)合教學(xué)過程中存在的問題，調(diào)整我校通信工程人才培養(yǎng)方案。2013版人才培養(yǎng)方案中，總學(xué)時為42，理論學(xué)時為34，實踐學(xué)時為8。2016版人才培養(yǎng)方案中，總學(xué)時為48，理論學(xué)時為24，實踐學(xué)時為24。人才培養(yǎng)方案中增加了實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的學(xué)時，實踐教學(xué)學(xué)時和理論學(xué)時已達到1∶1，可以更好地培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手能力。在教學(xué)過程中，教師進行理論授課時，應(yīng)結(jié)合實踐環(huán)節(jié)的內(nèi)容，更好地為實踐環(huán)節(jié)服務(wù)。教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生注重理論知識，能夠運用理論知識解決實踐環(huán)節(jié)的問題，真正達到理論和實踐相互增長的目的。

2.2 確定教學(xué)內(nèi)容

選定一本教材作為理論部分教材，內(nèi)容要涵蓋多種無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使學(xué)生對該部分有初步認(rèn)識。另外，編寫合適的實踐教學(xué)教材，給出實踐教學(xué)的主線，如任務(wù)、目的、要求等，具體細節(jié)可結(jié)合學(xué)生基礎(chǔ)設(shè)定，并及時調(diào)整教學(xué)內(nèi)容。在教學(xué)過程中引入物聯(lián)網(wǎng)的概念，使學(xué)生對“物聯(lián)網(wǎng)”“互聯(lián)網(wǎng)+”等名詞有一定的認(rèn)知，利用無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程中所學(xué)內(nèi)容，能獨自構(gòu)建“物聯(lián)網(wǎng)”和“互聯(lián)網(wǎng)+”網(wǎng)絡(luò)并應(yīng)用。

2.3 項目式實踐教學(xué)

實踐教學(xué)部分采用項目式教學(xué)，以綜合項目為主線，劃分出諸多基礎(chǔ)項目，要求學(xué)生熟悉基礎(chǔ)項目，掌握常用無線技術(shù)，能夠利用無線技術(shù)進行項目設(shè)計開發(fā)等。項目選擇時一般選擇與生活相關(guān)的案例，如智能家居、智能大棚等。對于綜合項目，大部分學(xué)生則開始無法獨立完成該項目，故把項目進行分解，分成多個子項目，每個子項目按照熟悉無線技術(shù)的應(yīng)用、進行小項目設(shè)計、實現(xiàn)項目功能三個步驟進行。最后把小項目進行整合，完成該綜合項目，使學(xué)生利用理論教學(xué)知識解決實踐問題，充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性。

本文以智能實訓(xùn)室系統(tǒng)為例，通過采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)實訓(xùn)室的智能化管理。實訓(xùn)室是通信工程專業(yè)專門為學(xué)生提供實習(xí)實訓(xùn)、科技創(chuàng)新的場所，學(xué)生使用時間和器件完全開放。由于學(xué)生人員不固定，使用時間不固定，故存在較多管理問題。

2.3.1 分析需求

實訓(xùn)室管理存在較多問題，如安全、電源、環(huán)境監(jiān)控、設(shè)備管理等。項目要求實現(xiàn)一個基于物聯(lián)網(wǎng)的智能實訓(xùn)室系統(tǒng)，通過采用ZigBee，WiFi，紅外，傳感器，APP等技術(shù)實現(xiàn)實訓(xùn)室的智能化管理。通過該系統(tǒng)，實訓(xùn)室管理員能夠?qū)崟r了解實訓(xùn)室的動態(tài)，并可在智能終端上發(fā)出指令，控制實訓(xùn)室各個模塊，實現(xiàn)實訓(xùn)室的智能化管理。

2.3.2 系統(tǒng)設(shè)計

智能實訓(xùn)室系統(tǒng)主要由智能終端、網(wǎng)關(guān)、ZigBee網(wǎng)絡(luò)三大模塊組成，整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。智能實訓(xùn)室系統(tǒng)中的網(wǎng)關(guān)是系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)ZigBee網(wǎng)絡(luò)和WiFi通信。ZigBee協(xié)調(diào)器和ZigBee節(jié)點之間按照星型組網(wǎng)方式組成ZigBee控制網(wǎng)。智能實訓(xùn)室系統(tǒng)的各子系統(tǒng)將數(shù)據(jù)信息匯集到ZigBee 協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器通過網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)傳送至終端。

2.3.3 項目劃分

智能實訓(xùn)室可按照所涉及技術(shù)對ZigBee，WiFi，網(wǎng)關(guān)，紅外，數(shù)據(jù)庫，APP進行劃分，分成的多個子項目見表1所列。每個子項目又可延伸出該技術(shù)的基礎(chǔ)項目，如ZigBee技術(shù)。學(xué)生只有熟悉了基礎(chǔ)項目，才能進行ZigBee信息采集、控制等功能，繼而進行ZigBee組網(wǎng)。表1中，項目劃分由左向右進行，學(xué)生實現(xiàn)過程由右向左。學(xué)生通過完成基礎(chǔ)項目的操作，進一步熟悉ZigBee技術(shù)的配置、協(xié)調(diào)器配置等，然后完成ZigBee信息采集，如采集實訓(xùn)室的溫濕度情況，再發(fā)送給協(xié)調(diào)器。

2.4 改革課程考核方式

無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程教學(xué)大綱考核方式：理論考試占60%，大作業(yè)占30%，考勤占10%。以往大作業(yè)都以書面形式提交，未以項目為依托，無法真正考核學(xué)生的專業(yè)水平及實踐能力。進行課程改革后，大作業(yè)的30%在項目中進行考核，主要依據(jù)為學(xué)生的動手能力、項目完成情況等。在以后的課程改革過程中，會逐漸加重實訓(xùn)項目的考核比例。

3 結(jié) 語

《無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》課程內(nèi)容過于抽象，通過引入物聯(lián)網(wǎng)部分，增強了實踐性，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和積極性，同時也提高了教師的實踐能力。通過對本校2013級、2014級、2015級通信工程專業(yè)的學(xué)生進行《無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》課程改革，學(xué)生反饋意見較好，取得了較好的教學(xué)效果。學(xué)生通過學(xué)習(xí)該課程，能夠利用無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)。2012級學(xué)生基于物聯(lián)網(wǎng)完成畢業(yè)設(shè)計的僅有2項，2013級相關(guān)畢業(yè)設(shè)計有10項，2014級已增加到15項。學(xué)生基于物聯(lián)網(wǎng)參與科技創(chuàng)新的項目中，2013級有5項，2014級有8項，2015級有10項。我校通信工程專業(yè)2013級之前的學(xué)生從未參加過物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)大賽，通過該課程物聯(lián)網(wǎng)知識的引入，近三年通信工程專業(yè)的學(xué)生參加全國各類大賽的人數(shù)逐漸增加。例如，2013級參加全國大學(xué)生物聯(lián)網(wǎng)大賽的為一組，獲得華東賽區(qū)一等獎，2014級增加到兩組，2015級為三組，且有一組進入全國總決賽，獲得全國物聯(lián)網(wǎng)大賽二等獎。通過課程改革，學(xué)生的實踐能力和解決問題的能力有了明顯提高，該課程改革取得了一定成效。未來，對該課程進行的課程改革仍會不斷創(chuàng)新，以適應(yīng)我校應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

參 考 文 獻

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