《物聯網通信技術》課程實踐教學方法研究

郭家榮　王海軍

【摘 要】物聯網通信技術課程是物聯網工程專業的一門重要專業基礎課，是后續傳感網絡、硬件工程設計等課程的基礎。該課程涉及的通信技術和標準眾多，課程內容枯燥，難于理解，實踐性較強。為了讓學生更好地理解基礎的理論知識和培養學生解決實際問題的能力，本文對該課程的實踐教學方法做了研究與探討。

【關鍵詞】物聯網;物聯網通信技術;教學方法;實踐教學

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

物聯網是在計算機互聯網的基礎上，利用感知識別、通信、電子和計算機等技術，構造了一個覆蓋世界上萬事萬物的網絡。物聯網通信技術解決的是具有智能的物體在局域或者廣域范圍內信息可靠傳遞，讓分處不同地域的物體能夠協同工作。也就是在物聯網中，通信技術扮演著非常重要的角色。物聯網中的信息是由通信網來承載的，這是物聯網具有電信承載網絡的特點。同時物聯網是互聯網的發展和延伸，因此，物聯網中所采用的通信技術以承載數據為主，具有數據通信的概念。物聯網通信技術課程是一門以物-物互聯為主線，涵蓋了現代通信技術，具有豐富的技術內涵，包含傳輸、交換、有線、無線等通信技術多個方面的課程[1-2]。物聯網通信技術課程培養目標要求學生對于物聯網通信技術的相關知識和技能，包括基本原理和關鍵技術等必須掌握，同時具備依據應用場景選擇選擇通信技術來開發物聯網應用系統的能力[3]。目前，物聯網通信技術課程是物聯網工程專業的一門專業基礎課，課程系統全面的介紹了近距離無線通信技術、中遠距離無線通信技術、移動通信、電信網絡通信技術、無線傳感網絡及異構網通信技術等。課程內容主要涉及技術概述、拓撲結構、標準體系及關鍵技術等內容，內容枯燥乏味、難于理解，同時需要較多的實踐理解教學內容和培養學生解決實際問題的能力。學生如果對該課程內容模糊，缺乏實踐，將會直接導致物聯網工程專業后續課程無法深入理解、掌握[3]。實踐教學是培養學生創新精神和實踐能力的關鍵階段[4]。而物聯網通信技術課程教學中一直堅持課堂理論教學為主，實踐教學為輔的形式，也就是把實踐教學作為理論教學的一個補充環節。這種重理論輕實踐，重知識輕能力的教學方法導致學生的實踐能力、解決實際問題的能力達不到預期的培養效果。本文針對上述問題，對物聯網通信技術課程的實踐教學方法進行研究和探討，找到適合物聯網通信技術課程的實踐教學方法，以此提高學生的學習能力和綜合應用能力。

1 物聯網通信技術課程教學中存在的問題

1.1 物聯網通信課程特點

物聯網通信技術課程作為物聯網工程專業的核心課程，具有豐富的通信技術內涵，包含傳輸、交換、有線、無線等通信技術多個方面。教材內容多涉及到多種無線通信技術，例如近距離通信技術中的RFID、藍牙、NFC及ZigBee等技術，互聯領域的無線通信技術WiFi、WiMAX等，移動通信領域的無線通信及技術3G、4G等。這些無線通信技術的網絡拓撲結構、標準體系架構及關鍵技術等內容繁多，枯燥乏味，難于理解，需要大量的實踐操作才能掌握技術精髓和具有應用、解決實際問題的能力。

1.2 重理論輕實踐

目前，物聯網通信技術課程教學中一直堅持課堂理論教學為主，實踐教學為輔的形式，也就是把實踐教學作為理論教學的一個補充環節。實踐環節只有課內驗證性基礎實驗，還沒有相關的課程設計及綜合設計項目實踐。同時，相對于理論課時，課內實驗課時只占很少的課時，遠遠不能滿足課程內容的實踐需求。結果，這種重理論輕實踐，重知識輕能力的教學方法導致學生的實踐能力、解決實際問題的能力達不到預期的培養目標。

1.3 學生學習興趣不濃

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

2 實踐教學改進

2.1 實踐教學內容難度進階式安排

當前的實驗安排著重強調課堂理論知識的驗證性實驗，主要針對課堂所學理論知識的消化。結果，學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。學到的知識、技術不知道如何在實際問題中應用。實踐教學的最終目的是培養學生的動手能力，能把所學知識得以應用。因此，在物聯網通信實踐教學內容上應循序漸進的安排實驗內容，讓學生按照先學會課堂知識、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，學生能力進階地培養起來，具有了能夠運用所學的物聯網通信技術知識解決實際問題的能力，從而達到了理想的教學效果。實踐內容可以體現為課堂實驗，包括驗證性和設計性實驗，主要針對階段性的知識點;然后是課程設計，針對綜合性的知識點。最后把項目教學法應用于教學中，所選則的項目要能體現整個技術知識的應用，專注于培養學生綜合運用所學知識解決實際問題的能力。

2.2 確保實踐教學內容及手段的先進性

物聯網工程專業培養目標要求學生不僅掌握物聯網各種通信技術的基本原理和關鍵技術，而且要培養學生依據應用場景選擇通信技術進而設計物聯網應用系統的能力。實踐教學內容要與時俱進，既能體現現代企業在物聯網應用中使用的通信技術，又能體現當前正在研究開發中并應用于物聯網中的通信技術。實踐教學內容應積極引用與物聯網通信技術相關的先進知識，體現當前的物聯網通信技術的發展趨勢，同時要以驗證性、設計性、綜合性、實用性為主。實踐教學手段的先進性對于促進產生較好的實踐教學效果有著重要作用。因此，實踐教學中要積極鼓勵老師采用先進的教學手段。

2.3 使用案例教學法

物聯網技術本身是一個應用性較強的專業。而物聯網的通信技術是現代通信技術在物聯網系統開發中的應用，最后構成了物聯網通信技術。例如，NFC技術、藍牙技術、ZigBee技術、RFID、WiFi技術和移動通信技術等。這些通信技術在物聯網產品中已經得到廣泛的應用。例如，智能家居系統、遠程醫療監控系統、智能物流管理系統、高速ETC系統、智能交通監控系統等。我們以醫療監控系統為例，這個系統涉及到的通信技術主要是近距離通信技術ZigBee技術和通用分組無線傳輸技術。在講述無線通信技術知識時，可以把這個實例系統引入到課堂上，根據實際應用，講解ZigBee技術的技術特點、標準體系結構、網絡拓撲及關鍵技術知識。這樣，把實際案例與教學內容相結合，能夠激發學生學習該課程的興趣，同時提高物聯網通信技術的應用能力。課后，基于該案例，讓學生基于某個點去實踐，例如基于ZigBee技術節點采集數據的實踐，兩個節點間進行通信的實驗。再講到移動領域的無線通信時，又可以把這個案例中的通用分組無線傳輸技術放在課堂上講，同時對應把ZigBee網絡采集的數據送到后臺數據中心的實踐內容。最后，讓學生基于前述的實驗積累做一個簡化的遠程醫療系統。這樣學生就具備了解決實際問題的能力。選擇案例時要結合教學目標中的知識點。

2.4 開放實驗室

對于實踐性較強的物聯網通信技術課程來說，需要大量的實踐才能掌握課程知識，達到培養方案的目標要求。由于物聯網通信技術課程內容較多，課堂上能安排的課時是有限的，大量的實踐需要學生在課外完成。也就是學生需要利用課外時間完成對應課程的實踐環節。這就要求實驗室在課外開放給學生。這樣學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容，還可以根據自己的能力設計實驗內容，做進一步的深入的研究和學習。

3 結束語

本文針對《物聯網通信技術》傳統實踐教學存在的問題提出了改進措施即實踐內容難度遞階進行、確保教學內容與手段的與時俱進和采用案例教學法。

【參考文獻】

[1]石柯，秦磊華.物聯網通信技術課程建設研究[J].計算機教育.

[2]段學東，羅云貴，黃志軍.物聯網工程專業應用技術型人才培養方案研究與建設[J].福建電腦，2014.

[3]劉進，等.案例教學法在物聯網通信技術教學中的應用[J].牡丹江教育學院學，2015.

[4]張豐，馮昕.本科生實踐環節教學質量監測與評價研究[J].教育教學論壇，2019.