無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)改革探討

楊藝敏

（桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院，廣西 桂林 541004）

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)改革探討

楊藝敏

（桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院，廣西 桂林 541004）

針對(duì)三本院校學(xué)生的特點(diǎn)，對(duì)傳統(tǒng)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)課程進(jìn)行教學(xué)探討。通過在教學(xué)大綱、教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)上采取相對(duì)應(yīng)的措施，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，教學(xué)效果得到明顯改善。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)改革

無線傳感器網(wǎng)WSN（Wireless Sensor Network）是由大量分布在空間中的傳感器節(jié)點(diǎn)組成的系統(tǒng)，WSN不需要預(yù)先配置基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，能夠?qū)崿F(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)收集信息，并自由地組網(wǎng)通信，為國(guó)防軍事、國(guó)家安全、環(huán)境監(jiān)測(cè)、交通管理、反恐抗災(zāi)以及一些應(yīng)急通信應(yīng)用提供了快捷的網(wǎng)絡(luò)部署和業(yè)務(wù)承載方案，具有廣闊的應(yīng)用前景[1]。

20世紀(jì)90年代中期以后，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)引起了各界的極大關(guān)注，美國(guó)通過國(guó)防部和國(guó)家自然基金委員會(huì)等多種渠道投入巨資支持無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究，其它發(fā)達(dá)國(guó)家也相繼啟動(dòng)了許多關(guān)于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究計(jì)劃[2]。在我國(guó)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究也受到了重視，2006年政府將發(fā)展無線傳感器網(wǎng)絡(luò)列入了未來《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》，對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)的研究進(jìn)行了資助。作為新一代的傳感器網(wǎng)絡(luò)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有非常廣泛的應(yīng)用前景，其發(fā)展和應(yīng)用將會(huì)給人類的生活和生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域帶來深遠(yuǎn)影響。

1 傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)課程作為三本院校電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的專業(yè)必修課，它涉及到通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)等多種技術(shù)領(lǐng)域。其先修課程包含“通信原理”、“高頻電子技術(shù)”、“傳感器與檢查技術(shù)”等。三本院校的學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)應(yīng)該是以社會(huì)對(duì)人才的需求為導(dǎo)向，以學(xué)生就業(yè)為目標(biāo)，提升學(xué)生自身實(shí)際工作能力。現(xiàn)在的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)模式是理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)分開進(jìn)行，學(xué)生先在教室進(jìn)行理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，然后根據(jù)理論課程的進(jìn)度在實(shí)驗(yàn)室中安排相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課題。理論教師只注重理論知識(shí)講解，而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)課程知識(shí)概念抽象，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中沒有接觸到實(shí)際操作應(yīng)用，學(xué)的很吃力，也很難理解，教師也感覺教的費(fèi)勁，沒有成就感。因此，本文分析在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中存在的問題，提出一系列改革方法，探索一種適合三本院校的教學(xué)新模式。

2 理論與實(shí)驗(yàn)合一教學(xué)的設(shè)計(jì)與實(shí)施

“無線傳感器網(wǎng)絡(luò)”課程教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)需要根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)方案，同時(shí)參照相關(guān)的職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合課程綜合性強(qiáng)、實(shí)踐性強(qiáng)、更新快的特點(diǎn)，充分利用學(xué)生的可塑性，在基于理論和實(shí)驗(yàn)合一的教學(xué)過程中，精心組織典型項(xiàng)目。立足使學(xué)生掌握主要無線傳感器的原理，合理設(shè)計(jì)教學(xué)情境。學(xué)生是整個(gè)教學(xué)過程的主體，學(xué)生在做中學(xué)，在學(xué)中做，進(jìn)而將求知、做事和技能有機(jī)結(jié)合，將學(xué)和做有效合一。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳統(tǒng)教學(xué)是先介紹理論內(nèi)容，介紹無線傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)部署、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、路由協(xié)議、節(jié)點(diǎn)定位、目標(biāo)跟蹤、擁塞控制、數(shù)據(jù)融合、網(wǎng)絡(luò)安全等方面，再到實(shí)驗(yàn)課堂中學(xué)習(xí)相對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。這樣安排的教學(xué)計(jì)劃會(huì)讓學(xué)生慢慢的失去學(xué)習(xí)的興趣。并且在實(shí)驗(yàn)課堂中存在一個(gè)較大的問題，對(duì)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行使用時(shí)，學(xué)生們要掌握一門新的編程語(yǔ)言，這個(gè)編程語(yǔ)言是先前課程當(dāng)中沒有學(xué)習(xí)過的，這個(gè)對(duì)學(xué)生來說，學(xué)習(xí)的難度更是加大。所以根據(jù)筆者所在三本院校的實(shí)際情況，制定教學(xué)計(jì)劃時(shí)把實(shí)踐操作部分課時(shí)比例加大，并且應(yīng)用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)箱，讓學(xué)生利用學(xué)過的編程語(yǔ)言來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，在學(xué)習(xí)理論的過程當(dāng)中，注重程序設(shè)計(jì)及外圍電路器件的學(xué)習(xí)，不必深入研究基本理論知識(shí)。

以工作項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)，在課程教學(xué)實(shí)施過程中，充分考慮學(xué)生的能力和教學(xué)過程的特點(diǎn)兩者的有機(jī)結(jié)合，教學(xué)過程精心設(shè)計(jì)了 8個(gè)典型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是采用 TI公司的CC2530來實(shí)現(xiàn)的，包含CC2530核心板、協(xié)調(diào)器底板和路由器底板，在協(xié)調(diào)器底板上可以更換不同類型的傳感器模塊。

典型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)，如表1所示。

表1　項(xiàng)目設(shè)計(jì)表

每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，要求每位學(xué)生都要能親自動(dòng)手操作， 8個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是由淺到深來進(jìn)行設(shè)計(jì)的。在實(shí)驗(yàn)中，把項(xiàng)目細(xì)化成一個(gè)個(gè)小項(xiàng)目，在課堂中引導(dǎo)學(xué)生自己去逐個(gè)實(shí)現(xiàn)其功能。由于實(shí)驗(yàn)箱自帶的底層程序是用nes.c語(yǔ)言來實(shí)現(xiàn)的，這種語(yǔ)言，學(xué)生從來沒有接觸過，他們只對(duì)C語(yǔ)言比較熟悉，所以在上課教學(xué)過程中，也采用了C語(yǔ)言來進(jìn)行教學(xué)。為了讓學(xué)生能提高學(xué)習(xí)效果，每一次的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都是由淺到深的進(jìn)行設(shè)計(jì)。例如以CC2530I/O口實(shí)驗(yàn)為例，這個(gè)實(shí)驗(yàn)主要是涉及到CC2530I/O作為通用I/O口輸出高低電平，觀察LED燈的變化?？梢宰孡ED燈亮、滅和閃爍。每一次項(xiàng)目，學(xué)生可以在實(shí)驗(yàn)設(shè)備上直觀的感受理論內(nèi)容在實(shí)踐中產(chǎn)生的作用，從而更好地掌握好理論知識(shí)。

除了實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，還增加了實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，學(xué)生可以自由組隊(duì)，三人一組，自行選擇課題，然后按照課題的要求查找相對(duì)應(yīng)的資料，獨(dú)立完成整個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)。在實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)中，學(xué)生可以加強(qiáng)對(duì)原理圖的設(shè)計(jì)，硬件的焊接和調(diào)試，最終加強(qiáng)對(duì)理論知識(shí)的掌握。在實(shí)訓(xùn)中出現(xiàn)的問題，學(xué)生可以自行討論，也可以讓指導(dǎo)老師適當(dāng)指導(dǎo)，最終完成自己的設(shè)計(jì)。

3 結(jié)束語(yǔ)

從教學(xué)大綱、教學(xué)內(nèi)容和實(shí)踐環(huán)節(jié)三個(gè)方面對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)課程進(jìn)修改革，希望可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和獨(dú)立動(dòng)手的能力，化被動(dòng)教學(xué)為主動(dòng)求學(xué)。從另外一個(gè)方面也對(duì)教師提出了更高的要求，只有不斷的總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，學(xué)習(xí)和借鑒他人的教學(xué)改革成果，才能獲得更好的教學(xué)效果。

[1] 馬祖長(zhǎng),孫怡寧,梅濤.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)綜述[J].通信學(xué)報(bào), 2004,25(4):114-124.

[2] 王殊,閻毓杰,胡富平,等.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的理論及應(yīng)用[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2007:12-13.

Exploration on the teaching reform of wireless sensor network

According to the characteristics of the independent college, this paper describes the reform in traditional wireless sensor network. The results show that through taking the reform of teaching syllabus, teaching content and practices, it improves the students’activity in learning and teaching effect.

wireless sensor network; teaching content; teaching reform

G642

A

1008-1151(2016)09-0087-02

2016-08-12

楊藝敏（1983－），女，福建人，桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院講師，研究生，研究方向?yàn)殡娮有畔⒖茖W(xué)與技術(shù)。