物聯網背景下的《無線網絡技術》課程改革

郭汝靜 楊光

摘 要：為提高學生學習的積極性和實踐應用能力，對《無線網絡技術》課程教學進行改革。對課程教學過程中存在的問題進行分析，從實踐教學方面進行探討，提出修改人才培養方案，編寫合適教材，采用項目分解式實踐教學的改革方法。通過課程改革，學生利用課程知識獨立完成畢業設計及參與各類競賽的人數逐漸增加。實踐表明，課程改革對學生能力有明顯提升。

關鍵詞：物聯網;ZigBee;WiFi;項目式實踐教學;智能實訓室

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

0 引 言

隨著物聯網技術的發展，萬物互聯已悄然走進人們的生活。物聯網不是一門學科，而是綜合性應用技術，其內容涵蓋諸多學科。無線網絡技術是我校通信工程專業的一門專業限選課，該課程囊括的藍牙，ZigBee，WiFi，無線傳感網絡等內容是物聯網感知層的核心技術。我校通信工程專業沒有開設物聯網相關課程，因此將物聯網引入到無線網絡技術教學過程中，這對于教學活動的開展具有重大意義。本文主要針對該課程教學內容進行探討分析，給出相應的課程改革方案。

1 無線網絡技術課程問題分析

1.1 理論教學過多

無線網絡技術課程教學過程中大部分時間都是教師講、學生聽，課程教學環節仍是傳統的教學模式，學生沒有真正參與到教學過程中。通信工程人才培養方案中，理論學時多，實踐動手學時少，學生鍛煉的機會少，無法提高學生的實踐能力。學生學完相關內容后，不能與實際應用相結合，更沒有能力去組建無線網絡。

1.2 教材針對性差

無線網絡技術課程涉及知識點較多，如藍牙等短距離無線通信、無線傳感網絡等，范圍較廣。無線網絡技術大部分教材涵蓋的內容往往廣而不專或者專而不廣，再或者只有理論內容，無實踐教學內容等。無線網絡技術更新速度快，教材無法適應其發展速度，且教材中存在較多問題，沒有針對性，需要加以改進。

1.3 學生學習興趣不高

無線網絡技術考試類別為考查課，上課時間為大四上學期。學生對該課程的重視度不夠，加之教學內容理論性太強，過于枯燥，教學環節過于陳舊，學生對該課程興趣不高，限制了學生學習的積極性。

2 無線網絡技術課程改革措施

2.1 加強實踐教學環節

結合教學過程中存在的問題，調整我校通信工程人才培養方案。2013版人才培養方案中，總學時為42，理論學時為34，實踐學時為8。2016版人才培養方案中，總學時為48，理論學時為24，實踐學時為24。人才培養方案中增加了實踐教學環節的學時，實踐教學學時和理論學時已達到1∶1，可以更好地培養學生的實踐動手能力。在教學過程中，教師進行理論授課時，應結合實踐環節的內容，更好地為實踐環節服務。教師應引導學生注重理論知識，能夠運用理論知識解決實踐環節的問題，真正達到理論和實踐相互增長的目的。

2.2 確定教學內容

選定一本教材作為理論部分教材，內容要涵蓋多種無線網絡技術，使學生對該部分有初步認識。另外，編寫合適的實踐教學教材，給出實踐教學的主線，如任務、目的、要求等，具體細節可結合學生基礎設定，并及時調整教學內容。在教學過程中引入物聯網的概念，使學生對“物聯網”“互聯網+”等名詞有一定的認知，利用無線網絡技術課程中所學內容，能獨自構建“物聯網”和“互聯網+”網絡并應用。

2.3 項目式實踐教學

實踐教學部分采用項目式教學，以綜合項目為主線，劃分出諸多基礎項目，要求學生熟悉基礎項目，掌握常用無線技術，能夠利用無線技術進行項目設計開發等。項目選擇時一般選擇與生活相關的案例，如智能家居、智能大棚等。對于綜合項目，大部分學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的應用、進行小項目設計、實現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，使學生利用理論教學知識解決實踐問題，充分發揮學生的學習主動性。

本文以智能實訓室系統為例，通過采用物聯網技術實現實訓室的智能化管理。實訓室是通信工程專業專門為學生提供實習實訓、科技創新的場所，學生使用時間和器件完全開放。由于學生人員不固定，使用時間不固定，故存在較多管理問題。

2.3.1 分析需求

實訓室管理存在較多問題，如安全、電源、環境監控、設備管理等。項目要求實現一個基于物聯網的智能實訓室系統，通過采用ZigBee，WiFi，紅外，傳感器，APP等技術實現實訓室的智能化管理。通過該系統，實訓室管理員能夠實時了解實訓室的動態，并可在智能終端上發出指令，控制實訓室各個模塊，實現實訓室的智能化管理。

2.3.2 系統設計

智能實訓室系統主要由智能終端、網關、ZigBee網絡三大模塊組成，整體結構如圖1所示。智能實訓室系統中的網關是系統的核心，負責ZigBee網絡和WiFi通信。ZigBee協調器和ZigBee節點之間按照星型組網方式組成ZigBee控制網。智能實訓室系統的各子系統將數據信息匯集到ZigBee 協調器，協調器通過網關將數據傳送至終端。

2.3.3 項目劃分

智能實訓室可按照所涉及技術對ZigBee，WiFi，網關，紅外，數據庫，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的基礎項目，如ZigBee技術。學生只有熟悉了基礎項目，才能進行ZigBee信息采集、控制等功能，繼而進行ZigBee組網。表1中，項目劃分由左向右進行，學生實現過程由右向左。學生通過完成基礎項目的操作，進一步熟悉ZigBee技術的配置、協調器配置等，然后完成ZigBee信息采集，如采集實訓室的溫濕度情況，再發送給協調器。

2.4 改革課程考核方式

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

3 結 語

《無線網絡技術》課程內容過于抽象，通過引入物聯網部分，增強了實踐性，提高了學生的學習主動性和積極性，同時也提高了教師的實踐能力。通過對本校2013級、2014級、2015級通信工程專業的學生進行《無線網絡技術》課程改革，學生反饋意見較好，取得了較好的教學效果。學生通過學習該課程，能夠利用無線網絡技術進行物聯網組網。2012級學生基于物聯網完成畢業設計的僅有2項，2013級相關畢業設計有10項，2014級已增加到15項。學生基于物聯網參與科技創新的項目中，2013級有5項，2014級有8項，2015級有10項。我校通信工程專業2013級之前的學生從未參加過物聯網相關大賽，通過該課程物聯網知識的引入，近三年通信工程專業的學生參加全國各類大賽的人數逐漸增加。例如，2013級參加全國大學生物聯網大賽的為一組，獲得華東賽區一等獎，2014級增加到兩組，2015級為三組，且有一組進入全國總決賽，獲得全國物聯網大賽二等獎。通過課程改革，學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新，以適應我校應用型人才的培養目標。

參 考 文 獻

[1]趙廣磊，米潔，馬鍇.新工科視角下融入工程能力培養的項目啟發式課程教學：以物聯網教學為例[J].高教學刊，2018（19）：96-99.

[2]潘勇熊，熊江.物聯網工程“無線傳感網絡”課程教學改革與實踐[J].中國電力教育，2014（14）：184，189.

[3]李卓，田英愛.信息技術支持下的《無線網絡技術》課程改革教學探討[J].教育教學論壇，2016（1）：224-225.

[4]鄭來芳.“無線傳感網絡”課程教學改革探究[J].西部素質教育，2018（10）：155.

[5]苑春苗.無線網絡技術課程教學改革思路[J].課程教育研究，2017（22）：27.

[6]楊懷德，曹文梁.基于微視頻的《無線組網技術》課程教學改革研究[J].軟件導刊，2015（4）：167-169.

[7]雷小燕.技能大賽對無線網絡規劃和優化的課程改革[J].現代職業教育，2017（1）：104-105.

[8]黃姝娟，劉萍萍，楊盛泉.“互聯網+”時代下網絡技術課程的改革實踐[J].價值工程，2017，36（33）：255-257.