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）

針對三本院校學(xué)生的特點，對傳統(tǒng)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)課程進行教學(xué)探討。通過在教學(xué)大綱、教學(xué)內(nèi)容和實驗上采取相對應(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)點在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)收集信息，并自由地組網(wǎng)通信，為國防軍事、國家安全、環(huán)境監(jiān)測、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，美國通過國防部和國家自然基金委員會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)國家也相繼啟動了許多關(guān)于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究計劃[2]。在我國，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《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》，對無線傳感器網(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)用將會給人類的生活和生產(chǎn)的各個領(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)、計算機技術(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)該是以社會對人才的需求為導(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)與實驗教學(xué)分開進行，學(xué)生先在教室進行理論知識的學(xué)習(xí)，然后根據(jù)理論課程的進度在實驗室中安排相應(yīng)的實驗課題。理論教師只注重理論知識講解，而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)課程知識概念抽象，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中沒有接觸到實際操作應(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 理論與實驗合一教學(xué)的設(shè)計與實施

“無線傳感器網(wǎng)絡(luò)”課程教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計需要根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)方案，同時參照相關(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、實踐性強、更新快的特點，充分利用學(xué)生的可塑性，在基于理論和實驗合一的教學(xué)過程中，精心組織典型項目。立足使學(xué)生掌握主要無線傳感器的原理，合理設(shè)計教學(xué)情境。學(xué)生是整個教學(xué)過程的主體，學(xué)生在做中學(xué)，在學(xué)中做，進而將求知、做事和技能有機結(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，再到實驗課堂中學(xué)習(xí)相對應(yīng)的實驗內(nèi)容。這樣安排的教學(xué)計劃會讓學(xué)生慢慢的失去學(xué)習(xí)的興趣。并且在實驗課堂中存在一個較大的問題，對現(xiàn)有的實驗設(shè)備進行使用時，學(xué)生們要掌握一門新的編程語言，這個編程語言是先前課程當(dāng)中沒有學(xué)習(xí)過的，這個對學(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際情況，制定教學(xué)計劃時把實踐操作部分課時比例加大，并且應(yīng)用現(xiàn)有的實驗箱，讓學(xué)生利用學(xué)過的編程語言來進行實驗教學(xué)，在學(xué)習(xí)理論的過程當(dāng)中，注重程序設(shè)計及外圍電路器件的學(xué)習(xí)，不必深入研究基本理論知識。

以工作項目為驅(qū)動，在課程教學(xué)實施過程中，充分考慮學(xué)生的能力和教學(xué)過程的特點兩者的有機結(jié)合，教學(xué)過程精心設(shè)計了 8個典型實驗項目。實驗平臺是采用 TI公司的CC2530來實現(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。

典型實驗項目設(shè)計，如表1所示。

表1　項目設(shè)計表

每個實驗項目，要求每位學(xué)生都要能親自動手操作， 8個實驗內(nèi)容是由淺到深來進行設(shè)計的。在實驗中，把項目細(xì)化成一個個小項目，在課堂中引導(dǎo)學(xué)生自己去逐個實現(xiàn)其功能。由于實驗箱自帶的底層程序是用nes.c語言來實現(xiàn)的，這種語言，學(xué)生從來沒有接觸過，他們只對C語言比較熟悉，所以在上課教學(xué)過程中，也采用了C語言來進行教學(xué)。為了讓學(xué)生能提高學(xué)習(xí)效果，每一次的實驗項目都是由淺到深的進行設(shè)計。例如以CC2530I/O口實驗為例，這個實驗主要是涉及到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。每一次項目，學(xué)生可以在實驗設(shè)備上直觀的感受理論內(nèi)容在實踐中產(chǎn)生的作用，從而更好地掌握好理論知識。

除了實驗環(huán)節(jié)，還增加了實訓(xùn)環(huán)節(jié)，學(xué)生可以自由組隊，三人一組，自行選擇課題，然后按照課題的要求查找相對應(yīng)的資料，獨立完成整個項目的設(shè)計。在實訓(xùn)環(huán)節(jié)中，學(xué)生可以加強對原理圖的設(shè)計，硬件的焊接和調(diào)試，最終加強對理論知識的掌握。在實訓(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。

3 結(jié)束語

從教學(xué)大綱、教學(xué)內(nèi)容和實踐環(huán)節(jié)三個方面對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)課程進修改革，希望可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和獨立動手的能力，化被動教學(xué)為主動求學(xué)。從另外一個方面也對教師提出了更高的要求，只有不斷的總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗，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,孫怡寧,梅濤.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)綜述[J].通信學(xué)報, 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，研究方向為電子信息科學(xué)與技術(shù)。