高校无线传感器网络课程教学改革分析

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  摘 要:作为一种新兴的信息通讯技术,无线传感器网络是物联网领域的三大关键技术之一,在科技飞速发展的今天有着极其广阔的应用前景,本文就将重点分析无线传感器网络在高校的教育改革中的应用,研究该课程的教学特点,激发学生的学习积极性,培养学生的创新能力。
  关键词:高校;无线传感器网络;教学改革
  物联网是我国五大新兴战略性产业之一,其实是能够实现智能化识别,定位,跟踪,管理,监控的一种网络,而无线传感器网络是物联网领域的关键性技术,多所高校在物联网专业中开展了该课程,这是一门综合了数据管理,路由技术,定位技术等多项技术的综合性课程,对这门课程的研究具有重要的意义。
  一、无线传感器网络课程的特点
  无线传感器网络课程是,农业电气化与自动化专业的选修课程,课程中主要介绍了无线传感器网络的基本概念,以及學习方式,同时需要了解常见的微型传感器,掌握无线传感器网络的结构分析与设计方法,学生们在课程中需要提高农业应用中解决实际问题的能力,无线传感器网络的课程内容主要包括网络的七层协议,针对每一层学生都需要掌握工作原理,主要技术和发展现状,在该课程的实习教学中需要让学生掌握到该层涉及到的相关硬件,在传感器节点上编写程序并运行。
  该课程主要由以下五个方面的特点,首先是内容丰富,无线传感器网络的课程内容主要包括了无线传感器网络安全技术,无线传感器网络定位技术,无线传感器网络路由技术,无线传感器网络物理层设计,无线传感器网络仿真平台,无线传感器网络开发环境,无线传感器网络数据管理与数据融合等,内容丰富且复杂,需要学生掌握的知识点较多,其次是难度大,该课程是涉及到多个学科的综合性学科,将传感器技术,通信技术,嵌入式技术,分布式信息处理等多个技术融为一体,高度交叉且发展快,然后作为一门新兴的课程,该课程的实验设备需要完善,师资力量也需要加强,需要培养一批专业的教师,同时实验设备和仿真平台的开发环境也需要做统一标准规定,最后是学生综合素质要求高,该课程由于无线传感器网络技术的特点,对学生专业知识面要求较高,需要有扎实的专业基础知识,同时能够在日常中扩大自己的知识面,了解更多更前沿的馨科技。
  二、无线传感器网络教学现状
  在传统的无线传感器网络教学中,老师只是单纯的注重理论教学,没有将教学和实践结合,长此以往下去,会忽略对学生的创新能力的培养,一般存在有几方面的表现。
  首先是无线传感器网络课程中的内容比较枯燥,对学生的认知要求高,在整个课程中覆盖了无线传感器网络技术的网络部署,目标跟踪,路由协议,拥塞控制,数据融合等,对于学生来讲,这些内容不仅庞杂而且覆盖面广,内容较为枯燥抽象,使得学生缺少感性认知,学习难度较大。其次,在整体的教学过程中缺乏针对性,教师只注重理论教学,尤其作为一门新兴的专业,一些教材概念含糊不清,让学生难以理解,因此教材的改革,为学生提供优秀的学习资源是十分重要的,同时也需要对教学模式进行改革,从传统的注重理论教学到结合实践进行教学,提高学生的学习积极性。然后,实验环节薄弱,无线传感器网络课程是一门实践性和应用性都非常强的课程,因此,在教学活动中需要提高实验在教学中的作用,提升学生对网络技术的理解,增强实践能力,在目前的实验中,缺乏了设计型和创新型的实验,抑制了学生的动手能力和创造能力,需要针对这种情况进行教学改革,最后是课程考核方式单一,课程的考核方式对学生学习积极性有着重要的影响,考核方式如果只注重理论基础,就会忽略学生平时的动手能力的培养,因此需要改革考核模式。
  三、课程的四阶段教学法
  (1)实践思路启发阶段
  无线传感器网络课程是涉及到多个学科,知识面广的综合性学科,对于学生的学习难度是很大的,因此需要教师做好学生的启发工作,引导学生做好课前自学,一般的流程是,教师首先明确教学总目标,并将总目标分解为子目标,向学生介绍关键技术与主要教学内容,在教学中对学生强调实践的重要性,在课程结束后,向学生展示行业内的最新技术,与学生一起讨论无线传感器网络技术,帮助学生完成综述论文并启发学生的学习思路。
  (2)实践方案设计阶段
  学生在无线传感器网络课程中,需要明确实践方案,这对学生的学习方向,预期成果很有影响,在实践中,需要向学生推荐个性化学习,为不同学生制定不同个性的学习方案,例如不同的三个学生可以分别学习无线传感器网络协议方面,定位技术方面与同步技术方面的方案。
  此时的方案设计流程可以是,首先选题,由小组自由组合选题,并且共同撰写小组设计报告,之后进行小组讨论与师生讨论,最终确定方案。
  (3)实践方案实施阶段
  在实践方案实施阶段,需要做到首先要细化设计方案,并进行基础层次的实践,之后进行提高性层次的实践,最后进行研创层次的实践,同时在实践过程中,需要学生做好总结工作,如果遇到问题可以积极讨论,并做记录。、
  在细化方案的时候,需要教师与学生一起讨论并按照基础、提高、研创三个层次来提高实验难度,在做实验的时候,基础性实验可以做传感器节点之间的串口通信实验,提高性实验可以做温湿度传感器实验,温湿度传感器驱动添加实验以及光照度传感器实验,研创性实验有广播通信实验和网状网络实验等。
  (4)实践创新总结阶段
  在实践创新总结阶段,一定要做好总结评价的工作,流程一般是个人做好总结,同时做一份书面材料,接下来要做好小组总结,需要撰写小组报告,然后就要分小组做成果展示,最后根据论文,方案,实践方案,团队合作情况,以及总结等多个方面做成绩的评定。
  四、总结
  综上所述,在进行无线传感器网络课程教学中,针对传统的教学情况,为保证学生学习到更多的知识,同时也能够有一定的创新能力和动手能力,需要对教学进行改革,在改革之后的教学活动中,以学生自主实践为主,在课程中以四阶段的教学,使学生掌握到理论知识,同时具备综合设计能力,明显提高教学效果,之后对于该课程的研究仍需要继续,为社会培养创新型人才。
  参考文献
  [1]丁明理,李小兵,李松泽等.基于ZigBee的无线传感器网络教学平台设计[J].实验室科学,2014,17(6):71-74.
  [2]聂萌瑶,王庆喜.基于云计算的无线传感器网络课程教学研究[J].无线互联科技,2017,(2):19-20.
  (作者单位:长江大学工程技术学院)
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