应用型本科“ZigBee网络原理与应用开发”课程教学探索与实践

李曙英　肖贤建

摘要ZigBee网络原理与应用开发是物联网工程专业的核心课程之一。为适应物联网工程专业面向工程应用的特点，ZigBee网络原理与应用开发课程教学以培养学生的工程实践和应用创新能力为中心，该文讨论了教师应该具有的专业素养，提出优化教学内容、采用案例教学法和过程化考核机制，将理论知识和实践相融合的教学模式，有效培养学生自主学习能力、工程实践能力和应用创新能力。

关键词：案例教学法；ZigBee技术；应用型本科；情境教学

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）29-0153-03

1概述

2010年以物联网为代表的信息网络成为我国五大新兴战略性产业之一，万物互联、物联网平台是2016年的世界十大战略科技趋势，培养创新技术人才的各大高校积极响应，近5年先后有上百所学校开设了物联网工程专业。

物联网交叉了多种学科，聚合集成了各类信息技术，是计算机、通信、电子信息、测量控制等多学科技术的融合创新应用，社会需要从事物联网领域的设计、综合分析及系统开发方面的专业技术人才，作为培养物联网工程师的应用型地方本科院校，如何在课程教学中培养学生的工程实践能力是一个永远的课题。

“ZigBee网络原理与应用开发”是物联网工程的专业核心课程之一，学习无线传感网的基本概念、组成原理、网络结构和开发方法，实践各种自然信息的感知、处理到传输、反馈控制等构成无线传感网系统工程的设计方法，课程不但具有高度的抽象性，并具有很强的实践性。本文结合自己的教学经验，就应用型本科“ZigBee网络原理与应用开发”课程的教学改革与实践提出一些自己的想法。

2提高教师专业素养

师者，传道、授业、解惑也。教师是教学活动的直接实施者，优秀的教师专业素养是提高教学质量的必要条件。高校教师的教学具有专业化、个性化、领域化的特点，教师首先要对本学科领域的知识有全面的了解，熟练掌握本专业的知识，了解教学课程涉及的前导课程和知识基础，同时不断学习更新知识，接受新的专业前沿。

“ZigBee网络原理与应用开发”是无线传感网中的一种短距离通信，学科知识包括通信原理、无线传感网原理、传感器技术、程序设计和物联网工程规划，课程开设的基础课程是“C程序设计”、“传感器技术”、“单片机技术及应用”和“通信原理”，教师应该对ZigBee网络原理课程所涉及的学科知识有较好的掌握，对涉及的知识及相互关系能融会贯通，对本课程与基础课程之间的知识衔接、课程在物联网专业中的地位、学生的培养目标有深刻的理解。同时课程的应用性实践性要求教师有一定的科研能力，有一定的物联网工程实践经历和经验，有无线传感网的设计能力和开发能力，这些能力的培养和具备将有效的帮助教师对课程相关知识的理解和应用，在授课中能有理有据，更好的提升教师的授课水平和能力。

3重组课程教学内容

教学的目的是培养学生的认知能力、融合不同课程和专业知识的连接能力、将知识应用在各种社会需求的创新实践能力，能力的培养来自课堂教师的潜移默化。教师授课不是专业知识简单的展现，不是书本知识的重复播放。

“ZigBee网络原理应用开发”课程选用了清华大学的“Zig-Bee技术原理与实战”，教学内容主要包括无线传感网基本工作原理、zigBee无线传感网络通信标准、ZigBee常用射频芯片应用、ZigBee技术软硬件开发环境平台、Z-Stack 2007协议栈架构及应用实践、ZigBee技术的应用实例，书本内容理论结构严谨丰富，实践应用相对介绍的较简洁。对于地方性应用型本科高校，要注重学生实践能力，学校的培养目标是培养基础知识全面、实践操作能力强、专业技能优秀、应变能力和适应能力强，能够满足社会对于物联网工作岗位实际需求的实用性专业人才，对于这种应用型人才的培养教学应有别于研究型人才的教学，教学内容应在理解理论的基础上更偏重于应用实践，因此课程内容的学时分配做出相应调整。课程教学学时数为48课时，42个理论课时，6个实验课时。理論课时分配为无线传感网基本工作原理3课时，主要讲授无线传感网的组成、关键技术、ZigBee技术的基本理论和概念；zigBee无线传感网络通信标准安排11课时，主要讲授IEEE的802.15.4标准和ZigBee协议的网络应用层规范，理清协议各层的功能、结构、信息传输的运行机理等基本原理内容，对于具体的各种原语应用做了较大的删减；将教学重点放到了ZigBee常用射频芯片应用、ZigBee技术软硬件开发环境平台、Z-Stack 2007协议栈架构的应用实践、ZigBee技术的应用实例等这部分内容的教学中，加强了作业、课后实践项目、阶段性考核（占20%）、课内实验、期末考核，课内实验考核实验的准备和资料查阅、实验的操作和编程应用、问题回答和实验报告的撰写三部分，占20%，期末考核采用开卷考试，考核内容以应用为主，合理安排各部分的分值比例，期末考试只占总成绩的30%，避免“一考定输赢”的情况。这种考核方式使得每一部分都很重要，考核内容全面综合，改变了学生到期末才学习的恶习，也使得考核更趋合理，学生可以了解自己的学习状况，并有督促学生学习的作用。

6结束语

物联网工程是面向工程应用的计算机类专业，无线传感网络是物联网技术的核心内容，Zigbee技术是短距离无线传感网络的典型代表，“Zigbee网络原理与应用开发”课程的教学方法必须符合物联网工程应用的特点，以学生为中心，重新组织教学内容，精心规划教学框架，采用“案例”式教学方法，加强学生实践应用能力训练，才能符合专业的培养目标。这种教学模式做到理论与实践交融结合，激发提高学生的学习兴趣，注重学生实践能力的培养，强化学生工程思维能力，建立学生自主学习的意识方法，在案例实践中形成技术应用能力，真正实现了“做中学、学中做”，真真切切的培养和提高了学生的应用能力和创新能力。