浅谈高校无线传感器网络课程教学改革

李洪有

摘要：本文通过分析高校无线传感器网络课程教学中出现的问题，提出了几点教学改革建议，希望能以此激发学生的学习兴趣，培养其分析、解决问题的能力和创新能力，使之更好地掌握该门课程的相关知识。

关键词：物联网；无线传感器网络；教学改革

随着半导体技术、计算机技术和无线通信技术的快速发展，具有收集信息、处理数据和无线通信功能的低功耗传感器被广泛应用，极大地促进了物联网技术的发展。无线传感器网络作为物联网领域中的关键技术，一直是国外各研究机构的研究热点。目前，我国也将无线传感器网络列入重点研究领域。由此可见，无线传感器网络课程在高校物联网教学中具有举足轻重的作用，其涉及的基本原理、关键技术和体系结构等对无线网络专业的学生有重要的作用。

一、无线传感器网络课程教学现状

由于无线传感器网络课程理论枯燥、应用性强，对学生分析问题和解决问题的能力要求较高，导致学生在学习过程中普遍感觉学习难度大、知识点多、理解困难。在教学过程中如何提高学生的学习兴趣，有效达到教学目的，成为教学研究中亟待解决的主要问题。

从实际教学实践经验来看，学生在课程学习过程中主要存在两个问题：一是基础知识欠缺。无线传感器网络课程是一门交叉性课程，其先修课程包括计算机科学、数学、通信等，涉及的基础知识有路由协议、拓扑结构、通信协议等。虽然学生可以完成对理论知识的学习，但学生在实际应用中仍然存在一定的困难。二是抽象概念难理解。在无线传感器课程中，其网络原理、协议等概念比较抽象，且其中包含很多专有名词，导致学生在学习这些知识点时，无法联系实际生活进行理解和掌握。此外，学生在学习网络原理及数据处理中的物理概念、数学公式等内容时，往往只将这些知识点当作简单的物理数学知识，没有理解其背后的真正意义。

同样，在无线传感器网络课程教学中也存在以下几个问题：一是随着各种网络技术以及物联网的迅猛发展，新的技术不断产生，而在教学过程中，教学内容却没有得到同步更新；二是无线传感器网络课程是一门实践性很强的课程，很多知识需要学生在实践中操作才能深入理解，而在实际教学中，有些教師过于注重理论知识的讲解，忽略了实践课程的重要性。

二、教学改革的相关措施

1.建立抽象思维

针对学生基础知识的薄弱环节，教师在课程初期引入基础知识复习课，使学生巩固复习拓扑结构、协议等知识，为后期的学习作铺垫。对于课程中涉及的数学知识，教师要将其与无线传感器网络的实际应用联系起来，让学生认识到数学知识在无线传感器网络课程中是用来分析和解决问题的工具，需要重点理解数学背后的物理意义。对于课程中出现的抽象概念，如WSN协议栈、时间同步、数据融合等，教师可以将其与计算机网络基础等已修课程进行类比讲解，让学生建立已学知识和新知识之间的联系，从而更好地理解新概念。通过巩固基础知识，建立抽象思维，学生会对无线传感器网络课程理解地更好、更深。

2.更新教学内容

（1）合理设计教学内容。无线传感器网络课程是一门专业基础课，因此教学内容需要与后续的专业课程相匹配。在理论知识和应用技能教学中，教师要注重在应用技能教学中加深对理论知识的讲解。（2）删除不实用的内容，增加新的课程内容。无线传感器网络课程涉及很多技术和方法，如在目标定位方法中的三角测量法、三边测量法、多点定位法等。这些技术和方法需要大量的数学计算，但这些计算在基于距离的定位、基于声波衰减模型的定位中应用较少，且计算公式复杂，所以教师对这部分的内容可以一带而过。随着物联网技术的发展，无线传感器网络课程也更新了许多内容，因此教师在教学中应该增加一些学科前沿知识及新兴技术内容。如可以引入当前新兴的自组织传感器网、多传感信息融合技术等先进内容，不断拓展学生的知识面，开阔学生的视野。

3.改变教学方法和手段

部分学生缺乏自主学习的能力，习惯了“填鸭式”教学模式，但这种学习方式恰恰限制了学生的思维，无法启发学生对知识应用的思考。所以教师在教学中可采用互动式教学，让学生通过自学、讨论、探究等学习方式掌握基本的书本学习内容。教师在课堂上了解了学生的基本学习情况之后，针对学生的疑难问题进行重点讲解，给予学生足够的思考空间，提升学生在学习过程中的积极性，激发其学习兴趣，使课堂效果达到最优化，增强重点性和针对性。在教学手段上，教师可以实施网络教学。在校园网络平台中，教师通过开辟物联网学习专区，建立无线网络传感器课程专栏，可以使学生可以自由讨论或上传、下载学习资料，通过资源共享拓展学生的知识面。

4.改进实验教学方法

无线传感器网络课程是一门实践性很强的课程，教师除了教会学生基本的专业知识和专业技能外，还应该提升学生的实践技能，培养学生的专业素质。在教学中，教师应该将掌握基础技能和培养创新能力作为教学目标，将实践内容分为基础部分和提高部分。在基础实践中，当教师讲完无线传感器网络的理论知识、实验设备使用方法以及开发要点后，由学生单独完成一个基础实验，使学生充分理解理论知识。在提高实践中，学生自由组队，自选一个项目，自主设计网络结构、编写程序、调试设备、测试完善实验结果，最后由教师进行项目验收。该部分主要是为了提高学生的自我思考、动手能力以及创新思维能力。例如：在基础实验中，教师可通过IAR软件和物联网实验箱中的温湿度节点、加速度节点与协调器之间进行广播或者组播通信，建立树形网络结构等；在提高实践中，则可以选择室内有害气体检测报警仪、室内灯光亮度自动调节器、自动喷灌控制系统等项目。通过实践课程，学生可以将无线传感器网络课程与实际操作相结合，体验灵活、开放的实验环境，改变学生实践操作技能弱的情况。

三、结语

总之，在无线传感器网络课程中，为了夯实专业基础知识，培养学生的创新实践能力，教师应该不断探索教学改革方法。物联网技术的发展越来越快，因此教师必须总结教学经验，充分发挥自身的优势，激发学生的学习兴趣，培养其分析、解决问题的能力和创新能力，培养适应社会的高素质应用型人才。

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