物联网背景下的《无线网络技术》课程改革

郭汝静 杨光

摘 要：为提高学生学习的积极性和实践应用能力，对《无线网络技术》课程教学进行改革。对课程教学过程中存在的问题进行分析，从实践教学方面进行探讨，提出修改人才培养方案，编写合适教材，采用项目分解式实践教学的改革方法。通过课程改革，学生利用课程知识独立完成毕业设计及参与各类竞赛的人数逐渐增加。实践表明，课程改革对学生能力有明显提升。

关键词：物联网;ZigBee;WiFi;项目式实践教学;智能实训室

中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：2095-1302（2019）02-0-02

0 引 言

随着物联网技术的发展，万物互联已悄然走进人们的生活。物联网不是一门学科，而是综合性应用技术，其内容涵盖诸多学科。无线网络技术是我校通信工程专业的一门专业限选课，该课程囊括的蓝牙，ZigBee，WiFi，无线传感网络等内容是物联网感知层的核心技术。我校通信工程专业没有开设物联网相关课程，因此将物联网引入到无线网络技术教学过程中，这对于教学活动的开展具有重大意义。本文主要针对该课程教学内容进行探讨分析，给出相应的课程改革方案。

1 无线网络技术课程问题分析

1.1 理论教学过多

无线网络技术课程教学过程中大部分时间都是教师讲、学生听，课程教学环节仍是传统的教学模式，学生没有真正参与到教学过程中。通信工程人才培养方案中，理论学时多，实践动手学时少，学生锻炼的机会少，无法提高学生的实践能力。学生学完相关内容后，不能与实际应用相结合，更没有能力去组建无线网络。

1.2 教材针对性差

无线网络技术课程涉及知识点较多，如蓝牙等短距离无线通信、无线传感网络等，范围较广。无线网络技术大部分教材涵盖的内容往往广而不专或者专而不广，再或者只有理论内容，无实践教学内容等。无线网络技术更新速度快，教材无法适应其发展速度，且教材中存在较多问题，没有针对性，需要加以改进。

1.3 学生学习兴趣不高

无线网络技术考试类别为考查课，上课时间为大四上学期。学生对该课程的重视度不够，加之教学内容理论性太强，过于枯燥，教学环节过于陈旧，学生对该课程兴趣不高，限制了学生学习的积极性。

2 无线网络技术课程改革措施

2.1 加强实践教学环节

结合教学过程中存在的问题，调整我校通信工程人才培养方案。2013版人才培养方案中，总学时为42，理论学时为34，实践学时为8。2016版人才培养方案中，总学时为48，理论学时为24，实践学时为24。人才培养方案中增加了实践教学环节的学时，实践教学学时和理论学时已达到1∶1，可以更好地培养学生的实践动手能力。在教学过程中，教师进行理论授课时，应结合实践环节的内容，更好地为实践环节服务。教师应引导学生注重理论知识，能够运用理论知识解决实践环节的问题，真正达到理论和实践相互增长的目的。

2.2 确定教学内容

选定一本教材作为理论部分教材，内容要涵盖多种无线网络技术，使学生对该部分有初步认识。另外，编写合适的实践教学教材，给出实践教学的主线，如任务、目的、要求等，具体细节可结合学生基础设定，并及时调整教学内容。在教学过程中引入物联网的概念，使学生对“物联网”“互联网+”等名词有一定的认知，利用无线网络技术课程中所学内容，能独自构建“物联网”和“互联网+”网络并应用。

2.3 项目式实践教学

实践教学部分采用项目式教学，以综合项目为主线，划分出诸多基础项目，要求学生熟悉基础项目，掌握常用无线技术，能够利用无线技术进行项目设计开发等。项目选择时一般选择与生活相关的案例，如智能家居、智能大棚等。对于综合项目，大部分学生则开始无法独立完成该项目，故把项目进行分解，分成多个子项目，每个子项目按照熟悉无线技术的应用、进行小项目设计、实现项目功能三个步骤进行。最后把小项目进行整合，完成该综合项目，使学生利用理论教学知识解决实践问题，充分发挥学生的学习主动性。

本文以智能实训室系统为例，通过采用物联网技术实现实训室的智能化管理。实训室是通信工程专业专门为学生提供实习实训、科技创新的场所，学生使用时间和器件完全开放。由于学生人员不固定，使用时间不固定，故存在较多管理问题。

2.3.1 分析需求

实训室管理存在较多问题，如安全、电源、环境监控、设备管理等。项目要求实现一个基于物联网的智能实训室系统，通过采用ZigBee，WiFi，红外，传感器，APP等技术实现实训室的智能化管理。通过该系统，实训室管理员能够实时了解实训室的动态，并可在智能终端上发出指令，控制实训室各个模块，实现实训室的智能化管理。

2.3.2 系统设计

智能实训室系统主要由智能终端、网关、ZigBee网络三大模块组成，整体结构如图1所示。智能实训室系统中的网关是系统的核心，负责ZigBee网络和WiFi通信。ZigBee协调器和ZigBee节点之间按照星型组网方式组成ZigBee控制网。智能实训室系统的各子系统将数据信息汇集到ZigBee 协调器，协调器通过网关将数据传送至终端。

2.3.3 项目划分

智能实训室可按照所涉及技术对ZigBee，WiFi，网关，红外，数据库，APP进行划分，分成的多个子项目见表1所列。每个子项目又可延伸出该技术的基础项目，如ZigBee技术。学生只有熟悉了基础项目，才能进行ZigBee信息采集、控制等功能，继而进行ZigBee组网。表1中，项目划分由左向右进行，学生实现过程由右向左。学生通过完成基础项目的操作，進一步熟悉ZigBee技术的配置、协调器配置等，然后完成ZigBee信息采集，如采集实训室的温湿度情况，再发送给协调器。

2.4 改革课程考核方式

无线网络技术课程教学大纲考核方式：理论考试占60%，大作业占30%，考勤占10%。以往大作业都以书面形式提交，未以项目为依托，无法真正考核学生的专业水平及实践能力。进行课程改革后，大作业的30%在项目中进行考核，主要依据为学生的动手能力、项目完成情况等。在以后的课程改革过程中，会逐渐加重实训項目的考核比例。

3 结 语

《无线网络技术》课程内容过于抽象，通过引入物联网部分，增强了实践性，提高了学生的学习主动性和积极性，同时也提高了教师的实践能力。通过对本校2013级、2014级、2015级通信工程专业的学生进行《无线网络技术》课程改革，学生反馈意见较好，取得了较好的教学效果。学生通过学习该课程，能够利用无线网络技术进行物联网组网。2012级学生基于物联网完成毕业设计的仅有2项，2013级相关毕业设计有10项，2014级已增加到15项。学生基于物联网参与科技创新的项目中，2013级有5项，2014级有8项，2015级有10项。我校通信工程专业2013级之前的学生从未参加过物联网相关大赛，通过该课程物联网知识的引入，近三年通信工程专业的学生参加全国各类大赛的人数逐渐增加。例如，2013级参加全国大学生物联网大赛的为一组，获得华东赛区一等奖，2014级增加到两组，2015级为三组，且有一组进入全国总决赛，获得全国物联网大赛二等奖。通过课程改革，学生的实践能力和解决问题的能力有了明显提高，该课程改革取得了一定成效。未来，对该课程进行的课程改革仍会不断创新，以适应我校应用型人才的培养目标。

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