面向物联网的无线通信实践教学改革探索

摘要：我国物联网技术的不断发展，为无线通信技术的广泛应用提供了更多种可能，与此同时，对于无线通信专业人才的能力与素养也提出更高的要求。在这种背景之下，需要无线通信教学加大创新力度，尤其在实践教学改革方面要给予高度的重视。本文首先分析了物联网专业无线网络技术的教学现状，再着重针对实践教学改革策略进行了重点研究，希望所提出的措施建议能够为提升教学质效以及人才培养质量做出积极贡献。

关键词：面向物联网;无线通信;实践教学;改革策略

一、引言

物联网技术对于无线通信的发生与应用具有至关重要的影响，这就意味着无线通信人才培养策略需要随着物联网技术发展做出相应的改革。尤其在实践教学方面，更要做到与时俱进，锐意创新，确保实践教学成果符合时代发展需求，人才培养质量与行业发展之间构成一种良性循环机制。对此，需要从物联网无线通信实践教学现状问题着手，有针对性的探索教学创新策略，早日构成起一套更加先进科学、高效实用无线通信技术人才培养新模式[1]。

二、物联网无线网络技术课程定位及教学现状

在培养物联网专业人才的过程中，应全面培养其软硬件集成、系统集成、网络集成和应用创新等专业能力。而基于物联网的无线网络技术课程，其主要作用是让学生掌握网络化互联的实现方法与实践技能，而并非单纯的掌握课本上的理论知识。这一教学定位，直接决策了实践教学在整个专业教学体系中的重要性与必要性。

伴随着物联网技术的全面发展，当前的无线网络技术不论是覆盖范围、传输速度还是传输质量，均较以往实现了大幅提升，这一发展需求进一步加大了无线通信课程对于实验教学的整体要求[2]。因此，在今后的无线通信教学中，应当结合理论知识的讲解，适时开展实践教学以及相关实验活动，及时帮助学生将课本知识转化成实践技能与专业素养，更加透彻的理解无线通信网络的本质与特性，掌握无线通信网络的搭建方法与技巧，具备较强的网络应用开发能力。从这一角度出发，在今后的物联网无线通信专业教学中，不但要加大实践教学的比重，还要着重强化对设备自组织无线网络的ZigBee技术以及实现无线接入因特网WiFi技术的实践教学指导，以此来保证教学成本的实效性[3]。

三、面向物联网的无线通信实践教学改革策略研究

（一）完善专业课程群

面向物联网的无线通信实践教学，应当侧重于对学生综合学科能力的培养。因此，在开展相关教学改革的过程中，应当从大局着眼，做好顶层设计，制订科学完善人才培养方案。建议在制订此套方案的过程中，针对以下几个方面进行综合考虑：

1.适时导入先修课程

在无线通信网络专业教学中，虽然ZigBee技术和WiFi技术其中两门核心课程。但是，在讲解这两项技术的过程中，会涉及诸如通信原理、计算机网络技术、操作系统、单片机原理、C语言、嵌入式系统等众多先修课程。但是，如果将这些先修课程也一并列入无线通信课程体系当中，不但需要增加大量课时，还将导致核心课程教学时间的滞后，非常不利于学生对于核心专业知识的理解与吸收。对此，建议在教学实践中，通过简化先修课程专业知识讲解来解决这个问题[4]。例如在讲解ZigBee技术时，教师可以带领学生简要复习一遍分析出像频段、信道概念等之前学习过的旧知识。因为在讲解ZigBee技术的过程中，会涉及dB、dBm、接收机灵敏度等概念的运用，还需要学生选择自定义信道，还会。对于像调制解调、信道编码译码、信源编码译码等通信原理的内容则完全可以不做介绍，因为对于物联网专业的学生而言，不需要学生对该部分进行进一步研究和分析，及时费时掌握这些内容，对于学生进行网络互联也几乎没有任何帮助[5]。

2.开展跨學科融合教学

面向物联网的无线网络技术，涉及多学科专业知识的综合运用。因此，为了确保无线通信实践教学的有效性，建议专业教师在把握住物联网专业精髓和主线的基础上，有针对性和计划性的开展多学科知识融合教学。比如在讲解Zigbee技术时，可以先学习ZigBee主流芯片CC2530的RF功能，之后再导入CC2530的RF通信功能。通过这种循序渐进的方式，使学生对RF的无线数据发送与接收过程产生一个清晰的认识。此后，基于CC2530的基本RF功能，从别从发送节点和接收节点两个方面实现数据包格式的封装与解析，使学生理解协议的真正含义。如果再增加一层对数据包的封装和解析，还可以使学生更进一步理解协议栈中层的本质。通过这种融合教学，即便学生没有很好的掌握相关先修课程内容，同样可以通过学习ZigBee技术，掌握住与之相关的专业知识，从而获得专业水平的有效提升[6]。

（二）打造信息交流平台

面向物联网的无线通信技术教学具有较强的系统综合性。所以，会涉及大量知识点和众多技能的培养。如果单纯依靠课堂教学，显然难以实现教学目标。因此，有必要结合实际教学需求，打造一个多元化信息交流平台。通过此平台的开放答疑、论坛等模块，学生之间、师生之间进行在线学习交流，还可以信托此平台为学生提供网络化教学，使学生有机会听取名师授课，从而有针对性地开展自主学习与个性化学习。比如在学习过ZigBee技术之后，教师便可以借助信息交流平台开展后续课程设计，或者基于此平台开展阶段性集中实训。比如教师要求学生借助信息交流平台，通过小组合作的形式创建一个包含信息感知网络、上位机显示控制与手机端远程无线控制三大模块的物联网系统。在完成这一实践任务的过程中，教师先对全体学生进行合理分组。确保每一支小组当中，优等生、中等生和后进生数量基本相当。这样一来，优等生可以发挥出带头人作用，带领其他小组成员共同进步，使其获得更多的实践体验。此后，在各小组进行任务分工，比如有些学生负责采用ZigBee技术搭建传感器节点与协调器节点之间的无线网络，有此学生负责对传感器节点温度、湿度、光照强度等信息进行观察与记录，有些学生负责编写上位机程序、自定义包格式等等。在完成各自实践任务的过程中，一旦遇到问题，优先在小组内部进行讨论，共同探索问题的解决策略。当问题依然无法解决时，再由教师提供专业化教学指导。最终，学生们运用以往学习到的专业知识，同时借助虚拟串口软件和串口调试助手软件，外加教师适时点拨，顺利完成了教师事先安排的合作探究任务。在这个过程当中，学生们最初尝试运用课本知识为ZigBee无线网络的搭建提供指导，之后通过交流合作在ZigBee无线网络与Windows对话框应用程序之间建立起关系性，最后在教师的指导之下，运用自定义包格式构建起带有较强团队特色的物联网应用系统[7]。

另外，在开展分组讨论的过程中，通过运用教学交流平台，小组成员之间、师生之间可以打破时间与空间上的界限，随时随地进行沟通交流，尤其在方案设计与修改、程序调试、系统集成等环节当中，学生可以最大限度将多学科知识进行综合运用，从而获得专业核心素养的锻炼与提升，对于无线通信学科体系形成更加全面的认知，使分析和解决的问题能力获得显著提升[8]。

（三）适合开展以赛促教

通过让学生参加学科竞赛，不仅可以检验学生对于专业理论知识掌握程度，帮助学生加强自我了解与认知，明确自身学习过程中的薄弱之处，还可以使学生的综合实践能力得到锻炼与提升，除了提高专业技能以外，在提升创新能力、应变能力、抗压能力等方面也具有较大帮助。在开展学科竞赛的过程中，可以结合人才培养需求在现场竞技、如期提交竞赛作品、创新创业项目比赛等多种方式当中进行合理选择。还可以鼓励学生报名参加全国大学生物联网设计竞赛、物联网创新创业大赛或者“互联网+”大学生创新创业大赛。学生在参加这种专业赛事的过程中，不仅可以使专业技能获得锻炼与提升，还可以通过观摩其他优秀作品获得更加开阔的眼界，进而对物联网产业形成更加全面的了解与认知，由此建立起更加牢固的职业信念，甚至激发起创新创业意识，为今后开展自主创业打下基础。另外，每一次竞赛结束之后，教师都要及时带领学生进行经验总结。一方面透过竞赛发现教学过程中的问题与不足，及时对其进行改革与创新。另一方面，指导学生进行自我总结，还可以与学生一起制订一份学习计划，体现出“因材施教”的核心价值，促进学生专业素养的快速提升。总之，无线通信教师要充分利用好竞赛机会，发挥出“以赛促教”的积极作用，以此来推动实践教学模式的完善与优化[9]。

（四）引进校企联合教学

在开展物联网无线通信实践教学的过程中，除了开展校内实训、学科竞赛以外，还要将学生置于真实的职场环境当中进行磨练，使学生获得真正意义上的职业体验，从中获得多元化学习体验。对此，需要高校与当地无线通信企业之间建立起长效沟通与合作模式，通过校企合作的方式，提升人才培养质效与实效。在这个过程当中，专业授课教师首先要制订一套极具可行性的合作方案，比如何时将学生派遣到企业当中进行实习、实习周期、实习内容、管理细则、考核办法等等。这样一来，企业方面的对接人员便可以有针对性的开展相关工作，配合专业教师顺利完成企业实训。

另外，在学生实习过程中，要多给学生创造一些融入项目团队、接受职业挑战与挫折教育的机会。通过这一途径，全面培养学生的个人素养，帮助学生建立起团队精神和合作意识，在面对工作压力与考验时学会自我心理调节，形成较强的心理承受能力。这不仅是校企合作的重要内容，更是企业挖掘人才、培养人才、任用人才的有效手段。对于那些具有培养潜力的优秀学生，企业可以优先进行录用，在解决大学生就业问题、缓解企业用人难题的同时，为无线通信事业的健康发展提供人力资源保障[10]。

（五）创新教学评价机制

在针对学生的学习成果进行评价时，要充分认识到这一环节的作用与价值。在以往的教学评价教学中，往往只关注学生的考试成绩，而忽略了其它重要方面。比如通过教学评价达琶激励学生的目的，帮助学生建立起自信心，使学生加深自我了解与认知等等。因此，在开展实践教学改革创新的过程中，要摒弃掉以往那种陈旧落后的评价方式，构建起多元化评价策略，真正发挥出教学价值的核心价值。

首先，开展综合性评价。在针对学生的学习成果进行评价时，除了查看卷面分数以外，还要针对学生在项目研究、小组合作、学科竞赛、企业实习、实验探究中的表现进行量化评分。然后，针对各考核项目的权重比例进行合理分配，比如卷面分数占总分数的60%，其它项目共占40%。通过这种综合性评价的方式，可以有效保证评价结果的客观公正性，从而帮助学生了解自身优势与劣势，进而有针对性的开展自我提升。

其次，通过评价培养学生自信心。在学生参与课堂教学或者学科活动的过程中，教师要善于发现学生身上的闪光点与进步之处，及时进对学生给予赏识性评价。比如在班级当中进行对针对进步较大的学生进行表扬与嘉奖，进行优秀学习成果展示，让学生与大家分享成功经验等等。之后，再由教师进行点评，指出值得大家学习与借鉴之处。通过这种评价方式，可以有效提高学生的自信心与成就感，还可以发挥出先锋模范作用，激励全体学生共同进步，

最后，针对学生的职业发展潜力进行评价。随时教师对学生专业水平、个人能力了解程度的不断加深，教师要针对学生的职业发展潜力做出相应的评价[11]。在此基础上，与学生一同制订一份职业生涯发展规划，为学生今后的职业道路指明方面。通过这一途径，一方面可以帮助学生加强自我了解，从而有针对性地进行自我完善与提升;另一方面，可以帮助学生在今后的职业发展中少走弯路，尽早实现人生理想，为行业发展与社会建设做出更多积极贡献。

四、结束语

基于物联网支持的无线通信技术应用，为人们日常生活、学习、社会经济建设均带来极大的便利。然而，伴随着此项技术的不断发展与更新，在无线通信实践教学方面也要积极推进教学改革，确保该专业人才培养质量与无线通信技术之间实现同步发展，为其技术应用、技术创新以及行业发展提供源源不断的人才供给，持续推动我国科学水平与经济发展水平的全面提升。

作者单位：王涛    桂林信息科技学院

參  考  文  献

[1]黄伟，刘三民，赵森严.新工科建设背景下物联网工程实践教学研究与改革[J].黄山学院学报，2021，23（03）：119-121.

[2]魏叶华，张连明，万求真，魏书宁.新工科背景下物联网工程专业实践强化教学探索[J].计算机教育，2020（06）：99-102.

[3]潘勇，侯梓叶，高子林，熊江.面向深化新工科建设目标“物联网通信技术”课程教学改革与实践[J].教育现代化，2020，7（45）：64-66.

[4]张志刚，刘美娟，段嗣妍，原帅，李爱华.物联网工程专业课程建设与实践教学研究[J].大学教育，2019（08）：72-74.

[5]张小庆.云环境下基于CDIO的物联网工程专业实践教学体系研究[J].武汉轻工大学学报，2016，35（01）：117-120.

[6]姚建峰，黄式东，孙艳歌.物联网工程专业实践教学体系模块化研究[J].物联网技术，2017，7（01）：112-114+118.

[7]符宁，王毅航，郭艳.面向物联网工程专业的层次化实验教学体系研究[J].实验科学与技术，2017，15（02）：92-95.

[8]姚建峰，黄式东，孙艳歌.物联网工程专业实践教学体系模块化研究[J].物联网技术，2017，7（01）：112-114+118.

[9]张小庆.物联网工程实践教学体系探讨[J].计算机光盘软件与应用，2015，18（03）：229+231.

[10]龙浩，李媛.应用型本科物联网技术实践教学体系构建[J].实验室研究与探索，2014，33（05）：160-162.

[11]赵传信，王杨，陈付龙.物联网专业实践课程建设探讨[J].电脑知识与技术，2012，8（12）：2922-2924.