无线传感器网络的教学改革探讨

杨艺敏

（桂林电子科技大学信息科技学院，广西 桂林 541004）

无线传感器网络的教学改革探讨

杨艺敏

（桂林电子科技大学信息科技学院，广西 桂林 541004）

针对三本院校学生的特点，对传统的无线传感器网络课程进行教学探讨。通过在教学大纲、教学内容和实验上采取相对应的措施，提高了学生的学习积极性，教学效果得到明显改善。

无线传感器网络；教学内容；教学改革

无线传感器网WSN（Wireless Sensor Network）是由大量分布在空间中的传感器节点组成的系统，WSN不需要预先配置基础网络设施，能够实现传感器节点在监测区域内收集信息，并自由地组网通信，为国防军事、国家安全、环境监测、交通管理、反恐抗灾以及一些应急通信应用提供了快捷的网络部署和业务承载方案，具有广阔的应用前景[1]。

20世纪90年代中期以后，无线传感器网络引起了各界的极大关注，美国通过国防部和国家自然基金委员会等多种渠道投入巨资支持无线传感器网络技术的研究，其它发达国家也相继启动了许多关于无线传感器网络的研究计划[2]。在我国，无线传感器网络的研究也受到了重视，2006年政府将发展无线传感器网络列入了未来《国家中长期科学和技术发展规划纲要》，对无线传感器网络的基础理论和关键技术的研究进行了资助。作为新一代的传感器网络，无线传感器网络具有非常广泛的应用前景，其发展和应用将会给人类的生活和生产的各个领域带来深远影响。

1 传统教学模式的不足

无线传感器网络课程作为三本院校电子信息科学与技术专业的专业必修课，它涉及到通信技术、计算机技术和传感器技术等多种技术领域。其先修课程包含“通信原理”、“高频电子技术”、“传感器与检查技术”等。三本院校的学生培养目标应该是以社会对人才的需求为导向，以学生就业为目标，提升学生自身实际工作能力。现在的无线传感器网络课程的教学模式是理论教学与实验教学分开进行，学生先在教室进行理论知识的学习，然后根据理论课程的进度在实验室中安排相应的实验课题。理论教师只注重理论知识讲解，而无线传感器网络课程知识概念抽象，学生在学习过程中没有接触到实际操作应用，学的很吃力，也很难理解，教师也感觉教的费劲，没有成就感。因此，本文分析在无线传感器网络教学中存在的问题，提出一系列改革方法，探索一种适合三本院校的教学新模式。

2 理论与实验合一教学的设计与实施

“无线传感器网络”课程教学内容的设计需要根据专业培养方案，同时参照相关的职业资格标准、行业标准，结合课程综合性强、实践性强、更新快的特点，充分利用学生的可塑性，在基于理论和实验合一的教学过程中，精心组织典型项目。立足使学生掌握主要无线传感器的原理，合理设计教学情境。学生是整个教学过程的主体，学生在做中学，在学中做，进而将求知、做事和技能有机结合，将学和做有效合一。

无线传感器网络的传统教学是先介绍理论内容，介绍无线传感器网络关键技术的网络部署、拓扑结构、路由协议、节点定位、目标跟踪、拥塞控制、数据融合、网络安全等方面，再到实验课堂中学习相对应的实验内容。这样安排的教学计划会让学生慢慢的失去学习的兴趣。并且在实验课堂中存在一个较大的问题，对现有的实验设备进行使用时，学生们要掌握一门新的编程语言，这个编程语言是先前课程当中没有学习过的，这个对学生来说，学习的难度更是加大。所以根据笔者所在三本院校的实际情况，制定教学计划时把实践操作部分课时比例加大，并且应用现有的实验箱，让学生利用学过的编程语言来进行实验教学，在学习理论的过程当中，注重程序设计及外围电路器件的学习，不必深入研究基本理论知识。

以工作项目为驱动，在课程教学实施过程中，充分考虑学生的能力和教学过程的特点两者的有机结合，教学过程精心设计了 8个典型实验项目。实验平台是采用 TI公司的CC2530来实现的，包含CC2530核心板、协调器底板和路由器底板，在协调器底板上可以更换不同类型的传感器模块。

典型实验项目设计，如表1所示。

表1　项目设计表

每个实验项目，要求每位学生都要能亲自动手操作， 8个实验内容是由浅到深来进行设计的。在实验中，把项目细化成一个个小项目，在课堂中引导学生自己去逐个实现其功能。由于实验箱自带的底层程序是用nes.c语言来实现的，这种语言，学生从来没有接触过，他们只对C语言比较熟悉，所以在上课教学过程中，也采用了C语言来进行教学。为了让学生能提高学习效果，每一次的实验项目都是由浅到深的进行设计。例如以CC2530I/O口实验为例，这个实验主要是涉及到CC2530I/O作为通用I/O口输出高低电平，观察LED灯的变化。可以让LED灯亮、灭和闪烁。每一次项目，学生可以在实验设备上直观的感受理论内容在实践中产生的作用，从而更好地掌握好理论知识。

除了实验环节，还增加了实训环节，学生可以自由组队，三人一组，自行选择课题，然后按照课题的要求查找相对应的资料，独立完成整个项目的设计。在实训环节中，学生可以加强对原理图的设计，硬件的焊接和调试，最终加强对理论知识的掌握。在实训中出现的问题，学生可以自行讨论，也可以让指导老师适当指导，最终完成自己的设计。

3 结束语

从教学大纲、教学内容和实践环节三个方面对无线传感器网络课程进修改革，希望可以提高学生的学习积极性和独立动手的能力，化被动教学为主动求学。从另外一个方面也对教师提出了更高的要求，只有不断的总结教学经验，学习和借鉴他人的教学改革成果，才能获得更好的教学效果。

[1] 马祖长,孙怡宁,梅涛.无线传感器网络综述[J].通信学报, 2004,25(4):114-124.

[2] 王殊,阎毓杰,胡富平,等.无线传感器网络的理论及应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,2007:12-13.

Exploration on the teaching reform of wireless sensor network

According to the characteristics of the independent college, this paper describes the reform in traditional wireless sensor network. The results show that through taking the reform of teaching syllabus, teaching content and practices, it improves the students’activity in learning and teaching effect.

wireless sensor network; teaching content; teaching reform

G642

A

1008-1151(2016)09-0087-02

2016-08-12

杨艺敏（1983－），女，福建人，桂林电子科技大学信息科技学院讲师，研究生，研究方向为电子信息科学与技术。