物联网背景下的《无线网络技术》课程改革

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 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，进一步熟悉 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，会逐渐加重实训项目的考核比例。

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。