| 标题 | 新工科背景下“无线传感网原理与应用”教学改革与探索 |
| 范文 | 谢光前 李晓芳 李春光 肖贤建 摘要：在新工科背景下，结合“无线传感网原理与应用”课程的特点，文章阐述了物联网工程专业该课程的教学改革问题。针对“无线传感网原理与应用”课程理论性强、知识点多和应用性广的特点，文章从教学内容、教学手段和师资队伍建设三个方面进行了探讨，以便更好地提高教学效果。 关键词：新工科；无线传感网原理与应用；教学内容；教学手段；师资队伍建设 中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2019）06-0097-03 Reform and Exploration of Principle and Application of WSN Course in the Context of Emerging Engineering Education XIE Guang-qian，LI Xiao-fang，LI Chun-guang， XIAO Jian-xian （School of Computer Science & Information， Changzhou Institute of Technology， Changzhou 213002， China） Abstract： Combined with the characteristics of principle and application of WSN course， the educational reform problems of principle and application of WSN course in Internet of Things （IOT） engineering are discussed in the context of emerging engineering education in this paper. The principle and application of WSN course has such characteristics as higher theoretical level， numerous knowledge points and wide application. In order to enhance teaching quality of the principle and application of WSN course， three aspects including reform of teaching contents， teaching means and teaching staff constructions are discussed. Key words： emerging engineering education； principle and application of WSN；teaching contents； teaching means； teaching staff constructions 1 引言 江苏省“十三五”战略性新兴产业发展规划（苏政[2016]137号）中将物联网作为新一代信息技术的重点发展领域，物联网行业作为一项战略性新兴产业，越来越多的企业把目光投向先进的物联网技术，物联网的发展离不开人才的培养，每一个行业都需要专业的人才，物联网产业也不例外[1]。常州工学院作为应用型地方高校，在新工科背景下的物联网工程专业，更需加强课程体系建设。作为物联网工程专业核心课程之一的“无线传感网原理与应用”课程教学改革与探索尤为必要。 “无线传感网原理与应用”是物联网工程专业的专业基础课，主要讲授无线传感器网络的基础理论、基本技术和基本方法[2]。通过本课程的学习，培养学生的创新意识，使学生了解无线传感器网络的最新发展和最新技术动态，使他们具备分析问题、解决问题、构建无线传感器网络的能力，为后续项目开发奠定坚实基础。无线传感网络是物联网领域的重要支撑技术，无论是从物联网工程专业建设的角度出发，还是从无线传感网络技术自身的角度出发，“无线传感网原理与应用”课程都应该且必须得到重视。“无线传感网原理与应用”课程的特点是较强的理论性，讲解的内容多而繁杂，不易抓到重点[3]。这些因素不可避免导致该门课的教学效果欠佳，教学过程中出现的问题如下：一是“填鸭式”的教学手段，导致学生缺乏学习这门课的兴趣；二是教学过程中注重于基本原理的讲解，使得学生知其然而不知其所以然，忽视了学生实际动手能力地培养；三是师资队伍建设有待提高，特别是新教师教学水平及实际经验的不足，导致教学效果不佳。我校作为应用型本科院校，为适合新工科建设的要求，结合“产教融合，协同育人”方面的实际需求，在“无线传感网原理与应用” 课程的教学内容、教学手段、师资队伍建设等方面进行了一系列有意义的改革和探索。 1 教学内容改革与探索 1.1 课程特点 “无线传感网原理与应用”作为物联网工程专业基础课，其授课内容多，涉及面广，要想学生完全掌握课本知识很不容易。作为跨学科课程，该课程涉及计算机基础理论知识和一系列计算机软硬件知识，既要用到高等数学、概率论及随机过程等课程知识，又要用到无线通信技术、传感器技术、计算机网络协议和定位技术，这些都要求任课教师具备良好的专业基础知识[4]。另一方面，“无线传感网原理与应用”课程作为一门前沿课程，新技术的发展会促使我们不断更新讲课内容，才能跟得上形式的发展，使我们培养的学生更好的符合实际社会需要。“无线传感网原理与应用”课程的这些特点，决定了授课教师不仅要具备扎实的理论知识，还要具备一定的项目开发经验，只有这样才可能有好的教学效果。 1.2 改革方法 在新工科背景下，同时为符合专业认证的要求，“无线传感网原理与应用”课程在教学内容上做了较大的改进。就我校物联网工程专业而言，该门课程之前为64学时，经系部讨论及校外专家认证，最终调整为56学时。在课时缩减的前提下，为达到更好的教学效果，势必需要调整教学内容。考虑到学校应用型本科院校的定位，教学内容上尽可能加强与实际应用技术相关理论知识的讲授，而太抽象的理论知识尽可能少讲，特别是其他课程上讲到的知识点，本门课程甚至不讲。在本专业制定培养方案时，尽可能考虑同一知识点，只在一门课程教授，虽然很多课程都会涉及该知识点。例如，在要讲授的网络通信协议，在先修课程“计算机网络”也讲到此内容，本课程涉及相同内容尽可能少讲，重点讲授无线传感器网络中通信协议的不同点，如各种基于竞争的MAC協议。另外，一本合适的教材对教学效果的影响也非常重要，关于该门课的教材很多，我们选择的是清华大学出版社出版的“无线传感器网络技术原理及应用”。该教材由许毅教授主编，注重实践，符合学校应用型本科学校的定位，在实际的教学活动中，效果良好。 1教学手段改革与探索 1.1优化教学方法[5] 美国现代心理学家布鲁纳说：“学习最好的刺激，乃是对所学材料的兴趣。”兴趣是最好的导师[6]。如何提高学生的学习兴趣是新工科背景下，“无线传感网原理与应用”课程教学改革与探索的首要目标。鉴于该门课程教学课时数的缩减，由之前的64学时调整到当前的56学时，教学手段的改革尤为迫切。传统的说教式的教育已不能满足要求，本课程采用工程项目的形式进行教学，以接近实际应用案例贯彻始终，力求学生在实际动手实践的过程中，加深学生对书本中理论知识的理解，从而最终培养了学生分析问题解决问题的能力。作为“因地而设、受地支持、为地服务”应用型地方本科院校，加上我校又处在经济发达的长三角地区，我校物联网工程系组建了物联网工程应用研究所，专门从事横向项目开发。根据项目的需要，让学生参与实际项目中来，例如近期开发的基于ZigBee的智能养老院系统及基于物联网的智能档案柜系统。通过让学生参与实际科研项目，提高了学生学习“无线传感网原理与应用”课程的兴趣，促进了学生对书本知识的理解及实际动手能力的提高。 1.2深化校企合作 根据《国务院办公厅关于深化产教融合的若干意见》精神，江苏省大力提倡人才培养模式改革，鼓励校企合作办学机制以便更好对接产业链、创新链的学科专业体系。物联网工程专业作为重点发展的方向之一，可通过校企深度融合建立培养学生的平台和机制。在这些政策的支持下，结合我校物联网工程专业的特点，深化校企合作，提高了学生学习“无线传感网原理与应用”课程的积极性，特别是基于校企合作的课程设计，大大提高了学生学习兴趣。 通过课程设计，把本书的各个知识点及前序相关课程知识点贯穿起来，使得學生解决实际问题的能力得到了很大的提高。新工科背景下，注重学生实际动手能力的提高，我校直接通过引入企业资源，以实战项目的形式完成该门课的课程设计。为了深化校企合作，有效利用教育资源，本校与杰普软件科技有限公司合作，引入其智能家居实训项目作为本门课的课程设计。 图1是杰普软件科技有限公司为我校课程设计实训的智能家居系统主页面。该实训项目采用基于智能家居领域中的智能环境监控系统为蓝本，该系统在智能家居领域中得到广泛应用并且在该领域中扮演重要角色，同时也是智能家居系统中的主要组成部分，技术含量较高具有很高的实习实训价值。整个项目完全按照企业级开发流程实施，由企业级项目经理全程跟踪指导。已在14物联网、15物联网两个年级顺利实施，学生反响热烈，取得了很好的教学效果。同时通过该实训项目，让学生对物联网工程专业知识有了更直观的理解，从而更好更早地接触自己将来要从事的专业。 3 师资队伍建设 高素质、结构合理的教师队伍是提高教学水平和人才培养质量的基本保证[7]。要以全面提高教师队伍整体素质为核心，坚持政治思想建设和业务建设并重的原则，积极创造条件培养一支精干高效、乐于奉献、业务优良、治学严谨的教师队伍。“无线传感网原理与应用”课程作为物联网工程专业基础课，特别是新工科背景下该课程的师资队伍建设尤为重要[8]。常州工学院作为应用型地方高校，努力践行“产教融合、协同育人”，大力加强与企业合作，特别是师资方面的培养。我校与杰普软件科技有限公司合作申报了教育部产学研合作项目中的师资培训计划，每年派2-3名专业系教师赴企业就该课程进行实训。通过这种师资培训项目方式，让教师直接参与实际项目开发过程，使教师获得在高校日常教学中难以获得的实践能力提升。另一方面，通过与企业的合作，提高了教师的实际动手能力，促进了学校大力倡导的“双师型”人才的培养。 4 结语 本文针对“无线传感网原理与应用”课程教学过程中存在的问题，结合新工科背景下物联网工程专业人才培养的目标，从教学内容、教学手段、师资队伍建设等方面探讨了物联网工程专业“无线传感网原理与应用”课程的具体改革措施。经过课程教学团队近几年的教学实践和探索，显著提升了教学效果和学生综合素质，为学生在今后的工作与学习奠定了良好的基础。 参考文献： [1]桂小林， 王东， 黄传河， 等. 基于新工科理念的物联网工程专业建设[J]. 中国大学教学， 2018 （7）： 25-30. [2]余华平， 刘波涛， 刘鹏， 等. 物联网工程专业《无线传感器网络》课程教材建设探究[J]. 软件导刊， 2017，16（5）： 210-212. [3]胡四泉， 王志良. “无线传感器网络” 课程实验教学探讨[J]. 中国电力教育， 2010， 2010（31）： 110-111. [4]孙洁.面向物联网人才培养的传感器网络课程群建设[J].高教论坛，2016，4（4）：78-79. [5] 聂雅琳， 孙泽宇. 物联网工程专业《无线传感网络》课程建设与探索[J]. 信息系统工程， 2016 （8）：158-159. [6]谢光前. 卓越工程师背景下的单片机课程教学改革和探索[J]. 电脑知识与技术， 2012 （4X）： 2563-2564. [7]顾斌杰， 孙子文， 潘丰. 物联网工程专业 “数字信号处理” 课程的改革与探索[J]. 价值工程， 2016（22）： 243-244，245. [8]陶铭， 曲超， 洪小宇. “新工科”背景下物联网工程专业人才培养方案探索[J]. 现代计算机， 2017（14）：39-43. 【通联编辑：王力】 |
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