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无线传感器网络实验教学方法
摘 要：为培养物联网专业的创新性人才,采用以综合设计性实验设计为主线,以科学研究方法为教学手段的科研型教学模式,不仅激发了学生的自主学习兴趣和积极性,而且培养了学生的实践动手能力和创新能力,最终提高无线传感器网络的实验教学质量.
关键词：无线传感器网络；物联网；综合性实验
中图分类号：G434文献标识码：A文章编号：1672-7800（2018）11-0067-02
收稿日期：2018-09-20
基金项目：太原工业学院教学改革研究项目（2017YJ12）
作者简介：郑来芳（1989-）,女,安徽亳州人,硕士,太原工业学院电子工业程系助教,研究方向为物联网技术与应用.
0引言
无线传感器网络是近来备受关注的、多学科交叉、理论与实践并重的前沿技术研究领域.它融合了传感器技术、嵌入式技术、通信原理等学科,通过各种各样的传感器实时监控、感知和采集周围环境和被检测对象的信息,通过无线方式发送给协调器,然后以自组织多跳的网络方式发送给客户端,实现物与物之间、物与人之间的互通互联,把信息的采集、分析、传送与处理融合为一体,从而将传感器、通信原理和分步式信息处理等技术的融会贯通.
为培养和提高学生的应用创新能力,对于无线传感器网络的实验教学,旧的教学体制已不再适用,需要引入新的教学方式.综合性设计实验的开展,不仅能极大地激发学生对无线传感器网络实验的学习兴趣和,还可以加强理论知识,提高学生理论联系实际的能力,为以后的学习与工作奠定坚固的基础.
1无线传感器网络实验教学中存在的问题
目前,在无线传感器网络实验教学中［1］,大多教师仍然采用传统的基础性、验证性实验教学方式,无法提高学生独立思考和自主创新能力.面对无线传感器网络这一多学科交叉的新型学科,教师必须具备与时俱进的教学方法,减少传统的基础验证性实验,增加一些与科研项目相关的综合设计性实验,培养学生的创新实践能力［2-3］.
1.1实验内容设置不合理
（1）依据课程理论内容与现有实验条件,原定的一些实验内容多为验证性实验.传统的教学方法都是教师讲授、学生被动接受,甚至实验结束后,学生都不一定能将理论知识和实验联系起来,这样必然导致学生的学习仅仅停留在验证原来的实验结果而非真正会应用.
（2）原定安排的实验内容涉及的知识范围大而全,与实验内容相对应的理论知识也很多,但因课时有限,理论课讲授时只能对各个知识点泛泛而谈,根本没时间做深入研究.这样各个知识点简单孤立地堆积在一起,没有形成相互关联的整体.学生对知识的消化存在极大的问题,导致学习积极性和自信心下降.
（3）不同开发环境下,无线传感器网络的硬件平台和网络协议有很大不同,然而目前还没有成熟和完善的实验设施、各种各样的开发平台和仿真环境、统一的无线通信标准.在教学过程中,学生很难在共性问题中找出差异.以上问题很容易导致学生学习思维混乱,同时也增加了任课教师的备课难度.因此,如何建立合适的实践课程需要不断探索.
1.2对教师的专业能力要求很高
无线传感器网络内容广泛,传感器、嵌入式、计算机、通信等多学科交叉,理论与实践并重.讲授此课程的实验,教师要有牢固的专业基础知识,也需要不断查阅外国书籍和最新文献,关注最新技术的发展动向,提升自身的教学水平.这也是目前无线传感器网络教学亟待解决的问题.
1.3学生缺少专业知识的综合应用能力
大多学生欠缺基本的文献查阅、总体方案设计、数据处理等能力,基本只是把简单的数据展示应用在计算整理中,缺少主观分析和实验结果探讨.此外,目前学生普遍存在工程实践能力较差的问题,对基本概念缺乏直观认识.
2实验内容的教学改革
根据无线传感器网络实验教学中存在的不足［1］,教师应当改变传统实验教学理念,采用以综合性实验设计为主线的研究型教学模式,指导学生对前沿技术问题进行研究,使学生独立思考,主动探索来解决相关技术问题,激发学生的学习兴趣,调动学习积极性,培养学生的实践动手能力和创新能力,整个教学模式阐述如下：
（1）教师制定实验内容,详细列出每个实验的任务目标,并向学生详细讲解此实验所用到的无线传感器网络相关理论及相关实验设备使用方法.在实验过程中出现的问题,可以根据具体情况而适当调整.
（2）学生们被分成若干组做实验,小组内学生自主设计实验方案.学生根据实验内容和实验目的,分析实验基本原理,查阅资料、归纳整理后提出解决方案和详细的实验步骤.为确保每个学生完成一些功能模块,要求每个模块由指定学生负责,并在实验过程中详细讨论每个部分的设计思路、模块工作原理、设备需求等.相互配合、完成实验的学生可以得到实验的基本分数.
（3）教师审查实验方案并给予补充.根据学生对实验方案的原理、目的和解决方案的设计,教师对学生的思想进行划分和指导.针对设计的实验方案中不恰当的地方,教师给予部分时间让学生思考问题的关键所在,并引导学生设计出可行的实验方案.经过学生与教师反复讨论后,学生制定完整的方案.
（4）开展阶段性学习成果的论证和交流,并进行系统调整,形成相关文档.当学生需要帮助时,教师及时指导帮助学生找到问题的关键,实现师生之间的良好互动,提高实验教学效果,激发学生对专业课程学习的热情.
（5）进行实验总结并报告系统的设计与实现.学生运用理论知识分析实验中的数据、现象和结果,记录实验中遇到的问题和解决方法,并提交一篇实验研究报告.
（6）实验成绩的评定.教师应当对学生的报告进行概括和评论其优缺点,并用百分制的方式在实验成绩中记载.对于问题较少或无明显错误的报告,教师应给予肯定,指出改善意见；对于存在较多问题的报告,教师应提出主要问题及解决方法.教师应对学生报告的优缺点进行归纳和评价,并将其记录在实验成绩中.
每个设计性实验都显现出对无线传感器网络理论知识的整合与应用.在整个实验过程中,教师遵循软件工程方法,引导学生循序渐进地进行系统的概要设计和详细设计,直到系统调试完毕.不仅可以让学生学习到科研的思想与方法,提高科研能力,而且使学生具备了开发一个小型项目的经验.该方式改变了“教师讲授＋学生验证”的传授式教学模式,而是采用“教师指导＋学生自学＋合作研讨”的研究型教学模式,达到培养应用型人才的目标.
3实验改革的特色与目标
（1）提升学生综合应用创新能力.综合设计性实验教学目的固定,但是在可操作范围内的实验总体设计方案、实现手段和实验设备由学生自己设定,可激发学生的独立思考能力,在整个综合设计实验中,全班同学分成若干小组,成员之间分工合作,不仅提升学生综合应用能力,还可以培养学生的团队组织、合作与沟通能力.
（2）促进理论与实际相结合.通过实验课程教学,学生体验开放灵活的真实实验环境［4］,真正把无线传感器网络技术理论与实践相结合,明显提高理论与实验课程教学效果,学生所学到的理论知识不再是纸上谈兵.
（3）教学和科研有力结合.这种实验改革的教学方法下,教师将成熟的科研课题设置成综合性设计实验项目,不仅可以让学生学习到科研的思想与方法,提高科研能力,而且使学生具备了开发一个小型项目的经验.此教学方式改变了传授式实验教学模式,采用“教师导学＋学生自学＋合作研讨”的研究型教学模式,以达到培养应用型人才的目标.
4结语
综合设计性实验的开展,不仅极大地激发了学生对无线传感器网络实验的兴趣,而且增强了理论知识,提高了学生理论联系实际的能力,为今后的学习和工作奠定了坚实的基础.同时设立与科研项目相关的创新性实验项目,使学生积极参与,实现两者之间的互动,将是实验教学的双赢探索.积极推动教学模式的改革,实施研究型教学模式,指导学生对前沿技术问题进研究,使学生独立思考,主动探索解决相关技术问题.
参考文献：
［1］李明.“无线传感器网络”本科课程实验教学研究与探索［J］.电脑知识与技术,2014,13(2):36-37.
［2］吴迪,朱金秀,等.“无线传感器网络”教学方法探索［J］.电气电子教学学报,2014,36(4)：66-68．
［3］罗频捷.应用型本科院校实验管理中心建设与探索［J］.实验室研究与探索,2016,35(6):254-257.
［4］胡四泉.“无线传感器网络”课程实验教学探讨［J］.中国电力教育,2010,31（3）：110-111.
（编辑：潘静）
无线传感器论文范文结:
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