孫偉峰, 孔祥杰, 夏 鋒, 惠 煌

(大連理工大學 軟件學院, 遼寧 大連 116620)

無線網絡技術教學形式及內容“超市化”研究

孫偉峰, 孔祥杰, 夏 鋒, 惠 煌

(大連理工大學 軟件學院, 遼寧 大連 116620)

在無線網絡技術內容和形式改革、上課和實驗結合、課內和課外互動結合、培養(yǎng)學生研究能力等方面進行探索和實踐,提出理論課和實驗課的內容“超市化”、方案“草根化”、理論和實踐聯(lián)系“一體化”、科研及實驗場地“自由化”的教學思路和方法,激發(fā)學生的學習興趣,提高學生利用課外時間加強科研能力的培養(yǎng)和實驗動手能力的培養(yǎng),讓每一位學生都可以成為無線網絡的設計者,在實踐教學中取得了良好的效果。

無線網絡技術; “超市化”; 教學實踐

“無線網絡技術”一直是是計算機網絡技術專業(yè)的必修課,大多國內外院校都開設了這門課程。計算機科學與技術學科,目前更注重培養(yǎng)具有理論基礎的工程型高級人才為目標,越來越注重實踐教學,注重培養(yǎng)學生能力,培養(yǎng)可以勝任崗位要求的能力,并針對從事專業(yè)職業(yè)工作所需要的專業(yè)知識、技能來制定相應的培養(yǎng)方案,決定相應的教學方法、步驟、內容及考核方式,從而保證學生具備從事某種職業(yè)的實踐能力,使理論與實踐緊密地融合在一起[1]。我國從物聯(lián)網專業(yè)開設以來,“無線網絡技術”就是物聯(lián)網專業(yè)課程的基石。無線網絡技術范圍廣泛[2-4]、內容涉及多個知識領域。本文從無線網絡技術教學中出現(xiàn)的問題,針對這些問題,提出教學形式和內容的改革方法,并通過教學實踐取得了良好的效果。

1 無線網絡技術存在的主要問題

1.1 教材滯后

無線網絡的新技術、新產品不斷升級換代,但是相關的課程內容卻沒有及時更新,或者略為滯后。比如現(xiàn)在常用的民用無線網絡已經是820.11N標準了,但是教材上還是在介紹802.11A/B等的標準。目前“無線網絡技術”教材較多,其中最為經典的是Steve Rackley著的WirelessNetworkingTechnology[5],該教材作為物聯(lián)網工程與技術規(guī)劃教材由電子工業(yè)出版社出版了中文翻譯版[6]，雖說出版時間是2012年,但該教材的內容是依據(jù)2007年的原著內容翻譯的,同樣內容滯后。其他的相應教材,如《無線網絡技術導論》[7]、《無線網絡技術教程——原理、應用與仿真實驗》[8]、《無線局域網搭建與管理》[9]、《無線局域網:WLAN原理技術與應用》[10]等教材也或是專而不全,或是全而不專,特別是無法跟上日益增快的無線網絡技術和設備的發(fā)展。

對于無線網絡實驗,包括無線網絡實驗設備、實驗技術指導書、實驗內容等也有此類問題。對于無線網絡實驗,最基本的要求是掌握組建無線局域網、管理無線局域網、解決實際問題的操作能力,然而,由于場地及資金制約,很多學校缺乏專門的無線網絡實訓的實驗室,不能勝任目前的教學實驗需求,不能采用以實際案例為載體、“教學做”一體[11-12]、任務驅動的教學方式,讓學生掌握無線網絡的知識,掌握建構、維護無線局域網的能力。而有的無線網絡技術(如藍牙技術),基于IEEE 902.11的無線ad hoc網絡組網,是學生自己就可以用筆記本計算機自帶的無線網卡實現(xiàn)的。

1.2 課程考核

對于課程考核問題,傳統(tǒng)的考核方式采用閉卷筆試的考試形式,重點考查理論知識,重理論輕實踐?？己朔绞绞菇虒W活動重心偏離了正確方向,挫傷了學生的學習興趣,教學效果和結果很不理想，而且有些無線通信、無線標準特點等,類似于漢語中的生僻字,是要查字典(手冊)才會知道的,讓學生去記憶這些可能以后根本用不上的內容,也違背了教育的最初目的。

2 無線網絡技術的教學方法

2.1 教學內容的“超市化”

“無線網絡技術”的教學內容和實驗內容多,可選的種類也多樣,設計并實現(xiàn)了由學生參與進行教學內容和實驗內容的選擇。

對“無線網絡技術”中的理論課部分,設計必選內容和可選內容。無線網絡的基本通信原理、基礎協(xié)議標準和基本應用網絡等列為必選內容,而對于最新的研究進展或應用發(fā)展，如LTE、智能家庭網絡、物聯(lián)網新應用等內容,則列舉出提綱由學生自主選擇。學生的上課內容由此2方面組合決定。同時用“打包”的方法,對內容相近的系列課程內容進行“促銷”,如無線網絡信道分配、無線通信網絡發(fā)展、無線TCP協(xié)議綜述及改進、IEEE802.11系列協(xié)議特點及比較、近場通信(藍牙、紅外、UWB)的應用、原理及前景展望等,既能覆蓋無線網絡的多項教學內容又要讓學生對技術發(fā)展有條理性、延續(xù)性的認識,達到“一葉知秋”的全局認識效果,而避免“盲人摸象”分割的局限認識。

對“無線網絡技術”的課內實驗部分,也采取類似的方法,以基礎的配置、組網、分析等實驗作為基礎。對于可選的多個實驗內容,因實驗學時只有12個學時,學時有限,學生從可做實驗中進行選擇,各組分別進行。把可選內容分為不同的類別,每個類別列舉2～3個題目,由學生根據(jù)自己的興趣去選擇。最后還可以讓有能力的學生用“網絡綜合實驗”的有線部分同無線網絡結合,配置相應的路由、接入控制等,做一個系統(tǒng)的組網和測試實驗，也是由學生根據(jù)自己的情況進行實驗內容上“超市化”選擇。

2.2 理論研究和實驗方案設計的“草根化”

對于學生的方案,通過引導和討論,以學生提出的研究內容或實驗設計為基礎,經過完善發(fā)布到“超市貨架”上,并進行宣傳,讓學生能感到這種光環(huán)效應,提高學生整體的積極性。

在理論課上,這種“草根化”是以課題研究為依托、發(fā)表科研論文為目的,主要吸引畢業(yè)后準備出國和保研、考研的學生。例如,學生對某個課題有興趣并有了一定的認識,要對學生單獨給以引導,對問題進行研究、分析(或建模),提出改進方案并用仿真或實驗的方法來驗證,加強學生的科研能力。

在實驗課上,主要吸引畢業(yè)后去就業(yè)的學生,加強動手能力的培養(yǎng)。鼓勵學生用已有的有線網絡實驗基礎和無線網絡的基礎實驗進行擴展,真正做出“有線—無線”結合網絡的實驗,并在其上能運行基本的Internet協(xié)議。對于這種實驗的設計會有很多種組合,在有多種實驗方案選擇的情況下,根據(jù)教師和學生的“投票”來決定實驗方案是否能夠列舉到“超市貨架”上。同樣對相應的學生和實驗進行明星效應的宣傳,激發(fā)學生的興趣,并特別鼓勵通過對實驗中發(fā)現(xiàn)的問題進行研究、提出理論解決方案,再通過實驗對解決方案的有效性進行驗證,實現(xiàn)理論和實踐的“一體化”聯(lián)系。

2.3 課內和課外時間和場地的“自由化”

由于科研和實驗的特性,無線網絡技術需要平時不斷地思考和動手,并且高年級本科生大多都有自己的無線設備,如筆記本計算機、無線網卡、無線路由器等,實行課內和課外時間和場地的“自由化”,鼓勵學生在課內和課外都進行研究和實驗。

3 無線網絡技術教學實踐

針對無線網絡技術課程中出現(xiàn)的問題,大連理工大學軟件學院網絡工程系對無線網絡技術課程內容和形式進行改革,提高學生的學習興趣,培養(yǎng)學生的科研能力和實驗動手能力。根據(jù)本文提出的無線網絡技術教學內容“超市化”、方案設計“草根化”的理論,在實際中進行課程改革的教學實踐,在無線網絡技術課內實驗中,我們將無線網絡實驗分為了必選網絡實驗和可選網絡實驗2類。必選網絡實驗由教師指定題目,培養(yǎng)學生實驗的基礎能力;可選網絡實驗由學生根據(jù)自己的興趣進行選擇,也可以由學生根據(jù)自己的實際情況,靈活地進行實驗內容上的“超市化”選擇。

大連理工大學軟件學院網絡工程系針對2013年秋季11級本科生物聯(lián)網專業(yè)47人進行無線網絡技術實驗,其中4人一組,分成12組,學生除了必做實驗(見表1)之外,還需要根據(jù)興趣在可選實驗題目(見表2)中選擇1～2題進行實驗。

表1 無線網絡技術必選實驗內容安排

表2 無線網絡技術可選實驗內容安排

從教學實踐結果分析,學生基本都完成了對“胖”AP、“瘦”AP的測試實驗,能夠自主地對實驗課題進行查找資料、分析問題、解決問題;而在選做實驗中,大部分學生都選擇了較簡單、實用的家用無線設備的測試實驗,這是由于家用無線路由器的測試與日常生活中的實際應用緊密關聯(lián),實驗內容具備了實用價值和進一步可能的實踐空間,學生可以快速地將實驗課程中學習到的網絡知識應用到日常生活中,提高了學生對無線網絡實驗的興趣和學習的積極性。

4 結束語

本文探討了無線網絡技術教學中培養(yǎng)學生通過采用理論課和實驗課的內容“超市化”、方案“草根化”、理論和實踐聯(lián)系“一體化”、科研及實驗場地“自由化”的教學方法,通過采用以“寓教于樂”、“電子積木”的方式改進教學內容的選取方式、根據(jù)技術發(fā)展推動內容的“產品”更新,調動了學生“以我為主”的學習、研究及參與的積極性,逐步培養(yǎng)學生自主學習和科研的能力。

通過在無線網絡技術課程中進行教學形式和內容改革的教學實踐,學生由被動變?yōu)橹鲃?。在理論課中,學生對課程的興趣和學習、研究的積極性有了明顯的提高。在實驗中,學生的科研能力和實驗動手能力也有較好的表現(xiàn)。

References)

[1] 王忠民,王陸海,韓俊剛.工科院校工程應用型人才培養(yǎng)實踐教學模式探討[J].科技咨詢導報,2007(30):223-224.

[2] 應必娣.《無線網絡技術》教學設計探討[J].教育教學論壇,2013(51):271-272.

[3] 許華杰,胡小明,莫春蘭.無線網絡技術課程教學改革與實踐[J].中國科技信息,2012(16):187-187.

[4] 李鴻賓,張愛清.職業(yè)院?！稛o線網絡技術》課程“教學做”一體化的探索[J].電腦知識與技術,2012,8(15):3653-3655.

[5] Steve Rackley.Wireless Networking Technology[M].United Kingdom:Elsevier Science & Technology,2007.

[6] 拉克利.無線網絡技術原理與應用：物聯(lián)網工程與技術規(guī)劃教材[M].吳怡,朱曉榮,宋鐵成,譯.北京:電子工業(yè)出版社,2012.

[7] 汪濤.無線網絡技術導論[M].北京:清華大學出版社,2010 .

[8] 金光,江先亮.無線網絡技術教程:原理、應用與仿真實驗[M].北京:清華大學出版社,2010 .

[9] 張瑞生,劉曉輝.無線局域網搭建與管理[M].北京:電子工業(yè)出版社,2011.

[10] 劉乃安.無線局域網:WLAN原理技術與應用[M].西安:西安電子科技大學出版社,2004.

[11] 郭英凱.高職教育“教學做一體”教學模式創(chuàng)新研究[J].教育與職業(yè),2013(36):105-107.

[12] 馮年華,周宏,劉克健.“教學做合一”思想指導下的實踐教學改革簡論[J].江蘇教育學院學報:社會科學版,2006(6):45-48.

Research on “Supermarket” of teaching form and content by using wireless network technology

Sun Weifeng, Kong Xiangjie, Xia Feng, Hui Huang

(School of Software,Dalian University of Technology,Dalian 116620,China)

A method of cultivating research ability of students and reforming content and form of teaching by using wireless network technology is proposed.The method is to stimulate students’ interest and develop students’ practical ability by “Supermarket” of theoretical courses and experimental courses,“Oot” of program,“Integration” of theory and practice,“Liberalization” of research and experimental field,so that every student can become a designer of wireless networks technology,and has achieved good results in practical teaching.

wireless network technology; “supermarket”; practical teaching

2014- 11- 27 修改日期：2014- 12- 05

國家自然科學基金資助項目(61103233);大連理工大學遠程教改重點項目(ZD2014029);大連理工大學遠程教改重點項目(ZD2014038)

孫偉峰(1978—),男,山東萊州,博士,副教授,研究方向為無線網絡分布式網絡、網絡Qos等

E-mail：wfsun@dlut.edu.cn

惠煌(1974—),男,新疆石河子,碩士,高級工程師,軟件學院實驗中心副主任,主要從事計算機網絡教學研究和計算機學科實驗教學平臺的研發(fā)管理工作.

E-mail：silkroader@vip.163.com

G642.0

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1002-4956(2015)6- 0214- 03