賈應(yīng)彪

摘要：《物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)》是物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的核心專業(yè)課程。在應(yīng)用型本科院校，如何更好地進行該課程的教學(xué)，一直是教學(xué)過程中函待解決的一個難點。該文先分析了物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)及相關(guān)課程的設(shè)置，然后針對筆者在教學(xué)過程中遇到的問題，在培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，采用多樣化教學(xué)方法，梳理課程知識點，改善實驗設(shè)置等方面進行了一些有益探索。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)工程；通信技術(shù)；課程教學(xué)

中圖分類號：G642 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）21-0169-02

1 概述

物聯(lián)網(wǎng)是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)與移動通信網(wǎng)后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的又一浪潮，在智慧工業(yè)、智慧城市、智慧農(nóng)業(yè)等多個領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。物聯(lián)網(wǎng)又被稱作傳感網(wǎng)，它指世界上的萬事萬物，小到紐扣、鑰匙，大到車輛、建筑物，嵌入微型感應(yīng)芯片后可變得“智能化”，再借助通信技術(shù)進行相互連接，物體和物體、物體和人就可以實現(xiàn)“交流”?？梢哉f，物聯(lián)網(wǎng)是集成了傳感技術(shù)、通信技術(shù)與計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的創(chuàng)新型應(yīng)用技術(shù)，其中通信技術(shù)是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的基礎(chǔ)，貫穿于信息的采集、傳輸、處理全過程。

2 物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)及相關(guān)課程開設(shè)

我國高校從2011年開始正式設(shè)置物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)，該專業(yè)主要是培養(yǎng)具備從事物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的系統(tǒng)設(shè)計、分析與開發(fā)研究的基本理論、知識、技能、方法及相關(guān)知識，具有從事物聯(lián)網(wǎng)方面工程開發(fā)和研究工作等能力的工程技術(shù)應(yīng)用型人才。《普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄和專業(yè)介紹（2012年）》和2018年新出的《普通高等學(xué)校本科專業(yè)類教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)》均在物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課示例中把《物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)》作為物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的核心專業(yè)課程[]。與眾多高校一樣，筆者所在學(xué)校也把該課程作為物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的核心課程，開設(shè)于第四學(xué)期。

物聯(lián)網(wǎng)中所采用的通信技術(shù)以承載數(shù)據(jù)為主，具有非常豐富的技術(shù)內(nèi)涵，因此物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)教學(xué)內(nèi)容的組織與安排是以物聯(lián)網(wǎng)的三層結(jié)構(gòu)為主線，以感知控制層、 匯聚層及網(wǎng)絡(luò)傳輸層所需的通信承載網(wǎng)為線索，以數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)為前提，包含了短距離通信技術(shù)、長距離通信技術(shù)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、通信組網(wǎng)、交換技術(shù)及移動通信技術(shù)等多個方面的內(nèi)容。

由于物聯(lián)網(wǎng)中的通信技術(shù)牽涉內(nèi)容多，因此該課程的學(xué)習(xí)需要具備一定的數(shù)學(xué)、電子理論基礎(chǔ)，存在一個與其他課程的前后銜接問題[1]。課程學(xué)習(xí)始于數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)，要想學(xué)懂?dāng)?shù)據(jù)通信基本原理，尤其是在分析信息傳輸?shù)挠行灾笜?biāo)（如帶寬）時，需要對信號進行時頻分析，而時頻分析需要《信號系統(tǒng)》課程相關(guān)知識，而要學(xué)懂《信號系統(tǒng)》，前面更加需要《高等數(shù)學(xué)》《復(fù)變與積分變換》等課程相關(guān)知識作為基礎(chǔ)。此外，在研究各種無線通信技術(shù)時，肯定要牽涉到各種調(diào)制、解調(diào)技術(shù)，而要想理解調(diào)制、解調(diào)的思想、原理及實現(xiàn)技術(shù)，《通信原理》《模擬電子線路》和《通信電子線路》等課程的相關(guān)知識也必不可少。

顯然，作為計算機類專業(yè)，在全國高等教育處于大量壓縮專業(yè)課學(xué)分的大背景下，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)不可能全部開設(shè)上面所列的《物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)》的先修課程。綜合考慮，我校采用曾憲武版的《物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)》教材，該教材有較多篇幅介紹數(shù)據(jù)通信的基本原理，因此，在學(xué)生掌握了一定的《信號系統(tǒng)》和《電路電子學(xué)》知識后，就可以進行本課程的學(xué)習(xí)。此外，考慮到傳感網(wǎng)絡(luò)在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的特殊重要性，加上物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)牽涉內(nèi)容過多，因此，我校把無線傳感網(wǎng)絡(luò)單獨作為一門課列出來，作為本課程的后修課程。

3 授課過程中遇到的問題及對策

3.1 學(xué)生對課程重要性認(rèn)識不到位

原因分析：在應(yīng)用型本科院校，越來越強調(diào)對學(xué)生工程實踐、動手能力的培養(yǎng)。在“應(yīng)用型”大前提下，有部分學(xué)生往往比較輕視理論課程，或是對理論知識的學(xué)習(xí)認(rèn)識不夠。對于《物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)》這類偏重理論的課程，學(xué)生雖然能認(rèn)識到通信技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，但覺得在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)開發(fā)的具體工程實踐中可以通過調(diào)用接口函數(shù)來實現(xiàn)設(shè)備之間的通信，完全沒必要了解具體的通信技術(shù)，至于通信的基本原理，更加作用不大。因此，如何調(diào)動學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)積極性，對任課教師是個很大的挑戰(zhàn)。

對策：首先，要讓學(xué)生覺得課程對以后的學(xué)習(xí)工作有用，對此，在課程開始，任課教師就向?qū)W生強調(diào)，本課程學(xué)習(xí)是為后面的無線傳感網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計等課程奠定基礎(chǔ)。此外，在教學(xué)過程中科學(xué)地調(diào)整課程各知識點的教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時數(shù)，實踐新型教學(xué)模式，更注重實踐，重在提高學(xué)生的動手能力、獨立解決問題能力的課時數(shù)。筆者收集整理了不少物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)開發(fā)中的通信技術(shù)應(yīng)用案例，以模擬實訓(xùn)為重要載體，進行專題化介紹，加強對學(xué)生運用通信技術(shù)知識的實踐能力培養(yǎng)，為后續(xù)進行物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)開發(fā)打下基礎(chǔ)。

3.2 部分學(xué)生理論課程學(xué)習(xí)比較吃力

狀況分析：筆者所帶班上就有幾位學(xué)生反映，對編程類這些實踐課程還是比較感興趣，畢竟在學(xué)習(xí)過程中看得見，摸得著，編好程序代碼，什么樣的輸入，就能得到什么樣的輸出結(jié)果。然后，對于通信技術(shù)這類偏理論性課程，學(xué)的比較吃力，由于理論知識比較枯燥，很容易跟不上教學(xué)進度，一旦松懈下來，后面就是聽天書了。

對策：對于這些理論學(xué)習(xí)比較薄弱的學(xué)生，筆者積極嘗試幫助他們尋找學(xué)習(xí)樂趣和學(xué)習(xí)辦法。向?qū)W生介紹了一些通俗易懂的通信技術(shù)相關(guān)讀物，這些書籍行文風(fēng)格風(fēng)趣、幽默，善用白話風(fēng)格的語言、生活中的例子甚至漫畫式的插圖來將通信的知識娓娓道來，有利于學(xué)生理解晦澀、枯燥的技術(shù)問題。如：《大話通信：通信基礎(chǔ)知識讀本》《大話移動通信》《大話TD-SCDMA》等等，這些書籍，可以為初學(xué)者打開了一扇深入學(xué)習(xí)通信技術(shù)的大門，作為課程學(xué)習(xí)的有益補充。慶幸的是，這些書籍，學(xué)校圖書館均有多本藏書，學(xué)生較容易免費獲得資源。此外，利用學(xué)生習(xí)慣使用微信、愛上網(wǎng)逛論壇的特點，給學(xué)生介紹一些好與通信技術(shù)有關(guān)的微信公眾號和專業(yè)論壇。通信技術(shù)的微信公眾號上有不少有關(guān)通信理論和技術(shù)的文章，能提供相當(dāng)多的學(xué)習(xí)資源，而通信專業(yè)論壇，如通信人家園，上面更是資源眾多。網(wǎng)絡(luò)資源，可以為學(xué)生打開了一扇學(xué)習(xí)的新窗，進一步豐富他們的專業(yè)知識。

3.3 課程內(nèi)容涉及的知識點比較多，而課時數(shù)相對較少

分析：物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用到多種通信技術(shù)，常見的有線通信技術(shù)主要有RS-232、RS-485、USB、ETH、USB、CAN，常見的無線通信技術(shù)主要有藍(lán)牙技術(shù)、紅外技術(shù)、WiFi、ZigBee、GPRS、3G、4G、NB-IoT。在有限的教學(xué)課時內(nèi)（《普通高等學(xué)校本科專業(yè)類教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)》建議該課程開設(shè)課時為56），要想向?qū)W生詳細(xì)介紹各種通信技術(shù)的原理及協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)明顯是不可能的。若是介紹得面面俱到，就只能泛而不深，成了簡單的科普介紹。因此，需要在教學(xué)模式和教學(xué)方法上做些嘗試。

對策：解析知識框架，對課程內(nèi)容進行優(yōu)化。在課程教學(xué)過程中，沒必要追求給學(xué)生講清楚那些高大上的技術(shù)體系標(biāo)準(zhǔn)，而是從簡單的通信模型和基本的通信原理開始，再進入具體的通信系統(tǒng)。改變一般課程教學(xué)內(nèi)容獨立設(shè)計模式，以知識整合為課程建設(shè)的核心，把教學(xué)內(nèi)容設(shè)置成模塊化的工作任務(wù)，按照“學(xué)習(xí)結(jié)果導(dǎo)向”進行課程穿播，融教、學(xué)為一體，注重通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域?qū)嵺`應(yīng)用，達(dá)到訓(xùn)練學(xué)生基本技能，提高學(xué)生掌握所學(xué)物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)應(yīng)用能力的目的。

3.4 實驗教學(xué)有待進一步改善

現(xiàn)狀分析：由于物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)教學(xué)內(nèi)容過多，各高校授課重點有所偏差，開設(shè)的實驗也各不相同。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)都是依托其他專業(yè)建設(shè)起來，實驗設(shè)備和實驗條件有所欠缺。

對策：依托本校實驗教學(xué)條件，優(yōu)化實驗教學(xué)內(nèi)容。參照文獻[2]的思想，我校物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)實驗也采用綜合演示實驗-基礎(chǔ)實驗-設(shè)計實驗的形式。第二階段的綜合演示實驗主要是利用學(xué)院已建設(shè)好的通信綜合實驗室，把綜合演示實驗作為本課程的首個實驗，讓學(xué)生對通信網(wǎng)絡(luò)有初步的認(rèn)識，也讓學(xué)生對數(shù)據(jù)通信的整個通信環(huán)節(jié)有個初步的了解，從發(fā)送方的信源編碼、加密、信道編碼、數(shù)字調(diào)制，再到接收方的解調(diào)、信道譯碼、解密、信源譯碼。第二階段的基礎(chǔ)實驗主要是基于通信原理實驗箱進行，主要讓學(xué)生掌握信源編碼、信道編碼、調(diào)制解調(diào)的基本工作原理。第三階段的設(shè)計性實驗主要在物聯(lián)網(wǎng)綜合訓(xùn)練實驗室進行，讓學(xué)生通過一個簡單的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)實現(xiàn)流程（硬件系統(tǒng)已設(shè)計好，程序框架也給出，主要是讓學(xué)生修改部分通信參數(shù)和功能），加深對通信技術(shù)的理解與掌握。

4 小結(jié)

物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)作為物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的核心專業(yè)課程，其學(xué)習(xí)效果直接影響學(xué)生后續(xù)課程的學(xué)習(xí)。本文針對課程教學(xué)過程中面臨的各種問題，從學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)、課程學(xué)習(xí)方法的改進、課程內(nèi)容的優(yōu)化以及實驗教學(xué)的調(diào)整幾個方面進行了分析，希望能為各高校物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)課程的建設(shè)提供一些參考。

參考文獻：

[1] 石柯，秦磊華.物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)課程建設(shè)研究[J].計算機教育，2014（11）：64-67.

[2] 呂興鳳，陸軍，徐輝. “物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)”課程實驗教學(xué)探究[J]. 黑龍江教育（高教研究與評估），2016（5）：32-33.

【通聯(lián)編輯：梁書】