李孟，周榮艷

（南陽理工學(xué)院,南陽 473004）

0 引言

《無線傳感網(wǎng)絡(luò)》這門課程不僅僅是物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的核心課程，也是其他信息科學(xué)領(lǐng)域?qū)I(yè)的熱門選修課。如何組織好《無線傳感網(wǎng)絡(luò)》這門課程的教學(xué)，對于培養(yǎng)適應(yīng)“工業(yè)4.0”背景下的新型復(fù)合型人才具有重要的意義。而現(xiàn)有的《無線傳感網(wǎng)絡(luò)》課程的教學(xué)模式仍然存在諸多問題。例如，課程教學(xué)內(nèi)容更新不及時，教材陳舊；在整個課程體系的課程安排中實踐環(huán)節(jié)所占比重較輕，未得到應(yīng)有的重視；實踐課程內(nèi)容單一枯燥，多以驗證性實驗為主，難以提起學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和興趣。針對如上這些問題，必須要對《無線傳感網(wǎng)絡(luò)》這門課程的教學(xué)模式進行研究和探索，對現(xiàn)有教學(xué)模式進行改革，以培養(yǎng)適合新經(jīng)濟、新時代的“新工科”人才。

1 具體實施

1.1 教學(xué)模式——實踐教學(xué)實戰(zhàn)模式

改進傳統(tǒng)的教學(xué)模式，對教學(xué)內(nèi)容、實驗指導(dǎo)書等進行改革，加重實踐教學(xué)在整個課程佳教學(xué)中的課時量和權(quán)重，從而實現(xiàn)國際化、復(fù)合型、實用性人才培養(yǎng)的目標(biāo)。

物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)不同于計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，本專業(yè)更側(cè)重于對工程型人才的培養(yǎng)。另外，從技術(shù)角度來進行考慮，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)正處于不斷發(fā)展不斷變化的上升階段，所以在無線傳感網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)過程中，還需要不斷適應(yīng)技術(shù)發(fā)展的節(jié)奏，在保留原教材的必要理論知識基礎(chǔ)上，順應(yīng)時代的發(fā)展，與時俱進對課程體系、知識體系做出調(diào)整，對教學(xué)過程中的實驗實踐教學(xué)進行改革，以項目為驅(qū)動，側(cè)重具體的實踐環(huán)節(jié)，讓學(xué)生學(xué)習(xí)到前沿的、有助于學(xué)生發(fā)展的科技與技能。

由于物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)近幾年來處于高速發(fā)展的黃金時期，與之相對于的培養(yǎng)行業(yè)專業(yè)人才的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)是以“計算機+”專業(yè)為例，派生出來的新工科專業(yè)，它既具有“計算機類”專業(yè)的大多數(shù)特點，又具有交叉學(xué)科融合后形成的新工科專業(yè)自身的一些顯著特點。新專業(yè)的出現(xiàn)，一方面適應(yīng)了技術(shù)和經(jīng)濟的快速變化，另一方面對知識體系的構(gòu)建提出了新的挑戰(zhàn)。由于物聯(lián)網(wǎng)及其相關(guān)行業(yè)的發(fā)展迅速，對人才的要求更高。

實踐教學(xué)對于適應(yīng)新市場進行形式下的社會實踐能力、工程設(shè)計能力的提高尤為迫切和重要。同時學(xué)生的實踐能力的培養(yǎng)也是循序漸進的，所以在對實踐教學(xué)體系中最基本的實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生實踐能力的重中之重。無線傳感網(wǎng)絡(luò)作為一門實踐性較強的課程，在教學(xué)過程中可采用項目式導(dǎo)入的教學(xué)方法，將理論知識融入到項目教學(xué)過程中去，通過課程實訓(xùn)的方式，將學(xué)生分組進行實踐。在實踐教學(xué)過程中，學(xué)生可以自由組建適合自己的項目小組，由教師給定項目的題目和范圍。在項目實施過程中，教師作為組織管理方對項目的開發(fā)組織進行管理。

采用項目導(dǎo)向式實踐教學(xué)，加強實驗教學(xué)過程中的實踐性環(huán)節(jié)教學(xué)，能夠幫助學(xué)生在進行實踐的過程中將學(xué)生學(xué)到的理論知識由理性認(rèn)識上升到感性認(rèn)識，增強其創(chuàng)新意識。

1.2 教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計

采用項目驅(qū)動式教學(xué)，以學(xué)生組隊為主要完成項目團體、每個小組成員協(xié)同合作項目進行課程實現(xiàn)。參照可行性高、實用性強的實驗項目及相關(guān)企業(yè)公司用戶的無線傳感網(wǎng)絡(luò)開發(fā)過程，進行項目式實踐教學(xué)。具體做法如下：

（1）每個班級按照項目組進行分組，每個學(xué)生都可選擇自愿組隊，一般每組人員在4-6個左右；

（2）每個項目組在選定題目之后，按照對題目的熟悉程度和相關(guān)先驗知識的了解程度來選擇自己小組的項目負(fù)責(zé)人，由項目負(fù)責(zé)人對整個小組的工作進行分工，通過小組討論的方式選定自己負(fù)責(zé)的項目內(nèi)容，在對工作進行分配時，必須要遵循“自主、自愿、平等、互助”的原則。同時，項目負(fù)責(zé)人要對整個項目的工期、成本、實驗設(shè)備、預(yù)期完成目標(biāo)等內(nèi)容進行分析，形成項目的“可行性研究報告”，制定“項目實施計劃”。

（3）項目開發(fā)的過程中，必須按照將實施具體流程和工作要點逐一列出，對于每一個時間節(jié)點每個小組成員需要完成的工作量和進展情況都必須明確。

（4）每個項目小組都必須按照給定的項目對自己負(fù)責(zé)的內(nèi)容進行實施，包括在對節(jié)點布局時的傳感器節(jié)點類型的選材要做到有據(jù)可依，節(jié)點的最優(yōu)布局評價標(biāo)準(zhǔn)是什么，無線傳感網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如何進行設(shè)計。將理論知識與實際應(yīng)用相結(jié)合，以項目為導(dǎo)向培養(yǎng)學(xué)生的工程創(chuàng)新能力和適應(yīng)變化能力。

具體的安排如下：

（1）選題（第1-2周）

以每個項目小組為單元，結(jié)合小組成員的先驗知識與能力，選定項目課題，在經(jīng)過教師合理調(diào)整后對題目內(nèi)容進行確定。在這一階段中教師的主要作用是對小組選擇題目進行篩查和調(diào)整，確保題目既能結(jié)合教學(xué)與科研的實踐情況，又能結(jié)合市場經(jīng)濟發(fā)展的實際應(yīng)用，反映新技術(shù)，從而獲得較好的工程設(shè)計實踐效果。

（2）需求分析（第3-6周）

在對項目課題了解的前提下，進一步對項目小組所要完成具體內(nèi)容進行更深入的調(diào)查和研究之后。寫出可行性分析報告、系統(tǒng)需求模型等。項目負(fù)責(zé)人按照小組成員對項目的熟悉程度對成員進行分工，按照需求寫出研究報告。本階段末進行需求方案評審。

（3）系統(tǒng)設(shè)計（7-15周）

系統(tǒng)設(shè)計部分分為兩個階段進行：總體設(shè)計和詳細(xì)設(shè)計。

總體設(shè)計：確定系統(tǒng)的總體設(shè)計方案；建立軟件系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，完成系統(tǒng)的模塊化，建立系統(tǒng)的總體設(shè)計流程圖。

在本階段需要對總體設(shè)計的方案和內(nèi)容進行評審，其重點是對系統(tǒng)模型和模塊化設(shè)計的考核，采用答辯式的評審方法，主要通過教師打分和各個項目小組的成員進行互相打分來進行。

（4）測試與完成文檔（第16-17周）

在完成相應(yīng)的模塊功能之后對軟硬件的具體設(shè)計實現(xiàn)后，要對系統(tǒng)的各個部分進行功能測試和綜合測試。要求滿足項目可行性方案中的個各項技術(shù)指標(biāo)。在測試過程中，應(yīng)事先制定測試方案，并將測試所得所有數(shù)據(jù)和用例進行保留，以便后期維護和數(shù)據(jù)保存，最終要完成測試報告。

（5）驗收測試

將每個項目小組所設(shè)計系統(tǒng)進行驗收，包括對系統(tǒng)功能的驗收和相關(guān)文檔的整理驗收，此部分主要由教師來完成，項目小組成員協(xié)同項目負(fù)責(zé)人提供系統(tǒng)的功能驗收和文檔的提交。

1.3 項目的選擇

項目選擇對于每個開發(fā)小組來說都是極其重要的內(nèi)容，“興趣是最好的老師”，對于項目組的成員來講，若是對某一主題的項目內(nèi)容不感興趣，從而也不能調(diào)動小組成員的學(xué)習(xí)積極性和主觀能動性，對項目負(fù)責(zé)人來講，也很難調(diào)動組員參與項目工作的激情，這種情況下對項目的實施是極為困難的。基于此，每個項目小組的的項目課題必須要由小組成員共同決定，同時也能夠調(diào)動小組成員之間相互協(xié)調(diào)工作的積極性。

同時，選擇一個新穎、有創(chuàng)新性的課題也必須要有一定的專業(yè)領(lǐng)域知識作為鋪墊，這也在一定程度上調(diào)動了小組成員自己查資料、在篩選項目課題的同時有意或者無意間增加了自己對本門課程知識點的學(xué)習(xí)。隨著對所選課題內(nèi)容的限定，涉及的專業(yè)知識可以使得需求范圍進一步縮小，需求更加明確，同時可能會有比較多的現(xiàn)有系統(tǒng)進行參考。由于項目組的課題主要目的是出于訓(xùn)練，所以選擇范圍需要盡可能的小，系統(tǒng)本身涉及的內(nèi)容不需要特別多，本身的功能也不用很強大，主要是對無線傳感網(wǎng)絡(luò)的各個環(huán)節(jié)盡可能地去熟悉和掌握。

項目導(dǎo)向式為主的課程設(shè)計要求項目小組的成員能夠?qū)ⅰ稛o線傳感網(wǎng)絡(luò)》這門課中學(xué)到的基本原理和方法相結(jié)合應(yīng)用到具體的工程實踐開發(fā)和設(shè)計中。根據(jù)對應(yīng)用型本科院校“新工科”人才的培養(yǎng)要求，在項目的選擇中，具體內(nèi)容有以下幾個方面：

（1）強調(diào)系統(tǒng)的完整性

依據(jù)系統(tǒng)的可行性來進行項目的設(shè)計與安排是保證項目實施行之有效的方法。要將一個項目課題當(dāng)作一個完整的工作任務(wù)來看待，一步一腳印的進行，任何一個環(huán)節(jié)都不可疏忽與遺漏，從而積累開發(fā)大工程的經(jīng)驗和方法。

（2）強調(diào)系統(tǒng)的明確性

對于項目課題的選擇要明確系統(tǒng)要達(dá)成什么樣的功能，進一步的有各項技術(shù)指標(biāo)與個模塊功能要求，具體細(xì)節(jié)還有可能包括一些節(jié)點喚醒時延、無線傳感網(wǎng)絡(luò)的生存周期、各類傳感器的量測精度等要求。

（3）強調(diào)文檔的完整性

文檔是程序開發(fā)，軟硬件設(shè)計維護與試用有關(guān)的圖文資料，它是系統(tǒng)設(shè)計中的重要組成部分，同時也是下一階段實施的重要技術(shù)依據(jù)。所以，在項目組的工作過程中要重視對文檔內(nèi)容的整理和歸納，同時，這也為學(xué)生日后走上工作崗位，進行相關(guān)工作時培養(yǎng)良好的工作習(xí)慣打下基礎(chǔ)。

1.4 考核方法

無線傳感網(wǎng)絡(luò)這門課程是一門實踐性較強的課程，其考核方式及評分標(biāo)準(zhǔn)也應(yīng)該在項目驅(qū)動式教學(xué)方法的改革下進行相應(yīng)的改變。

考核成績?yōu)樘峤坏恼n程設(shè)計報告和該課程的最終期末考試成績的加權(quán)和，考核成績具體又有項目小組成績、組員個人成績和期末考試成績?nèi)糠纸M成，三部分在總成績中所占據(jù)的比例也不盡相同。具體考核內(nèi)容和所占比例如下所示：

（1）項目小組成績（20%）同一個項目小組的此類得分是一樣的，此分?jǐn)?shù)是從整體上對每一組的項目課題完成情況進行評分，其目的是為了讓學(xué)生體會到無線傳感網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)中團隊合作的重要性。

具體評分細(xì)則：

①系統(tǒng)軟硬件功能實現(xiàn)正常，邏輯合理，整個無線傳感網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計能夠滿足項目課題的要求，實現(xiàn)正確、程序穩(wěn)定、達(dá)到所需要的技術(shù)性能指標(biāo)，編程符合規(guī)范、程序具有易讀性等要求（10%）；

②文檔編寫科學(xué)合理、正確完整、符合規(guī)范，包括對程序的注釋和系統(tǒng)測試手冊編寫完整規(guī)范，符合要求。（5%）；

③團隊合作精神，對小組的成員團隊合作情況進行了解和掌握，對團隊合作意識較強的小組給予較高的分?jǐn)?shù)（5%）。

（2）個人成績（30%）對項目組小組成員個人在項目課題完成過程中所做工作進行評分。

（3）期末考試成績（50%）。

2 結(jié)語

通過對無線傳感網(wǎng)絡(luò)的項目導(dǎo)入式教學(xué)模式的改革。取得了預(yù)期的效果。首先，達(dá)到了將理論教學(xué)與實驗實踐教學(xué)相聯(lián)系的目的，教學(xué)質(zhì)量得到提高；第二，在項目組成員對課題進行完成的過程中，培養(yǎng)了學(xué)生的團隊合作意識；第三，完成項目的過程也是對學(xué)生知識體系的梳理與填充，同時將所學(xué)知識應(yīng)用于實際問題的解決上，鍛煉了學(xué)生創(chuàng)新能力。實踐證明，學(xué)生的綜合素質(zhì)得到了提升，有利于應(yīng)用型本科院校的“新工科”專業(yè)學(xué)生主動適應(yīng)市場對人才的需求，增強了就業(yè)競爭力。這不僅提高了學(xué)生的工作能力，對學(xué)生就業(yè)問題有很好的導(dǎo)向作用，也滿足新經(jīng)濟、新產(chǎn)業(yè)對學(xué)生的能力要求，達(dá)到一舉多贏的效果。

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