《物联网通信技术》课程实践教学方法研究

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　　【摘 要】物联网通信技术课程是物联网工程专业的一门重要专业基础课，是后续传感网络、硬件工程设计等课程的基础。该课程涉及的通信技术和标准众多，课程内容枯燥，难于理解，实践性较强。为了让学生更好地理解基础的理论知识和培养学生解决实际问题的能力，本文对该课程的实践教学方法做了研究与探讨。
　　【关键词】物联网;物联网通信技术;教学方法;实践教学
　　中图分类号： TP391.44-4;TN929.5-4;G642.4 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）34-0147-002
　　DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.34.067
　　0 引言
　　物联网是在计算机互联网的基础上，利用感知识别、通信、电子和计算机等技术，构造了一个覆盖世界上万事万物的网络。物联网通信技术解决的是具有智能的物体在局域或者广域范围内信息可靠传递，让分处不同地域的物体能够协同工作。也就是在物联网中，通信技术扮演着非常重要的角色。物联网中的信息是由通信网来承载的，这是物联网具有电信承载网络的特点。同时物联网是互联网的发展和延伸，因此，物联网中所采用的通信技术以承载数据为主，具有数据通信的概念。物联网通信技术课程是一门以物-物互联为主线，涵盖了现代通信技术，具有丰富的技术内涵，包含传输、交换、有线、无线等通信技术多个方面的课程[1-2]。物联网通信技术课程培养目标要求学生对于物联网通信技术的相关知识和技能，包括基本原理和关键技术等必须掌握，同时具备依据应用场景选择选择通信技术来开发物联网应用系统的能力[3]。目前，物联网通信技术课程是物联网工程专业的一门专业基础课，课程系统全面的介绍了近距离无线通信技术、中远距离无线通信技术、移动通信、电信网络通信技术、无线传感网络及异构网通信技术等。课程内容主要涉及技术概述、拓扑结构、标准体系及关键技术等内容，内容枯燥乏味、难于理解，同时需要较多的实践理解教学内容和培养学生解决实际问题的能力。学生如果对该课程内容模糊，缺乏实践，将会直接导致物联网工程专业后续课程无法深入理解、掌握[3]。实践教学是培养学生创新精神和实践能力的关键阶段[4]。而物联网通信技术课程教学中一直坚持课堂理论教学为主，实践教学为辅的形式，也就是把实践教学作为理论教学的一个补充环节。这种重理论轻实践，重知识轻能力的教学方法导致学生的实践能力、解决实际问题的能力达不到预期的培养效果。本文针对上述问题，对物联网通信技术课程的实践教学方法进行研究和探讨，找到适合物联网通信技术课程的实践教学方法，以此提高学生的学习能力和综合应用能力。
　　1 物联网通信技术课程教学中存在的问题
　　1.1 物联网通信课程特点
　　物联网通信技术课程作为物联网工程专业的核心课程，具有丰富的通信技术内涵，包含传输、交换、有线、无线等通信技术多个方面。教材内容多涉及到多种无线通信技术，例如近距离通信技术中的RFID、蓝牙、NFC及ZigBee等技术，互联领域的无线通信技术WiFi、WiMAX等，移动通信领域的无线通信及技术3G、4G等。这些无线通信技术的网络拓扑结构、标准体系架构及关键技术等内容繁多，枯燥乏味，难于理解，需要大量的实践操作才能掌握技术精髓和具有应用、解决实际问题的能力。
　　1.2 重理论轻实践
　　目前，物联网通信技术课程教学中一直坚持课堂理论教学为主，实践教学为辅的形式，也就是把实践教学作为理论教学的一个补充环节。实践环节只有课内验证性基础实验，还没有相关的课程设计及综合设计项目实践。同时，相对于理论课时，课内实验课时只占很少的课时，远远不能满足课程内容的实践需求。结果，这种重理论轻实践，重知识轻能力的教学方法导致学生的实践能力、解决实际问题的能力达不到预期的培养目标。
　　1.3 学生学习兴趣不浓
　　目前，物联网通信技术课程的教学仍然以传统的灌输方式为主，即老师教，学生听的形式。前述本课程内容多是针对各种通信技术的工作原理及关键技术，是实践性很强的课程，需要大量的实践来理解课程内容。如果只有老师在课堂上不断讲解课程内容，学生无法对众多的内容进行验证和应用，也就无法把听到的知识和实际应用连接起来，就很难理解和掌握课程内容，从而就会导致学生对课堂听课失去兴趣，教学效果也不理想。
　　2 实践教学改进
　　2.1 实践教学内容难度进阶式安排
　　当前的实验安排着重强调课堂理论知识的验证性实验，主要针对课堂所学理论知识的消化。结果，学生虽然掌握课堂的理论知识，但是却不具有解决实际问题的能力。学到的知识、技术不知道如何在实际问题中应用。实践教学的最终目的是培养学生的动手能力，能把所学知识得以应用。因此，在物联网通信实践教学内容上应循序渐进的安排实驗内容，让学生按照先学会课堂知识、接着解决包含几个知识点的一个小项目，然后解决包含综合知识点的项目，最后解决一个实际问题。这样，学生能力进阶地培养起来，具有了能够运用所学的物联网通信技术知识解决实际问题的能力，从而达到了理想的教学效果。实践内容可以体现为课堂实验，包括验证性和设计性实验，主要针对阶段性的知识点;然后是课程设计，针对综合性的知识点。最后把项目教学法应用于教学中，所选则的项目要能体现整个技术知识的应用，专注于培养学生综合运用所学知识解决实际问题的能力。
　　2.2 确保实践教学内容及手段的先进性
　　物联网工程专业培养目标要求学生不仅掌握物联网各种通信技术的基本原理和关键技术，而且要培养学生依据应用场景选择通信技术进而设计物联网应用系统的能力。实践教学内容要与时俱进，既能体现现代企业在物联网应用中使用的通信技术，又能体现当前正在研究开发中并应用于物联网中的通信技术。实践教学内容应积极引用与物联网通信技术相关的先进知识，体现当前的物联网通信技术的发展趋势，同时要以验证性、设计性、综合性、实用性为主。实践教学手段的先进性对于促进产生较好的实践教学效果有着重要作用。因此，实践教学中要积极鼓励老师采用先进的教学手段。 　　2.3 使用案例教学法
　　物联网技术本身是一个应用性较强的专业。而物联网的通信技术是现代通信技术在物联网系统开发中的应用，最后构成了物联网通信技术。例如，NFC技术、蓝牙技术、ZigBee技术、RFID、WiFi技术和移动通信技术等。这些通信技术在物联网产品中已经得到广泛的应用。例如，智能家居系统、远程医疗监控系统、智能物流管理系统、高速ETC系统、智能交通监控系统等。我们以医疗监控系统为例，这个系统涉及到的通信技术主要是近距离通信技术ZigBee技术和通用分组无线传输技术。在讲述无线通信技术知识时，可以把这个实例系统引入到课堂上，根据实际应用，讲解ZigBee技术的技术特点、标准体系结构、网络拓扑及关键技术知识。这样，把实际案例与教学内容相结合，能够激发学生学习该课程的兴趣，同时提高物联网通信技术的应用能力。课后，基于该案例，让学生基于某个点去实践，例如基于ZigBee技术节点采集数据的实践，两个节点间进行通信的实验。再讲到移动领域的无线通信时，又可以把這个案例中的通用分组无线传输技术放在课堂上讲，同时对应把ZigBee网络采集的数据送到后台数据中心的实践内容。最后，让学生基于前述的实验积累做一个简化的远程医疗系统。这样学生就具备了解决实际问题的能力。选择案例时要结合教学目标中的知识点。
　　2.4 开放实验室
　　对于实践性较强的物联网通信技术课程来说，需要大量的实践才能掌握课程知识，达到培养方案的目标要求。由于物联网通信技术课程内容较多，课堂上能安排的课时是有限的，大量的实践需要学生在课外完成。也就是学生需要利用课外时间完成对应课程的实践环节。这就要求实验室在课外开放给学生。这样学生不仅可以在课外时间巩固和完成课堂上老师要求的实践内容，还可以根据自己的能力设计实验内容，做进一步的深入的研究和学习。
　　3 结束语
　　本文针对《物联网通信技术》传统实践教学存在的问题提出了改进措施即实践内容难度递阶进行、确保教学内容与手段的与时俱进和采用案例教学法。
　　【参考文献】
　　[1]石柯，秦磊华.物联网通信技术课程建设研究[J].计算机教育.
　　[2]段学东，罗云贵，黄志军.物联网工程专业应用技术型人才培养方案研究与建设[J].福建电脑，2014.
　　[3]刘进，等.案例教学法在物联网通信技术教学中的应用[J].牡丹江教育学院学，2015.
　　[4]张丰，冯昕.本科生实践环节教学质量监测与评价研究[J].教育教学论坛，2019.
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