高职院校“物联网无线传感网络构建技术”课程建设探索

陈芳

摘 要：随着科技的发展，无线传感网络技术已经成为当今世界经济发展的顶端技术。目前，社会各大企业都对无线传感技术方面的人才有着巨大的需求。高职院校是培养社会紧缺人才的摇篮，为了适应社会经济发展的需求，通过对高职院校物联网无线传感网络构建技术的建设进行探究，通过理论与实践一体化的模式为社会培养更多的专业型人才。

关键词：高校；物联网；无线传感网络

无线传感网络是物联网的重要组成部分，无线传感网络是通过无线通信方式形成的多条自组织网络系统，通过对网络覆盖范围内的信息进行采集、感知和处理并发送到终端[1]，是多种技术的综合信息处理平台，包含微电机技术、无线通信技术和传感器技术等。无线传感网络在电子信息领域具有很高的研讨价值，并且具有很廣阔的发展前景。

1 无线传感网络概述

物联网无线传感网络构建技术是一门高深的学科，是院校培养无线传感技术专业人才的核心课程。所以，需要将其作为高等职业院校的核心课程来开展。高职学生往往动手能力强，理论知识相对薄弱，教师要以学生为中心，根据学生的实际情况，因材施教，深入浅出地为学生讲解理论知识，提升学生的兴趣[2]。在实际的教学中，要以教学与实践一体化的教学模式，通过对学生的教导并让学生及时进行实践的教学理念以及物联网应用平台的搭建和实际应用，培养学生对无线网络传感技术方面的兴趣爱好，并加强学生对无线传感技术的了解，为学生毕业后从事无线传感网络的应用实践奠定良好的基础。

2 教学模式

在日常的课程教学中，要注重理论知识的讲解，把专业的知识简化后传达给学生；要坚持理论与实践相结合的教学理念，注重技术的讲解[3]；要以ZigBee技术为主要技术理念，以蓝牙传输技术、WiFi传输技术等短距离的无线传输通信技术为辅助，并结合各种传感器等技术组成无线传感网络；要让学生掌握各种无线传感技术的理论和应用，从简单的近距离传感技术开始，让学生对无线传感技术有一个从简单到深入的了解，从而使之更好地掌握无线传感网络技术。通过由简单到复杂的学习过程，使学生完成理论学习和科研。在教学过程中，要让学生注重团队学习的过程，增强团队的合作能力，从而提高学生的职业能力水平和职业素养水准，为以后的就业和步入社会打下扎实的基础，提高学生的专业素养。

无线传感网络技术具有复杂性，需要对几万个代码进行理解。所以，教学课程的突出点应该在学校与用人企业相结合的条件下，对所有学员进行一体化教学，从理论知识研究到无线技术压法再到最后的实践应用，充分利用好一体化的教学模式。在日常教学中，课程要按照无线传感网络技术的组织架构设置，然后根据高职学生的实际情况和无线传感网的特性，将课程内容分为若干个子项目或功能模块。每个项目要与实际的无线传感网络设备结合，以无线传感技术及其应用为主线，对物联网无线传感网络技术进行深入研究。在学习中，要明确每个项目的目标、要求、相应知识、技能实践、技能拓展等全方面的组织内容，从基础开始，由简单到深入地全面学习无线传感网络技术。

3 教学内容分析

根据无线传感系统的结构类型来看，无线传感网络系统的应用教学内容大致分为7个项目：（1）了解无线传感网络。（2）CC2530的基本构建应用。（3）Basic RF无线通信的应用。（4）Zigbee的应用和组网。（5）蓝牙4.0的无线通信应用。（6）GPRS无线通信技术的应用。（7）WiFi无线通信技术的应用。以上7个项目具有紧密的相连性，在组成结构上一环扣一环，教学内容从浅到深、由简单到复杂，按照从基础到应用、从应用到技术研究、从研究到技术拓展的层次，一步步充分了解和学习无线传输网络技术。

在课程开展的同时，要结合理论与实践。不但注重理论的学习，也要引进实际应用案例和具体的实现架构，将理论知识与实践案例进行结合，通过将每个项目细化为若干个小任务，在全面的理论知识学习和技能培训中实施教学，有助于学生职业素养的培养和专业项目任务的完成。这样不但能够增强学生无线传感网络技术方面的专业能力，也能为学生就业创造更强的竞争力，在培养学生全方位能力的同时，实现学生能力与企业需求的无缝对接，能够更好地为社会主义的进步添砖加瓦。

4 课程目的分析

高校“物联网无线网络构建技术”课程的开展是为了适应社会的发展，更好地为社会经济发展提供动力，为企业培养专业的技术人才。当今社会对人才的需求不仅有技术方面的要求，更需要的是实践和工作能力，对于高层管理者则更需要综合素质能力。结合当今企业对无线传感网络技术人才的需求，针对无线传感网络的技术要点，依托现有的教育资源，对专业人才可以进行以下3个方面的课程教学培训，力求培养出更符合企业需求的专业性人才。

4.1 知识学习

（1）学习蓝牙、WiFi、Zigbee等典型的短距离无线通信网络技术及其应用 。这类技术是后续技术的基础，只有具备扎实的基本功才能为后续学习奠定基础。（2）学习IAR，Smartrf Flash Programmer等编辑软件菜单的功能应用，此编辑器的学习能够推进技术的深入研究和理解。（3）对CC2530单片机的FPIO、定时器、串口等各个部门基本组件的原理进行深入了解。（4）掌握Basic RF Layer的工作模式和模拟量、开关量、逻辑量3种传感器的工作原理。（5）掌握Z-Stack协议栈的结构基本概念和网络管理，Z-Stack协议栈是编码的基础，只有充分掌握和理解Z-Stack协议栈，才能更好地理解无线传输网络技术。（6）学习BLE协议栈的串口通信、主机传输技术等，传输技术的准确性是保证无线传输技术实现的基础。（7）学习拔打电话、读取短信和发送指令。（8）详细了解WiFi无线通信技术应用的相关知识。

4.2 能力培养

（1）对于IAR，Smartrf Flash Programmer，Z-Stack等软件要能正确地安装和使用。（2）要能熟练地使用CC2530软件，并理解基本组件。（3）要能熟练运用模拟量、开关量、逻辑量3种传感器的信号采集功能。（4）能够熟练运用Basic RF的无线采集功能与网络组件功能。（5）能熟练地实现Zigbee无线网络的串口通信、无线点对点通信、串口绑定等。（6）能够获取网络结构、Zigbee无线网络的传感器数据采集和远程监控等。（7）能够熟练开发基于BLE协议栈的串口透传、手机与蓝牙通信等项目。（8）熟练地运用AT指令来控制通用分组无线服务（General Packet Radio Service，GPRS）无线通信模块。（9）能实现WiFi无线通信功能。

4.3 素质培养

（1）具有良好的团队合作精神。（2）具有良好的动手能力和求真务实的工作作风。（3）具有良好的语言表达能力并能通过文字叙述。（4）具有良好的组织协调、团队配合能力。（5）具有创新能力，注重能力的拓展。（6）具有良好的职业道德和职业操守以及规范操作能力。

理论知识是衡量一个技术性人才的标准，所以，理论知识不能荒废。但是高职院校更应该注重學生实践能力的培养，在培养过程中要注重学生自身的能力，根据学生特点制定相应的人才培养方案，因材施教。兼具专业能力和职业素养才能满足无线传输网络领域企业对人才的需求。所以，高职院校学生只有通过全方位的培训学习，才更能适应企业的发展需求。

5 教学实施

在教学的实施过程中，大多数课堂内容都是以实体传感网络搭建为主，所以，要采用课堂理论教学和实践教学相结合的教学模式，以项目任务为导向进行学习。在实际的课堂学习中，教师要对学生进行引导，以学生的思维为主，从侧面进行指导。在课堂上，理论知识讲解完毕后，教师要组织学生进行实践练习。练习的方法是将班级学生模拟分组，每个分组模拟一个公司的创立，然后在课堂上进行项目竞争分析。理论知识可以由学生自主查阅资料完成并制作对应的PPT，这样既能拓宽学生的知识面，又能增强学生的自主学习能力，对学生的发展非常有利。然后，对双方的模拟公司进行流程讲解和竞争，在竞争的过程中双方可以自由发挥，这样能锻炼双方学员的语言组织能力，在竞争中学习，在竞争中进步。最后由教师进行总结评论，对双方的流程和观点进行分析，作出合理的评判。在评判的过程中要采用多种手段，如多媒体等。这种学习方法能够使学生在学习理论知识的同时，进行操作实践，养成学生边学习、边练习的好习惯，实现学中带做、做中带学这种真正的一体化教育模式。

以Basic RF Layer的任务目标为例，首先，要让学生明白项目的任务目标，充分了解Basic RF技术无线通信的各种内容，补充相关的学习内容，通过对项目的功能需求进行分析定位从而确定实施方案。其次，根据实际情况选择传感器和通信模块。最后，实现硬件和软件的调试功能，完成此次目标。完成后由学生书写此目标的详细报告，然后由教师审核，评定目标的完成情况，并及时发现过程中的不足，对学生进行指导。“物联网无线传感网络构建技术”课程的实施还要采用学校与企业相结合的模式，让学生在学习中工作、在工作中进步。

要对“物联网无线传感网络构建技术”课程进行教学评价和考核。考核内容是无线传感技术理论知识和实践的结合形式。在考核成绩中，理论知识占2/5，实践能力占3/5，这样能够更好地提升学生的实践能力，避免学生只学习理论知识而忽视实践能力的提升现象。理论考核要以汇报的形式进行，学生根据对整体知识的学习情况制作相应的PPT进行汇报演讲，实践考核可以根据企业的要求，对学生进行简单的实践能力应用考核，通过考核激发学生对无线传感网络技术的兴趣，从而努力学习。

6 结语

通过“物联网无线传感网络构建技术”课程在高职院校的开展情况分析，能够体现无线传感网络技术的重要性。此课程不仅能够提高学生的就业竞争力，更能提高学生的自主学习能力和创新能力，再经过素质方面的加强培训，定能培养出更适合社会经济发展需求的人才。

[参考文献]

[1] 杨琳芳.无线传感网络技术与应用项目化教程[M].北京：机械工业出版社，2017.

[2] 刘林涛.任务驱动教学模式的研究与实践[J].现代教育科学，2014（12）：12-14.

[3] 钱志鸿，王义君.物联网技术与应用研究[J].电子学报，2012（5）：1023-1029.

基金项目：长江职业学院国家物联网应用技术协同创新中心项目“基于人工智能背景的《面向对象程序设计》课程改革”