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作者简介：邓贤君（1981—），男，博士，讲师，主要从事无线通信、无线传感器网络相关的教学和科研工作。摘要：基于在无线传感器网络相关领域的研究及在嵌入式领域的研发和教学经历，本文作者从嵌入式的角度对“无线传感器网络”这门课程的教学模式进行了思考和探索。本文总结了“无线传感器网络”课程的特点，对这门课程的理论教学和实验教学方法提出了一些自己独特的建议。
关键词：无线传感器网络；嵌入式；教学方法
伴随着半导体技术、微电子技术、通信技术、计算机技术、网络技术的迅猛发展，20世纪90年代末在美国发端了现代意义的无线传感器网络技术。无线传感器网络有着非常广泛的应用，无论是在国家安全还是在促进社会、经济发展方面均有着广泛的应用前景。
近年，“无线传感器网络”作为一门重要的专业课进入了国内不少大学信息专业的课堂，大学生在本科阶段、硕士阶段就能接触、了解、学习和掌握这门前沿学科，这对于无线传感器网络的研究和教学将起到非常重要的促进作用。2000年以后，国内大部分高校都开设了嵌入式系统相关的课程，包括单片机原理、DSP原理及应用、ARM、FPGA、Linux嵌入式系统等，经过十多年的发展，这些课程的教学积累了丰富的经验，对于嵌入式技术的推动起到了巨大的作用，也促进了嵌入式行业的快速发展。2005年以后，无线传感器网络（WSN）开始进入高校课堂，包括在无线传感器网络基础上发展而来的物联网（IOT）也在2010年以后成为时代的新宠儿。无线传感器网络和物联网作为新兴技术，还有很多问题需要深入进行研究，在这种背景下，把这门课程引入高校的课堂，对教师的教学是一个巨大的挑战。由于这是门新课程，因此对“无线传感器网络”课程的教学如何组织开展探讨和研究具有非常重要的意义。
南华大学相关专业近年来也新开设了这门课，本文作者有着从事嵌入式技术产品研发和高校教学的经历和经验，同时结合作者所从事的无线传感器网络相关主题的研究经历和在读博单位所承担的部分教学经验，本文拟从嵌入式的角度来谈谈对“无线传感器网络”课程教学的一些思考和建议，以供参考。
一、“无线传感器网络”课程的特点无线传感器网络是由部署在感测区域内的微型传感器节点组成，并通过各种无线通信形成的多跳、自组织的网络系统。由于无线传感器网络具有自组织性、分布式处理、协同通信等诸多优点，近年来在环保、农业、工业等领域得到了广泛的应用。“无线传感器网络”这门课程的特点主要有如下三点：
（1）这是一门交叉性学科。无线传感器网络的课程内容涉及面十分广泛，是多学科交叉融合而发展起来的一门新兴学科。这个特点对教师的教学提出了很高的要求，要求教师具备广泛的专业知识、扎实的专业基础。
（2）这是一门工程性、应用性非常强的学科。这就决定了这门课除了课堂教学外，还需要依托实验教学，要通过完善的实验教学体系来使学生掌握和理解这门课程的精髓。
（3）这是一门还在飞速发展中的学科，还远没有达到成熟。要求教师在教学的同时，还需要不断跟进学科前沿，了解研究动态，及时把最新的研究成果传授给学生。
二、“无线传感器网络”课程的教学方法研究与探讨基于“无线传感器网络”这门课程的以上三个显著特点，本文接下来从理论教学和实验教学两个方面来谈谈对这门课程教学的一些建议。
1理论教学
首先，选一本好的教材。一本好的教材对于教师的备课、学生的预习与复习都是非常重要的。当前国内已经涌现出了一批无线传感器网络方面的教材，但是这些教材的质量良莠不齐，所以教师在选择教材上要慎之又慎。其次，教师在上课之前要积极认真备课。当前国内这门课程的师资很缺乏，很多上这门课的教师都没有专门从事无线传感器网络研究的经历，也没有实际参与过这方面的项目开发，所以这就对教师的备课提出了很高的要求。如前所述，这门课程是多学科融合的交叉学科，要把这门课程所涉及的知识点讲透彻、让学生容易接受和理解，教师自己要先理解透彻，而要做到这一点是非常不容易的。教学内容方面，个人认为需要在课堂上介绍无线传感器网络的基本概念、发展历程及主要支撑技术，如定位技术、同步技术、数据管理技术和服务质量管理等。最后，为了上好这门课，教师需要时刻关注、跟踪这门技术的发展动态，积极投入到无线传感器网络的研究中去。科研与教学相互促进，相辅相成，没有科研的教学好比无源之水，对于无线传感器网络这类正在高速发展的学科，更是如此。
2实验教学
实验教学对于“无线传感器网络”这门工程性、实践性很强的课程的教学成效起着重要作用。但是由于这是一门新兴课程，实验教学采用什么设备、如何组织、授课学时等，目前在开设这些课程的高校之间并没有统一的意见。
（1）实验教学设备方面：国内现在有不少教学仪表公司都开发了针对高校学生学习无线传感器网络用的实验箱系统，系统提供的实验基本上包含了传感器网络的核心技术知识点的训练，而且价格方面也比较优惠，性价比比较高。此外，授课教师或者团队可以基于嵌入式系统设计的基本方法，利用已有的嵌入式实验设备来“发明”传感器网络的新设备。保证这些设备能够联网，可以考虑将8位处理器如C8051和32位的处理器如ARM、DSP等进行结合，来搭建一个基本的实验设计平台，这样做的优点是可以充分利用已有的教学资源，激发教师和学生的创造力，同时又可以大大节省采购设备的成本，一举两得。
（2）实验课组织方面：建议采用“从小到大、循序渐进”的方式，首先完成一个小规模的网络部署，以加强学生对实际部署场景的把握，然后循序渐进，从简单的程序开始，一步步加强程序的复杂程度和功能，直到整个网络功能完善，达到节能、运行生命周期长、有效完成某项应用的目的。
（3）实验教学方法方面：建议采用“基本 拓展”模式。在基础阶段，通过讲解和引导，由学生亲自组队动手完成传感器网络的部署和测试，并且要求任务完成后，要提交正式的实验报告，并在班上进行交流互动，通过整个环节来促进学生对课堂理论教学部分所讲授的知识进行深入理解。拓展阶段，采用“第二课堂”模式和电子设计大赛培训模式，给学生一项具体任务及一些指标和一定的时间期限，让学生充分发挥主观能动性，自由组队，自由发挥，努力完成任务。在任务完成后，教师和学生一起进行评测，总结经验和教训，让学生能对所学知识有更深入的理解和掌握。通过这种模式，能培养学生的创新思维和运用所学知识发现问题、分析问题和解决问题的能力。
本文作者结合自己在无线传感器网络领域的研究和教学经历，根据这门课程的特点，对这门课程如何进行理论教学和实验教学进行了研究与探讨，并提出了一些建议，这些建议对于高校教师如何进行“无线传感器网络”的教学具有一定的参考价值。
参考文献：
孙利民.无线传感器网络.北京：清华大学出版社，2005.
胡四泉，王志良.“无线传感器网络”课程实验教学探讨.中国电力教育，2010（31）.
关键词：无线传感器网络；嵌入式；教学方法
伴随着半导体技术、微电子技术、通信技术、计算机技术、网络技术的迅猛发展，20世纪90年代末在美国发端了现代意义的无线传感器网络技术。无线传感器网络有着非常广泛的应用，无论是在国家安全还是在促进社会、经济发展方面均有着广泛的应用前景。
近年，“无线传感器网络”作为一门重要的专业课进入了国内不少大学信息专业的课堂，大学生在本科阶段、硕士阶段就能接触、了解、学习和掌握这门前沿学科，这对于无线传感器网络的研究和教学将起到非常重要的促进作用。2000年以后，国内大部分高校都开设了嵌入式系统相关的课程，包括单片机原理、DSP原理及应用、ARM、FPGA、Linux嵌入式系统等，经过十多年的发展，这些课程的教学积累了丰富的经验，对于嵌入式技术的推动起到了巨大的作用，也促进了嵌入式行业的快速发展。2005年以后，无线传感器网络（WSN）开始进入高校课堂，包括在无线传感器网络基础上发展而来的物联网（IOT）也在2010年以后成为时代的新宠儿。无线传感器网络和物联网作为新兴技术，还有很多问题需要深入进行研究，在这种背景下，把这门课程引入高校的课堂，对教师的教学是一个巨大的挑战。由于这是门新课程，因此对“无线传感器网络”课程的教学如何组织开展探讨和研究具有非常重要的意义。
南华大学相关专业近年来也新开设了这门课，本文作者有着从事嵌入式技术产品研发和高校教学的经历和经验，同时结合作者所从事的无线传感器网络相关主题的研究经历和在读博单位所承担的部分教学经验，本文拟从嵌入式的角度来谈谈对“无线传感器网络”课程教学的一些思考和建议，以供参考。
一、“无线传感器网络”课程的特点无线传感器网络是由部署在感测区域内的微型传感器节点组成，并通过各种无线通信形成的多跳、自组织的网络系统。由于无线传感器网络具有自组织性、分布式处理、协同通信等诸多优点，近年来在环保、农业、工业等领域得到了广泛的应用。“无线传感器网络”这门课程的特点主要有如下三点：
（1）这是一门交叉性学科。无线传感器网络的课程内容涉及面十分广泛，是多学科交叉融合而发展起来的一门新兴学科。这个特点对教师的教学提出了很高的要求，要求教师具备广泛的专业知识、扎实的专业基础。
（2）这是一门工程性、应用性非常强的学科。这就决定了这门课除了课堂教学外，还需要依托实验教学，要通过完善的实验教学体系来使学生掌握和理解这门课程的精髓。
（3）这是一门还在飞速发展中的学科，还远没有达到成熟。要求教师在教学的同时，还需要不断跟进学科前沿，了解研究动态，及时把最新的研究成果传授给学生。
二、“无线传感器网络”课程的教学方法研究与探讨基于“无线传感器网络”这门课程的以上三个显著特点，本文接下来从理论教学和实验教学两个方面来谈谈对这门课程教学的一些建议。
1理论教学
首先，选一本好的教材。一本好的教材对于教师的备课、学生的预习与复习都是非常重要的。当前国内已经涌现出了一批无线传感器网络方面的教材，但是这些教材的质量良莠不齐，所以教师在选择教材上要慎之又慎。其次，教师在上课之前要积极认真备课。当前国内这门课程的师资很缺乏，很多上这门课的教师都没有专门从事无线传感器网络研究的经历，也没有实际参与过这方面的项目开发，所以这就对教师的备课提出了很高的要求。如前所述，这门课程是多学科融合的交叉学科，要把这门课程所涉及的知识点讲透彻、让学生容易接受和理解，教师自己要先理解透彻，而要做到这一点是非常不容易的。教学内容方面，个人认为需要在课堂上介绍无线传感器网络的基本概念、发展历程及主要支撑技术，如定位技术、同步技术、数据管理技术和服务质量管理等。最后，为了上好这门课，教师需要时刻关注、跟踪这门技术的发展动态，积极投入到无线传感器网络的研究中去。科研与教学相互促进，相辅相成，没有科研的教学好比无源之水，对于无线传感器网络这类正在高速发展的学科，更是如此。
2实验教学
实验教学对于“无线传感器网络”这门工程性、实践性很强的课程的教学成效起着重要作用。但是由于这是一门新兴课程，实验教学采用什么设备、如何组织、授课学时等，目前在开设这些课程的高校之间并没有统一的意见。
（1）实验教学设备方面：国内现在有不少教学仪表公司都开发了针对高校学生学习无线传感器网络用的实验箱系统，系统提供的实验基本上包含了传感器网络的核心技术知识点的训练，而且价格方面也比较优惠，性价比比较高。此外，授课教师或者团队可以基于嵌入式系统设计的基本方法，利用已有的嵌入式实验设备来“发明”传感器网络的新设备。保证这些设备能够联网，可以考虑将8位处理器如C8051和32位的处理器如ARM、DSP等进行结合，来搭建一个基本的实验设计平台，这样做的优点是可以充分利用已有的教学资源，激发教师和学生的创造力，同时又可以大大节省采购设备的成本，一举两得。
（2）实验课组织方面：建议采用“从小到大、循序渐进”的方式，首先完成一个小规模的网络部署，以加强学生对实际部署场景的把握，然后循序渐进，从简单的程序开始，一步步加强程序的复杂程度和功能，直到整个网络功能完善，达到节能、运行生命周期长、有效完成某项应用的目的。
（3）实验教学方法方面：建议采用“基本 拓展”模式。在基础阶段，通过讲解和引导，由学生亲自组队动手完成传感器网络的部署和测试，并且要求任务完成后，要提交正式的实验报告，并在班上进行交流互动，通过整个环节来促进学生对课堂理论教学部分所讲授的知识进行深入理解。拓展阶段，采用“第二课堂”模式和电子设计大赛培训模式，给学生一项具体任务及一些指标和一定的时间期限，让学生充分发挥主观能动性，自由组队，自由发挥，努力完成任务。在任务完成后，教师和学生一起进行评测，总结经验和教训，让学生能对所学知识有更深入的理解和掌握。通过这种模式，能培养学生的创新思维和运用所学知识发现问题、分析问题和解决问题的能力。
本文作者结合自己在无线传感器网络领域的研究和教学经历，根据这门课程的特点，对这门课程如何进行理论教学和实验教学进行了研究与探讨，并提出了一些建议，这些建议对于高校教师如何进行“无线传感器网络”的教学具有一定的参考价值。
参考文献：
孙利民.无线传感器网络.北京：清华大学出版社，2005.
胡四泉，王志良.“无线传感器网络”课程实验教学探讨.中国电力教育，2010（31）.