無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教學(xué)形式及內(nèi)容“超市化”研究

孫偉峰, 孔祥杰, 夏 鋒, 惠 煌

(大連理工大學(xué) 軟件學(xué)院, 遼寧 大連 116620)

無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教學(xué)形式及內(nèi)容“超市化”研究

孫偉峰, 孔祥杰, 夏 鋒, 惠 煌

(大連理工大學(xué) 軟件學(xué)院, 遼寧 大連 116620)

在無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)內(nèi)容和形式改革、上課和實驗結(jié)合、課內(nèi)和課外互動結(jié)合、培養(yǎng)學(xué)生研究能力等方面進行探索和實踐,提出理論課和實驗課的內(nèi)容“超市化”、方案“草根化”、理論和實踐聯(lián)系“一體化”、科研及實驗場地“自由化”的教學(xué)思路和方法,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)生利用課外時間加強科研能力的培養(yǎng)和實驗動手能力的培養(yǎng),讓每一位學(xué)生都可以成為無線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計者,在實踐教學(xué)中取得了良好的效果。

無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù); “超市化”; 教學(xué)實踐

“無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)”一直是是計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)的必修課,大多國內(nèi)外院校都開設(shè)了這門課程。計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科,目前更注重培養(yǎng)具有理論基礎(chǔ)的工程型高級人才為目標,越來越注重實踐教學(xué),注重培養(yǎng)學(xué)生能力,培養(yǎng)可以勝任崗位要求的能力,并針對從事專業(yè)職業(yè)工作所需要的專業(yè)知識、技能來制定相應(yīng)的培養(yǎng)方案,決定相應(yīng)的教學(xué)方法、步驟、內(nèi)容及考核方式,從而保證學(xué)生具備從事某種職業(yè)的實踐能力,使理論與實踐緊密地融合在一起[1]。我國從物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)開設(shè)以來,“無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)”就是物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程的基石。無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)范圍廣泛[2-4]、內(nèi)容涉及多個知識領(lǐng)域。本文從無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教學(xué)中出現(xiàn)的問題,針對這些問題,提出教學(xué)形式和內(nèi)容的改革方法,并通過教學(xué)實踐取得了良好的效果。

1 無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)存在的主要問題

1.1 教材滯后

無線網(wǎng)絡(luò)的新技術(shù)、新產(chǎn)品不斷升級換代,但是相關(guān)的課程內(nèi)容卻沒有及時更新,或者略為滯后。比如現(xiàn)在常用的民用無線網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)是820.11N標準了,但是教材上還是在介紹802.11A/B等的標準。目前“無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)”教材較多,其中最為經(jīng)典的是Steve Rackley著的WirelessNetworkingTechnology[5],該教材作為物聯(lián)網(wǎng)工程與技術(shù)規(guī)劃教材由電子工業(yè)出版社出版了中文翻譯版[6]，雖說出版時間是2012年,但該教材的內(nèi)容是依據(jù)2007年的原著內(nèi)容翻譯的,同樣內(nèi)容滯后。其他的相應(yīng)教材,如《無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)導(dǎo)論》[7]、《無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教程——原理、應(yīng)用與仿真實驗》[8]、《無線局域網(wǎng)搭建與管理》[9]、《無線局域網(wǎng):WLAN原理技術(shù)與應(yīng)用》[10]等教材也或是專而不全,或是全而不專,特別是無法跟上日益增快的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和設(shè)備的發(fā)展。

對于無線網(wǎng)絡(luò)實驗,包括無線網(wǎng)絡(luò)實驗設(shè)備、實驗技術(shù)指導(dǎo)書、實驗內(nèi)容等也有此類問題。對于無線網(wǎng)絡(luò)實驗,最基本的要求是掌握組建無線局域網(wǎng)、管理無線局域網(wǎng)、解決實際問題的操作能力,然而,由于場地及資金制約,很多學(xué)校缺乏專門的無線網(wǎng)絡(luò)實訓(xùn)的實驗室,不能勝任目前的教學(xué)實驗需求,不能采用以實際案例為載體、“教學(xué)做”一體[11-12]、任務(wù)驅(qū)動的教學(xué)方式,讓學(xué)生掌握無線網(wǎng)絡(luò)的知識,掌握建構(gòu)、維護無線局域網(wǎng)的能力。而有的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(如藍牙技術(shù)),基于IEEE 902.11的無線ad hoc網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng),是學(xué)生自己就可以用筆記本計算機自帶的無線網(wǎng)卡實現(xiàn)的。

1.2 課程考核

對于課程考核問題,傳統(tǒng)的考核方式采用閉卷筆試的考試形式,重點考查理論知識,重理論輕實踐?？己朔绞绞菇虒W(xué)活動重心偏離了正確方向,挫傷了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,教學(xué)效果和結(jié)果很不理想，而且有些無線通信、無線標準特點等,類似于漢語中的生僻字,是要查字典(手冊)才會知道的,讓學(xué)生去記憶這些可能以后根本用不上的內(nèi)容,也違背了教育的最初目的。

2 無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的教學(xué)方法

2.1 教學(xué)內(nèi)容的“超市化”

“無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)”的教學(xué)內(nèi)容和實驗內(nèi)容多,可選的種類也多樣,設(shè)計并實現(xiàn)了由學(xué)生參與進行教學(xué)內(nèi)容和實驗內(nèi)容的選擇。

對“無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)”中的理論課部分,設(shè)計必選內(nèi)容和可選內(nèi)容。無線網(wǎng)絡(luò)的基本通信原理、基礎(chǔ)協(xié)議標準和基本應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)等列為必選內(nèi)容,而對于最新的研究進展或應(yīng)用發(fā)展，如LTE、智能家庭網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)新應(yīng)用等內(nèi)容,則列舉出提綱由學(xué)生自主選擇。學(xué)生的上課內(nèi)容由此2方面組合決定。同時用“打包”的方法,對內(nèi)容相近的系列課程內(nèi)容進行“促銷”,如無線網(wǎng)絡(luò)信道分配、無線通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展、無線TCP協(xié)議綜述及改進、IEEE802.11系列協(xié)議特點及比較、近場通信(藍牙、紅外、UWB)的應(yīng)用、原理及前景展望等,既能覆蓋無線網(wǎng)絡(luò)的多項教學(xué)內(nèi)容又要讓學(xué)生對技術(shù)發(fā)展有條理性、延續(xù)性的認識,達到“一葉知秋”的全局認識效果,而避免“盲人摸象”分割的局限認識。

對“無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)”的課內(nèi)實驗部分,也采取類似的方法,以基礎(chǔ)的配置、組網(wǎng)、分析等實驗作為基礎(chǔ)。對于可選的多個實驗內(nèi)容,因?qū)嶒瀸W(xué)時只有12個學(xué)時,學(xué)時有限,學(xué)生從可做實驗中進行選擇,各組分別進行。把可選內(nèi)容分為不同的類別,每個類別列舉2～3個題目,由學(xué)生根據(jù)自己的興趣去選擇。最后還可以讓有能力的學(xué)生用“網(wǎng)絡(luò)綜合實驗”的有線部分同無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)合,配置相應(yīng)的路由、接入控制等,做一個系統(tǒng)的組網(wǎng)和測試實驗，也是由學(xué)生根據(jù)自己的情況進行實驗內(nèi)容上“超市化”選擇。

2.2 理論研究和實驗方案設(shè)計的“草根化”

對于學(xué)生的方案,通過引導(dǎo)和討論,以學(xué)生提出的研究內(nèi)容或?qū)嶒炘O(shè)計為基礎(chǔ),經(jīng)過完善發(fā)布到“超市貨架”上,并進行宣傳,讓學(xué)生能感到這種光環(huán)效應(yīng),提高學(xué)生整體的積極性。

在理論課上,這種“草根化”是以課題研究為依托、發(fā)表科研論文為目的,主要吸引畢業(yè)后準備出國和保研、考研的學(xué)生。例如,學(xué)生對某個課題有興趣并有了一定的認識,要對學(xué)生單獨給以引導(dǎo),對問題進行研究、分析(或建模),提出改進方案并用仿真或?qū)嶒灥姆椒▉眚炞C,加強學(xué)生的科研能力。

在實驗課上,主要吸引畢業(yè)后去就業(yè)的學(xué)生,加強動手能力的培養(yǎng)。鼓勵學(xué)生用已有的有線網(wǎng)絡(luò)實驗基礎(chǔ)和無線網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)實驗進行擴展,真正做出“有線—無線”結(jié)合網(wǎng)絡(luò)的實驗,并在其上能運行基本的Internet協(xié)議。對于這種實驗的設(shè)計會有很多種組合,在有多種實驗方案選擇的情況下,根據(jù)教師和學(xué)生的“投票”來決定實驗方案是否能夠列舉到“超市貨架”上。同樣對相應(yīng)的學(xué)生和實驗進行明星效應(yīng)的宣傳,激發(fā)學(xué)生的興趣,并特別鼓勵通過對實驗中發(fā)現(xiàn)的問題進行研究、提出理論解決方案,再通過實驗對解決方案的有效性進行驗證,實現(xiàn)理論和實踐的“一體化”聯(lián)系。

2.3 課內(nèi)和課外時間和場地的“自由化”

由于科研和實驗的特性,無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)需要平時不斷地思考和動手,并且高年級本科生大多都有自己的無線設(shè)備,如筆記本計算機、無線網(wǎng)卡、無線路由器等,實行課內(nèi)和課外時間和場地的“自由化”,鼓勵學(xué)生在課內(nèi)和課外都進行研究和實驗。

3 無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教學(xué)實踐

針對無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程中出現(xiàn)的問題,大連理工大學(xué)軟件學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系對無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程內(nèi)容和形式進行改革,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生的科研能力和實驗動手能力。根據(jù)本文提出的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教學(xué)內(nèi)容“超市化”、方案設(shè)計“草根化”的理論,在實際中進行課程改革的教學(xué)實踐,在無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課內(nèi)實驗中,我們將無線網(wǎng)絡(luò)實驗分為了必選網(wǎng)絡(luò)實驗和可選網(wǎng)絡(luò)實驗2類。必選網(wǎng)絡(luò)實驗由教師指定題目,培養(yǎng)學(xué)生實驗的基礎(chǔ)能力;可選網(wǎng)絡(luò)實驗由學(xué)生根據(jù)自己的興趣進行選擇,也可以由學(xué)生根據(jù)自己的實際情況,靈活地進行實驗內(nèi)容上的“超市化”選擇。

大連理工大學(xué)軟件學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程系針對2013年秋季11級本科生物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)47人進行無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實驗,其中4人一組,分成12組,學(xué)生除了必做實驗(見表1)之外,還需要根據(jù)興趣在可選實驗題目(見表2)中選擇1～2題進行實驗。

表1 無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)必選實驗內(nèi)容安排

表2 無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可選實驗內(nèi)容安排

從教學(xué)實踐結(jié)果分析,學(xué)生基本都完成了對“胖”AP、“瘦”AP的測試實驗,能夠自主地對實驗課題進行查找資料、分析問題、解決問題;而在選做實驗中,大部分學(xué)生都選擇了較簡單、實用的家用無線設(shè)備的測試實驗,這是由于家用無線路由器的測試與日常生活中的實際應(yīng)用緊密關(guān)聯(lián),實驗內(nèi)容具備了實用價值和進一步可能的實踐空間,學(xué)生可以快速地將實驗課程中學(xué)習(xí)到的網(wǎng)絡(luò)知識應(yīng)用到日常生活中,提高了學(xué)生對無線網(wǎng)絡(luò)實驗的興趣和學(xué)習(xí)的積極性。

4 結(jié)束語

本文探討了無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生通過采用理論課和實驗課的內(nèi)容“超市化”、方案“草根化”、理論和實踐聯(lián)系“一體化”、科研及實驗場地“自由化”的教學(xué)方法,通過采用以“寓教于樂”、“電子積木”的方式改進教學(xué)內(nèi)容的選取方式、根據(jù)技術(shù)發(fā)展推動內(nèi)容的“產(chǎn)品”更新,調(diào)動了學(xué)生“以我為主”的學(xué)習(xí)、研究及參與的積極性,逐步培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和科研的能力。

通過在無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程中進行教學(xué)形式和內(nèi)容改革的教學(xué)實踐,學(xué)生由被動變?yōu)橹鲃印Ｔ诶碚撜n中,學(xué)生對課程的興趣和學(xué)習(xí)、研究的積極性有了明顯的提高。在實驗中,學(xué)生的科研能力和實驗動手能力也有較好的表現(xiàn)。

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Research on “Supermarket” of teaching form and content by using wireless network technology

Sun Weifeng, Kong Xiangjie, Xia Feng, Hui Huang

(School of Software,Dalian University of Technology,Dalian 116620,China)

A method of cultivating research ability of students and reforming content and form of teaching by using wireless network technology is proposed.The method is to stimulate students’ interest and develop students’ practical ability by “Supermarket” of theoretical courses and experimental courses,“Oot” of program,“Integration” of theory and practice,“Liberalization” of research and experimental field,so that every student can become a designer of wireless networks technology,and has achieved good results in practical teaching.

wireless network technology; “supermarket”; practical teaching

2014- 11- 27 修改日期：2014- 12- 05

國家自然科學(xué)基金資助項目(61103233);大連理工大學(xué)遠程教改重點項目(ZD2014029);大連理工大學(xué)遠程教改重點項目(ZD2014038)

孫偉峰(1978—),男,山東萊州,博士,副教授,研究方向為無線網(wǎng)絡(luò)分布式網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)Qos等

E-mail：wfsun@dlut.edu.cn

惠煌(1974—),男,新疆石河子,碩士,高級工程師,軟件學(xué)院實驗中心副主任,主要從事計算機網(wǎng)絡(luò)教學(xué)研究和計算機學(xué)科實驗教學(xué)平臺的研發(fā)管理工作.

E-mail：silkroader@vip.163.com

G642.0

B

1002-4956(2015)6- 0214- 03