《無線傳感網(wǎng)絡(luò)》自主學習資源推薦服務(wù)平臺建設(shè)探討

彭維平　宋成　倪水平

【摘 要】針對碩士研究生《無線傳感網(wǎng)絡(luò)》課程涉及的核心技術(shù)多、領(lǐng)域?qū)挕①Y源內(nèi)容差異化大等問題，提出了建設(shè)面向研究生教學的自主學習資源服務(wù)推薦平臺的思想，基于云服務(wù)平臺，運用智能服務(wù)推薦算法，依據(jù)學習者的層次、專業(yè)技術(shù)水平和研究發(fā)展方向等信息進行綜合分析，實現(xiàn)精準資源推薦服務(wù)以及定制化專業(yè)教學資源推薦服務(wù)。

【關(guān)鍵詞】無線傳感網(wǎng)絡(luò);自主學習;精準資源推薦;定制化

中圖分類號： TP212.9-4;TN929.5-4;G642 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）27-0148-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.27.065

【Abstract】Aiming at the problems of the core technology， wide field and different resource content of the masters “Wireless Sensor Network” course， the idea of building a self-learning resource service recommendation platform for postgraduate is proposed. According to the level of learners level， professional technology level and research development direction， the cloud service platform uses the intelligent service recommendation algorithm to realize the accurate resource recommendation service and the customized resource recommendation service.

【Key words】Wireless Sensor Network; Self-learning; Accurate resource recommendation; Customized

0 引言

面向研究生階段開設(shè)的《無線傳感網(wǎng)絡(luò)》課程與本科生階段開設(shè)的《無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》相比，不同的地方在于：前者是從無線通信和數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)的角度，分析無線傳感網(wǎng)從物理層到應(yīng)用層的技術(shù)原理，為研究生提供從網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計到每一層相關(guān)協(xié)議和算法設(shè)計的思路和方法，涵蓋了數(shù)字編碼、信道占用、路由、定位、時間同步、數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)安全等多方向、多領(lǐng)域的內(nèi)容;后者更側(cè)重于相關(guān)技術(shù)的設(shè)計、開發(fā)與應(yīng)用。而針對研究生的教學，僅僅通過有限的課堂和實驗教學是遠遠不夠的，需要研究生們通過自主學習去學習傳統(tǒng)的設(shè)計理念和思想，通過分析已有的協(xié)議和算法去發(fā)現(xiàn)問題，并通過自己的創(chuàng)新去解決問題。同時，由于信息技術(shù)的發(fā)展日新月異，也要求學習者不斷加強學習、不斷更新知識和提高技能。因而，規(guī)劃和設(shè)計一個既能供物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)或研究方向的學生，也能供相關(guān)專業(yè)從業(yè)人員進行自主學習的專業(yè)教學資源服務(wù)推薦平臺具有重要的意義[1]。

1 課程資源現(xiàn)狀

目前，在《無線傳感網(wǎng)絡(luò)》課程的研究生教學過程中存在較多問題[2]，單從課程學習資源方面來說，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）絕大多數(shù)教材和教學資源的課程體系偏重設(shè)計和開發(fā)，以技術(shù)應(yīng)用為主，不適合研究生教學。

（2）網(wǎng)絡(luò)資源較為分散，層次參差不齊。

（3）大多數(shù)經(jīng)典協(xié)議和算法只有理論部分，缺乏核心技術(shù)算法資源。

（4）注重理論、協(xié)議分析和算法設(shè)計的自主學習資源極少。

（5）對學科和方向前沿性的內(nèi)容涉及少，無法緊跟技術(shù)前沿，內(nèi)容更新慢。

2 服務(wù)推薦平臺的設(shè)計思路

建設(shè)適合于研究生教學以及自主學習的資源推薦服務(wù)平臺其關(guān)鍵點在于：首先，要解決資源建設(shè)的問題，需要有更多更好的優(yōu)質(zhì)專業(yè)教學資源，除了教學課件，更重要的是該課程所涉及到的眾多協(xié)議原理和仿真算法;其次，要解決資源如何利用的問題，采用何種形式提高利用率，提高用戶體驗?；谏鲜鲂枨?，自主學習的資源推薦服務(wù)平臺的建設(shè)擬采用以下思路：

2.1 整合優(yōu)質(zhì)專業(yè)教學資源，實現(xiàn)資源共享

對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)平臺上的優(yōu)質(zhì)教學資源進行收集和整理，按照不同的技術(shù)水平進行層次化分類，同時根據(jù)無線傳感網(wǎng)絡(luò)中涉及到的關(guān)鍵技術(shù)，按照不同的研究方向進行資源聚合，將所有資源集中存儲在云平臺。通過云平臺實現(xiàn)資源集中共享，并通過云服務(wù)提供按需服務(wù)。由此，可以實現(xiàn)跨地域的優(yōu)質(zhì)專業(yè)教學資源整合，最終實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)學習資源的共享[3-4]。

2.2 學習資源定制化服務(wù)

根據(jù)學員在基礎(chǔ)理論和研究方向上的個體特性，有針對性地為不同的學習者提供一種能滿足學習者的個性化學習資源需求的定制服務(wù)。首先，抽取出一般性的需求要素，建立通用的用戶需求模型;然后，依據(jù)定制化需求，抽取個性化的服務(wù)需求要素，構(gòu)建出滿足其個性化學習需求的用戶需求模型;最后，根據(jù)服務(wù)推薦與服務(wù)組合技術(shù)為學習者提供個性化的學習資源。

2.3 學習資源精準推薦服務(wù)

除了為學習者提供資源定制服務(wù)外，更重要的一點是根據(jù)學習者的歷史狀態(tài)數(shù)據(jù)（學習者的學習層次、知識背景、研究方向以及興趣點等），為其提供更加精準的學習資源推送服務(wù)。

3 服務(wù)推薦平臺實施方案

3.1 構(gòu)建層次化的課程體系

首先，進行校企合作，充分利用物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的優(yōu)質(zhì)資源，服務(wù)于學生培養(yǎng)工作。以作者所在的河南理工大學為例，我們先后和焦作市神盾科技有限公司、北京聯(lián)創(chuàng)中控科技有限公司、深圳市神盾科技有限公司等建立了合作關(guān)系，通過對物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的調(diào)研，了解物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的典型工作流程、物聯(lián)網(wǎng)工程領(lǐng)域的主流技術(shù)、具體的崗位要求等，對企業(yè)現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)集成項目進行任務(wù)分解，根據(jù)崗位要求設(shè)定合理的學生培養(yǎng)方案，以此為基礎(chǔ)進行課程體系的優(yōu)化。其次，引進企業(yè)或高校的優(yōu)質(zhì)教學資源為我所用，緊跟技術(shù)前沿，加強學生的就業(yè)競爭力。

3.2 專業(yè)教學資源平臺的設(shè)計與規(guī)劃

3.2.1 基于云計算的專業(yè)教學資源平臺結(jié)構(gòu)

平臺采用模塊化和分層的設(shè)計理念，將數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)邏輯處理和資源服務(wù)與展現(xiàn)分三層實現(xiàn)，如圖1所示。

資源層用以存儲各種系統(tǒng)數(shù)據(jù)、課程資源以及歷史訪問日志數(shù)據(jù)等信息。業(yè)務(wù)邏輯處理層實現(xiàn)兩大類處理邏輯功能，一是與管理相關(guān)，二是與資源定制與推薦相關(guān)。其中，與資源定制與推薦相關(guān)的業(yè)務(wù)邏輯包括通用用戶需求模型、個性化定制服務(wù)模型、精準資源推薦服務(wù)模型以及資源服務(wù)匹配算法。應(yīng)用層將資源平臺中的資源及相關(guān)信息展示出來，并提供服務(wù)及管理接口。主要包括平臺管理功能，資源定制服務(wù)接口和資源精準推薦服務(wù)接口。

3.2.2 專業(yè)教學資源平臺的功能模塊

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教學資源庫建設(shè)緊密圍繞物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的人才培養(yǎng)方案，根據(jù)“知識+技能+專業(yè)素質(zhì)”三位一體的能力基本框架，利用云計算平臺，構(gòu)建專業(yè)教學資源庫。其主要功能模塊包括個人管理、交互管理、教學管理、課程庫管理、資源庫管理、系統(tǒng)管理等六部分，通過專業(yè)教學資源庫各個模塊的建設(shè)，創(chuàng)造一個具有專業(yè)特色、具備共享性、互動性和可擴展性的教學資源庫。專業(yè)教學資源庫的框架如圖2所示。

3.3.3 定制化與智能服務(wù)推薦平臺滿足各層次需求

設(shè)計一套具備情景感知的學習資源服務(wù)智能推薦方法。該方法首先獲取學習者的用戶信息（主要包括行業(yè)背景、學歷背景、工作崗位、業(yè)務(wù)需求等），獲取學習者當前所處的情景信息，準確地確定學習者的需求，構(gòu)建出用戶需求模型;然后，根據(jù)所構(gòu)建的需求模型，依據(jù)服務(wù)推薦技術(shù)，從眾多的學習資源中，找出最能滿足該需求模型的學習資源，或者，通過對學習資源的整合，構(gòu)成最能滿足該需求模型的學習資源，智能地為用戶提供與之相匹配的學習資源。用戶登陸進入資源庫后，針對不同類型的用戶，平臺將呈現(xiàn)不同的學習資源。

4 結(jié)束語

利用現(xiàn)有的云平臺技術(shù)建設(shè)《無線傳感網(wǎng)絡(luò)》自主學習資源推薦服務(wù)平臺，為不同層次、不同背景、不同研究方向的學習者提供自主學習資源推薦服務(wù)以及定制化教學資源推送服務(wù)，可以滿足各種不同的個性化需求，有助于學生鍛煉和提高其獨立開展科研的能力和水平，為工科類研究生協(xié)議或算法類課程提供一定的教學改革參考。

【參考文獻】

[1]陳輝，李敬兆，詹林.物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)和專業(yè)建設(shè)探索[J].計算機教育，2014（4）：13-17.

[2]李小龍，黃廷磊.“無線傳感器網(wǎng)絡(luò)”研究生課程的教學改革與研究[J].成功（教育），2011（11）：13.

[3]彭維平，宋成，倪水平.共享型物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教學資源平臺建設(shè)探討[J].科技視界，2017（12）：71+17.

[4]朱靜宜.新興產(chǎn)業(yè)下高校物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)共享型教學資源庫建設(shè)[J].計算機教育，2012（9）：60-63.