基于翻转课堂的无线传感网教学设计研究

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1、基于翻转课堂的无线传感网教学设计研究摘要：“无线传感网”是物联网专业的一门重要专业基础课，因其课程内容涉及“计算机网络”、“无线传感器”等相关前沿软硬件技术而使得其教学难度大。该文针对此课程的上述特点，采用翻转课堂的教学方案，以“分层路由协议”为例来介绍如何设计“无线传感网”的教学；从而为物联网这个新兴专业的教学提供一个新的教学思路与方案。中国8/vie　　关键词：翻转课堂；无线传感网；分层路由协议；教学方案　　中图分类号：TP393文献标识码：A：1009-3044（2017）04-0098-02　　ResearchonTeach

2、ingDesignofationEngineering，GuizhouUniversityofEngineeringScience，Bijie551700，China）　　Abstract：contentputerakesitdifficulttoteach.Aimedattheabovecharacteristicsofthiscourse，theflippedclassroommodelisusedtodesignteachingprogramsinthispaper.And；　　无线传感网是采用无线传感器为基本单元组成的一种新

3、兴网络，它作为物联网技术的底层网络而得到高度重视[1-3]。在无线传感器网络中，首先需要不同类型的无线传感器在网络的底端获得数据或执行指令，然后由传感器将数据传递给汇聚节点（Sink），再由Sink将数据传入互联网等其他网络从而实现物物互联。因此，学生如若掌握该门技术，需得从硬件上掌握不同种类型的无线传感器的物理特性；还得掌握无线网络的各项协议；更有，需熟练掌握在网络终端下对各�N应用软件进行处理的技术等等。基于上述原因，“无线传感网”这门课程的教学理论性强，覆盖知识面广，应用性特征明显；从而使得教师开展教学的难度大而不适于采用常规

4、教学方案开展教学工作。　　为了更好地对“无线传感网”开展教学工作，本文作者采用目前流行的“翻转课堂”（FlippedClassroom）教学模式来完成教学工作。在传统的教学中，以课堂教学为中心，在授课过程中，以教师为中心，从而使得学生的学是被动式学习；而在翻转课堂教学模式中，将重新分配教学时间，将教学的中心由课堂改为课外，而学习的主角也由教师变为学生[4，5]。在翻转课堂的教学模式下，学生学习的主观能动性将会得到充分的发挥；学生可在课堂学习之外使用各种学习手段来创造性完成学习任务，例如，学生可以使用教师提前录制好的视频或播客，还可借

5、助互联网等先进的信息化设备完成与教师、同学的远程互助学习等；而在课堂教学时，教师不以讲授知识为目的，而是以集中解决学生在自主学习过程中所遇到的难题为目的而展开教学。　　将翻转课堂的教学模式应用于“无线传感网”的课程教学，有利于培养学生的自主学习能力，另外，它也是符合对应用性人才培养的教学方案；本文以本课程的知识点“分层路由协议”为基础，介绍了基于翻转课堂的教学过程与思路，这对将翻转课堂教学模式推广至应用性本科教学具有一定的实践价值。　　1教学知识点　　在无线传感网的分层路由协议中，将网络分为若干个簇[6]，每个簇有一个簇首，各无线传

6、感器节点通过簇首传递数据至Sink，最终由Sink将数据传至其他网络或处理终端进行处理而完成网络互联。基于上述知识点，学生应掌握分层路由协议的网络拓扑结构以及实现网络的组网，然后还需分析网络的性能，再通过大量测试数据得到一个最佳网络性能参数，从而将其应用于实际网络环境；而对于网络性能参数，主要是考虑簇首的选举方案、簇首的轮换机制、簇大小、网络能耗等等。　　基于上述教学知识点，学生需先学习如何构造分层路由协议的网络拓扑；设计簇首选举及轮换的方案，然后使用编程技术来实现这些方案，完成组网的设计与现；并测试相关网络性能参数，以使得网络的各

7、项性能指标达到最佳。　　2教学内容的组织与实施　　基于翻转课堂的教学模式的重点在于通过学生的自主学习以及教师的辅助从而达到掌握知识的目的；因此，基于第1小节对知识点的要求，本文从理论学习、网络拓扑的设计、网络协议编程、网络仿真实验等四个方面来完成教学内容的组织与实施。　　2.1分层路由协议理论学习　　分层路由协议的理论学习为该课程设计的首要阶段，也是非常关键和重要的阶段；这是因为只有坚实的理论基础，才能支撑最终的应用与实践。为完成此阶段的学习任务，教师安排任务如下：