孙伟峰, 孔祥杰, 夏 锋, 惠 煌

(大连理工大学 软件学院, 辽宁 大连 116620)

无线网络技术教学形式及内容“超市化”研究

孙伟峰, 孔祥杰, 夏 锋, 惠 煌

(大连理工大学 软件学院, 辽宁 大连 116620)

在无线网络技术内容和形式改革、上课和实验结合、课内和课外互动结合、培养学生研究能力等方面进行探索和实践,提出理论课和实验课的内容“超市化”、方案“草根化”、理论和实践联系“一体化”、科研及实验场地“自由化”的教学思路和方法,激发学生的学习兴趣,提高学生利用课外时间加强科研能力的培养和实验动手能力的培养,让每一位学生都可以成为无线网络的设计者,在实践教学中取得了良好的效果。

无线网络技术; “超市化”; 教学实践

“无线网络技术”一直是是计算机网络技术专业的必修课,大多国内外院校都开设了这门课程。计算机科学与技术学科,目前更注重培养具有理论基础的工程型高级人才为目标,越来越注重实践教学,注重培养学生能力,培养可以胜任岗位要求的能力,并针对从事专业职业工作所需要的专业知识、技能来制定相应的培养方案,决定相应的教学方法、步骤、内容及考核方式,从而保证学生具备从事某种职业的实践能力,使理论与实践紧密地融合在一起[1]。我国从物联网专业开设以来,“无线网络技术”就是物联网专业课程的基石。无线网络技术范围广泛[2-4]、内容涉及多个知识领域。本文从无线网络技术教学中出现的问题,针对这些问题,提出教学形式和内容的改革方法,并通过教学实践取得了良好的效果。

1 无线网络技术存在的主要问题

1.1 教材滞后

无线网络的新技术、新产品不断升级换代,但是相关的课程内容却没有及时更新,或者略为滞后。比如现在常用的民用无线网络已经是820.11N标准了,但是教材上还是在介绍802.11A/B等的标准。目前“无线网络技术”教材较多,其中最为经典的是Steve Rackley著的WirelessNetworkingTechnology[5],该教材作为物联网工程与技术规划教材由电子工业出版社出版了中文翻译版[6]，虽说出版时间是2012年,但该教材的内容是依据2007年的原著内容翻译的,同样内容滞后。其他的相应教材,如《无线网络技术导论》[7]、《无线网络技术教程——原理、应用与仿真实验》[8]、《无线局域网搭建与管理》[9]、《无线局域网:WLAN原理技术与应用》[10]等教材也或是专而不全,或是全而不专,特别是无法跟上日益增快的无线网络技术和设备的发展。

对于无线网络实验,包括无线网络实验设备、实验技术指导书、实验内容等也有此类问题。对于无线网络实验,最基本的要求是掌握组建无线局域网、管理无线局域网、解决实际问题的操作能力,然而,由于场地及资金制约,很多学校缺乏专门的无线网络实训的实验室,不能胜任目前的教学实验需求,不能采用以实际案例为载体、“教学做”一体[11-12]、任务驱动的教学方式,让学生掌握无线网络的知识,掌握建构、维护无线局域网的能力。而有的无线网络技术(如蓝牙技术),基于IEEE 902.11的无线ad hoc网络组网,是学生自己就可以用笔记本计算机自带的无线网卡实现的。

1.2 课程考核

对于课程考核问题,传统的考核方式采用闭卷笔试的考试形式,重点考查理论知识,重理论轻实践。考核方式使教学活动重心偏离了正确方向,挫伤了学生的学习兴趣,教学效果和结果很不理想，而且有些无线通信、无线标准特点等,类似于汉语中的生僻字,是要查字典(手册)才会知道的,让学生去记忆这些可能以后根本用不上的内容,也违背了教育的最初目的。

2 无线网络技术的教学方法

2.1 教学内容的“超市化”

“无线网络技术”的教学内容和实验内容多,可选的种类也多样,设计并实现了由学生参与进行教学内容和实验内容的选择。

对“无线网络技术”中的理论课部分,设计必选内容和可选内容。无线网络的基本通信原理、基础协议标准和基本应用网络等列为必选内容,而对于最新的研究进展或应用发展，如LTE、智能家庭网络、物联网新应用等内容,则列举出提纲由学生自主选择。学生的上课内容由此2方面组合决定。同时用“打包”的方法,对内容相近的系列课程内容进行“促销”,如无线网络信道分配、无线通信网络发展、无线TCP协议综述及改进、IEEE802.11系列协议特点及比较、近场通信(蓝牙、红外、UWB)的应用、原理及前景展望等,既能覆盖无线网络的多项教学内容又要让学生对技术发展有条理性、延续性的认识,达到“一叶知秋”的全局认识效果,而避免“盲人摸象”分割的局限认识。

对“无线网络技术”的课内实验部分,也采取类似的方法,以基础的配置、组网、分析等实验作为基础。对于可选的多个实验内容,因实验学时只有12个学时,学时有限,学生从可做实验中进行选择,各组分别进行。把可选内容分为不同的类别,每个类别列举2～3个题目,由学生根据自己的兴趣去选择。最后还可以让有能力的学生用“网络综合实验”的有线部分同无线网络结合,配置相应的路由、接入控制等,做一个系统的组网和测试实验，也是由学生根据自己的情况进行实验内容上“超市化”选择。

2.2 理论研究和实验方案设计的“草根化”

对于学生的方案,通过引导和讨论,以学生提出的研究内容或实验设计为基础,经过完善发布到“超市货架”上,并进行宣传,让学生能感到这种光环效应,提高学生整体的积极性。

在理论课上,这种“草根化”是以课题研究为依托、发表科研论文为目的,主要吸引毕业后准备出国和保研、考研的学生。例如,学生对某个课题有兴趣并有了一定的认识,要对学生单独给以引导,对问题进行研究、分析(或建模),提出改进方案并用仿真或实验的方法来验证,加强学生的科研能力。

在实验课上,主要吸引毕业后去就业的学生,加强动手能力的培养。鼓励学生用已有的有线网络实验基础和无线网络的基础实验进行扩展,真正做出“有线—无线”结合网络的实验,并在其上能运行基本的Internet协议。对于这种实验的设计会有很多种组合,在有多种实验方案选择的情况下,根据教师和学生的“投票”来决定实验方案是否能够列举到“超市货架”上。同样对相应的学生和实验进行明星效应的宣传,激发学生的兴趣,并特别鼓励通过对实验中发现的问题进行研究、提出理论解决方案,再通过实验对解决方案的有效性进行验证,实现理论和实践的“一体化”联系。

2.3 课内和课外时间和场地的“自由化”

由于科研和实验的特性,无线网络技术需要平时不断地思考和动手,并且高年级本科生大多都有自己的无线设备,如笔记本计算机、无线网卡、无线路由器等,实行课内和课外时间和场地的“自由化”,鼓励学生在课内和课外都进行研究和实验。

3 无线网络技术教学实践

针对无线网络技术课程中出现的问题,大连理工大学软件学院网络工程系对无线网络技术课程内容和形式进行改革,提高学生的学习兴趣,培养学生的科研能力和实验动手能力。根据本文提出的无线网络技术教学内容“超市化”、方案设计“草根化”的理论,在实际中进行课程改革的教学实践,在无线网络技术课内实验中,我们将无线网络实验分为了必选网络实验和可选网络实验2类。必选网络实验由教师指定题目,培养学生实验的基础能力;可选网络实验由学生根据自己的兴趣进行选择,也可以由学生根据自己的实际情况,灵活地进行实验内容上的“超市化”选择。

大连理工大学软件学院网络工程系针对2013年秋季11级本科生物联网专业47人进行无线网络技术实验,其中4人一组,分成12组,学生除了必做实验(见表1)之外,还需要根据兴趣在可选实验题目(见表2)中选择1～2题进行实验。

表1 无线网络技术必选实验内容安排

表2 无线网络技术可选实验内容安排

从教学实践结果分析,学生基本都完成了对“胖”AP、“瘦”AP的测试实验,能够自主地对实验课题进行查找资料、分析问题、解决问题;而在选做实验中,大部分学生都选择了较简单、实用的家用无线设备的测试实验,这是由于家用无线路由器的测试与日常生活中的实际应用紧密关联,实验内容具备了实用价值和进一步可能的实践空间,学生可以快速地将实验课程中学习到的网络知识应用到日常生活中,提高了学生对无线网络实验的兴趣和学习的积极性。

4 结束语

本文探讨了无线网络技术教学中培养学生通过采用理论课和实验课的内容“超市化”、方案“草根化”、理论和实践联系“一体化”、科研及实验场地“自由化”的教学方法,通过采用以“寓教于乐”、“电子积木”的方式改进教学内容的选取方式、根据技术发展推动内容的“产品”更新,调动了学生“以我为主”的学习、研究及参与的积极性,逐步培养学生自主学习和科研的能力。

通过在无线网络技术课程中进行教学形式和内容改革的教学实践,学生由被动变为主动。在理论课中,学生对课程的兴趣和学习、研究的积极性有了明显的提高。在实验中,学生的科研能力和实验动手能力也有较好的表现。

References)

[1] 王忠民,王陆海,韩俊刚.工科院校工程应用型人才培养实践教学模式探讨[J].科技咨询导报,2007(30):223-224.

[2] 应必娣.《无线网络技术》教学设计探讨[J].教育教学论坛,2013(51):271-272.

[3] 许华杰,胡小明,莫春兰.无线网络技术课程教学改革与实践[J].中国科技信息,2012(16):187-187.

[4] 李鸿宾,张爱清.职业院校《无线网络技术》课程“教学做”一体化的探索[J].电脑知识与技术,2012,8(15):3653-3655.

[5] Steve Rackley.Wireless Networking Technology[M].United Kingdom:Elsevier Science & Technology,2007.

[6] 拉克利.无线网络技术原理与应用：物联网工程与技术规划教材[M].吴怡,朱晓荣,宋铁成,译.北京:电子工业出版社,2012.

[7] 汪涛.无线网络技术导论[M].北京:清华大学出版社,2010 .

[8] 金光,江先亮.无线网络技术教程:原理、应用与仿真实验[M].北京:清华大学出版社,2010 .

[9] 张瑞生,刘晓辉.无线局域网搭建与管理[M].北京:电子工业出版社,2011.

[10] 刘乃安.无线局域网:WLAN原理技术与应用[M].西安:西安电子科技大学出版社,2004.

[11] 郭英凯.高职教育“教学做一体”教学模式创新研究[J].教育与职业,2013(36):105-107.

[12] 冯年华,周宏,刘克健.“教学做合一”思想指导下的实践教学改革简论[J].江苏教育学院学报:社会科学版,2006(6):45-48.

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

国家自然科学基金资助项目(61103233);大连理工大学远程教改重点项目(ZD2014029);大连理工大学远程教改重点项目(ZD2014038)

孙伟峰(1978—),男,山东莱州,博士,副教授,研究方向为无线网络分布式网络、网络Qos等

E-mail：wfsun@dlut.edu.cn

惠煌(1974—),男,新疆石河子,硕士,高级工程师,软件学院实验中心副主任,主要从事计算机网络教学研究和计算机学科实验教学平台的研发管理工作.

E-mail：silkroader@vip.163.com

G642.0

B

1002-4956(2015)6- 0214- 03