一、课程简介

《无线传感网络》要求学生了解无线传感器网络的产生与发展，掌握传无线传感器网络的基本原理、体系结构以及无线传感器网络中的拓扑控制协议、路由协议、节点定位、时间同步、ZigBee等几大支撑技术。通过理论教学和实验教学使学生具有无线传感器网络应用系统分析和设计的初步能力。

思政方面，主要针对无线传感器网络的课程特点，把课程中的技术理论与实际应用相结合，挖掘课程中关于社会主义核心价值观的相关因素，或者开展专业技术解决热点问题的教学方法，融入爱国思想教育，让课程教学与思政教育完美结合。

二、案例基本信息

1.案例名称：科技自信，民族自豪——无线传感网络关键技术之拓扑控制

2.对应章节：无线传感网络关键技术——拓扑控制

3.课程讲次：1

三、案例教学目标

通过思政元素的融入，增强学生的团队意识和科技自信心、民族自豪感。培养学生具备远大的追求和求实的作风的良好品质。培养学生具备吃苦耐劳和艰苦奋斗的精神。

四、案例主要内容

通过提问“任意指定一名同学，他如何获取班级里任何一名同学的家庭住址信息，可以有哪些方式？” 让学生理解什么是拓扑控制，让学生知道团结互助的重要性。

讲述了拓扑控制的主要算法，着重介绍姚期智的YG算法、2000年获得世界计算机科学领域的最高奖项图灵奖、2016年放弃美国国籍成为中国公民、和清华大学“姚班”的事迹。

五、案例教学设计

1、创设情境，引入所学内容

提出具体问题：拓扑结构解决无线传感网中的问题是什么？提问：任意指定一名同学，他如何获取班级里任何一名同学的家庭住址信息，可以有哪些方式？引出拓扑结构的概念。

2、导入新课，讲解拓扑结构的知识

导入新课：根据学生的回答，引入思政元素，说明团结互助的重要性，进而说明拓扑结构在数据传递过程中的重要性，也是无线传感网络组网首要考虑的问题。引出拓扑结构的重要评价指标：连通和覆盖，进入课程的讲解。

教师讲解：

（1）拓扑控制的评价指标。

（2）拓扑控制的形式。

（3）拓扑控制算法——邻近图（引入思政元素）

经典的邻近图算法有RNG、GG、DG、YG、MST、DRNG、DLMST、DLSS，其中着重介绍YG，它是唯一以华人命名的——姚期智，当时提出YG算法时，他还是美籍华人，2016年姚期智放弃美国国籍成为中国公民，也是中国科学院院士。通过介绍姚期智的“图灵奖”和他的清华大学“姚班”的故事，告诉学生要有远大的追求和求实的作风，激发学生发扬艰苦奋斗的精神，增强民族自豪感和爱国热情。下面几幅图为课件中的内容：

图1 Yao graph 图2 姚期智简介 图3 姚期智

（4）基于分簇的拓扑控制。

3、总结分析

（1）拓扑控制算法的评价指标中最重要的两个指标：连通性和覆盖性一定要满足。

（2）通过对拓扑控制算法的讲解，哪一种拓扑控制算法最好？引导学生得出正确答案“没有最好的算法，只有最适合的算法，无线传感网络的应用成千上万，不同的应用场景，可以使用不同的拓扑控制算法”

（3）学生根据教师讲解，对所介绍的拓扑控制算法进行总结和分析。

4、课堂小结，提出问题，布置课后作业，引导探究

（1）小结本次课内容，再次回顾课堂所学有关拓扑控制的知识。

（2）布置课后拓展作业：“结合实际无线传感网络应用案例，分析该案例可以使用的拓扑控制算法。”

六、教学反思

《无线传感网络》要求学生了解无线传感器网络的产生与发展，掌握传无线传感器网络的基本原理、体系结构以及无线传感器网络中的拓扑控制协议、路由协议、节点定位、时间同步、ZigBee等几大支撑技术。

针对无线传感器网络的课程特点，把课程中的技术理论与实际应用相结合，挖掘课程中关于社会主义核心价值观的相关因素，或者开展专业技术解决热点问题的教学方法，融入爱国思想教育，让课程教学与思政教育完美结合。思政案例就显得尤为重要，因此还要花费时间合理的设计思政案例，打磨思政案例，让思政在实际教学中起到其应有的作用。

物联网工程教研室供稿

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