新型无线传感器网络安全论文

新型无线传感器网络安全论文 篇1：

WSN安全机制研究

摘 要：根据WSN协议栈及物理设备层安全现状分析，从密钥管理、安全路由、安全定位、隐私保护四个方面进展安全机制研究，提出无线传感器网络安全研究的方向。

关键词：无线传感器网络；安全机制；协议栈

1 引言

无线传感器网络（WSN）广泛应用于军事、交通、环境领域，但由于WSN处于一个开放空间，故其数据传输势必受到敌手的特别关注，如何有效地保护WSN中的数据，是一个关系到WSN发展的重要课题。

2 WSN所面临的安全现状分析

由于WSN工作在一个开放的环境，而其应用的领域的特殊性，敌手对其攻击必然是全方位多层面的，要想全面地分析WSN的安全现状，须从WSN协议栈的四个层面和物理设备层来分析。

⑴物理设备层：由于WSN工作与开放式空间。尤其在军事领域方面，物理俘获是WSN面临的一个难题，WSN节点时非人工干预的，其自带电源电量和硬件耗电水平是一个无法绕开的难题。

⑵物理层：敌手在知道WSN的通信的中心频率后，大量发射该频段无限电波，以干扰WSN节点的正常工作。

⑶链路层：敌人在节点发送数据包时，发送一个干扰数据包，使得接受节点因信号叠加而无法分离正常数据，耗尽攻击，非公平竞争。

⑷网络层：丢弃和贪婪破坏，当敌手获取某一路由节点，恶意发送无用或错误数据包，或者丢失数据，致使终端对节点采集的数据无法得出正确的结果，从而使WSN实效。

⑸传输层：泛洪攻击，敌手不断要求附近节点建立连接，大量浪费相邻节点的网络资源，从而导致WSN无法正常运转甚至实效。

3 安全机制研究进展

随着WSN更加广泛的应用，对于WSN安全性提出更高的要求，WSN安全问题需从多层自适应、动态异构点层面来处理。

3.1 密钥管理进展

在分层传感器网络中，将所有节点或分为若干组，每个组内推选出一个组长，组内节点成员的密钥分配、协商、更新、扩展都由组长管理。近年分层传感器网络，尤其是异构传感器网络（Heteroge-reous Sensor Networks，HSN）的密钥管理成为研究热点。文献[1]提出一种HSN对密钥管理方案，在这个方案中，在HSN中设置多个微密钥服务器，使得任意相邻两个节点能够以较高概率在两跳内发现一个微服务器，在该方案中穿件一个可信任方（Trust Authority，TA）存储密钥信息：n个k bit大小的主密钥和认证密钥k1…kn，L1…Ln以及一个合希函数h：{0，1}k×{0，1}k→{0，1}k。该方案中心为：首先对HSN中的节点进行分组，并计算每个节点的私钥，如节点i的组号为Ui=i mod g，其中g为HSN分组个数，每个节点有2n个私钥，节点i的2n个密钥为：kui，j=h（kj，ui）和认证密钥Lui，j=h（Lj，ui），（j=1，2…h），由此可见，同组节点具有相同的密钥。其次TA为每个节点和每个微密钥服务器分发公共密钥，最后两个节点A和B建立通信密钥过程为：若A、B同组，则A可产生以各通信密钥，利用TA分发的公共密钥加密，发送给B，若A、B异组，则有下列三种情况，1）若A、B有共同的公共密钥，则和A、B同组情况一致。2）若A、B没有共同的密钥，则借助相邻节点进行通信。3）若A、B间无公共密钥且周边节点也无法借助，则需采用文献[2]方法进行通信。

3.2 安全路由的研究进展

传统意义上的路由多从路由的效率、节能等方面入手，但甚少涉及到路由中的安全问题，易被攻击。Gabesan等提出的多路经路由机制[3]可以防止敌手恶意的选择性转发攻击，其基本原理是建立多通道，每个节点向目标发送数据时，目标结点会收到由不同路径传来的相同的信息，这种方法使得网络载荷过大，且无法解决假信息攻击问题。SPINS[4]安全柜架协议可较好的解决目前路由安全性。SPINS由SNEP协议和uTESLA协议构成。SNEP协议用以实现通信机密性、完整性、新鲜性，但SNEP只描述了安全实施协议的过程，未指定算法。uTESLA协议用以实现点→多点广播认证，其核心内容是先广播一个被密钥认证的数据包，然后公布密钥k。可保证密钥k公布前敌手无法获得密钥信息，也就无法进行伪造广播包。

3.3 安全定位研究进展

在WSN应用中，尤其是物联网应用中，精确定位非常重要。一些WSN节点布置前就有固定的位置信息，一些节点采用GPS定位。近年来，轻量级安全定位机制、分层传感器网络安全定位方法和对节点定位的新型攻击方式都是研究重点。

ZHONG[4]等人采用了一种冗余标记结构进行节点定位，该方法将3个节点分为一组，采用一种冗余标记行为监控这些组的行为。一旦发现恶意节点，便舍弃。Sheng从理论上证明若冗余，节点数量级中一旦出现（n-2）/2个节点以上则通过算法无法实现安全定位，同时若恶意节点数量小于等于（n-3）/2时，则可通过算法进行节点的安全定位。这一理论给安全定位提供了理论指导。

3.4 隐私保护研究进展

在WSN中数据是核心，需要严格保护，在数据收集、传输、和分析过程中均需要严密保护，本文从已有的结果中分三类，数据隐私保护、位置隐私保护和时间隐私保护。

⑴数据隐私保护：用于保护数据内容隐私，包括节点采集的敏感数据和用户提交的申请内容，目前数据隐私保护主要抵御WSN内部攻击。

He等提出了SMART（Slice-mixed Aggregation ）和CPDA（Clusert-based Private Data

Aggregation）数据隐私保护方法，这两种方法只支持操作并依赖相邻节点间的合作对原始数据进行隐蔽。SMART方法将源节点原始数据粒化、加密后通过不同信道传送，在目标节点重组，而敌手在中间节点获取的数据是不完整的，从而实现数据隐私保护。

⑵位置隐私保护：为了避免敌手通过窃取数据方向推断出源节点和中心节点的位置信息，Ganesan等利用改进洪泛路由和单路径路由协议的方法对节点位置进行保护，采用的方法为①随机转发：数据从源节点发出后，随机跳转若干跳。②依概率转发：使用洪泛路由或者单路径路由协议对随机转发数据包进行路由分配，每个中间节点均以一定概率转发。因此对手无法获取源到目的节点集，从而保护源节点位置隐私，Ganesan的方法存在一定的隐患，当数据经过若干步随机转发后，数据包依然在源节点附近，从而泄露源节点位置隐私，Xi等对此提出了双路贪婪随机转发的改进方案。

⑶时间隐私保护：时间隐私指节点采集到数据的时间、中间节点中转的时间和基站收到的时间。敌手通过俘获时间戳可推断出源节点大概的方位及WSN规模等信息，Pandurang提出一种可控数率的自适应时间隐似保护方案，在该方案中，每个中间节点收到数据并不直接转发，而停顿一个随机时间t，因此，每个节点的传输时延不同，有效地避免了时间隐私泄露。

4 结论

⑴在安全路由协议方面，现有方案均是对以确认被俘获点进行处理，敌手若未利用节点对网络进行攻击，只是监听，窃取数据，目前安全方案无法察觉，如何第一时间察觉节点被俘获是一个难点。

⑵如何平衡安全协议对WSN造成的系统开销和安全保障的关系。

[参考文献]

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[2]ZHANG W S，TRAN M，ZHU S C，et al.A random perturbation-based scheme for pairwise key establishment in sensor networks [C].Proceedings of the 8th ACM International Symposium on Mobile ad Hoc Networking and Computing.New York，NY：ACM，2007：90一99.

[3]Ganesan D，Govindan R，Shenker S，et al.Highly-Resilient，EnergyEfficient Multipath Routing in Wireless Sensor Networks[J].ACM SIGMOBILE Mobile Computing and Communications Review，2002，5（4）：11-25.

[4]Perrig A，Sivalingam R，Wen V，et al.SPINS： Security Protocols for Sensor Networks[J].Wireless Networks， 2002，8（5）：521-534.

[5]朱政坚，谭庆平，朱培栋.无线传感器网络安全研究综述[J].计算机工程与科，2008，30（4）：101-105

作者：赵楠楠

新型无线传感器网络安全论文 篇2：

无线传感器网络应用及研究现状

【摘要】无线传感器网络作为一项新的网络已经走人到了我们的生活，并且已经为我们的生活带来了很多的便利，已经广泛引进到我国社会各方面的工作，是一项新型的信息获取和处理技术，它可以给人们创造一个更高效，更加便捷的生活或是工作环境，它是现代高科技的一个产物，时时刻刻的影响着人们的生活，帮助人们方方面面提高了效率，让我们进入一个更加高效的时代，但在无线传感器给人们带来便利的同时，也暴露出了一些问题，因此本文开展了对无线传感器网络应用及研究现状的深入研究，主要帮助我们发现无线传感器网络应用及研究现状的问题并提出一些相对性措施来建设更好的无线传感器网络。

【关键词】传感器;信息化;高效率;研究现状

1.前言

现在随着人们传感器的要求的提高，并且我国一些物理研究的高速发展，进而可以更好的帮助我国进行无线传感器网络应用的研发，让我们提早的进入无线传感器时代，再加上传感器的廉价，让我们几乎人人都可以接触到无线传感器的网络应用，但随着科技的进步，无线传感器的一些不足也出现在了人们的面前。所以本研究通过分析无线传感器网络应用存在的一些问题，提出了加大无线传感器网络的能量投入，进一步开发传感器的计算能力，加大傳感器节点保护力度等针对性解决方案，希望能在以后我国无线传感器网络应用中有所帮助。

2.况无线传感器网络应用中存在的一些问题

2.1 无线传感器网络中能量受限问题

无线传感器网站中的能量受限问题是传感现在面临的一个非常棘手的问题，这也是所有自组织网络共同的特点。随着传感器的用途越来越广，它的能力受限问题主要是由于电量供电不足造成的，目前为止无线传感器网络通常由电量有限且不可更换的电池供电，所以传感器的电源能量极其有限。往往会造成供电不足的现象，这是经常会因为电源能量问题而放弃某些节点，造成无线传感器网络应用受到阻断或是限制。电源能量约束是阻碍无线传感器网络的严重问题。节点传感、处理数据及通信都需要消耗很多能量，而当前民用无线发送接收器电源远远不能满足无线传感器网络需要，这就造成了无线传感器网络应用中的许多麻烦。因此，如何在不影响网络工作前提下节省能量，使网络及节点生命周期最大化，也是无线传感器网络设计、部署过程中面临的又一问题，只有解决了这一问题[1]，无线传感器才能更好的服务于我们。

2.2 计算中存在的能力受限问题

传感器作为新型的信息获取和处理技术，首先要处理许多来自不同地方的各种信息，在这处理过程中不可避免的要用到传感器的计算能力，而无线传感器的计算主要是网络中传感器节点内都有嵌入式处理器与存储器。这些传感器具有一定的计算能力，可以完成一定量的数据处理工作。然而嵌入式处理器与存储器计算能力与容量毕竟有限，在加上现在传感器的用途被人们进一步的开发，所以传感器的计算能力也在人们的要求中不断的加强，来适合这个高信息化的时代，所以面对传感器有限的计算能力是往往不能够到达要求的，所以会在一个高峰期或是一个比较繁忙的时间出现一些错误的现象，这些都是造成一些严重的损失，并且常常都是不可避免的，因此，如何进行批量数据处理是无线传感器网络存在的又一问题。

2.3 传感节点中的问题

传感节点作为无线传感器网络中的一个关键部位，但也是一个比较危险的部分，人们往往建成网络节点后就把它放在了一个自由的环境中。这样就会有许多危险隐患，还有就是当传感节点部署区域一般接近或直接处于敌对环境下[2]，因此极有可能被敌方俘获。而一旦传感节点被俘获，那么敌人可以不用很困难就得到传感节点加密密钥，并进而进行各种攻击，如重发攻击、窜改攻击等等。而传感节点能力实在有限，连自毁等防护措施都很难实现，即使能够实现也会因造价太高而无法使用。因此，只能靠一些物理伪装来降低俘获概率。另外，因为无法区分正常节点与被俘获节点，对节点的信任也很成问题。

3.针对无线传感器网络应用中存在的一些问题的解决措施

3.1 加大无线传感器网络的能量投入

无线传感器中的能量问题我们首先要解决的是容量的问题，这时我们可以开发一些优良的电池，这就要提升一些电池的物理和化学的性质，我们在化学方面可以运用一些化学电池，运用一些离子的浓度差来提供能量，这样一方面可以提供更多的能量，另一方面还可以节约资源，保护环境。在物理方面，我们可以使用一些先进的材料来减少我们能量运输过程中的电阻等一些阻力的问题，这样可以让我们产生的能量更加有效率的传到我们的传感器应用中，让我们的传感器能量更加持久，我们还要改善传感器的接受效率，运用先进的无线接收器来完成无线的传感器网络的信号，只有先进的无线接受器才会在更好的接受信号的同时来完成能量的节省，这样才会保证无线传感器网络的应用更加有保证，更加流利。

3.2 进一步开发传感器的计算能力

我们只有保证了传感器的计算能力才能，才能完成无线传感器的网络应用，计算能力是无线传感器的前提，对于计算能力[3]，我们要开发一些新型的计算模式，一些新型的计算程序来完成我们的计算需求，这就需要我们培养一些计算程序的技术人员，计算机在西方比较发达，我们可以引用一些西方国家的先进计算机理论，我们可以研究西方的计算机理论和我国的计算机理论相结合，在这些基础上我们可以有更大的机会进行创新来研发新的计算程序来适应高速发展的信息处理时代，如果有条件的话，我们可以给一些高等院校进行合作，我们提供资金来支持高校的计算程序研究，来可以派一些技术人员去国外进行深造来进一步提高研发水平，只有我们研发出更好的计算程序，才会从根本上解决传感器的计算能力问题，才能让传感器更好的工作。另一方面我们还可以安装更多的嵌入式处理器与存储器来保证计算的速度，可以保证在网络高峰的时期来进行高速的计算，让信息可以更及时的传达到人们的面前，让传感器网络更好的应用。

3.3 加大传感器节点的保护力度

关于传感器节点的保护措施我们首先要建立一个明确的保护系统，我们要采取跟踪保护的方法，不能再完成节点建设后就把它放在一个自由的环境中，要对节点进行追踪保护，要时刻检查节点，防止其他软件的侵入，造成必要信息的丢失，另一方面还要加大对节点的保密建设，要对传感器节点进行密码保护，及时对方获取到了我们的传感器节点，但是在没有密码的情况下，也不能进行查看或是入侵，这样就加大了保护的力度，还有就是要增大保护的范围，不但要保护传感器节点的安全性，也要保护传感器其他部分的安全性，这样一方面可以给我们传感器工作创造一个良好的氛围环境，另一方面还能加大他人对传感器节点的入侵难度，除了保护之外，我们还要定时的对传感器节点等进行修复，查杀看看有么有潜在的威胁，如果有的话，要立刻进行修复，只有時刻的检查才会让我们的传感器在一个安全的网络环境中进行信息的传递等一系列的任务。

4.无线传感器网络的原理

无线传感器网络一般都包括一台主机或者“网关”，其通过一个无线电通信链路与大量无线传感器进行通信。数据收集工作在无线传感器节点完成，被压缩后，直接传输给网关，或者如果有要求，也可以利用其他无线传感器节点来将数据传递给网关。之后，网关保证该数据是系统的输入数据。

每个无线传感器都被看作一个节点，拥有无线通信能力，同时还具有一定的信号处理与网络数据的智能。根据应用的类型，每个节点都可以有一个指定的地址。如图1所示。

图1

5.无线传感器网络的研究现状

现 状国际上无线传感器网络的研究主要是以美国这些发达国家为首，并且加拿大，英国，德国等国家也相继加入到了无线传感器网络的研究队伍中来了，并且都投入了大量的资金，主要是给高等学府进行投资，结合高等学府的科研力量来完成对无线传感网络的开发，而无线传感器网络的开发也在我国取得了很大的成功，我国的无线传感器网络开发起源于中国科学院，并在中国科学院的基础上相继在各大研究所和高校展开，并都取得了相应的进展，尤其是在清华大学，哈尔滨工业大学，北京邮电大学这些计算机专业先进的院校取得了很大的进展。

6.结语

无线传感器网络的应用已经越来越广泛，影响范围越来越广。本文简单的介绍了我国无线传感器网络应用中的一些问题，无线传感器作为一个传递信息的载体，现也取得了很大的成功，并且帮助我们节省很大的人力和物力，让我们的生活更有了效率，但是在我们对无线传感器网络应用探究的同时，也发现了无线传感器的的一些问题。所以本研究通过分析无线传感器网络应用存在的一些问题，提出了加大无线传感器网络的能量投入，进一步开发传感器的计算能力，加大传感器节点保护力度等针对性解决方案，希望能在以后我国无线传感器网络应用中有所帮助。

参考文献

[1]纪阳，张平.无线传感器网络的体系结构[J].中兴通讯技术，2012（08）.

[2]王建平，史浩山.无线传感器网络的拒绝服务攻击[J].信息安全与通信保密，2012（09）.

[3]杨伟丰，汤德佑，孙星明.传感器网络安全研究术[J].计算机应用研究，2012（06）.

[4]司海飞，杨忠，王珺.无线传感器网络研究现状与应用[J].机电工程，2011（01）.

[5]杜晓明，陈岩.无线传感器网络研究现状与应用[J].北京工商大学学报（自然科学版），2008（01）.

[6]陈志涛.浅谈无线传感器网络研究现状与应用[J].计算机光盘软件与应用，2012（09）.

[7]孙向荣.无线传感器网络的研究现状及主要应用[J].电子制作，2013（16）.

[8]张章.无线传感器网络的研究现状探讨[J].电源技术应用，2014（02）.

作者：苗淼

新型无线传感器网络安全论文 篇3：

“无线传感器网络”课程特点与教学方法改革探索

摘要：无线传感器网络是一种新兴的信息通信技术，作为农业物联网的关键技术之一，其具有极广阔的应用前景。在传统的“无线传感器网络”课程教学中，教师往往单纯注重基本理论、基本方法和基本概念的描述，忽视将理论与实践相结合，忽略对学生设计思维能力和创新能力的培养，对于农业电气化与自动化专业而言，如何在本科及研究生教学过程中进行此内容的教学面临较大的挑战。根据河南科技大学开设“无线传感器网络”课程的教学实践，分析了该课程的教学特点，研究探讨了无线传感器网络的教学模式改革，激发学生的学习热情，培养学生的创新能力。

关键词：农业；无线传感器网络；课程特点；教学方法

无线传感器网络是一种由大量低复杂度的传感器节点通过自组织方式形成的无线网络，每个网络节点由传感模块、处理模块、通信模块和电源模块组成，完成数据采集、数据收发、数据转发三项基本功能。[1]从21世纪开始，美国和欧洲相继启动了许多关于无线传感器网络的研究计划。特别是美国通过国家自然基金委、国防部等多种渠道投入巨资支持传感器网络技术的研究。在我国，无线传感器网络的研究也受到了重视，2006年政府将发展无线传感器网络列入了未来《国家中长期科学和技术发展规划纲要》，对无线传感器网络的基础理论和关键技术的研究进行了资助。作为新一代的传感器网络，无线传感器网络具有非常广泛的应用前景，其发展和应用将会给人类的生活和生产的各个领域带来深远影响。

“无线传感器网络”是农业电气化与自动化专业的专业选修课，它涉及到通信技术、计算机技术和传感器技术等多种技术领域，其先修课程包括“信号与通信”“计算机网络”“传感器与检测技术”等。通过对无线传感器网络的基本概念、基本方法和理论的学习，了解常见的微型传感器，传感器网络的通信技术、支撑技术、应用开发基础，传感器网络协议的技术标准，掌握无线传感器网络的结构、分析和设计方法，提高学生解决农业应用中实际问题的能力。尽管“无线传感器网络”是农业电气化与自动化本科专业课程体系中重要的专业选修课程之一，但从督导评估和学生评教的反馈情况看，教学效果并不理想。笔者对该课程的特点和教学现状进行分析，并对其教学方法改革进行一些有益的探索和尝试。

一、课程的特点及要求

在农业监测应用领域，无线传感器网络具有得天独厚的优势：一方面，低功耗、微型化、高度集成、低价格的传感器节点，可以密集部署，使实时监测作物的各种生长环境因素和传递控制信号成为现实；另一方面，与传统有线传输方式相比，无线传感器网络具有无基础设施（自组织）、精度高、灵活性强、可靠性好等优点，可以有效解决环境监控数据的采集、自组多跳的无线发送等问题。因此，无线传感器网络具有其他技术不可比拟的优势。典型无线传感器网络架构主要包含4个层次：感知层、网络层、中间件层、应用层。感知层包括传感器节点等数据采集设备以及数据输入网关前的无线传感器网络；网络层主要负责网络接入、网络传输以及相应的管理与控制；中间件层提供通信服务、任务分析、任务调度、安全访问、可靠性控制和信息服务能力；应用层解决信息处理与人机界面的问题。

农业无线传感器网络所处物理环境及网络自身状况与工业应用有本质区别，其主要特点有：

1.节点数量受限

农业无线传感器网络设备成本低、节点分散，布置面积大，节点间距离较远。目前普通农作物收益并不高，投入成本有限，这些因素决定了无法密集布置传感器节点。另外，大量铺设传感器节点还会对农业机械化作业形成较大的阻碍，给传感器节点的维护带来诸多不便，导致农业无线传感器网络维护成本过高。

2.要求传输距离远，功耗低

农业无线传感器网络中各传感器节点之间的距离往往会比较大，且一般无人维护。传感器节点不仅要求传输距离远，还要求功耗小，在低成本太阳能供电情况下实现长期不断电的工作目的。

综上所述，无线传感器网络是近年来得到迅速发展和普遍重视的新型网络技术，它的出现和发展对农业领域产生了极其深刻的影响，具备广阔的应用前景。[2]通过“无线传感器网络”课程的学习，要使学生掌握农业无线传感器网络的原理和实现方法，了解最新的科技动态，使其具备从事网络设计开发的能力和正确解决实际工程问题的能力。

二、课程教学现状

“无线传感器网络”课程的设置适用于农业电气化与自动化本科及研究生专业，即在更广阔的背景下融入了多学科的相关知识，同时也使得无线传感器网络渗透到更广泛的应用领域当中，体现了各个学科相互交叉融合的特点。在传统的“无线传感器网络”课程教学中，教师往往单纯注重基本理论、基本方法和基本概念的描述，忽视将理论与实践相结合，忽略对学生设计思维能力和创新能力的培养，教与学之间的信息单向流动。具体表现在以下几个方面：

第一，无线传感器网络理论枯燥、应用性强，学生认知难度大。该课程涉及无线传感器网络关键技术的网络部署、拓扑结构、路由协议、节点定位、目标跟踪、拥塞控制、数据融合、网络安全等方面，覆盖面广 ，对网络通信、传感器结合技术要求较高。从往年教学的反馈情况看，学生普遍感到该课程理论抽象，内容枯燥，缺少感性认识，学习难度大。因此，不少学生产生畏难情绪，学习积极性差。

第二，教材针对性差，传统教学模式存在弊端。目前，多数无线传感器网络教材普遍存在注重理论、轻视应用的问题，致使内容艰深枯燥，还有一些教材概念模糊不清，令学生难以理解。基于上述原因，亟需对教材进行革新，以便为学生提供优秀的学习资源。另外，在教学模式方面，教学依然主要依靠课堂讲解，这种单纯的理论分析缺乏参与思考的积极性，致使教学效果不佳，必须采用多种方法对教学模式进行改革。

第三，实验环节薄弱。该课程是一门实践性和应用性非常强的课程，其实验环节在教学过程中起着重要的作用，通过实验不仅能使学生加深对网络技术原理的理解，更能直接增强学生的实践应用能力。而目前实验课偏重学生对无线网络接口芯片的功能验证，缺乏设计型和创新性的实验项目，抑制了学生的创新欲望，导致该课程实验教学环节较为薄弱，学生动手能力和创新能力不足。

第四，课程考核方式单一。考核方式对学生的学习积极性有重要的影响。目前，该课程的考核方式侧重考核基础理论，往往使学生忽视平时动手能力、实践能力和思考能力的培养，从而出现“高分低能”的现象。鉴于这种现象，亟需改变课程考核方式，对学生的学习效果做出准确和客观的评价。

三、课程教学方法改革

随着我国高等教育教学改革的深化，高等院校越来越重视对学生创新意识和创造能力的培养，同时也对教师的课堂教学方式提出了新的挑战。[3，4]转变传统教学观念、改革创新教学方法、着力提高学生科学素质和科研能力是当前教学改革的趋势和关键，也是人才培养的必然要求。[5]

1.案例教学法

在教学过程中，使用实际案例作为教学材料，通过对案例进行分析，引导学生理解掌握专业知识进而提高技能。教师在授课过程中，为了让学生直接接触到实际工程问题，应该引入一些具有代表性、有实用价值的案例，结合实际应用讲解相关技术及应用方式，激发学生兴趣，培养学生自主学习的习惯，激励学生对问题进行深入的钻研和思考，最终发现创造的秘诀。例如，要求学生应用CC2431芯片对温室无线传感器网络节点进行设计，满足无线传感器网络节点设计时外形小、集成度高、功耗低、速度快、成本低的要求，并将其作为平时考核。该系统涉及传感器、微处理器、无线通信、电源、TinyOS操作系统等多个内容，学生需要熟悉芯片和路由协议才能设计出最终的作品。因此，学生学习课程内容时会时刻把学习内容和任务制作联系起来，带着问题听课，从实现任务的目标出发学习课堂知识，取得事半功倍的效果。

2.任务驱动式教学法

以具体农业环境监测任务为教学活动的主线，在问题动机的驱动下，让学生积极主动地通过探索和学习，完成既定任务，培养学生解决问题的能力。在实验教学中，为每个教学单元设置了一个明确的任务需要完成，以充分调动学生的学习积极性，并在完成任务的整个过程中实现应用能力的培养。教学中要采用适当的方式，给学生以心理上的鼓舞，使学生的思维更加活跃，探索热情更加高涨。以“网络数据压缩”为例，将该内容任务设计为温室多传感器节点数据处理，任务提出后，引导学生对该任务进行分析讨论.教师对学生的讨论结果进行补充、修正，并引导出为实现该任务所需要的相关理论知识。通过教师指导、讲解的方式为完成该任务，提出一种温室无线传感器网络数据压缩方案，网络按轮运行，每轮中利用均值聚类算法将节点按监测数据相似性划分到相同的区域，每个数据相同区只允许聚类有效性指标值最高的节点传输数据，其余节点暂时休眠，以达到压缩发送数据量、降低能耗的目的。

3.课题教学法

鼓励学生设计相关实验，深化课堂教学内容，积极引导学生参与教师相关课题的研究，以课题研究的方式培养学生独立的科研能力，在课题研究的过程中要注重发挥学生的作用，让学生参加到调研、研讨、报告的写作等实际问题当中。积极支持学生自发性的科研活动，充分发挥教师的引导作用，为学生创造良好的创新环境。

四、结论

“无线传感器网络”课程理论性和实践性强，通过改进课堂教学方法，将抽象概念变得形象生动，丰富了教学手段，提高了教学效果，激发了学生的学习兴趣和热情，也提高教师对科研工具的应用能力；充分发挥学生的主观能动性和动手实践能力，不仅巩固了所学到的专业知识，也提高了应用能力和科研能力。学生反映良好，教学效果明显。对于该课程教学方法改革更深层次的研究和探索仍在不断进行中，今后将继续在教学上进行创新改革，以适应新时期高等院校创新人才培养的需要。

参考文献：

[1]王文光，刘士兴，谢武军.无线传感器网络概述[J].合肥工业大学学报：自然科学版，2010，33（9）.

[2]赵迎新，徐平平，夏桂斌，等.基于无线传感器网络的教学实验平台设计[J].电气电子教学学报，2008，30（5）.

[3]王海波，孙青竹.提高实验教学质量的探索与实践[J].实验技术与管理，2011，28（7）.

[4]张建伟，陈琦.从认知主义到建构主义[J].北京师范大学学报（社会科学版），1996，（4）.

[5]王鹏，商庆华.关于激发学生积极性与培养创新能力的研究与实践[J].中国电力教育，2008，（19）.

（责任编辑：王意琴）

作者：王俊