無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)

1、無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)課程名稱：無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程代碼：1501030 建議課時數(shù)： 128 學(xué)分：8適用專業(yè)：物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)1前言1.1課程的性質(zhì)關(guān)鍵詞：課程地位、主要功能、與其他課程關(guān)系該課程是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的一門重要的專業(yè)課程，主要講述無線傳感網(wǎng)絡(luò)的基本概念，常見的微型傳感器，傳感網(wǎng)絡(luò)的通信技術(shù)、支撐技術(shù)、應(yīng)用開發(fā)基礎(chǔ)，傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的應(yīng)用開發(fā)等內(nèi)容。目標(biāo)是讓學(xué)生了解基于Zigbee技術(shù)的無線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開發(fā)調(diào)試方法，并能進(jìn)行簡單基于Zigbee協(xié)議棧的無線組網(wǎng)項目的應(yīng)用開發(fā)。該課程具有一定的綜合性和實踐性，其前繼課程為SoC片上系統(tǒng)開發(fā)，無后繼課程。后繼的SPT實訓(xùn)中會有些

2、項目需用到本課程的知識。1.2設(shè)計思路關(guān)鍵詞：課程設(shè)置依據(jù)、課程目標(biāo)定位、課程內(nèi)容選擇標(biāo)準(zhǔn)、項目設(shè)計思路、學(xué)習(xí)程度用語說明、課程學(xué)時和學(xué)分物聯(lián)網(wǎng)，是繼計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)和移動通信之后新一輪信息技術(shù)革命，是信息產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域未來競爭的制高點和產(chǎn)業(yè)升級的核心驅(qū)動力，是加速推進(jìn)工業(yè)化、信息化融合的催化劑。隨著物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，社會信息化智能化程度的不斷提高，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)逐漸融入到工作生活的各個方面。物聯(lián)網(wǎng)是通過信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議實現(xiàn)人與人、人與物、物與物全面互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，其主要特征是通過信息傳感設(shè)備等方式獲取物理世界的各種信息，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)、通信網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息傳送與交互，采用智能計算技術(shù)對信息進(jìn)行分析

3、處理，從而提高對物質(zhì)世界的感知能力，實現(xiàn)智能化的決策和控制。物聯(lián)網(wǎng)主要由感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層組成，其中感知層包括傳感器、二維碼、RFID(射頻識別)、多媒體設(shè)備等數(shù)據(jù)采集和自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)層包括各種網(wǎng)關(guān)和接入網(wǎng)絡(luò)以及異構(gòu)網(wǎng)融合、云計算等承載網(wǎng)支撐系統(tǒng)；應(yīng)用層包括信息管理、業(yè)務(wù)分析管理、服務(wù)管理、目錄管理等物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)中間件和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用子集系統(tǒng)。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中，無線傳感網(wǎng)絡(luò)是由大量的靜止或移動的傳感器以自組織和多跳的方式構(gòu)成的無線網(wǎng)絡(luò)，以協(xié)作地感知、采集、處理和傳輸網(wǎng)絡(luò)覆蓋地理區(qū)域內(nèi)被感知對象的信息，并最終把這些信息發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)所有者，以其低功耗、低成本、分布式和自組織的特點帶來了信息感知的一

4、場變革。其應(yīng)用領(lǐng)域可以歸納為: 軍事、航空、防爆、救災(zāi)、環(huán)境、醫(yī)療、保健、家居、工業(yè)、商業(yè)等領(lǐng)域。無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)立足于實際能力培養(yǎng)，對課程內(nèi)容的選擇標(biāo)準(zhǔn)作了根本性改革，打破以知識傳授為主要特征的傳統(tǒng)學(xué)科課程模式，轉(zhuǎn)變?yōu)橐皂椖繛閷?dǎo)向組織課程內(nèi)容和課程教學(xué)，讓學(xué)生在完成具體項目的過程中來構(gòu)建相關(guān)知識技能，并發(fā)展職業(yè)能力。依據(jù)工作任務(wù)和職業(yè)能力專家分析會對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)專業(yè)學(xué)生今后工作任務(wù)和職業(yè)技能分析，本課程確定了無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計和實施的一般步驟：系統(tǒng)需求分析、系統(tǒng)硬件原理圖和PCB設(shè)計、系統(tǒng)軟件設(shè)計、系統(tǒng)調(diào)試運行等過程任務(wù)組織課程內(nèi)容。首先避免了從概念、理論、定義入手的理論課程組織模式，而是從

5、與生活工作緊密相關(guān)的項目應(yīng)用入手，展開系統(tǒng)需求調(diào)研、進(jìn)行系統(tǒng)分析設(shè)計、確定具體工作任務(wù)型教學(xué)模式。課程內(nèi)容突出對學(xué)生職業(yè)能力的訓(xùn)練，理論知識的選取緊緊圍繞“無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)開發(fā)”工作任務(wù)完成的需要來進(jìn)行，同時又充分考慮了高等職業(yè)教育對理論知識學(xué)習(xí)的需要，注重對知識、技能和態(tài)度的要求。 本課程在項目及模塊設(shè)計上，依據(jù)“無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)開發(fā)”工作任務(wù)的過程進(jìn)行，課程本身就是一個講座加上三個相對完整的小項目構(gòu)成的。其中，“無線燈光控制系統(tǒng)”項目著重培養(yǎng)學(xué)生建立對CC2530接口開發(fā)及無線通信的初步認(rèn)識，使學(xué)生從概念上先對本課程有一個初步的認(rèn)識和把握?！盁o線傳感數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”項目著重培養(yǎng)學(xué)生簡單使用C

6、C2530進(jìn)行ZigBee協(xié)議棧開發(fā)的能力，進(jìn)行無線環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測,如溫濕度以及光照度的檢測。整個課程項目以分析、設(shè)計、實現(xiàn)和調(diào)試相關(guān)的工作任務(wù)來進(jìn)行，必備的無線傳感網(wǎng)絡(luò)知識融入到相應(yīng)的工作任務(wù)中學(xué)習(xí)。在學(xué)習(xí)知識和技能的同時，也培養(yǎng)了學(xué)生解決實際問題的工作方法和職業(yè)態(tài)度。項目以江蘇省物聯(lián)網(wǎng)職業(yè)技能競賽的Zigbee部分為載體，著重培養(yǎng)學(xué)生熟悉Zigbee協(xié)議棧的移植、簡單無線通信協(xié)議的開發(fā)等功能，通過這個項目的設(shè)計，使得學(xué)生初步具有無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的程序調(diào)試能力。 “無線智能家居項目開發(fā)”項目根據(jù)前兩個項目學(xué)到的知識技能，加入無線wifi模塊，循序漸進(jìn)，進(jìn)行更接近實際應(yīng)用的智能家居中的燈光控制系

7、統(tǒng)的開發(fā)。通過本項目的進(jìn)行，進(jìn)一步錘煉學(xué)生前面掌握的知識技能，以此提高學(xué)生的職業(yè)崗位能力。為了更好地達(dá)成課程目標(biāo)，提高課程目標(biāo)對教學(xué)過程的指導(dǎo)價值，本課程在實施過程中深度淡化教材和講授在教學(xué)活動中的地位，加強項目引導(dǎo)和教師引導(dǎo)的作用。使教學(xué)更加貼近真實項目情景，強化對學(xué)生獨立解決問題能力的培養(yǎng)。倡導(dǎo)學(xué)生在“做中學(xué)，學(xué)中做”，培養(yǎng)學(xué)生的工程規(guī)范和團(tuán)隊合作精神，為提高學(xué)生更專門化的職業(yè)能力奠定良好的基礎(chǔ)。本門課程的總學(xué)時為128學(xué)時?？倢W(xué)分：8學(xué)分。2課程目標(biāo)關(guān)鍵詞：知識要求無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)旨在使學(xué)生掌握無線傳感網(wǎng)絡(luò)的基本概念、傳感器的使用及Zigbee的基礎(chǔ)知識，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)分析、軟硬件設(shè)計能力

8、，系統(tǒng)調(diào)試能力，系統(tǒng)組裝測試能力，系統(tǒng)運行維護(hù)能力。通過任務(wù)引領(lǐng)型的項目活動，使學(xué)生在認(rèn)知和實際操作上，對無線傳感網(wǎng)絡(luò)設(shè)計有一個整體認(rèn)識，并掌握嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的基本技術(shù)和程序設(shè)計技能。倡導(dǎo)學(xué)生在“做中學(xué)，學(xué)中做”，培養(yǎng)學(xué)生的工程規(guī)范和團(tuán)隊合作精神，為提高學(xué)生更專門化的職業(yè)能力奠定良好的基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：能力要求職業(yè)能力培養(yǎng)目標(biāo) 具備無線傳感網(wǎng)絡(luò)需求分析技能。 具備CC2530系統(tǒng)軟件設(shè)計技能。 具備傳感器的識別、使用及程序設(shè)計功能。 具備Zigbee協(xié)議棧應(yīng)用程序開發(fā)技能。 具備簡單網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的開發(fā)技能。 具備CC2530系統(tǒng)硬件設(shè)計技能。

9、60;具備完整項目整體設(shè)計、規(guī)劃及實現(xiàn)技能。3課程內(nèi)容和要求根據(jù)專業(yè)課程目標(biāo)和涵蓋的工作任務(wù)要求，確定課程內(nèi)容和要求，說明學(xué)生應(yīng)獲得的知識、技能。序號項目名稱工作任務(wù)知識要求技能要求課時1無線傳感網(wǎng)絡(luò)知識講座4了解無線傳感網(wǎng)絡(luò)及Zigbee技術(shù) 了解無線傳感網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用領(lǐng)域 了解Zigbee技術(shù)的基本概念及其用途 Zigbee開發(fā)的基礎(chǔ)知識 了解物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用項目開發(fā)流程 能描述無線傳感網(wǎng)絡(luò)的概念 能描述Zigbee技術(shù)的基本概念 了解無線傳感網(wǎng)絡(luò)和Zigbee技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域 了解Zigbee開發(fā)的一些基礎(chǔ)知識 能基本掌握物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用項目開發(fā)流程42無線燈光控制系統(tǒng)40硬件電路設(shè)計 掌握系統(tǒng)的需求分析

10、 掌握系統(tǒng)的概要設(shè)計 掌握電路設(shè)計、焊接、調(diào)試的方法 能進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)項目的需求分析 能進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)項目的概要設(shè)計 能進(jìn)行簡單物聯(lián)網(wǎng)項目的電路設(shè)計、焊接和調(diào)試20軟件電路設(shè)計 掌握CC2530無線數(shù)據(jù)收發(fā)的程序開發(fā) 掌握CC2530點對點通信程序的開發(fā) 能使用CC2530進(jìn)行無線數(shù)據(jù)的收發(fā) 能掌握CC2530點對點程序的開發(fā)方法 能掌握將應(yīng)用程序集成到CC2530點對點通信程序中的方法203無線傳感數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)40Zigbee協(xié)議棧移植 掌握CC2530數(shù)據(jù)采集程序及點對點通信程序的集成 掌握Zigbee協(xié)議棧的結(jié)構(gòu)及功能 掌握Zigbee協(xié)議棧的移植 掌握Zigbee協(xié)議棧上的應(yīng)用程序開發(fā) 能使用

11、CC2530進(jìn)行傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計 能掌握Zigbee協(xié)議棧功能結(jié)構(gòu)及移植方法 能掌握Zigbee協(xié)議棧上應(yīng)用程序的開發(fā)方法24上位機(jī)取數(shù)及控制 掌握串口通信的基本原理及開發(fā) 了解簡單網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的開發(fā) 能掌握CC2530與上位機(jī)的串口通信開發(fā)方法 能掌握簡單通信協(xié)議的編寫方法164無線智能家居項目開發(fā)44智能燈光控制系統(tǒng)開發(fā) 智能燈光控制系統(tǒng)介紹 掌握基于CC2530模塊的硬件設(shè)計 掌握CC2530的應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā) 能掌握CC2530應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)流程和開發(fā)方法 能掌握基于CC2530模塊的硬件開發(fā)方法 能掌握基于CC2530無線傳感網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)方法444實施建議4.1教材的使用 淡化教材

12、在這種實踐性比較強課程中的主導(dǎo)作用，可將其作為一本比較重要的專業(yè)資料供學(xué)生查閱。 提供大量相關(guān)的專業(yè)電子資源供學(xué)生查閱，以便充分培養(yǎng)學(xué)生獨立查找資料的能力及獨立解決問題的能力。 要充分體現(xiàn)項目課程設(shè)計思想，以項目為載體實施教學(xué)，項目選取要科學(xué)，并符合該門課程的工作邏輯，能形成一個前后銜接的完整工作任務(wù)，使學(xué)生在完成項目的過程中逐步提高職業(yè)能力，同時要考慮可操作性。 項目設(shè)計要有一定的開放性，并為每個項目提供幾種異常情況，使得能力的培養(yǎng)具有通用性。4.2教學(xué)建議(1) 淡化課程中教師的“教”，強調(diào)引導(dǎo)淡化教師在課程中傳授知識和經(jīng)驗的作用，加強引導(dǎo)作用。提高學(xué)生的主觀能動性，能充分鍛煉學(xué)生的自我解

13、決能力和創(chuàng)新意識。(2) 任務(wù)驅(qū)動，項目導(dǎo)向本課程三大模塊中，各自相對獨立，可以作為一個個小的工作項目。在教學(xué)中，給學(xué)生帶著任務(wù)來完成一個個小的工作項目，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)效果。(3) 教學(xué)與考核相結(jié)合在實際教學(xué)中，不僅給學(xué)生布置任務(wù)，更加強考核，一個任務(wù)、一個項目地進(jìn)行考核，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。4.3教學(xué)條件專業(yè)教師要求：具備講師（工程師）及以上職稱，有扎實的單片機(jī)及電子電路理論基礎(chǔ)，掌握較強的軟硬件設(shè)計與應(yīng)用開發(fā)技能和經(jīng)驗的人員。實訓(xùn)裝備要求：30座，要有一定數(shù)量（30臺以上），能夠運行Office2007、Adobe Reader、殺毒軟件、防火墻、VMware Workstation、

14、Protel 99、IAR等開發(fā)環(huán)境的計算機(jī)實驗室，實驗室還要配置多媒體教學(xué)設(shè)備。4.4課程資源（1）注重課程資源和現(xiàn)代化教學(xué)資源的開發(fā)和利用，這些資源有利于創(chuàng)設(shè)形象生動的工作情景，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生對知識的理解和掌握。建議加強課程資源的開發(fā)，建立多媒體課程資源的數(shù)據(jù)庫，努力實現(xiàn)跨學(xué)校多媒體資源的共享，以提高課程資源利用效率。（2）積極開發(fā)和利用網(wǎng)絡(luò)課程資源，充分利用諸如電子書籍、電子期刊、數(shù)據(jù)庫、數(shù)字圖書館、教育網(wǎng)站和電子論壇等網(wǎng)上信息資源，使教學(xué)從單一媒體向多種媒體轉(zhuǎn)變；教學(xué)活動從信息的單向傳遞向雙向交換轉(zhuǎn)變；學(xué)生單獨學(xué)習(xí)向合作學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變。（3）建立學(xué)習(xí)資料庫，推薦國內(nèi)外先進(jìn)的技術(shù)

15、、國內(nèi)與專業(yè)有關(guān)的網(wǎng)站地址，積極引導(dǎo)與培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會自主學(xué)習(xí)、資料查詢等能力。（4）產(chǎn)學(xué)合作開發(fā)課程資源，充分利用本行業(yè)典型的生產(chǎn)企業(yè)的資源，進(jìn)行產(chǎn)學(xué)合作，建立實習(xí)實訓(xùn)基地，實踐工學(xué)交替，滿足學(xué)生的實習(xí)實訓(xùn)，同時為學(xué)生的就業(yè)創(chuàng)造機(jī)會。（5）建立一支適應(yīng)本專業(yè)的、穩(wěn)定的、開放性的、具有豐富實踐施工經(jīng)驗的兼職教師，實現(xiàn)理論教學(xué)與實踐教學(xué)合一、專職教師與兼職教師合一、課堂教學(xué)與工地現(xiàn)場教學(xué)合一，滿足學(xué)生綜合職業(yè)能力培養(yǎng)的要求。4.5教學(xué)評價對學(xué)生實行以職業(yè)能力為中心的考核，通過各種不同的考試形式激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，在解決實際問題的工作能力；獲取新知識、新技能的學(xué)習(xí)能力；團(tuán)隊活動的合作能力；職業(yè)語言表達(dá)能力等方面得到體現(xiàn)。 (1) 采用階段評價，過程性評價與目標(biāo)評價相結(jié)