《無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》-課程教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)

PAGEPAGE1《無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》課程教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)1．基本信息課程名稱無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程學(xué)時總學(xué)時54其中：講授27，實(shí)訓(xùn)27適用專業(yè)設(shè)施農(nóng)業(yè)與裝備、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)學(xué)分3預(yù)備知識物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用、電工電子技術(shù)責(zé)任部門農(nóng)業(yè)信息工程系編寫人審定人課程來源設(shè)施農(nóng)業(yè)與裝備、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)2018級人才培養(yǎng)方案實(shí)施日期2018年9月起2．課程性質(zhì)本課程是農(nóng)業(yè)信息工程系設(shè)施農(nóng)業(yè)與裝備專業(yè)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)課程。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是集傳感器技術(shù)、微電機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)和無線通信技術(shù)于一體的綜合信息處理平臺，具有廣泛的應(yīng)用前景，是計(jì)算機(jī)信息領(lǐng)域最活躍的研究熱點(diǎn)之一。本課程采用“教、學(xué)、做”一體化教學(xué)模式，項(xiàng)目為導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動等教學(xué)方法，旨在培養(yǎng)學(xué)生的ZigBee技術(shù)應(yīng)用、電路分析、測試、制作、調(diào)試能力及創(chuàng)新意識，為學(xué)生職業(yè)能力培養(yǎng)和職業(yè)素養(yǎng)養(yǎng)成起主要支撐或明顯促進(jìn)作用，拓寬學(xué)習(xí)的寬度，為今后的工作奠定了基礎(chǔ)。3．課程目標(biāo)（1）能力目標(biāo)A1.能正確安裝與使用IAR、SmartRFFlashProgrammer等軟件；A2.能熟練使用CC2530的基本組件；A3.能實(shí)現(xiàn)開關(guān)量、模擬量、邏輯量三種傳感器的信號采集功能；A4.能實(shí)現(xiàn)基于BasicRF的無線采集與網(wǎng)絡(luò)組建功能；A6.能獲取網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的傳感器數(shù)據(jù)采集與遠(yuǎn)程監(jiān)控；（2）知識目標(biāo)K1.了解Wi-Fi、藍(lán)牙、ZigBee等典型短距離無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及其應(yīng)用領(lǐng)域；K2.了解IAR、SmartRFFlashProgrammer等軟件的菜單功能；K3.掌握CC2530單片機(jī)的GPIO、中斷、定時器、串口、ADC等基本組件的原理；K4.掌握BasicRFLayer工作機(jī)制、開關(guān)量、模擬量、邏輯量三種傳感器的工作原理；K5.掌握Z-Stack協(xié)議棧結(jié)構(gòu)、BLE協(xié)議棧的基本概念；（3）素質(zhì)目標(biāo)Q1.具有良好的職業(yè)道德、規(guī)范操作意識；Q2.具備良好的團(tuán)隊(duì)合作精神；Q3.具備良好的組織協(xié)調(diào)能力；Q4.具有求真務(wù)實(shí)的工作作風(fēng)；Q5.具有開拓創(chuàng)新的學(xué)習(xí)精神；Q6.具有良好的語言文字表達(dá)能力。4．課程內(nèi)容4.1設(shè)計(jì)思路描述依據(jù)高職教育理念，本課程的設(shè)計(jì)思路。包括課程育人目標(biāo)（與素質(zhì)目標(biāo)相對應(yīng)），教學(xué)內(nèi)容的選取原則，學(xué)習(xí)情景（學(xué)習(xí)項(xiàng)目）設(shè)計(jì)與組織的理念，實(shí)踐環(huán)節(jié)（單項(xiàng)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目及課程綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目）的設(shè)計(jì)要求，課內(nèi)外教學(xué)過程實(shí)施的要求等。4.2教學(xué)內(nèi)容根據(jù)課程目標(biāo)和課程設(shè)計(jì)思路，確定教學(xué)內(nèi)容和目的要求。要以學(xué)習(xí)性工作任務(wù)為載體，按學(xué)習(xí)情景（學(xué)習(xí)項(xiàng)目）的教學(xué)順序描述教學(xué)內(nèi)容，按學(xué)生應(yīng)獲得的知識、能力與素質(zhì)，說明學(xué)習(xí)目的要求，特別要突出育人目標(biāo)和能力要求。表述技術(shù)及能力要求要更多采用“能或會+動作要求”的格式，表述對知識掌握的要求可使用“了解”、“熟悉”之類的動詞。序號學(xué)習(xí)情景（學(xué)習(xí)項(xiàng)目）目標(biāo)要求學(xué)習(xí)性工作任務(wù)及內(nèi)容（包括理論及實(shí)踐內(nèi)容）育人目標(biāo)參考學(xué)時1項(xiàng)目一認(rèn)識無線傳感網(wǎng)絡(luò)熟悉實(shí)訓(xùn)平臺和相關(guān)傳感器模塊；了解Wi-Fi、藍(lán)牙、ZigBee等典型短距離無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及其應(yīng)用領(lǐng)域；了解ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn)；了解IAR、SmartRFFlashProgrammer等軟件的菜單功能；掌握使用IAR軟件新建、配置工程等步驟。任務(wù)一：搭建ZigBee開發(fā)環(huán)境培養(yǎng)接觸新知識的熱情3任務(wù)二、利用IAR開發(fā)環(huán)境建立配置工程培養(yǎng)接觸新知識的熱情2項(xiàng)目二溫度數(shù)據(jù)定時采集及串口發(fā)送掌握CC2530單片機(jī)基本概念、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、外部引腳及功能；掌握CC2530單片機(jī)I/O的外設(shè)、GIPO、輸入、輸出等功能配置；掌握CC2530單片機(jī)中斷的使能、響應(yīng)與處理、優(yōu)先級等環(huán)節(jié)的工作原理；掌握CC2530單片機(jī)定時器的三種定時模式、中斷方式的工作原理；掌握CC2530單片機(jī)串口通信引腳配置，發(fā)送與接收的工作原理；掌握CC2530單片機(jī)ADC單次轉(zhuǎn)換，理解轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的二進(jìn)制補(bǔ)碼結(jié)構(gòu)。任務(wù)一：按鍵查詢方式控制LED閃爍持續(xù)學(xué)習(xí)新技術(shù)和新工具的能力3任務(wù)二：按鍵中斷方式控制LED閃爍持續(xù)學(xué)習(xí)新技術(shù)和新工具的能力3任務(wù)三：定時器1中斷方式控制LED閃爍持續(xù)學(xué)習(xí)新技術(shù)和新工具的能力3任務(wù)四：串口通信應(yīng)用培養(yǎng)團(tuán)結(jié)互助能力3任務(wù)五：片內(nèi)溫度測量并串口定時發(fā)送培養(yǎng)團(tuán)結(jié)互助能力33項(xiàng)目三BasicRF無線通信應(yīng)用了解BasicRFLayer工作機(jī)制；熟悉無線發(fā)送和接收函數(shù)；理解發(fā)送地址和接收地址、PAN_ID、RF_CHANNEL等概念；了解basicRF、board、common等驅(qū)動文件的作用；理解串口讀寫函數(shù)；掌握ADC、中斷等函數(shù)；掌握開關(guān)量、模擬量、邏輯量三種傳感器的工作原理。任務(wù)一：無線開關(guān)LED燈持續(xù)學(xué)習(xí)新技術(shù)和新工具的能力3任務(wù)二：無線串口通信持續(xù)學(xué)習(xí)新技術(shù)和新工具的能力3任務(wù)三：模擬量傳感器采集培養(yǎng)創(chuàng)新能力3任務(wù)四：開關(guān)量傳感器采集培養(yǎng)求真求實(shí)能力3任務(wù)五：邏輯量傳感器采集培養(yǎng)求真求實(shí)能力3任務(wù)六：基于BasicRF的無線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用培養(yǎng)求真求實(shí)能力；培養(yǎng)良好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力34項(xiàng)目四ZigBee協(xié)議棧應(yīng)用與組網(wǎng)掌握Z-Stack協(xié)議棧的結(jié)構(gòu)、基本概念；掌握協(xié)調(diào)器、路由器、終端節(jié)點(diǎn)的基本概念；掌握Z-Stack協(xié)議棧實(shí)時操作系統(tǒng)，理解OSAL運(yùn)行機(jī)理、任務(wù)調(diào)試、API函數(shù)等；掌握Z-Stack協(xié)議棧的串口、中斷等接口函數(shù)；掌握單播、組播和廣播基本原理與基本概念；掌握Z-Stack協(xié)議棧的LED和KEY驅(qū)動函數(shù)的工作原理；掌握Z-Stack協(xié)議棧的綁定工作原理；了解Z-Stack協(xié)議棧的網(wǎng)絡(luò)地址分配機(jī)制，掌握Z-Stack協(xié)議棧的網(wǎng)絡(luò)管理。任務(wù)一：基于Z-Stack的點(diǎn)對點(diǎn)通信3任務(wù)二：基于Z-Stack的串口通信3任務(wù)三：基于Z-Stack的串口透傳3任務(wù)四：基于綁定的無線開關(guān)系統(tǒng)3能獲取網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)的傳感器數(shù)據(jù)采集與遠(yuǎn)程監(jiān)控任務(wù)五：Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控設(shè)計(jì)34.3實(shí)踐環(huán)節(jié)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，明確課程實(shí)踐環(huán)節(jié)的內(nèi)容和目標(biāo)。實(shí)踐環(huán)節(jié)的內(nèi)容要以實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目為單元進(jìn)行設(shè)計(jì)，并要包含綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目；教學(xué)上要做到理實(shí)結(jié)合、同步進(jìn)行，融“教、學(xué)、做”一體；實(shí)訓(xùn)教學(xué)目標(biāo)指通過該項(xiàng)目的實(shí)訓(xùn)，學(xué)生能夠理解相關(guān)知識、掌握相關(guān)技術(shù)、技能的程度。序號實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目名稱實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容實(shí)訓(xùn)教學(xué)目標(biāo)（含育人目標(biāo)）參考學(xué)時地點(diǎn)安排（具體場所）1項(xiàng)目一認(rèn)識無線傳感網(wǎng)絡(luò)任務(wù)一：搭建ZigBee開發(fā)環(huán)境熟悉實(shí)訓(xùn)平臺和相關(guān)傳感器模塊；了解Wi-Fi、藍(lán)牙、ZigBee等典型短距離無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及其應(yīng)用領(lǐng)域；了解ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn)；了解IAR、SmartRFFlashProgrammer等軟件的菜單功能；掌握使用IAR軟件新建、配置工程等步驟。學(xué)會傳感網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建方法與技術(shù)；培養(yǎng)求真求實(shí)能力3農(nóng)信樓4012項(xiàng)目一認(rèn)識無線傳感網(wǎng)絡(luò)任務(wù)二、建立工程實(shí)現(xiàn)點(diǎn)亮第一盞LED燈能了解無線傳感網(wǎng)絡(luò)的概念及當(dāng)前的技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域；培養(yǎng)服務(wù)三農(nóng)的激情3項(xiàng)目二溫度數(shù)據(jù)定時采集及串口發(fā)送任務(wù)一：按鍵查詢方式控制LED燈亮滅掌握CC2530單片機(jī)基本概念、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、外部引腳及功能；掌握CC2530單片機(jī)I/O的外設(shè)、GIPO、輸入、輸出等功能配置；學(xué)會傳感網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建方法與技術(shù)；培養(yǎng)求真求實(shí)能力3農(nóng)信樓4014項(xiàng)目二溫度數(shù)據(jù)定時采集及串口發(fā)送任務(wù)二：按鍵中斷方式控制LED燈亮滅掌握CC2530單片機(jī)中斷的使能、響應(yīng)與處理、優(yōu)先級等環(huán)節(jié)的工作原理；學(xué)會根據(jù)網(wǎng)絡(luò)模型，合理設(shè)計(jì)工程問題的能力；持續(xù)學(xué)習(xí)新技術(shù)和新工具的能力3農(nóng)信樓4015項(xiàng)目二溫度數(shù)據(jù)定時采集及串口發(fā)送任務(wù)三：定時器1中斷方式控制LED燈亮滅掌握CC2530單片機(jī)定時器的三種定時模式、中斷方式的工作原理；學(xué)會根據(jù)網(wǎng)絡(luò)模型，合理設(shè)計(jì)工程問題的能力；持續(xù)學(xué)習(xí)新技術(shù)和新工具的能力3農(nóng)信樓4016項(xiàng)目二溫度數(shù)據(jù)定時采集及串口發(fā)送任務(wù)四：串口通信應(yīng)用掌握CC2530單片機(jī)串口通信引腳配置，發(fā)送與接收的工作原理；學(xué)會根據(jù)網(wǎng)絡(luò)模型，合理設(shè)計(jì)工程問題的能力；持續(xù)學(xué)習(xí)新技術(shù)和新工具的能力3農(nóng)信樓4017項(xiàng)目二溫度數(shù)據(jù)定時采集及串口發(fā)送任務(wù)五：片內(nèi)溫度測量并定時串口發(fā)送掌握CC2530單片機(jī)ADC單次轉(zhuǎn)換，理解轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的二進(jìn)制補(bǔ)碼結(jié)構(gòu)；學(xué)會合理設(shè)計(jì)工程問題的能力；持續(xù)學(xué)習(xí)新技術(shù)和新工具的能力3農(nóng)信樓4018項(xiàng)目三BasicRF無線通信應(yīng)用任務(wù)一：按鍵無線開關(guān)LED燈了解BasicRFLayer工作機(jī)制；熟悉無線發(fā)送和接收函數(shù)；理解發(fā)送地址和接收地址、PAN_ID、RF_CHANNEL等概念；培養(yǎng)良好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力；3農(nóng)信樓4019項(xiàng)目三BasicRF無線通信應(yīng)用任務(wù)二：無線串口通信了解basicRF、board、common等驅(qū)動文件的作用；理解串口讀寫函數(shù)；具有求真務(wù)實(shí)的工作作風(fēng)；3農(nóng)信樓40110項(xiàng)目三BasicRF無線通信應(yīng)用任務(wù)三：模擬量傳感器采集掌握ADC、中斷等函數(shù)；掌握開關(guān)量、模擬量、邏輯量三種傳感器的工作原理；具有求真務(wù)實(shí)的工作作風(fēng)；3農(nóng)信樓40111項(xiàng)目三BasicRF無線通信應(yīng)用任務(wù)四：開關(guān)量傳感器采集掌握ADC、中斷等函數(shù)；掌握開關(guān)量、模擬量、邏輯量三種傳感器的工作原理；具有求真務(wù)實(shí)的工作作風(fēng)；3農(nóng)信樓40112項(xiàng)目三BasicRF無線通信應(yīng)用任務(wù)五：邏輯量傳感器采集掌握ADC、中斷等函數(shù)；掌握開關(guān)量、模擬量、邏輯量三種傳感器的工作原理；具有求真務(wù)實(shí)的工作作風(fēng)；3農(nóng)信樓40113項(xiàng)目三BasicRF無線通信應(yīng)用任務(wù)六：基于BasicRF的無線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用掌握基于BF的無線傳感網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域；具備良好的組織協(xié)調(diào)能力；3農(nóng)信樓40114項(xiàng)目四ZigBee協(xié)議棧應(yīng)用與組網(wǎng)任務(wù)一：基于Z-Stack的點(diǎn)對點(diǎn)通信掌握Z-Stack協(xié)議棧的結(jié)構(gòu)、基本概念；掌握協(xié)調(diào)器、路由器、終端節(jié)點(diǎn)的基本概念；具備良好的組織協(xié)調(diào)能力；3農(nóng)信樓40115項(xiàng)目四ZigBee協(xié)議棧應(yīng)用與組網(wǎng)任務(wù)二：基于Z-Stack的串口通信掌握Z-Stack協(xié)議棧實(shí)時操作系統(tǒng)，理解OSAL運(yùn)行機(jī)理、任務(wù)調(diào)試、API函數(shù)等；掌握Z-Stack協(xié)議棧的串口、中斷等接口函數(shù)；具備良好的組織協(xié)調(diào)能力；3農(nóng)信樓40116項(xiàng)目四ZigBee協(xié)議棧應(yīng)用與組網(wǎng)任務(wù)三：基于Z-Stack的串口透傳掌握單播、組播和廣播基本原理與基本概念；掌握Z-Stack協(xié)議棧的LED和KEY驅(qū)動函數(shù)的工作原理；具備良好的組織協(xié)調(diào)能力；3農(nóng)信樓40117項(xiàng)目四ZigBee協(xié)議棧應(yīng)用與組網(wǎng)任務(wù)四：基于綁定的無線開關(guān)系統(tǒng)掌握Z-Stack協(xié)議棧的綁定工作原理；了解Z-Stack協(xié)議棧的網(wǎng)絡(luò)地址分配機(jī)制，掌握Z-Stack協(xié)議棧的網(wǎng)絡(luò)管理；具備良好的組織協(xié)調(diào)能力；3農(nóng)信樓40118項(xiàng)目四ZigBee協(xié)議棧應(yīng)用與組網(wǎng)任務(wù)五：Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控設(shè)計(jì)能獲取網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)的傳感器數(shù)據(jù)采集與遠(yuǎn)程監(jiān)控3合計(jì)545教學(xué)資源利用使用教材：《無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用項(xiàng)目化教程》—楊琳芳主編，機(jī)械工業(yè)出版社網(wǎng)絡(luò)資源：包括學(xué)院課程中心平臺上的本課程信息化教學(xué)資源，如基本教學(xué)文件和資料、多媒體課件、多媒體素材、電子圖書、課程資源包、育人案例等；也包括互聯(lián)網(wǎng)上與本課程有關(guān)的資源（提供主要網(wǎng)址）。其它資源：《無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教程》--吳迪ZigBeeWirelessNetworksandTransceivers2008ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)入門與實(shí)戰(zhàn).李文仲等《ZigBee實(shí)戰(zhàn)演練》--網(wǎng)蜂團(tuán)隊(duì)傾力打造6.教學(xué)實(shí)施6.1實(shí)踐教學(xué)條件校內(nèi)實(shí)踐條件要求：依據(jù)課程內(nèi)容教學(xué)設(shè)計(jì)，對實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室（實(shí)訓(xùn)基地）條件的要求，要配套的專業(yè)教學(xué)儀器設(shè)備與媒體要求等。校外實(shí)踐條件要求：依據(jù)工學(xué)交替的安排，對校外實(shí)訓(xùn)基地的條件要求。6.2教學(xué)組織以知識點(diǎn)為依托，用演示教學(xué)來闡述以知識點(diǎn)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)小實(shí)驗(yàn)用分組的方法來做實(shí)驗(yàn)并討論充分利用