《物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)實(shí)驗(yàn)》教學(xué)大綱

《物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)實(shí)驗(yàn)》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：08140481課程性質(zhì)：專業(yè)必修課學(xué)分：1.5學(xué)分學(xué)時(shí)：24學(xué)時(shí)（實(shí)驗(yàn)24學(xué)時(shí)）先修課程：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，C程序設(shè)計(jì)后續(xù)課程：無適用專業(yè)：物聯(lián)網(wǎng)工程、物聯(lián)網(wǎng)工程（專升本）開課單位：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院一、課程說明本課程是物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)本科學(xué)生的專業(yè)必修課。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生較全面的通過實(shí)驗(yàn)熟悉物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的基本概念、原理和關(guān)鍵技術(shù)，掌握開發(fā)ZigBee、NB-IoT、Lora應(yīng)用的基本流程和方法，培養(yǎng)學(xué)生構(gòu)建基本物聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)的能力。二、課程目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：通過實(shí)驗(yàn)手段，熟悉和掌握通信技術(shù)的基本原理和知識(shí)；能夠根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景選擇合適的通信手段，能夠熟練應(yīng)用掌握的Zigbee、NB-IoT等基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，構(gòu)建簡(jiǎn)單的通信系統(tǒng)。課程目標(biāo)2：熟悉STM32、CC2530等硬件平臺(tái)和配套的開發(fā)工具，熟悉單片機(jī)程序的編譯，燒錄，調(diào)試等流程；能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)的通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在相關(guān)硬件平臺(tái)上，完成系統(tǒng)的調(diào)試和部署。課程目標(biāo)3：了解物聯(lián)網(wǎng)通信中常見的芯片，了解我國(guó)低功耗物聯(lián)網(wǎng)芯片的發(fā)展現(xiàn)狀和取得的成就，增強(qiáng)民族自信心。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)實(shí)驗(yàn)》課程教學(xué)目標(biāo)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)支撐強(qiáng)度3.設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案3.2能針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域各個(gè)層次復(fù)雜工程問題的特定需求，進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的模塊設(shè)計(jì)，進(jìn)而完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)。課程目標(biāo)1：通過實(shí)驗(yàn)手段，熟悉和掌握通信技術(shù)的基本原理和知識(shí)；能夠根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景選擇合適的通信手段，能夠熟練應(yīng)用掌握的Zigbee、NB-IoT等基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，構(gòu)建簡(jiǎn)單的通信系統(tǒng)。課程目標(biāo)2：熟悉STM32、CC2530等硬件平臺(tái)和配套的開發(fā)工具，熟悉單片機(jī)程序的編譯，燒錄，調(diào)試等流程；能夠講設(shè)計(jì)的通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在相關(guān)硬件平臺(tái)上，完成系統(tǒng)的調(diào)試和部署。M5.使用現(xiàn)代工具5.2能夠選擇與使用計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議及算法仿真等工具，完成物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域感知、接入及處理應(yīng)用等方面的復(fù)雜工程問題的分析、計(jì)算及設(shè)計(jì)。課程目標(biāo)2：熟悉STM32、CC2530等硬件平臺(tái)和配套的開發(fā)工具，熟悉單片機(jī)程序的編譯，燒錄，調(diào)試等流程；能夠講設(shè)計(jì)的通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在相關(guān)硬件平臺(tái)上，完成系統(tǒng)的調(diào)試和部署。課程目標(biāo)3：了解物聯(lián)網(wǎng)通信中常見的芯片，了解我國(guó)低功耗物聯(lián)網(wǎng)芯片的發(fā)展現(xiàn)狀。H注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配實(shí)驗(yàn)部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配見表2。表2實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)1.溫濕度數(shù)據(jù)采集和本地顯示實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：通過單片機(jī)采集溫濕度傳感器數(shù)據(jù)，并進(jìn)行本地顯示。實(shí)驗(yàn)要求：熟練掌握stm32開發(fā)環(huán)境，能夠進(jìn)行簡(jiǎn)單的程序開發(fā)。41、22.采集溫濕度到騰訊云實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：常用AT指令操作練習(xí)；在騰訊云創(chuàng)建溫濕度監(jiān)測(cè)產(chǎn)品，將采集到的溫濕度數(shù)據(jù)上傳至騰訊云，通過小程序?qū)崟r(shí)查看。實(shí)驗(yàn)要求：熟練掌握AT指令的使用，了解模組如何與基站通信；掌握NB-IOT設(shè)備連接物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)的流程和方法。41、23.LoRa模組基礎(chǔ)通信實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：基于LoRa模組實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)透?jìng)鳎W(wǎng)絡(luò)地址配置，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信和廣播通信。實(shí)驗(yàn)要求：掌握LoRa模組的基本使用方法。41、2、34.Lora采集環(huán)境溫濕度實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：LoRa終端與LoRa網(wǎng)關(guān)相互通信，把采集環(huán)境溫濕度發(fā)送到loRa網(wǎng)關(guān)。實(shí)驗(yàn)要求：掌握LoRa組網(wǎng)的方法。41、25.CC2530無線通信實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：基于CC2530實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信和廣播通信。實(shí)驗(yàn)要求：掌握CC2530基礎(chǔ)通信功能。41、2、36.ZigBee協(xié)議棧開發(fā)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：按照Zigbee協(xié)議工作原理，結(jié)合傳感器和執(zhí)行器組建Zigbee網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)Zigbee網(wǎng)絡(luò)的典型應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)要求：了解Zigbee協(xié)議的工作原理、應(yīng)用場(chǎng)景，掌握使用Zigbee協(xié)議構(gòu)建場(chǎng)景物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的方法。41、2合計(jì)24五、教學(xué)方法及手段本課程提供學(xué)生進(jìn)行實(shí)際操作和實(shí)驗(yàn)的環(huán)境，學(xué)生可以通過配置和搭建物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、傳感器網(wǎng)絡(luò)等，實(shí)際進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)驗(yàn)，在實(shí)際問題中應(yīng)用所學(xué)知識(shí)。培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)際動(dòng)手能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。在實(shí)驗(yàn)前學(xué)生應(yīng)復(fù)習(xí)和掌握與本實(shí)驗(yàn)有關(guān)的教學(xué)內(nèi)容、認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書；在實(shí)驗(yàn)中要嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)紀(jì)律，按操作規(guī)程使用儀器；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，按規(guī)定對(duì)儀器進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)；每完成一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，要認(rèn)真完成一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告。六、課程資源1.推薦教材（1）熊保松、李雪峰、魏彪.物聯(lián)網(wǎng)NB-IoT開發(fā)與實(shí)踐[M].北京：人民郵電出版社，2020.（2）范立南、莫曄、蘭麗輝.物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2017.2.參考書（1）于爾基T.J.潘蒂寧.物聯(lián)網(wǎng)通信安全及解決方案[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2018.（2）陳彥輝、許衛(wèi)東、胡云.物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)[M].北京：人民郵電出版社，2021.3.期刊（1）曲井致.NB-IoT低速率窄帶物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2016(31)（2）劉傳宏,郭彩麗,楊洋,等.人工智能物聯(lián)網(wǎng)中面向智能任務(wù)的語義通信方法[J].通信學(xué)報(bào),2021,42(11):12.（3）陳文藝,高婧,楊輝.物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)實(shí)時(shí)雙向通信模塊化設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì),2021,42(5):7.（4）馬軍鋒,劉芷若,李觀文,等.一種輕量可信的物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議[J].電信科學(xué),2021(011):037.（5）AmjadR,TanzilaS,KhalidH,etal.SmarthealthanalysissystemusingregressionanalysiswithiterativehashingforIoTcommunicationnetworks[J].ComputersandElectricalEngineering,2022,104(PA).4.網(wǎng)絡(luò)資源（1）常見的物聯(lián)網(wǎng)通信方式，/legahero/p/IOT.html（2）善學(xué)坊，/七、課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐課程成績(jī)由過程性考核成績(jī)和期末考核成績(jī)兩部分構(gòu)成，具體考核/評(píng)價(jià)細(xì)則及對(duì)課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見表3。表3課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評(píng)價(jià)細(xì)則課程目標(biāo)123過程性考核實(shí)驗(yàn)報(bào)告50（1）根據(jù)每個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)操作完成情況和實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量單獨(dú)評(píng)分，滿分100分；（2）每次實(shí)驗(yàn)單獨(dú)評(píng)分，取各次實(shí)驗(yàn)成績(jī)的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績(jī)。（3）以實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)?！獭獭?01515課堂表現(xiàn)10（1）根據(jù)課堂出勤情況和實(shí)驗(yàn)課堂表現(xiàn)進(jìn)行考核，滿分100分。（2）以平時(shí)考核成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)?！獭?5實(shí)驗(yàn)考核40（1）根據(jù)每個(gè)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)情況設(shè)計(jì)測(cè)試，每個(gè)測(cè)試單獨(dú)評(píng)分，滿分100分；（2）每次測(cè)試單獨(dú)評(píng)分，取各次測(cè)試成績(jī)的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績(jī)。（3）以實(shí)驗(yàn)考核成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)。√√101515合計(jì)：100分353035八、考核與成績(jī)?cè)u(píng)定1.考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定考核方式：本課程主要以實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)考核和課堂表現(xiàn)等過程化考核方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核評(píng)價(jià)。考核基本要求：根據(jù)每個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)操作完成情況和實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量、實(shí)驗(yàn)考核成績(jī)和課堂表現(xiàn)等進(jìn)行過程化評(píng)分。2.過程性考核成績(jī)的標(biāo)準(zhǔn)過程性考核方式重點(diǎn)考核內(nèi)容、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、所占比重見表5。表5過程性考核方式評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60實(shí)驗(yàn)報(bào)告50實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)認(rèn)真，能夠熟練掌握方法與步驟，實(shí)驗(yàn)操作過程熟練、規(guī)范，遵規(guī)守紀(jì)、團(tuán)結(jié)協(xié)作，實(shí)驗(yàn)結(jié)果詳實(shí)、結(jié)論清晰、討論合理實(shí)驗(yàn)前有預(yù)習(xí)，能夠掌握方法與步驟，實(shí)驗(yàn)操作過程正確、規(guī)范，遵規(guī)守紀(jì)、團(tuán)結(jié)協(xié)作，實(shí)驗(yàn)結(jié)果正確、討論適當(dāng)實(shí)驗(yàn)前有預(yù)習(xí)，基本能夠掌握方法與步驟，實(shí)驗(yàn)操作過程基本正確、無協(xié)作，實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本正確，討論一般實(shí)驗(yàn)前有預(yù)習(xí)，不能掌握方法與步驟，實(shí)驗(yàn)操作過程基本正確，無協(xié)作，實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本正確，無討論沒有預(yù)習(xí)，不能完成實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)操作步驟有誤；實(shí)驗(yàn)結(jié)果不正確，沒有分析討論。課堂表現(xiàn)10實(shí)驗(yàn)態(tài)度認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)，出勤率大于90%，無遲到，早退。實(shí)驗(yàn)態(tài)度認(rèn)真，出勤率大于80%，