《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)》課程教學大綱

《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)》教學大綱一、課程基本信息課程名稱（中文）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)課程名稱（英文）InternetofThingsTechnology課程代碼05120254課程性質(zhì)選修課程類別專業(yè)選修課考核形式考查總學分（學時/周）3.5（4）理論學分（學時）3（48）實踐或?qū)嶒瀸W分（學時/周）0.5（16）先修課程C語言程序設(shè)計，嵌入式技術(shù)及應(yīng)用后續(xù)課程計算機通信網(wǎng)絡(luò)、移動通信設(shè)備與裝置適應(yīng)范圍全日制本科面向?qū)I(yè)電子信息工程開課學期5開課學院電子與信息工程學院二、課程目標本課程是電子與信息專業(yè)的專業(yè)選修課程。物聯(lián)網(wǎng)被譽為即信息高速公路后的又一次信息技術(shù)，是信息學科、通信學科及自動化學科的交叉結(jié)合。本課程的教學目標在于通過學習，使學生掌握物聯(lián)網(wǎng)的基本概念，了解物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)知識、發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，使學生理解物聯(lián)網(wǎng)的基本技術(shù)，并能夠緊密結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展動態(tài)，剖析當前物聯(lián)網(wǎng)的研究熱點。同時，本課程以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為前沿標準，使學生能有機會接觸到更為先進的物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)知識，從而對物聯(lián)網(wǎng)有較為深入的理解，為學生今后從事相關(guān)工作提供一定的指導作用。課程具體目標如下：課程目標1：理解物聯(lián)網(wǎng)的基本架構(gòu)，掌握感知識別層，網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層的作用和相互關(guān)系，具備設(shè)計物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的初步能力。理解傳感器的分類和工作原理，理解無線傳感網(wǎng)絡(luò)的特征，具備根據(jù)實際需要選擇傳感器及構(gòu)建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能力。課程目標2：掌握無線局域網(wǎng)，無線城域網(wǎng)和移動通信網(wǎng)絡(luò)的特點，具備根據(jù)需要選擇特定物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議標準的能力，進一步訓練學生算法設(shè)計能力和軟硬件調(diào)試能力，從而提高學生提出問題、分析問題和解決問題的能力。課程目標3：通過課堂理論教學、項目實踐操作和課外作業(yè)等環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生學習物聯(lián)網(wǎng)理論和應(yīng)用的興趣、實事求是的科學態(tài)度、團隊協(xié)作能力，以及培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意愿。三、課程目標與畢業(yè)要求對應(yīng)關(guān)系畢業(yè)要求、指標點與本課程的課程目標的之間對應(yīng)關(guān)系如表1所示。表1畢業(yè)要求、指標點與課程目標的對應(yīng)關(guān)系支撐的畢業(yè)要求涉及的畢業(yè)要求指標點本課程的課程目標支撐強度1.工程知識1.4掌握物聯(lián)網(wǎng)、電子電路等工程基礎(chǔ)知識，能將其用于分析電子電路相關(guān)的工程問題。課程目標1課程目標2課程目標3H3.設(shè)計/開發(fā)解決方案3.1掌握設(shè)計/開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)、電子信息工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題解決方案所需要的專業(yè)知識和開發(fā)工具課程目標1課程目標2L4.使用現(xiàn)代化工具4.2能夠根據(jù)實驗方案操作實驗裝置，開展實驗，對實驗結(jié)果進行分析與解釋，并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論。課程目標1課程目標2課程目標3H本課程的各個課程目標對應(yīng)畢業(yè)要求指標點的權(quán)值矩陣如表2所示。表2課程目標支撐畢業(yè)要求指標點的權(quán)值矩陣畢業(yè)要求指標點課程目標畢業(yè)要求指標1.4畢業(yè)要求指標3.1畢業(yè)要求指標4.2課程目標10.40.30.1課程目標20.40.50.6課程目標30.20.20.3注：將一個畢業(yè)要求指標點分解到對應(yīng)課程教學目標中，每一列的權(quán)重Σ＝1。四、課程目標與教學內(nèi)容及資源對應(yīng)關(guān)系第一部分理論教學環(huán)節(jié)第1章緒論（4學時）教學內(nèi)容：1、計算機的運算基礎(chǔ)；2、計算機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理；3、計算機硬件的組成；4、常用的輸入設(shè)備和輸出設(shè)備及其功能；5、系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。教學重點：數(shù)制間的轉(zhuǎn)換、數(shù)的定點和浮點表示、計算機硬件的基本結(jié)構(gòu);馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)、輸入/輸出系統(tǒng)和多種輸入/輸出設(shè)備;操作系統(tǒng)的基本概念和功能，常用的應(yīng)用軟件、程序設(shè)計的基礎(chǔ)知識。支撐的課程目標：1，2，3第2章物聯(lián)網(wǎng)概述（4學時）教學內(nèi)容：1、物聯(lián)網(wǎng)的起源和發(fā)展；2、物聯(lián)網(wǎng)的理論基礎(chǔ)；3、物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)和主要特點；4、核心技術(shù)；5、物聯(lián)網(wǎng)的體系標準；6、應(yīng)用前景教學重點：物聯(lián)網(wǎng)的概念、體系結(jié)構(gòu)和核心技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)理論基礎(chǔ)。支撐的課程目標：1，2，3第3章自動識別技術(shù)與RFID（4學時）教學內(nèi)容：1、自動識別技術(shù)；2、RFID的歷史和現(xiàn)狀；3、電磁感應(yīng)和RFID工作原理；4、RFID系統(tǒng)的構(gòu)成和工作過程；5、RFID技術(shù)分析；6、RFID標簽沖突；7、RFID和物聯(lián)網(wǎng)。教學重點：常用的自動識別技術(shù)，RFID的工作原理、系統(tǒng)構(gòu)成、工作過程、技術(shù)特點。支撐的課程目標：1，2，3第4章傳感器技術(shù)（4學時）教學內(nèi)容：1、傳感器基礎(chǔ)知識；2、常用傳感器介紹；3、智能傳感器；4、傳感器接口技術(shù)；5、傳感器的設(shè)計需求、硬件平臺和開發(fā)平臺；6、傳感器的應(yīng)用。教學重點：重點是傳感器的基礎(chǔ)知識、接口技術(shù)和開發(fā)平臺。支撐的課程目標：1，2，3第5章定位系統(tǒng)（4學時）教學內(nèi)容：1、位置信息；2、定位系統(tǒng)；3、定位技術(shù)；4、物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下定位技術(shù)的新挑戰(zhàn)和發(fā)展前景；教學重點：定位系統(tǒng)的基本知識和常用的定位技術(shù)。支撐的課程目標：1，2，3第6章智能信息設(shè)備（4學時）教學內(nèi)容：1、智能設(shè)備概述；2、智能設(shè)備運行平臺；3、智能設(shè)備發(fā)展新趨勢。教學重點：重點是智能設(shè)備的特點和運行平臺。支撐的課程目標：1，2，3第7章互聯(lián)網(wǎng)原理（6學時）教學內(nèi)容：1、互聯(lián)網(wǎng)概述；2、應(yīng)用層；3、傳輸層；4、網(wǎng)絡(luò)層；5、從互聯(lián)網(wǎng)到物聯(lián)網(wǎng)。教學重點：互聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)和各層的主要協(xié)議和服務(wù)，OSI七層結(jié)構(gòu)和TCP/IP的四層結(jié)構(gòu)，TCP/IP各層的主要協(xié)議和主要服務(wù)。支撐的課程目標：1，2，3第8章無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與移動通信網(wǎng)絡(luò)（6學時）教學內(nèi)容：1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述；2、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)體系；3、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議；4、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)標準；5、多傳感器網(wǎng)絡(luò)的信息融合；6、移動通信發(fā)展歷史；7、3G通信技術(shù)和標準；8、移動互聯(lián)網(wǎng)。教學重點：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)體系、技術(shù)標準和數(shù)據(jù)融合技術(shù)；3G、IEEE802.15.4、ZigBee等協(xié)議技術(shù)體系和標準。支撐的課程目標：1，2，3第9章物聯(lián)網(wǎng)的管理服務(wù)（6學時）教學內(nèi)容：1、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)；2、海量信息存儲；3、搜索引擎；4、物聯(lián)網(wǎng)的智能決策；5、云計算技術(shù)。教學重點：數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)的智能決策應(yīng)用，海量信息存儲技術(shù)、智能決策技術(shù)和云計算技術(shù)。支撐的課程目標：1，2，3第10章物聯(lián)網(wǎng)中的信息安全（4學時）教學內(nèi)容：1、物聯(lián)網(wǎng)安全性概述；2、物聯(lián)網(wǎng)身份識別技術(shù)；3、基于零知識證明的識別技術(shù)；4、物聯(lián)網(wǎng)密鑰技術(shù)；5、物聯(lián)網(wǎng)中的消息鑒別和數(shù)字簽名；6、信息隱藏技術(shù)；7、RFID安全和隱私保護機制；8、物聯(lián)網(wǎng)中位置信息和隱私保護機制。教學重點：物聯(lián)網(wǎng)身份識別技術(shù)、密鑰技術(shù)、信息隱藏技術(shù)、RFID安全和隱私保護機制和位置信息保護機制。支撐的課程目標：1，2，3第11章物聯(lián)網(wǎng)的綜合應(yīng)用（2學時）教學內(nèi)容：1、智能電網(wǎng)；2、智能交通；3、智能物流；4、智能綠色建筑；5、環(huán)境監(jiān)測。教學重點：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)、智能交通、智能物流、智能綠色建筑和環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域的應(yīng)用。支撐的課程目標：1，2，3課程思政融入點：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在生產(chǎn)、生活、安全等方面的應(yīng)用，讓學生意識到物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對社會的影響和作用，需要合理運用技術(shù)的優(yōu)勢，發(fā)揮技術(shù)的推動作用，同時也要關(guān)注技術(shù)的應(yīng)用所可能帶來的風險和挑戰(zhàn)。在教學中，引導學生認識到，技術(shù)與應(yīng)用之間的關(guān)系需要考慮到社會、環(huán)境、企業(yè)和用戶等不同方面的利益，需要對科技的應(yīng)用做出正確的判斷，同時營造良好的企業(yè)環(huán)境，注重社會責任的履行，為國家經(jīng)濟社會的發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻。第二部分實驗教學環(huán)節(jié)實驗教學內(nèi)容及目標支撐課程目標的具體情況如表3所示。表3實驗課具體教學內(nèi)容及目標支撐課程目標的體情況序號實驗內(nèi)容學時數(shù)項目要求項目類型項目性質(zhì)實驗?zāi)繕酥蔚恼n程目標1物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)成與溫濕度傳感器測試3選修操作設(shè)計認識物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的關(guān)鍵組件，并理解這些組件在系統(tǒng)中所起的作用；通過調(diào)節(jié)硬件設(shè)備，掌握獲取溫濕度數(shù)據(jù)獲取方法。1,2,32RFID數(shù)據(jù)讀取實驗3必修操作設(shè)計掌握RFID數(shù)據(jù)的讀取方法，分析RFID天線安裝位置與傳輸性能的關(guān)聯(lián)關(guān)系。1,2,33星狀網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)3必修操作設(shè)計基于CC2530等無線芯片，構(gòu)建星狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并用sniffer軟件分析數(shù)據(jù)包的構(gòu)造，以及傳輸丟包等性能參數(shù)1,2,34MESH網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)3必修操作設(shè)計基于CC2530等無線芯片，構(gòu)建MESH網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并用sniffer軟件分析數(shù)據(jù)包的構(gòu)造，以及傳輸丟包等性能參數(shù)1,2,35綜合實驗4選修操作設(shè)計掌握無線收發(fā)器工作機理，并領(lǐng)用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)溫度濕度數(shù)據(jù)的采集與遠程投遞，并構(gòu)建對應(yīng)的數(shù)據(jù)平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)特征挖掘1,2,3課程思政融入點：培養(yǎng)學生運用理論知識解決工程問題的思維與能力、團隊協(xié)作能力、工程倫理意識。課程主要教學資源及參考資源、教學平臺網(wǎng)站：（1）推薦參考教材及參考書目參考教材及參考書目見表4。表4參考教材及參考書目類別教材名稱主編出版社出版時間參考教材物聯(lián)網(wǎng)導論劉云浩等科學出版社2017參考書目物聯(lián)網(wǎng)原理與應(yīng)用技術(shù)劉幺和等機械工業(yè)出版社2022物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)黃玉蘭機械工業(yè)出版社2016物聯(lián)網(wǎng)工程概論王志良等機械工業(yè)出版社2015五、課程目標與考核依據(jù)及評價標準對應(yīng)關(guān)系總評計分制：百分制（√）；五級分制（）；兩級分制（）考核方式：考試（）；考查（√）本課程考核環(huán)節(jié)由課堂表現(xiàn)、作業(yè)、實驗、期末考試成績組成。課程總成績=課堂表現(xiàn)×10%+作業(yè)×20%+實驗×20%+期末考試×50%。具體考核會環(huán)節(jié)、評價方式、比重和對應(yīng)的課程目標如表5所示。表5考核/評價方法、依據(jù)和對應(yīng)的課程目標考核環(huán)節(jié)評價方式比重課程目標課堂表現(xiàn)主要包括出勤情況和課堂參與度10%課程目標1課程目標2課程目標3作業(yè)成績主要是學生完成課后作業(yè)的情況20%課程目標1課程目標2課程目標3實驗依據(jù)實驗教學進度計劃，主要考察學生對各章節(jié)知識點的理解與應(yīng)用能力20%課程目標1課程目標2課程目標3期末考試根據(jù)期末考核結(jié)果給出相應(yīng)的成績50%課程目標1課程目標2課程目標3課程總成績課堂表現(xiàn)×10%+作業(yè)×20%+實驗×20%+期末考試×50%100%課程目標1課程目標2課程目標3根據(jù)表5可知，本課程的3個課程目標分別由多個考核環(huán)節(jié)來支撐，每個考核環(huán)節(jié)的評價標及其對課程目標的支撐權(quán)值如表6所示。表6考核環(huán)節(jié)評價標準及其支撐課程目標的權(quán)值課程目標考核環(huán)節(jié)考核環(huán)節(jié)支撐課程目標權(quán)值權(quán)值合計評價標準100~9089~8079~7069~60<59優(yōu)良中及格不及格課程目標1課堂表現(xiàn)25%100%按時到課，從不缺課；課堂能積極并正確回答問題；課堂交流討論積極主動；課堂表現(xiàn)總體很好不無故缺課、遲到早退；課堂能積極并正確回答問題；課堂交流表現(xiàn)良好；課堂表現(xiàn)總體較好不無故缺課、偶爾會有遲到早退；課堂下能正確回答問題；課堂交流表現(xiàn)這中等；課堂表現(xiàn)總體一般偶爾遲到早退；課堂回答問題和相互交流積極性尚可，態(tài)度基本端正；課堂總體表現(xiàn)尚可偶爾缺課或經(jīng)常遲到早退；課堂回答問題和相互交流積極性較差，態(tài)度不端正；課堂總體表現(xiàn)較差作業(yè)25%作業(yè)嚴格按要求并及時完成，正確率90%以上作業(yè)按要求并及時完成，正確率80%至90%作業(yè)按要求并及時完成，正確率70%至80%作業(yè)按要求并及時完成，正確率60%至70%作業(yè)未按要求完成，正確率小于60%實驗25%實驗實踐能力很強，善于獨立思考并與教師溝通；實驗數(shù)據(jù)記錄非常完整，對實驗結(jié)果分析正確且非常深入，報告撰寫質(zhì)量很高；實驗綜合表現(xiàn)很好實驗實踐能力較強，能獨立思考并與教師溝通；實驗數(shù)據(jù)記錄較為完整，對實驗結(jié)果分析正確且深入，報告撰寫質(zhì)量較高；實驗綜合表現(xiàn)較好實驗實踐能力一般，能對問題進行一定的思考；實驗數(shù)據(jù)記錄基本完整，對實驗結(jié)果分析基本正確，報告撰寫質(zhì)量一般；實驗綜合表現(xiàn)一般實驗實踐能力尚可，能對問題進行一定的思考；實驗數(shù)據(jù)記錄尚可，對實驗結(jié)果分析深入程度尚可，報告撰寫質(zhì)量基本滿足要求；實驗綜合表現(xiàn)尚可實驗實踐能力較差，態(tài)度不端；實驗數(shù)據(jù)記錄完整度較差，對實驗結(jié)果分析缺乏或應(yīng)付了事，報告撰寫質(zhì)量較差；實驗綜合表現(xiàn)較差期末考試25%見期末試卷評分標準課程目標2課堂表現(xiàn)20%100%同上同上同上同上同上作業(yè)20%同上同上同上同上同上實驗30%同上同上同上同上同上期末考試30%見期末試卷評分標準課程目標3課堂表現(xiàn)20%100%同上同上同上同上同上作業(yè)30%同上同上同上同上同上實驗30%同上同上同上同上同上期末考試20%見期末試卷