《物联网工程综合实践》课程教学大纲.docx

物联网工程综合实践课程教学大纲一、课程基本信息课程名称（中文）物联网工程综合实践课程名称（英文）Comprehensive Practice of IoT Engineering课程类别：专业实践课程课程性质必修授课语言中文授课学期第7学期学分2课程学时及分配总学时讲课实验课外2W2W适用专业物联网授课学院计算机与软件学院先修课程物联网通信技术、物联网传感技术、无线传感网技术后续课程专业综合课程设计、毕业设计课程简介课程基本定位：物联网系统综合设计（实习）是本专业的必修集中 性实践环节，也是物联网工科专业的重要工具课。本课程以工程为引 领，通过知识传授与实际操作的密切结合，旨在培养学生利用物联网 知识结构解决具体实例应用中的复杂工程问题中所需的专业设计能 力、团队协作能力；启发其正确的专业志向，以及求真务实、切问近 思的科学精神。通过课程的学习与实践，为学生具备物联网领域中的 解决方案奠定坚实的理论基础和扎实的实践经验。复杂工程问题：本课程中的物联网系统综合设计是在理解无线传感器 网络中网状网路由、拓扑控制、分布式采集和TinyOS操作系统的基础 上，根据任务需求，分析传感器信号的变化，通过分布式数据采集和 可视化等技术，建立ATOS实验平台解决方案。同时，所设计的技术 方案涉及生态、健康、平安、法律等因素，现有的专业标准和规范不 能完全包含上述要素，需要通过查阅文献、小组讨论，理清各要素的 关联和冲突，经过深入分析后给出解决矛盾和冲突的可行方案，并通 过实验平台进行代码调试和系统测试。核心学习结果：能够在团队中独立或合作设计基于物联网系统方案， 并通过调试使整个系统能够正确运行,能够从宏观角度对系统方案进 行优化。主要教学方法：讲授、案例、实验、专题研讨、工程式教学大纲更新时间二、课程目标课程总目课程子目标达成方法标L知识1.1 :分析设计题目，查阅相关文献资料r对题目内容进行相 应的软硬件框架设计；1.2 ：理解TinyOS操作系统的程序编写和调试，并能利用其 进行nesC程序开发；1.3 ：理解传感器信号变化，熟悉CC2530的不同级别的发射 功率；1. 4：理解分布式数据采集过程和数据可视化;能根据ATOS实 验平台，根据RSSI值进行无线传感器节点定位。讲授、实际操 作、案例、专 题研讨2.能力2.1 ：理解基于TinyOS的物联网系统工程开发全周期、全流程 的基本设计/开发方法和技术，并认识影响设计目标和技术方 案的各种因素；2.2 ：能够针对软硬件设计需求，应用物联网传感技术相关知 识完成检测电路的设计与制作；2.3 ：能够应用ATOS实验平台设计物联网系统应用工程的解 决方案，并在设计中表达一定的创新意识。2.4 ：能够在工程实施过程中独立或合作开展解决方案的设 计、制作与调试工作，能够通过小组协作，完成课程总报告。案例、实验、 设计报告、设 计解决方案、 辩论3.素养3.1 ：具有正确的学术志向、学术诚信；3.2 ：培养学生树立和践行社会主义核心价值观，富有社会责 任感、服务意识及奉献精神。课程总报告、 课程辩论三、课程目标对毕业要求指标点的支撑序号支撑的毕业要求指标点课程目标1指标点3.4:在设计/开发解 决方案过程中，考虑物联网 工程领域的智慧标识和感 知、信息传送和智能处理环 节的复杂工程问题相关的 社会、健康、平安、法律、 文化及环境等因素。课程目标1. 1 2. 1 3. 22指标点4.4：能够根据物联 网工程领域的智慧标识和 感知、信息传送和智能处理 环节的实验结果进行分析 和解释，并通过信息综合得课程目标1. 3、1. 4、2. 2到合理有效的结论。3指标点5.3：能够在解决物 联网工程领域的智慧标识 和感知、信息传送和智能处 理环节的复杂工程问题中 开发或选用恰当的研发工 具，对专业问题进行模拟和 预测，理解其优势和缺乏。课程目标1. 2、2.34指标点1L3：能够在多学 科环境中应用工程管理原 理与经济决策方法，具备初 步的物联网工程工程管理 经验与能力。课程目标2.4 3.1犯、实践环节及基本要求、实践环节及基本要求单元标 题教学内容学时预期学习成果 （描述学生在学完本 节内容后其知识、 能力或素养预期成 果到达的程度，后同）教学方式（讲授、专题研 讨、案例、实验、 实地调研等，但 不限于此）课程目 标第一单元物联网系统简介及 布置选题范围1理解论题的明确具 体要求讲授目标L1第二单 元选定题目及确定综 合设计的目的和要 求1能理解解决工程问 题的思路与方法讲授、案例目标L1第三单 元查阅文献资料；设 计实施方案和技术 路线4明确研究的对象或 所要解决的问题讲授、案例目标L1第四单元Tiny OS操作系统编 程4应用nesC中引入的 新概念讲授、案例、实 验、专题研讨目标1.2目标2.1第五单元传感器信号分析4应用PIR传感器，记 录探测信号变化， 分析最远距离值和 有效角度讲授、案例、实 验、辩论目标L3目标2.2第六单元无线发射功率测试4应用CC2530的工作原理讲授、案例、实 验、辩论目标1.3目标2.3第七单元接口数据采集4应用串口发送上位 机软件进行显示讲授、案例、实 验、辩论目标L4目标2.3第八单 元无线传感器节点定 位4应用ATOS实验平 台，设计距离测试 方法，记录静态和 动态RSSI变化过程， 拟合出衰减公式， 具有正确的学术志 向、学术诚信；讲授、案例、实 验、辩论目标2.1目标2.3第九单元综合设计报告4能够撰写结果正确 合理、格式规范、 文理通顺、书写整 洁、符合学术论文 要求的综合设计报 告；讲授、案例、实 验、验收目标2.4目标3.2第十单元工程验收环节2每组成员须分工协 作完成课程总报 告，就综合设计有 关问题进行辩论； 指出综合设计优点 及缺点讲授、案例、实 验、验收目标2.4目标3.1五、课程评价（一）考核内容、考核方式与课程目标对应关系课程目标考核内容考核方式及占比（）成绩 （%）实际 操作方案 设计 报告课程 实验课程 效果课程 总报 告目标1.1对物联网系统架构熟悉程度， 是否能利用软硬件实现对工程 流程的进行合理认知；5%5%目标1.2是否能应用TinyOS操作系统进5%5%行简单的nesC程序开发；目标L3是否理解PIR传感器信号变化 机理及CC2530相应组件控制 软硬件运行模式；5%5%目标L4是否理解ATOS平台的操作流程以及RSSI信号模型5%5%目标2.1是否理解基于TinyOS的物联网 系统工程开发全周期、全流程 的基本设计/开发方法和技术 并认识影响设计目标和技术方 案的各种因素；10%10%目标2.2是否能够针对软硬件设计需 求，应用物联网传感技术相关 知识完成检测电路的设计与制 作；10%10%目标2.3是否能够应用ATOS实验平台 设计物联网系统应用工程的解 决方案，并在设计中表达一定 的创新意识。10%10%目标2.4是否能够在工程实施过程中独 立或合作开展解决方案的设 计、制作与调试工作，能够通 过小组协作，完成课程总报告。35%10%45%目标3所撰写的设计报告及问答环节 是否能反映正确的学术志向以 及学术诚信；2.5%2.5%目标3.2总报告中所负责撰写局部以及 问答环节是否能够反映求真务 实、切问近思等科学精神、践 行社会主义核心价值观和服务 意识及奉献精神。2.5%2.5%合计20%12.5%20%35%12.5%100%（二）考核方式评分标准1 .评分标准总体说明：（1）本课程通过知识讲授、实际操作、强化实验、综合实践等环节，最终要求学生能够 以小组为单位完成人体红外传感器实验、无线发射功率测试实验、分布式气象数据采集综合 实验（三选一）和无线传感器节点定位实验的设计，开发和调试，建立学生综合运用物联网 感知、物联网传输、物联网数据处理、嵌入式系统领域的知识和设计能力，针对一个实际的、 完整的物联网应用系统进行设计实践。（2）总评成绩由实际操作、方案设计报告、课程实验、课程效果、课程总报告五个局部 及其相应的辩论环节构成，各项课程子目标成绩按五等百分制评定，根据考核方式及占比表 中规定的比例折算得到个人最终成绩。2 .评分标准分项说明（1）实际操作评分标准课程目标评分标准占比90-100 （优）80-89 （良）70-79 （中）60-69（及格）0-59（不及格）20%目标对物联网系统对物联网系对物联网系对物联网对单片机内1.1:架构熟悉，理统架构熟悉统架构基本系统架构部架构不熟解其架构工作较熟悉，能熟悉，能利主要局部悉，不能利机理，能利用利用软硬件用软硬件实熟悉，能利用软硬件实软硬件实现对实现对工程现对工程流用软硬件现对工程流工程流程的进流程的进行程的进行基实现对项程进行局部行合理认知。较合理认本认知。目流程进认知。知。行主要部 分认知。目标熟悉TinyOS操熟悉TinyOS基本熟悉基本熟悉不熟悉1.2：作系统并能熟操作系统并TinyOS操作TinyOS 操TinyOS操作练进行nesC能较熟练进系统并能进作系统，能系统，不能程序开发。行nesC程序行nesC程序利用nesC利用其进行开发。开发，但程进行简单简单的nesC序逻辑性、的C程序程序开发。可读性一开发，但程般。序逻辑性、 可读性差。目标熟悉传感器信熟悉传感器比拟熟悉传基本熟悉不熟悉传感1.3：号变化，能够信号变化，感器信号变传感器信器信号变熟练运用能够较熟练化，基本能号变化，只化，不能能CC2530的不运用CC2530够运用能运用运用CC2530（2）实验环节评分标准同级别的发射 功率。的不同级别 的发射功 率。CC2530的不 同级别的发 射功率。CC2530 的 小局部发 射功率。发射功率。目标1.4：很好地理解分 布式数据采集 过程和数据可 视化；能熟练 应用ATOS实 验平台，熟悉 RSSI值进行无 线传感器节点 定位方法。很好地理解 分布式数据 采集过程和 数据可视化； 较熟练应用 ATOS实验平 台，较熟悉 RSSI值进行 无线传感器 节点定位方 法。较好地理解 分布式数据 采集过程和 数据可视化； 较熟练应用 ATOS实验平 台，较熟悉 RSSI值进行 无线传感器 节点定位方 法。基本理解 分布式数 据采集过 程和数据 可视化;基 本熟练应 用ATOS实 验平台，基 本熟悉 RSSI值进 行无线传 感器节点 定位方法。基本理解分 布式数据采 集过程和数 据可视化;不 熟练应用 ATOS实验平 台，不熟悉 RSSI值进行 无线传感器 节点定位方 法。课程目标评分标准占比90-100 （优）80-89 （良）70-79（中）60-69 （及格）0-59（不及格）75%目标2. 1：能够理解基 于TinyOS的 物联网系统 工程开发全 周期、全流 程的基本设 计/开发方 法和技术； 能够认识影 响设计目标 和技术方案 的各种因 素。能够较好理 解基于 TinyOS的物 联网系统项 目开发全周 期、全流程的 基本设计/开 发方法和技 术；能够较好 认识影响设 计目标和技 术方案的各 种因素。够较好理解 基于TinyOS 的物联网系 统工程开发 全周期、全流 程的基本设 计/开发方法 和技术；能够 了解认识影 响设计目标 和技术方案 的各种因素。基本理解基 于TinyOS的 物联网系统 工程开发全 周期、全流 程的基本设 计/开发方 法和技术； 基本了解了 解认识影响 设计目标和 技术方案的 各种因素。未能理解 电磁智能 车控制系 统开发全 周期、全流 程的基本 设计/开发 方法和技 术，不了解 影响设计 目标和技 术方案的 各种因素。目标2.2：能够针对软 硬件设计需 求，应用物 联网传感技 术相关知识 完成检测电 路的设计与能够针对软 硬件设计需 求，较好地应 用物联网传 感技术完成 检测电路的 设计与制作，能够针对软 硬件设计需 求，较好地应 用物联网传 感技术完成 检测电路的 设计与制作，能够针对软 硬件设计需 求，较好地 应用物联网 传感技术完 成检测电路 的设计与制不能够针 对软硬件 设计需求， 较好地应 用物联网 传感技术 完成检测（3）方案设计报告、总报告及其辩论环节反映的学术态度、科学精神评分标准制作，实验 效果好，鲜 有故障实验效果好， 偶有故障。实验效果好， 时有故障。作，实验效 果好，故障 多。电路的设 计与制作。目标2.3：能够应用 ATOS实验平 台设计物联 网系统应用 工程的解决 方案，系统 运行稳定、 可靠，在设 计中表达较 好的创新意 识。能够应用 ATOS实验平 台设计物联 网系统应用 工程的解决 方案，系统运 行稳定性较 好，在设计中 表达一定的 创新意识。能够应用 ATOS实验平 台设计物联 网系统应用 工程的解决 方案，系统运 行基本稳定 性较好，在设 计中很少体 现创新意识。能够应用 ATOS实验平 台设计物联 网系统应用 工程的解决 方案，系统 运行不稳定 性较好，没 有表达创新 意识。不能够应 用ATOS实 验平台设 计物联网 系统应用 工程的解 决方案，没 有表达创 新意识。目标2.4：能够在工程 实施过程中 很好地独立 开展解决方 案的设计、 制作与调试 工作，能够 独立很好的 完成总报告 中自己负责 的内容，并 完成相应的 课程总报 告。能够在工程 实施过程中 较好地独立 或协作开展 解决方案的 设计、制作与 调试工作，能 够独立较好 地完成总报 告中自己负 责的内容，并 完成相应的 课程总报告。能够在工程 实施过程中 较好地协作 开展解决方 案的设计、制 作与调试工 作，能够在小 组成员协助 下完成总报 告中自己负 责的内容。基本能够在 工程实施过 程中较好地 协作开展解 决方案的设 计、制作与 调试工作， 能够在小组 成员协助下 完成总报告 中自己负责 的内容。不能够在 工程实施 过程中协 作开展解 决方案的 设计、制作 与调试工 作，不能够 在小组成 员协助下 完成总报 告中自己 负责的内 容。课程目标评分标准占比90-100 （优）80-89 （良）70-79 （中）60-69 （及格）0-59（不及格）5%目标3. 1：所撰写的 设计报告 格式规范， 文字表达 通顺,条理 性强；文献 引用较多所撰写的设 计报告格式 规范，文字表 达通顺，条理 性尚可；有一 定的文献引 用，能够就报所撰写的设 计报告格式 较规范，错 别字少，文 字表达较通 顺，条理性 尚可；能够所撰写的设 计报告格式 基本规范，错 别字较少，文 字表达基本 通顺，有一定 的条理性；能所撰写的 设计报告 格式极不 规氾，有较 多错别字， 文字表达 不通顺，条且综述合 理，能够就 报告内容 正确回答 问题。告内容正确 回答下列问题。就报告内容 较正确地回 答问题。够就报告内 容基本正确 回答下列问题。理性差，抄 袭严重；不 能就报告 内容正确 回答下列问题。目标3.2：总报告中 所负责撰 写局部格 式规范，文 字严谨，内 容正确，条 理性好，无 抄袭痕迹， 图文并茂； 能正确问 答所提的 问题。总报告中所 负责撰写部 分格式规范， 内容较正确， 条理性较好， 无抄袭痕迹； 能较正确地 问答所提的 问题。总报告中所 负责撰写部 分格式较规 范，内容基 本正确，有 一定的条理 性，抄袭痕 迹不明显； 能基本正确 问答所提的 问题。总报告中所 负责撰写部 分格式较规 范，内容基本 正确，抄袭较 少；能基本问 答所提的问 题。总报告中 所负责撰 写局部抄 袭严重；问 答环节答 非所问。六、参考书目及学习资料1、鲁宏伟、刘群，物联网应用系统设计，清华大学出版社，2016；2、孙建梅、刘丹、樊晓勇、周大勇，物联网系统应用技术及工程开发案例，清华大学 出版社，2015。3、赵成，无线传感器网络应用技术一基于TinyOS及ZigBeePR。的实例设计，清华大学 出版社，2016；