物联网工程专业专业规范概述.doc

物联网工程专业 专业规范概述

内部学习专用 禁止外传

物联网工程专业
专业规范概述

引自《高等学校物联网工程专业发展战略研究报告暨专业规范（试行）》
《高等学校物联网工程专业实践教学体系与规范（试行）》

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章 前 关于物联网工程专业

Ø 物联网被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮
Ø 《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》
Ø 《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》
Ø 物联网工程是一个“新建专业”，特别又是一个围绕“战略新兴产业”设 立的新专业
Ø 2010 年、2011 年、2012 年，教育部先后进行了三批物联网相关专业 审批
Ø 2010 年审批 30 个物联网工程专业、2011 年审批 25 个物联网工程专业、
2012 年审批 80 个物联网工程专业
Ø 截至 2012 年 6 月，国内已经开设近 150 个物联网工程专业
Ø 2011 年 5 月，教育部发布了《普通高等学校本科专业目录（修订一稿）》， 明确将原电气信息类下设立的物联网工程和传感网技术专业合并，列入 计算机类专业，新专业名称为“物联网工程”
Ø 2010 年 11 月 21 日，受计算机教指委委托，成立了“物联网工程专业
教学研究专家组”
Ø 专家组成员：上海交通大学王东、蒋建伟，武汉大学黄传河，四川大学 朱敏，西安交通大学桂小林，华中科技大学秦磊华、金海，西北工业大 学李士宁
Ø 物联网工程专业建设的几点建议：1、依托计算机类专业建设成果建设物 联网工程专业；2、重点进行应用型、工程型人才的培养，设计具有特色 的专业核心课程；3、加强师资队伍建设；4、加强实验、实践教学环境 的建设；5、开展物联网工程专业的教材建设

物联网工程专业 专业规范概述

第一章 专业核心课程

课程名称
课程目的
先修课程&学时数
教学大纲
涵盖知识单元

物联网工程导论
（2 学分）

使学生通过课程的学习，能够初步了解物 联网的基本概念、关键技术及其应用方 法，为运用这些技术和方法构建物联网应 用系统打下基础；了解物联网工程专业的 知识体系、课程体系、专业概貌。

先修课程：无 学时数：理论学时 32

1） 计算模式的深化
2） 物联网的模型
3） 物联网感知技术概述
4） 物联网通信技术概述
5） 物联网数据处理概述
6） 物联网控制技术概述
7） 物联网安全技术概述
8） 物联网应用模式
AR1 计算模式的深化 AR2 物联网的模型 AR3 物联网感知
AR4 物联网通信 AR5 智能数据处理 AR6 物联网控制 AR7 物联网安全 AR8 物联网应用
ID3 RFID
ID6 视频监控 ID7 定位技术 CO4 无线传感网

物联网通信技术
（3 学分）

使学生熟悉通信知识，能选用合适的通信 技术及通信网络，构建物联网，支撑物联 网的应用。
先修课程：物联网工 程导论
学 时 数 ： 理 论 学 时
48，实践学时 8
1） 通信原理

2） 无线通信
3） 近距离无线通信技术
4） 中远距离无线通信技术
CO1 物联网通信组网技术
CO2 互联网与物联网
CO3 无线通信
CO4 无线传感网

8

5） 移动通信网络
6） 自组织通信网络
7） 电信网络
8） 异构网络协同通信
CO5 多网融合

ID3 RFID

RFID 原理及应用
（2 学分）

使学生通过理论和实践教学，能够全面了 解 RFID 基本理论，掌握 RFID 应用技术及 方法，能够构建 RFID 应用系统。

先修课程：导论
学 时 数 ： 理 论 学 时
32，实践学时 8
1） 自动识别技术
2） 物体编码、条形码与 RFID
3） RFID 工作原理
4） RFID 标准
5） RFID 标签
6） RFID 读写器
7） RFID 中间件
8） RFID 系统防冲突技术
9） RFID 网络系统与物联网
10） RFID 系统安全及隐私
11） RFID 应用系统设计与实 施技术
12） RFID 行业应用方案

ID1 物体编码 ID2 条形码 ID3 RFID
ID7 定位技术
ID8 感知系统部署

传感器原理及应用
（2 学分）
使学生熟悉传感器、智能传感器的原理与 结构，掌握传感器的智能化、可靠性、抗
干扰等关键实现技术，掌握智能传感器的
先修课程：物联网通 信技术
学 时 数 ： 理 论 学 时
1） 传感器的结构
2） 传感器的工作原理
3） 无线传感器

ID4 传感器
ID5 智能传感器

组网、信息获取、传输及应用技术
32，实践学时 8
4） 光纤传感器
5） 成像传感器
6） 传感器的信号处理
7） 传感器的数据通信
8） 传感器的实现技术
9） 传感器应用

传感网原理及应用
（2 学分）

使学生了解无线传感器网络的体系结构、 通信协议、命名与寻址、拓扑控制、时间 同步、能耗控制、数据处理等技术及应用 模式。

先修课程：传感器原 理及应用
学 时 数 ： 理 论 学 时
32，实践学时 8
1） 传感网基础
2） 无线传感网体系结构
3） 无线传感网通信协议
4） 无线传感网关键技术
5） 无线传感网数据处理
6） 无线传感网的部署
7） 传感网应用

CO1 物联网通信组网技术
CO4 无线传感网
ID4 传感器
ID5 智能传感器
ID6 感知系统部署

海量数据存储
（2 学分）

使学生熟悉磁盘阵列的基本原理、常见网 络存储技术、海量存储系统、海量数据的 组织与管理以及数据质量等内容，为构建 物联网数据中心奠定基础。

先修课程：导论 学时数：理论学时 32
1） 物联网环境中数据的基 础特征
2） RAID 技术特征和应用
3） 典型的网络存储技术
4） 分布式文件系统与海量 存储系统
5） 海量存储系统的构建方

DP3 磁盘阵列
DP4 网络存储技术
DP5 海量存储系统
DP6 海量数据的组织与管理
DP7 数据质量

法
6） 存储优化技术
7） 数据备份

数据处理与智能决策
（2 学分）

使学生了解物联网工程应用中数据处理 的基本过程，全面掌握其主要方法和工作 原理，并利用这些方法对典型物联网应用 提出数据处理的解决方案。可选讲物联网 数据采集、数据流管理、物联网数据集成 与数据融合等内容。

先修课程：导论、海 量数据存储
学 时 数 ： 理 论 学 时
32，实践学时 8，综 合 性 设 计 实 验 学 时

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1） 物联网数据处理概述
2） 物联网数据特征
3） 物联网数据预处理
4） 物联网数据模型
5） 数据查询与检索技术
6） 数据仓库与 OLAP 技术概 述
7） 关联规则挖掘
8） 分类和预测
9） 聚类分析
10） 决策支持技术
11） 商务智能技术
12） 数据处理与智能决策综 合应用

DP1 物联网数据特征
DP2 数据预处理 DP8 数据检索 DP9 数据挖掘 DP10 智能决策

物联网控制
使学生了解物联网控制系统的结构，熟悉 自动控制技术，掌握计算机控制系统、分
布式控制系统的设计，实现物联网中的控
先修课程：导论
学 时 数 ： 理 论 学 时
32，实践学时 8
1） 物联网控制的目的与需 求
2） 物联网控制系统的结构
CT1 物联网控制的特征
CT2 自动控制技术
CT3 计算机控制系统

制要求

3） 自动控制技术
4） 计算机控制系统
5） 分布式控制系统
6） 物联网控制系统设计
CT4 分布式控制系统

物联网信息安全技术

使学生掌握物联网安全的基本概念和原 理，了解物联网安全的发展情况及应用， 掌握常见的物联网安全相关技术，并能够 进行基本的物联网安全项目的实施和应 用，完成物联网安全管理等工作。

先修课程：计算机网 络、传感网原理及应 用、数据处理与智能 决策
学 时 数 ： 理 论 学 时
32，实践学时 8

1） 物联网安全基础
2） 物联风的安全体系
3） 感知中的信任管理
4） 标识定位中的隐私保护
5） 传输中的访问控制
6） 处理中的数据保护
7） 应用中的服务授权
8） 物联网安全管理
9） 物联网安全设备
IS1 物联网的安全特征与目 标
IS2 物联网的安全体系
IS3 物联网感知层的安全机 制
IS4 物联网传输层的安全机 制
IS5 物联网数据处理层的安 全机制
IS6 物联网应用层的安全机 制
IS7 隐私保护

物联网工程设计与实施
使学生熟悉物联网工程设计与实施的方 法学，具体掌握物联网工程需求分析与可 行性研究、网络设计、应用软件设计、工
程实施、运行维护与管理的基本内容、基

先修课程：全部专业 核心课程 学时数：理论学时 48
1） 物联网工程设计与实施 过程
2） 需求分析与可行性研究
3） 网络设计
PD1 物联网设计基础
PD2 需求分析与可行性研究
PD3 网络设计
PD4 应用软件设计

本方法、主要技术，掌握各类文档规范及 撰写方法，能够进行工程的实施。

4） 数据中心设计
5） 物联网安全设计
6） 软件工程基础
7） 应用软件设计
8） 工程实施
9） 运行维护与管理
10） 物联网工程案例
PD5 工程实施
PD6 运行维护与管理
PD7 物联网工程案例

工程专业 专业规范概述

第二章 课程实验

2.1 性质

课程实验是针对课程内容相关知识点设置的实践教学活动，是课程教学的重要组成部 分，对加深理论知识的理解、弥补课堂教学的不足起着桥梁和促进作用。
一般来说，课程实验是侧重于课程中某一局部内容所开展的实践性教学过程，其目的是 进一步巩固和加深对有关知识方法的理解，发现存在的错误认识，启发学生对所学知识的深 入思考、敢于创新，并在此基础上培养学生分析问题及运用所学知识解决实际问题的能力， 达到理论联系实际的教学效果。

2.2 指导思想

课程实验的指导思想是紧密结合课程理论教学内容，通过设计一组难度适中的实验题目 帮助学生加深课堂理论教学内容的理解，培养学生实践操作能力和创新能力。
围绕一门课程主要知识点的实验通常由若干个实验组成，每个实验所针对的是某些知识 点或某一类问题的求解方法。根据课程实验的性质，通常可以将实验分为验证性实验、设计 性实验和综合性实验。但是课程实验中的综合性实验不同于综合课程设计，它一般是某门课 程中关联多个知识点的实验。
从对知识点实验的要求来看，验证性实验通常是通过实验来验证有关知识点，而设计性 实验则是运用有关知识和方法来求解特定的问题。对本科层次的学生，设计性实验应该是实 验的主要内容。

2.3 课程实验的设置
2.3.1 设置方法 课程实验的设计要遵循两个原则：一是要注意围绕课程教学展开，帮助学生更好地掌握
课程教学中介绍的理论、方法和技术；二是要注意学生学习和掌握本课程知识和能力的规律 以及老师课程教学的规律，避免分裂割据和没有整体化的组织，强调形成统一完整的课程实 验体系，按体系循序渐进。
针对每一门专业核心课程的课程教学内容，都列出由下至上、由基础到专业、由简单到 复杂的课程内容组织体系，循序渐进地开展由基本认知基本技术到综合实践的多层次内容

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的教学。课程实验的设计也应该按课程教学的这个层次结构同步展开。
（1）基本认知 基本认知阶段的任务是通过课程教学，介绍基本概念，基本系统的组成和工作原理。与
课程教学同步展开关于基本系统组成和应用的课程实验，使学生对于课程将要面向的技术对 象和应用对象有一个概念性的、实感上的认知。在此基础上，课程教学再进一步阐述其教学、 电磁学、控制论等方面的基本理论和技术基础。接着，结合物联网典型应用案例的讲解、实 验演示和实验操作，让学生了解课程理论和技术在应用系统中所处的位置和所起的作用，为 后续理念和技术的深入学习打好基础。
（2）基本技术 在基本技术阶段，学生带着应用问题学习基本理论和技术，形成应用空间、问题空间和
知识空间的统一。同时，物联网强调应用，课程教学要就如何提高应用性能、如何降低应用 成本、如何按照一定的方法论进行应用实施等方面，系统地介绍运用理论和技术进行应用系 统设计和实施的方法。通过仿真的实验环境或企业真实的应用环境，让学生了解各种应用问 题，在实验中运用基本理论和技术解决问题，锻炼学生解决应用工程问题的能力。
（3）综合实践 在综合实践阶段，为了巩固课程学习成果，进一步锻炼学生综合运用理论和技术解决实
际问题的能力，应用设计综合性的课程实验，让学生进行应用系统软硬件的设计和开发。不 同类型的人才需要强调不同方面的能力，对于工程型和应用型人才强调“设计形态”的内容， 主要是在提供的实验软硬件基础上，进行完整应用系统的设计、开发和应用测试。对于研究 型人才则应强调“理论形态”的内容，需要强化计算思维能力和软硬件设计能力的培养。除 了进行应用系统方面的实验外，还进行相关软件硬件原型系统或装置的研究、设计、开发和 测试。
按照上述层次体系阶递地、同步地展开课程教学和课程实验的优势在于：
1） 使教师和学生能从总体上把握课程的知识体系，内容之间的前后顺序关系和逻辑关 系，形成“大局观”，有助于提高课程的教学和学习效果。
2） 基本认知、基本技术、综合实践这一体系是围绕“应用”这一主线来进行展开的， 这与物联网强调应用是完全吻合的。
3） 可以更清楚地安排“物联网工程导论”课程与其它专业核心课程之间的内容衔接。 基本认知可以通过“物联网工程导论”课程实现，基本技术、综合实践可以在后续 的专业课程中实现。

2.3.2 设置方案

《物联网工程专业发展战略研究报告暨专业规范（试行）》中建议将“物联网工程导论”、

“传感器原理及应用”、“RFID 原理及应用”、“传感网原理及应用”、“物联网通信技术”、“海 量数据存储”、“数据处理与智能决策”、“物联网控制”、“物联网信息安全”、“物联网工程设 计与实施”10 门课程作为专业核心课程。其中：
1） “物联网工程导论作为概论课程，主要是介绍物联网的基本概念，总括专业核心 课程基础知识，让学生了解专业知识的概貌。为避免与后续核心课程的实验内容重 复，建议主要以课程教学为主，原则上不设置课程实验。但各学校根据实际教学需 求，特别是仅仅开设“物联网工程导论”课程的其他专业或方向，可以设置相关实 验配合导论课程教学的开展。
2） “物联网工程设计与实施”是一门强调综合性和实践性的课程，单纯依靠一些涵盖 单一知识点的课程实验是难以满足教学要求的，应设置综合课程设计作为支撑，因 而就不再专门设置课程实验。
3） 海量数据存储的方法是与应用相关的，所以规范将其实验内容并入物联网数据处理 综合课程设计中，因而就不再专门设置课程实验。

2.4 基本要求

对于每门核心课程实验，均应按基本认知、基本技术、综合实践三个层次递阶展开实验 教学。每门课程的实验教学大纲参见附录 A。

1．传感器原理及应用

“传感器原理及应用”课程实验在内容上包括传感器的核心知识点。学生通过实验，应 掌握传感器系统的工作原理和设计方法，掌握典型传感器的应用方法。

综合实践 自动检测系统 自动检测系统综合分析与设计实验（16 学时）

基本技术
智能传感器

传感器
温度和加速度无线传感器（课内 2 学时） 位移和温度光纤传感器（课内 2 学时）

温度、机械量、光电红外、环境量、检测传感器应 用实验（课内 4 学时）

传感器应用
各类传感器典型应用案例介绍（课外 2 学时）

基本认知

传感器结构

传感器原理与结构实验（课外 2 学时）

“传感器原理及应用”课程实验教学方案

基本认知实验通过搭建单一传感器节点构成的基本系统，进行温度传感等应用实验，使 学生对传感器的基本系统构件及应用系统有直观的认识。建议在课外进行，通过通观、视频 等方式了解各类传感器及其典型应用。
基本技术实验主要包括进行温度检测、机械量检测、光电红外、数字式位置、环境量检 测等传感器应用实验，使学生掌握各类传感器的应用技术。通过温度和加速度无线传感器实 验、位移和温度光纤传感器实验，使学生掌握无线传感器和光纤传感器等智能传感器的工作 原理、结构、组网方式和应用技术。建议在课内学时中安排 8 学时。
综合实践要求学生综合运用课程学习到的理论和技术，动手设计基本的自动检测系统，
包括温度传感应用系统、加速度传感应用系统、成像传感应用系统、光纤位移传感应用系统 等。各个学校可以根据自身特点，在课内开设或在课外开设，建议开设时间为 16 学时。

2．RFID 原理及应用

“RFID 原理及应用”课程实验在内容上包括物品编码、条形码、RFID 等核心知识点。 学生通过实验，应更好地掌握 RFID 系统的工作原理、RFID 单元化技术和系统技术等基本理
论、技术及其应用方法。

综合实践 RFID 应用系统 RFID 应用工程综合实验（16 学时）

基本技术
RFID 系统技术

RFID 单元化技 术
RFID 防冲突实验（课内 1 学时）
RFID 公共服务体系实验（课内 2 学时）

RFID 标签和读写器实验（课内 4 学时）
RFID 中间件实验（课内 1 学时）

RFID 应用
RFID 典型应用案例介绍（课外 2 学时）

基本认知

RFID 系统结构

RFID 应用系统结构实验（课外 2 学时）

“RFID 原理及应用”课程实验教学方案
基本认知实验的目标主要是通过 RFID 标签样本、读写器及 PC 搭建的 RFID 基本系统操 作演示，辅以视频等资料，使学生掌握 RFID 的工作原理。通过对 RFID 在物流、商业零售等 领域的典型应用进行实验演示和实验操作，使学生建立起 RFID 应用系统的总体观。建议安 排在课外进行。
基本技术实验的目的是通过 RFID 标签制作实验箱、RFID 读写器基本实验箱、主流读写 器实验套件等进行 RFID 标签、读写器的实验，加深对 RFID 单元化技术的理解，加深对防碰

撞原理的理解，结合 RFID 公共服务平台系统的实验，学习 RFID 安全与隐私、RFID 公共服务 体系设计、RFID 网络化应用等 RFID 系统技术。建议安排在课内学时中安排 8 学时。
综合实践的目的是通过 RFID 标签选型系统、RFID 标签粘贴位置优化系统、读写器空间 辅助部署教学系统、RFID 应用流程建模与仿真系统等实验，加深对于包括标签选型技术、 标签空间部署技术、读写器参数调整技术、读写器空间部署技术、面向领域 RFID 中间件、 RFID 流程建模与仿真技术、RFID 系统 ROI 分析等 RFID 应用工程技术的理解和运用能力，提 高学生的实际问题解决能力。各学校可以根据自身特点，在课内开设或在课外开设，建议开 设时间为 16 学时。

3．传感网原理及应用

“传感网原理及应用”课程实验内容上包括传感网的主要核心知识点。学生通过实验， 应掌握传感网的通信协议、关键技术和设计方法。

综合实践 传感网应用系统 传感网应用系统综合实验（16 学时）

基本技术
传 感 网 关 键 技 术

传 感 网 通 信 协 议
时间同步实验（课内 2 学时）

路由实验（课内 4 学时）
MAC 层实验（课内 1 学时）

传感网应用
传感网典型应用案例介绍（课外 2 学时）

基本认知

传感网结构

传感网结构实验（课外 2 学时）

“传感网原理及应用”课程实验教学方案
基本技术实验建议在课内学时中安排 8 学时，主要内容应该包括通信协议中的 MAC 实 验、路由实验，以及关键技术中的时间同步实验等。

4．物联网通信技术

“物联网通信技术”包括通信基本原理、无线通信技术、通信网络、终端通信四部分内 容，本课程实验在内容上包括这些核心知识点。
基本认知实验建议在课外进行，通过参观、视频等方式直观地了解带宽与质量的关系以 及无线发送与接收的过程。

综合实践 通信应用系统设 计
通信系统综合实验（16 学时）

基本技术
通信网络

短 中 远 无 线 通 信
3G 通信网络实验（课内 2 学时）
ADSL 接入网实验（课内 2 学时）

WiFi、ZigBee、GPRS、GPS 卫星通信实验（课内 4
学时）

无线通信
无线发送与接收实验（课外 2 学时）

基本认知

通信原理

带宽与质量实验（课外 2 学时）

“物联网通信技术”课程实验教学方案

基本技术实验通过搭建一个 WiFi 和 ZigBee 实验系统、GPRS 通信平台、GPS 通信平台， 掌握数据传输过程，通过实验套件实现 3G 通信、ADSL 接入通信的控制。建立在课内学时中 安排 8 学时。
综合实践要求学生综合运用课程学习到的理论和技术，动手设计小型的基于 3G 的通信 系统、基于 GPRS 的通信系统、GPR 通信系统、基于 ZigBee 的通信系统，在其上实现一个简 单的应用。

5．数据处理与智能决策

“数据处理与智能决策”课程通过讲述物联网数据特点、数据的预处理、数据检索、数 据挖掘和智能决策等技术，使学生了解物联网工程应用中数据处理的基本过程，全面掌握其 主要方法和工作原理，并利用这些方法对典型物联网应用提出数据处理的解决方案。数据处 理与智能决策课程实验在内容上包括这些核心知识点。

综合实践 物联网应用系统 数据处理
物联网数据处理综合实验（16 学时）

基本技术
数 据 挖 掘 与 分 析

数 据 检 索 与 查 询
时间序列分析实验（课内 2 学时）
OLAP 查询与数据挖掘实验（课内 4 学时）

典型数据检索系统应用实验（课内 2 学时）

数据特点
物联网数据特点分析（课外 1 学时）

基本认知

数据采集来源

物联网数据采集来源（课外 1 学时）

“数据处理与智能决策”课程实验教学方案

基本认知实验的目的主要是了解物联网数据来源和特点，建议在课外进行，在学习“传 感器原理及应用”、“RFID 原理及应用”等课程基础上，辅以视频等资源来完成，重点了解 物联网的数据实时采集过程和数据特点。
基本技术实验的目的是了解物联网不同层次中的数据处理方法和基本工具，达到对具体 应用系统中的特定对象数据进行分析和处理目标。建议在课内学时中安排 8 学时，主要内容 包括数据检索、数据挖掘与分析。
综合实践的目的是依托具体应用系统，掌握并运用基本工具完成物联网环境中海量数据 的完整处理过程，可以结合物联网项目研发平台模拟搭建物联网应用环境，提出数据处理解 决方案对平台上的各类数据实施分析和监控。

6．物联网控制

“物联网控制”课程要求学生在掌握自动控制技术、计算机控制系统和分布式控制系统 的基本知识基础上，开展相关课程实验。针对物联网控制的几个逻辑层，利用现有自动控制 技术和方案，进行物联网的智能控制实践。

综合实践 物联网控制系统 物联网控制系统综合实验（16 学时）

闭环控制系统 闭环控制软件模拟（课内 2 学时）

基本技术
信号调理

控制校正算法
信号放大实验（课内 1 学时） 信号变换实验（课内 1 学时）

PID 算法实验（课内 2 学时
PID 算法模拟（课内 2 学时）

基本认知
执行机构

控制结构
可控硅实验（课外 1 学时） 继电器实验（课外 1 学时）

控制器结构实验（课外 2 学时）

“物联网控制”课程实验教学方案

基本认知实验建议在课外进行，通过参观、视频等方式了解物联网控制系统的结构和控 制执行机构，如控制器、放大器、继电器等。
基本技术实验建议在课内学时中安排 8 学时，主要内容应该包括常用 PID 控制校正算法、 信号调理实验、闭环控制系统软件模拟实验等。
对于综合实践，各个学校可以根据自身特点在课内开设或在课外开设，建议开设时间为

16 学时。

7．物联网信息安全

“物联网信息安全”课程实验要求学生掌握物联网信息安全特点及基础知识，利用信息 安全基础知识实现物联网信息安全。主要针对物联网的几个逻辑层，利用现有信息安全技术 手段和解决方案，进行物联网的信息安全实践。

综合实践 物联网应用系统 数据处理
加密检索实验（课外 8 学时） 加密计算实验（课外 8 学时）

物 联 网 访 问 控 制
基于角色访问控制实验（课内 2 学时）

基本技术
数据签名

数据加解密
公钥加密实验（课内 2 学时） 数字签名实验（课内 2 学时）

物联网数据加密实验（课内 2 学时）

防火墙
防火墙配置（课外 2 学时）

基本认知

数据变换

字母序号变换实验（课外 2 学时）

“物联网信息安全”课程实验教学方案

基本认知实验建议在课外进行，通过参观、视频等方式了解物联网信息安全系统的结构、 基本数据变换方法和常用信息安全设备，如防火墙等。
基本技术实验建议在课内学时中安排 8 学时，主要内容应该包括基于私钥的数据加解密 实验、基于公钥的数字签名实验、基于角色的访问控制实验等。
对于综合实践，各个学校可以根据自身特点在课内开设或在课外开设，建议开设时间为
16 学时。

附录 A 课程实验教学大纲

物联网工程专业核心课程实验主要围绕着“应用能力培养”这一目标，按基本认知、基 本技术、综合实践的主线展开。

A1“传感器原理及应用”课程实验教学大纲

1．实验概述

“传感器原理及应用”课程实验在内容上包含传感器的核心知识点。学生通过实验，应 掌握传感器系统的工作原理和设计方法，掌握典型传感器的应用方法，为今后从事物联网应 用系统设计和传感器产品开发打下基础。

2．实验目的和要求

“传感器原理及应用”课程的实验目的是使学生掌握传感器的工作原理，掌握运用传感 器进行应用系统的设计方法，了解传感器的设计方法。

3．主要原理及概念

本实验涉及传感器应用系统设计和传感器产品开发的主要原理和基本实现技术。

4．实验环境

无线传感器实验套件、光纤传感器实验套件、成像传感器实验套件。

5．实验内容

第一部分 基本认知 通过搭建单一传感器节点构成的基本系统，进行温度传感等应用实验，使学生对传感器
的基本系统构件及应用系统建立直观的认识。 第二部分 基本技术
主要包括进行温度检测、枪械量检测、光电红外、数字式位置、环境量检测等传感器应
用实验，使学生掌握各类传感器的应用技术。 第三部分 综合实践
各学校可以根据自身的特点，在课内开设或在课外开设。
要求学生综合运用课程中学到的理论和技术，动手设计基本的温度传感应用系统、加速 度传感应用系统。应用系统以实验套件为基础，具有感知、传输、数据处理和发布等功能。
传感器产品以无线传感器为目标，以 FPGA 方式，设计传感模块、处理模块、通信模块， 并将 T inyOS 集成在一起，具有无线传感器的基本功能。

A2“RFID 原理及应用”课程实验教学大纲

1．实验概述

“RFID 原理及应用”课程实验在内容上包括标识、条形码、RFID 等核心知识点。学生

通过实验，应掌握 RFID 系统的工作原理和设计方法，掌握运用 RFID 应用工程理论解决应用 系统实施过程中问题的方法，为今后从事物联网 RFID 应用系统设计和 RFID 产品开发打下坚 实的基础。

2．实验目的和要求

“RFID 原理及应用”课程实验的目的是使学生掌握 RFID 系统的工作原理，掌握 RFID 标 签、读写器、中间件等 RFID 应用系统的设计方法，掌握运用 RFID 应用工程技术解决 RFID 应用系统实施过程中问题的方法，既配合课堂教学加深学生对基础理论知识的理解与掌握， 又使学生具备应用相关知识从事 RFID 应用系统设计和实施能力。
本课程实验要求：
l 理解 RFID 系统的基本组成和工作原理；
l 理解 RFID 在典型领域的应用系统及其工作方法；
l 理解 RFID 标签、读写器、中间件等单元化技术的设计原理；
l 理解 RFID 空中接口协议；
l 理解 RFID 防冲突；
l 理解 RFID 安全与隐私；
l 理解 RFID 公共服务体系等 RFID 系统技术的原理与方法；
l 掌握 RFID 应用工程技术。

3．主要原理及概念

涉及 RFID 应用系统设计的主要原理和基本实现技术，包括 RFID 芯片、标签封装、后道 封装、读写器、中间件、空中接口协议、防碰撞原理、安全与隐私、RFID 公共服务体系、 RFID 应用工程技术等。

4．实验环境

要求具有进行 RFID 系统基本组成、RFID 应用系统操作、RFID 应用工程等方面实验的软 硬件环境。典型的环境包括：RFID 标签库、RFID 标签实验箱、RFID 读写器基础实验箱、RFID 典型应用演示系统等。

5．实验内容

第一部分 基本认知

通过 RFID 标签样本、读写器及 PC 搭建的 RFID 基本系统操作演示，使学生对 RFID 标签、 读写器、中间件等 RFID 基本系统构件，以及 RFID 应用系统建立直观的认识。对基本 RFID 的未来商店系统、基于 RFID 的物流出入库系统、基于 RFID 的物流分拣系统面向防伪的 RFID 公共服务平台系统、图书馆 RFID 应用系统等进行实验演示和实验操作，同时配合播放相关 视频让学生建立起 RFID 应用系统的总体观。

第二部分 基本技术
学生带着应用问题学习 RFID 芯片、标签封装、后道封装、读写器、空中接口协议等 RFID 单元化技术，通过 RFID 标签制作实验箱、RFID 读写器基础实验箱、主流读写器实验套件等 进行 RFID 标签、读写器的实验实践，加深对 RFID 单元化技术的理解，提高运用技能。通过 对 RFID 读写器基础实验箱、主流读写器实验套件的操作，加深对防碰撞原理的理解。结合 面向防伪的 RFID 公共服务平台系统的操作，学习 RFID 安全与隐私、RFID 公共服务体系设计 等 RFID 系统技术。

第三部分 综合实践
通过 RFID 标签选型系统、RFID 标签粘贴位置优化系统、读写器空间辅助部署教学系统、 RFID 应用流程建模与仿真系统等操作实验，加深对于包括标签选型技术、标签空间部署技 术、读写器参数调整技术、读写器空间部署技术、面向领域 RFID 中间件、RFID 流程建模与 仿真技术、RFID 系统 ROI 分析等 RFID 应用工程理论和技术的理解，使学生了解实际 RFID 应 用项目中经常会遇到的一些问题及解决方法，提高学生的实际问题解决能力。

A3“传感网原理及应用”课程实验教学大纲

1．实验概述

“传感网原理及应用”课程实验在内容上包括传感网的核心知识点。学生通过实验，应 掌握传感网的通信协议、关键技术和设计方法，为今后从事物联网传感网应用系统设计打下 坚实的基础。

2．实验目的和要求

“传感网原理及应用”课程实验的目的是使学生掌握传感网系统的工作原理，掌握运用 传感网通信协议、关键技术进行传感网应用系统设计的方法，配合课堂教学加深学生对基础 理论知识的理解与掌握。
本课程实验要求理解传感网的基本组成和工作原理；理解传感网在典型领域的应用系统

及其工作方法；理解传感网通信协议设计原理；理解传感网时间同步等关键技术设计方法； 理解传感网应用系统设计方法。

3．主要原理及概念

本实验涉及物联网中传感网应用系统设计和相关产品开发的主要原理和基本实现技术。 具体包括通信协议、时间同步、传感网应用系统等。

4．实验环境

传感网实验箱、软件仿真工具。

5．实验内容

第一部分 基本认知 配合传感网基本概念、特点、传感网应用系统组成的课程教学，通过传感节点（包含传
感器）、网关及 PC 搭建的传感网基本系统操作，使学生对传感器节点、网关等传感网基本系 统构件，以及传感网应用系统建立直观的认识。在此基础上播放传感网工作原理录像，使学 生初步了解传感网的工作原理。同时，要求学生搜集资料，寻找传感网在环境监测、精准农 业、智能交通、工业监控领域的典型应用案例，让学生了解传感网技术的应用价值，通过案 例使学生建立起传感网应用系统的总体认识。

第二部分 基本技术 学生带着应用问题学习传感网通信协议、关键技术、通过传感网实验箱、软件仿真工具
进行 MAC 协议、路由、时间同步的实验，加深对传感网通信协议设计、关键技术原理的理 解，提高设计及运用技能。

第三部分 综合实践 综合实践要求学生综合运用课程中学习到的理论和技术，动手设计传感网在环境监测、
精准农业等领域的应用系统。应用系统以实验套件为基础，具有感知、传输、数据处理和发 布