《无线传感器网络原理及应用》课程标准.docx

无线传感器网络原理及应用课程标准课程代码学分开课部门课程类别专业核心课学时80制定日期202X年6月审核日期202X年6月5402565信息工程系适用专业物联网应用技术制定人XXX审核人XXX一、课程性质与任务本课程是物联网应用技术专业的专业核心课程，是依据物联网应用技术专业人才培养目标和相关职业岗位（群）的能力要求而设置的，对本专业所面向的物联网应用技术岗位（群）所需要的知识、技能、和素质目标的达成起支撑作用。在课程设置上，前导课程有传感网基础应用开发、传感器技术应用、嵌入式技术应用开发讥二、课程目标（一）总体目标通过本课程的学习，一方面使学生了解无线传感器网络的组建与管理，了解无线传感器网络组建的特点和岗位能力要求，以实际项目“机械零件检测系统中的无线传感器网络组建”为载体，通过设计“无线传感器网络方案设计”、“无线传感器网络应用程序开发”、“机械零件检测系统项目集成”等三个子项目来完成教学内容的设计，培养学生在无线传感器网络组网过程中所需的知识、能力和素质。另一方面，掌握适应传感器网络应用的技巧，做一名合格的社会劳动者。1 .知识目标.了解常用传感器基本工作原理和基本参数；掌握STM32的工作原理；掌握RS-485总线的基础知识；掌握CAN总线的相关基础知识；掌握基于无线射频通信技术点多点和点对多的通信开发；掌握ESP8622WIFI的工作模式；掌握在物联网平台上创建NB-IOT项目并进行数据显示的方法；掌握1.oR通信协议的使用方法。2 .技能目标.能够根据不同工作任务特点选择常用传感器；能够编程实现STM32的GPI0、定时器和串口等中断处理；能够搭建RS-485总线并编程实现组网通信；能够搭建CAN网络并编程实现组网通信；能够掌握基于无线射频通信技术点多点和点对多的通信系统调试;能够根据WIF1.的AT指令手册，掌握串口通信技术，利用WIFI进行无线通信传输；能够编程实现NB-IOT通信；能够按照1.OKA通信协议，进行读配置参数指令的分析和开发。3 .素质目标通过上机分组操作任务，培养学生团队协作精神，能很好的把理论知识与应用性较强实例有机结合起来，同时提高了学生良好的企业文档资料阅读、分析及撰写能力。（二）证书考核目标传感网应用开发职业技牝等级证书三、课程设计（一）课程设计思路该课程以教师的“数”、学生的“学习”和“炼习”为主线，重点和落脚点是学生的“练习教师“教”教学情境主要设计在学院的“实训室”，通过多媒体的大屏幕、电子教室控制物件采用启发式的项目教学思想，在这个环节中教师讲解知识要点，演示相关操作过程，分析操作要点和需要灵活处理的内容，让学生触类旁通地实现再学习能力。学生“学习”的教学情境主要设计在学院的“实训室”，学生通过听教师讲解新知识内容，观看教师操作的步骤和过程，听老师的分析，学习相关知识，了解操作要点，掌握重点和难点内容。学生“练习”在学院的'物联网实训室”和第二课堂（学生自己的电脑）进行，以教师所演示为启发和布置的练习，“练习”并处理自己“练习”的过程中出现的问题，实现学生动手能力，充分体现''做中学”。然后可以进行小组讨论和总结，在小组协助中提升学生“创作”与“应用”的职业技能。二）课程内容与教学要求1.课时分配赛项目（或模块）名称序号任务内容学时分配备注项目一STM32附控制器基本外设应用开发1开发环境的搭建与工程的建立421.ER流水灯应用开发83按键控制呼吸灯应用开发84串行通信控制1.ED流水灯85电池电量监测应用开发4项目二RS-485总线通信应用6串行通信基础知识27RST85收发器28Modbus通信协议49附能安防通信系统构建6项目三CAN总线通信应用HCAN总线法础知识212CAN控制器与收发器213生产线环境监测6项目四Ui-Fi数据通信15Wi-Fi基础知识216Ii-Fi工作模式及配词6项目代NBTOT联网通信20NB-IoT模组介绍221NBToT"智能路灯”工程完善及接入云平台6项目六1.ORa遹信应用开发231.oRa地础知识2241.。Raw点采集及汇聚6总学时802.任务设计项Iz1.iSTM32微控制器基本外设应用开发任务6模拟依输入程序设计学时理论2实践4一体化学习目标1 .知识目标掌握开发环境的搭建与工程的建立：掌押1.ED流水灯应用开发流程：掌握按键控制呼吸灯的用开发流程及其典型应用电路：了解串行通信控制1.ED流水灯及AD转换基础知识“2 .能力目标能进行基于SUn传感器的开发。3 .素质目标提将自身的创新意识、解决问题能力和团队协作能力.课程荏百目标：激发学生兴趣爱好序号授课内容思政元素与看入点授课洛式与教学方法备注1开发环境的搭建与工程的建立理解物联网基础，培养学生的笈国情怀.演示教学法、任务教学法21.ED流水灯应用开发为培养学生的科研精神,打下理论基础演示教学法、任务教学法3按键控制呼吸灯应用开发理论与实践和结合，培养学生的实践能力。演示教学法、任务救学法4串行通信控制1.ED流水灯产连态度：编写代码演示教学法、任务教学法5电池电量监测应用开发严通态度：编写代码演示教学法、任务教学法项目二项目二RS-485总我迪怡应用任务6模拟址输入程序设计学时理论2实践1一体化学习目标-1.知识目标拿俎总线的法础知识；掌握RS-485标准的电气特性及其与RS722、RS-232标准的区别；常握RS785通信的收发器芯片的功能及其典蟹应用电路；了解ModbUS也议的基础知识.5 .能力目标能进行基于MOdBUS申行通信协议软件的开发。能搭建RS485总规并编程实现组网通信。6 .素质目标提高自身的创新意识、解决问题能力和团队协作旎力.课程卷育目标:激发学生兴趣爱好序号授修内容思政元素与入点投瓷彩式与假学方法备注1RST85总找的硬件层协议理解中国通信的发展,培养学牛.的爱国情怀.演示教学法、任务教学法2RST85总税的软件层协议-MOdbUS为培养学生的科研制神，打下理论培础演示教学法、任务救学法3基于RST85总线的智能安防系统分析理论与实践相结合，培养学生的实践能力。演示教学法、任务教学法4基于RS485总线的智能安防系统的代码讲解产连态度：编写代码演示教学法、任务教学法项目三项目三CAN总践通信应用任务7数字Ift输入程序设计学时理论2实践4一体化学习目标1 .知识目标拿提CAN总线相关的基础知识：理解CAN控制器与CAN收发器芯片的接口方式与典型应用电路：掌握CAN总线通信系统的接线方式.2 .能力目标能进行基于CAN总线协议应用程序的开发：能搭建CAN总线网络并编程实现纲网通信.3 .素质目标提高自身的创新意识、解决问题能力和团队协作能力.课程簿育目标:激发学生兴迺爱好序号授课内容思政元索与I1.入点授课形式与教学方法备注1CRN总线基础知识理斛中国通信的发展.培养学生的爱国情怀.演示教学法、任务教学法2CAN控制器与收发S为培养学生的科研精神，打卜理论基础演示教学法、任务教学法3居FCAN总线的生产战环境监测系统分析理论与实践和结合，培养学生的实践能力。演示教学注、任务教学法-1基于CAN总线的生产规环境监测系统代码分析严还态度：编写代码演示教学法、任务教学法项目四IHFi数据通信学习单元6WiFi数据通信学时理论2实践6一体化学习目标1 .知识目标了解Wi-Fi技术：掌握ESP8266Wi-Fi工作模式：掌握ESP8266Wi-Fi通讯模块AT指令：掌握TCP连接方法和数据传输。2 .技能目标能根据Wi-FiAT指令手册.掌握中11通伯技术，理解soft-AP工作模式并进行AP热点功能验证：能根据Wi-FiAT指令F册，掌握率11通佶技术，理解station工作模式并进行功能验证：能根据WiFAT指令手册，常握串门通信技术，理解SOdAP+station工作模式并进行AP热点功能验证；能根据Wi-FiAT指令手册.掌握串II通信技术.了耨AT指令集运用Wi-Fi进行无线数据传询.3 .索质目标通过实训提高口主学习的能力,培养学生发现何超、自主解决向即的能力，养成学生思考的习惯：通过分组完成项目任务，培养学生团队协作精神，锻炼学生沟通交流、自我学习的能力；通过实粉室实施5S管理理念，从而培养学生形成规范的操作习惯、养成良好的职业行为习惯，课程能音目标I实践教学内容选界与安铮：序号授课内容思政元素与入点授课形式与教学厩备注1基础知识历史是一面镜子/前身讲授法2配置WiFiAP工作模式实践/操作练习讲授法、操作演示3S1.WWiFistation工作模式实践/操作练习讲授法、操作演示ISStUiFiAP+station工作模式实践/操作统习讲授法、操作演示5WiFi接入云平台实践/操作统习讲授法、操作演示项目五1.ora通信应用开发理论2学习单元81.Cra通信应用开发学时一彳证一体化学习目标知识目标:了解1.ORa技术的基本知识：了解通讯协议的用途：学握IQRa模块的SPI制捏方法：掌握筒单的1.oRa模块数据对传的方法；掌握1.oRa通信协议的使用方法。技能目标：能配置1.ORa的各项参数,实现通信距国的调整：能配置Ix1Ra的各项参数，实现传输速率的调整：能按照IRa通信协议，进行读配置参数指令的分析和开发.素旗目标通过实训提高自主学习的能力，培养学生发现同题、自主解决问题的能力，养成学生思考的习惯:通过分组完成项目任务.培养学生团队协作精神,徽爆学生沟通交流、自我学习的能力：通过实室实地5S管理理念.从而培格学生形成规范的报作习惯、格成良好的职业彳J为习惯.课程彼育目标:实践教学内容选界与安排：序号授课内容思欧元索与H入点方法备注1基础知识历史是一面镜77前身讲授法2项目分析理论联系实际/项目分析讲授法31.ora驱动移植实践/1.ora驱动移植操作演示4任务一1.ora温漫度传感涔节点应用程序开发实践/1.ora温湿度传停潺节点应用程序开发操作演示5任务二1.ora光敏传感涔节点数据采集实践/1.ora光敏传感器”点数据果集操作演示6任务三1.ora网关节点汇聚实践/1.ora网关节点汇聚操作演示项目六NBToT岷网通信任务1MiToT联网通信学时I理论学习目标课程目标，I.知识目标：了端NBTqT:掌握NB-IoT模块组网通伯AT指令：掌握NB-ICT数据传输办法：掌握F1.ashProgrammer代码烧写工具的使用；掌握在物联M公平台上创建NB-IoT项目并进行数据显示的方法.2,能力目标：能编程实现NB-IUT网络的数据传输3.索质目标：能在物联网云平台上创建NBToT项目课程博育目标INBToT主要技术标准由我BiI华为公司主导.华为作为我国高技术企业的典型代表，近年在面对美国的围堵的同时依旧顽强，代表了我们中华民族坚强不屈的民族精神，大大增加国人的民族自豪感和自信心,也激励着年轻一代立志自强、科技报国,为实现中华民族的伟大更兴贡献自己的力fit.教学内容逸界与安排;本任务主要面向传感网应用开发中的低功耗窄带加网通信领域中的MJ-IoT通信技术，以“智能路灯”为应用案例介绍NBIoT数据通信的过程.“智能路灯”应用中使用NB86G梗组将采集到的光照数据传怆至物联网云平台.本任芬包括3个组成部分：完善“智能路灯”工程中的AT指令代码、烧写“智能跖灯”程序到NBT。T模块中、MB-IOT接入平台。挖!和提燎专业课程含的周政元素，如爱国情怀、创新意织、科学素养、人文精神、工匠精神等3个以上，找准Ja政元素Ik入点.描述谭程敦学中能将思想政治教肓内容与专业知识技IMi盲内容有机合的<i*）序号授课内容思政元索与融人投修形式与教学善注XB-IoT简介与利尔达NBIoT模组介绍科技报国,增加民族日蜜更和信息心讲授法完善“智能路灯”工程中的AT指令代码田JAT指令文档,培养科学泰养任芬驱动法烧写“智能路灯”程序、连接云平台产表的操作步骤,提升工匠楮神演示法、任务骁动法四、课程实施<-）教学方法速议根据本课程的教学目标要求和课程特点以及有关学情，选择适合于本课程的最优化教学法。综合考虑教学效果和教学可操作性等因素,本课程选用项目教学法项目教学法是：每个任务通过“任务引入、系统演示、方案制定、方案实施、系统展示及评估、完善总结”六个步骤进行教学，在每个步骤中根据实际情况选择“小组讨论法、启发式教学法”等方式。（二）师资条件要求担任本课程的主讲教师需要熟练掌握计算机硬件知识、串口通信知识，具备传感器节点的制作、节点数据通信调试等能力，同时应具备较丰富的教学经验。在教学组织能力方面，本课程的主讲教师应具备基本的设计能力，即根据本课程标准制定详细的授课计划，对每一堂课的教学过程精心设计；还应具备较强的施教能力、课堂掌控能力和应变能力。（三）教学条件暮本要求根据本课程特点建议理实一体化教学。这就对专业实训室有更高要求： 配置服务器：用来存放教师提供的素材以及所有学生上机完成作业。 配置教师机：供教师示范操作使用。 必须实现全部计算机联网并安装多媒体教学广播软件和JDK软件，教师可将示范的实例通过播软件显示在学生机的屏幕上。必须提供学生自由上机时间，软件开发需要大量谡余时间进行练习。根据学生人数较多的实际情况，目前班级总人数一般在50人左右，可以根据学生的层次将学生分成多个组，每组5-8人，并配备一个学习较好的学生作为组长，协助教师对学习进度较慢的学生进行重点指导。（四）教学资源基本臬求1 .教材的选用与编写：传感网应用开发（中级），陈维欣、邓立，机械工业出版设。2 .网络资源建设http:3 .信息化教学资源建设编译软件：IAR仿真编译器、MDK仿真编译器等。多媒体课件：蓝墨云班课4 .其他教学资源建设崔逊学，赵湛，王成.无线传感器网络的领域应用与设计技术.国防工业出版社，2009.5王殊.无线传感器网络的理论及应用.北京航空航夭大学出版社,2007.7无线传感器网络教学实验台OURS-WSN-EP实验指导书五、教学评价、考核要求本课程操作性较强，鉴于平时学习过程的重要性，且有多个能力训练项目贯穿始终，考核主要参考平时课堂表现、提交开发文档的质量，课外作品完成情况等项，其中软件开发文档以小组为单位编写,所以评分也以小组为单位，以此考察学生团队合作的能力。课程考核采用形成性考核（即过程考核）和终结性考核相结合。学生成绩10<W.学生成绩构成比例评价主体过程性考核（学习态度、实验、考勤、作业）50期末考试5(