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1、无线传感网络技术课程标准课程名称：无线传感网络技术课程代码：1501030 建议课时数： 128 学分：8适用专业：物联网应用技术专业1前言1.1课程的性质关键词：课程地位、主要功能、与其他课程关系该课程是物联网应用技术专业的一门重要的专业课程，主要讲述无线传感网络的基本概念，常见的微型传感器，传感网络的通信技术、支撑技术、应用开发基础，传感器网络协议的应用开发等内容。目标是让学生了解基于Zigbee技术的无线传感网络应用开发调试方法，并能进行简单基于Zigbee协议栈的无线组网项目的应用开发。该课程具有一定的综合性和实践性，其前继课程为SoC片上系统开发，无后继课程。后继的SPT实训中会有些
2、项目需用到本课程的知识。1.2设计思路关键词：课程设置依据、课程目标定位、课程内容选择标准、项目设计思路、学习程度用语说明、课程学时和学分物联网，是继计算机、互联网和移动通信之后新一轮信息技术革命，是信息产业领域未来竞争的制高点和产业升级的核心驱动力，是加速推进工业化、信息化融合的催化剂。随着物联网产业的蓬勃发展，社会信息化智能化程度的不断提高，物联网已经逐渐融入到工作生活的各个方面。物联网是通过信息传感设备，按约定的协议实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络，其主要特征是通过信息传感设备等方式获取物理世界的各种信息，结合互联网、通信网等网络进行信息传送与交互，采用智能计算技术对信息进行分析
3、处理，从而提高对物质世界的感知能力，实现智能化的决策和控制。物联网主要由感知层、网络层和应用层组成，其中感知层包括传感器、二维码、RFID(射频识别)、多媒体设备等数据采集和自组织网络系统；网络层包括各种网关和接入网络以及异构网融合、云计算等承载网支撑系统；应用层包括信息管理、业务分析管理、服务管理、目录管理等物联网业务中间件和物联网应用子集系统。在物联网技术中，无线传感网络是由大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，以协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内被感知对象的信息，并最终把这些信息发送给网络所有者，以其低功耗、低成本、分布式和自组织的特点带来了信息感知的一
4、场变革。其应用领域可以归纳为: 军事、航空、防爆、救灾、环境、医疗、保健、家居、工业、商业等领域。无线传感网络技术立足于实际能力培养，对课程内容的选择标准作了根本性改革，打破以知识传授为主要特征的传统学科课程模式，转变为以项目为导向组织课程内容和课程教学，让学生在完成具体项目的过程中来构建相关知识技能，并发展职业能力。依据工作任务和职业能力专家分析会对物联网技术专业学生今后工作任务和职业技能分析，本课程确定了无线传感网络系统设计和实施的一般步骤：系统需求分析、系统硬件原理图和PCB设计、系统软件设计、系统调试运行等过程任务组织课程内容。首先避免了从概念、理论、定义入手的理论课程组织模式，而是从
5、与生活工作紧密相关的项目应用入手，展开系统需求调研、进行系统分析设计、确定具体工作任务型教学模式。课程内容突出对学生职业能力的训练，理论知识的选取紧紧围绕“无线传感网络系统开发”工作任务完成的需要来进行，同时又充分考虑了高等职业教育对理论知识学习的需要，注重对知识、技能和态度的要求。 本课程在项目及模块设计上，依据“无线传感网络系统开发”工作任务的过程进行，课程本身就是一个讲座加上三个相对完整的小项目构成的。其中，“无线灯光控制系统”项目着重培养学生建立对CC2530接口开发及无线通信的初步认识，使学生从概念上先对本课程有一个初步的认识和把握。“无线传感数据采集系统”项目着重培养学生简单使用C
6、C2530进行ZigBee协议栈开发的能力，进行无线环境数据监测,如温湿度以及光照度的检测。整个课程项目以分析、设计、实现和调试相关的工作任务来进行，必备的无线传感网络知识融入到相应的工作任务中学习。在学习知识和技能的同时，也培养了学生解决实际问题的工作方法和职业态度。项目以江苏省物联网职业技能竞赛的Zigbee部分为载体，着重培养学生熟悉Zigbee协议栈的移植、简单无线通信协议的开发等功能，通过这个项目的设计，使得学生初步具有无线传感网络系统的程序调试能力。 “无线智能家居项目开发”项目根据前两个项目学到的知识技能，加入无线wifi模块，循序渐进，进行更接近实际应用的智能家居中的灯光控制系
7、统的开发。通过本项目的进行，进一步锤炼学生前面掌握的知识技能，以此提高学生的职业岗位能力。为了更好地达成课程目标，提高课程目标对教学过程的指导价值，本课程在实施过程中深度淡化教材和讲授在教学活动中的地位，加强项目引导和教师引导的作用。使教学更加贴近真实项目情景，强化对学生独立解决问题能力的培养。倡导学生在“做中学，学中做”，培养学生的工程规范和团队合作精神，为提高学生更专门化的职业能力奠定良好的基础。本门课程的总学时为128学时。总学分：8学分。2课程目标关键词：知识要求无线传感网络技术旨在使学生掌握无线传感网络的基本概念、传感器的使用及Zigbee的基础知识，培养学生系统分析、软硬件设计能力
8、，系统调试能力，系统组装测试能力，系统运行维护能力。通过任务引领型的项目活动，使学生在认知和实际操作上，对无线传感网络设计有一个整体认识，并掌握嵌入式系统设计的基本技术和程序设计技能。倡导学生在“做中学，学中做”，培养学生的工程规范和团队合作精神，为提高学生更专门化的职业能力奠定良好的基础。关键词：能力要求职业能力培养目标具备无线传感网络需求分析技能。具备CC2530系统软件设计技能。具备传感器的识别、使用及程序设计功能。具备Zigbee协议栈应用程序开发技能。具备简单网络通信协议的开发技能。 具备CC2530系统硬件设计技能。具备完整项目整体设计、规划及实现技能。3课程内容和要求根据专业课程
9、目标和涵盖的工作任务要求，确定课程内容和要求，说明学生应获得的知识、技能。序号项目名称工作任务知识要求技能要求课时1无线传感网络知识讲座4了解无线传感网络及Zigbee技术 了解无线传感网络及应用领域 了解Zigbee技术的基本概念及其用途 Zigbee开发的基础知识 了解物联网应用项目开发流程 能描述无线传感网络的概念 能描述Zigbee技术的基本概念 了解无线传感网络和Zigbee技术的应用领域 了解Zigbee开发的一些基础知识 能基本掌握物联网应用项目开发流程42无线灯光控制系统40硬件电路设计 掌握系统的需求分析 掌握系统的概要设计 掌握电路设计、焊接、调试的方法 能进行物联网项目的
10、需求分析 能进行物联网项目的概要设计 能进行简单物联网项目的电路设计、焊接和调试20软件电路设计 掌握CC2530无线数据收发的程序开发 掌握CC2530点对点通信程序的开发 能使用CC2530进行无线数据的收发 能掌握CC2530点对点程序的开发方法 能掌握将应用程序集成到CC2530点对点通信程序中的方法203无线传感数据采集系统40Zigbee协议栈移植 掌握CC2530数据采集程序及点对点通信程序的集成 掌握Zigbee协议栈的结构及功能 掌握Zigbee协议栈的移植 掌握Zigbee协议栈上的应用程序开发 能使用CC2530进行传感器数据采集系统的设计 能掌握Zigbee协议栈功能结
11、构及移植方法 能掌握Zigbee协议栈上应用程序的开发方法24上位机取数及控制 掌握串口通信的基本原理及开发 了解简单网络通信协议的开发 能掌握CC2530与上位机的串口通信开发方法 能掌握简单通信协议的编写方法164无线智能家居项目开发44智能灯光控制系统开发 智能灯光控制系统介绍 掌握基于CC2530模块的硬件设计 掌握CC2530的应用系统开发 能掌握CC2530应用系统的开发流程和开发方法 能掌握基于CC2530模块的硬件开发方法 能掌握基于CC2530无线传感网络的开发方法444实施建议4.1教材的使用 淡化教材在这种实践性比较强课程中的主导作用，可将其作为一本比较重要的专业资料供学
12、生查阅。 提供大量相关的专业电子资源供学生查阅，以便充分培养学生独立查找资料的能力及独立解决问题的能力。 要充分体现项目课程设计思想，以项目为载体实施教学，项目选取要科学，并符合该门课程的工作逻辑，能形成一个前后衔接的完整工作任务，使学生在完成项目的过程中逐步提高职业能力，同时要考虑可操作性。 项目设计要有一定的开放性，并为每个项目提供几种异常情况，使得能力的培养具有通用性。4.2教学建议(1) 淡化课程中教师的“教”，强调引导淡化教师在课程中传授知识和经验的作用，加强引导作用。提高学生的主观能动性，能充分锻炼学生的自我解决能力和创新意识。(2) 任务驱动，项目导向本课程三大模块中，各自相对独
13、立，可以作为一个个小的工作项目。在教学中，给学生带着任务来完成一个个小的工作项目，提高了学生学习效果。(3) 教学与考核相结合在实际教学中，不仅给学生布置任务，更加强考核，一个任务、一个项目地进行考核，提高了学生学习的主动性。4.3教学条件专业教师要求：具备讲师（工程师）及以上职称，有扎实的单片机及电子电路理论基础，掌握较强的软硬件设计与应用开发技能和经验的人员。实训装备要求：30座，要有一定数量（30台以上），能够运行Office2007、Adobe Reader、杀毒软件、防火墙、VMware Workstation、Protel 99、IAR等开发环境的计算机实验室，实验室还要配置多媒体
14、教学设备。4.4课程资源（1）注重课程资源和现代化教学资源的开发和利用，这些资源有利于创设形象生动的工作情景，激发学生的学习兴趣，促进学生对知识的理解和掌握。建议加强课程资源的开发，建立多媒体课程资源的数据库，努力实现跨学校多媒体资源的共享，以提高课程资源利用效率。（2）积极开发和利用网络课程资源，充分利用诸如电子书籍、电子期刊、数据库、数字图书馆、教育网站和电子论坛等网上信息资源，使教学从单一媒体向多种媒体转变；教学活动从信息的单向传递向双向交换转变；学生单独学习向合作学习转变。（3）建立学习资料库，推荐国内外先进的技术、国内与专业有关的网站地址，积极引导与培养学生学会自主学习、资料查询等能
15、力。（4）产学合作开发课程资源，充分利用本行业典型的生产企业的资源，进行产学合作，建立实习实训基地，实践工学交替，满足学生的实习实训，同时为学生的就业创造机会。（5）建立一支适应本专业的、稳定的、开放性的、具有丰富实践施工经验的兼职教师，实现理论教学与实践教学合一、专职教师与兼职教师合一、课堂教学与工地现场教学合一，满足学生综合职业能力培养的要求。4.5教学评价对学生实行以职业能力为中心的考核，通过各种不同的考试形式激发学生自主学习的积极性，在解决实际问题的工作能力；获取新知识、新技能的学习能力；团队活动的合作能力；职业语言表达能力等方面得到体现。(1) 采用阶段评价，过程性评价与目标评价相结合，项目评价，理论与实践一体化评价模式。(2) 关注学生实际动手操作的规范性，应强调实际操作时的操作规范。鼓励学生在操作过程中注意安全事项。同时注重工作过程中的相互配合。(3) 应注重学生实践中分析问题、解决问题能力的考核，对在学习和应用上有创新的学生应予特别鼓励，全面综合评价学生能力。(4) 期末考核成绩占40%，平时成绩
