《物联网通信技术实验》教学大纲

《物联网通信技术实验》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：08140481课程性质：专业必修课学分：1.5学分学时：24学时（实验24学时）先修课程：计算机网络，C程序设计后续课程：无适用专业：物联网工程、物联网工程（专升本）开课单位：计算机科学与技术学院一、课程说明本课程是物联网工程专业本科学生的专业必修课。通过本课程的学习，使学生较全面的通过实验熟悉物联网通信技术的基本概念、原理和关键技术，掌握开发ZigBee、NB-IoT、Lora应用的基本流程和方法，培养学生构建基本物联网通信系统的能力。二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标1：通过实验手段，熟悉和掌握通信技术的基本原理和知识；能够根据物联网应用场景选择合适的通信手段，能够熟练应用掌握的Zigbee、NB-IoT等基础知识进行方案设计，构建简单的通信系统。课程目标2：熟悉STM32、CC2530等硬件平台和配套的开发工具，熟悉单片机程序的编译，烧录，调试等流程；能够将设计的通信系统，实现在相关硬件平台上，完成系统的调试和部署。课程目标3：了解物联网通信中常见的芯片，了解我国低功耗物联网芯片的发展现状和取得的成就，增强民族自信心。三、课程目标与毕业要求《物联网通信技术实验》课程教学目标对物联网工程专业毕业要求的支撑见表1。表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑强度3.设计/开发解决方案3.2能针对物联网领域各个层次复杂工程问题的特定需求，进行物联网系统的模块设计，进而完成系统设计。课程目标1：通过实验手段，熟悉和掌握通信技术的基本原理和知识；能够根据物联网应用场景选择合适的通信手段，能够熟练应用掌握的Zigbee、NB-IoT等基础知识进行方案设计，构建简单的通信系统。课程目标2：熟悉STM32、CC2530等硬件平台和配套的开发工具，熟悉单片机程序的编译，烧录，调试等流程；能够讲设计的通信系统，实现在相关硬件平台上，完成系统的调试和部署。M5.使用现代工具5.2能够选择与使用计算机软、硬件技术、物联网协议及算法仿真等工具，完成物联网领域感知、接入及处理应用等方面的复杂工程问题的分析、计算及设计。课程目标2：熟悉STM32、CC2530等硬件平台和配套的开发工具，熟悉单片机程序的编译，烧录，调试等流程；能够讲设计的通信系统，实现在相关硬件平台上，完成系统的调试和部署。课程目标3：了解物联网通信中常见的芯片，了解我国低功耗物联网芯片的发展现状。H注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配实验部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2实验项目、实验内容与学时实验项目实验内容和要求实验学时对应的课程目标1.温湿度数据采集和本地显示实验内容：通过单片机采集温湿度传感器数据，并进行本地显示。实验要求：熟练掌握stm32开发环境，能够进行简单的程序开发。41、22.采集温湿度到腾讯云实验内容：常用AT指令操作练习；在腾讯云创建温湿度监测产品，将采集到的温湿度数据上传至腾讯云，通过小程序实时查看。实验要求：熟练掌握AT指令的使用，了解模组如何与基站通信；掌握NB-IOT设备连接物联网云平台的流程和方法。41、23.LoRa模组基础通信实验内容：基于LoRa模组实现数据透传，网络地址配置，点对点通信和广播通信。实验要求：掌握LoRa模组的基本使用方法。41、2、34.Lora采集环境温湿度实验内容：LoRa终端与LoRa网关相互通信，把采集环境温湿度发送到loRa网关。实验要求：掌握LoRa组网的方法。41、25.CC2530无线通信实验实验内容：基于CC2530实现点对点通信和广播通信。实验要求：掌握CC2530基础通信功能。41、2、36.ZigBee协议栈开发实验内容：按照Zigbee协议工作原理，结合传感器和执行器组建Zigbee网络，实现Zigbee网络的典型应用。实验要求：了解Zigbee协议的工作原理、应用场景，掌握使用Zigbee协议构建场景物联网应用的方法。41、2合计24五、教学方法及手段本课程提供学生进行实际操作和实验的环境，学生可以通过配置和搭建物联网设备、传感器网络等，实际进行通信和数据传输的实验，在实际问题中应用所学知识。培养学生自主学习能力、实际动手能力，激发学生的创新思维。在实验前学生应复习和掌握与本实验有关的教学内容、认真阅读实验指导书；在实验中要严格遵守实验纪律，按操作规程使用仪器；实验结束后，按规定对仪器进行维护保养；每完成一项实验，要认真完成一份实验报告。六、课程资源1.推荐教材（1）熊保松、李雪峰、魏彪.物联网NB-IoT开发与实践[M].北京：人民邮电出版社，2020.（2）范立南、莫晔、兰丽辉.物联网通信技术及应用[M].北京：清华大学出版社，2017.2.参考书（1）于尔基T.J.潘蒂宁.物联网通信安全及解决方案[M].北京：机械工业出版社，2018.（2）陈彦辉、许卫东、胡云.物联网通信技术[M].北京：人民邮电出版社，2021.3.期刊（1）曲井致.NB-IoT低速率窄带物联网通信技术现状及发展趋势[J].科技创新与应用,2016(31)（2）刘传宏,郭彩丽,杨洋,等.人工智能物联网中面向智能任务的语义通信方法[J].通信学报,2021,42(11):12.（3）陈文艺,高婧,杨辉.物联网网关实时双向通信模块化设计[J].计算机工程与设计,2021,42(5):7.（4）马军锋,刘芷若,李观文,等.一种轻量可信的物联网通信协议[J].电信科学,2021(011):037.（5）AmjadR,TanzilaS,KhalidH,etal.SmarthealthanalysissystemusingregressionanalysiswithiterativehashingforIoTcommunicationnetworks[J].ComputersandElectricalEngineering,2022,104(PA).4.网络资源（1）常见的物联网通信方式，/legahero/p/IOT.html（2）善学坊，/七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由过程性考核成绩和期末考核成绩两部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表3。表3课程考核对课程目标的支撑考核环节占比考核/评价细则课程目标123过程性考核实验报告50（1）根据每个实验的实验操作完成情况和实验报告质量单独评分，满分100分；（2）每次实验单独评分，取各次实验成绩的平均值作为此环节的最终成绩。（3）以实验报告成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√201515课堂表现10（1）根据课堂出勤情况和实验课堂表现进行考核，满分100分。（2）以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√55实验考核40（1）根据每个实验的学习情况设计测试，每个测试单独评分，满分100分；（2）每次测试单独评分，取各次测试成绩的平均值作为此环节的最终成绩。（3）以实验考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√101515合计：100分353035八、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定考核方式：本课程主要以实验报告、实验考核和课堂表现等过程化考核方式对学生进行考核评价。考核基本要求：根据每个实验的实验操作完成情况和实验报告质量、实验考核成绩和课堂表现等进行过程化评分。2.过程性考核成绩的标准过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表5。表5过程性考核方式评价标准考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60实验报告50实验预习认真，能够熟练掌握方法与步骤，实验操作过程熟练、规范，遵规守纪、团结协作，实验结果详实、结论清晰、讨论合理实验前有预习，能够掌握方法与步骤，实验操作过程正确、规范，遵规守纪、团结协作，实验结果正确、讨论适当实验前有预习，基本能够掌握方法与步骤，实验操作过程基本正确、无协作，实验结果基本正确，讨论一般实验前有预习，不能掌握方法与步骤，实验操作过程基本正确，无协作，实验结果基本正确，无讨论没有预习，不能完成实验；实验操作步骤有误；实验结果不正确，没有分析讨论。课堂表现10实验态度认真、严谨，出勤率大于90%，无迟到，早退。实验态度认真，出勤率大于80%，