无线传感网络及应用课程标准

《无线传感网络及应用》课程标准适用专业：物联网工程技术。1.课程定位和设计思路1.1课程定位《无线传感网络及应用》课程是物联网工程技术专业职业教育课程模块，是一门培养专业核心能力的课程。其主要功能是使学生了解无线传感网络技术的前沿和发展趋势，掌握无线传感网络的结构和分析、设计方法，能胜任无线传感节点的选型与安装、无线传感网络的组建、调试等岗位。本课程前期课程《物联网工程基础》、《C语言编程》、《单片机原理及应用》、《RFID技术与应用》，同期课程有《Android物联网应用开发》同期开设，为后续课程《物联网系统集成》及顶岗实习打下基础。1.2设计思路无线传感网络技术是物联网应用中的一门核心技术，为物联网感知层的实现提供技术保障，掌握无线传感网络技术是对物联网工程技术专业学生的基本要求。本课程是物联网工程技术专业学生毕业后的一个就业方向，涉及的岗位有无线传感节点的安装、无线传感网络的组建等，培养学生的无线传感网络的方案设计、节点选型、网络组建等能力。因此，本课程在物联网工程技术专业课程体系中具有重要的地位。本课程立足于职业能力培养，根据无线传感网络的组建模式，采用项目为教学情境来组织和实施教学，打破以知识传授为主要特征的传统学科课程模式，将完成工作任务必需的相关理论知识构建于项目情境之中，学生在完成具体项目的过程中学会必备的理论知识和职业技能。依据上述课程目标定位，本课程从工作任务、知识要求与技能要求三个维度对课程内容进行规划与设计，为使课程内容更好地满足无线传感节点的安装、无线传感网络的组建等岗位的需求，本课程共划分为无线传感器网络体系结构分析、传感器选型、无线传感网络方案设计、传感节点开关设计、传感器节点制作、传感节点数据通信调试、ZigBee协议分析、无线传感星型网络组建、无线传感树型网络组建、无线传感网型网络组建等这十个工作任务，知识与技能内容则依据工作任务完成的需要进行确定。分析过程中尤其注意了整个内容的完整性，以及知识与技能的相关性。在对知识与技能的描述上也力求详细与准确。技能及其学习要求采取了“能做…………”的形式进行描述，知识及其学习要求则采取了“能描述…………”和“能理解…………”的形式进行描述，即区分了两个学习层次，“描述”指学生能熟练识记知识点，“理解”指学生把握知识点的内涵及及其关系。本课程是一门以操作技能为核心内容的课程，其教学要以实际操作为主要方法，并尽量把概念、实施程序、实施标准、团队合作等融入到实践操作中，实行理论与实践一体化教学。教学主要在学校实训室通过模拟软件和真实硬件设备交替应用的方式进行。在课程实验中主要使用模拟软件实施，目的是让所有学生都可以模拟软件学习和掌握必备的理论和技能目标。而课程项目利用真实硬件设备，让学生可以在类似于企业真实的环境下实施完整的项目过程，通过项目提高学生对所学内容的综合运用能力和团队合作能力。本课程建议课时数64，其中实训课时数40，共计4学分。2.工作任务和课程目标2.1工作任务无线传感器网络体系结构分析传感器选型无线传感网络方案设计传感节点开关设计传感器节点制作传感节点数据通信调试ZigBee协议分析无线传感星型网络组建无线传感树型网络组建无线传感网型网络组建2.2课程目标理解无线传感网络的体系结构，能对无线传感网络系统的需求进行分析并设计规范的无线传感网络系统方案；理解各类传感器的工作原理，能识别和选用各类常用传感器；掌握CC2530的硬件功能和IAR环境下单片机C程序的设计方法，能结合传感器设计无线传感节点，进行安装、调试；掌握在OSAL系统中添加任务和处理的方法，熟悉无线传感器网络的软硬件开发平台，能组建、调试无线传感网络系统，并进行故障排除和维护。3.课程学分、学时、内容和要求本课程4学分，64学时。课程内容和要求如下表所示。课程内容和要求序号工作任务知识要求技能要求课时1无线传感器网络体系结构分析能理解无线传感网络的体系结构。能描述无线传感网络系统的需求分析方法。能进行网络需求的调查。能用Visio等绘图软件绘制无线传感器网络结构图。42传感器选型能描述AD型传感器的工作原理。能描述开关型传感器的工作原理。能描述片内传感器的工作原理。能分辨各类传感器。能根据实际需求选择合适的传感器。43无线传感网络方案设计能描述组网方案的格式规范。能描述无线传感网络方案。能查阅资料能力。能根据实际需求进行项目分析。能撰写规范的设计方案。44传感节点开关设计能配置IAR。能描述CC2530的端口功能。能描述CC2530按键功能。能描述CC2530时钟源功能。能描述CC2530中断功能。能描述CC2530定时/计数器功能。能用IAR烧制程序。能修改一定的程序参数。能排除简单的软硬件故障。125传感器节点制作能掌握AD型传感器节点的程序设计。能掌握开关型传感器节点的程序设计。能掌握片内传感器节点的程序设计。能烧制传感器节点程序。能修改一定的程序参数。能排除简单的软硬件故障。46传感节点数据通信调试能掌握CC2530串口通信。能掌握CC2530A/D、D/A转换。能描述AD型传感器节点数据通信原理。能描述开关型传感器节点数据通信原理。能描述片内传感器节点数据通信原理。会使用串口通信调试软件。能按照数据通信调试步骤进行各类传感器节点的数据通信调试。能排除简单的软硬件故障。67ZigBee协议分析能描述WIFI通信特点。能描述蓝牙通信特点。能描述ZigBee协议的特点。能掌握ZigBee协议传输方式。能分析OSAL操作系统。能区分WIFI、蓝牙、ZigBee三种短距离通信技术。能通过OSAL添加新任务进行处理。108无线传感星型网络组建能描述无线传感星型网络特点。能描述星型网络中ZigBee协调器特点。能描述星型网络中ZigBee路由器特点。能描述星型网络中ZigBee终端设备特点。能区分星型网络中ZigBee协调器、路由器和终端设备。能组建无线传感星型网络。能进行星型网络调试。能排除星型网络故障。49无线传感树型网络组建能描述无线传感树型网络特点。能描述树型网络中ZigBee协调器特点。能描述树型网络中ZigBee路由器特点。能描述树型网络中ZigBee终端设备特点。能区分树形网络中ZigBee协调器、路由器和终端设备。能组建无线传感树型网络。能进行树型网络调试。能排除树型网络故障。610无线传感网型网络组建能描述无线传感网型网络特点。能描述网型网络中ZigBee协调器特点。能描述网型网络中ZigBee路由器特点。能描述网型网络中ZigBee终端设备特点。能区分网状网络中ZigBee协调器、路由器和终端设备。能组建无线传感网型网络。能进行网型网络调试。能排除网型网络故障。10合计644.实施建议4.1教材编写必须贯彻高职高专的培养目标，强调教材与工作实际工程相结合。在教材定位上强调突出实践、突出实用和能力培养。培养学生综合职业技能，以便有效地形成学生的岗位能力。在选用与编写过程中要注意到：（1）依据本课程标准编写和选择教材。（2）教材应充分体现任务引领实践导向的课程设计思想，以工作任务为主线设计教材结构。（3）教材在内容上应简洁实用，还应把无线传感网的新知识、新技术、新方法融入教材，顺应岗位需要。（4）教材应以学生为本，文字通俗、表达简练，内容展现应图文并茂，图例与案例应引起学生的兴趣，重在提高学生学习的主动性和积极性。（5）教材中注重实践内容的可操作性，强调在操作中理解与应用理论。4.2教学建议(1)在教学过程中，应立足于坚持学生实际操作能力的培养，采用项目教学，设计不同的活动，提高学生学习兴趣。(2)本课程的教学要“教”与“学”互动，教师示范，学生操作，学生提问，教师解答、指导。选用典型案例由教师讲解，示范操作，学生进行分组操作训练，让学生在操作过程中掌握无线传感网路的组建、维护和管理方法。(3)在教学过程中，要创设工作情景，同时应加强实践训练，使学生掌握能根据需要选择合适的数据传输方式并进行程序设计(4)在教学过程中要关注本专业领域的发展趋势，更贴近无线传感技术发展趋势要求。4.3教学评价（1）改革考核手段和方法，加强实践性教学环节的考核，注重学生自评、互评以及过程考核和结果考核相结合。（2）突出过程评价与阶段（以工作任务模块为阶段）评价，结合课堂提问、训练活动、阶段测验等进行综合评价。（3）应注重学生分析问题、解决实际问题内容的考核，对在学习和应用上有创新的学生应特别给予鼓励，综合评价学生能力。（4）注重学生的职业素质考核，体现职业教育的高等性。（5）考核方案设计。成绩评定的方法由单独的闭卷考试过渡到全过程、全面考核。学生成绩评定分三部分：职业素质（出勤率、学习态度、团结协作精神等）、技能实践（方案确定、实施操作、作品（作业）上交等）开卷或闭卷的期末考试。这样的评定方法避免了很多片面性，既重视了书本知识的掌握，又强调了实践运用能力和素质、品德等方面的培养。学生学业成绩的考核方式主要采用形成性（过程）考核和终结性考核相结合的方法。这里形成性考核占60%，终结性考核占40%。下表列出了3个项目实践的成绩分配比例。成绩分配比例考核类别所占分数项目过程考核60职业素质（20%）无线传感网络方案设计（10%）无线传感节点数据采集（10%）无线传感网络组建（20%）期末考试40合计1004.4课程资源的开发与利用（1）常用课程资源的开发和利用幻灯片、投影、录像、多媒体课件等资源有利于创设形象生动的学习环境，激发学生的学习兴趣，促进学生对知识的理解和掌握。建议加强常用课程资源的开发，建立多媒体课程资源的数据库，努力实现跨学校的多媒体资源共享。（2）积极开发和利用网络课程资源充分利用网络资源、教育网站等信息资源，使教学媒体从单一媒体向多媒体转变；使教学活动从信息的单向传递向双向交换转变；使学生从单独学习向合作学习转变。（3）产学合作开发无线传感技术实训课程资源充分利用本行业典型的资源，加强产学合作，建立实习实训基地，满足学生的实习实训，在此过程中进行实训课程资源的开发。（4）建立无线传感网络技术实训中心建立开放式无线传感网络技术实训中心，使之具备职业技能证书考证、实验实训、现场教学的功能，将教学与培训合一，教学与实训合一，满足学生综合职业能力培养的要求。5.其他说明本课程教学标准适用于物联网工程技术专业。执笔人：夏峻审核人：李小俊