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《ZigBee无线传感网络设计与实现》课程标准课程编码：课程类别：专业理论+专业实训课程学时：96学分：6适用专业：物联网开课学期：第三学期开课单位：信息工程学院撰写人：电气自动化教研室一、课程定位和设计思路（一）课程定位本课程是一门技术性、实践性很强的专业核心课程。通过本课程的学习，学生可以了解在物联网工程相关岗位所需的Zigbee应用技术基本概念和基础知识，掌握Zigbee技术的体系结构、应用原理，能够根据Zigbee及应用技术组建无线传感网，熟悉常用Zigbee及应用技术软件的使用方法和使用技巧，并能熟练地完成Zigbee及应用技术编程，掌握并具备物联网项目管理方面的知识和能力，了解Zigbee技术领域出现的新技术、新思想。并通过模拟实训、顶岗实习等实践教学使学生能够在实际工作环境中得到锻炼，培养学生认真、负责、细心等基本工作素养，为学生以后从事Zigbee及应用技术相关工作打下坚实的知识和技能基础。（二）设计思路本课程的总体设计的理念是以企业真实生产活动和岗位职业能力分析为基础，以职业能力培养为本位，以工作过程为导向，以校企共建为途径，通过工学结合、学做一体的教学方式，培养学生的职业能力、职业道德及可持续发展能力。在课程内容选取方面，我们组织相关企业技术人员和本专业教师一起对ZigBee技术及应用所涵盖的岗位群进行工作过程和职业能力进行分析，并考虑学生以后的职业资格证书获取等可持续发展的需要，采用校企合作的方式共同确定教学内容。在教学内容编排上，我们遵循高职学生的认知规律，针对高职学生“不愿学习陈述性知识，而对过程性知识学习较快”的学习特点，在授课内容的组织和序化上摒弃传统的以学科体系为主线的章节安排方式，改而按照Zigbee及应用技术的实际工作过程为主线，根据实际的工作过程来序化知识的教授和相关技能的训练。在具体的授课中，以工作过程为导向，采用项目课程的形式，以Zigbee技术应用的实际案例作为载体，以实际工作过程为主线，开展现场教学，创设模拟实际的工作情景，学做一体，使学生能够在工作项目的实现过程中完成对书本知识、工作过程知识等相关知识的学习和操作技能的掌握。同时，我们还在教学中引入实际建设项目，使学生在学习过程中参与实际的Zigbee工程，培养实际的工作技能与素养。二、课程目标（一）课程总目标本课程的总目标是培养学生ZigBee技术及应用相关职业能力，使学生达到国家相关职业标准。（二）具体目标1、知识目标（1）了解无线传感器网络的体系结构和网络管理技术。（2）掌握无线传感器网络中的物理层协议、MAC协议、路由协议、拓扑控制协议以及无线网络协议IEEE802.15.4等通信协议。（3）了解无线传感器网络的节点定位、目标跟踪和时间同步等几大支撑技术。（4）掌握基于无线传感器网络的智能应用的基本设计方法。2、能力目标（1）掌握无线传感器网络中的物理层协议、MAC协议、路由协议、拓扑控制协议以及无线网络协议IEEE802.15.4等通信协议。（2）掌握ZigBee协议栈中的OSAL。（3）了解ZigBee无线传感器网络管理。（4）掌握其软硬件开发平台和仿真环境的使用。3、素质目标（1）管理素质的养成：建立基于ZigBee技术的管理信息系统规划的概念。（2）技能素质的养成：具备建立管理信息系统所需文档的编写能力。（3）沟通素质的养成：初步建立客户沟通方式的概念，采用角色扮演的方式实施。（4）团队合作素质的养成：建立团队合作完成项目任务的配合观念。（5）职业道德素质的养成：初步建立职业道德的概念，通过讲座、讨论、案例的方式实施。三、课程内容、要求及学时安排（一）课程内容及要求序号典型工作任务知识内容及要求能力内容及要求1ZigBee简介1、了解无线网络数据传输协议对比2、了解短距离无线网络的分类3、掌握ZigBee概念及特点4、了解ZigBee2007协议简介1、学会分析ZigBee无线网络通信信道分析2、能进行ZigBee无线网络拓扑结构3、知道ZigBee技术的应用领域4、了解CC2530开发板硬件资源概述2CC2530开发板硬件资源1、了解核心板硬件资源2、掌握CC2530底板硬件资源3、了解天线基本理论4、了解ZigBee模块天线选型1、学会天线及巴伦匹配电路设计2、能进行晶振电路设计3、能进行电源电路设计4、能进行LED电路设计5、能进行AD转换电路设计6、能进行串口电路设计3ZigBee无线传感器网络中的数据传输1、掌握ZigBee协议栈2、掌握协调器编程3、掌握终端节点编程4、熟悉ZigBee数据传输和实验原理及流程图1、会使用ZigBee协议栈2、学会ZigBee协议栈的安装、编译与下载3、学会构建ZigBee协议分析仪4、能够进行ZigBee网络数据传输流程分析4ZigBee协议栈中的1、理解ZigBee协议栈的构成1、能进行OSAL应用接口编程OSAL2、掌握ZigBee协议栈OSAL3、熟悉ZigBee协议栈中串口应用4、熟悉ZigBee协议栈中的NV操作2、学会剖析串口工作原理3、能进行ZigBee协议栈串口应用扩展实验4、能进行无线温度检测实验5ZigBee无线传感器网络管理1、掌握ZigBee网络中的设备地址2、掌握ZigBee无线网络中的地址分配机制3、掌握ZigBee协议栈网络管理1、能进行ZigBee网络通信实验2、学会ZigBee网络管理基础实验3、能进行ZigBee网络管理扩展实验6ZigBee无线传感器网络综合实战1、掌握ZigBee无线传感器网络系统设计原理2、掌握ZigBee无线传感器网络协调器编程3、掌握ZigBee无线传感器网络终端节点和路由器编程1、学会ZigBee无线传感器网络通用传输系统设计2、学会ZigBee无线传感器网络远程数据采集系统设计3、学会太阳能供电的ZigBee无线传感器网络节点设计（二）课程学时安排序号教学内容学时安排1认识ZigBee协议的基础知识122IAR集成开发环境及程序下载流程143CC2530开发板硬件资源详解164ZigBee无线传感器网络中的数据传输165ZigBee协议栈中的OSAL126ZigBee无线传感器网络管理147ZigBee无线传感器网络综合实战12合计96四、实施建议（一）选用教材1、（建议）教材姜仲主编《ZigBee技术与实训教程》.清华大学出版社2、参考书王晓强主编.《ZigBee无线传感器网络设计与实现》.化学工业出版社出版.李善仓,《无线传感器网络原理与应用》，机械工业出版社，孙利民,《无线传感器网络》,清华大学出版社（二）教学方法1．在教学过程中应加强学生对ZigBee无线传感器系统分析的兴趣，采用案例教学或项目教学。学生以组为单位（2～3人），让同学们分组讨论经典案例，先提出问题，探讨各种解法，加深理解；要求学生讨论和解决与经典案例相关的新任务；最后检查总结新任务的完成情况，提高学生的认识。从而启发学生思考的能力、加强实践动手的能力，培养团队合作的精神。2．教学可在实训室进行，充分体现在“做中学”的理念，让学生亲自观察和体验ZigBee无线传感器系统分析的成功感受，加深知识的理解。。3．教师必须重视学习新技术，能紧跟技术发展潮流。4．授课过程中注意学生职业素质的培养，包括解决问题的综合能力，充分发展自己的个性特长，培养良好的工程规范，团队合作的精神以及自身可持续发展的研究探索能力。（三）教学评价1、评价内容：（1）基本知识技能水平评价；方案设计能力评价；（2）任务完成情况评价；团队合作能力评价；工作态度评价。2、评价方式：整体考核目标：考核为期末考试闭卷考试方式，总分为100分，平均分达到65分以上。期末考试主要测试学生对zigbee技术和实训项目的掌握情况，以及基本设计应用能力。优生考核目标：考核分数达到80分以上。本学期无逃课、上课积极回答问题，实训项目认真完成，且按质按量完成作业。（四）教学资源1．教学过程中，要应用多媒体、投影、课件、视频等教学资源辅助教学，帮助学生理解设备器件的结构、控制系统的原理、不易在实训基地实施的操作过程等比较抽象地内容。2．教学过程中，要重视利用第二、三课堂作用的发挥。结合学习项目，提出相应的社会实践课题，努力培养学生参与社会实践的创新精神和职业能力，为学生提供职业生涯发展的空间。3．充分利用本行业典型的生产企业的资源，进行产学合作，建立相应校外实习实训基地，实践“做中学、学中做、边做边学”的育人理念，满足学生的实习实训，同时为学生的就业创造机会。（五）其他说明课程教学环境未本课程专用校内实训基地。推荐使用自编实训教材。