《無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》-課程教學標準

PAGEPAGE1《無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》課程教學標準1．基本信息課程名稱無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程學時總學時54其中：講授27，實訓27適用專業(yè)設(shè)施農(nóng)業(yè)與裝備、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)學分3預備知識物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用、電工電子技術(shù)責任部門農(nóng)業(yè)信息工程系編寫人審定人課程來源設(shè)施農(nóng)業(yè)與裝備、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)2018級人才培養(yǎng)方案實施日期2018年9月起2．課程性質(zhì)本課程是農(nóng)業(yè)信息工程系設(shè)施農(nóng)業(yè)與裝備專業(yè)和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)課程。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是集傳感器技術(shù)、微電機技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)和無線通信技術(shù)于一體的綜合信息處理平臺，具有廣泛的應(yīng)用前景，是計算機信息領(lǐng)域最活躍的研究熱點之一。本課程采用“教、學、做”一體化教學模式，項目為導向、任務(wù)驅(qū)動等教學方法，旨在培養(yǎng)學生的ZigBee技術(shù)應(yīng)用、電路分析、測試、制作、調(diào)試能力及創(chuàng)新意識，為學生職業(yè)能力培養(yǎng)和職業(yè)素養(yǎng)養(yǎng)成起主要支撐或明顯促進作用，拓寬學習的寬度，為今后的工作奠定了基礎(chǔ)。3．課程目標（1）能力目標A1.能正確安裝與使用IAR、SmartRFFlashProgrammer等軟件；A2.能熟練使用CC2530的基本組件；A3.能實現(xiàn)開關(guān)量、模擬量、邏輯量三種傳感器的信號采集功能；A4.能實現(xiàn)基于BasicRF的無線采集與網(wǎng)絡(luò)組建功能；A6.能獲取網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)、ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的傳感器數(shù)據(jù)采集與遠程監(jiān)控；（2）知識目標K1.了解Wi-Fi、藍牙、ZigBee等典型短距離無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及其應(yīng)用領(lǐng)域；K2.了解IAR、SmartRFFlashProgrammer等軟件的菜單功能；K3.掌握CC2530單片機的GPIO、中斷、定時器、串口、ADC等基本組件的原理；K4.掌握BasicRFLayer工作機制、開關(guān)量、模擬量、邏輯量三種傳感器的工作原理；K5.掌握Z-Stack協(xié)議棧結(jié)構(gòu)、BLE協(xié)議棧的基本概念；（3）素質(zhì)目標Q1.具有良好的職業(yè)道德、規(guī)范操作意識；Q2.具備良好的團隊合作精神；Q3.具備良好的組織協(xié)調(diào)能力；Q4.具有求真務(wù)實的工作作風；Q5.具有開拓創(chuàng)新的學習精神；Q6.具有良好的語言文字表達能力。4．課程內(nèi)容4.1設(shè)計思路描述依據(jù)高職教育理念，本課程的設(shè)計思路。包括課程育人目標（與素質(zhì)目標相對應(yīng)），教學內(nèi)容的選取原則，學習情景（學習項目）設(shè)計與組織的理念，實踐環(huán)節(jié)（單項實訓項目及課程綜合實訓項目）的設(shè)計要求，課內(nèi)外教學過程實施的要求等。4.2教學內(nèi)容根據(jù)課程目標和課程設(shè)計思路，確定教學內(nèi)容和目的要求。要以學習性工作任務(wù)為載體，按學習情景（學習項目）的教學順序描述教學內(nèi)容，按學生應(yīng)獲得的知識、能力與素質(zhì)，說明學習目的要求，特別要突出育人目標和能力要求。表述技術(shù)及能力要求要更多采用“能或會+動作要求”的格式，表述對知識掌握的要求可使用“了解”、“熟悉”之類的動詞。序號學習情景（學習項目）目標要求學習性工作任務(wù)及內(nèi)容（包括理論及實踐內(nèi)容）育人目標參考學時1項目一認識無線傳感網(wǎng)絡(luò)熟悉實訓平臺和相關(guān)傳感器模塊；了解Wi-Fi、藍牙、ZigBee等典型短距離無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及其應(yīng)用領(lǐng)域；了解ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)通信標準；了解IAR、SmartRFFlashProgrammer等軟件的菜單功能；掌握使用IAR軟件新建、配置工程等步驟。任務(wù)一：搭建ZigBee開發(fā)環(huán)境培養(yǎng)接觸新知識的熱情3任務(wù)二、利用IAR開發(fā)環(huán)境建立配置工程培養(yǎng)接觸新知識的熱情2項目二溫度數(shù)據(jù)定時采集及串口發(fā)送掌握CC2530單片機基本概念、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、外部引腳及功能；掌握CC2530單片機I/O的外設(shè)、GIPO、輸入、輸出等功能配置；掌握CC2530單片機中斷的使能、響應(yīng)與處理、優(yōu)先級等環(huán)節(jié)的工作原理；掌握CC2530單片機定時器的三種定時模式、中斷方式的工作原理；掌握CC2530單片機串口通信引腳配置，發(fā)送與接收的工作原理；掌握CC2530單片機ADC單次轉(zhuǎn)換，理解轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的二進制補碼結(jié)構(gòu)。任務(wù)一：按鍵查詢方式控制LED閃爍持續(xù)學習新技術(shù)和新工具的能力3任務(wù)二：按鍵中斷方式控制LED閃爍持續(xù)學習新技術(shù)和新工具的能力3任務(wù)三：定時器1中斷方式控制LED閃爍持續(xù)學習新技術(shù)和新工具的能力3任務(wù)四：串口通信應(yīng)用培養(yǎng)團結(jié)互助能力3任務(wù)五：片內(nèi)溫度測量并串口定時發(fā)送培養(yǎng)團結(jié)互助能力33項目三BasicRF無線通信應(yīng)用了解BasicRFLayer工作機制；熟悉無線發(fā)送和接收函數(shù)；理解發(fā)送地址和接收地址、PAN_ID、RF_CHANNEL等概念；了解basicRF、board、common等驅(qū)動文件的作用；理解串口讀寫函數(shù)；掌握ADC、中斷等函數(shù)；掌握開關(guān)量、模擬量、邏輯量三種傳感器的工作原理。任務(wù)一：無線開關(guān)LED燈持續(xù)學習新技術(shù)和新工具的能力3任務(wù)二：無線串口通信持續(xù)學習新技術(shù)和新工具的能力3任務(wù)三：模擬量傳感器采集培養(yǎng)創(chuàng)新能力3任務(wù)四：開關(guān)量傳感器采集培養(yǎng)求真求實能力3任務(wù)五：邏輯量傳感器采集培養(yǎng)求真求實能力3任務(wù)六：基于BasicRF的無線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用培養(yǎng)求真求實能力；培養(yǎng)良好的團隊協(xié)作能力34項目四ZigBee協(xié)議棧應(yīng)用與組網(wǎng)掌握Z-Stack協(xié)議棧的結(jié)構(gòu)、基本概念；掌握協(xié)調(diào)器、路由器、終端節(jié)點的基本概念；掌握Z-Stack協(xié)議棧實時操作系統(tǒng)，理解OSAL運行機理、任務(wù)調(diào)試、API函數(shù)等；掌握Z-Stack協(xié)議棧的串口、中斷等接口函數(shù)；掌握單播、組播和廣播基本原理與基本概念；掌握Z-Stack協(xié)議棧的LED和KEY驅(qū)動函數(shù)的工作原理；掌握Z-Stack協(xié)議棧的綁定工作原理；了解Z-Stack協(xié)議棧的網(wǎng)絡(luò)地址分配機制，掌握Z-Stack協(xié)議棧的網(wǎng)絡(luò)管理。任務(wù)一：基于Z-Stack的點對點通信3任務(wù)二：基于Z-Stack的串口通信3任務(wù)三：基于Z-Stack的串口透傳3任務(wù)四：基于綁定的無線開關(guān)系統(tǒng)3能獲取網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)實現(xiàn)Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)的傳感器數(shù)據(jù)采集與遠程監(jiān)控任務(wù)五：Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控設(shè)計34.3實踐環(huán)節(jié)根據(jù)教學內(nèi)容，明確課程實踐環(huán)節(jié)的內(nèi)容和目標。實踐環(huán)節(jié)的內(nèi)容要以實訓項目為單元進行設(shè)計，并要包含綜合實訓項目；教學上要做到理實結(jié)合、同步進行，融“教、學、做”一體；實訓教學目標指通過該項目的實訓，學生能夠理解相關(guān)知識、掌握相關(guān)技術(shù)、技能的程度。序號實訓項目名稱實訓教學內(nèi)容實訓教學目標（含育人目標）參考學時地點安排（具體場所）1項目一認識無線傳感網(wǎng)絡(luò)任務(wù)一：搭建ZigBee開發(fā)環(huán)境熟悉實訓平臺和相關(guān)傳感器模塊；了解Wi-Fi、藍牙、ZigBee等典型短距離無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及其應(yīng)用領(lǐng)域；了解ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)通信標準；了解IAR、SmartRFFlashProgrammer等軟件的菜單功能；掌握使用IAR軟件新建、配置工程等步驟。學會傳感網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建方法與技術(shù)；培養(yǎng)求真求實能力3農(nóng)信樓4012項目一認識無線傳感網(wǎng)絡(luò)任務(wù)二、建立工程實現(xiàn)點亮第一盞LED燈能了解無線傳感網(wǎng)絡(luò)的概念及當前的技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域；培養(yǎng)服務(wù)三農(nóng)的激情3項目二溫度數(shù)據(jù)定時采集及串口發(fā)送任務(wù)一：按鍵查詢方式控制LED燈亮滅掌握CC2530單片機基本概念、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、外部引腳及功能；掌握CC2530單片機I/O的外設(shè)、GIPO、輸入、輸出等功能配置；學會傳感網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建方法與技術(shù)；培養(yǎng)求真求實能力3農(nóng)信樓4014項目二溫度數(shù)據(jù)定時采集及串口發(fā)送任務(wù)二：按鍵中斷方式控制LED燈亮滅掌握CC2530單片機中斷的使能、響應(yīng)與處理、優(yōu)先級等環(huán)節(jié)的工作原理；學會根據(jù)網(wǎng)絡(luò)模型，合理設(shè)計工程問題的能力；持續(xù)學習新技術(shù)和新工具的能力3農(nóng)信樓4015項目二溫度數(shù)據(jù)定時采集及串口發(fā)送任務(wù)三：定時器1中斷方式控制LED燈亮滅掌握CC2530單片機定時器的三種定時模式、中斷方式的工作原理；學會根據(jù)網(wǎng)絡(luò)模型，合理設(shè)計工程問題的能力；持續(xù)學習新技術(shù)和新工具的能力3農(nóng)信樓4016項目二溫度數(shù)據(jù)定時采集及串口發(fā)送任務(wù)四：串口通信應(yīng)用掌握CC2530單片機串口通信引腳配置，發(fā)送與接收的工作原理；學會根據(jù)網(wǎng)絡(luò)模型，合理設(shè)計工程問題的能力；持續(xù)學習新技術(shù)和新工具的能力3農(nóng)信樓4017項目二溫度數(shù)據(jù)定時采集及串口發(fā)送任務(wù)五：片內(nèi)溫度測量并定時串口發(fā)送掌握CC2530單片機ADC單次轉(zhuǎn)換，理解轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的二進制補碼結(jié)構(gòu)；學會合理設(shè)計工程問題的能力；持續(xù)學習新技術(shù)和新工具的能力3農(nóng)信樓4018項目三BasicRF無線通信應(yīng)用任務(wù)一：按鍵無線開關(guān)LED燈了解BasicRFLayer工作機制；熟悉無線發(fā)送和接收函數(shù)；理解發(fā)送地址和接收地址、PAN_ID、RF_CHANNEL等概念；培養(yǎng)良好的團隊協(xié)作能力；3農(nóng)信樓4019項目三BasicRF無線通信應(yīng)用任務(wù)二：無線串口通信了解basicRF、board、common等驅(qū)動文件的作用；理解串口讀寫函數(shù)；具有求真務(wù)實的工作作風；3農(nóng)信樓40110項目三BasicRF無線通信應(yīng)用任務(wù)三：模擬量傳感器采集掌握ADC、中斷等函數(shù)；掌握開關(guān)量、模擬量、邏輯量三種傳感器的工作原理；具有求真務(wù)實的工作作風；3農(nóng)信樓40111項目三BasicRF無線通信應(yīng)用任務(wù)四：開關(guān)量傳感器采集掌握ADC、中斷等函數(shù)；掌握開關(guān)量、模擬量、邏輯量三種傳感器的工作原理；具有求真務(wù)實的工作作風；3農(nóng)信樓40112項目三BasicRF無線通信應(yīng)用任務(wù)五：邏輯量傳感器采集掌握ADC、中斷等函數(shù)；掌握開關(guān)量、模擬量、邏輯量三種傳感器的工作原理；具有求真務(wù)實的工作作風；3農(nóng)信樓40113項目三BasicRF無線通信應(yīng)用任務(wù)六：基于BasicRF的無線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用掌握基于BF的無線傳感網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域；具備良好的組織協(xié)調(diào)能力；3農(nóng)信樓40114項目四ZigBee協(xié)議棧應(yīng)用與組網(wǎng)任務(wù)一：基于Z-Stack的點對點通信掌握Z-Stack協(xié)議棧的結(jié)構(gòu)、基本概念；掌握協(xié)調(diào)器、路由器、終端節(jié)點的基本概念；具備良好的組織協(xié)調(diào)能力；3農(nóng)信樓40115項目四ZigBee協(xié)議棧應(yīng)用與組網(wǎng)任務(wù)二：基于Z-Stack的串口通信掌握Z-Stack協(xié)議棧實時操作系統(tǒng)，理解OSAL運行機理、任務(wù)調(diào)試、API函數(shù)等；掌握Z-Stack協(xié)議棧的串口、中斷等接口函數(shù)；具備良好的組織協(xié)調(diào)能力；3農(nóng)信樓40116項目四ZigBee協(xié)議棧應(yīng)用與組網(wǎng)任務(wù)三：基于Z-Stack的串口透傳掌握單播、組播和廣播基本原理與基本概念；掌握Z-Stack協(xié)議棧的LED和KEY驅(qū)動函數(shù)的工作原理；具備良好的組織協(xié)調(diào)能力；3農(nóng)信樓40117項目四ZigBee協(xié)議棧應(yīng)用與組網(wǎng)任務(wù)四：基于綁定的無線開關(guān)系統(tǒng)掌握Z-Stack協(xié)議棧的綁定工作原理；了解Z-Stack協(xié)議棧的網(wǎng)絡(luò)地址分配機制，掌握Z-Stack協(xié)議棧的網(wǎng)絡(luò)管理；具備良好的組織協(xié)調(diào)能力；3農(nóng)信樓40118項目四ZigBee協(xié)議棧應(yīng)用與組網(wǎng)任務(wù)五：Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控設(shè)計能獲取網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)實現(xiàn)Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)的傳感器數(shù)據(jù)采集與遠程監(jiān)控3合計545教學資源利用使用教材：《無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用項目化教程》—楊琳芳主編，機械工業(yè)出版社網(wǎng)絡(luò)資源：包括學院課程中心平臺上的本課程信息化教學資源，如基本教學文件和資料、多媒體課件、多媒體素材、電子圖書、課程資源包、育人案例等；也包括互聯(lián)網(wǎng)上與本課程有關(guān)的資源（提供主要網(wǎng)址）。其它資源：《無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實驗教程》--吳迪ZigBeeWirelessNetworksandTransceivers2008ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)入門與實戰(zhàn).李文仲等《ZigBee實戰(zhàn)演練》--網(wǎng)蜂團隊傾力打造6.教學實施6.1實踐教學條件校內(nèi)實踐條件要求：依據(jù)課程內(nèi)容教學設(shè)計，對實驗實訓室（實訓基地）條件的要求，要配套的專業(yè)教學儀器設(shè)備與媒體要求等。校外實踐條件要求：依據(jù)工學交替的安排，對校外實訓基地的條件要求。6.2教學組織以知識點為依托，用演示教學來闡述以知識點為基礎(chǔ)設(shè)計小實驗用分組的方法來做實驗并討論充分利用