课程名称 |
标识与感知实验 |
Experiments of Identification and Sensing |
开课单位 |
计算机科学与工程学院 |
课程性质 |
必修课 |
课程类别 |
实践环节 |
课程代码 |
210731100501 |
学分 |
1 |
学时 |
22 |
适用专业 |
物联网工程 |
先修课程 |
物联网技术概论 |
支撑课程 |
物联网技术概论 |
授课语言 |
中文 |
一、课程简介
(一)课程中文简介
标识与感知实验是物联网工程专业独立开设的实验课程,本课程以Zigbee物联网实训设备作为实验平台,通过实验培养学生掌握感知与标识技术在工程实践中的应用能力,要求学生掌握基本编程方法,传感器感知、接口、数据接收等基本实验编程操作方法。主要内容包括按键传感器感知及响应控制、传感器感知数据采集、 串口数据传输、感知数据无线传输等。通过本课程的学习,使学生进一步理解标识与感知的基本概念、主要技术、组成、工作原理及应用特点,掌握基本的标识与感知实现技术。同时,理解标识与感知实现技术在物联网应用中的限制条件,理解多种技术方法的局限性,并能够根据实际应用设计合适的实验方案。学生能够综合运用标识与感知的理论知识及技术工具,搭建物联网应用领域标识与感知实验,收取传感器感知实验数据,提高学生解决复杂工程问题的能力,培养学生具备一定的工程实践与科研开发能力,为后续课程打下基础,从而最终能够从事物联网应用领域的分析、开发和设计工作。
(二)课程英文简介
The logo and perception experiment is an independent experimental course for the Internet of Things engineering major. This course uses the Zigbee Internet of Things training equipment as the experimental platform to train students to master the application ability of perception and identification technology in engineering practice through experiments, and requires students to master basic programming Methods, basic experimental programming operation methods such as sensor perception, interface, and data reception. The main content includesbutton sensor perception and response control, sensor perception data collection, serial port data transmission, perception data wireless transmission, etc. Through the study of this course, students will further understand the basic concepts, main technology, composition, working principle and application characteristics of logo and perception, and master the basic logo and perception realization technology. At the same time, understand the limitations of the identification and perception realization technology in the application of the Internet of Things, understand the limitations of various technical methods, and be able to design appropriate experimental programs according to actual applications. Students comprehensively use the theoretical knowledge and technical tools of identification and perception, build identification and perception experiments in the application field of theIOT, collect sensor perception experimental data, improve students' ability to solve complex engineering problems, and cultivate students to have certain engineering practice and scientific research and development capabilities,lay the foundation for follow-up courses, so as to finally be able to engage in the analysis, development and design of the Internet of Things application field.
二、实验课程目标
本课程的目标包括:
CO1:理解标识与感知的基本概念、主要技术、组成、工作原理及应用特点,掌握基本的标识与感知实现技术。
CO2:理解标识与感知实现技术在物联网应用中的限制条件及不确定因素,理解多种技术方法的局限性,并能够进行技术路线分析,以及选择合适的技术路线。
CO3:能够根据实际的具体应用,设计合适的实验方案,搭建物联网应用领域标识与感知实验,提高学生解决复杂工程问题的能力。
课程目标与所支撑的毕业要求指标点的对应关系如下表所示。
适用专业 |
毕业要求内涵观测点 |
课程目标 |
物联网工程 |
GR4.2:能够针对复杂物联网工程问题解决方案存在的不确定因素,进行技术路线分析与选择。 |
CO1,CO2 |
GR4.3:能够设计合适的实验方法,根据实验方案搭建实验平台,开展相关实验。 |
CO3 |
三、实验内容与要求
(一)实验设计(实验类型及内容)
验证性:对Zigbee编程环境搭建,安装Z-stack协议栈,熟悉编程环境;编写LED控制程序,能够控制LED灯及闪烁,理解控制原理。验证性实验占比为28%
;设计研究性:对按键传感器感知及响应控制进行研究,设计控制及响应过程,编写按键消除抖动程序。编写外部中断程序,设计中断控制过程。设计研究性实验占比为36%; 综合性:综合运用物联网感知技术,设计实验方案,搭建实验平台,选择合适的实验方法,通过串口感知数据的发送和接收;设计感知数据无线传输的实验方案,搭建实验平台,采用合适实验方法,通过无线方式实现传感器感知数据的发送和数据接收。综合性实验占比为36%。
表2 实验内容与课程目标对应关系
实验课程目标 |
实验模块(可选) |
对应实验 |
CO1 |
|
实验1、实验2、实验3 |
CO2 |
|
实验4、实验5 |
CO3 |
|
实验6 |
(二)实验内容及要求
表3 实验内容与要求
编号 |
实验项目 |
学时数 |
实验内容 |
实验类型 |
实验要求 |
1 |
Zigbee编程环境搭建 |
2 |
搭建Zigbee编程环境、安装Z-stack协议栈 |
验证性 |
必做 |
2 |
控制LED灯及闪烁 |
4 |
编写LED控制程序 |
验证性 |
必做 |
3 |
按键传感器感知及响应控制 |
4 |
编写按键控制程序,设计按键消除抖动程序 |
设计研究 |
必做 |
4 |
外部中断实验 |
4 |
编写外部中断程序,设计中断控制过程 |
设计研究 |
必做 |
5 |
串口数据传输 |
4 |
编写协调器程序,通过串口,实现感知数据的发送和接收 |
综合性 |
必做 |
6 |
感知数据无线传输 |
4 |
编写协调器程序和终端节点程序,通过无线方式实现传感器感知数据的发送和数据接收 |
综合性 |
必做 |
四、实验设备与环境配置
1.装有IAR编译环境的PC机
2.物联网教学实验箱
3.Zigbee套件及CC2530仿真器
五、课程思政、创新创业元素
教学章节 |
知识点 |
思政元素案例 |
培养目标 |
备注 |
实验1 |
Zigbee编程环境搭建 |
开源嵌入式软件及生态建设 |
培养学生共享意识及科学奉献精神 |
|
实验2 |
控制LED灯及闪烁 |
传感器使用安全案例 |
增强学生的工程伦理教育,强化国家安全意识 |
|
实验3 |
按键传感器感知及响应控制 |
按键及消抖的思考 |
培养学生的科学执着精神及勇攀高峰的使命责任担当 |
|
实验4 |
外部中断实验 |
中断背后的科学思想 |
激发学生精益求精的工匠精神及积极探索的科学精神 |
创新创业教育 |
实验6 |
感知数据无线传输 |
数据采集与处理方法的关系 |
激发学生科技报国的使命担当及科研热情 |
创新创业教育 |
六、主要参考资料
[1]王小强.ZigBee无线传感器网络设计与实现[M].北京:化学工业出版社, 2012.
[2]孟立凡. 传感器原理与应用[M].北京:电子工业出版社, 2011.
[3]李科杰. 现代传感技术[M].北京:电子工业出版社, 2005.
[4]张洪润. 传感技术与应用教程[M].北京:清华大学出版社, 2005.
七、考核方式、方法及实验成绩评定方法
考核成绩采用五级制。课程成绩考核主要由平时成绩组成。平时考核包括各次实验考核、综合考核、出勤等形式。其中各次实验考核成绩为前4次实验的平均成绩,占总成绩的80%,综合考核成绩为最后2次实验的成绩,占总成绩的20%。出勤为扣分项,每缺勤一次扣2分。每次实验的评分标准如表4所示。实验成绩的计算公式为:
实验成绩=前4次实验平均成绩×80% +最后2次实验成绩×20% -缺勤次数×2
(一)评分标准
表4 实验评分标准
考核 环节 |
<60 (不及格) |
60-69 (及格) |
70-79 (中等) |
80-89 (良好) |
90-100 (优秀) |
平时 |
1、实验过程极不认真,不主动;实验过程有抄袭或作假;实验后,未对仪器设施进行规整。2、实验报告不符合规范或有明显内容缺漏;实验结果误差较大;存在抄袭;长时间拖欠实验报告。3、不能对实验中的问题进行分析和判断,需要教师或同学帮助检查,处理实验中出现的问题。4、实验过程中,同组同学不能相互配合,不协调,各自独自操作。 |
1、实验不太认真和缺乏主动;实验过程无抄袭或作假;实验后未对仪器设施进行规整。2、实验报告基本满足要求,各部分内容大体齐全;对实验过程叙述较详细,实验结果存在误差;没有抄袭;未能及时上交实验报告。3、在教师引导下,对实验过程中的问题进行检查和分析,在教师指导或同学协助下,对问题进行判断和处理。4、实验过程中,同组同学分工合作较差、配合不太协调。 |
1、实验态度较认真,但缺乏主动;实验过程无抄袭或作假;实验后,在教师提示下,能对仪器设施进行规整。2、实验报告能满足规范要求,各部分内容基本齐全;对实验过程叙述较详细,实验结果准确性一般;没有抄袭;在规定时间内上交实验报告。3、在教师引导下,对实验过程中的问题进行检查、分析和判断,在教师指导下,进行问题的处理。4、实验过程中,同组同学能进行分工、配合与协调一般。 |
1、实验态度较认真,较主动;实验过程无抄袭或作假;实验后,在教师提示下,能对仪器设施进行规整。2、实验报告格式较规范,各部分内容较齐全;对实验过程叙述详细,实验结果准确;没有抄袭;及时上交实验报告。3、对实验过程中的问题能自行进行检查、分析和判断,在教师提示下,进行问题的处理。4、实验过程中,同组同学能进行分工、相互配合。 |
1、实验态度认真,积极主动;实验过程无抄袭或作假;实验后,自觉对仪器设施进行规整。2、实验报告格式规范,各部分内容完整;对实验过程叙述详细、结构严谨,逻辑性强,结果准确性高;没有抄袭;及时上交实验报告。3、对实验过程中的问题能自行进行检查、分析、判断和处理。4、实验过程中,同组同学能自觉分工、积极配合。 |
(二)实验项目(或考核环节)权重
表5 实验课程目标与实验项目(或考核环节)对应关系
实验项目(或考核环节) |
目标1 |
目标2 |
目标3 |
Zigbee编程环境搭建 |
40% |
|
|
控制LED灯及闪烁 |
40% |
|
|
按键传感器感知及响应控制 |
20% |
|
|
外部中断实验 |
|
50% |
|
串口数据传输 |
|
50% |
|
感知数据无线传输 |
|
|
100% |
|
100% |
100% |
100% |
撰稿人:罗汉江
审核人:薛庆军
批准人:罗汉江