《物联网工程概论》课程教学大纲（本科）.docx

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1、物联网工程概论(Introduction to Engineering of Internet of Things)课程代码：06410015学分：2.0学时：32 （其中：讲课学时：32实验学时：0上机学时：0课程实践学时：0） 先修课程：无适用专业：物联网工程教 材：物联网工程概论，郑文怡等著，清华大学出版社，2017.6第2版一、 课程性质与课程目标（一）课程性质物联网作为继通信网之后的又一个万亿级市场新技术，是新一代信息技术的重要组 成部分，将极大推动社会各方面的高速发展。物联网工程概论是物联网工程专业新 生的入门性、引导性的专业课，旨在为学生提供物联网工程实施的全局视角，帮助学生 初

2、步建立对物联网工程的专业认识，理清物联网工程知识脉络。课程从物联网发展背景 出发，依照基本概念、共性特征、层次结构逐步递进，介绍物联网工程中用到的关键技 术，技术之间的相互关系，分析物联网工程及相应人才的特点。从体系结构分层次为学 生理清各年级课程的设置及重点，将学生正确地引入物联网工程领域。（二）课程目标课程目标1.国际/国内的物联网热潮及物联网概念的来源、形成历史、发展趋势；课程目标2.物联网的一些典型工程应用实例和相互间的区别，物联网应用的基本 组成和实施步骤；课程目标3物联网的协议体系结构和组织框架结构；课程目标4.物联网涉及到的核心技术，包括网络节点及感知技术、微操作系统、 传输过程

3、及通信与网络技术、数据处理、安全隐私、工程设计；课程目标5.工程的概念及构成要素，物联网工程软硬件规划应用。课程目标6.掌握物联网的相关概念、发展历程和发展趋势；课程目标7.了解物联网在相关领域的应用，至少掌握一个典型物联网应用；课程目标8.掌握物联网的分层体系结构，及相关协议基本工作过程；课程目标9.深入了解物联网应用涉及到的相关核心技术，能就一类技术进行深入 的学习探讨；课程目标10.具备基本的物联网工程规划、设计、应用能力；课程目标11.逐步培养良好的自学能力和终生学习意识。章（按序填写）课时分配教学方法支撑的课程 目标课堂 教学实验上机课程 实践小计第一章物联网的前 世今生33讲授1,

4、 6第二章认识物联网44讲授、案例、 讨论2, 3, 7, 8,11第三章物联网感知 与数据采集44讲授、案例、4, 9第四章物联网的数 据传输44讲授、案例4, 8, 9第五章嵌入式微操 作系统44讲授、案例4, 9, 11第六章物联网数据 处理55讲授、案例、课堂讨论4, 9, 11第七章物联网安全 与隐私44讲授4, 9, 11第八章工程与物联 网工程44讲授、讨论4, 5, 10, 11合计3232五、课程考核考核方式或途径考核要求考核权重备注平时作业和课堂讨论按照作业和讨论效果进行评分，计 算作业和讨论平均分25%4-1 (30%) 6-1 (30%)6-2(20%) 8-3 (20

5、%)课堂考勤缺勤一次扣4分（满分100分）5%期末考试开卷70%6-1 (74%) 6-2(20%)8-3 (6%)注：1.考核方式或途径主要包括期末课程报告。2.考核权重指该考核方式或途径在总成绩中所占比重。六、参考书目及学习资料（书名，主编，出版社，出版时间及版次）1 .物联网技术概论，马建主编，机械工业出版社，2011年3月，第1版。2 .物联网导论，刘云浩著，科学出版社，2010年12月，第1版。3 .物联网工程导论，吴功宜主编，机械工业出版社，2012年7月，第1版。七、大纲说明（内容可包括实验内容与基本要求、习题要求及其它一些必要的说明）1 .课程采用多媒体教学手段，配合例题的讲解

6、及适当的思考题，进行课堂讨论保 证讲课进度的同时，注意学生的掌握程度和课堂的气氛；2 .根据各章节的具体情况，课后可布置适当的书面作业或思考题，以便帮助学生 理解并掌握教学内容；2017年8月22日附录1课堂讨论评分细则项目优秀（10090）良好(80-89)中等(70-79)及格（6069）不及格（60以下）内容组织合理结构完整，逻 辑性强结构较完整结构稍零散结构零散，无 逻辑性结构混乱PPT制作精致清晰般马虎混乱陈述思路清晰陈述非常清 晰熟练熟练一般不熟练无法正常演示具有创新意识有独特创新点有创新意识能涉及新知识无创新意识内容错误是否合题紧扣主题稍有偏差大部分内容 在围绕主题少部分内容 论

7、及主题离题评分细则：1、课堂讲述或演示总分50分，每项各10分，各组选派一人作为评分委员，根据各 组表现自行决定打分，然后计算平均分作为此项最终成绩，记为G1；2、老师打分记为G2,总分30；3、组员互评最高20分，此项成绩由各组5位同学互相评分，依据贡献大小各组每 位成员都需要为同组同学分别打分（包括自己），分数可为。至4分不等。每人 此项最终成绩为同组五位同学打分的总和，记为G3num,其中NUM代表学号。4、以上三项将按如下公式计算，计算结果作为本课程平时作业成绩G num：G num =G1+G2+G3num注：课程平时作业成绩G num参与课程最终成绩的评分，成绩评定公式如下：课程最

8、终成绩=课程平时成绩X 25% +试卷成绩X 70%+考勤分*5%（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系本课程支撑专业培养计划中毕业要求指标点4-1、6-1. 6-2. 8-3：1 .毕业要求4-1： 了解物联网涉及学科的相关理论、方法和技术发展现状及趋势。2 .毕业要求6-1： 了解与物联网产业相关的方针政策、法律法规与技术标准，具 有社会实践或工程开发的经历或体验。3 .毕业要求6-2：能识别和评价专业工程实践和物联网复杂工程问题中相关解决 方案对社会、健康、安全、法律和文化的影响，并理解应承担的责任。4 .毕业要求8-3：在物联网相关工程实践中，了解工程师的职业性质利责任，能 自觉

9、遵守职业道德和规范，并履行自身职责。业要求指标点课程目标、毕业要求 4-1毕业要求 6-1毕业要求 6-2毕业要求 8-3课程目标1VV课程目标2VV课程目标3VV课程目标4VV课程目标5VV课程目标6VV课程目标7VV课程目标8VV课程目标9VVV课程目标10V课程目标11VV二、课程内容及要求第一章物联网的前世今生本章支持课程目标：1.国际/国内的物联网热潮及物联网概念的来源、形成历史、 发展趋势；6.掌握物联网的相关概念、发展历程和发展趋势；（一）课程内容.本课程的性质、研究对象与方法、目的、任务；（讲授）1 .智慧地球与感知中国；（讲授）.从RFID系统到IOT；（讲授）2 .从WSN

10、到无线泛在网络；（讲授）.物物相联的产业规划。（讲授+自学）（二）教学要求了解本课程的性质、研究对象与方法、任务；1. 了解智慧地球与感知中国；了解WSN、无线泛在网络；2. 了解物物相联的产业规划。3. 掌握学习本课程的儿个基础概念；（三）重点与难点.重点本课程的几个基础概念、智慧地球与感知中国两个产业计划。1 .难点相关概念的理解的能力。第二章认识物联网本章支持课程目标：2.物联网的一些典型工程应用实例和相互间的区别，物联网应 用的基本组成和实施步骤；3.物联网的协议体系结构和组织框架结构；7.了解物联网 在相关领域的应用，至少掌握一个典型物联网应用；8.掌握物联网的分层体系结构，及 相关

11、协议基本工作过程；11.逐步培养良好的自学能力和终生学习意识。（一）课程内容1 .物联网典型应用；（讲授+自学）A、RFID的物联网供应链系统；B、物联网智能家居；2 .物联网的共性特征；（讲授）3 .物联网关键技术；（讲授）A、感知技术；B、传输技术；C、应用层支撑技术。4 .是或不是物联网。（讲授+案例+讨论）A、CPS；B、WSN；C、呼叫中心；C、绿野千传。（二）教学要求了解物联网典型应用；1. 了解物联网关键技术；2. 了解是或不是物联网。3. 掌握物联网的共性特征；（三）重点与难点1 .重点物联网的共性特征。2 .难点物联网关键技术、是或不是物联网。第三章物联网感知与数据采集本章支

12、持课程目标：4.物联网涉及到的核心技术，包括网络节点及感知技术、微 操作系统、传输过程及通信与网络技术、数据处理、安全隐私、工程设计；9.深入了解 物联网应用涉及到的相关核心技术，能就一类技术进行深入的学习探讨；（一）课程内容1 . 感知节点与传感芯片；（讲授+案例）A、几类典型感知节点；B、节点组织结构；C、网关节点；D、传感器与传感板。2 . RFID读写系统；（讲授）A、RFID 标签；B、RFID读写器。C、NFC3 .节点定位；（讲授+练习）A、GPS与位置计算；B、基于距离的节点定位；C、距离无关的节点定位。4 .数据采集与A/D转换。（二）教学要求1. 了解感知节点与传感芯片；2

13、. 了解RFID读写系统；3. 了解数据采集与A/D转换。4. 掌握节点定位原理；（三）重点与难点1 .重点节点定位。2 .难点感知节点、RFID读写系统。第四章物联网的数据传输本章支持课程目标：4.物联网涉及到的核心技术，包括网络节点及感知技术、微 操作系统、传输过程及通信与网络技术、数据处理、安全隐私、工程设计；8.掌握物联 网的分层体系结构，及相关协议基本工作过程；9.深入了解物联网应用涉及到的相关核 心技术，能就一类技术进行深入的学习探讨；（一）课程内容1 .物联网通信技术；（讲授+案例）A、光纤通信；B、射频通信；C、宽带通信；D、载波通信。2 .无线网络技术；（讲授）A、无线局域网

14、；B、无线自组网；C、无线个域网；D、无线传感网。3 .介质访问技术；（讲授）A、基于预分配的介质访问；B、基于竞争的介质访问；C、混合式介质访问。4 .网络传输技术；（讲授）Ax Internet的数据传输；B、网络接入与融合；C、网关与路由。5 .资源受限网络的弱时间同步。（讲授）（二）教学要求1. 了解物联网通信技术；2. 了解无线网络技术；3. 掌握基于竞争的介质访问；4. 了解网络传输技术。（三）重点与难点1 .重点基于竞争的介质访问。2 .难点无线网络技术、网络传输技术。第五章嵌入式微操作系统本章支持课程目标：4.物联网涉及到的核心技术，包括网络节点及感知技术、微 操作系统、传输过

15、程及通信与网络技术、数据处理、安全隐私、工程设计；9.深入了解 物联网应用涉及到的相关核心技术，能就一类技术进行深入的学习探讨；11.逐步培养 良好的自学能力和终生学习意识。（-）课程内容1 .操作系统概述；（讲授）操作系统的功能及分类；A、 操作系统的任务调度；操作系统的资源管理。D、嵌入式操作系统平台（讲授）ZTinyOS：物联网前端微操作系统；（讲授+练习）A、TinyOS 概述;B、TinyOS的工作原理；D、nesC语言程序设计。3.应用开发示例：CntToLedsAndRfrrio （讲授+案例）（二）教学要求1. 了解操作系统；2. 了解几种流行嵌入式操作系统平台；3. 了解Ti

16、nyOS物联网前端微操作系统。（三）重点与难点1 .重点对操作系统的理解。2 ,难点操作系统的资源管理、TinyOS的工作原理。第六章物联网数据处理本章支持课程目标：4.物联网涉及到的核心技术，包括网络节点及感知技术、微 操作系统、传输过程及通信与网络技术、数据处理、安全隐私、工程设计；9.深入了解 物联网应用涉及到的相关核心技术，能就一类技术进行深入的学习探讨；H.逐步培养 良好的自学能力和终生学习意识。（一）课程内容1 .后台数据库技术；（讲授）A、数据库概述；B、关系型数据库；C、SQL查询语言。2 .资源受限网络的分级数据融合；（讲授）A、节点的分簇控制；B、簇内数据融合；C、分布式数

17、据存储与处理。3 .数据挖掘技术；（讲授）A、数据仓库B、数据挖掘技术；4 .云计算（讲授+案例+课堂讨论）A、云计算概述；B、海计算；C、雾计算。5 .大数据（讲授+案例+课堂讨论）A、大数据概述：B、并行计算技术；C、分布式文件系统D、大数据批处理计算平台E、群智感知技术（二）教学要求1. 了解后台数据库技术；2. 了解资源受限网络的分级数据融合；3. 了解数据挖掘与海计算。4. 了解云计算与大数据；（三）重点与难点1 .重点节点的分簇控制。2 .难点数据挖掘与海计算、分布式数据存储与处理、云计算与大数据。第七章物联网安全与隐私本章支持课程目标：4.物联网涉及到的核心技术，包括网络节点及感

18、知技术、微 操作系统、传输过程及通信与网络技术、数据处理、安全隐私、工程设计；9.深入了 解物联网应用涉及到的相关核心技术，能就一类技术进行深入的学习探讨；11.逐步培 养良好的自学能力和终生学习意识。（一）课程内容1 .物联网安全问题；（讲授）A、经典的网络安全问题；B、RFID系统隐私与安全；C、传感网的安全威胁。2 .经典的安全方法；（讲授+自学）A、安全服务与安全机制；B、密码学与安全防护；C、入侵检测技术；D、内容安全技术；E、容忍入侵与可生存技术。3 . RFID系统的安全与隐私技术；（讲授+自学）A、快易通（SpeedPass）的安全事故；B、RFID系统安全实现机制；C、RFI

19、D系统密码安全技术；D、RF1D系统的隐私保护技术。4 .传感网安全技术。（讲授+自学）A、传感网密钥管理技术；B、传感网的路由安全；C、传感网的入侵检测技术；D、传感网的可生存技术。5 .网络空间安全技术（讲授+自学）A、智能移动终端安全技术；B、可穿戴设备安全防护技术；C、云计算安全技术；（二）教学要求1. 了解经典的安全方法；2. 了解RFID系统的安全与隐私技术；3. 了解传感网安全技术。4. 了解网络空间安全技术；（三）重点与难点1 .重点经典的网络安全问题、网络空间安全技术。2 .难点入侵检测技术、传感网的可生存技术。第八章工程与物联网工程本章支持课程目标：4.物联网涉及到的核心技

20、术，包括网络节点及感知技术、微 操作系统、传输过程及通信与网络技术、数据处理、安全隐私、工程设计；5.工程的概 念及构成要素，物联网工程软硬件规划应用。10.具备基本的物联网工程规划、设计、 应用能力；11.逐步培养良好的自学能力和终生学习意识。（一）课程内容1 .什么是工程；（讲授）A、工程及相关概念；B、工程教育和工程创新。2 .信息化工程；（讲授+自学）A、信息化工程的特点；B、网络工程；C、软件工程。3 .物联网工程的相关命题。（讲授+讨论）A、懂网知物的物联网工程人才；B、物联网工程之智慧停车场。（二）教学要求1 .掌握工程及相关概念；2 . 了解信息化工程。（三）重点与难点1 .重点工程及相关概念。2 ,难点物联网工程的相关命题。三、本课程开设的实验项目无 四、学时分配及教学方法