《物联网系统设计与工程实施（Design and implementation of IoT）》教学大纲
制定时间：2023年3月
一、课程基本信息
（一）适用专业：物联网工程
（二）课程代码：3ZN1031A
（三）学分/课内学时：4学分/4周实施
（四）课程类别：专业教育
（五）课程性质：必修/实践专周
（六）先修课程：物联网通信技术、物联网通信技术综合训练、自动识别技术、自动识别技术综合训练、嵌入式系统应用与开发课程设计等
（七）后续课程：（物联网工程）毕业设计（论文）
二、课程教学目标
《物联网系统设计与工程实施》是物联网工程专业的一门综合性项目实训课，在培养学生创造性思维、项目设计能力和项目实现能力方面占有重要的地位。
本课程的主要任务是通过实际物联网项目开发培养学生的创新意识与能力和物联网工程知识的应用能力，使学生掌握物联网系统开发的流程和规范，培养团队协作精神，养成良好的职业素养，提高软硬件开发能力，积累物联网项目开发经验，支撑毕业要求中的相应指标点。课程目标及能力要求具体如下：
（一）具体目标
目标1：能够基于物联网专业理论和对象特征，选择可行的研究路线和实验方案，分析物联网应用系统的功能、性能、检测参数和控制参数等并获取有效结论。
目标2：能够根据物联网应用系统的目标，具有自主学习和终身学习的意识，具备自主学习的方法和终身学习的知识基础。
（二）课程目标与毕业要求的对应关系
毕业要求 |
毕业要求指标点 |
课程目标 |
教学单元 |
评价方式 |
1. 方案研究：能够基于物联网专业理论和对象特征，选择可行的研究路线和实验方案，分析物联网应用系统的功能、性能、检测参数和控制参数等并获取有效结论。 |
4.1：能够基于专业理论和对象特征，选择设计可行的实验方案，采用正确的实验方法分析物联网应用系统的功能、性能、检测参数和控制参数等。 |
目标1 |
需求说明书编写、技术验证、开发环境搭建、系统方案设计、硬件电路设计、软件编码、软件测试、系统运行 |
实训成果 实训报告 |
2. 自主学习：具能够根据物联网应用系统的目标，具有自主学习和终身学习的意识，具备自主学习的方法和终身学习的知识基础。 |
12.1：具有自主学习和终身学习的意识，具备终身学习的知识基础和自主学习的方法。 |
目标2 |
任务分配与需求调研、需求说明书编写、技术验证、开发环境搭建、软硬件测试、系统运行 |
平时表现 实训报告 |
三、教学内容与方法
（一）教学内容及要求
序 号 |
教学单元 |
教学内容 （知识点） |
学习产出要求 |
推荐学时 |
推荐教学方式 |
支撑 教学目标 |
备注 |
1 |
任务分配与需求调研 |
1.软硬件任务分配 2.系统需求调研 |
1. 任课教师讲解任务要求和分配任务； 2. 学生找某个企业或部门进行实地调研； 3. 学生对软硬件的功能和性能等进行全面调研。 |
2天 |
讲授、讨论 |
目标2 |
|
2 |
需求说明书编写 |
1.项目需求说明书的编写 |
1. 学生分析调研的结果； 2. 编写系统功能说明书。 |
2天 |
讨论 |
目标1 目标2 |
|
3 |
硬件电路设计 |
1. 硬件设计与选型 |
1. 根据需求选择合适的器件或模块； 2. 设计相应的电路实现功能。 |
2天 |
讲授、讨论 |
目标1 目标2 |
|
4 |
开发环境搭建 |
1. 开发环境搭建 2. 学习并制定开发计划 |
1. 学生搭建开发工具环境并制定开发计划； 2. 整理一套自己的开发工具套件。 |
1天 |
讨论 |
目标1 目标2 |
|
5 |
通信方式设计 |
1. 选用合适的通信方式 |
1. 完成物联网系统通信设计方案。 |
2天 |
讨论 |
目标1 |
|
6 |
界面设计 |
1. 软件界面设计 |
1. 使用第三方工具完成设计； 2. 要求客户对软件界面进行确认。 |
3天 |
讨论 |
目标1 |
|
7 |
软件编码 |
1. 软件编码过程 |
1. 实现系统控制； 2. 明确任务分配。 |
4天 |
讨论 |
目标1 |
|
8 |
系统测试 |
1. 软件测试 2. 硬件测试 |
1. 制定测试计划； 2. 编写测试文档； 3. 设计测试用例； 4. 完成测试运行。 |
3天 |
讨论 |
目标1 目标2 |
|
9 |
系统演示 |
1. 系统运行 2. 文档整理 |
1. 归类最终文档； 2. 完成系统展示。 |
1天 |
讨论 |
目标1 目标2 |
|
（二）教学方法
1. 课堂讲授
（1）采用启发式教学，激发学生主动学习的兴趣，培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力，引导学生主动通过实践和自学获得自己想学到的知识。
（2）在教学内容上，先给学生讲解题目要求、实训标准、实训过程中必须的文档要求等，要求学生完成项目需求调研、技术验证、开发环境搭建、软硬件设计、界面设计、编码、测试、发布等工作。
（3）课内和课外讨论相结合，每周至少一次进行课外讨论。
2. 课外实训
通过一个学期的课程实训以后，希望学生能理解物联网企业开发的一般过程，并对物联网系统开发过程进行实践；主要让学生充分体验项目需求过程、项目需求说明书的编写、项目可行性分析过程、界面设计、软硬件开发过程、软硬件测试、项目文档归类等过程。
组织形式及要求如下：
（1）以教师分配给学生一个企业级实际项目，或是学生自主选取一个企业的实际项目进行实训；
（2）实训题目必须是一个完整的物联网系统并适合于一个小型的物联网开发团队共同完成，题目要有一定的综合性，涉及到的知识面要广。
四、考核及成绩评定
（一）考核内容及成绩构成
课程考核以考核学生能力培养目标的达成为主要目的，以检查学生对各知识点的掌握程度和应用能力为重要内容，包括平时考核和期末考核两个部分。平时考核采用平时表现评定学生成绩；期末考核采用实训成果、实训报告等方式评定学生成绩。各课程目标的考核内容、成绩评定方式、目标分值建议如下：
课程目标 |
考核内容 |
成绩评定方式 |
成绩占总评分比例 |
目标成绩占当次考核比例 |
学生当次考核平均得分 |
目标达成情况计算公式 |
目标1：能够基于物联网专业理论和对象特征，选择可行的研究路线和实验方案，分析物联网应用系统的功能、性能、检测参数和控制参数等并获取有效结论。 |
程序代码和硬件设备 |
实训成果 |
30% |
100% |
B |
|
需求、设计、编码、测试、发布等相关内容 |
实训报告 |
30% |
100% |
C1 |
目标2：具能够根据物联网应用系统的目标，具有自主学习和终身学习的意识，具备自主学习的方法和终身学习的知识基础。 |
企业反馈评价、教师指导情况 |
平时表现 |
30% |
100% |
A |
|
需求、设计、编码、测试、发布等相关内容 |
实训报告 |
10% |
100% |
C2 |
总评成绩（100%）=平时表现（30%）+实训成果（30%）+实训报告（40%） |
100% |
—— |
—— |
|
（二）平时考核成绩评定
平时表现：支持目标2，共占总评分30%。对应目标的评分标准如下：
对应目标 |
目标2：具能够根据物联网应用系统的目标，具有自主学习和终身学习的意识，具备自主学习的方法和终身学习的知识基础。 |
考查点 |
实习态度、实习纪律、实习能力、实习效果。 |
成绩比例 |
100% |
评分标准 |
100% 至 90% |
实习态度端正，实习认真；遵守企业各项规章制度，服从单位安排；动手、创新、分析解决实际问题、协作与组织管理、社会活动、语言及文字表达等能力强；完成了规定的实习任务，达到了既定的实习效果。 |
89.9% 至 75% |
实习态度端正，实习认真；遵守企业各项规章制度，服从单位安排；动手、创新、分析解决实际问题、协作与组织管理、社会活动、语言及文字表达等能力较强；完成了规定的实习任务，达到了既定的实习效果。 |
74.5% 至 60% |
实习态度较端正，实习较认真；遵守企业各项规章制度，服从单位安排；动手、创新、分析解决实际问题、协作与组织管理、社会活动、语言及文字表达等能力一般；完成了规定的实习任务，达到了既定的实习效果。 |
59.9%至 0 |
实习态度不端正，实习不认真；不遵守企业各项规章制度，不服从单位安排；动手、创新、分析解决实际问题、协作与组织管理、社会活动、语言及文字表达等能力不足；未完成规定的实习任务，未达到既定的实习效果。 |
五、参考学习资料
推荐实训参考教材1：沈建华、王慈著. 嵌入式系统原理与物联网实践，ISBN：9787302609650. 北京：清华大学出版社，2022.
推荐实训参考教材2：葛非著. HarmonyOS物联网开发基础实践，ISBN：9787302626305. 北京：清华大学出版社，2023
推荐实训参考教材3：于继明著. 物联网工程应用与实践，ISBN：9787301198537. 北京：北京大学出版社，2015.
推荐实训参考教材4：黄如著. 物联网工程应用技术实践教程，ISBN：9787121221316. 北京：电子工业出版社，2014.
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