《物联网终端开发综合训练（Combined training of IoT terminal development）》教学大纲-计算机科学与工程学院（人工智能学院）

《物联网终端开发综合训练（Combined training of IoT terminal development）》教学大纲

制定时间：2025年05月

一、课程基本信息

（一）适用专业：本科物联网工程

（二）课程代码：

（三）学分/课内学时：2学分/32学时

（四）课程类别：专业教育

（五）课程性质：必修/实践课

（六）先修课程：数字电路基础、C语言程序设计、单片机原理及应用、计算机网络、物联网传感器技术、物联网通信技术，自动识别技术

（七）后续课程：大数据共享与整合技术、毕业设计等

二、课程教学目标

本课程通过一个物联网终端项目的设计开发，使学生能加深对物联网嵌入式技术知识的理解，能综合运用所学知识解决实际问题，能初步掌握物联网应用系统设计的一般方法，具备初步的物联网终端开发能力。旨在培养、提高学生综合应用所学的理论知识去分析和解决工程实际问题的能力，帮助学生巩固、深化和拓展知识面，使之得到一次较全面的工程设计训练，为毕业设计和实际工程设计奠定基础。课程目标及能力要求具体如下：

（一）具体目标

目标1：能通过独立查阅相关文献资料，并在对文献资料进行综合分析后，理解课题任务，根据课题需求提出技术方案，确定比较合理的实施方案。熟练掌握常用传感器如温湿度传感器、加速度传感器、超声波测距传感器等传感器的使用方法，根据系统方案合理设计硬件电路，能够分析电路图并掌握硬件连接方法，能够正确配置通信模块。

目标2：掌握单片机与传感器及RFID、WIFI、4G、Zigbee等模块的通信编程方法，能够对设计的硬件系统进行编程，掌握物联网终端软硬件调试与测试方法，掌握物联网终端应用层软件设计。能够主动与同学合作开展工作，团结协同完成训练任务；能够撰写描述具体课题综合训练过程及呈现训练成果的报告。

（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
2.能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析物联网领域中的复杂工程问题，以获得有效结论。	2.5：能运用基本原理分析物联网领域的复杂工程问题的影响因素，证实解决方案的合理性。	目标1	系统方案设计	方案设计
3.能够设计针对物联网领域中的复杂工程问题的解决方案，设计满足特定需求的物联网应用系统，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。	3.2：在安全、环境、法律等现实约束条件下，能够进行物联网应用系统的方案设计、设备选型和系统集成，能优选方案，体现创新意识。	目标1	系统设备选型、硬件调试	硬件电路
	3.6：能够用图纸、报告、软件或实物等形式，呈现设计成果	目标2	撰写综合训练报告	报告
4.能够基于科学原理，采用适当的工程方法对物联网领域的复杂工程问题进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。	4.1：能够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。	目标2	软硬件编程	实验
	4.2：能够基于专业理论和对象特征，选择研究路线和设计可行的实验方案。	目标1	系统方案设计	方案设计
5.能够针对物联网领域的复杂工程问题，分析、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，实现对复杂工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性。	5.2：能够针对物联网领域的复杂工程问题，分析并选择恰当的计算机软硬件、通信网络等技术和工具。	目标2	软硬件编程	实验

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	选题、系统方案设计	1.分组选题 2. 查阅并分析相关文献资料 3.根据制定的总体方案设计要求，选用合适的技术方案	能根据系统的要求，掌握物联网终端系统方案设计	1天	讲授、指导	目标1
2	嵌入式物联网硬件模块选型与配置	1.熟悉常用物联网嵌入式技术及终端设备 2.根据系统方案设计中通信要求，选用物联网通信模块，并进行配置	掌握各传感器模块、通信模块性能参数及应用领域。	1天	指导、实验	目标1
3	软硬件电路分析、连接	1. 硬件电路原理图分析 2.硬件电路连接	掌握硬件原理图及硬件连接方法，分析电路连接的合理性。	2天	指导、实验	目标1.2
4	嵌入式系统软件编程	1. 编写各传感器模块及通信模块软件程序 2.软件开发调试	掌握软件编程方法，对设计底层硬件进行编程，完成设计功能	5天	指导、实验	目标1.2
5	撰写综合训练报告	根据各自选题要求，完成综合训练报告撰写，具体包括系统方案设计，器件选型，电路设计，软件设计，功能测试，综合训练技术总结等。	1.报告包括目录、正文、参考文献等内容； 2.格式参照学校毕业论文的规范要求。	1天	指导、答辩	目标2	分组答辩、实训报告

（二）教学方法

（1）采用案例式教学，引入具体的工程案例，培养学生独立思考、分析问题和解决问题的能力，引导学生主动通过自学和工程实践提升动手实践能力。

（2）在教学内容上，系统讲授项目选题与系统方案设计方法，指导学生完成开发环境搭建、方案设计、软硬件编程，并最终完成综合训练报告，使学生能够系统掌握物联网通信技术专业知识。

（3）在教学过程中采用电子教案，多媒体教学与传统板书、教具教学相结合，提高课堂教学信息量，增强教学的直观性。

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，包括成果演示及答辩、实训报告两个部分，考核方式：考查。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：能通过独立查阅相关文献资料，并在对文献资料进行综合分析后，理解课题任务，根据课题需求提出技术方案，确定比较合理的实施方案。熟练掌握常用传感器如温湿度传感器、加速度传感器、超声波测距传感器等硬件的使用方法，根据系统方案合理设计硬件电路，能够分析电路图并掌握硬件连接方法，能够正确配置通信模块。	根据总体方案设计，选用合适的传感器模块并进行合理评估相关内容，理解原理图并掌握硬件连接方法，根据系统方案设计中通信要求，选用物联网通信模块，并进行配置	实训报告	25%	50%	A1
		成果演示及答辩	25%	50%	B1
目标2：掌握单片机与传感器及RFID、WIFI、4G、Zigbee等模块的通信编程方法，能够对设计的硬件系统进行编程，掌握物联网嵌入式系统软硬件调试与测试方法，掌握物联网嵌入式系统应用层软件设计。能够主动与同学合作开展工作，团结协同完成训练任务；能够撰写描述具体课题综合训练过程及呈现训练成果的报告。	硬件电路连接，编写各模块软件程序、软件程序开发调试、综合训练报告撰写完整性，如系统方案设计，器件选型，电路设计，软件设计，功能测试，综合训练技术总结等。	实训报告	25%	50%	A2
		成果演示及答辩	25%	50%	B2
总评成绩（100%）=成果演示及答辩成绩（50%）+实训报告（50%）			100%	——	——

（二）成绩评定

实训报告：学生于综合实训结束时提交实训报告，对应目标的评分标准如下：

对应目标		目标1、目标2
考查点		实训报告
成绩比例		50%
评分标准	100% 至 90%	有很强的总结实训和撰写报告的能力，实训报告内容完整、正确，有全面的分析与见解。文本表述清晰，书写工整，格式规范。
	89.9% 至 80%	有较强的总结实训和撰写报告的能力，实训报告内容完整、正确，有较全面的分析与见解。文本表述较为清晰，书写比较工整，格式规范。
	79.9 至 70%	有良好的总结实训和撰写报告的能力，实训报告内容较完整、正确，有一定的分析与见解。文本表述较为清晰，书写较为工整，格式较为规范。
	69.9% 至 60%	有一定的总结实训和撰写报告的能力，实训报告内容基本完整、正确，没有分析或见解。文本表述基本清晰，书写基本工整，格式基本规范。
	59.9%至 0	总结实验和撰写实训的能力差，实训报告内容不完整、错误多。文本表述不清晰，书写潦草、格式不规范。

答辩演示：将设计系统完成功能进行演示，并考核软件代码编写，每个人逐一答辩。对应目标的评分标准如下：

对应目标		目标1、目标2
考查点		功能演示、答辩
成绩比例		50%
评分标准	100% 至 90%	系统设计方案合理全面；硬件选型正确、连接无误、具有扩展性；数据通信正确，功能完全实现且具有扩展功能，并且运行正常；能很准确地回答老师提的问。
	89.9% 至 80%	系统设计方案较为合理；硬件选型正确、连接无误；数据通信正确，功能完全实现，并且运行正常；能较准确地回答老师提的问。
	79.9 至 70%	系统设计方案基本合理；硬件选型基本正确、连接无误；数据通信基本正确，功能基本实现，并且运行正常；能基本回答老师提的问。
	69.9% 至 60%	系统设计方案部分合理；硬件选型部分正确、连接无误；数据通信部分正确，功能部分实现，并且运行正常；能部分回答老师提的问。
	59.9%至 0	系统设计方案存在不合理性；硬件选型存在不正确地方；数据通信部分正确，功能部分实现，不能运行正常；基本不能部分回答老师提的问。

五、参考学习资料

（一）推荐教材：《物联网——嵌入式开发实战》，连志安，清华大学出版社，2021，ISBN：9787302566076

（二）参考资料：

参考资料1：《嵌入式系统原理与物联网实践》，沈建华，王慈，清华大学出版社，2017，第1版，ISBN：9787302609650

参考资料2：《物联网创新项目开发与实践（嵌入式篇）》，程志强，清华大学出版社，2020，第2版，ISBN：9787302564171

参考资料3：《物联网与嵌入式开发实战——基于OneNET云与开发板》，汤宇娇，北京理工大学出版社，2023，第2版，ISBN：9787576327021

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