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《智能物联网系统综合训练(Comprehensive training of Intelligent Internet of Things system)》教学大纲

    作者: 发布时间: 2025-11-06 10:18 访问次数:

《智能物联网系统综合训练(Comprehensive training of Intelligent Internet of Things system)》教学大纲

制定时间:202503

一、课程基本信息

)适用专业:本科物联网工程

)课程代码:3ZN1065A

(三)学分/课内学时:3学分/48学时

)课程类别:专业教育

)课程性质:必修/实践课

)先修课程:《单片机原理及应用》、《C语言程序设计》、《嵌入式Linux应用与开发》、《数字逻辑与计算机组成》、《计算机网络》等

)后续课程:毕业设计等

二、课程教学目标

《智能物联网系统综合训练》是工科高等学校计算机类、软件工程类和物联网工程类专业的一门专业教育必修课,偏重于实践。

在本课程实践中,将物联网“前端传感”、“无线物联”、“智能计算”、“终端/云端”等教学和实验有机地贯通起来,从前端到后端上进行了一体化的理论和实验教学。通过本次综合实训使学生在了解物联网前中后端原理的基础上,能够由浅入深地掌握多种传感器数据采集、无线局域网通信编程、移动终端/边缘计算/云智能等。能依照教学理论,配合“万物可联”及“智能应用”内容,激发学生投身智能物联网产业的使命感。在教学的整个过程中,坚持以硬件知识为主的同时,加深对物联网和智能计算的联系和应用。课程目标及能力要求具体如下:

(一)课程目标

目标1:掌握智能传感技术的基本原理,能够根据实际需求选择合适的传感器并设计数据采集方案,解决环境感知中的噪声抑制、数据融合等工程问题。(对应毕业要求指标点2.3

目标2:理解主流无线通信技术(如Wi-Fi 6LoRaNB-IoT)的协议栈与组网机制,能够设计低功耗、高可靠的物联网通信方案。(对应毕业要求指标点3.4

目标3:掌握边缘计算与云平台协同架构,能够开发基于终端设备的智能处理算法,模型移植或云端智能决策与分布式计算。(对应毕业要求指标点4.2

(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.掌握本专业必需的数学、自然科学、工程基础和专业知识,能够用于解决物联网领域的复杂工程问题。

1.3能够将数学、自然科学、工程科学与技术(工程基础)和计算机专业的相关知识和数学模型方法用于推理、分析物联网系统复杂工程问题。

目标1

智能传感技术

答辩,传感器实测

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。

3.3能够进行物联网应用系统的硬件配置、控制程序设计、应用程序开发;(商品化设计,并在设计过程中体现创新意识)

目标2

无线通信技术

实训报告

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。

4.2:能够正确采集和整理实验数据,对实验结果进行分析和解释,获取有效结论;(制定技术路线、设计实验方案、构建实验系统)

目标3

边缘计算应用

实训报告

三、教学内容与方法

(一)教学内容及要求

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

智能传感技术

传感器类型(温湿度、加速度、压力、超声、摄像头);传感数据清洗和增强。

能设计抗干扰数据采集方案,实现多传感器数据融合

8

讲授,演示

目标1


2

无线通信技术

Wi-Fi 6/蓝牙5.0/LoRa协议栈;Mesh组网;功耗优化策略

对比多种无线局域网通信技术,完成多节点、自组织、低功耗网络设计。

8

讲授,演示

目标2


3

智能计算和模型移植

应用深度学习模型处理数据,并能够移植到终端,或云端计算

能够训练已有深度学习模型,进行迁移学习,并移植。

20

讲授案例

目标23


4

边缘计算

终端设备计算资源管理;轻量级模型(如TinyML

能在终端设备部署轻量级AI模型

8

案例驱动

目标3



云计算应用

云平台(如华为云IoT)接入;分布式任务调度;大数据分析

能实现云端数据可视化与资源动态分配。

4

实验指导

目标3



实训报告撰写

1.实训报告的撰写方法,包括需求分析、总体设计、开发过程、集成调试等

2.报告中排版与文字表达方式

掌握实训报告文档的撰写方法,掌握符合规范的文档格式。

4

讲授、自主学习

目标3


1.课堂教学

1)采用启发式教学,以学生为中心,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)采用案例驱动的训练方式,通过多种智能物联网应用案例的训练,使学生加深对物联网前中后端智能应用的理解,能综合运用所学知识解决实际问题,增强实际动手能力。培养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技能提升训练,为毕业设计和实际工程设计奠定基础。

3)理论教学与工程实践相结合,引导学生应用数学、自然科学和工程科学的基本原理,采用现代设计方法和手段,掌握智能物联网应用技术,解决实际应用中面临的物联网应用问题,培养学生分析问题、解决问题的思维方法和实践技能。

2.专题研究

围绕综合训练参考课题,如环境监测系统、智慧农业平台、数字工业物联网等,设置专题研究环节,培养学生应用所掌握的知识解决复杂工程问题的能力,结合研究课题进行报告和设计文稿的撰写,并清晰陈述观点和回答问题的能力。

组织形式及要求如下:

1)学生从教师给定的题目中选择或自主选题,自主选题难度需要教师评估,不低于教师给定题目,以小组为单位进行,每个人的分工与责任需明确,并在报告中提供小组研讨情况记录及说明;

2)综合实训课题名称包括但不限于如下内容:室内XX作物的智能栽培监控系统、智能XX(生物特征)考勤打卡管理系统、智能XX(零配件)缺陷检测系统等。

 

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,以考查学生开发智能物联网系统的掌握与应用程度为重要内容,考核方式包括设计过程。

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,理解实训任务,根据课题需求确定技术开发方案,进行概念设计和总体设计。

文献综述的全面程度、技术方案的合理程度、总体设计的合理程度。

课程设计报告

10%

100%

A1

/10

目标2掌握前沿的物联网应用技术项目的开发环境搭建、传感器驱动和数据采集、数据清洗和无线传输,自组织或低功耗网络,智能数据处理算法设计和训练,以及边缘/云端计算等,各种传感接口、网络协议与深度学习模型等核心技术,应用以上技术完成实训开发任务,最终输出一套可运行可展示的物联网系统。

嵌入式核心技术掌握程度,系统独立运行程度,独立完成程度等。

答辩

40%

100%

A2

/40

目标3能够撰写描述开发过程及呈现成果的课程设计报告,报告应体现任务分工、需求分析、总体设计、开发过程、集成调试等内容,文档格式应符合课程设计统一要求。

报告内容是否和开发成果的一致程度、报告描述详尽程度、报告格式符合要求的程度等。

课程设计报告

50%

100%

A3

/50

总评成绩(100%=答辩40%+课程设计报告60%

100%

——

——


各项评分标准

1、答辩

对应目标

目标123:掌握前沿的物联网应用项目开发环境搭建、传感器参数选型,连接网络搭建、深度学习模型选择、后端平台选择,以及多种调试协议与模型训练/移植方法使用、系统IO接口的使用、云端智能接口的使用,应用以上技术完成课题开发任务,最终一套可运行可展示的物联网系统

考查点

操作内容

总评分占比

40%

评分标准

100%

90%

能够根据布局的格式、UI组件的使用、接口的实现、响应事件的创建设计很好的实验方案,能正确熟练使用软件平台完成实验。实验态度认真,操作能力强,操作、记录规范,沟通、协作很好。

89.9%

80%

能够根据布局格式、接口实现级响应事件创建设计良好的实验项目,能正确使用软件平台完成实验。实验态度认真,操作能力强,操作、记录规范,沟通、协作良好。

79.9

70%

能够根据布局格式、组件的特性及响应事件制定实验项目,能正确使用软件平台完成实验。实验态度比较认真,操作能力较强,操作、记录规范,沟通、协作正常。

69.9%

60%

基本能够根据布局格式、零组件的特性及数据库创建实验项目,能使用软件平台完成实验。实验态度不太认真,操作能力一般,操作、记录基本规范,有沟通、协作。

59.9%

0

动手操作能力差;操作、调试不规范,实验中不能与合作者进行沟通、协作,不能正确使用仪器设备。

2、实训报告

对应目标

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,根据课题需求确定技术开发方案,进行概念设计和总体设计。

目标3:能够撰写描述开发过程及呈现成果的课程设计报告,报告应体现任务分工、需求分析、总体设计、开发过程、集成调试等内容,文档格式应符合课程设计统一要求。

考查点

课程设计报告

总评分占比

60%

评分标准

100%

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,有很好的分析与见解。文本表述清晰,书写工整,格式规范。

89.9%

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,有较好的分析与见解。文本表述较为清晰,书写比较工整,格式规范。

79.9

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,有自己的分析与见解。文本表述较为清晰,书写较为工整,格式较为规范。

69.9%

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%

0

总结实训和撰写报告的能力差,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。

 

  1. 参考学习资料

  2. 推荐教材:Cypress WICED物联网开发指南(从传感器无线接入到云端的设计与实现),何宾主编,电子工业出版社2024,第1版,ISBN9787121359040

  3. 推荐教材2《物联网系统架构设计与边缘计算》,[]佩里·利(Perry Lea),机械工业出版社2021ISBN9787111684732

  4. 推荐教材3《物联网传感器技术与应用》,黄玉兰等,人民邮电出版社2014,第3版,ISBN9787115357311

  5. 参考资料1《物联网无线传感器网络技术与应用》,谢金龙,邓人铭,人民邮电出版社2016,第1版,ISBN9787115394408

  6. 参考资料2:《计算机系统基础》, 袁春风等,机械工业出版社,20182版,ISBN9787111604891