《物联网技术与应用》教学大纲-物联网导论教学大纲(同名3088)(总9页)

物联网技术与应用课程教学大纲（物联网导论课程教学大纲）（2018版）一、课程编码及课程名称课程编码：课程名称（中文）：物联网技术与应用（英文）：The technology and application of the Internet of things二、学时及学分总学时数：40，其中，讲授学时：24，实验（实践）学时：16。学分：2.5三、适用专业及开设学期适用专业：计算机科学与技术、物联网工程（本科） 开设学期：第5学期四、课程性质、目标和任务本课程是物联网工程和计算机专业的一门专业基础课，是通过理论和实践教学，使学生较好地掌握物联网、RFID和无线传感器网络的基本概念、原理、技术和应用；物联网行业发展趋势和前景；熟练物联网相关技术理论。为今后深入学习物联网工程专业课程作铺垫。五、课程基本要求本课程是物联网工程和计算机专业的一门专业基础课，是通过理论和实践教学，主要让学生掌握物联网概论、物联网感知层技术、物联网网络层技术、物联网应用层技术、物联网信息安全技术以及物联网在各个领域的典型应用。该课程帮助学生理解物联网的概念，开阔学术视野，启发学习兴趣。通过课程学习，主要让学生具备以下能力：1.熟悉物联网的基本组成，理解感知层、网络层、应用层的功能，了解物联网所需环境及面临的挑战；2.掌握感知层的概念、作用，理解常见传感器的类型、特征，了解传感器的语音，掌握不同类型传感器的工作原理，掌握传感器选择的一般原则。3.掌握无线传感器网络的特点、核心技术及协议，了解无线传感器网络应用。4.掌握物联网应用层的基本概念。了解云计算与大数据在物联网中的应用。5.了解信息安全基础知识，了解物联网网络安全威胁趋势的发展。6.掌握我国物联网应用的重点领域。7.了解物联网产业的发展趋势。六、课程教学内容第一章 物联网概论（共8学时，其中实验4学时）（一）本章教学目的和要求了解物联网发展与背景；了解物联网的定义；理解物联网的关键技术；掌握物联网的特点；掌握物联网相关研究与发展。（二）教学内容1.1 物联网发展的背景1.1.1 比尔盖茨与未来之路1.1.2 Auto ID实验室、RFID与物联网的概念1.1.3 ITU与TheInternetofThings研究报告1.1.4 智慧地球与物联网1.1.5 欧盟与各国政府发展物联网产业的规划1.1.6 物联网在我国的发展与战略性新兴产业1.2 物联网技术的特征1.2.1 物联网的定义1.2.2 物联网的主要技术特征1.2.3 物联网与互联网的区别与联系1.3 物联网关键技术与产业发展1.3.1 物联网关键技术1.3.2 物联网产业链结构1.3.3 物联网产业的特点1.3.4 物联网应用对我国经济与社会发展的影响1.4 物联网与相关研究的发展1.4.1 CPS的研究与发展1.4.2 普适计算研究与发展1.4.3 物联网、互联网、传感网与泛在网之间的关系（三）重点与难点重点：1.物联网技术的特征 2.物联网关键技术与产业发展 3.物联网的结构与特点难点：1.物联网关键技术 2.物联网技术特征（四）实验实验目的：了解并熟悉物联网技术特点掌握物联网系统的结构特点实验内容：（1）物联网实验环境搭建与使用。（2）集成开发环境中编写LED自动闪烁程序，实现LED的自动闪烁。（3）在开发环境中编写定时器中断程序。实验环境：物联网实验箱、电脑第二章 物联网感知层技术（共8学时，其中实验4学时）（一）本章教学目的和要求掌握物联网感知层的相关技术掌握物联网感知层的特点与定义（二）教学内容2.1 感知层的基本概念2.1.1 感知层在物联网中的重要性2.1.2 感知节点的特点2.2 RFID与自动识别技术的发展2.2.1 自动识别技术的发展2.2.2 条码、磁卡与IC卡2.2.3 RFID标签2.2.4 RFID应用系统结构与组成2.2.5 RFID标签编码标准2.3 传感器与无线传感器网络2.3.1 传感器的基本概念2.3.2 智能传感器的研究与发展2.3.3 无线传感器的研究与发展2.3.4 无线传感器网络的研究与发展2.4 位置信息感知技术2.4.1 位置信息与位置信息感知的基本概念2.4.2 GPS与定位技术2.5 智能信息感知设备与嵌入式技术2.5.1 智能信息感知设备的研究与发展2.5.2 RFID应用系统与智能感知设备的设计方法2.5.3 无线传感器网络与智能感知节点的设计方法（三）重点与难点重点：1.条码、磁卡与IC卡 2.传感器与无线传感网络难点：1.无线传感网络 2.智能信息感知与嵌入式技术（四）实验实验目的：掌握常用传感器的工作原理掌握常见传感器的使用掌握常用传感器的线路连接实验内容：（1）常用温湿度传感器识别（2）温湿度传感器的识别、基本原理与应用。（3）压力传感器的识别、基本原理与应用。（4）震动传感器的识别、基本原理与应用。（可根据实验条件选部分传感器进行实验）实验环境：物联网嵌入式实验箱第三章 物联网网络层技术（共6学时，其中实验2学时）（一）本章教学目的和要求掌握物联网数据传输掌握物联网网络层的特点掌握移动通信技术（二）教学内容3.1 物联网网络层概述3.1.1 物联网网络层的基本功能3.1.2 物联网网络层的特点3.2 互联网、移动互联网技术3.2.1 从计算机网络、互联网、移动互联网到物联网3.2.2 计算机网络的基本概念3.2.3 互联网、移动互联网的形成与发展3.2.4 IP网络：从IPv4到IPv63.2.5 接入技术与物联网3.3 移动通信技术3.3.1 移动通信技术的发展历程3.3.2 移动通信系统的基本结构与基本工作原理3.3.3 3G技术的发展与应用3.3.4 4G技术的研究与应用3.3.5 M2M技术及其在物联网中的应用（三）重点与难点重点：1.物联网网络层的基本功能 2.物联网网络层的特点 3.接入技术与物联网 4.M2M技术及其在物联网中的应用难点：1.接入技术与物联网 2.M2M技术的应用（四）实验实验目的：掌握物联网网络传输的使用掌握物联网网络结构的搭建加深对物联网数据传输的理解实验内容：（1）搭建传感器与控制器连接（2）通信协议基础实验（3）无线通信串口实验实验环境：物联网试验箱第四章 物联网应用层技术（共5学时，其中实验2学时）（一）本章教学目的和要求掌握物联网应用层的特点掌握物联网数据存储掌握物联网与云计算（二）教学内容4.1 物联网应用层的基本概念4.1.1 物联网应用层的特点4.1.2 物联网数据的特点4.1.3 物联网数据处理的关键技术4.2 海量数据存储与云计算技术4.2.1 物联网对海量数据存储的需求4.2.2 IDC的基本概念4.2.3 云计算在物联网中的应用4.3 数据挖掘的基本概念4.3.1 数据、信息与知识4.3.2 数据挖掘与知识发现4.3.3 物联网与智能决策、智能控制4.4 大数据的研究与发展4.4.1 大数据研究的背景4.4.2 大数据的基本概念4.4.3 大数据：创新与竞争（三）重点与难点重点：1.物联网应用层的特点 2.物联网数据存储 3.物联网数据、信息与知识难点：1.物联网数据存储 2.物联网与智能控制（四）实验实验目的：掌握物联网应用层的安装和使用掌握物联网应用层的意义实验内容：（1）搭建传感器应用系统连接（2）无线通信温度检测系统实验（可根据实验条件选部分传感器进行实验）实验环境：物联网实训室第五章 物联网信息安全技术（共5学时，其中实验2学时）（一）本章教学目的和要求掌握物联网安全中的重要关系；理解物联网安全机制；掌握物联网安全协议；（二）教学内容5.1 物联网信息安全中的四个重要关系问题5.1.1 物联网信息安全与现实社会的关系5.1.2 物联网信息安全与互联网信息安全的关系5.1.3 物联网信息安全与密码学的关系5.1.4 物联网安全与国家信息安全战略的关系5.2 物联网信息安全技术研究5.2.1 信息安全需求5.2.2 物联网信息安全技术内容与分类5.2.3 物联网中的网络防攻击技术研究5.2.4 物联网安全防护技术研究5.2.5 密码学及其在物联网中应用的研究5.2.6 网络安全协议研究5.3 RFID安全与隐私保护研究5.3.1 RFID标签的安全缺陷5.3.2 对RFID系统的攻击方法5.3.3 基于RFID的位置服务与隐私保护（三）重点与难点重点：1.物联网安全的重要性 2.物联网安全技术研究 3.物联网数据传输的保护 4.RFID的服务于数据保护难点：1.物联网安全技术 2.物联网相关技术缺陷（四）实验实验目的：掌握物联网数据的加密掌握物联网安全的重要性加深对物联网安全的相关概念实验内容：（1）搭建传感器网络环境或物联网系统（2）通过蓝牙、WIFI或IPV6网络传输传感数据，并抓包分析。（可根据实验条件选部分传感器进行实验）实验环境：物联网实验箱第六章 物联网应用（共8学时，其中实验2学时）（一）本章教学目的和要求了解物联网技术在各个行业中的应用；掌握物联网在各个行业的发展与前景；理解物联网技术在各种场景中的重要性；（二）教学内容6.1 智能电网6.1.1 智能电网的基本概念6.1.2 物联网技术在智能电网中的应用6.1.3 智能电网的研究与发展6.2 智能交通6.2.1 智能交通的基本概念6.2.2 物联网技术与智能交通6.2.3 车载网技术的研究6.2.4 物联网技术在民航领域中的应用6.3 智能医疗6.3.1 智能医疗的基本概念6.3.2 智能医疗环境中的医院信息系统6.3.3 物联网技术在健康监控中的应用6.4 智能环保6.4.1 智能环保与物联网技术6.4.2 物联网技术在智能环保中的应用6.5 智能安防6.5.1 智能安防的基本概念6.5.2 物联网技术在智能安防中的应用6.6 智能农业6.6.1 智能农业的发展背景6.6.2 物联网技术在智能农业中的应用6.6.3 物联网技术在农产品质量安全溯源中的应用6.7 智能家居6.7.1 智能家居与物联网技术6.7.2 物联网技术在智能家居中的应用6.8 智能物流6.8.1 智能物流与物联网6.8.2 RFID技术在智能物流中的应用6.8.3 物联网技术与未来商店6.8.4 智能物流系统网络体系结构6.9 物联网军事应用6.9.1 物联网与现代战争6.9.2 物联网军事应用研究的主要内容（三）重点与难点重点：1.物联网的行业部应用 2.物联网的发展前景 难点：1.物联网应用 2.物联网的场景系统搭建（四）实验实验目的：掌握物联网应用系统的设计方法；能正确使用相关知识搭建一个物联网概念性的场景；实验内容： 根据自己的认识和体验，选取感兴趣的领域，完成物联网应用课题的概念性设计。（1）某物联网系统的需求分析（2）该物联网系统的整体架构（3）该系统的控制流程。（4）系统的特点与创新点。实验环境：电脑。七、本课程与其它课程的关系先修课程为 计算机科学与技术导论 计算机网络等八、教学时数分配物联网技术与应用课程教学时数分配表总学时：40 学分：2.5章次各章标题名称讲授学时实验学时实践学时讨论、习题课等学时第一章物联网概论4400第二章物联网感知层技术4400第三章物联网网络层技术4200第四章物联网应用层技术3200第五章物联网信息安全技术3200第六章物联网应用6200九、实验内容与学时分配物联网技术与应用课程实验教学一览表 序号实验项目名称内容提要实验学时实验类型（演示、验证、综合、设计等）所需主要仪器设备项目类别（必做/选做）是否为开放实验1物联网基础实验（1）物联网实验环境搭建与使用。（2）集成开发环境中编写LED自动闪烁程序，实现LED的自动闪烁。（3）在开发环境中编写定时器中断程序。4验证、设计计算机及物联网实验箱必做否2多种传感器采集实验（1）温湿度传感器的识别、基本原理与应用。（2）压力传感器的识别、基本原理与应用。（3）震动传感器的识别、基本原理与应用。（可根据实验条件选部分传感器进行实验）4验证、设计计算机及物联网实验箱必做否3无线传输基本实验（1）搭建传感器与控制器连接（2）通信协议基础实验（3）无线通信串口实验2验证、设计计算机及物联网实验箱必做否4多种传感器无线传输与应用实验（1）搭建传感器与控制器连接（2）无线通信温度检测实验（可根据实验条件选部分传感器进行实验）2验证、设计计算机及物联网实验箱必做否5多种传感器网络传输实验（1）搭建传感器网络环境或物联网系统（2）通过蓝牙、WIFI或IPV6网络传输传感数据。（可根据实验条件选部分传感器进行实验）2验证、设计计算机及物联网实验箱必做否6物联网系统方案设计（1）需求分析（2）物联网系统构思（3）物联网系统各模块设计与思路2方案设计计算机必做否十、推荐教材及参考书目（一）推荐教材：物联网技术与应用，吴功宜,吴英著，机械工业出版社，2013年第1版（二）参考书目：1. 物联网技术与应用基础，彭扬蒋长兵著，中国财富出版社，2010年第1版。2. 物联网技术与应用 第2版，武奇生著，机械工业出版社，2016年第1版3. 物联网技术与应用，吴成东著，科学出版社，2016年第1版十一、主要教学方法与教学条件要求以学科基本问题的讲授优先，以学科经典案例的讲授为基础，以课堂作业、测试，以及习题课的方式加深学生对学科基础概念的理解，着力提高学生利用物联网相关技术解决实际问题的能力。十二、考核方式与成绩评定出勤占10%，课堂提问及讨论占10%，实验与作业成绩占20%，课程论文成绩占60%。制订： 教研室： 执笔人： 审订人：