“物联网技术导论“教材电子教学资源

《物联网技术导论》（第2版）课件

【清华大学出版社，2018.12】

 

 

 

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物联网工程专业教学团队，2014年陕西普通本科高校教学团队，团队带头人： 桂小林

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1、团队特色

本团队是根据西安交通大“物联网工程”专业的教学改革、教学计划、教学和实验实施的需要而自然形成，围绕国家战略性新兴产业人才培养需要而建立。本团队从新型战略性新型产业的需求入手，进行教学内容、课程体系、教学方法和管理体制与运行机制的改革和创新，目标是积极培养战略性新兴产业相关专业的人才，满足国家战略性新兴产业发展对高素质人才的迫切需求。西安交通大学“物联网工程”专业于2010年7月获准建立，是教育部首批37所获建立该专业的高等院校。2010年,本团队按照新设专业的特点，首先在计算机科学与技术专业中设置 “物联网工程”模块方向，进行教学培养工作探索，为正式招收“物联网工程”专业学生提供经验积累；在此基础上，2011年开始正式招收“物联网工程”专业学生。 本团队自2010年以来，在没有国内外相关专业可供参考的情况下，通过研究和创新，在对专业的知识领域、知识单元和知识点进行了深入分析的基础上，负责制定了《西安交通大学物联网工程专业培养方案》，包括培养目标、课程体系、课程设置、教学计划等内容。团队负责人作为“教育部高等学校计算机科学与技术专业教学指导分委员会物联网工程专业教学研究专家组”核心成员（前5），参与制定了《高等学校物联网工程专业发展战略研究报告暨专业规范》和《高等学校物联网工程专业实践教学体系与规范》。

2、团队人员

本团队根据“物联网工程”专业建设需要，以专业为建设平台，均来自西安交通大学电子与信息工程学院，由教育部“新世纪优秀人才”、陕西省“三秦人才”获得者作为团队负责人，在多年的教学改革与实践中形成，成员稳定。本团队建设目标明确，梯队年龄、职称和知识结构合理，团队成员合作意识强。成员中有8位教师具有博士学位，占比80%，其中，其中教授3人，副教授4人，讲师2人、工程师和助教各1人；50岁以上3人，40~50岁3人，40岁以下6人，平均年龄39岁。

3、 实验室建设

为了配合物联网工程专业的建设需求，需要进行物联网专业实验室的建设，以满足物联网专业的教师、学生进行教学、科研需要，并最终提供一个完整的实验环境。为了实现上述目标，本教学团队核心课程均配有32个学时的专题实验，具体包括：检测技术基础专题实验、物体标识与感知专题实验、微机接口技术专题实验、计算机网络专题实验、嵌入式系统专题实验、数字系统专题实验、物联网应用专题实验等。这些实验的目的是进行创新和设计性实验，培养学生的动手能力。专题实验依托西安交通大学电信学院实验中心，该实验中心是物联网工程专业的实验教学基地，是国家级计算机教学实验示范中心的组成单位之一。中心现拥有10个专业实验室、一个本科生教学机房、四个通用教学机房。中心实验室面积1800余平方米，设备价值3400多万元。中心教学机房配有PC机600余台，支持物联网工程专业主干课程和其他专业计算机课程的相关实验。中心实验室包括：

1）传感与检测技术实验室。现有传感器与检测技术综合实验平台15套，每套包括DRlab综合实验台、计算机、DRVI虚拟仪器软件、常规传感器开放电路综合实验箱，可以同时开设30人左右的检测基础实验；另配置了多功能转子台、距离与位移检测、环形输送线检测、环境状况监测等高精度综合实验模块，为学生开发多功能综合检测实验系统提供了必要条件。

2）RFID技术实验室。 RFID技术实验室现有物联网综合感知实验箱和RFID技术实验箱各30套，其中，物联网综合感知实验箱包含嵌入式网关及操作系统、通信模块、感知模块、标识模块、摄像、定位模块等；RFID标识实验箱包含低频、高频、超高频射频标识模块，一维/二维条形码识别模块、摄像、定位模块、GPS采集模块等；实验箱兼容多种核心处理器（Cortex、ARM等），集成多种嵌入式外设和标准接口（触摸液晶显示、以太网接口、RS232标准串口、USB接口，可外接鼠标、键盘等外设）;系统操作软件支持WINCE、linux、Android等主流嵌入式系统；通信模块包含Zigbee、WiFi、红外、蓝牙、3G、GPS等功能；感知模块包含温度、湿度、光敏、加速度、压力、振动、霍尔、气体、雨滴、酒精、红外、超声波等常规感知组件等。

3）计算机网络技术实验室。现有路由设备44台、三层交换设备24台、无线接入及防火墙设备18台。实验室目前可以进行大型网络的模拟组建，网络交换技术、网路路由技术、网络安全技术的实验，也可以进行组播、MPLS、IPv6等网络技术的研究与开发，并提供基于OPNET网络仿真实验环境。

4）微机原理与接口实验室。现有设备100余套，配备有接口实验扩充设备，可开设接口技术的基础实验、综合性和创新性实验，为学生提供了完整的32位接口实验调试平台。实验系统采用模块化、积木式设计、开放式结构，各模块即可独立实验，也可灵活组合。

5）嵌入式系统开放实验室。现有设备30套，支持ARM7/ARM9/ARM11体系的相关各类嵌入式计算机系统实验。利用这些实验装置可以完成基本的接口实验、通信音频接口以及人机接口等高级接口实验，也可以完成诸如μC/OS Ⅱ、uCLinux以及嵌入式操作系统等实验。

6）计算机网络安全与工程开放实验室。现有设备24套，包括防火墙7台，交换机7台，网络服务器4台，福禄克链路通25套，网络万用表4套，福禄克网络协议分协议OP OPVS3-GIG/W套，支持网络攻击与防御、数据加密与签名、CA认证、病毒防护、VOIP等安全技术实验，支持以太网协议和无线WIFI协议等协议分析实验。

7）电子线路设计与制作开放实验室。现有100M示波器1台、200M示波器 6台，直流稳压电源11台，任意波形发生器1台，数字万用表10台，回流焊炉1台，为学生自主开发相关硬件板卡等实验提供基本支持环境。

8）物联网综合应用实验室。现有易华录智能交通实验箱5套，新大陆物联网综合应用实验平台两套，建筑塔吊综合监控系统2套。此外还有云计算服务器10台，PC计算机30台。上述实验环境可为学生提供物联网领域应用的相关实验，提升学生对物联网的综合应用能力。 

4、实习基地建设

实习基地是实践教学环节的重要组成部分，它的建设有利于培养学生工程实践能力和专业道德与行为规范。学校应定期对实习实训基地进行评估，包括接收学生的数量、提供实践题目的质量、学生实践过程的管理和学生的实践效果等。

1）校内实践创新基地本专业建有校内实践基地，它为参加实践教学环节的学生提供充足的设备使用时间，并设有专门的指导教师对学生的实践内容、实践过程等进行全面跟踪、指导。本专业目前在工程坊、计算机系、信通系和自动化系分别建有一个校内实验室。

2）校外实践创新基地本专业广泛开展了与相关单位的合作，建立了多类型校外实践创新及实习实训基地，并鼓励教师和学生到这些企业实习实践。通过实习，可以提高学生实际运用物联网工程基本方法和技术的能力，缩短学校培养环节与企业人才需求间的距离。目前建立的校外实习基地有四个：北京易华录科技有限公司，西安中兴科技有限公司，西安TCL科技有限公司，西安易培德科技有限公司等。

 5、应用推广 

1）参与专业规范制定，辐射全国。本团队负责人作为核心成员（前5）参与编写的《高等学校物联网工程专业发展战略研究报告暨专业规范》和《高等学校物联网工程专业实践教学体系与规范》，上述规范于2012年由机械工业出版社出版发行。上述规范已经被全国300余所物联网工程专业参考、使用和实施，取得了良好的社会效益。

2）承办陕西省物联网工程专业建设研讨会，辐射西部各省。负责承办了2011年“陕西省物联网工程专业实践教学研讨会”，参加研讨会的在陕学校50余所，西部其它省份院校5所，参加会议教师100余人。本次会议旨在研讨物联网工程专业、网络工程专业的核心课程体系，物联网工程专业的实践教学体系；探讨物联网工程专业的省内高校间的合作模式，提升专业建设成果共享渠道，凝炼和共享教学成果，共同提高教学质量。会议取得圆满成功，会议相关资料、视频等资源被西部地区（特别是陕西省）大部分高校使用。其作用表现在：一是帮助进行师资培养，二是帮助进行教学方案制定，三是帮助进行专业申报。

3）承办教指委物联网工程专业研讨会，辐射全国。负责承办了教育部计算机教指委2012年“物联网工程专业核心课程建设研讨会暨师资培训会”，参加培训高校80余所，培训教师120余人。会议对物联网工程专业规范进行了解读; 对核心课程《物联网技术概论》和《无线传感器网络》的教学内容与方法仅进行示范；开展了物联网工程实验室建设与研讨；进行了物联网教材和实验设备展示；并为参会教师提供了高校与物联网企业建立联合实验室和实习基地的途径。

4）出版《物联网技术导论》教材，全国40余所高校选用。该教材已经被全国40余所高校使用，出版2年即惠及物联网工程专业学生3000余人。此外，还有西安电子科技大学、中国物联网产业推广中心、陕西省计算机教育学会、西安海舟电子科技有限公司等单位作为物联网方面的培训参考。

5）进行了教学与实践改革，制定物联网工程专业培养方案，辐射全国。根据物联网技术作为新兴战略产业的特点，通过调研、改革和创新，制定了《西安交通大学物联网工程专业培养方案》（1、2、3版）。上述改革思想和培养方案应邀在10余个全国性教学会议上进行了大会报告，覆盖面广，影响深远。全国30余所高校采用我校的培养方案作为基础，进行专业培养方案制定。

6）指导西部教师进修，教学思想辐射西部高校。 2014年3-4月，来自陕西和新疆等10余所高校的12位教师教师在团队负责人主讲的《物联网技术概论》课堂上进行了进行学习，并在我校物联网实验室进行实地考察和实习。上述进修教师将我校经验带回母校，将为上述高校申请和建设物联网工程专业提供了有益的借鉴。