一、课程基本概况
课程名称：无线传感器网络原理 课程负责人：陈年生、姜楚乔
学分学时：3学分，48学时 所属学院： 电子信息学院
教学对象：物联网工程专业本科生 课程类别：专业必修课
二、课程思政典型案例
案例名称: “产教融合”+“课程思政”一体化教学设计
1.课程章节及名称： 第十章 无线传感器网络应用案例分析
2.教学目标
知识目标：
1） 了解无线传感器网络的应用领域和典型应用案例；
2） 了解无线传感器网络应用系统基本设计框架；
3） 掌握根据应用需求选择传感器节点、无线通信技术的方法。
能力目标:
1） 通过对无线传感器网络应用领域的学习，开拓行业知识、拓展视野；
2） 通过对无线传感器网络应用系统设计框架的学习，提高认知能力和解决复杂工程问题的能力；
3） 通过对传感器节点和无线通信技术选择方法的学习，提高问题分析能力。
育人目标:
1） 通过介绍国产品牌在行业领域的应用，增强民族自信，培养爱国精神；
2） 通过应用举例，感受到科学技术对社会生活方方面面带来的巨大变化，对社会高速发展做出的贡献。鼓励新时代下的大学生树立理想、勇担使命，为建设科技强国做出贡献；
3） 通过产教融合企业案例讲座，培养学生工程素养，引导其在专业知识追求上向精益求精的“工匠精神”看齐。
3.教学思想
1） 价值塑造：本案例将爱国精神、社会责任感、工匠精神等思政元素融入教学内容中。通过对国产技术的全面介绍，激励学生的爱国情怀；帮助学生直观认识了行业技术对社会发展的巨大贡献，增强学生的社会责任感；通过企业讲座的形式，以产教融合的教学思路，培养学生的工程素养，引导学生学习工匠精神。
2） 知识传授：教材中对于本教学案例内容的介绍是较为单薄的。本案例结合学科发展前沿、热点事件，丰富了教学内容，开阔了学生的视野。将知识培养目标，融汇于各个案例之中，增加了学习的趣味性。根据学生的课堂反馈，对于应用设计框架的总体把握有较大的差异，有些学生可以举一反三，有些学生的理解局限于具体的应用。后续的教学中，应该更加注意教学方法，更加擅于总结知识点，帮助不同层次的学生学习。
3） 能力培养：本案例采用了多种教学方式，真正体现学生是课堂的主体，充分调动学生的积极性，培养自主学习的能力。但是，考核方式过于单一，后续教学中将增加小组讨论、课堂展示的形式，加大学生之间的学习交流。
4.课程思政教学实施
本次教学划分为两部分，第一部分产教融合企业案例讲座，第二部分为课堂教学。
第一部分：产教融合企业案例讲座
讲座主题《生化实验基地电参数无线传感网络》。
1) 企业案例讲座知识准备
提前告知学生企业案例讲座的内容，接受学生的提问，帮助企业项目负责人更好的调整讲座内容。
2) 企业案例讲座
项目背景：为企业研发的生化实验基地电参数信息采集无线网络，应用在生化实验基地。
解决以下问题：电参数数据采集、无线数据传输。
采用的技术：Lora无线通信技术、传感器源码采用C语言编写、客户端软件采用Java编写。
讲座内容包含：项目简介、总体网络结构、硬件设计、协议层次结构、协议实现、客户端示例六个部分。
【思政元素】通过项目负责人的讲解，深刻体会物联网工程师必须具备的严谨工作态度，以及在设计和现场实施过程中应该遵循的行业规范，培养学生的工程素养、工匠精神。
项目负责人在学校以讲座形式对企业案例进行分享。以下为2022-2023-2学期讲座的活动图片。
图1 项目负责人向学生展示所用硬件设备
图2 学生参加企业讲座
第二部分：课堂教学
1) 背景知识导入
提问学生身边随处可见的智能家居产品，如小爱音箱、家庭厨房一氧化碳报警器等，引入无线传感器网络的典型应用：智能家居。无线传感器网络作为信息科学领域中一个全新的发展方向，同时也是创新学科与传统学科进行领域间学术交叉的结果，将会对人类为了来的日常生活和社会生产活动的各个领域产生深远影响。
【思政元素】无线传感器网络作为信息科学领域中一个全新的发展方向，将会对人类未来的日常生活和社会生产活动的各个领域产生深远影响。培养学生的科学精神。
2) 连续设疑，引入案例
提问1：同学们日常中有没有使用智能家具产品？请举例。
设计意图：引出本节课主题，无线传感器网络的应用。
提问2：同学们有没有发现，在使用不同的硬件产品时，比如苹果手机和windows操作系统通过蓝牙互传文件、手机投屏到电视机，时常出现传输不稳定甚至不能传输的情况？
设计意图：引出harmonyOS操作系统多终端互联的优点。
华为鸿蒙操作系统自从2022年8月正式对外公布后，它的1.0版本用在了智慧屏上，现在已经发布了HarmonyOS 2.0版本，并且针对128KB~128MB的设备进行了开源，开源项目名称为：OpenHarmonyOS。鸿蒙是一款面向全场景的分布式系统，它凭借分布式能力造就新硬件、新交互、新服务，打开焕然一新的全场景世界。
HarmonyOS是面向万物互联而诞生的系统，它不仅可以运行在手机上，也可以运行在较小型设备上，比如智能手环、安防报警器等。HarmonyOS具有多终端适用的特性，有利于打破传统终端设备间的壁垒。
智能家庭安防的出现让家庭的安全和舒适格外提升。智能家庭安防不仅可以帮助预防盗窃行为，还可以自动检测火灾，提前发出警报，保护家庭的安全。智能家居、智能安防是非常经典的无线传感器网络应用领域。
【思政元素】华为一直制造使用安卓系统的移动设备，在近年来高端技术对我国进行封锁的大背景下，华为作为民族企业的重要代表，自主研发了HarmonyOS操作系统，这个操作系统不止应用在手机上，在各种智能终端上都可以使用。对于打破西方的技术壁垒有重要的意义，对于行业来说是一件振奋人心的事情。该项技术充分展现了我国在信息科技领域的自主研发能力，鼓舞学生爱国情怀。
提问3：同学们是否设想过无线传感器网络在更宏大的应用，比如桥梁监测、森林监测等领域？
设计意图：引出矿井监测系统。
矿山井下环境特殊，且开采过程常伴随有毒有害气体，在对此类环境参数进行采集与传输时，常用无线通信技术存在通信距离短和抗干扰差的弊端。为解决此问题，设计基于LoRa和物联网技术的矿井环境监测系统，对井下环境进行实时监测，并通过LoRa模块进行传输。
监测系统包括数据采集端、汇总终端和数据监测平台3个部分，数据监测平台包括云平台和微信小程序。系统能够实现井下的环境监测功能，易于安装、便于二次开发且井下无需排线。
【思政元素】矿场工作环境特殊，保障生产安全是重中之重。矿山安全监测系统，增强了矿山灾害防治能力与应急救援能力，有效避免悲剧事故的发生。这对于社会和家庭来说都是一项非常有益的应用，引导学生努力学习技术知识，勇于承担社会责任。
3) 自主选择案例分析
指导学生选择一个应用案例，从案例需求、框架结构、节点硬件设计、组网通信技术选择几个方面进行分析。在期末考试中进行考核。
