《物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)》教學(xué)大綱

《物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：08150111課程性質(zhì)：專業(yè)選修課學(xué)分：3學(xué)分學(xué)時(shí)：48學(xué)時(shí)（理論32學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)16學(xué)時(shí)）先修課程：傳感器原理及應(yīng)用、RFID技術(shù)后續(xù)課程：無適用專業(yè)：物聯(lián)網(wǎng)工程開課單位：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院一、課程說明本課程是物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的專業(yè)選修課程之一，也是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用方面的重要課程。從物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)來看，其屬于應(yīng)用與硬件間承上啟下的重要技術(shù)基礎(chǔ)。本課程要求具備對(duì)物聯(lián)網(wǎng)基本結(jié)構(gòu)的了解，是一門基于物聯(lián)網(wǎng)框架，側(cè)重于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)的課程。通過課程學(xué)習(xí)可以使學(xué)生掌握物聯(lián)網(wǎng)中間件的原理及作用，掌握物聯(lián)網(wǎng)中間件接口的使用，掌握在物聯(lián)網(wǎng)體系下的軟件開發(fā)基礎(chǔ)，使學(xué)生初步具備物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目開發(fā)能力。二、課程目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：掌握物聯(lián)網(wǎng)中間件的基本概念及常用通信協(xié)議的基本原理。課程目標(biāo)2：具備使用各種開發(fā)工具，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議及物聯(lián)網(wǎng)中間件進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用設(shè)計(jì)開發(fā)的能力課程目標(biāo)3：具備持續(xù)學(xué)習(xí)的習(xí)慣，良好的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)與溝通能力，具有應(yīng)對(duì)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域知識(shí)快速變遷的能力，能夠及時(shí)掌握物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的新技術(shù)，具備在該領(lǐng)域進(jìn)行工作的勞動(dòng)能力。通過對(duì)于國內(nèi)中間件領(lǐng)域的發(fā)展，了解我國在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的進(jìn)展，培養(yǎng)正確的人生觀與價(jià)值觀。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)》課程教學(xué)目標(biāo)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)支撐強(qiáng)度3.設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案3.2能針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域各個(gè)層次復(fù)雜工程問題的特定需求，進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的模塊設(shè)計(jì)，進(jìn)而完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)。課程目標(biāo)1：掌握物聯(lián)網(wǎng)中間件的基本概念及常用通信協(xié)議的基本原理。課程目標(biāo)3：具備持續(xù)學(xué)習(xí)的習(xí)慣，良好的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)與溝通能力，具有應(yīng)對(duì)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域知識(shí)快速變遷的能力，能夠及時(shí)掌握物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的新技術(shù)，具備在該領(lǐng)域進(jìn)行工作的勞動(dòng)能力。M4.研究4.1能夠基于科學(xué)原理，運(yùn)用文獻(xiàn)研究等相關(guān)方法，調(diào)研和分析物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的解決方案。課程目標(biāo)2：具備使用各種開發(fā)工具，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議及物聯(lián)網(wǎng)中間件進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用設(shè)計(jì)開發(fā)的能力M5.使用現(xiàn)代工具5.2能夠選擇與使用計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議及算法仿真等工具，完成物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域感知、接入及處理應(yīng)用等方面的復(fù)雜工程問題的分析、計(jì)算及設(shè)計(jì)。課程目標(biāo)2：具備使用各種開發(fā)工具，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議及物聯(lián)網(wǎng)中間件進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用設(shè)計(jì)開發(fā)的能力課程目標(biāo)3：具備持續(xù)學(xué)習(xí)的習(xí)慣，良好的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)與溝通能力，具有應(yīng)對(duì)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域知識(shí)快速變遷的能力，能夠及時(shí)掌握物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的新技術(shù)，具備在該領(lǐng)域進(jìn)行工作的勞動(dòng)能力。H注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配1.理論部分理論部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配見表2。表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)理論學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)1．中間件概論1.1中間件介紹1.2中間件的發(fā)展歷史1.3中間件的定義與分類1.4中間件與物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)要求：使學(xué)生了解中間件基本概念、特點(diǎn)和作用；掌握中間件基本框架。重點(diǎn):中間件基本框架。難點(diǎn):中間件基本框架。41、22．物聯(lián)網(wǎng)中間件原理2.1典型物聯(lián)網(wǎng)中間件2.2消息中間件詳解2.3消息中間件軟件教學(xué)要求：使學(xué)生了解典型的物聯(lián)網(wǎng)中間件構(gòu)成；熟悉物聯(lián)網(wǎng)中間件通信框架；掌握物聯(lián)網(wǎng)中間件數(shù)據(jù)通信協(xié)議編碼方法。重點(diǎn):物聯(lián)網(wǎng)中間件通信協(xié)議規(guī)范解析難點(diǎn):物聯(lián)網(wǎng)中間件通信協(xié)議編碼實(shí)例641、2、33.物聯(lián)網(wǎng)中間件與設(shè)備連接3.1Node-red與消息中間件的結(jié)合3.2物聯(lián)網(wǎng)信息流傳遞的原理3.3物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備與中間件技術(shù)教學(xué)要求使學(xué)生熟悉傳感器采集的數(shù)據(jù)如何用中間件進(jìn)行傳遞；掌握利用中間件對(duì)執(zhí)行器幾種基本傳感器的應(yīng)用方法。重點(diǎn):物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)采集與傳遞。難點(diǎn):物聯(lián)網(wǎng)中信息的傳遞原理。841、2、34.物聯(lián)網(wǎng)中間件與web應(yīng)用的結(jié)合4.1物聯(lián)網(wǎng)中間與Web后臺(tái)開發(fā)技術(shù)；4.2物聯(lián)網(wǎng)中間件與Web前端開發(fā)技術(shù)；4.3物聯(lián)網(wǎng)常見應(yīng)用層協(xié)議的實(shí)現(xiàn)教學(xué)要求：使學(xué)生了解物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)與web數(shù)據(jù)接口使用場(chǎng)景；熟悉物聯(lián)網(wǎng)中間件與數(shù)據(jù)庫的結(jié)合方式；掌握物聯(lián)網(wǎng)常見應(yīng)用層協(xié)議的具體實(shí)現(xiàn)方法。重點(diǎn):物聯(lián)網(wǎng)中間件與Web技術(shù)的關(guān)系。難點(diǎn):物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)與Web技術(shù)的結(jié)合。1041、2、35.物聯(lián)網(wǎng)中間件綜合應(yīng)用開發(fā)5.1智慧大棚5.2智慧園區(qū)管理平臺(tái)教學(xué)要求使學(xué)生掌握結(jié)合中間件的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的基本設(shè)計(jì)方法；掌握結(jié)合中間件的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用基本實(shí)現(xiàn)方法。重點(diǎn):應(yīng)用開發(fā)的具體流程及實(shí)現(xiàn)方法。難點(diǎn):物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)與中間件技術(shù)的結(jié)合441、2、3合計(jì)32162.實(shí)驗(yàn)部分實(shí)驗(yàn)部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配見表3。表3實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)物聯(lián)網(wǎng)中間件環(huán)境及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：搭建物聯(lián)網(wǎng)中間件平臺(tái)，部署物聯(lián)網(wǎng)中間件。實(shí)驗(yàn)要求：了解各類中間件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、應(yīng)用場(chǎng)合，掌握常見中間件軟件的使用方法。42MQTT協(xié)議與中間件實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：利用MQTT協(xié)議，通過中間件傳輸物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)要求：掌握MQTT協(xié)議與基于消息的中間件的工作原理；掌握利用MQTT協(xié)議進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)信息傳遞的方法；掌握CoAP協(xié)議在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的使用方法。42物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與傳遞實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：完成物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集，并通過中間件傳輸。實(shí)驗(yàn)要求：掌握物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集，并通過中間件處理傳輸?shù)姆址绞?；掌握物?lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與處理方式；掌握利用物聯(lián)網(wǎng)采集數(shù)據(jù)對(duì)執(zhí)行器控制的方式。42物聯(lián)網(wǎng)中間件應(yīng)用實(shí)例實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：利用物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)開發(fā)一個(gè)典型物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)要求：能夠根據(jù)工程應(yīng)用，選擇使用對(duì)應(yīng)的物聯(lián)網(wǎng)中間件、通信協(xié)議及合適的傳感器和執(zhí)行器構(gòu)造簡(jiǎn)單物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。42合計(jì)16五、教學(xué)方法及手段本課程以課堂講授為主，結(jié)合討論、案例、視頻資源共享、實(shí)驗(yàn)等教學(xué)手段完成課程教學(xué)任務(wù)和相關(guān)能力的培養(yǎng)。學(xué)生比較全面地理解物聯(lián)網(wǎng)中間件的基本構(gòu)成與特性以及常用的物聯(lián)網(wǎng)信息傳遞協(xié)議，在掌握物聯(lián)網(wǎng)中間件原理與特性以及對(duì)應(yīng)信息傳遞協(xié)議的基礎(chǔ)上，進(jìn)行借助物聯(lián)網(wǎng)中間構(gòu)造相對(duì)復(fù)雜的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)，從而初步具有自主選擇合適物聯(lián)網(wǎng)中間件和信息傳遞協(xié)議進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用設(shè)計(jì)的能力。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中，通過啟發(fā)式教學(xué)、討論式教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)中間件、物聯(lián)網(wǎng)信息傳遞協(xié)議的基本原理、構(gòu)成、特性的認(rèn)知，掌握借助物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)和信息傳遞協(xié)議構(gòu)造相對(duì)復(fù)雜的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的基本方法。培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)際動(dòng)手能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。六、課程資源1.推薦教材（1）《Node.js項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)開發(fā)》，楊梅、金蓮芳、李奇，湖南大學(xué)出版社，2021.12.參考書（1）李艷鵬等編著,《可伸縮服務(wù)架構(gòu)：框架與中間件》,電子工業(yè)出版社,2018年1月.（2）張?jiān)朴碌染幷?《中間件技術(shù)原理與應(yīng)用》,清華大學(xué)出版社,2017年7月.（3）寧煥生等編著,《RFID與物聯(lián)網(wǎng)射頻、中間件、解析與服務(wù)》,電子工業(yè)出版社,2017年8月.3.期刊（1）胡飛虎，郭建文，吳阿丹，楊鵬飛，李亞珍.基于Python的生態(tài)監(jiān)測(cè)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)自動(dòng)采匯中間件應(yīng)用研究.遙感技術(shù)與應(yīng)用.2020,35(02):478-483（2）王冰，陳庭貴.基于高性能消息管理機(jī)制的物聯(lián)網(wǎng)中間件設(shè)計(jì)方法.計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用.2017,53(16),89-97+186（3）吳斌烽.基于微服務(wù)架構(gòu)的物聯(lián)網(wǎng)中間件設(shè)計(jì).計(jì)算機(jī)科學(xué),2019,46(S1):580-584+604（4）陳海明，石海龍，李勐，崔莉.物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)中間件:挑戰(zhàn)與研究進(jìn)展.計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào).2017,40(08),1725-1749（5）MohammadAsadAbbasi;ZulfiqarA.Memon;NoumanM.Durrani;WaleejHaider;KashifLaeeq;GhulamAliMallah.Amulti-layertrust-basedmiddlewareframeworkforhandlinginteroperabilityissuesinheterogeneousIOTsClusterComputing2021.PP1-284.網(wǎng)絡(luò)資源（1）中智訊在線課程,/list/?160_1.html（2）聯(lián)創(chuàng)物聯(lián)網(wǎng)教育平臺(tái)/Content/index?id=1072（3）51CTO，/art/201610/519026.htm七、課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐課程成績由過程性考核成績和期末考核成績兩部分構(gòu)成，具體考核/評(píng)價(jià)細(xì)則及對(duì)課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見表4。表4課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評(píng)價(jià)細(xì)則課程目標(biāo)123過程性考核課堂表現(xiàn)10（1）根據(jù)課堂出勤情況和課堂回答問題情況進(jìn)行考核，滿分100分。（2）以平時(shí)考核成績乘以其在總評(píng)成績中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績?！獭獭?42實(shí)驗(yàn)15（1）根據(jù)每個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)操作完成情況和實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量單獨(dú)評(píng)分，滿分100分；（2）每次實(shí)驗(yàn)單獨(dú)評(píng)分，取各次實(shí)驗(yàn)成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以實(shí)驗(yàn)成績乘以其在總評(píng)成績中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績。√15作業(yè)25（1）主要考核學(xué)生對(duì)各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次作業(yè)單獨(dú)評(píng)分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績。（3）以作業(yè)成績乘以其在總評(píng)成績中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績?！獭獭?152期末考核50（1）機(jī)試成績100分，成績乘以其在總評(píng)成績中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績。（2）主要考核使用物聯(lián)網(wǎng)中間件結(jié)合對(duì)應(yīng)協(xié)議以及傳感器等元素構(gòu)造典型物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的能力?！獭獭?02010合計(jì)：100分325414八、考核與成績?cè)u(píng)定1.考核方式及成績?cè)u(píng)定考核方式：本課程主要以課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)、作業(yè)、期末測(cè)試等方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核評(píng)價(jià)。考核基本要求：考核總成績由期末測(cè)試成績和過程性考核成績組成。其中：期末測(cè)試成績?yōu)?00分（權(quán)重50%），考試類型為機(jī)試；課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)、作業(yè)等過程性考核成績?yōu)?00分（權(quán)重50%）；過程性考核和期末考試分值分配應(yīng)與教學(xué)大綱各章節(jié)的學(xué)時(shí)基本成比例。2.過程性考核成績的標(biāo)準(zhǔn)過程性考核方式重點(diǎn)考核內(nèi)容、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、所占比重見表5。表5過程性考核方式評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60課堂表現(xiàn)20筆記完整，積極參與教學(xué)活動(dòng)，踴躍回答問題，準(zhǔn)確率大于90%。筆記完整，認(rèn)真參與教學(xué)活動(dòng)，回答問題準(zhǔn)確率大于80%。筆記不完整，偶爾參與教學(xué)活動(dòng)，回答問題準(zhǔn)確率大于70%。上課不認(rèn)真，上課不記筆記，偶爾參與教學(xué)活動(dòng)。上課不認(rèn)真，上課不記筆記，不參與教學(xué)活動(dòng)。作業(yè)50作業(yè)完整，思路清晰，準(zhǔn)確率大于90%。測(cè)試成績優(yōu)秀作業(yè)完整，準(zhǔn)確率大于80%。測(cè)試成績良好不交作業(yè)2次以內(nèi)，準(zhǔn)確率大于70%不交作業(yè)4次以內(nèi)，準(zhǔn)確率大于60%不交作業(yè)5次以上，準(zhǔn)確率小于60