工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎-智能制造-課程教學大綱

《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎》本科課程教學大綱一、課程基本信息課程名稱（中文）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎（英文）FundamentalsofIndustrialInternet課程代碼2080480課程學分2課程學時32理論學時28實踐學時4開課學院機電學院適用專業(yè)與年級智能制造工程，二年級課程類別與性質專業(yè)基礎必修課考核方式考試選用教材工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術及應用華中科技大學出版社2021年12月第1版是否為馬工程教材否先修課程智能制造概論2080478（3學分）課程簡介工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為互聯(lián)網(wǎng)和新一代信息技術與制造業(yè)深度融合的產物，是加速數(shù)字化轉型的基石。本課程匯聚互聯(lián)網(wǎng)基礎原理、系統(tǒng)技術、全面性平臺應用等多方面知識點，系統(tǒng)地介紹了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的體系架構、關鍵技術和典型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺與應用實踐案例，幫助同學們全面了解工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概念、技術及應用。著重介紹：(1)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的概念、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、智能制造之間的關系；(2)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎技術物聯(lián)網(wǎng)技術、網(wǎng)絡通信技術、云計算技術、工業(yè)大數(shù)據(jù)技術、信息安全技術；(3)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構、網(wǎng)絡架構、數(shù)據(jù)體系和安全體系(4)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡連接技術工廠內外網(wǎng)絡、工業(yè)設備/產品接入與聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的標識解析，5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)；(5)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺邊緣層技術邊緣計算、工業(yè)大數(shù)據(jù)采集；(6)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺數(shù)據(jù)層技術工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)管理、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析；(7)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合層技術數(shù)字孿生、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與數(shù)字孿生、信息物理系統(tǒng)（CPS）；(8)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺應用層技術工業(yè)軟件應用開發(fā)技術、微服務技術(9)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全技術接入安全技術、平臺安全技術、訪問安全技術、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與區(qū)塊鏈(10)典型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺和應用實踐國外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺、國內工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)典型應用、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應用。本課程理論聯(lián)系實際，從智能制造的角度，講述工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)具體概念和技術，同時輔以對應的工業(yè)實際產品介紹和應用案例分析，以加深同學們的課堂理解，培養(yǎng)實際工程應用能力。選課建議與學習要求本課程適合于智能制造、機械設計制造及自動化等專業(yè)二、三年級的本科生修學，要求學生具有高等數(shù)學、大學物理、電工基礎、信息技術、智能制造概論等方面的基礎知識和技能，能基本掌握常見網(wǎng)絡連接、邊緣計算、大數(shù)據(jù)、數(shù)字孿生和安全等技術，對網(wǎng)絡平臺及應用有一個基本的了解。二、課程目標與畢業(yè)要求（一）課程目標類型序號內容知識目標1了解工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎技術和系統(tǒng)架構，熟悉各種基礎技術的基本原理、實現(xiàn)方法和具體現(xiàn)場實施。2熟悉常用設備的使用，可對不同規(guī)模大小的網(wǎng)絡系統(tǒng)進行初步的定性分析。技能目標3綜合運用所學知識，正確選用設備進行系統(tǒng)集成、功能仿真、測試驗證和解決實際問題的能力4具有查閱相關設備技術規(guī)格、使用維護手冊的能力素養(yǎng)目標(含課程思政目標)5培養(yǎng)自我學習的意識與能力，具備在相關領域跟蹤、發(fā)展新理論、新知識及新技術的能力6培養(yǎng)科學嚴謹、求真務實的學習態(tài)度和工作作風，及創(chuàng)新精神和工匠精神（二）課程支撐的畢業(yè)要求1工程知識：能夠將數(shù)學、自然科學、工程基礎和專業(yè)知識用于解決機械產品設計、制造和運行控制等有關的機械領域復雜工程問題。（能夠將數(shù)學、自然科學、工程基礎和專業(yè)知識用于解決智能制造工程領域的復雜工程問題。）1-3：具有解決機械設計制造及其自動化（智能制造工程）問題所需的專業(yè)基礎知識及其應用能力。2問題分析：能夠應用數(shù)學、自然科學和工程科學的基本原理，識別、表達、并通過文獻分析機械設計制造及其自動化（智能制造工程）領域的復雜工程問題，以獲得有效結論。2-1：能夠運用專業(yè)基礎知識等相關理論，識別和判斷復雜機械設計制造及其自動化（智能制造工程）問題的關鍵技術和關鍵參數(shù)。2-2：能認識到解決復雜機械設計制造及其自動化（智能制造工程）問題有多種方案，并能通過文獻研究分析尋求（工程問題的）有效解決方案。4研究：能夠基于科學原理并采用科學方法對機械設計制造及其自動化（智能制造工程）領域的復雜工程技術問題進行研究，包括設計實驗、分析與解釋數(shù)據(jù)，并通過信息綜合得到合理有效的結論。4-2：能夠根據(jù)實驗方案構建實驗系統(tǒng)或過程，并能進行實驗。（三）畢業(yè)要求與課程目標的關系畢業(yè)要求指標點支撐度課程目標對指標點的貢獻度1工程知識1-3H1了解工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎技術和系統(tǒng)架構，熟悉各種基礎技術的基本原理、實現(xiàn)方法和具體現(xiàn)場實施。60%2熟悉常用設備的使用，可對不同規(guī)模大小的網(wǎng)絡系統(tǒng)進行初步的定性分析30%4具有查閱相關設備技術規(guī)格、使用維護手冊的能力10%2問題分析2-1H3綜合運用所學知識，正確選用設備進行系統(tǒng)集成、功能仿真、測試驗證和解決實際問題的能力100%2-2M100%4研究4-2L5培養(yǎng)自我學習的意識與能力，具備在相關領域跟蹤、發(fā)展新理論、新知識及新技術的能力50%L6培養(yǎng)科學嚴謹、求真務實的學習態(tài)度和工作作風，及創(chuàng)新精神和工匠精神50%三、課程內容與教學設計（一）各教學單元預期學習成果與教學內容第1章.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概論（2課時理論）1.預期學習成果1）了解工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎技術和系統(tǒng)架構，熟悉各種基礎技術的基本原理、實現(xiàn)方法和具體現(xiàn)場實施。2）具有查閱相關設備技術規(guī)格、使用維護手冊的能力3）培養(yǎng)自我學習的意識與能力，具備在相關領域跟蹤、發(fā)展新理論、新知識及新技術的能力4）培養(yǎng)科學嚴謹、求真務實的學習態(tài)度和工作作風，及創(chuàng)新精神和工匠精神2.教學內容1）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基本概念和發(fā)展現(xiàn)狀2）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與普通互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和智能制造的區(qū)別和聯(lián)系第2章.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎技術介紹（2課時理論）1.預期學習成果1）了解工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎技術和系統(tǒng)架構，熟悉各種基礎技術的基本原理、實現(xiàn)方法和具體現(xiàn)場實施。2）具有查閱相關設備技術規(guī)格、使用維護手冊的能力3）培養(yǎng)自我學習的意識與能力，具備在相關領域跟蹤、發(fā)展新理論、新知識及新技術的能力2.教學內容1）物聯(lián)網(wǎng)技術2）網(wǎng)絡通信技術3）云計算技術4）工業(yè)大數(shù)據(jù)技術5）信息安全技術工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構（2課時理論）1.預期學習成果1）了解工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎技術和系統(tǒng)架構，熟悉各種基礎技術的基本原理、實現(xiàn)方法和具體現(xiàn)場實施。2）熟悉常用設備的使用，可對不同規(guī)模大小的網(wǎng)絡系統(tǒng)進行初步的定性分析。3）綜合運用所學知識，正確選用設備進行系統(tǒng)集成、功能仿真、測試驗證和解決實際問題的能力4）具有查閱相關設備技術規(guī)格、使用維護手冊的能力5）培養(yǎng)自我學習的意識與能力，具備在相關領域跟蹤、發(fā)展新理論、新知識及新技術的能力2.教學內容1）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構2）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡架構3）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)體系4）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全體系工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡連接技術（6課時理論）1.預期學習成果1）了解工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎技術和系統(tǒng)架構，熟悉各種基礎技術的基本原理、實現(xiàn)方法和具體現(xiàn)場實施。2）熟悉常用設備的使用，可對不同規(guī)模大小的網(wǎng)絡系統(tǒng)進行初步的定性分析3）具有查閱相關設備技術規(guī)格、使用維護手冊的能力4）培養(yǎng)自我學習的意識與能力，具備在相關領域跟蹤、發(fā)展新理論、新知識及新技術的能力2.教學內容1）工廠網(wǎng)絡架構（1課時）2）工廠設備接入與并網(wǎng)（2課時）3）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標識解析（1課時）4）5G與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)（2課時）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺邊緣層技術（2課時理論）1.預期學習成果1）了解工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎技術和系統(tǒng)架構，熟悉各種基礎技術的基本原理、實現(xiàn)方法和具體現(xiàn)場實施。2）熟悉常用設備的使用，可對不同規(guī)模大小的網(wǎng)絡系統(tǒng)進行初步的定性分析3）具有查閱相關設備技術規(guī)格、使用維護手冊的能力4）培養(yǎng)自我學習的意識與能力，具備在相關領域跟蹤、發(fā)展新理論、新知識及新技術的能力2.教學內容1）邊緣計算2）工業(yè)大數(shù)據(jù)采集工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺數(shù)據(jù)層技術（2課時理論）1.預期學習成果1）了解工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎技術和系統(tǒng)架構，熟悉各種基礎技術的基本原理、實現(xiàn)方法和具體現(xiàn)場實施。2）熟悉常用設備的使用，可對不同規(guī)模大小的網(wǎng)絡系統(tǒng)進行初步的定性分析3）具有查閱相關設備技術規(guī)格、使用維護手冊的能力4）培養(yǎng)自我學習的意識與能力，具備在相關領域跟蹤、發(fā)展新理論、新知識及新技術的能力2.教學內容1）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)管理2）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺融合層技術（2課時理論）1.預期學習成果1）了解工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎技術和系統(tǒng)架構，熟悉各種基礎技術的基本原理、實現(xiàn)方法和具體現(xiàn)場實施。2）熟悉常用設備的使用，可對不同規(guī)模大小的網(wǎng)絡系統(tǒng)進行初步的定性分析3）具有查閱相關設備技術規(guī)格、使用維護手冊的能力4）培養(yǎng)自我學習的意識與能力，具備在相關領域跟蹤、發(fā)展新理論、新知識及新技術的能力2.教學內容1）數(shù)字孿生的關鍵技術和實際應用2）信息物理系統(tǒng)（CPS）的概念、特點和關鍵技術工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺應用層技術（2課時理論）1.預期學習成果1）了解工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎技術和系統(tǒng)架構，熟悉各種基礎技術的基本原理、實現(xiàn)方法和具體現(xiàn)場實施。2）熟悉常用設備的使用，可對不同規(guī)模大小的網(wǎng)絡系統(tǒng)進行初步的定性分析3）具有查閱相關設備技術規(guī)格、使用維護手冊的能力4）培養(yǎng)自我學習的意識與能力，具備在相關領域跟蹤、發(fā)展新理論、新知識及新技術的能力2.教學內容1）工業(yè)軟件開發(fā)技術（以一個實際軟件開發(fā)流程為例）2）工業(yè)APP開發(fā)技術工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的安全技術（2課時理論）1.預期學習成果1）了解工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎技術和系統(tǒng)架構，熟悉各種基礎技術的基本原理、實現(xiàn)方法和具體現(xiàn)場實施。2）熟悉常用設備的使用，可對不同規(guī)模大小的網(wǎng)絡系統(tǒng)進行初步的定性分析3）具有查閱相關設備技術規(guī)格、使用維護手冊的能力4）培養(yǎng)自我學習的意識與能力，具備在相關領域跟蹤、發(fā)展新理論、新知識及新技術的能力2.教學內容1）接入安全技術2）平臺安全技術3）訪問安全技術4）區(qū)塊鏈技術典型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺和行業(yè)實踐（2課時理論）1.預期學習成果1）了解工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎技術和系統(tǒng)架構，熟悉各種基礎技術的基本原理、實現(xiàn)方法和具體現(xiàn)場實施。2）熟悉常用設備的使用，可對不同規(guī)模大小的網(wǎng)絡系統(tǒng)進行初步的定性分析3)綜合運用所學知識，正確選用設備進行系統(tǒng)集成、功能仿真、測試驗證和解決實際問題的能力4）培養(yǎng)自我學習的意識與能力，具備在相關領域跟蹤、發(fā)展新理論、新知識及新技術的能力5）培養(yǎng)科學嚴謹、求真務實的學習態(tài)度和工作作風，及創(chuàng)新精神和工匠精神2.教學內容1）國內外工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺介紹2）典型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用案例（二）教學單元對課程目標的支撐關系課程目標教學單元123456第1章.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概論√√√√第2章.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎技術介紹√√√√第3章.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構√√√√√√第4章.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡連接技術√√√√√第5章.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺邊緣層技術√√√√√第6章.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺數(shù)據(jù)層技術√√√√√第7章.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺融合層技術√√√√√第8章.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺應用層技術√√√√√第9章.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的安全技術√√√√√第10章.典型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺和行業(yè)實踐√√√√√（三）課程教學方法與學時分配教學單元教與學方式考核方式學時分配理論實踐小計第1章.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)概論1.講授法（授課）2.自主學習1.作業(yè)評價2.期末考試202第2章.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎技術介紹1.講授法（授課）2.討論法（對幾個主要基礎技術進行主題討論）3.自主學習1.作業(yè)評價2.期末考試202第3章.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系架構1.講授法（授課）2.自主學習1.作業(yè)評價2.期末考試202第4章.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡連接技術1.講授法（授課）2.討論法（對有線和無線兩大主題討論）3.自主學習1.作業(yè)評價2.期末考試606第5章.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺邊緣層技術1.講授法（授課）2.自主學習1.作業(yè)評價2.期末考試202第6章.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺數(shù)據(jù)層技術講授法（授課）討論法（主題討論)自主學習1.作業(yè)評價2.期末考試202第7章.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺融合層技術1.講授法（授課）2.討論法（主題討論）3.自主學習1.作業(yè)評價2.期末考試202第8章.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺應用層技術1.講授法（授課）2.自主學習1.作業(yè)評價2.期末考試202第9章.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的安全技術1.講授法（授課）2.討論法（幾種基本安全技術的主題討論）3.自主學習1.作業(yè)評價2.期末考試202第10章.典型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺和行業(yè)實踐1.講授法（授課）2.自主學習1.作業(yè)評價2.討論提問,導師即時評價202期中小結和期末復習討論提問,老師即時評價討論提問,導師即時評價404合計28028（四）課內實驗項目與基本要求序號實驗項目名稱目標要求與主要內容實驗時數(shù)實驗類型1大數(shù)據(jù)采集實踐教學基于低代碼平臺，向學生展示傳感器建模、數(shù)據(jù)驅動和圖形顯示等環(huán)節(jié)2演示型2無線連接技術實踐教學設計和驗證一個4G/5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)最小化實驗系統(tǒng)2設計型/驗證型實驗類型：①演示型②驗證型③設計型④綜合型四、課程思政教學設計課程教學過程中在教、學、成果評價三個層次上融入思政元素，通過展示我國在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領域的成就和貢獻，激發(fā)學生的愛國情懷和創(chuàng)新意識；通過介紹工匠精神在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領域的應用，培養(yǎng)學生的職業(yè)素養(yǎng)和社會責任感。為有效發(fā)揮專業(yè)課的立德樹人作用，從單個設備，各功能子系統(tǒng)以及整個工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)體系