物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)“RFID技術(shù)與應(yīng)用”課程建設(shè)實(shí)踐

利節(jié)，向毅，陳國(guó)榮，熊茜

2009年11月3日，溫家寶向首都科技界發(fā)表了題為《讓科技引領(lǐng)中國(guó)可持續(xù)發(fā)展》的講話，強(qiáng)調(diào)科學(xué)選擇新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)非常重要，并指示要著力突破傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)。2010年1月19日，吳邦國(guó)在參觀無(wú)錫物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究院時(shí)指出，要培育發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)等新興產(chǎn)業(yè)，確保我國(guó)在新一輪國(guó)際經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。我國(guó)高層領(lǐng)導(dǎo)人的一系列重要講話以及政府的相關(guān)政策措施表明：大力發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)將成為今后一項(xiàng)具有國(guó)家戰(zhàn)略意義的重要決策。因此，在國(guó)家大力倡導(dǎo)下，逐漸形成了物聯(lián)網(wǎng)工程這個(gè)新興學(xué)科。

2010年，教育部公布了140個(gè)與戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)相關(guān)的本科新專業(yè)，其中約有一半的新專業(yè)都與物聯(lián)網(wǎng)有關(guān)。可見(jiàn)，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)屬于新學(xué)科，其培養(yǎng)計(jì)劃和教學(xué)課程都處于摸索過(guò)程中。

一、背景與現(xiàn)狀

（一）物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)發(fā)展背景

經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)呈現(xiàn)出雙向發(fā)展的趨勢(shì)。從橫向來(lái)看，帶領(lǐng)全國(guó)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)發(fā)展的是一批科研型大學(xué)，且以郵電類大學(xué)為主，他們的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)通常確定為自動(dòng)化或者通信方向。從縱向來(lái)看，隨著物聯(lián)網(wǎng)工程逐漸發(fā)展，越來(lái)越多的應(yīng)用型大學(xué)和高職院校也大力推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)建設(shè)，這些學(xué)校的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)通常確定為計(jì)算機(jī)方向。

發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的經(jīng)驗(yàn)和資源大部分都依賴于第一批科研型大學(xué)，而應(yīng)用型院校則存在一定的“水土不服”。例如，一方面教材大都是從自動(dòng)化和現(xiàn)代通信的角度編寫的，而應(yīng)用型院校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)多隸屬于計(jì)算機(jī)系，培養(yǎng)計(jì)劃也是從計(jì)算機(jī)嵌入方向制訂的，最終導(dǎo)致學(xué)生的基礎(chǔ)理論不足，對(duì)教材內(nèi)容幾乎看不懂，且不感興趣。另一方面，由于購(gòu)買的RFID實(shí)驗(yàn)設(shè)備偏向于學(xué)生動(dòng)手操作，通過(guò)編寫代碼實(shí)現(xiàn)RFID系統(tǒng)，所以現(xiàn)有的理論課內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容幾乎沒(méi)有關(guān)聯(lián)度［1-3］。

“RFID技術(shù)及應(yīng)用”作為物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)最核心的專業(yè)課程，為了讓學(xué)生更好地掌握知識(shí)，增強(qiáng)動(dòng)手能力，培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才，結(jié)合計(jì)算機(jī)學(xué)科的優(yōu)勢(shì)，探索課程建設(shè)與教學(xué)改革具有重要意義。

（二）“RFID技術(shù)與應(yīng)用”課程概述

RFID技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的重要組成部分，由閱讀器、應(yīng)答器、高層等組成。在RFID系統(tǒng)中，識(shí)別信息存放在應(yīng)答器載體中，應(yīng)答器中存放的識(shí)別信息由閱讀器獨(dú)處，在一些應(yīng)用中，閱讀器不僅可以獨(dú)處存放的信息，而且可以對(duì)應(yīng)答器寫入數(shù)據(jù)，讀寫過(guò)程通過(guò)雙方之間的無(wú)線通信來(lái)實(shí)現(xiàn)。2012年重慶科技學(xué)院正式招收物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的本科學(xué)生，并把“RFID技術(shù)及應(yīng)用”作為物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的核心課程。

二、“RFID技術(shù)與應(yīng)用”課程建設(shè)

物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)主要培養(yǎng)三類人才：電子設(shè)備技術(shù)與芯片設(shè)計(jì)技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通訊、系統(tǒng)集成與應(yīng)用。由于本校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)隸屬于計(jì)算機(jī)科學(xué)，因此計(jì)算機(jī)學(xué)科下的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)應(yīng)從物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)和集成來(lái)進(jìn)行人才培養(yǎng)，建立專業(yè)的獨(dú)特性和課程體系的完整性［4-5］。

（一）課程定位

在物聯(lián)網(wǎng)工程人才培養(yǎng)目標(biāo)中，明確“RFID技術(shù)與應(yīng)用”課程是一門最核心的專業(yè)課程，根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標(biāo)，進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。該課程培養(yǎng)學(xué)生在RFID技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新上所需要的理論知識(shí)（包括工作原理和系統(tǒng)設(shè)計(jì)等內(nèi)容）和應(yīng)用開(kāi)發(fā)（包括設(shè)備組裝和接口程序編寫等技術(shù)）能力。

（二）課程設(shè)計(jì)

“RFID技術(shù)與應(yīng)用”課程設(shè)計(jì)的目的在于培養(yǎng)和提高學(xué)生設(shè)計(jì)RFID應(yīng)用系統(tǒng)和開(kāi)發(fā)實(shí)際系統(tǒng)的能力。因此，要將物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)相關(guān)項(xiàng)目引入課程體系，使學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容和動(dòng)手內(nèi)容都圍繞項(xiàng)目來(lái)設(shè)計(jì)。還要根據(jù)學(xué)生的水平、培養(yǎng)計(jì)劃和實(shí)驗(yàn)室設(shè)備條件，結(jié)合課堂理論教學(xué)內(nèi)容確定課程設(shè)計(jì)的任務(wù)。并體現(xiàn)學(xué)生前期所學(xué)的理論知識(shí)和綜合能力，使學(xué)生掌握RFID應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和測(cè)試方法。

在課程設(shè)計(jì)中，以小組為單位，實(shí)行組長(zhǎng)負(fù)責(zé)制，每個(gè)小組的同學(xué)不超過(guò)5名。將項(xiàng)目的需求分析分發(fā)給各個(gè)小組，小組成員共同討論項(xiàng)目的實(shí)施方案和實(shí)施流程，由組長(zhǎng)分配組員工作任務(wù)。指導(dǎo)老師與各小組分別討論實(shí)施方案的可行性，并給予修改的時(shí)間。隨后各組進(jìn)行具體的項(xiàng)目實(shí)施。在課程設(shè)計(jì)結(jié)束時(shí)，每個(gè)小組都要撰寫詳細(xì)的課程設(shè)計(jì)報(bào)告，尤其要強(qiáng)調(diào)研發(fā)過(guò)程中所遇到的困難和解決的方法，并提交完整的軟硬件設(shè)計(jì)報(bào)告。

（三）教學(xué)要求

通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠自己設(shè)計(jì)一個(gè)完整的RFID系統(tǒng)，包括從閱讀器和應(yīng)答器的選型和標(biāo)準(zhǔn)選擇，到運(yùn)行環(huán)境與接口方式的設(shè)計(jì)。并且運(yùn)用實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)和設(shè)備，能夠動(dòng)手開(kāi)發(fā)自己設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，包括從閱讀器和應(yīng)答器的組裝，到應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)。培養(yǎng)學(xué)生不僅擁有扎實(shí)的理論知識(shí)，而且具備較強(qiáng)的動(dòng)手操作能力，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)應(yīng)用創(chuàng)新型人才的目標(biāo)。

通過(guò)課程教學(xué)工作，使學(xué)生了解射頻識(shí)別技術(shù)概念，熟悉相關(guān)無(wú)線傳輸頻率、電磁波、天線等通信理論概念，理解現(xiàn)代通信的數(shù)據(jù)傳輸（編碼解碼和調(diào)制解調(diào)）工作原理，掌握射頻識(shí)別技術(shù)的系統(tǒng)構(gòu)造及應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)系統(tǒng)并分析集成系統(tǒng)的能力。

（四）實(shí)驗(yàn)環(huán)境

1.安排實(shí)驗(yàn)課程

根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，參考學(xué)生在本課程之前所參與的競(jìng)賽和課程設(shè)計(jì)，并根據(jù)學(xué)生的理論基礎(chǔ)設(shè)置難度適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)課題，既要符合學(xué)生的理解度，又要能提高學(xué)生的動(dòng)手操作能力。

2.全開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室

由于課內(nèi)實(shí)驗(yàn)有限，因此應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生參加社會(huì)工程實(shí)踐，提高動(dòng)手能力和工程項(xiàng)目能力。結(jié)合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)校要為學(xué)生提供全開(kāi)放的指定實(shí)驗(yàn)室，由專門的實(shí)驗(yàn)老師指導(dǎo)和答疑，為學(xué)生提供良好的自主操作環(huán)境和硬件保障。

（五）多元考核

改變傳統(tǒng)的一次性期末考試的考核方式，注重綜合評(píng)價(jià)，采用兩種方式考核，學(xué)生可選擇其一。（1）期末考試?yán)碚摮煽?jī)占40%，實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容占60%。學(xué)生必須獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)課的所有實(shí)驗(yàn)，并保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的正確性和真實(shí)性。（2）項(xiàng)目考核占60%，實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容占40%。對(duì)于掌握知識(shí)較好且動(dòng)手能力強(qiáng)的學(xué)生，給一個(gè)RFID系統(tǒng)的需求分析，讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)RFID系統(tǒng)并提出實(shí)施方案。在每節(jié)實(shí)驗(yàn)課結(jié)束后，增加學(xué)生口試，要求學(xué)生闡述所做的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。

三、結(jié)語(yǔ)

從培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才出發(fā)，為培養(yǎng)適合企業(yè)需要的物聯(lián)網(wǎng)人才，大力推進(jìn)了“RFID技術(shù)與應(yīng)用”課程建設(shè)，重視學(xué)生基于已學(xué)知識(shí)點(diǎn)的設(shè)計(jì)能力和實(shí)踐能力培養(yǎng)，探索構(gòu)建了一套完備的課程教學(xué)體系。實(shí)踐表明：符合培養(yǎng)應(yīng)用創(chuàng)新型人才的辦學(xué)宗旨，為企業(yè)輸送了理論結(jié)合實(shí)踐的綜合性應(yīng)用人才。

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