CDIO教育模式在《RFID技術與應用》課程教學改革中的探索與研究

付麗華 李志 馮暖

摘要：《RFID技術與應用》是電子信息類專業(yè)的一門專業(yè)課，該課程綜合了不同專業(yè)領域的技術，應用范圍極其廣泛。本文針對該課程的特點，結合實際情況，提出了在CDIO工程教育理念下，對該課程的教學過程中實施的教學改革方案。在此方案中，強調專業(yè)課知識與基礎課知識相結合、理論知識與實踐經驗相結合，從教學手段、過程和考核辦法等多個教學環(huán)節(jié)入手，來促進學生聽課積極性，改善主動參與學習的程度，從而達到提高教學效果的目的。

關鍵詞：射頻識別 CDIO 教學

RFID技術是物聯(lián)網領域中的研究熱點之一。《射頻識別技術（以下簡稱RFID技術）與應用》課程是電子信息工程專業(yè)的專業(yè)主干課，也是物聯(lián)網技術專業(yè)、物流工程專業(yè)等新興專業(yè)的專業(yè)必修課。

該課程是本專業(yè)具有代表性的一門課程，理論性、綜合性、實踐性都很強，也是一門難度較大的課程。因此研究CDIO工程教育模式在本課程的教學過程中的應用方法，將有利于提高本課程教學的效果，同時為本專業(yè)的其他專業(yè)課教學方法的改革做一個示范。

在該方案中，把傳統(tǒng)理論講授與CDIO模式進行有機結合，同時結合專業(yè)的培養(yǎng)目標、教學計劃、課程群等要求，探索新的實踐教學體系、考核方式與評價手段、教學方法以及質量控制體系等，進行全方位的構思與設計，從教學理念、思路、方法、評價等方面進行改革。

一、教學改革的現狀分析

目前，針對本課程教學改革開展現狀分為以下幾類：

1.教學內容以理論為主、實踐不足

在現有的課程資源中存在以理論為重，實踐學時不足的問題，實踐環(huán)節(jié)只是“插拔式”驗證性實驗，或簡單軟件仿真的驗證實驗。造成了理論與應用脫節(jié)、理論枯燥和實踐的缺乏。

2.簡單的課程內容整合的教學改革

這類課程教學改革僅停留在刪減課程內容，縮減理論學時，延長學生進入企業(yè)等用人單位的實習時間。其結果是：理論和實踐仍然脫節(jié)，沒有找到契合點。

3.物聯(lián)網行業(yè)人才的需求

RFID技術和物聯(lián)網技術屬于電子、計算機和通信技術等多學科的交叉領域。物聯(lián)網被認為是繼計算機、互聯(lián)網之后的第三次信息時代大革命。企業(yè)、行業(yè)對物聯(lián)網技術的關注，使得對物聯(lián)網產業(yè)的專業(yè)人才需求越來越迫切。

基于上述三種情況的分析，本方案致力于創(chuàng)新本課程的教學方法，以CDIO模式引入到課程的教學改革中，實現理論與實踐深度融合的項目驅動式教學，重點研究學生理論與實踐動手能力相結合的培養(yǎng)方案和方法，使學生能夠真正做到理論聯(lián)系實際，在提高課程的教學效果、質量的同時，提高學生的創(chuàng)新、實踐能力。

二、教學內容設計

1.教學方案設計

本方案的具體內容如下：

（1）教學體系創(chuàng)新。該課程采用項目驅動教學，以項目任務為引領，培養(yǎng)學生獲取知識、運用知識、共享知識、傳播知識、發(fā)現知識的能力，以及培養(yǎng)學生構思、設計、實現和運作的能力。

（2）教學內容優(yōu)化。該課程教學內容，包括理論內容與實踐教學方面，選取整個RFID讀寫器的設計為背景，將每個章節(jié)作為一個環(huán)節(jié)、實現某一特定功能來講授和實施，做到以實踐促進理論學習，以項目驅動課程教學。

（3）教學組織有序。采用“提出項目學習知識掌握技能完成項目”的“四環(huán)相扣”教學法，促進學生深度掌握知識點，增強其主觀能動性。通過分組和分工、查閱資料、提出方案、確認方案、最終完成子項目設計與調試，在整個過程中鍛煉學生團隊合作意識和協(xié)作能力。

（4）教學評價合理。該課程設計了科學合理的考評、監(jiān)督方法，對學生的學習過程采用跟蹤性評價，確立“過程性評價”的思想，將學生的理論成績、實踐能力、實踐成果、課堂表現和組長給分等各項評價分解成多項指標進行加權求和，最后給出課程的總評成績。

2.預期的教學目標和能力培養(yǎng)

通過本方案的實施，實現對學生如下能力的培養(yǎng)：

（1）電路設計能力。在本課程中，涉及到的電路設計項目有：讀寫器主板電路設計， LF、HF頻段讀頭設計。上述的設計，有助于提升學生的電路設計能力。

（2）MCU的編程能力。讀寫器的程序以MCU為核心，相關的程序包括：時序控制、編解碼、數據的發(fā)送和接收、聲光電路及顯示模塊的驅動、防碰撞算法的編程等。上述的軟件程序設計，可以進一步提升MCU方面編程能力。

（3）檢測工具使用能力。在項目的調試過程中，需要大量的調試工作，借助各類檢測工具和設備來完成，如：萬用表、示波器和頻譜分析儀等。調試工作，有助于提升學生對調試設備的使用技能。

（4）故障排查和分析能力。在設計與調試的過程，通過問題和現象，判斷相應的故障，并通過理論分析、檢測設備的使用，培養(yǎng)故障分析和排除的能力。

（5）專業(yè)知識的綜合運用能力。讀寫器的設計是一門綜合型很強的項目，幾乎涵蓋了本專業(yè)的所有專業(yè)課程，包括：模、數字電路，高頻技術，通信技術和單片機技術等。通過項目的實施，結合前4項的培養(yǎng)和訓練，可以實現專業(yè)知識的綜合運用，并得到進一步提升。

（6）團隊合作能力。各子項目均通過分組合作的形式進行的。在小組內部，各成員之間分工、合作，各負其責，共同完成。通過項目的進行，再次培養(yǎng)小組成員之間默契和團隊合作精神。

3.擬解決的關鍵問題

（1）加強任課教師的實踐動手能力和教學改革模式的深化理解。教師要不斷進行學習和研討，多方面拓寬個人視野和提高綜合素質。

（2）形成一批項目驅動的實踐教學項目和成品。完成項目作品，并建設一個功能和設施齊全的《RFID技術與應用》課程開放實驗室，并形成一套開放實驗室的管理辦法。

（3）彌補缺少配套教材的不足。結合本課程項目教學的探索，編寫適合CDIO模式的教材。

（4）解決考試方式單一化。進行配套的課程考試改革，建立過程考核方法具體實施方案。

三、項目實施的方案

1.項目分解及教學環(huán)節(jié)設計

本課程實施的項目，圍繞RFID讀寫器的設計，以模塊的形式，將項目分解為二級單元項目，其中一部分的二級單元項目進一步劃分為三級子項目，采用了由淺入深，循序漸進的方法，完成項目教學。

6個單元項目分別如下：RFID系統(tǒng)的構成、電感耦合方式前端電路設計、LF和HF頻段產品設計、微波頻段RFID產品、RFID技術在物聯(lián)網中的應用。

在教學過程中，由教師提出各單元子項目，然后進行相關知識講解，最后學生掌握設計方法和設計思路，設計完成各子項目，進而完成四級項目，最終完成三級項目的設計和制作。

2.項目的實施流程

教學內容的改革決定了“以教師為主導、以學生為主體、以項目為主線”的教學原則。在教學過程中實施的步驟如下：

（1）提出項目。指導教師首先提出項目，給出具體的任務和指標。以項目為驅動，使學生從一開始就帶著設計任務進入學習狀態(tài)。

（2）學習知識。為了完成項目，學生要學習儲備知識，提供解決方案。然后完成項目設計，將新的知識融入到對應的項目中，注重能力培養(yǎng)，突出實用性、適用性和先進性。

（3）掌握技能。在項目的實施過程中，由教師引領，以小組的形式進行項目方案的論證、實施，團隊協(xié)作解決在實施過程中遇到的困難和問題，進而掌握技能。

（4）完成項目。在單元子項目完成后進行歸納、總結，結合主項目進行探索和提高，最終將各個子項目匯總成主項目。

在完成上述四個環(huán)節(jié)后，一個主項目基本能夠完成。

四、考核方法

考核環(huán)節(jié)的設計是教學設計的重要組成部分，在CDIO課程教學中，考試方式將進行徹底改革。將考核貫穿在整個項目的各個環(huán)節(jié)和過程中，側重對項目設計能力的考核。改革后的成績組成如下：

第一，平時成績占10%。第二，項目設計制作技能考核占60%，包括：項目實操考試占20%，理論考核占40%。第三，項目過程表現占30%，由全組成績、組長給組員的排序成績和教師考核成績進行綜合評定。

以上三項之和為本課程的成績。

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作者簡介：付麗華，1972—，女，滿族，遼寧人，沈陽工學院，教師，副教授，碩士學位，研究方向：自動識別產品及系統(tǒng)設計。