公安院校物聯(lián)網(wǎng)概論教學(xué)設(shè)計(jì)初探

董齊芬+蔡永新

摘 要： 根據(jù)公安院校物聯(lián)網(wǎng)概論課程的教學(xué)目標(biāo)與要求進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。以“RFID原理與應(yīng)用”為例，采用懸念教學(xué)、課堂互動(dòng)、案例討論等多種教學(xué)方法，在新課引入、RFID基本知識(shí)學(xué)習(xí)、公安應(yīng)用案例等三個(gè)階段對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行精心設(shè)計(jì)。實(shí)踐證明，這種教學(xué)設(shè)計(jì)能夠吸引學(xué)生注意力與興趣，激發(fā)學(xué)生思考和提升學(xué)生課堂參與熱情，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)并探討物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在具體公安工作中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞： 物聯(lián)網(wǎng)概論； RFID； 教學(xué)設(shè)計(jì)； 教學(xué)方法

中圖分類號(hào)：TP309 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1006-8228（2017）06-90-03

Exploration on the teaching design for “Introduction to Internet of Things”

in public security colleges

Dong Qifen1， Cai Yongxin2

（1. Department of Computer and Information technology， Zhejiang Police College， Hangzhou， Zhejiang 310053， China；

2. Information and Communication Section of Wenling Public Security Bureau）

Abstract： Teaching designed according to the teaching objectives and requirements of the "Introduction to Internet of Things" course in public security colleges. Taking the “RFID Principle and Application” as an example， using a variety of teaching methods such as suspense teaching， classroom interaction and case discussion， the teaching contents are carefully designed in three teaching stages of the introduction of new lessons， the RFID basic knowledge learning and the application case in public security. Practice has proved that this teaching design can attract students' attention and interest， stimulate students' thinking and improve students' classroom participation enthusiasm， guide students to discover and explore the application of Internet of Things technology in public security work.

Key words： Introduction to Internet of Things； RFID； teaching design； teaching methods

0 引言

物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)概念的延伸和擴(kuò)展，指凡是由傳感器和傳感技術(shù)而感知物體的特性來(lái)按照固定的協(xié)議實(shí)現(xiàn)任何時(shí)候物與物之間、人和物之間、人與人之間互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別定位跟蹤管理的網(wǎng)絡(luò)[1]。特別地，將涉及到公安工作的“人員”、“車輛”及“物品”納入到物聯(lián)網(wǎng)，可以實(shí)現(xiàn)警察與各種“物”的交互，從而構(gòu)成全方位、立體化的打、防、管、控作戰(zhàn)體系，實(shí)現(xiàn)警務(wù)資源的優(yōu)化配置，實(shí)現(xiàn)協(xié)同、高效、創(chuàng)新的新型警務(wù)模式[2-3]。可見(jiàn)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)實(shí)現(xiàn)公安部提出的“科技強(qiáng)警”戰(zhàn)略具有重要意義。為使學(xué)生將來(lái)開(kāi)展物聯(lián)網(wǎng)在公安工作中的應(yīng)用打下基礎(chǔ)，能在“科技強(qiáng)警”戰(zhàn)略實(shí)現(xiàn)過(guò)程中有所作為，浙江警察學(xué)院率先在公安院校中開(kāi)設(shè)了物聯(lián)網(wǎng)概論專業(yè)選修課程。教學(xué)對(duì)象是網(wǎng)絡(luò)安全與執(zhí)法專業(yè)的大二學(xué)生。每個(gè)教學(xué)班的選修人數(shù)控制在30人以內(nèi)。

目前很多普通高校已開(kāi)設(shè)了物聯(lián)網(wǎng)概論課程，也有教師對(duì)開(kāi)展這一新興課程的教學(xué)進(jìn)行了有益探索[4-5]。但公安高等教育屬于警察職業(yè)，其教育人才模式具有特殊性，故不能拿普通院校的物聯(lián)網(wǎng)概論教學(xué)模式直接套用。對(duì)于公安院校網(wǎng)絡(luò)安全與執(zhí)法專業(yè)而言，其整體目標(biāo)就是培養(yǎng)學(xué)術(shù)成為一名合格的網(wǎng)絡(luò)警察。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)概論的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握物聯(lián)網(wǎng)的基本知識(shí)和關(guān)鍵技術(shù)的基本原理，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)解決公安工作實(shí)際需求的能力。因此，在公安院校的物聯(lián)網(wǎng)概論課程教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)特別注意如何引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)并探討物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在具體的公安工作中的應(yīng)用。RFID是物聯(lián)網(wǎng)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，在公安工作中剛嶄露頭角，比如交通管理[6]、電動(dòng)車防盜[7]、物證管理、套牌車輛自動(dòng)識(shí)別等，其應(yīng)用潛力不可估量。因此我們選擇該教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行公安院校物聯(lián)網(wǎng)概論教學(xué)設(shè)計(jì)的探索，以期達(dá)到拋磚引玉之效。

1 “RFID原理與應(yīng)用”為例的教學(xué)設(shè)計(jì)

“RFID原理與應(yīng)用”一節(jié)的主要教學(xué)目標(biāo)是：掌握RFID的基本原理，探究RFID在公安中的應(yīng)用。針對(duì)該教學(xué)目標(biāo)，我們將本節(jié)教學(xué)內(nèi)容劃分為新課引入、RFID基本知識(shí)學(xué)習(xí)、公安應(yīng)用案例等三個(gè)階段進(jìn)行。每個(gè)階段的教學(xué)設(shè)計(jì)均注重吸引學(xué)生興趣、激發(fā)學(xué)生在課堂上的參與熱情。下面談?wù)勅绾尉脑O(shè)計(jì)每個(gè)階段的教學(xué)過(guò)程。

1.1 新課引入

為盡可能地吸引學(xué)生的注意力，在課程的開(kāi)始，組織學(xué)生帶著以下兩個(gè)問(wèn)題觀看一段兩分鐘的“智能小區(qū)一卡通應(yīng)用”視頻：①視頻中有哪些超酷的智能自動(dòng)化場(chǎng)景？②實(shí)現(xiàn)這些智能自動(dòng)化場(chǎng)景的“道具”是什么？

通過(guò)和學(xué)生互動(dòng)討論，總結(jié)出：受害女子手上的萬(wàn)能卡，以及車庫(kù)門、停車位、受害女子附近的墻上、搶劫犯搶到的包里的“道具”共同實(shí)現(xiàn)了車庫(kù)門的自動(dòng)打開(kāi)、停車位的尋找與打開(kāi)、受害人報(bào)警與定位、搶劫犯的定位等這些超酷的智能自動(dòng)化場(chǎng)景。

進(jìn)一步，為激發(fā)學(xué)生們對(duì)新知識(shí)的渴望，教師可采用自問(wèn)自答的方式引出新課內(nèi)容：但是，大家應(yīng)該已經(jīng)觀察到，這些“道具”之間根本沒(méi)有直接接觸，為什么會(huì)有這么神奇的功能呢？實(shí)際上，這就是通過(guò)RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)的！

1.2 RFID的基本知識(shí)

首先，介紹RFID是什么：RFID是Radio Frequency Identification的縮寫，即無(wú)線射頻識(shí)別，俗稱電子標(biāo)簽。RFID技術(shù)是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識(shí)別工作無(wú)須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。

接著，講授構(gòu)成RFID系統(tǒng)的三大組件，即標(biāo)簽、閱讀器、天線。在講授過(guò)程中，①通過(guò)實(shí)物展示來(lái)增強(qiáng)學(xué)生對(duì)RFID系統(tǒng)的直觀認(rèn)識(shí)，從而避免出現(xiàn)由于太過(guò)抽象使學(xué)生昏昏欲睡的尷尬局面；②在講授三種類型的標(biāo)簽（主動(dòng)式、被動(dòng)式、半主動(dòng)式）時(shí)，故意不提及半主動(dòng)式標(biāo)簽完成通信和被動(dòng)式標(biāo)簽完成計(jì)算、通信等工作的驅(qū)動(dòng)力來(lái)源，而是讓學(xué)生來(lái)發(fā)現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題。接著，老師會(huì)再給學(xué)生先留個(gè)懸念，只是告訴學(xué)生講到RFID工作原理的時(shí)候會(huì)得到答案。這有助于吸引學(xué)生對(duì)下一步教學(xué)內(nèi)容的興趣。

然后，結(jié)合圖1所示經(jīng)典示意圖分析RFID系統(tǒng)的工作原理。為便于理解，將RFID系統(tǒng)的工作原理以圖2流程圖形式展示給學(xué)生。利用這種方法，學(xué)生不但掌握了RFID系統(tǒng)的原理，而且不少學(xué)生能夠主動(dòng)解答之前留下的懸念，即半主動(dòng)式標(biāo)簽完成通信和被動(dòng)式標(biāo)簽完成計(jì)算、通信等工作的驅(qū)動(dòng)力來(lái)源于標(biāo)簽進(jìn)入閱讀器電磁場(chǎng)后產(chǎn)生的感應(yīng)電流。

為培養(yǎng)學(xué)生理論應(yīng)用于實(shí)踐的能力，回到卡通視頻，邀請(qǐng)一位同學(xué)與大家分享其中的智能自動(dòng)化場(chǎng)景是如何實(shí)現(xiàn)的，并鼓勵(lì)其他同學(xué)作補(bǔ)充。經(jīng)過(guò)三至四位同學(xué)的分析，可以得到比較完美的答案。教師再作補(bǔ)充點(diǎn)評(píng)。

為使學(xué)生更深入理解RFID技術(shù)，還需對(duì)RFID與條形碼進(jìn)行比較分析。但我們并不直接講授這兩者之間的區(qū)別，而是進(jìn)行如下的教學(xué)步驟：

教師：大家還有什么疑問(wèn)嗎？

學(xué)生：就前面講授的內(nèi)容而言，我都能聽(tīng)懂，但是總感覺(jué)RFID技術(shù)和超市結(jié)算時(shí)接觸到的條形碼技術(shù)有點(diǎn)相似，它們之間有區(qū)別嗎？（所授過(guò)課的教學(xué)班中總有不少學(xué)生會(huì)提出類似疑問(wèn)）

教師：這是一個(gè)非常好的問(wèn)題?；叵肫綍r(shí)超市結(jié)算時(shí)接觸到的條形碼和剛才所學(xué)習(xí)的內(nèi)容，大家發(fā)現(xiàn)了哪些區(qū)別呢？

學(xué)生交流討論，自由發(fā)言。根據(jù)學(xué)生的發(fā)言，教師寫好板書(shū)。最后，教師總結(jié)概括RFID技術(shù)相比條形碼技術(shù)的特點(diǎn)，并重點(diǎn)闡述學(xué)生未提到的區(qū)別，如可重復(fù)使用性、安全性等。

1.3 公安應(yīng)用案例

學(xué)生掌握RFID的系統(tǒng)構(gòu)成、工作原理等基本知識(shí)后，還需將RFID技術(shù)應(yīng)用于實(shí)踐尤其是公安實(shí)際工作。通過(guò)與基層民警交流，選擇如下案例進(jìn)行分組討論：當(dāng)前車輛交通管理中套牌的現(xiàn)象日益猖獗。由于套假牌車輛違章后，其司機(jī)和車主得不到懲治，使這類車輛超速行駛和闖紅燈變的肆無(wú)忌憚。套牌車輛肇事逃逸后，案件難以偵破，造成了惡劣的社會(huì)影響。因此，如何自動(dòng)識(shí)別這些套牌車輛一直是公安機(jī)關(guān)在努力解決的問(wèn)題。

為使分組討論收到實(shí)效，我們采取如下措施。

⑴ 給出提示性問(wèn)題：車輛套牌的具體表現(xiàn)是什么？結(jié)合基層公安實(shí)習(xí)經(jīng)歷，目前的車牌識(shí)別存在什么問(wèn)題？如何將RFID技術(shù)與已有的車牌識(shí)別方式結(jié)合起來(lái)？

⑵ 制定激勵(lì)人人參與的機(jī)制：根據(jù)學(xué)生的座位，將學(xué)生分組，每組人數(shù)是3～4人。教師指定一位能力較強(qiáng)的學(xué)生擔(dān)任組長(zhǎng)和一位平時(shí)表現(xiàn)欠缺的學(xué)生在討論結(jié)束后到講臺(tái)上講述交流。要求組長(zhǎng)不得過(guò)多發(fā)言，而是要協(xié)調(diào)組內(nèi)成員積極發(fā)言。教師應(yīng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)并指出“一言堂”的情況。討論完成后，由教師對(duì)每組表達(dá)的優(yōu)劣進(jìn)行點(diǎn)評(píng)總結(jié)，給出每組的總成績(jī)（滿分為每組人數(shù)乘以100），再由組長(zhǎng)根據(jù)組員表現(xiàn)分配分值。該成績(jī)作為平時(shí)考核的組成部分。

為進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)RFID技術(shù)的理解，布置課后作業(yè)：查閱與思考RFID在公安工作中的其他應(yīng)用，如物證管理系統(tǒng)、槍械管理系統(tǒng)。

2 結(jié)束語(yǔ)

我們根據(jù)公安院校網(wǎng)絡(luò)安全與執(zhí)法專業(yè)的課程設(shè)置、培養(yǎng)目標(biāo)以及學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，以RFID原理與應(yīng)用為例，初探了公安院校物聯(lián)網(wǎng)概論的教學(xué)設(shè)計(jì)。在教學(xué)設(shè)計(jì)中，采用了懸念教學(xué)、課堂互動(dòng)、案例討論等多種教學(xué)方法，吸引了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，取得了較好的效果。然而，在實(shí)際教學(xué)中，我們也注意到，盡管制定了激勵(lì)人人參與互動(dòng)的機(jī)制，但還是有部分學(xué)生表現(xiàn)出“事不關(guān)己”的態(tài)度。因此，如何鼓勵(lì)學(xué)生參與課堂互動(dòng)、探討物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在公安工作中的應(yīng)用是進(jìn)一步的教學(xué)設(shè)計(jì)中需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)（References）：

[1] 燕曉波，熊偉晴.物聯(lián)網(wǎng)綜述[J].電光系統(tǒng)，2016.3：17-23

[2] 李冬靜.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在公安工作中的應(yīng)用研究[J].福建電腦，

2016.1：42-43

[3] 王祥生.公安物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用前景展望[J].公安研究，2012.3：

43-47

[4] 周新麗，李萌.面向多層次學(xué)生《物聯(lián)網(wǎng)概論》課程的模塊化

教學(xué)設(shè)計(jì)[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2015.7：105-106

[5] 張樂(lè).基于工程實(shí)踐的《物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論》課程教學(xué)改革探索[J].

教育界：高等教育研究，2016.18：126-127

[6] 劉東波，胡家彬，鄧毅萍.RFID技術(shù)在公安交通管理中應(yīng)用的

可行性研究[J].道路交通管理，2013.2：40-41

[7] 陸海云，楊紹周.RFID在公安打擊盜搶摩托車犯罪中的應(yīng)用[J].

電子質(zhì)量，2016.11：37-40