“RFID原理與應(yīng)用”課程改革與實踐

摘? 要： “RFID原理與應(yīng)用”是物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的核心課程之一，在分析目前該課程教學(xué)存在的問題的基礎(chǔ)上，對課程教學(xué)內(nèi)容和課程體系進行了探索和改革。提出課程必須理論教學(xué)、實驗教學(xué)和課程設(shè)計相結(jié)合，理論課教學(xué)采用案例引導(dǎo)、實踐課教學(xué)采用項目驅(qū)動的方法。運用現(xiàn)代化的教學(xué)手段以及多元化的考核方式，使學(xué)生掌握RFID理論知識和實踐知識，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、分析能力和解決問題的能力。

關(guān)鍵詞： RFID課程; 教學(xué)內(nèi)容; 課程體系; 教學(xué)方法; 考核方式

中圖分類號：G642? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ?文章編號：1006-8228（2020）06-70-03

Abstract： "RFID Principle and Application" is one of the core courses of Internet of Things engineering specialty. Based on the analysis of the problems existed in the teaching of this course， the teaching content and course system are explored and reformed. It is proposed that the course must be combined with theory teaching， experiment teaching and course design. The method of case-guided teaching should be adopted in theory teaching and project-driving be adopted in practice teaching. Using modern teaching methods and diversified assessment methods， students can master the theoretical knowledge and practical knowledge of RFID， and their innovation ability， analysis ability and problem-solving ability be cultivated.

Key words： RFID course; teaching content; course system; teaching method; assessment method

0 引言

射頻識別（Radio Frequency Idenification，RFID）是一種無線通信技術(shù)，利用射頻通信實現(xiàn)的非接觸式自動識別技術(shù)，它與條形碼、磁卡、IC卡等一同構(gòu)成了物聯(lián)網(wǎng)的物品標(biāo)識技術(shù)。RFID技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、通信技術(shù)相結(jié)合，可實現(xiàn)對被標(biāo)識物品的快速讀寫、

非可視識別、移動識別、多目標(biāo)識別、定位及長期跟蹤管理。目前，RFID已廣泛應(yīng)用于物流、制造、公共信息服務(wù)等行業(yè)，構(gòu)成了物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈中最活躍的一個產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)。被認為是21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ男畔⒓夹g(shù)之一，是物聯(lián)網(wǎng)的三大關(guān)鍵技術(shù)之一。隨著國家新興專業(yè)的設(shè)立，RFID原理與應(yīng)用在很多新興專業(yè)得以開設(shè)，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)把RFID原理與應(yīng)用課程列為專業(yè)核心課程，該課程是一門理論性、實踐性、綜合性很強，難度較大的課程，通過本課程的學(xué)習(xí)與實踐，學(xué)生能夠全面了解RFID基本理論，掌握RFID應(yīng)用技術(shù)及方法，能夠構(gòu)建簡單的RFID應(yīng)用系統(tǒng)。下面以應(yīng)用型物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)開設(shè)的RFID原理與應(yīng)用課程為例，探討課程內(nèi)容和教學(xué)體系改革與實踐。

1 RFID原理與應(yīng)用傳統(tǒng)的教學(xué)現(xiàn)狀

RFID原理與應(yīng)用課程目前的教學(xué)主要存在以下幾個問題：

⑴ 教學(xué)方法單一

RFID原理與應(yīng)用課程內(nèi)容涉及范圍廣泛，是一門跨學(xué)科和綜合性強的課程，涉及到電子技術(shù)、通信技術(shù)、軟件技術(shù)等，由于涉及的學(xué)科和技術(shù)面廣，知識點較多[1]，教學(xué)難度較大，采用傳統(tǒng)的講授理論和簡單的驗證型實驗，學(xué)生難以理解，學(xué)習(xí)效果不好。

⑵ 實踐課時不足，僅做一些驗證型實驗

在現(xiàn)有的很多高校開設(shè)的課程中，以理論講授為主，實驗課時只有8課時，學(xué)生相關(guān)基礎(chǔ)知識薄弱，只能去做一些驗證型實驗。而物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)開設(shè)的《RFID原理與應(yīng)用》課程應(yīng)是理論與實踐相結(jié)合，更需要注重感知、通信和系統(tǒng)應(yīng)用方面的實踐內(nèi)容。

⑶ 考核方式只注重期末考核

傳統(tǒng)的考核方式只進行期末一張試卷進行考核，并作為這門課的成績。

2 RFID原理與應(yīng)用課程教學(xué)改革探索

RFID原理與應(yīng)用課程主要介紹射頻識別的工作原理、RFID設(shè)計技術(shù)基礎(chǔ)、RFID中的天線技術(shù)、RFID的射頻前端、RFID電子標(biāo)簽、RFID讀寫器、RFID的標(biāo)準(zhǔn)體系、RFID中間件及系統(tǒng)集成技術(shù)、RFID應(yīng)用系統(tǒng)的構(gòu)建以及典型案例應(yīng)用[2]。通過具體的案例培養(yǎng)學(xué)生掌握RFID技術(shù)的系統(tǒng)分析和應(yīng)用能力，了解RFID技術(shù)在社會生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的應(yīng)用。通過實驗、課程設(shè)計等環(huán)節(jié)讓學(xué)生能構(gòu)建RFID應(yīng)用系統(tǒng)。

2.1 教學(xué)內(nèi)容

2.1.1 理論課教學(xué)

理論課教學(xué)主要從RFID的基本組成和原理、基本技術(shù)、案例綜合開發(fā)應(yīng)用三個層次入手。①對RFID系統(tǒng)組成、讀寫器、電子標(biāo)簽、天線技術(shù)、射頻前端等內(nèi)容的學(xué)習(xí)，掌握RFID系統(tǒng)的工作原理及結(jié)構(gòu);②對RFID的通信方式、信號的編碼和調(diào)制、防碰撞算法、中間件及系統(tǒng)集成技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾浴?shù)據(jù)的安全性等技術(shù)講解和學(xué)習(xí)，讓學(xué)生掌握RFID系統(tǒng)的一些關(guān)鍵技術(shù);③以典型案例構(gòu)建RFID系統(tǒng)、RFID系統(tǒng)測試和分析，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用的能力。

2.1.2 實踐課教學(xué)

實踐課教學(xué)主要有實驗和課程設(shè)計。

⑴ 實驗課。實驗課是理論課的有益補充，主要是與理論課相配套的相關(guān)實驗，分為三部分。①基本認知實驗。這一部分主要是對RFID的基本結(jié)構(gòu)進行展示和演示。例如對低頻、高頻、超高頻不同的標(biāo)簽展示認識，圖書館RFID應(yīng)用系統(tǒng)、倉儲RFID應(yīng)用系統(tǒng)等進行實驗操作演示，并可播放相關(guān)視頻，讓學(xué)生對RFID技術(shù)有一個總的認識。②基本技術(shù)實驗。通過RFID標(biāo)簽的基本操作實驗如讀/寫卡號、防碰撞實驗、電子錢包、制作低、高頻電子標(biāo)簽等，加強學(xué)生對RFID基本的理解。③綜合實驗。對不同頻段進行系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)。如交通卡的運用，實現(xiàn)基于14443A的編程實驗[3]。通過簡單的小項目的開發(fā)，讓學(xué)生了解實際RFID應(yīng)用項目中經(jīng)常遇到的一些問題及其解決辦法，提高學(xué)生解決綜合應(yīng)用能力和解決實際問題的能力。

⑵ 課程設(shè)計。課程設(shè)計是在實驗課基礎(chǔ)上更復(fù)雜的實驗，更強調(diào)綜合性和設(shè)計性。在課程設(shè)計中我們利用2周的時間，讓學(xué)生完成某一個項目，老師可以有不同的選題，讓學(xué)生選擇，學(xué)生也可經(jīng)老師同意進行自選題，課程設(shè)計采用分組的形式，每組同學(xué)自由組合，推薦一個小組，小組負責(zé)任務(wù)的分配等相關(guān)工作。如基于RFID智能停車位管理系統(tǒng)，通過RFID技術(shù)實現(xiàn)自動刷卡、定位、扣除車費等功能。我們按照CDIO工程教育的理念，把項目分成構(gòu)思、設(shè)計、實施和運行四個不同的階段。構(gòu)思就是明確RFID智能停車位管理系統(tǒng)項目如何做;設(shè)計就是要求每組同學(xué)寫出“RFID智能停車位管理系統(tǒng)”的實施方案;實施就是讓學(xué)生開發(fā)“RFID智能停車位管理系統(tǒng)”項目;運行就是對“RFID智能停車位管理系統(tǒng)”項目進行評價，根據(jù)提出的任務(wù)，對完成的項目進行評價。

通過課程設(shè)計，讓學(xué)生掌握運用RFID的基本原理和基礎(chǔ)知識解決系統(tǒng)設(shè)計過程中問題的方法，通過實踐學(xué)習(xí)運用RFID技術(shù)實現(xiàn)感知層系統(tǒng)的設(shè)計方法，使學(xué)生具有從事物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計，開發(fā)感知技術(shù)和產(chǎn)品的能力。

2.2 教學(xué)方法和手段

⑴ 運用案例教學(xué)法。在RFID原理與應(yīng)用理論課教學(xué)時，增加應(yīng)用案例。案例應(yīng)選取學(xué)生日常生活中經(jīng)常遇到的事，教學(xué)過程中，學(xué)生會聯(lián)想到實際場景，設(shè)想遇到的問題，以及解決問題的可能的方案。案例教學(xué)使學(xué)生容易掌握相關(guān)的RFID技術(shù)的知識，培養(yǎng)學(xué)生實際應(yīng)用能力[4]。例如介紹具有密碼功能的電子標(biāo)簽，以公共城市交通中的交通卡為例，公交汽車上的讀寫器只有密鑰A，電子標(biāo)簽認證密密鑰A成功后，允許公交汽車的讀寫器扣除電子標(biāo)簽上的的金額。公交公司的讀寫器有密鑰B，電子標(biāo)簽到公交公司充值，電子標(biāo)簽認證密鑰B成功后，允許公交公司的讀寫器給電子標(biāo)簽充值。還有校園一卡通系統(tǒng)、高速公路的ETC系統(tǒng)等。

⑵ 實踐采用項目驅(qū)動法。我們在兩周的課程設(shè)計中采用項目驅(qū)動法來完成，主要以項目小組的形式完成一個完整的開發(fā)項目，并按照程序設(shè)計的規(guī)范流程進行實施，通過模擬企業(yè)的實際工作環(huán)境，每個成員扮演不同角色。通過教師提出項目，給出具體的任務(wù)。學(xué)生為完成項目，去學(xué)習(xí)儲備知識，完成項目的設(shè)計。在整個項目實施過程中，教師引領(lǐng)，小組協(xié)作的形式進行相關(guān)項目設(shè)計[5]，讓學(xué)生掌握了技能。在完成各個子項目時進行總結(jié)、評價，最后將各個子項目集成一個主項目。

⑶ 運用現(xiàn)代化的教學(xué)手段。教師講授課程時不單要介紹知識點，還要用現(xiàn)代化的教學(xué)手段和信息資源，對知識進行拓展，擴大學(xué)生的知識面，提高學(xué)生的邏輯思維能力。教學(xué)中可以通過案例視頻播放、應(yīng)用系統(tǒng)展示，啟發(fā)學(xué)生思考。在這過程中，教師可以在播放前提出問題，播放中啟發(fā)學(xué)生進行思考，播放后學(xué)生發(fā)言討論，最后教師可以總結(jié)分析，讓學(xué)生參與到教學(xué)活動中去，增強學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解。還可通過制作“慕課”、“SPOC課程”等手段，提前把授課知識的重點和難點通過學(xué)校的在線課程平臺發(fā)給學(xué)生觀看，教學(xué)過程中注重理論和實踐知識的講解，調(diào)動學(xué)生課外學(xué)習(xí)的主動性和積極性。

2.3 考核方式的改革

RFID原理與應(yīng)用是一門綜合性很強的課程，對學(xué)生的學(xué)習(xí)過程采用跟蹤性評價，應(yīng)將理論成績、課堂表現(xiàn)、實驗成績、實踐能力、項目組成績等進行加權(quán)求和，給出課程的總評成績。實驗成績主要考核學(xué)生的平時實驗完成情況，不僅要求自己去獨立完成，并確保正確性。課程設(shè)計讓學(xué)生完成作品，然后進行項目匯報、答辯等形式[6]，加上自我評價、不同組人員的評價、老師的總結(jié)評價等作為考核成績。

3 結(jié)束語

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)作為一個新興學(xué)科，目前還處于發(fā)展階段。RFID技術(shù)作為物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)要重視《RFID原理與應(yīng)用》課程建設(shè)和研究。我們對該課程采取理論教學(xué)、實驗教學(xué)和課程設(shè)計相結(jié)合，理論課教學(xué)采用案例引導(dǎo)、實驗分為基本認知、基本技術(shù)和綜合實驗進行實踐，課程設(shè)計采用項目驅(qū)動的教學(xué)方法，并運用現(xiàn)代化的教學(xué)手段，多元化的考核方式進行考核，對傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容和課程體系進行改革[7]，取得了很好的教學(xué)效果。可以讓學(xué)生能夠?qū)W以致用，讓學(xué)生用所學(xué)的理論知識來解決工程中的實際問題，提高分析問題和解決實際問題的能力，滿足企業(yè)發(fā)展的需要，提高學(xué)生的就業(yè)能力和就業(yè)水平。

參考文獻（References）：

[1] 付麗華，李志，馮暖.CDIO教育模式在《RFID技術(shù)與應(yīng)用》課程教學(xué)改革中的探索與研究[J].人力資源管理，2016.6：159-160

[2] 許毅，陳建軍.RFID原理與應(yīng)用[M].清華大學(xué)出版社，2019.

[3] 蔡長安.物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)“RFID原理與應(yīng)用”課程教學(xué)改革與探索[J].福建電腦，2017.1：75-81

[4] 王亓劍.《RFID原理與應(yīng)用》課程教學(xué)方法的探索與實踐[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2017.16（9）：211-212

[5] 王亓劍，于佩生，潘舒浙.“學(xué)習(xí)互助小組”在《RFID 原理與應(yīng)用》課程教學(xué)改革中的應(yīng)用[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2018.17（5）：172-173

[6] 蔡長安.RFID原理與應(yīng)用課程實踐教學(xué)研究[J].實驗室科學(xué)，2018.21（3）：90-92

[7] 穆磊，陳建英，謝盈.CDIO理念在物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程教學(xué)改革中的實踐探索[J].軟件導(dǎo)刊，2017.16（1）：192-194