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“RFID原理与应用”课程改革与实践

来源:用户上传      作者:蔡长安

摘 要: “RFID原理与应用”是物联网工程专业的核心课程之一,在分析目前该课程教学存在的问题的基础上,对课程教学内容和课程体系进行了探索和改革。提出课程必须理论教学、实验教学和课程设计相结合,理论课教学采用案例引导、实践课教学采用项目驱动的方法。运用现代化的教学手段以及多元化的考核方式,使学生掌握RFID理论知识和实践知识,培养学生的创新能力、分析能力和解决问题的能力。

关键词: RFID课程; 教学内容; 课程体系; 教学方法; 考核方式

中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号: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

射频识别(Radio Frequency Idenification,RFID)是一种无线通信技术,利用射频通信实现的非接触式自动识别技术,它与条形码、磁卡、IC卡等一同构成了物联网的物品标识技术。RFID技术与互联网技术、通信技术相结合,可实现对被标识物品的快速读写、

非可视识别、移动识别、多目标识别、定位及长期跟踪管理。目前,RFID已广泛应用于物流、制造、公共信息服务等行业,构成了物联网产业链中最活跃的一个产业环节。被认为是21世纪最具发展潜力的信息技术之一,是物联网的三大关键技术之一。随着国家新兴专业的设立,RFID原理与应用在很多新兴专业得以开设,物联网工程专业把RFID原理与应用课程列为专业核心课程,该课程是一门理论性、实践性、综合性很强,难度较大的课程,通过本课程的学习与实践,学生能够全面了解RFID基本理论,掌握RFID应用技术及方法,能够构建简单的RFID应用系统。下面以应用型物联网工程专业开设的RFID原理与应用课程为例,探讨课程内容和教学体系改革与实践。

1 RFID原理与应用传统的教学现状

RFID原理与应用课程目前的教学主要存在以下几个问题:

⑴ 教学方法单一

RFID原理与应用课程内容涉及范围广泛,是一门跨学科和综合性强的课程,涉及到电子技术、通信技术、软件技术等,由于涉及的学科和技术面广,知识点较多[1],教学难度较大,采用传统的讲授理论和简单的验证型实验,学生难以理解,学习效果不好。

⑵ 实践课时不足,仅做一些验证型实验

在现有的很多高校开设的课程中,以理论讲授为主,实验课时只有8课时,学生相关基础知识薄弱,只能去做一些验证型实验。而物联网工程专业开设的《RFID原理与应用》课程应是理论与实践相结合,更需要注重感知、通信和系统应用方面的实践内容。

⑶ 考核方式只注重期末考核

传统的考核方式只进行期末一张试卷进行考核,并作为这门课的成绩。

2 RFID原理与应用课程教学改革探索

RFID原理与应用课程主要介绍射频识别的工作原理、RFID设计技术基础、RFID中的天线技术、RFID的射频前端、RFID电子标签、RFID读写器、RFID的标准体系、RFID中间件及系统集成技术、RFID应用系统的构建以及典型案例应用[2]。通过具体的案例培养学生掌握RFID技术的系统分析和应用能力,了解RFID技术在社会生产环节中的应用。通过实验、课程设计等环节让学生能构建RFID应用系统。

2.1 教学内容

2.1.1 理论课教学

理论课教学主要从RFID的基本组成和原理、基本技术、案例综合开发应用三个层次入手。①对RFID系统组成、读写器、电子标签、天线技术、射频前端等内容的学习,掌握RFID系统的工作原理及结构;②对RFID的通信方式、信号的编码和调制、防碰撞算法、中间件及系统集成技术、数据传输的完整性、数据的安全性等技术讲解和学习,让学生掌握RFID系統的一些关键技术;③以典型案例构建RFID系统、RFID系统测试和分析,培养学生综合运用的能力。

2.1.2 实践课教学

实践课教学主要有实验和课程设计。

⑴ 实验课。实验课是理论课的有益补充,主要是与理论课相配套的相关实验,分为三部分。①基本认知实验。这一部分主要是对RFID的基本结构进行展示和演示。例如对低频、高频、超高频不同的标签展示认识,图书馆RFID应用系统、仓储RFID应用系统等进行实验操作演示,并可播放相关视频,让学生对RFID技术有一个总的认识。②基本技术实验。通过RFID标签的基本操作实验如读/写卡号、防碰撞实验、电子钱包、制作低、高频电子标签等,加强学生对RFID基本的理解。③综合实验。对不同频段进行系统的设计与开发。如交通卡的运用,实现基于14443A的编程实验[3]。通过简单的小项目的开发,让学生了解实际RFID应用项目中经常遇到的一些问题及其解决办法,提高学生解决综合应用能力和解决实际问题的能力。

⑵ 课程设计。课程设计是在实验课基础上更复杂的实验,更强调综合性和设计性。在课程设计中我们利用2周的时间,让学生完成某一个项目,老师可以有不同的选题,让学生选择,学生也可经老师同意进行自选题,课程设计采用分组的形式,每组同学自由组合,推荐一个小组,小组负责任务的分配等相关工作。如基于RFID智能停车位管理系统,通过RFID技术实现自动刷卡、定位、扣除车费等功能。我们按照CDIO工程教育的理念,把项目分成构思、设计、实施和运行四个不同的阶段。构思就是明确RFID智能停车位管理系统项目如何做;设计就是要求每组同学写出“RFID智能停车位管理系统”的实施方案;实施就是让学生开发“RFID智能停车位管理系统”项目;运行就是对“RFID智能停车位管理系统”项目进行评价,根据提出的任务,对完成的项目进行评价。

通过课程设计,让学生掌握运用RFID的基本原理和基础知识解决系统设计过程中问题的方法,通过实践学习运用RFID技术实现感知层系统的设计方法,使学生具有从事物联网应用系统设计,开发感知技术和产品的能力。

2.2 教学方法和手段

⑴ 运用案例教学法。在RFID原理与应用理论课教学时,增加应用案例。案例应选取学生日常生活中经常遇到的事,教学过程中,学生会联想到实际场景,设想遇到的问题,以及解决问题的可能的方案。案例教学使学生容易掌握相关的RFID技术的知识,培养学生实际应用能力[4]。例如介绍具有密码功能的电子标签,以公共城市交通中的交通卡为例,公交汽车上的读写器只有密钥A,电子标签认证密密钥A成功后,允许公交汽车的读写器扣除电子标签上的的金额。公交公司的读写器有密钥B,电子标签到公交公司充值,电子标签认证密钥B成功后,允许公交公司的读写器给电子标签充值。还有校园一卡通系统、高速公路的ETC系统等。

⑵ 实践采用项目驱动法。我们在两周的课程设计中采用项目驱动法来完成,主要以项目小组的形式完成一个完整的开发项目,并按照程序设计的规范流程进行实施,通过模拟企业的实际工作环境,每个成员扮演不同角色。通过教师提出项目,给出具体的任务。学生为完成项目,去学习储备知识,完成项目的设计。在整个项目实施过程中,教师引领,小组协作的形式进行相关项目设计[5],让学生掌握了技能。在完成各个子项目时进行总结、评价,最后将各个子项目集成一个主项目。

⑶ 运用现代化的教学手段。教师讲授课程时不单要介绍知识点,还要用现代化的教学手段和信息资源,对知识进行拓展,扩大学生的知识面,提高学生的逻辑思维能力。教学中可以通过案例视频播放、应用系统展示,启发学生思考。在这过程中,教师可以在播放前提出问题,播放中启发学生进行思考,播放后学生发言讨论,最后教师可以总结分析,让学生参与到教学活动中去,增强学生对学习内容的理解。还可通过制作“慕课”、“SPOC课程”等手段,提前把授课知识的重点和难点通过学校的在线课程平台发给学生观看,教学过程中注重理论和实践知识的讲解,调动学生课外学习的主动性和积极性。

2.3 考核方式的改革

RFID原理与应用是一门综合性很强的课程,对学生的学习过程采用跟踪性评价,应将理论成绩、课堂表现、实验成绩、实践能力、项目组成绩等进行加权求和,给出课程的总评成绩。实验成绩主要考核学生的平时实验完成情况,不仅要求自己去独立完成,并确保正确性。课程设计让学生完成作品,然后进行项目汇报、答辩等形式[6],加上自我评价、不同组人员的评价、老师的总结评价等作为考核成绩。

3 结束语

物联网工程专业作为一个新兴学科,目前还处于发展阶段。RFID技术作为物联网的关键技术之一,物联网工程专业要重视《RFID原理与应用》课程建设和研究。我们对该课程采取理论教学、实验教学和课程设计相结合,理论课教学采用案例引导、实验分为基本认知、基本技术和综合实验进行实践,课程设计采用项目驱动的教学方法,并运用现代化的教学手段,多元化的考核方式進行考核,对传统的教学内容和课程体系进行改革[7],取得了很好的教学效果。可以让学生能够学以致用,让学生用所学的理论知识来解决工程中的实际问题,提高分析问题和解决实际问题的能力,满足企业发展的需要,提高学生的就业能力和就业水平。

参考文献(References):

[1] 付丽华,李志,冯暖.CDIO教育模式在《RFID技术与应用》课程教学改革中的探索与研究[J].人力资源管理,2016.6:159-160

[2] 许毅,陈建军.RFID原理与应用[M].清华大学出版社,2019.

[3] 蔡长安.物联网工程专业“RFID原理与应用”课程教学改革与探索[J].福建电脑,2017.1:75-81

[4] 王亓剑.《RFID原理与应用》课程教学方法的探索与实践[J].产业与科技论坛,2017.16(9):211-212

[5] 王亓剑,于佩生,潘舒浙.“学习互助小组”在《RFID 原理与应用》课程教学改革中的应用[J].产业与科技论坛,2018.17(5):172-173

[6] 蔡长安.RFID原理与应用课程实践教学研究[J].实验室科学,2018.21(3):90-92

[7] 穆磊,陈建英,谢盈.CDIO理念在物联网工程专业课程教学改革中的实践探索[J].软件导刊,2017.16(1):192-194


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