應用型本科院?！癛FID原理與應用”教學方法研究與實踐

陳益能 梁海英 譚曉東 陳科尹 趙方珍

摘 要：《RFID 原理與應用》是應用型本科院校物聯網專業最重要的核心課程之一。文中針對應用型物聯網專業人才的培養目標，對RFID課程的重要性進行了探索和分析，提出了將《RFID 原理與應用》課程分為三門課程進行系統的學習，并采用多元考核形式對課程分別單獨進行考核。同時提出了實驗教學和實訓教學的實踐教學方法，從而達到了學生能夠構建自身RFID系統的學習目的。

關鍵詞：RFID課程；應用型人才；教學方法；實踐教學

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2016）05-0-02

0 引 言

物聯網（Internet of Things， IoT）被稱為是繼個人電腦、計算機網絡之后的第三次信息浪潮[1]。發展物聯網產業是當今世界各國研究的焦點，我國走在了研究物聯網的前列。在國家的大力倡導下，形成了新興學科物聯網應用技術，因此物聯網工程專業在全國各高校逐漸開設起來。射頻識別技術（Radio Frequency Identification， RFID）、傳感器技術、嵌入式系統技術被稱為物聯網的三大關鍵技術。同時，RFID技術也是我國信息化建設的核心技術之一。RFID 技術課程是物聯網專業重要的專業核心課程，對建立完善的應用型人才培養模式有著重要的作用[2]。

RFID技術是一種先進的無線識別技術，利用無線電掃描器監視每一個芯片的狀態，以無線通信方式傳輸數據。它通過接收商品上的微芯片“標簽”發射出來的獨特ID碼，經無線傳輸提供充足的產品信息，無須實體接觸就可以進行數據交換，并且數據交換時無須考慮方向性[3]。《RFID 原理與應用》作為物聯網專業的核心課程，旨在掌握RFID技術原理和提高RFID系統的設計與應用能力。在應用型高校人才培養環境下，建立較為完善的RFID課程教學模式，提高實踐教學效果，培養高素質專業人才，是物聯網專業教育的未來趨勢[4]。本文從物聯網工程專業人才培養方案著手，結合該課程實踐性強的特點，從課程教學方法、實驗教學和實訓教學等角度進行教學研究。

1 課程的重要性分析

RFID技術是無線電頻率識別的簡稱，由應答器、閱讀器和高層組成。應答器存儲的數字識別信息通過無線通信技術以負載調制方式傳送至閱讀器，保證閱讀器實時讀取應答器里的信息。另外，閱讀器還可以對應答器傳送命令，并進行寫操作。RFID系統的高層與應用聯系緊密，是RFID系統智能化、網絡化和信息化的核心。在當今物聯網世界里，RFID在物流、證件、票務、防偽防盜、安檢門禁、商品供應鏈、食品安全追溯等眾多領域都有著廣泛的應用，形成了龐大的市場和經濟增長點，具有良好的發展前景。為了更好地發展物聯網產業，培養具備RFID技術的物聯網專門人才勢在必行。

物聯網專業主要培養三類人才，分別為電子設備技術與芯片設計技術、計算機網絡和通訊、系統集成與應用[5]。2013年賀州學院開始正式招收物聯網工程專業學生，并將該專業與計算機方向緊密相連，新生專業與優勢專業互相促進、共同發展，以圖培養物聯網系統集成應用和物聯網技術開發兩個方向的專門人才，確定《RFID 原理與應用》為該專業最重要的核心課程之一。針對物聯網工程專業人才培養的方向，《RFID 原理與應用》的教學應理論聯系實踐，實踐與理論相結合，注重基本概念和原理學習的同時，也應展開RFID系統應用、模塊集成和讀寫過程模擬的實踐，以滿足物聯網專門人才的需要。

2 教學方法研究

應用型本科院校的教育重在培養能滿足社會需求的應用型人才，要使培養出的學生具有基礎實、知識寬、能力強、素質高，有較強的創新意識和專業能力[6]。為了達到應用型本科院校專業人才的培養目標，根據“RFID原理與應用”課程培養學生具備RFID的基本原理知識、設計與應用RFID系統能力的教學目的，并結合本校的實際情況，把該《RFID原理與應用》分為三門課程，為《RFID原理與應用理論》、《RFID原理與應用實驗》和《RFID原理與應用課程設計》?！禦FID原理與應用理論》以實際生活中的RFID系統應用為導向，具體介紹RFID的基礎理論和標準，并通過對典型芯片的學習，分析在125 kHz、13.56 MHz與微波應用下閱讀器、應答器和天線的設計，并討論軟硬件的實現；《RFID原理與應用實驗》屬于《RFID原理與應用理論》的配套實驗課程，是為了踐行理論與實踐結合的精神而開設的一門專業課程，包含了理論課程中幾乎所有需要的實驗，并且進行RFID系統訓練擴展；《RFID原理與應用課程設計》是在RFID理論課和實驗課的基礎上，為了加強學生實踐能力，針對RFID系統實踐的需求，培養應用型人才而開設的實踐課程。

為了更好地達到應用型物聯網專業人才的培養目標，教師具備完整RFID知識體系的同時，還必須具備豐富的RFID相關項目的經驗。為了提高教師的RFID項目經驗，鼓勵教師到企業學習、參加RFID項目，并提供RFID相關的項目和科研平臺。另一方面，為了提高學生RFID系統的開發能力和綜合應用能力，針對RFID技術在生活中的應用，要求學生參與到項目實踐中，對學生進行合理分組，進行調試、安裝和開發RFID系統，有目的地指導學生的動手能力。

多元的考核方法也是培養應用型人才的重要保證。為了有效地提高學生的動手能力，需要合適的考試形式來調動學生的學習主動性，《RFID原理與應用》分為三門課程后分別單獨進行考核。《RFID原理與應用理論》采用筆試與討論的形式進行考核，其中筆試占70%、RFID應用討論占30%，要求學生掌握RFID知識的同時也要求學生注重對知識的理解與應用?！禦FID原理與應用實驗》采用實驗操作進行考核，要求學生不僅必須獨立并熟悉地完成實驗，也必須確保結果的真實性和正確性?！禦FID原理與應用課程設計》采用RFID作品的形式進行考核，分組后的小組必須完成一個作品，給出多個RFID產品的需求，讓學生自主選擇其中一個進行設計并提出實施方案。

3 教學實踐

3.1 實踐教學建設

為了使學生掌握 RFID 系統的完整知識，與理論學習相結合，從 RFID 硬件系統出發，通過學習硬件原理，使學生對 RFID 系統有一個初步的認識。然后，介紹當前最為流行、應用最為廣泛的兩種RFID協議：IS0/IEC 14443 和 IS0/IEC 15693，同時配以相關應用實驗及指令實驗，使學生能夠充分理解RFID系統的實現過程及實現細節。最終達到學生能夠構建自己RFID系統的學習目的。

因此，文中選用了北京聯創中控的RFID 物聯網實驗開發平臺。此平臺包含了各種頻段的 RFID 讀寫器開發板、多種常見的RFID標簽、RFID應用模塊、嵌入式系統、PC 軟件系統。這五部分構成了完整的RFID體系，為學習RFID技術、了解RFID應用、開發RFID智能化設備提供了完整、優質的軟硬件平臺。通過此平臺學生可以學習 RFID 的原理、射頻芯片選擇及電路設計、射頻端程序開發、嵌入式RFID系統開發、Android 移動開發、RFID 應用系統設計等，實現學生具備RFID的基本原理知識、設計與應用RFID系統能力的教學目的。

低頻125 k讀寫器模塊工作在125 kHz頻段，與常見ID門禁讀卡器一樣使用ISO18000-2協議，完全支持EM、TK卡及其它125 k兼容ID卡片的操作，同時與實驗平臺所配智能門禁模擬系統協同工作，可以實現智能門禁仿真，進行智能門禁系統的開發與學習。高頻13.56 MHz讀寫器模塊工作在 13.56 MHz頻段，使用 ISO 14443A協議，可以讀取Mifare1 S50、Mifare1 S70、Mifare Ultra Light、Mifare Pro等射頻卡。超高頻 915 M讀寫器模塊工作在 902～928 MHz 頻段，支持 ISO18000-6C協議，輸出功率可以調整，在小功率連接小增益天線的情況下，可以穩定可靠地讀取1米距離范圍內的兼容EPC Gen2標準。微波2.4 GHz讀寫器模塊工作在2.400GHz～2.485 3 GHz，空中速率最大為2 Mb/s、最多可同時識別200張標簽，配合 ETC 模擬系統模塊和2.4 G有源標簽，可以集成完整的高速公路 ETC自動收費系統，學習ETC系統的實現原理與技術實現。

3.2 實訓基地建設

為了更好地給學生提供實訓、實習機會，學校主動與相關RFID企業保持長期合作關系，建立RFID實訓基地，結合學生在校學習情況，與企業協商制定實訓方案，在學習最新RFID技術的同時，保證學生的理論知識與實訓項目緊密結合，學以致用，提高學生的競爭力。同時，加強學生的實訓管理，推行導師制，由企業技術人員和導師共同分工管理學生，指導學生完成實訓項目以及前言技術的應用情況，保證學生的實訓質量。

與此同時，學校與中興通訊股份有限公司合作辦學，共建“中興通訊信息學院”。不僅使學生在校期間就能使用中興通訊走在全球前沿的最新設備進行學習和實踐，而且學生的RFID實訓也可以到中興通訊公司學習RFID前沿技術、參與相關項目的開發。與中興通訊股份有限公司攜手合作，是通訊行業與教育行業的合作創新，整合了企業先進專業技術與應用技術同大學的資源，促使更多的資源合理配置，致力于培養大批物聯網行業的高素質人才。

4 結 語

為了達到應用型物聯網專業人才的培養目標，完成應用型本科院校培養滿足社會需求的應用型人才，我們探索了“RFID原理與應用”教學方法與實踐，提出了把《RFID原理與應用》課程分為《RFID原理與應用理論》、《RFID原理與應用實驗》和《RFID原理與應用課程設計》三門課程，并采用多元考核形式對課程進行單獨考核。同時，提出了實驗教學和實訓教學的實踐教學方法，與理論學習相結合，達到學生能夠構建自己RFID系統的學習目的。建立較為完善的“RFID原理與應用”教學方法與實踐，有目的地指導和培養學生的動手能力，這對培養應用型物聯網專業人才具有重要的意義。

參考文獻

[1]吳宣夠，王小林.物聯網工程 RFID課程教學研究與探索[J].安徽工業大學學報（社科版）， 2015，32（2）：101-102.

[2]曹國平，王宜懷，曹金華.應用型本科物聯網專業RFID課程實踐教學研究[J].計算機教育， 2015，5（10）：100-102.

[3]陳益能.基于有機RFID的大米供應鏈溯源系統關鍵技術研究[D].長沙：湖南農業大學，2014.

[4]劉博.物聯網專業“RFID技術與應用”課程改革與實踐[J].電腦知識與技術，2015，11（26）：124-125.

[5]利節，向毅，陳國榮，等.物聯網專業“RFID 技術與應用”課程建設實踐[J].重慶科技學院學報（社會科學版），2015（3）：107-108.

[6]郭婷，潘百明，謝冬娣，等.應用型本科院?！笆称饭に噷W”教學改革方法探討[J].農產品加工，2015（12）：75-76.