基于RFID技術輔助教學系統研究

袁淮容 李璞 李嘉瑋 朱闖

摘 要：大學生上課逃課的現象已經普遍存在于全國各高校，傳統上課點名的考勤方式存在加重教師上課工作量、占用授課時間久等弊端，為使授課教師對學生的考勤管理更輕松、考勤結果更可靠，利用無線射頻識別（RFID）技術搭建智能輔助教學系統，可以幫助解決高校課堂中對學生考勤的問題。

關鍵詞：RFID 輔助教學系統 考勤

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）08（a）-0191-02

大學生課堂的出勤情況將算作平時成績計入學生期末綜合測評總成績，所以需真實可靠的對學生課堂考勤結果。大學課堂中每節課上課的學生少則幾十人，多則百余人，在這龐大的學生群體中，點名考勤對授課教師來說無疑是一個巨大的工作量，不僅縮短了教師實際的授課時間，而且學生點完名就逃課的行為也會影響考勤結果的真實性。因此建立包含實時考勤功能的輔助教學系統可以實現精準評測學生課堂出勤。

刷指紋、刷ID卡、刷人臉等考勤技術，雖對人員身份識別的準確性有所保障，但均需要被考勤人員接近設備方能完成，在上下課人員流動的高峰期學生排隊等候考勤簽到易造成交通擁堵，不適用于教學樓這種人群密集的場所。RFID技術是一種可以通過閱讀器與應答器交互產生射頻信號，閱讀器穿透障礙物遠程讀取應答器信息和位置的無線通信技術。一個閱讀器可同時讀取多個處于運動狀態的應答器，用于儲存被附著物身份信息的應答器可制作成芯片或電子標簽等形式便于人們隨身攜帶，每個標簽具有唯一的電子識別編碼，其數據內容可經加密保護，使其內容不易被偽造及變造。可見RFID技術在學生課堂考勤的輔助教學系統中有較大的應用前景。

1 RFID技術的發展現狀

RFID技術最大的優點就是易于操控，該技術在自動化控制方面有廣泛的應用。RFID技術起先在軍事領域用于辨別敵我雙方的飛機身份，在20世紀60年代以后開始逐步投入商用。科技的進步帶動著RFID技術的不斷革新，如今RFID產品可自由工作在各種惡劣的環境下。短距離射頻產品可以代替條形碼在雨水、污垢等惡劣環境始用，長距射頻產品由于其識別距離可以達到幾十米，所以經常用于遠距離位置監控。RFID技術已經在管理、生產、信息傳輸等行業領域表現出了巨大發展潛力，時至今日，RFID技術已廣泛應用于身份識別、流水線監控和交通運輸等領域。

2 RFID技術的輔助教學系統的設計

現如今互聯網已經完全進入了我們的日常生活，為我們的信息交流提供了極大的便利。以互聯網為核心的物聯網也在迅猛發展，基于RFID技術的輔助教學系統正是結合了物聯網物與物相連的理念，將配有應答器的學生和裝有閱讀器的教學樓等一個個的物質單元轉化為“網”中的互聯元素，搭配輔助教學系統將這些元素聯系在一起，進行優化管理。

2.1 RFID輔助教學系統的工作流程

RFID輔助教學系統工作的流程是分發給每一位在校大學生一個存有個人信息的應答器識別標簽，然后在教室等場所布置可以讀取應答器的閱讀器，當學生攜帶著存有自己身份信息的應答器進入教室或者其他裝有閱讀器的場所時，閱讀器利用頻率信號將信息由應答器傳送至閱讀器，最后閱讀器將讀取的學生信息發送到信息管理系統的后臺，與系統內部的學生數據進行相應匹配。教師使用老師賬戶通過登錄平臺服務器查看學生RFID閱讀器對身份標簽的識別結果，從而判斷該學生是否在指定的授課教室內。

2.2 RFID輔助教學系統的功能

RFID輔助教學系統主要具有以下功能：第一個功能是自動完成課堂實時考勤的工作，充裕教師的授課時間，減輕教師課堂上的工作量。第二個功能是記錄一個學期間所有教室的使用情況，給校方合理分配教學資源提供參考數據。第三個功能是實時路況顯示，路況功能可以對校園各個場所的人群密集度在軟件上進行實時匯報，為學生提供如食堂、教室和圖書館等場所的人群數量密度，方便學生對決定出行路線。第四個功能是計步功能，計步功能可以為學生提供本人每天在校園內的出行路線，將路線按照比例尺換算成米數，為學生對自己每天的運動量提供參考。

3 RFID輔助教習系統的搭建

3.1 硬件的搭建

在硬件的選擇上應綜合考慮硬件設施與使用場景的搭配，發揮硬件設施其最大的作用。現有的RFID技術類別可分為無源、有源和半有源RFID。無源RFID產品的主要工作頻率有低頻125kHz、高頻13.56MHz、超高頻433MHz、超高頻915MHz。無源RFID識別距離較短，需要將識別標簽與閱讀器接觸才能讀取標簽中的信息，在課堂考勤使用過程中會給師生造成不必要的麻煩，并不具備明顯的優勢。

有源RFID較無源和半有源RFID具有更為廣闊的識別范圍，在大型識別場所如監獄、醫院、交通路面等方面有重大應用。有源RFID產品主要工作頻率有超高頻433MHz，微波2.45GHz和5.8GHz。針對于教室這種識別半徑不超過5m的小范圍且人員密集的識別區域，有源RFID也不適用于教室。

半有源RFID結合有源和無源RFID的大部分優勢于一體，半有源RFID技術，也叫作低頻激活觸發技術，在低頻125kHz頻率的觸發下，讓微波2.45GHz發揮優勢，可以實現近距離激活定位、遠距離識別及上傳數據的功能，適用于教室內安裝。

學生佩戴的識別標簽也分為3種，即被動式、半被動式和主動式。被動式標簽小巧輕便，無需內部電池供電，可制成超薄的芯片，造價成本位于三者最低。可以將被動式標簽結合到學生一卡通當中，從而便于學生攜帶。而且因學生一卡通對學生個人的私密性和重要性，也很少會有人把自己的學生卡交予別人代為簽到。

校園網全覆蓋在各高校已經實現，為閱讀器上傳讀取信息到輔助教學系統提供了先決條件，檢查教室、寢室、圖書館、體育場的校園網覆蓋情況，確保網絡連接暢通且安全可靠，為RFID閱讀器接入網絡提供保障。在教室內部安裝讀取范圍半徑為5m的RFID閱讀器，并進行調試，將每一個閱讀器接入網絡中。在RFID閱讀器的周圍安裝防護架，保證閱讀器能夠穩定安全的工作。

3.2 軟件的搭建

在搭配輔助教學系統的應用軟件上分成教師端和學生端兩種，輔助教學系統的應用軟件既要考慮所選編程語言的特點，還應考慮具體的使用環境、用戶要求等一系列因素。因智能手機的普及，所以將應用軟件都設計成適用于安卓和蘋果系統的手機軟件，方便教師和學生的使用。教師端的使用群體是教師，簡潔明了的使用界面有助于教師查看學生信息的查看。在學生端增加實時路況顯示和計步功能，路況功能用來對校園各個場所的人群密集度在軟件上進行實時匯報，計步功能為學生計算本人每天在校園內的出行路線。

4 結語

基于RFID的輔助教學系統將學生、校園場地等一個個的物理存在轉化為“網”中的互聯元素。實現了在校園內對學生位置的實時定位，能完成課堂自動考勤的任務，為教師考勤提供更真實的考勤數據，充裕了教師的授課時間。

RFID輔助教學系統在教育行業的應用前景十分廣闊。在開發RFID輔助教學系統的同時，也將帶動與其相關的通信、交通定位、智能物流、教學系統等技術的發展。

參考文獻

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