《物聯(lián)網(wǎng)識(shí)別技術(shù)與應(yīng)用》教學(xué)改革探索

韓媛媛 程鳳林 王娜 楊金山 張蕾 王永 劉光偉

[摘 要]《物聯(lián)網(wǎng)識(shí)別技術(shù)與應(yīng)用》是物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的必修課，旨在使學(xué)生掌握RFID的相關(guān)知識(shí)，能夠完成RFID系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，然而，現(xiàn)行的教學(xué)內(nèi)容無(wú)法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)模式和教學(xué)方法等手段無(wú)法提升學(xué)生的實(shí)踐能力，導(dǎo)致課程結(jié)束后，學(xué)生依舊無(wú)法進(jìn)行獨(dú)立的程序開(kāi)發(fā)，不能滿足工作崗位的需求，因此，為了實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)，向社會(huì)輸送優(yōu)質(zhì)的人才，必須對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)進(jìn)行課程改革。教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式等的調(diào)整，減輕了課程難度，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)效果得以提高。

[關(guān)鍵詞]物聯(lián)網(wǎng)識(shí)別技術(shù)與應(yīng)用;教學(xué)內(nèi)容;教學(xué)模式;教學(xué)方法;課程改革

[中圖分類號(hào)]U495 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

物聯(lián)網(wǎng)顧名思義是物物相連的網(wǎng)絡(luò)，若想要物做到互相通信，就需要讓物“開(kāi)口說(shuō)話”，物聯(lián)網(wǎng)識(shí)別技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，成為了實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，因此，通常把《物聯(lián)網(wǎng)識(shí)別技術(shù)與應(yīng)用》作為物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的必修課，旨在讓物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的學(xué)生掌握射頻識(shí)別（Radio Frequency Identification，RFID）技術(shù)，通過(guò)學(xué)習(xí)，使得學(xué)生能夠掌握自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的概念，了解其分類與發(fā)展，掌握RFID標(biāo)準(zhǔn)體系，RFID電子標(biāo)簽、RFID讀寫器及RFID中間件的工作原理，通過(guò)RFID案例分析，掌握其應(yīng)用，能夠完成RFID系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，而現(xiàn)行的培養(yǎng)模式在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式和教學(xué)方法等方面存在許多不足，因此，需要進(jìn)行課程改革，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)生實(shí)踐能力，適應(yīng)社會(huì)對(duì)RFID人才的需求。

1 教學(xué)現(xiàn)狀

目前，《物聯(lián)網(wǎng)識(shí)別技術(shù)與應(yīng)用》課程共40學(xué)時(shí)，其中理論32學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)8學(xué)時(shí)，此外，還需結(jié)合單片機(jī)的知識(shí)，完成為期2周的課程設(shè)計(jì)，所以說(shuō)理論教學(xué)是實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。授課過(guò)程中多采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，即教師先講解理論，然后再講解一些功能性實(shí)例，由學(xué)生完成驗(yàn)證，最后由教師指導(dǎo)完成課程設(shè)計(jì)，然而，在課程結(jié)束后，學(xué)生依舊無(wú)法進(jìn)行獨(dú)立的程序開(kāi)發(fā)，就業(yè)時(shí)不能滿足工作崗位的要求，為了向社會(huì)輸送優(yōu)質(zhì)的RFID人才，必須對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)進(jìn)行課程改革。

2 存在問(wèn)題

傳統(tǒng)教學(xué)的弊端主要體現(xiàn)在以下四個(gè)方面：

2.1 教學(xué)內(nèi)容

原有教學(xué)內(nèi)容主要包括射頻識(shí)別技術(shù)、電子標(biāo)簽、讀寫器、RFID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系、RFID系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)和基于RFID的典型物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)EPC等內(nèi)容，這些內(nèi)容偏難，注重抽象的原理，比較枯燥，所以在上課過(guò)程中，學(xué)生興趣不高，昏昏欲睡，教學(xué)效果非常不理想。

2.2 教學(xué)模式

本課程的實(shí)踐性比較強(qiáng)，而傳統(tǒng)的授課模式一般是利用多媒體講授理論知識(shí)，但是由于理論知識(shí)較難，學(xué)生對(duì)多媒體上羅列出來(lái)的文字、公式等內(nèi)容并不能做到真正的理解，更不能把它們同RFID的應(yīng)用聯(lián)系到一起，所以這種授課模式無(wú)法起到理論指導(dǎo)實(shí)踐的作用，更不能培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。

2.3 教學(xué)方法

以往的教學(xué)基本上是教師講解，學(xué)生被動(dòng)接受，在實(shí)驗(yàn)課上進(jìn)行驗(yàn)證，因此，學(xué)生實(shí)踐能力較差，這就導(dǎo)致在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)時(shí)，也需要教師給出設(shè)計(jì)思路，輔助調(diào)試出現(xiàn)的問(wèn)題，學(xué)生無(wú)法獨(dú)立完成RFID項(xiàng)目。

2.4 考核方式

傳統(tǒng)的考核方式一般是采用平時(shí)考核與期末試卷考核相結(jié)合的方法，其中期末試卷側(cè)重理論知識(shí)的考核，這就使得學(xué)生在考試前會(huì)對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行死記硬背，雖然大部分學(xué)生最后的考試成績(jī)還可以，但是對(duì)知識(shí)的理解和應(yīng)用不到位，且實(shí)踐操作能力低。

3 教學(xué)改革

3.1 教學(xué)內(nèi)容

本課程的理論學(xué)習(xí)將由晦澀難懂的理論知識(shí)，轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕ㄒ韵滤牟糠种R(shí)：（1）條形碼基本概念，條碼識(shí)別技術(shù)及應(yīng)用;（2）射頻識(shí)別技術(shù)，電子標(biāo)簽，讀寫器，在講解時(shí)避免較深的理論知識(shí)和繁瑣的推導(dǎo)過(guò)程，學(xué)生能夠掌握結(jié)構(gòu)，懂得原理，熟悉工作過(guò)程及作用即可;（3）RFID技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系和關(guān)鍵技術(shù)，通過(guò)這兩部分知識(shí)讓學(xué)生熟悉RFID規(guī)范及使用何種技術(shù)，了解RFID的不足和發(fā)展趨勢(shì)，為學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ);（4）RFID技術(shù)應(yīng)用，主要包括編程工具的安裝與使用，分析時(shí)鐘樹(shù)，蜂鳴器的初始化及應(yīng)用，LED燈的初始化及應(yīng)用，讀取電子標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)等內(nèi)容，做到理論與實(shí)踐的結(jié)合。

本課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)旨在使學(xué)生進(jìn)一步掌握RFID 系統(tǒng)的工作原理，掌握電子標(biāo)簽、讀寫器、中間件等的操作方法，進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)課堂上所學(xué)知識(shí)的理解和掌握，使學(xué)生具備可以從事RFID 應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)的能力，然而，根據(jù)現(xiàn)行的培養(yǎng)方案，該課程的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)為8學(xué)時(shí)，為了達(dá)到較好的學(xué)習(xí)效果，建議增加實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)數(shù)。關(guān)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以從以下兩個(gè)方面開(kāi)展實(shí)驗(yàn)：（1）電子標(biāo)簽操作實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，旨在讓學(xué)生直觀性地認(rèn)識(shí)電子標(biāo)簽的功能和應(yīng)用;（2）高頻13.56M ISO14443模塊實(shí)驗(yàn)：操作型實(shí)驗(yàn)，旨在讓學(xué)生了解和掌握對(duì)ISO/IEC14443協(xié)議的讀寫器的使用和對(duì)符合ISO/IEC14443協(xié)議的電子標(biāo)簽的操作，主要內(nèi)容包括：IAR for stm8 工具的使用;MFRC531的使用;尋卡、密碼驗(yàn)證、讀取數(shù)據(jù)操作的編程。

3.2 教學(xué)模式

傳統(tǒng)講授的教學(xué)模式和枯燥的理論內(nèi)容不容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，然而現(xiàn)在出現(xiàn)了許多新興網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源和教學(xué)模式，例如微課、慕課和翻轉(zhuǎn)課堂等，在上課過(guò)程中，可以放置趣味小視頻到超星學(xué)習(xí)平臺(tái)，這樣，學(xué)生如果上課沒(méi)有聽(tīng)懂或者請(qǐng)假錯(cuò)過(guò)本次課程，就可以通過(guò)超星學(xué)習(xí)平臺(tái)進(jìn)行學(xué)習(xí)，也可以將不懂的問(wèn)題發(fā)起討論，與同學(xué)和老師共同討論。

3.3 教學(xué)方法

為了實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目標(biāo)，為社會(huì)輸送更多的RFID人才，在教學(xué)過(guò)程中，要加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)，鼓勵(lì)學(xué)生多動(dòng)手，不要“眼高手低”，在編程過(guò)程中如果遇到問(wèn)題，要及時(shí)與同學(xué)或者老師討論，這樣才能加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和應(yīng)用。只有學(xué)生自己動(dòng)手實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)功能才能獲得成就感，從而進(jìn)一步激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提升自身創(chuàng)新意識(shí)、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

3.4 考核方式

本課程的綜合成績(jī)包括課堂成績(jī)和實(shí)驗(yàn)成績(jī)兩部分，課堂成績(jī)占總成績(jī)的80%，實(shí)驗(yàn)成績(jī)占總成績(jī)的20%。課堂成績(jī)由平時(shí)成績(jī)和期末成績(jī)兩部分組成，這兩部分所占課堂成績(jī)比例分別為20%，80%，期末考試采用閉卷考核的方式;實(shí)驗(yàn)成績(jī)由平時(shí)成績(jī)和期末成績(jī)兩部分組成，這兩部分所占實(shí)踐成績(jī)比例分別為40%和60%。由此可以看出，以往的考核方式無(wú)法對(duì)學(xué)生的實(shí)踐能力做出考核，后續(xù)過(guò)程中，將提高實(shí)驗(yàn)成績(jī)的比例，并將學(xué)生的實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)作為考核計(jì)入總成績(jī)，避免“高分低能”的現(xiàn)象，注重綜合能力的培養(yǎng)。

3.5 課程設(shè)計(jì)

《物聯(lián)網(wǎng)初級(jí)課程設(shè)計(jì)》是提升學(xué)生對(duì)RFID和單片機(jī)知識(shí)綜合運(yùn)用能力的有益補(bǔ)充，旨在培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，讓學(xué)生掌握物聯(lián)網(wǎng)感知設(shè)備工作過(guò)程，掌握射頻無(wú)線通信及單片機(jī)制作與應(yīng)用，掌握射頻芯片控制程序的編寫，掌握13.56Mhz RFID射頻閱讀器硬件設(shè)計(jì)及調(diào)試，因此，在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)時(shí)，要以項(xiàng)目為導(dǎo)向，首先讓學(xué)生依據(jù)電路圖和原理圖，完成硬件的焊接和調(diào)試，然后3人為一個(gè)小組，可以推選1位組長(zhǎng)，由組長(zhǎng)根據(jù)各位同學(xué)的特長(zhǎng)進(jìn)行分工，設(shè)計(jì)完成RFID充值消費(fèi)卡系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，最后學(xué)生對(duì)本組完成的項(xiàng)目進(jìn)行介紹和演示，由答辯教師提出問(wèn)題進(jìn)行答辯，如此，便可以在鞏固和加深理論知識(shí)的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神和協(xié)作能力。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)教學(xué)實(shí)踐證明，本次《物聯(lián)網(wǎng)識(shí)別技術(shù)與應(yīng)用》課程改革的教學(xué)效果顯著，由于物聯(lián)網(wǎng)正處于快速發(fā)展時(shí)期，而RFID是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)，各大企業(yè)都在涉足物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，對(duì)精通物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的人才的需求也是與日遞增，所以，為向社會(huì)輸送一批有用的人才，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，在后續(xù)過(guò)程中，還需不斷將新知識(shí)融入到《物聯(lián)網(wǎng)識(shí)別技術(shù)與應(yīng)用》中，并對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式和教學(xué)方法等進(jìn)行完善，讓學(xué)生做到積極學(xué)習(xí)，主動(dòng)學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的綜合能力。

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