RFID原理及應(yīng)用課程教學(xué)改革探究

歐莉莉 吳文鵬

關(guān)鍵詞：RFID；教學(xué)改革；考核方式

0 引言

射頻識別（Radio Frequency Identification， RFID） 是一種非接觸式的識別技術(shù)，它可以通過無線電信號傳輸信息，從而實(shí)現(xiàn)對物品的追蹤和識別[1]。這種技術(shù)最初應(yīng)用于物流管理，但在今天已經(jīng)成為一種廣泛使用的技術(shù)。它可以通過無線電信號在物品之間傳遞信息，從而實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的物品管理和跟蹤。此外，它還可以用于安全監(jiān)控、身份認(rèn)證和智能家居等領(lǐng)域。射頻識別技術(shù)可以在短時(shí)間內(nèi)完成大量的任務(wù)，并且可以有效地管理物品信息。

同時(shí)，射頻識別技術(shù)還具有防水、防碰撞等特點(diǎn)，對于惡劣的環(huán)境也有很好的適應(yīng)能力。隨著RFID技術(shù)在生活中的廣泛應(yīng)用，對這門課程的教學(xué)也提出了新的要求。為了培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力和創(chuàng)新意識，提高學(xué)生對RFID技術(shù)的掌握程度，對該課程進(jìn)行教學(xué)改革勢在必行。為此，在分析RFID原理及應(yīng)用課程特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，本文結(jié)合本課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)，提出了轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念、運(yùn)用現(xiàn)代化的教學(xué)手段、改進(jìn)教學(xué)方法、加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)、注重多元化考核方式等一系列措施，從而進(jìn)一步提高RFID原理及應(yīng)用課程的教學(xué)質(zhì)量和水平。

1 課程簡介

RFID原理及應(yīng)用課程是以物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和應(yīng)用需要為依據(jù)，并與電子信息類專業(yè)的特征相結(jié)合而開設(shè)的一門具有較強(qiáng)實(shí)用性的專業(yè)課程，涉及通信原理、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、射頻識別等多門課程知識，是物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專業(yè)課程體系中的一門重要課程，是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用領(lǐng)域的一門重要學(xué)科[2]。RFID原理及應(yīng)用課程內(nèi)容涉及信號處理、無線通信、自動識別等多個(gè)領(lǐng)域，具有很強(qiáng)的理論性、抽象性和綜合性。通過本課程的教學(xué)，使學(xué)生不僅能夠掌握有關(guān)的理論知識，而且具有較強(qiáng)的實(shí)際操作能力。針對RFID原理及應(yīng)用課程理論性強(qiáng)、概念抽象、實(shí)用性弱的特點(diǎn)，本文在分析傳統(tǒng)教學(xué)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出了相應(yīng)的課程改革措施。

2 RFID 原理及應(yīng)用傳統(tǒng)的教學(xué)現(xiàn)狀

RFID原理及應(yīng)用是黃河交通學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的核心必修課程之一[3]，在目前教學(xué)過程中主要存在以下問題：

1） 教學(xué)方法相對單一

傳統(tǒng)的以教師為中心，以學(xué)生為主體的教學(xué)模式中，教師在課堂上對學(xué)生進(jìn)行知識的“灌輸”，學(xué)生通常是被動接受。傳統(tǒng)的教學(xué)方式在一定程度上忽視了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，不易激發(fā)他們學(xué)習(xí)的熱情，造成學(xué)生在課堂上被動地接受知識，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

2） 實(shí)驗(yàn)課時(shí)相對較少

目前在RFID原理及應(yīng)用課程中，實(shí)驗(yàn)課時(shí)相對較少，無法滿足學(xué)生對知識的實(shí)際應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)開發(fā)的需求，學(xué)生無法做到將理論與實(shí)踐相結(jié)合，從而影響了教學(xué)質(zhì)量和效率。

3） 考核方式相對單一

傳統(tǒng)的考核方式一般包括閉卷考試、課堂表現(xiàn)、課后作業(yè)、實(shí)驗(yàn)操作成績和課程論文等幾個(gè)方面。但在實(shí)際教學(xué)過程中，學(xué)生的基礎(chǔ)參差不齊，一些學(xué)生學(xué)習(xí)主動性不強(qiáng)、自主學(xué)習(xí)能力差，不能按時(shí)完成學(xué)習(xí)任務(wù)。雖然教師也在積極探索和嘗試各種教學(xué)方法，但由于考核方式相對單一，導(dǎo)致成績不能準(zhǔn)確反映學(xué)生的實(shí)際水平。

3 RFID 原理及應(yīng)用課程教學(xué)改革探究

本課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容有：RFID 系統(tǒng)的基本組成、RFID系統(tǒng)架構(gòu)、RFID中的天線技術(shù)、RFID的工作方式、數(shù)據(jù)的完整性和數(shù)據(jù)的安全性以及典型案例應(yīng)用[4]。本課程的先修課程為電路、電磁場、線性代數(shù)、高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理。學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)，同時(shí)也為后續(xù)的教學(xué)與研究奠定了理論與實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。本課程中的許多內(nèi)容都涉及信號與系統(tǒng)、自控原理、電磁場等方面知識，在與這些課程有關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行銜接與鋪墊時(shí)，應(yīng)專門進(jìn)行設(shè)計(jì)，以便為后續(xù)有關(guān)內(nèi)容提供良好的先驗(yàn)知識，從而實(shí)現(xiàn)有效內(nèi)化。RFID原理及應(yīng)用課程是物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的一門專業(yè)核心課程，它的內(nèi)容包括了許多定理和方法，還包括了不同RFID的設(shè)計(jì)及應(yīng)用。在學(xué)習(xí)的過程中，教師要讓學(xué)生多加練習(xí)，掌握相關(guān)學(xué)習(xí)方法[5]。

3.1 教學(xué)內(nèi)容

3.1.1 理論教學(xué)

在理論課上，教師將從三個(gè)層面來進(jìn)行射頻識別系統(tǒng)的基本構(gòu)成與原理、射頻識別系統(tǒng)的基礎(chǔ)技術(shù)以及射頻識別系統(tǒng)的集成開發(fā)與應(yīng)用。

1） 使學(xué)生了解射頻識別系統(tǒng)的組成，閱讀器、電子標(biāo)簽、天線技術(shù)、射頻前端等，并了解其工作原理和構(gòu)成。

2） 介紹RFID的通信方法、信號編碼與調(diào)制、防碰撞算法、數(shù)據(jù)傳輸完整性、數(shù)據(jù)安全等，使學(xué)生了解RFID的若干關(guān)鍵技術(shù)。

3） 對RFID系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)例化設(shè)計(jì)，并對系統(tǒng)進(jìn)行檢測與分析，以提高學(xué)生對RFID系統(tǒng)的綜合應(yīng)用能力。

3.1.2 實(shí)踐教學(xué)

實(shí)踐教學(xué)主要包括課內(nèi)實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)。

1） 課內(nèi)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)課程是對理論課程的一種有效補(bǔ)充，它以與理論課配套的相關(guān)實(shí)驗(yàn)為主。在進(jìn)行課內(nèi)實(shí)驗(yàn)時(shí)，采用應(yīng)用型RFID實(shí)驗(yàn)箱，由三部分組成，其課內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案如圖1所示。

①RFID基礎(chǔ)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。主要演示RFID技術(shù)的基本結(jié)構(gòu)，例如演示讀寫器如何對低頻、高頻、超高頻、微波不同波段的電子標(biāo)簽讀寫信息，并播放相關(guān)視頻，讓學(xué)生對RFID技術(shù)有一個(gè)整體了解。

②網(wǎng)關(guān)RFID基礎(chǔ)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。通過網(wǎng)關(guān)RFID基礎(chǔ)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，加深學(xué)生對RFID技術(shù)的了解。

③RFID綜合應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。根據(jù)不同頻段的需要，進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)與研制，以14443A為基礎(chǔ)[6]，在圖書館管理系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。通過簡單的小項(xiàng)目開發(fā)，使學(xué)生更好地理解在實(shí)際RFID應(yīng)用項(xiàng)目中遇到的問題及其解決方法，提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和解決實(shí)際問題的能力。

2） 課程設(shè)計(jì)。課程設(shè)計(jì)是在課內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)上，增設(shè)難度較大的實(shí)驗(yàn)，來突出學(xué)生的綜合、設(shè)計(jì)能力。在課程設(shè)計(jì)中，可以利用一周的時(shí)間讓學(xué)生去完成一項(xiàng)特定的課題，教師可以出題讓學(xué)生選擇，學(xué)生也可以進(jìn)行自命題。課程設(shè)計(jì)采取分組方式，學(xué)生可以3到5人一題或一人一題，小組成員需相互配合完成[7]總體方案設(shè)計(jì)、各功能模塊設(shè)計(jì)和計(jì)算、系統(tǒng)總體安裝和調(diào)試、總結(jié)報(bào)告（一人一份）。

RFID課程設(shè)計(jì)是對已學(xué)過的理論知識進(jìn)行鞏固與深化，并使之系統(tǒng)地運(yùn)用于實(shí)際工作中。通過對所學(xué)內(nèi)容的分析，使學(xué)生能夠獨(dú)立地處理問題，對學(xué)生的創(chuàng)造性設(shè)計(jì)能力進(jìn)行了初步的培養(yǎng)。通過本課程的學(xué)習(xí)，可以培養(yǎng)學(xué)生對電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、仿真、調(diào)試的基本能力以及對系統(tǒng)的綜合分析進(jìn)行較為完整的培訓(xùn)。

3.2 教學(xué)方法和手段

在RFID原理及應(yīng)用課程教學(xué)過程中，老師應(yīng)積極改進(jìn)教學(xué)方法，加強(qiáng)對學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，努力提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，例如采用案例式、項(xiàng)目驅(qū)動等多種教學(xué)方法和手段進(jìn)行授課。通過這些教學(xué)方法和手段的應(yīng)用，使學(xué)生對RFID技術(shù)有更加深入的理解。

1） 理論運(yùn)用案例教學(xué)法。通過具體的應(yīng)用場景來展開理論教學(xué)，讓理論學(xué)習(xí)融入實(shí)際應(yīng)用。這種教學(xué)方法可以幫助學(xué)生更好地掌握RFID相關(guān)技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生提出問題、分析問題和解決問題的能力。例如，RFID技術(shù)在商品溯源中的應(yīng)用[8]，在商品生產(chǎn)過程中可以加入RFID標(biāo)簽并寫入基本信息，這樣就可以對商品進(jìn)行跟蹤、監(jiān)測，確保商品的安全性。

2） 實(shí)踐采用項(xiàng)目驅(qū)動法。在為期一周的課程設(shè)計(jì)中，采取了項(xiàng)目驅(qū)動的方式，以小組的形式，根據(jù)課程設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)來完成一個(gè)完整的開發(fā)項(xiàng)目。由各小組指導(dǎo)老師給出項(xiàng)目題目，并下發(fā)任務(wù)書，之后各組學(xué)生通過搜集材料完成實(shí)物制作，并遞交RFID課程設(shè)計(jì)說明書。在此期間，學(xué)生在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，按照任務(wù)書的要求，小組成員之間相互協(xié)作自主進(jìn)行設(shè)計(jì)，獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù)[9]。最后，進(jìn)行課程設(shè)計(jì)答辯，同時(shí)組內(nèi)同學(xué)進(jìn)行個(gè)人總結(jié)、小組總結(jié)、教師評價(jià)。

3） 運(yùn)用現(xiàn)代的教學(xué)手段。在講授RFID原理及應(yīng)用課程理論的時(shí)候，教師不僅要將知識點(diǎn)引入課堂，還要運(yùn)用現(xiàn)代的教學(xué)手段和信息資源，擴(kuò)大學(xué)生的知識范圍，提高學(xué)生的思考技巧。在教學(xué)過程中，可采用案例視頻的播放和應(yīng)用系統(tǒng)的展示等方式來激發(fā)學(xué)生的思維。在這個(gè)過程中，教師可以在播放前提出問題，在播放過程中，教師可以讓學(xué)生展開思考；在播放之后，學(xué)生可以發(fā)表自己的看法；最后教師進(jìn)行總結(jié)和分析，讓學(xué)生積極地參與教學(xué)活動中，從而提高學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解。也可以利用“超星”“釘釘”等方式，將講授重點(diǎn)和難點(diǎn)事先發(fā)送給學(xué)生，在講授的時(shí)候，教師著重于理論與實(shí)踐的結(jié)合，從而提高學(xué)生在課余時(shí)間里學(xué)習(xí)的積極性。

3.3 考核方式的改革

為了有效地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，RFID原理及應(yīng)用課程考核方式也進(jìn)行了一定的調(diào)整。該課程采用多元化的考核方式，對學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和結(jié)果進(jìn)行綜合評價(jià)。在對黃河交通學(xué)院2020級大三學(xué)生進(jìn)行考核的時(shí)候，將考勤成績、作業(yè)成績、課堂表現(xiàn)、隨堂小測試、基礎(chǔ)知識面試成績、理論成績等進(jìn)行加權(quán)求和，得到學(xué)生在本課程的總評成績，同時(shí)還可采用線上線下相結(jié)合等多種考核方式。將實(shí)驗(yàn)成績與課程設(shè)計(jì)相結(jié)合，通過學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可以讓他們對本門課程有更深一步的了解和掌握，并在其中學(xué)會團(tuán)隊(duì)合作、互相學(xué)習(xí)，激發(fā)他們學(xué)習(xí)的興趣和熱情[10]。

4 結(jié)束語

RFID技術(shù)是一個(gè)涉及多學(xué)科知識的交叉技術(shù)，具有較強(qiáng)的實(shí)用性和很高的研究價(jià)值。該課程是物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)必修的專業(yè)核心課，具有很強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性。該文針對該課程存在的問題進(jìn)行了深入分析，并提出了相應(yīng)的教學(xué)改革措施，在提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力等方面取得了較好效果。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，RFID技術(shù)必將在各行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。該文所提出的教學(xué)改革措施將為其他相關(guān)課程教學(xué)改革提供參考，進(jìn)一步推動物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程建設(shè)和人才培養(yǎng)。