RFID原理及應用課程教學改革探究

歐莉莉 吳文鵬

關鍵詞：RFID；教學改革；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，它可以通過無線電信號傳輸信息，從而實現(xiàn)對物品的追蹤和識別[1]。這種技術最初應用于物流管理，但在今天已經(jīng)成為一種廣泛使用的技術。它可以通過無線電信號在物品之間傳遞信息，從而實現(xiàn)快速、準確的物品管理和跟蹤。此外，它還可以用于安全監(jiān)控、身份認證和智能家居等領域。射頻識別技術可以在短時間內(nèi)完成大量的任務，并且可以有效地管理物品信息。

同時，射頻識別技術還具有防水、防碰撞等特點，對于惡劣的環(huán)境也有很好的適應能力。隨著RFID技術在生活中的廣泛應用，對這門課程的教學也提出了新的要求。為了培養(yǎng)學生的實際應用能力和創(chuàng)新意識，提高學生對RFID技術的掌握程度，對該課程進行教學改革勢在必行。為此，在分析RFID原理及應用課程特點的基礎上，本文結合本課程的教學內(nèi)容和教學目標，提出了轉變教學觀念、運用現(xiàn)代化的教學手段、改進教學方法、加強實踐環(huán)節(jié)、注重多元化考核方式等一系列措施，從而進一步提高RFID原理及應用課程的教學質(zhì)量和水平。

1 課程簡介

RFID原理及應用課程是以物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和應用需要為依據(jù)，并與電子信息類專業(yè)的特征相結合而開設的一門具有較強實用性的專業(yè)課程，涉及通信原理、計算機網(wǎng)絡、射頻識別等多門課程知識，是物聯(lián)網(wǎng)相關專業(yè)課程體系中的一門重要課程，是物聯(lián)網(wǎng)技術及應用領域的一門重要學科[2]。RFID原理及應用課程內(nèi)容涉及信號處理、無線通信、自動識別等多個領域，具有很強的理論性、抽象性和綜合性。通過本課程的教學，使學生不僅能夠掌握有關的理論知識，而且具有較強的實際操作能力。針對RFID原理及應用課程理論性強、概念抽象、實用性弱的特點，本文在分析傳統(tǒng)教學現(xiàn)狀的基礎上，提出了相應的課程改革措施。

2 RFID 原理及應用傳統(tǒng)的教學現(xiàn)狀

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

1） 教學方法相對單一

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

2） 實驗課時相對較少

目前在RFID原理及應用課程中，實驗課時相對較少，無法滿足學生對知識的實際應用和實驗開發(fā)的需求，學生無法做到將理論與實踐相結合，從而影響了教學質(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)、實驗操作成績和課程論文等幾個方面。但在實際教學過程中，學生的基礎參差不齊，一些學生學習主動性不強、自主學習能力差，不能按時完成學習任務。雖然教師也在積極探索和嘗試各種教學方法，但由于考核方式相對單一，導致成績不能準確反映學生的實際水平。

3 RFID 原理及應用課程教學改革探究

本課程的學習內(nèi)容有：RFID 系統(tǒng)的基本組成、RFID系統(tǒng)架構、RFID中的天線技術、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、大學物理。學生通過本課程的學習，同時也為后續(xù)的教學與研究奠定了理論與實驗的基礎。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，在與這些課程有關的內(nèi)容進行銜接與鋪墊時，應專門進行設計，以便為后續(xù)有關內(nèi)容提供良好的先驗知識，從而實現(xiàn)有效內(nèi)化。RFID原理及應用課程是物聯(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的設計及應用。在學習的過程中，教師要讓學生多加練習，掌握相關學習方法[5]。

3.1 教學內(nèi)容

3.1.1 理論教學

在理論課上，教師將從三個層面來進行射頻識別系統(tǒng)的基本構成與原理、射頻識別系統(tǒng)的基礎技術以及射頻識別系統(tǒng)的集成開發(fā)與應用。

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

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，使學生了解RFID的若干關鍵技術。

3） 對RFID系統(tǒng)進行實例化設計，并對系統(tǒng)進行檢測與分析，以提高學生對RFID系統(tǒng)的綜合應用能力。

3.1.2 實踐教學

實踐教學主要包括課內(nèi)實驗和課程設計。

1） 課內(nèi)實驗。實驗課程是對理論課程的一種有效補充，它以與理論課配套的相關實驗為主。在進行課內(nèi)實驗時，采用應用型RFID實驗箱，由三部分組成，其課內(nèi)實驗教學方案如圖1所示。

①RFID基礎應用實驗。主要演示RFID技術的基本結構，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簽讀寫信息，并播放相關視頻，讓學生對RFID技術有一個整體了解。

②網(wǎng)關RFID基礎應用實驗。通過網(wǎng)關RFID基礎應用實驗，加深學生對RFID技術的了解。

③RFID綜合應用實驗。根據(jù)不同頻段的需要，進行相應的設計與研制，以14443A為基礎[6]，在圖書館管理系統(tǒng)實驗中實現(xiàn)相應的功能。通過簡單的小項目開發(fā)，使學生更好地理解在實際RFID應用項目中遇到的問題及其解決方法，提高學生的綜合應用能力和解決實際問題的能力。

2） 課程設計。課程設計是在課內(nèi)實驗教學的基礎上，增設難度較大的實驗，來突出學生的綜合、設計能力。在課程設計中，可以利用一周的時間讓學生去完成一項特定的課題，教師可以出題讓學生選擇，學生也可以進行自命題。課程設計采取分組方式，學生可以3到5人一題或一人一題，小組成員需相互配合完成[7]總體方案設計、各功能模塊設計和計算、系統(tǒng)總體安裝和調(diào)試、總結報告（一人一份）。

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

3.2 教學方法和手段

在RFID原理及應用課程教學過程中，老師應積極改進教學方法，加強對學生實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，努力提高學生學習的主動性和積極性，例如采用案例式、項目驅動等多種教學方法和手段進行授課。通過這些教學方法和手段的應用，使學生對RFID技術有更加深入的理解。

1） 理論運用案例教學法。通過具體的應用場景來展開理論教學，讓理論學習融入實際應用。這種教學方法可以幫助學生更好地掌握RFID相關技術，培養(yǎng)學生提出問題、分析問題和解決問題的能力。例如，RFID技術在商品溯源中的應用[8]，在商品生產(chǎn)過程中可以加入RFID標簽并寫入基本信息，這樣就可以對商品進行跟蹤、監(jiān)測，確保商品的安全性。

2） 實踐采用項目驅動法。在為期一周的課程設計中，采取了項目驅動的方式，以小組的形式，根據(jù)課程設計的標準來完成一個完整的開發(fā)項目。由各小組指導老師給出項目題目，并下發(fā)任務書，之后各組學生通過搜集材料完成實物制作，并遞交RFID課程設計說明書。在此期間，學生在指導老師的指導下，按照任務書的要求，小組成員之間相互協(xié)作自主進行設計，獨立完成設計任務[9]。最后，進行課程設計答辯，同時組內(nèi)同學進行個人總結、小組總結、教師評價。

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

3.3 考核方式的改革

為了有效地調(diào)動學生學習的積極性，RFID原理及應用課程考核方式也進行了一定的調(diào)整。該課程采用多元化的考核方式，對學生的學習過程和結果進行綜合評價。在對黃河交通學院2020級大三學生進行考核的時候，將考勤成績、作業(yè)成績、課堂表現(xiàn)、隨堂小測試、基礎知識面試成績、理論成績等進行加權求和，得到學生在本課程的總評成績，同時還可采用線上線下相結合等多種考核方式。將實驗成績與課程設計相結合，通過學生參與實驗項目可以讓他們對本門課程有更深一步的了解和掌握，并在其中學會團隊合作、互相學習，激發(fā)他們學習的興趣和熱情[10]。

4 結束語

RFID技術是一個涉及多學科知識的交叉技術，具有較強的實用性和很高的研究價值。該課程是物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)必修的專業(yè)核心課，具有很強的理論性和實踐性。該文針對該課程存在的問題進行了深入分析，并提出了相應的教學改革措施，在提高學生學習興趣、培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新能力等方面取得了較好效果。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，RFID技術必將在各行業(yè)得到廣泛應用。該文所提出的教學改革措施將為其他相關課程教學改革提供參考，進一步推動物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程建設和人才培養(yǎng)。