《物联网识别技术与应用》教学改革探索

韩媛媛 程凤林 王娜 杨金山 张蕾 王永 刘光伟

[摘 要]《物联网识别技术与应用》是物联网工程专业的必修课，旨在使学生掌握RFID的相关知识，能够完成RFID系统的设计与实现，然而，现行的教学内容无法激发学生的学习兴趣，教学模式和教学方法等手段无法提升学生的实践能力，导致课程结束后，学生依旧无法进行独立的程序开发，不能满足工作岗位的需求，因此，为了实现应用型人才培养的目标，向社会输送优质的人才，必须对传统的教学进行课程改革。教学内容、教学模式等的调整，减轻了课程难度，激发了学生学习兴趣，教学效果得以提高。

[关键词]物联网识别技术与应用;教学内容;教学模式;教学方法;课程改革

[中图分类号]U495 [文献标识码]A

物联网顾名思义是物物相连的网络，若想要物做到互相通信，就需要让物“开口说话”，物联网识别技术应运而生，成为了实现物联网的基础，因此，通常把《物联网识别技术与应用》作为物联网工程专业的必修课，旨在让物联网工程专业的学生掌握射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）技术，通过学习，使得学生能够掌握自动识别技术的概念，了解其分类与发展，掌握RFID标准体系，RFID电子标签、RFID读写器及RFID中间件的工作原理，通过RFID案例分析，掌握其应用，能够完成RFID系统的设计与实现，而现行的培养模式在教学内容、教学模式和教学方法等方面存在许多不足，因此，需要进行课程改革，以激发学生的学习兴趣，提升学生实践能力，适应社会对RFID人才的需求。

1 教学现状

目前，《物联网识别技术与应用》课程共40学时，其中理论32学时，实验8學时，此外，还需结合单片机的知识，完成为期2周的课程设计，所以说理论教学是实验和课程设计的基础。授课过程中多采用传统的教学模式，即教师先讲解理论，然后再讲解一些功能性实例，由学生完成验证，最后由教师指导完成课程设计，然而，在课程结束后，学生依旧无法进行独立的程序开发，就业时不能满足工作岗位的要求，为了向社会输送优质的RFID人才，必须对传统的教学进行课程改革。

2 存在问题

传统教学的弊端主要体现在以下四个方面：

2.1 教学内容

原有教学内容主要包括射频识别技术、电子标签、读写器、RFID技术标准体系、RFID系统关键技术和基于RFID的典型物联网系统EPC等内容，这些内容偏难，注重抽象的原理，比较枯燥，所以在上课过程中，学生兴趣不高，昏昏欲睡，教学效果非常不理想。

2.2 教学模式

本课程的实践性比较强，而传统的授课模式一般是利用多媒体讲授理论知识，但是由于理论知识较难，学生对多媒体上罗列出来的文字、公式等内容并不能做到真正的理解，更不能把它们同RFID的应用联系到一起，所以这种授课模式无法起到理论指导实践的作用，更不能培养学生的实践能力。

2.3 教学方法

以往的教学基本上是教师讲解，学生被动接受，在实验课上进行验证，因此，学生实践能力较差，这就导致在进行课程设计时，也需要教师给出设计思路，辅助调试出现的问题，学生无法独立完成RFID项目。

2.4 考核方式

传统的考核方式一般是采用平时考核与期末试卷考核相结合的方法，其中期末试卷侧重理论知识的考核，这就使得学生在考试前会对知识点进行死记硬背，虽然大部分学生最后的考试成绩还可以，但是对知识的理解和应用不到位，且实践操作能力低。

3 教学改革

3.1 教学内容

本课程的理论学习将由晦涩难懂的理论知识，转变为主要包括以下四部分知识：（1）条形码基本概念，条码识别技术及应用;（2）射频识别技术，电子标签，读写器，在讲解时避免较深的理论知识和繁琐的推导过程，学生能够掌握结构，懂得原理，熟悉工作过程及作用即可;（3）RFID技术标准体系和关键技术，通过这两部分知识让学生熟悉RFID规范及使用何种技术，了解RFID的不足和发展趋势，为学生后续学习奠定基础;（4）RFID技术应用，主要包括编程工具的安装与使用，分析时钟树，蜂鸣器的初始化及应用，LED灯的初始化及应用，读取电子标签中的数据等内容，做到理论与实践的结合。

本课程的实验教学旨在使学生进一步掌握RFID 系统的工作原理，掌握电子标签、读写器、中间件等的操作方法，进一步加深学生对课堂上所学知识的理解和掌握，使学生具备可以从事RFID 应用系统开发与设计的能力，然而，根据现行的培养方案，该课程的实验学时为8学时，为了达到较好的学习效果，建议增加实验学时数。关于实验教学，可以从以下两个方面开展实验：（1）电子标签操作实验：验证型实验，旨在让学生直观性地认识电子标签的功能和应用;（2）高频13.56M ISO14443模块实验：操作型实验，旨在让学生了解和掌握对ISO/IEC14443协议的读写器的使用和对符合ISO/IEC14443协议的电子标签的操作，主要内容包括：IAR for stm8 工具的使用;MFRC531的使用;寻卡、密码验证、读取数据操作的编程。

3.2 教学模式

传统讲授的教学模式和枯燥的理论内容不容易激发学生的学习兴趣，然而现在出现了许多新兴网络学习资源和教学模式，例如微课、慕课和翻转课堂等，在上课过程中，可以放置趣味小视频到超星学习平台，这样，学生如果上课没有听懂或者请假错过本次课程，就可以通过超星学习平台进行学习，也可以将不懂的问题发起讨论，与同学和老师共同讨论。

3.3 教学方法

为了实现培养应用型人才的目标，为社会输送更多的RFID人才，在教学过程中，要加强实践教学，鼓励学生多动手，不要“眼高手低”，在编程过程中如果遇到问题，要及时与同学或者老师讨论，这样才能加深对知识点的理解和应用。只有学生自己动手实现了相应功能才能获得成就感，从而进一步激发学习兴趣，提升自身创新意识、分析问题和解决问题的能力。

3.4 考核方式

本课程的综合成绩包括课堂成绩和实验成绩两部分，课堂成绩占总成绩的80%，实验成绩占总成绩的20%。课堂成绩由平时成绩和期末成绩两部分组成，这两部分所占课堂成绩比例分别为20%，80%，期末考试采用闭卷考核的方式;实验成绩由平时成绩和期末成绩两部分组成，这两部分所占实践成绩比例分别为40%和60%。由此可以看出，以往的考核方式无法对学生的实践能力做出考核，后续过程中，将提高实验成绩的比例，并将学生的实验表现作为考核计入总成绩，避免“高分低能”的现象，注重综合能力的培养。

3.5 课程设计

《物联网初级课程设计》是提升学生对RFID和单片机知识综合运用能力的有益补充，旨在培养学生的实践能力，让学生掌握物联网感知设备工作过程，掌握射频无线通信及单片机制作与应用，掌握射频芯片控制程序的编写，掌握13.56Mhz RFID射频阅读器硬件设计及调试，因此，在进行课程设计时，要以项目为导向，首先让学生依据电路图和原理图，完成硬件的焊接和调试，然后3人为一个小组，可以推选1位组长，由组长根据各位同学的特长进行分工，设计完成RFID充值消费卡系统的开发，最后学生对本组完成的项目进行介绍和演示，由答辩教师提出问题进行答辩，如此，便可以在巩固和加深理论知识的同时，培养学生的团队精神和协作能力。

4 结语

经教学实践证明，本次《物联网识别技术与应用》课程改革的教学效果显著，由于物联网正处于快速发展时期，而RFID是物联网发展的基础，各大企业都在涉足物联网领域，对精通物联网技术的人才的需求也是与日递增，所以，为向社会输送一批有用的人才，实现应用型人才的培养目标，在后续过程中，还需不断将新知识融入到《物联网识别技术与应用》中，并对教学内容、教学模式和教学方法等进行完善，让学生做到积极学习，主动学习，提高学生的综合能力。

[参考文献]

[1] 关蕊，刘丽华.“RFID原理及应用”模块化教学构建与探索[J].辽宁科技学院学报，2019（01）.

[2] 蔡长安.RFID原理与应用课程实践教学研究[J].实验室科学，2018（03）.

[3] 刘娜，邹士喜.基于“互联网+”的“RFID应用技术”教学分析[J].无线互联科技，2018（15）.

[4] 蔡长安.物联网工程专业“RFID原理与应用”课程教学改革与探索[J].福建電脑，2017（01）.

[5] 陈益能，梁海英，谭晓东，等.应用型本科院校“RFID原理与应用”教学方法研究与实践[J].物联网技术，2016（05）.