摘要
RFID课程是物联网工程专业的核心课程之一，本文主要阐述了武汉工商学院开设的RFID课程的建设情况，为培养应用型物联网本科专业人才提供了参考和一定的借鉴。
关键词
RFID课程；应用型；课程改革
自2009年国务院将无锡列入国家物联网创新示范区后，物联网产业呈井喷态势发展；伴随着物联网产业不断扩大的规模，随之而来的是对物联网应用的高端技能型专门人才的持续增加的需求量。同时，在物联网被国家纳入“十二五”规划之后，各地高校从2010年起相继开设了物联网相关专业，而射频识别RFID技术是物联网专业的专业核心课程之一。
1RFID课程目前的状况
RFID课程作为物联网工程这种新兴专业的核心课程，开课历史很短，很多高校对其课程的建设也还在不断地探索中，当前，一些重点本科院校将物联网专业划为自动控制类别，作为其核心课程的RFID课程也多是倾向于理论研究及其芯片设计方面，这需要学生有很好的电子电路等电子类课程的基础，而我们学院是将物联网专业作为计算机科学与技术的子学科，并且倾向于应用型本科教育，这就需要我们探索一种更合适应用型物联网本科教育的RFID课程的教学内容和教学方式。
2课程规划
本课程是面向物联网工程专业的本科生，RFID课程讲解的内容以实用为主，在课程的建设中减少理论推导，注重培养学生的实际应用能力和分析解决问题的实际工作能力。据本课程的教学目标，使学生通过理论教学和实践教学，能够全面了解RFID基本理论，通过RFID系统的组成部件来掌握RFID应用技术及方法，能够构建RFID应用系统。逐步培养学生掌握RFID射频识别技术的系统集成设计及分析能力，并通过典型案例来了解RFID射频识别技术在社会生产环节中的应用，为未来参加工作、增加就业竞争力打下良好的基础。
2.1课程基本情况
武汉工商学院计算机科学与技术系自2012年开始招收物联网技术及应用方向的本科生，并于2014—2015学年春季开始开设了RFID原理及应用课程；从2013年起开始招收物联网工程专业的本科生，至今开设了两年。RFID原理及应用课程采取理论教学和实践实验训练有机结合，对学生的成绩评定采用平时成绩（占40%）和期末考核（占60%）相结合，其中平时成绩包括了考勤、课堂表现、平时作业以及实验成绩，期末考核以闭卷笔试为主。实验教学以RFID的典型案例为研究目标，二者互为补充、相互促进。在教学手段上，采用PPT课件与黑板板书相结合，物联网设备与模拟软件相结合。根据每学年度的学生学习情况，年度期末考试情况，结合社会对人才的需求情况，及时更新补充教学内容，尤其是实验教学的内容，针对物联网专业的学习，要为后期的专业课程做好铺垫，同时充分利用学院网站，实现该课程的网上资源共享，网站包括的内容有教学大纲、教学课件、部分章节内容的教学PPT、习题库及解答、微课录像、课程录像及课程讨论等环节，通过网上资源共享以及学生的反馈信息完善课程的教学效果。
2.2课堂讲授的内容及安排
本课程的课堂讲授以理解并掌握射频识别技术的应用为主，目前本课程为40学时，其中24学时的理论课时，16学时的实践学时。第一讲，绪论（2课时）主要内容包括认识RFID技术，RFID识别技术与其他自动识别技术，RFID技术的发展；无线电信号的特征，无线电频率；无线电频谱的概念、特征，无线电传输的基本原理。这次课程主要是让学生总体上了解什么是射频识别技术，在教学过程中通过多媒体穿插一些图片及公司产品和宣传片，可以让学生更直观地了解，并且激发学生对RFID技术的兴趣。第二讲，射频识别系统（4课时）主要内容包括射频识别系统的组成、工作过程，射频识别系统的关键技术；电子标签的组成、工作原理；读写器的组成、工作原理。考虑到学生对象是属于计算机学科的，故而将工作原理部分更侧重于基本概念的介绍。第三讲，电磁场与电磁波（4课时）主要内容包括电场的概念、分类；磁场的概念、分类；电磁场与电磁波的概念及其关系。这部分内容概念性比较强，通过讲解让学生了解到RFID无线传播媒介。第四讲，天线基本概念与原理（2课时）主要内容包括三种典型天线的谐振电路，天线的作用，天线的工作原理；耦合天线的概念，耦合天线的工作原理及应用场合；辐射天线的概念，辐射天线的工作原理及应用场合。第五讲，数据通信技术（4课时）主要内容包括编码的定义，常用的编码方法；数据和信号，信道，调制和解调；数据通信协议，数据加密与解密，数据的完整性；防碰撞算法，防碰撞协议，碰撞检测。这讲的前部分内容涉及到通信和电子专业相关课程，在这里主要是让学生对这些基本的概念有所理解，课上重点讲述防碰撞算法的思想和分类。第六讲，射频识别应用系统（4课时）主要内容包括应用系统分析，识别系统分析；实施策略，存在的问题，解决方案；应用系统运行与维护。本讲的主要目的是让学生能够了解到应用系统中的一些基本的技术参数和应用系统的一些构建，尤其在实际操作中不能片面追求某一参数，而要综合考虑系统性能。第七讲，典型应用案例（4课时）主要内容包括低频RFID应用案例，高频RFID应用案例，超高频RFID应用案例，有源RFID应用案例；铁路车号自动识别系统概述，系统意义以及系统方案设计。在这一讲中会结合实验项目中几个比较典型的系统——考勤管理系统、人事管理系统和图书管理系统。
2.3实验教学的内容及安排
本课程的课堂教学积极采用多媒体等先进的教学手段授课，侧重于实践教学，物联网工程实验室配备了20台武汉创维特CVT-IOT-V综合实验平台以及20台电脑，有125kHz、13.56MHz与微波应用下阅读器、应答器和天线的设计，并提供了软、硬件的实现方法等，在实际教学中，按照课时的需求，精心挑选了四个实验内容，分别是125KHzRFID实验、13.56MHzISO14443实验、900MHzRFID实验和RFID系统应用实验，能满足学生基本实验的要求，也能为学生提高和设计性实验提供环境。实验内容的安排如下：
1）125KHzRFID实验（4课时）125kHz卡片分为两种，一种是只读卡，一种是可读可写卡。这个实验包括通过使用CVT-IOT-V综合实验平台识别125kHz只读卡卡号，观察只读卡读卡协议；对125kHz读写卡进行数据读写操作，观察读写卡读写数据协议。实验操作不是很复杂，通过成功实验可以让学生掌握125kHz只读卡和读写卡操作基本原理，了解125kHz只读卡协议和125kHz读写卡协议。在实验过程中尤其要注意的是：读写卡片的数据区分为16块，每一块有32位；块0存放卡片信息及通用码等，该块为只读块；块1存放卡片的身份识别码(UID)，该块为只读块；块2存放卡片密码，该块为只写块，为了保护卡片密码，该块在本平台中不开放写权限；块3存放卡片保护字，用于控制卡片每块的读写权限，该块每一位都是一次性写入，写入后不可修改，为保证卡片正常使用，在本平台中不开放该块的写权限；块4存放卡片配置字，用于配置卡片每块的加密情况，该块可读可写，为保证卡片正常使用，在本平台中不开放该块的写权限；块5-块15为用户数据区，可读可写。
2）13.56MHzISO14443实验（4课时）13.56MHzISO14443实验包括ISO14443标签寻卡操作实验、ISO14443标签密码下载实验、ISO14443标签数据读写实验以及ISO14443TYPEB读取身份证卡号实验等。通过实验认识Mifareone卡；理解Mifareone卡操作基本原理；了解Mifareone卡通信协议和身份证卡通信协议。在实验过程要注意的是：此处读出的身份证卡号并不同于实际的身份证号码，身份证号码等信息已被公安部加密，需要相应的权限才能实现。
3）900MHzRFID实验（4课时）900MHzRFID实验包括了900MHz标签功率设置实验、对900MHz标签进行标签识别、对900MHz标签进行数据读写。通过实验可以了解到900MHzRFID卡的通信协议。
4）RFID系统应用实验（4课时）RFID系统应用实验包含了考勤管理系统、物流管理系统、图书管理系统这三个应用系统的使用，分别针对125kHz只读卡、ISO14443标签、125kHz只读卡/读写卡的应用。通过实验，使学生能够熟练掌握这三种应用系统的使用，同时能够深刻理解到RFID卡在社会生产中的应用。在这个实验的基础上，也可以增加一些扩充实验内容，结合C#和数据库的知识，开设RFID综合课程设计，让学生优化已有的应用系统或是开发出新的应用系统。前三个实验主要是通过对三种不同频率和协议的RFID卡让学生熟悉几种典型RFID卡的通信协议，第四个实验可以让学生了解到这几种卡在社会生活中的应用，进而可以利用CVT-RFID-III实验系统开发实现各种自动化智能管理系统和物品跟踪、识别、防伪、监控系统。在每次实验教学中，都会花费将近1个学时的时间给学生讲解有关实验中涉及到的相关专业知识用来补充课堂教学内容，并会对实验的相关内容及步骤进行说明。
3总结
通过一学期的课程教学，使得学生能够较轻松地掌握教学内容，并且激发了他们对RFID应用的兴趣，为后续地发展提供了一定的基础。只是从考核和学生反馈的情况来看，由于RFID技术是跨学科知识，其中有关原理和标准的部分包含了很多无线通信技术内容，学生们接受起来比较慢，而对于应用方面的内容，学生普遍比较感兴趣，相对来说，掌握起来也比较容易。RFID技术正处于快速发展的一个阶段，这也为我们的课程内容的设置提出了更高的要求，在未来的教学中，我们还要不断地补充本领域内新的研究进展和应用实例，并结合学生的掌握程度和反馈情况不断地修正教学内容和改进教学方法，不仅要加强实践教学，同时也可以组织学生积极参加课外竞赛，进一步提高他们的动手能力和学习能力。
作者：肖丹丹 刘芳 单位：武汉工商学院信息工程学院物联网工程系
参考文献
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