吴宣够，王小林

(安徽工业大学 计算机科学与技术学院，安徽 马鞍山243002)



物联网工程RFID课程教学研究与探索

吴宣够，王小林

(安徽工业大学 计算机科学与技术学院，安徽 马鞍山243002)

射频识别(RFID)作为物联网核心技术之一，其在物联网人才培养过程中有着重要作用，而传统RFID课程教学内容和教学手段无法满足物联网工程专业的需求。我们从物联网工程人才培养角度出发，就如何设置RFID课程体系、教学实验内容、教材选用等方面进行探索，以为物联网工程专业RFID课程建设提供有价值的建议与参考。

物联网工程； 射频识别；课程教学

物联网(Internet Of Things，IOT)被称为是继个人电脑、计算机网络之后的第三次信息浪潮。[1]自从1999年美国Auto-ID中心提出物联网概念以来，物联网相关的研究和应用被科研界和工业界大量关注。物联网工程专业是教育部2010新增本科专业，其目标是培养系统地掌握物联网技术的基本理论、基本知识，具有创新精神与实践能力，具备多学科交叉基础知识，受到科学研究和实际应用训练的从事物联网技术研究、开发与应用的高级工程技术人才。[2,3]目前，据不完全统计教育部已批准200多所本科院校开设物联网工程专业。由于物联网工程专业是新开专业，绝大部分高校还没有毕业生，其人才培养模式还未得到社会和企业的检验。物联网专业课程设置和人才的培养都还处于探索阶段，同时各学校对该专业定位和开设课程也有很大差异。

射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)是一种非接触式的自动识别技术，可以快速、实时、准确的对特定电子标签进行数据收集与处理的无线通信技术。RFID技术可以被广泛用于工业、农业、商业和军事等各行各业，被认为是21世纪最有发展前途的信息技术。[4]射频识别作为物联网工程专业的核心课程之一，在人才培养的过程中有着重要的作用。本文从安徽工业大学物联网工程人才培养角度出发，结合我校物联网工程专业定位与资源，就如何设置RFID课程教学内容、实验内容、教材选用等方面进行探索。

一、RFID课程地位和重要性分析

物联网包括三层：数据感知层、通信层和应用层。[5]其中，数据感知层主要有RFID系统和传感器系统实现，故RFID课程教学是物联网工程专业课程体系中的重要组成部分。该课程不仅是对RFID组成与原理的学习，同时还为物联网后续课程的开设提供支持，如物联网应用系统，物联网信息处理等后续课程。然而，目前RFID课程的内容和教学存在如下问题：课程内容注重各组成模块原理的介绍和学习，缺乏在无线通信、组网和上层系统应用方面的内容安排。由于传统计算机专业并不开设RFID课程，而物联网工程专业更加强调数据感知、网络连接和上层应用的学习，故物联网专业RFID课程不同于电子技术专业的RFID课程。RFID课程教学必须理论和实践相结合，更加注重网络、通信和应用系统方面的实践环节，以满足物联网工程专业培养的需要。

二、RFID课程教学内容与教学模式研究

RFID课程从培养学生实践能力和创新意识出发，对理论教学和实践环节进行整体设计。RFID课程教学体系的建设按照基本原理的学习、RFID系统组建与综合应用系统开发的培养、创新研究能力的培养进行展开。

(一) 教学内容

针对RFID教学内容，结合我校物联网工程专业培养方案，拟从以下三个方面进行。(1)对RFID基本组成、天线技术、射频前端、电子标签、读写器等基本原理的学习，目的是培养学生掌握RFID各部件的基本原理；(2)对RFID标准体系、通信协议、安全、中间器件和系统集成技术的讲解和学习，目的是培养学生掌握RFID 系统关键技术；(3)对应用系统的构建、测试与分析技术等学习，目的是培养学生对RFID系统的综合应用与开发能力。因此，我们按照以上三个层次设计RFID 课程结构模型展开理论和实验教学，如图1所示。根据此RFID课程教学内容设置，主要目的是培养学生掌握RFID系统的组成和相关技术，可以进行RFID系统的组建和上层应用的开发。

图1 RFID课程教学内容层次体系架构

(二)实践内容

RFID课程实践教学是RFID课程体系中的重要组成部分，必须与理论教学有机结合。通过实践环境的学习，加深学生对RFID关键技术和系统开发的理解，培养学生的动手能力，工程兴趣和综合应用所学知识的能力。依据教育部《高等学校物联网工程专业实践教学体系与规范(试行)》[2]的相关规定，结合本校实验教学设备。笔者设计了RFID实践教学内容，主要包括两大类：基础实验和综合实验。基础实验部分包括具体包括RFID天线、系统基带编码、RFID差错控制、脉冲FSK调制/解调、阅读器原理与操作、防碰撞算法。综合试验包括不同频段(13.56MHz、900MHz和2.4GHz)系统实验，根据应用程序接口(API)进行应用RFID系统测试与开发。

RFID基础实验可以在物联网综合平台是进行也可以在RFID专门实验试平台上进行。如福讯公司的物联网综合工具箱，主要包括有电源模块、RFID读写器模块、通信模块、显示模块等模块组成。RFID读写器模块包括低频125KHz、高频13.56MHz、超高频900MHz和微波2.4GHz。 通信模块包括蓝牙、ZIGBEE、WIFI、网络通讯、串口通讯、USB等可选模。同时，可以通过该实验平台提供的API接口进行二次开发。本课程基础实验主要是提高学生对RFID系统各模块的应用和动手能力，而综合实验主要是培养学生设计和解决实际问题的能力。

(三)教材选用

选用合适的教材为完成课程教学内容提供有力保障。目前，国内外出版的RFID教材符合物联网专业培养要求的并不多。如《RFID Handbook: Fundamentals And Applications》[6]、《物联网：射频识别(RFID)核心技术详解》[4]、《RFID原理与应用》[7]等可以作为本课程参考教材。文献[6]是对关于RFID技术和应用的参照文档，其偏重对原理、功能、标准和应用的介绍，而且是英文参考书，并不适合作为应用型本科学生上课教材。文献[4]是对RFID核心技术的详解，缺少系统原理的介绍，适合作为技术参考。文献[7]是根据物联网工程专业编写的RFID教材，介绍RFID原理、标准和应用。我们建议根据我校物联网工程专业培养目标，自己组织教学内容、编写教学讲义并最终形成教材。

三、结语

物联网工程专业是教育部新开专业，物联网技术覆盖多个学科领域，同时以RFID为核心技术之一的感知层正在快速的发展之中。本文结合安徽工业大学物联网工程专业人才培养定位，在进行广泛学习和调研基础之上，对RFID课程定位和教学内容选取方面进行了一定的研究和探索，旨在为物联网创新人才培养奠定基础，为后续RFID课程建设和更新提供一定的参考价值。

[1]刘云浩. 物联网导论[M]，北京：科学出版社，2011.

[2]教育部高等学校计算机科学与技术专业教学指导委员会.高等学校物联网工程专业实践教学体系与规范[M]. 北京：机械工业出版社，2011.

[3]余琍,赵健, 黄传河,等.物联网工程专业建设与实践教学研究[J].北京：计算机教育,2013 (015):94-97.

[4]黄玉兰.射频识别(RFID)核心技术详解[M]. 北京：人民邮电出版社,2010.

[5]刘强,崔莉,陈海明.物联网关键技术与应用[J]. 重庆：计算机科学,2010, 37(6):1-4.

[6]Finkenzeller K.RFIDHandbook:Radio-FrequencyIdentificationFundamentalsandApplications[M].New York:Wiley,1999.

[7]许毅,陈建军.RFID 原理与应用[M].北京：清华大学出版社,2013.

(责任编辑 汪继友)

Research and Exploration on Teaching IoT Engineering RFID

WU Xuan-gou, WANG Xiao-lin

(School of Computer Science and Technology, Anhui University of Technology,Ma’anshan 243002,Anhui,China)

Radio frequency identification (RFID),as one of the core IoT technologies, plays an important role in the training process of IoT talents. Secondly,contents and teaching methods of traditional RFID course fail to meet the needs of IoT engineering. From the perspective of IoT engineering talent training,explorations have been performed on how to set the RFID course system,teaching contents,teaching materials and other aspects,so as to provide valuable suggestions and references to IoT RFID course for engineering majors.

IoT Engineering;RFID;curriculum teaching

2014-01-12

吴宣够(1979-)，男，安徽枞阳人，安徽工业大学计算机科学与技术学院讲师，博士。

G642.0

A

1671-9247(2015)02-0101-02