蔡超峰 耿鑫

摘 要：“信息識(shí)別技術(shù)”是我校電子信息工程專業(yè)的必修課。針對(duì)該課程實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，我們遵照“CDIO工程教育”理念對(duì)課程教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了精心的設(shè)計(jì)。在課堂教學(xué)方面精簡(jiǎn)教學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)化案例教學(xué)的作用，在實(shí)踐教學(xué)方面針對(duì)各種識(shí)別技術(shù)的特點(diǎn)精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)的題目，將“做中學(xué)”的原則貫徹到課程教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，注重鍛煉和提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使整個(gè)學(xué)習(xí)過程充滿挑戰(zhàn)性和實(shí)用性，取得了比較好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：信息識(shí)別技術(shù) 教學(xué)改革與探索 CDIO工程教育 “做中學(xué)”

中圖分類號(hào)：G42 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）08（c）-0163-02

Teaching Reform and Exploration of Information Recognition Technology Course

Cai Chaofeng Geng Xin

（College of Electronic Information Engineering College， Zhengzhou University of Light Industry，Zhengzhou Hehan，450001，China）

Abstract：Information Recognized Technology is a compulsory course of the specialty of electronics information engineering in the Zhengzhou University of Light Industry. Based on the characteristics of high practice of Information Recognized Technology course， all the links in the teaching process are well-designed according to the concept of CDIO engineering education. On the one hand， the teaching content is reduced and the role of case teaching is strengthened. On the other hand， the titles of experiment and curriculum design are well designed based on the characteristics of all information recognized technologies. The principle of “l(fā)earning by doing” is carried out through all the links in the teaching process and then the students ability of engineering practice and innovation are improved. Moreover， the students interest in learning are aroused， which make it challenging and practical to study the course. Finally， better teaching effects are achieved.

Key words：Information recognized technology；Teaching reform and exploration；CDIO engineering education；“l(fā)earning by doing”

隨著我國(guó)信息化建設(shè)進(jìn)程的加快，信息識(shí)別技術(shù)已廣泛應(yīng)用于零售、物流、圖書情報(bào)、醫(yī)療衛(wèi)生、金融服務(wù)及個(gè)人身份驗(yàn)證等諸多領(lǐng)域，在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用[1]。作為我校電子信息工程專業(yè)的必修課，“信息識(shí)別技術(shù)”闡述了信息識(shí)別技術(shù)的基本概念和基本原理，著重介紹了如何基于條碼、磁卡、IC卡、射頻標(biāo)簽、生物特征等構(gòu)建實(shí)際的信息識(shí)別系統(tǒng)，是一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的學(xué)科。CDIO是Conceive（構(gòu)思）、Design（設(shè)計(jì)）、Implement（實(shí)現(xiàn)）和Operate（運(yùn)作）四個(gè)英文單詞的縮寫，為近年來(lái)國(guó)際工程教育改革領(lǐng)域的最新成果[2-3]。該文結(jié)合電子信息工程專業(yè)的特點(diǎn)以及CDIO工程教育理念的要求，首先仔細(xì)規(guī)劃“信息識(shí)別技術(shù)”的課程體系，著重講述信息識(shí)別技術(shù)的基本原理、基本概念和實(shí)際的應(yīng)用案例，然后將理論知識(shí)與工程實(shí)踐相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力，促進(jìn)學(xué)生掌握相關(guān)的識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)目標(biāo)。

1 課堂教學(xué)體系的設(shè)計(jì)

“信息識(shí)別技術(shù)”的教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生理解并掌握各種識(shí)別技術(shù)的理論基礎(chǔ)，熟悉信息識(shí)別過程中數(shù)據(jù)代碼的編制、信息載體的表述與選擇、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理等環(huán)節(jié)，能夠自己或者配合團(tuán)隊(duì)進(jìn)行信息識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)，從而掌握如何在生產(chǎn)生活中使用信息識(shí)別技術(shù)。我們遵照“CDIO工程教育”理念，對(duì)課程教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行精心設(shè)計(jì)，將“做中學(xué)”的原則貫徹到課程教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使整個(gè)學(xué)習(xí)過程充滿挑戰(zhàn)性和實(shí)用性[4]。針對(duì)電子信息工程專業(yè)學(xué)生的特點(diǎn)，我們將課程體系分為課堂教學(xué)體系、實(shí)踐教學(xué)體系兩大部分。

對(duì)課堂教學(xué)體系的設(shè)計(jì)，一方面我們要做“減法”?！靶畔⒆R(shí)別技術(shù)”包括條碼識(shí)別技術(shù)、磁卡及IC卡識(shí)別技術(shù)、射頻識(shí)別技術(shù)、生物識(shí)別技術(shù)等識(shí)別技術(shù)，內(nèi)容十分廣泛。在學(xué)時(shí)非常有限的情況下，通過在技術(shù)成熟度、應(yīng)用前景、市場(chǎng)規(guī)模等方面對(duì)上述各種識(shí)別技術(shù)進(jìn)行比較，并結(jié)合電子信息工程專業(yè)課程設(shè)置的特點(diǎn)，我們選取射頻識(shí)別技術(shù)作為本課程的重點(diǎn)內(nèi)容，對(duì)于其他類型的識(shí)別技術(shù)則不做重點(diǎn)闡述。此外，對(duì)于電子信息工程專業(yè)三年級(jí)本科生來(lái)說，各種識(shí)別技術(shù)的理論基礎(chǔ)他們已經(jīng)在先修課程中學(xué)習(xí)過。例如，光的反射原理和磁滯現(xiàn)象分別是條碼識(shí)別技術(shù)和磁卡識(shí)別技術(shù)的理論基礎(chǔ)，這部分內(nèi)容在“大學(xué)物理”中有過介紹；射頻識(shí)別技術(shù)的相關(guān)理論基礎(chǔ)學(xué)生也在“電路分析、電磁場(chǎng)與電磁波、電波與天線、信息論與編碼、通信原理”等課程中學(xué)習(xí)過。因此，我們要求學(xué)生提前復(fù)習(xí)這些內(nèi)容并在課前提問，從而幫助學(xué)生掌握各種識(shí)別技術(shù)的理論基礎(chǔ)。

對(duì)課堂教學(xué)體系的設(shè)計(jì)，另一方面我們也要做“加法”。針對(duì)該課程實(shí)踐性、應(yīng)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，我們?cè)谡n堂上安排了大量的實(shí)際應(yīng)用案例，對(duì)國(guó)內(nèi)外信息識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用情況做了全面的介紹和細(xì)致的分析，力圖使學(xué)生從技術(shù)、應(yīng)用特別是系統(tǒng)集成的角度全面系統(tǒng)的了解各種信息識(shí)別技術(shù)[5]。例如，對(duì)于條碼識(shí)別技術(shù)，我們以超市管理系統(tǒng)為例，向?qū)W生詳細(xì)介紹如何在商品流通、客戶管理、供應(yīng)商管理、員工管理等環(huán)節(jié)使用條碼，使學(xué)生深入了解在超市管理中條碼識(shí)別技術(shù)是如何提高工作效率的。通過分析條碼識(shí)別技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，我們還向?qū)W生介紹了“未來(lái)超市”的概念，從而為將來(lái)射頻識(shí)別技術(shù)的學(xué)習(xí)埋下伏筆。對(duì)于射頻識(shí)別技術(shù)，我們精心選取了三個(gè)有代表性的應(yīng)用案例。

（1）電子商品防竊系統(tǒng)（Electronic Article Surveillance，EAS）。

（2）電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)（Electronic Toll Collection System，ETC）。

（3）高校校園一卡通系統(tǒng)。

對(duì)這些射頻識(shí)別系統(tǒng)的詳盡介紹，將強(qiáng)化學(xué)生對(duì)射頻識(shí)別技術(shù)的基本原理、應(yīng)答器和閱讀器的設(shè)計(jì)、相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、中間件與高層的作用等方面內(nèi)容的理解。此外，對(duì)于磁卡與IC卡識(shí)別技術(shù)、生物特征識(shí)別技術(shù)、圖像識(shí)別技術(shù)等，我們?cè)谡n堂上也會(huì)介紹一些有代表性的應(yīng)用案例。通過在課堂上介紹這些案例，能夠使學(xué)生對(duì)信息識(shí)別技術(shù)有一個(gè)感性的認(rèn)識(shí)，并增強(qiáng)他們的學(xué)習(xí)興趣，從而有利于本課程的教學(xué)與學(xué)習(xí)。

2 實(shí)踐教學(xué)體系的設(shè)計(jì)

“CDIO工程教育”理念要求以工程技術(shù)為主線、以工程項(xiàng)目為導(dǎo)向、以行業(yè)應(yīng)用和人才培養(yǎng)為目標(biāo)?；凇癈DIO工程教育”理念的要求，我們將實(shí)踐教學(xué)體系分為實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)兩個(gè)環(huán)節(jié)。

實(shí)驗(yàn)在“信息識(shí)別技術(shù)”課程中具有非常重要的作用。針對(duì)各種識(shí)別技術(shù)的特點(diǎn)，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)室的情況，我們?cè)O(shè)計(jì)了如下幾個(gè)實(shí)驗(yàn)。

（1）指紋圖像采集與處理實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生利用指紋采集儀采集指紋圖像，然后基于Matlab實(shí)現(xiàn)指紋圖像的預(yù)處理、特征提取和特征分類，掌握相關(guān)的圖像處理算法，從而深入理解指紋識(shí)別技術(shù)的基本原理。

（2）ISO15693硬件基本實(shí)驗(yàn)。ISO15693是一系列針對(duì)近距離射頻識(shí)別的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用十分廣泛，因此深入了解ISO15693標(biāo)準(zhǔn)對(duì)學(xué)生開發(fā)實(shí)際的射頻識(shí)別系統(tǒng)具有重要意義。要求學(xué)生基于實(shí)驗(yàn)室的CVT-RFID-III教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，通過示波器觀察編碼信號(hào)、載波信號(hào)、調(diào)制信號(hào)及解調(diào)信號(hào)，從而掌握ISO15693標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的編碼方式、調(diào)制及解調(diào)技術(shù)、功率放大技術(shù)及載波信號(hào)產(chǎn)生過程。

（3）ISO15693標(biāo)簽實(shí)驗(yàn)。要求學(xué)生基于CVT-RFID-III教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)簽的識(shí)別、靜默、選擇、狀態(tài)復(fù)位、數(shù)據(jù)讀寫等基本功能，熟悉和學(xué)習(xí)ISO15693標(biāo)準(zhǔn)中相關(guān)的協(xié)議和規(guī)范。

（4）射頻識(shí)別系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。要求學(xué)生基于CVT-RFID-III教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、PC機(jī)和相關(guān)配套軟件，設(shè)計(jì)一個(gè)模擬的圖書館管理系統(tǒng)，了解射頻識(shí)別系統(tǒng)的工作原理和組織架構(gòu)，為將來(lái)構(gòu)建實(shí)際的射頻識(shí)別系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。

通過上述實(shí)驗(yàn)，可使學(xué)生更加深入的理解并掌握各種識(shí)別技術(shù)的理論基礎(chǔ)，從而為課程設(shè)計(jì)的順利展開奠定基礎(chǔ)。

課程設(shè)計(jì)是鍛煉和提高學(xué)生工程實(shí)踐能力的重要手段。針對(duì)各種識(shí)別技術(shù)的特點(diǎn)，并結(jié)合電子信息工程專業(yè)學(xué)生所學(xué)課程，我們?cè)O(shè)計(jì)了以下幾個(gè)課題。

（1）條碼識(shí)讀器的設(shè)計(jì)。

（2）基于指紋的考勤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

（3）接觸式IC卡識(shí)讀器的設(shè)計(jì)。

（4）非接觸式IC卡識(shí)讀器的設(shè)計(jì)。

課程設(shè)計(jì)以課題小組的形式進(jìn)行，每個(gè)課題小組包含4～5人，負(fù)責(zé)上述課題中的其中一個(gè)。首先要求學(xué)生查閱資料和文獻(xiàn)，了解與課題相關(guān)的背景知識(shí)。然后根據(jù)設(shè)計(jì)要求，明確設(shè)計(jì)思路進(jìn)而確定系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，完成硬件電路的設(shè)計(jì)。接下來(lái)編寫軟件，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能。最后組織人員對(duì)學(xué)生的設(shè)計(jì)成果進(jìn)行驗(yàn)收和評(píng)估，要求學(xué)生對(duì)課程設(shè)計(jì)的完成過程進(jìn)行總結(jié)，并撰寫課題設(shè)計(jì)報(bào)告書。

通過課程設(shè)計(jì)，鍛煉和提高了學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，真正做到了“做中學(xué)”，這也是“CDIO工程教育”理念的核心思想。此外，課程設(shè)計(jì)的順利完成還離不開課題小組成員的緊密配合，這將大大提高學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

3 結(jié)語(yǔ)

遵照“CDIO工程教育”理念，我們對(duì)“信息識(shí)別技術(shù)”課程教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了精心的設(shè)計(jì)。在課堂教學(xué)環(huán)節(jié)，一方面基于本課程與其它先學(xué)課程的關(guān)系精選教學(xué)內(nèi)容；另一方面注重案例教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，通過實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)幫助學(xué)生深入理解并掌握信息識(shí)別技術(shù)的理論基礎(chǔ)，并鍛煉和提高了學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力?？傊?，將“做中學(xué)”的原則貫徹到課程教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使整個(gè)學(xué)習(xí)過程充滿挑戰(zhàn)性和實(shí)用性，取得了比較好的教學(xué)效果。

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