史添瑋 任玲

摘要：RFID 射頻識別技術(shù)作為應用電子技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的核心課程，致力于培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)應用、電氣自動化等專業(yè)領(lǐng)域的高級應用型技術(shù)人才。文章基于案例教學法，設計了一套系統(tǒng)完整的課程教學方案，以Mifare 射頻卡為典型案例，通過任務引領(lǐng)的項目活動，使學生在實際操作中深入理解RFID 射頻識別技術(shù)的原理與應用。通過詳細介紹課程的設計和實施步驟，為教師提供教學范例，以激發(fā)學生對RFID 技術(shù)的濃厚興趣。

關(guān)鍵詞：案例教學法；RFID 射頻識別技術(shù)課程；教學設計與實施

中圖分類號：G42 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）06-0124-03

RFID射頻識別技術(shù)課程是電子技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)應用技術(shù)、電氣自動化等專業(yè)的核心課程，旨在構(gòu)建學生在物聯(lián)網(wǎng)基本理論知識基礎(chǔ)上的一體化學科體系[1]。通過深入學習模擬電子技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)導論和傳感器與檢測技術(shù)，學生將獲得RFID射頻識別技術(shù)的基本知識和功能測試技能。本文以任務引領(lǐng)的項目活動為主線，突破傳統(tǒng)學科體系，將實際項目作為教學案例，培養(yǎng)學生在RFID技術(shù)應用平臺上的需求分析、系統(tǒng)設計和維護能力。通過全面掌握RFID 射頻技術(shù)，學生將提高綜合素質(zhì)，提升學習新技術(shù)的能力，成為具備高級應用型技術(shù)能力的專業(yè)人才。

1 傳統(tǒng)教學模式

傳統(tǒng)教學模式在許多學科中長期占主導地位，其特點包括以教師為中心的知識傳遞、課堂上的單向講述和學生的被動接受[2]。在RFID射頻識別技術(shù)這樣的專業(yè)核心課程中，傳統(tǒng)教學模式曾經(jīng)是主流的教學模式。傳統(tǒng)課堂主要以教材為依據(jù)，通過教師的講解和學生的聽講，傳遞RFID射頻技術(shù)的基本概念、原理和應用。然而，傳統(tǒng)教學模式存在一系列局限性，主要包括以下幾個方面：

1）傳統(tǒng)模式注重理論知識傳遞，缺乏實際案例和項目活動的融入。這使學生難以將抽象的概念與實際應用相結(jié)合，降低了他們理解和掌握RFID技術(shù)的深度[3]。

2）傳統(tǒng)教學往往缺乏互動性和實踐性。學生在被動接受知識的同時，難以主動參與問題的解決和實際操作，導致對知識的實際應用能力相對薄弱。

3）由于RFID 射頻識別技術(shù)處于不斷發(fā)展的狀態(tài)，傳統(tǒng)教學模式的滯后性較為明顯，無法及時跟上行業(yè)的最新進展，影響了學生對前沿技術(shù)的了解和應用。

在面對這些挑戰(zhàn)的同時，課程的更新迫切需要一種更具活力和實用性的教學方法。因此，本課程選擇引入案例教學法，以期通過實際項目和任務引領(lǐng)，激發(fā)學生的學習興趣，提高他們在RFID射頻識別技術(shù)領(lǐng)域的實際應用能力。這一轉(zhuǎn)變不僅僅使課程更貼近實際需求，更能夠培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作、問題解決和創(chuàng)新思維能力，使其能更好地應對未來職業(yè)發(fā)展的挑戰(zhàn)。

2 案例教學法的優(yōu)點

案例教學法作為一種創(chuàng)新的教學方法，在RFID 射頻識別技術(shù)課程中具有顯著的優(yōu)點，為學生提供了更為深入和實際的學習體驗。

1）案例教學法注重實際應用，使抽象的理論知識更具體、更有深度。通過真實案例的引導，學生將能夠更好地理解RFID技術(shù)在實際項目中的運用，從而更容易將理論知識與實踐相結(jié)合。這種實踐性的學習方式有助于提高學生的學科素養(yǎng)，使他們更具實際應用能力。

2）案例教學法強調(diào)學生的參與和合作，培養(yǎng)了學生團隊協(xié)作和溝通技能[4]。在解決真實案例的過程中，學生需要共同思考、討論，形成合理的解決方案。這種合作學習的過程有助于培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作精神，提高他們在實際項目中的合作能力。

3）案例教學法還注重問題導向，培養(yǎng)學生的問題解決能力。學生在分析案例時需要面對各種問題，這有助于激發(fā)他們主動探究的興趣，培養(yǎng)獨立思考和解決問題的能力。這種問題導向的學習方式符合RFID 技術(shù)應用領(lǐng)域?qū)θ瞬啪C合素質(zhì)的需求，使學生具有處理實際問題的能力。此外，案例教學法突破了傳統(tǒng)教學的界限，更好地適應了科技領(lǐng)域的快速發(fā)展。由于RFID射頻識別技術(shù)是一個不斷發(fā)展的領(lǐng)域，案例教學法能夠及時引入最新的案例和應用，確保學生了解最前沿的技術(shù)動態(tài)。

3 案例的設計

課程案例的設計不僅要滿足教學過程中演示的需要，同時要預留一部分工作給學生，讓學生在課后學習，加深對知識理論的理解[5]。所以，要求所設計的項目規(guī)模不能太大，同時能夠覆蓋全部教學知識點。

3.1 課程案例的選擇

在RFID射頻識別技術(shù)課程設計中，Mifare射頻卡的基本操作被精心選擇作為教學案例，這一選擇源于Mifare射頻卡在現(xiàn)實應用中的普遍性和重要性。作為一種典型的RFID技術(shù)應用，Mifare射頻卡廣泛運用于門禁系統(tǒng)、支付系統(tǒng)等關(guān)鍵領(lǐng)域，其實際應用背景和產(chǎn)業(yè)需求的廣泛性使其成為理想的案例。通過Mifare 射頻卡的案例教學，課程旨在讓學生掌握射頻卡的基本概念、工作原理以及其在不同實際場景中的廣泛應用。

這一案例選擇的核心目標在于為學生提供一個具有真實背景和實際需求的學習平臺。學生通過深入研究Mifare射頻卡，不僅能夠獲得RFID技術(shù)的理論知識，還能直接將這些知識應用于具體項目中。這樣的學習方式有助于培養(yǎng)學生對RFID技術(shù)的實際操作能力，更好地理解PFID系統(tǒng)組成，如圖1所示。

3.2 課程案例的設計

在RFID射頻識別技術(shù)課程的案例設計中，通過三個明確定義的任務，學生將被引導，逐步深入了解和應用Mifare射頻卡技術(shù)。

1）通過“認識Mifare射頻卡”的任務，學生將進行系統(tǒng)性學習，深入了解射頻卡的基本概念，不僅包括Mifare射頻卡的工作原理，還包括其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、存儲原理等方面的知識。學生將通過相關(guān)學習建立起射頻卡技術(shù)的理論基礎(chǔ)。

2）學生將參與“系統(tǒng)軟件基本操作”的任務，學會使用與Mifare射頻卡相關(guān)的軟件進行操作，包括射頻卡的配置和管理，培養(yǎng)學生在實際項目中操作射頻卡系統(tǒng)所需的技能。通過這一任務，學生將理論知識轉(zhuǎn)化為實際應用能力，為日后的項目實踐奠定基礎(chǔ)。

3）在“Mifare射頻卡與閱讀器通信”的任務中，學生將通過實際操作掌握射頻卡與閱讀器之間的通信過程。這一任務注重實踐，使學生親身體驗射頻卡與閱讀器之間的交互，并學會解決可能出現(xiàn)的通信問題。通過這一環(huán)節(jié)，學生將獲得更深層次的實際操作技能，為將來參與類似項目提供了有力支持。

這樣的設計理念旨在通過有機連接的任務，引導學生逐步深入學習與實踐，不僅全面理解RFID技術(shù)的理論知識，同時培養(yǎng)其在實際操作中的應用技能。

4 案例的教學實施

4.1 深入了解Mifare 射頻卡內(nèi)部結(jié)構(gòu)與存儲控制

教學將以演示為切入點，通過展示Mifare射頻卡的實際結(jié)構(gòu)，如圖2所示，向?qū)W生直觀展示卡內(nèi)部的組成部分。教師將重點說明各個存儲區(qū)的作用、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及存取控制功能的原理。

接下來，通過集體討論，學生將有機會分享對演示的觀察和理解。教師將引導學生提出問題、分享觀點，以促進對Mifare射頻卡內(nèi)部結(jié)構(gòu)的深入思考。這個環(huán)節(jié)旨在激發(fā)學生的學習主動性，培養(yǎng)他們在面對新知識時提出問題和尋找解決方案的能力。為進一步加深學生對知識的理解，接下來的活動將是自主組裝電路。學生將親自動手組裝一個模擬Mifare射頻卡的電路，通過實際操作了解電路的連接和相互關(guān)系。這種實踐性的學習方式能夠使學生更加深刻地理解Mifare 射頻卡的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)其實際操作能力。

教學將以教師的總結(jié)作為結(jié)束，教師概括整個學習過程中的重要知識點，對Mifare射頻卡內(nèi)部結(jié)構(gòu)、存儲結(jié)構(gòu)和存取控制功能原理進行歸納總結(jié)。這一環(huán)節(jié)將幫助學生理清知識體系，確保他們對Mifare射頻卡的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理有一個全面且深入的認識。

4.2 實踐操作Mifare 射頻卡基本功能

這一步教學的重心是引導學生通過實踐操作，掌握Mifare射頻卡的基本功能，包括下載測試程序、一鍵辦卡、讀卡、充值、扣款以及改密等基本操作。教師通過演示下載測試程序到閱讀器單片機模塊的過程，為學生提供實際的操作場景。教師將重點強調(diào)每一步驟的重要性和操作注意事項，確保學生能夠理解并模仿進行實際操作。接下來，學生將分小組自主完成軟件操作。每個小組需要依次掌握Mifare射頻卡的一鍵辦卡、讀卡、充值、扣款以及改密等操作。這個環(huán)節(jié)旨在通過實際操作，提高學生對Mifare射頻卡基本功能的熟悉程度，培養(yǎng)他們在實際項目中操作射頻卡系統(tǒng)的能力。

教師將在小組自主完成操作的過程中進行指導，解析測試例程，講解射頻卡基本操作的流程。這一環(huán)節(jié)不僅有助于學生理解每個操作步驟的目的，還能夠解決在操作中可能遇到的問題，提高學生自主解決問題的能力。最后，通過集體討論，學生可以分享各小組的操作心得和體會，教師將在集體討論中對學生提出的問題進行分析和解答，確保所有學生都能夠全面理解Mifare射頻卡基本操作的過程。

4.3 實戰(zhàn)操作Mifare 射頻卡與閱讀器的通信流程

教學的著眼點是引導學生通過實戰(zhàn)操作，深入理解Mifare射頻卡與閱讀器的基本通信流程。這一步驟包括流程圖展示、小組自主編程、教師指導以及集體討論等環(huán)節(jié)，使學生掌握在嵌入式系統(tǒng)中實現(xiàn)選卡、充值扣款和改密等操作的編程技能。

教學將以流程圖展示為切入點，通過圖形方式清晰地展示Mifare射頻卡與閱讀器之間的基本通信流程。流程圖將涵蓋選卡操作、充值扣款操作和改密操作的關(guān)鍵步驟，為學生提供一個直觀的視覺指導。接下來，學生將分小組自主編程，根據(jù)基本通信流程圖完善相應的程序。這個環(huán)節(jié)旨在通過實際編程操作，鍛煉學生在嵌入式系統(tǒng)中的實際應用能力，培養(yǎng)他們在實際項目中進行程序設計和調(diào)試的能力。

在小組自主編程過程中，教師將提供指導，點評各小組的設計，并評選出優(yōu)秀的設計。教師將講解設計思路，幫助學生更好地理解程序的關(guān)鍵之處，解答學生在編程過程中可能遇到的問題，促使學生在實踐中不斷提高。最后，通過集體討論，學生可以分享各小組的設計經(jīng)驗和遇到的挑戰(zhàn)，教師將對一些通用問題進行講解，確保全體學生對Mifare射頻卡與閱讀器通信流程的理解更加深刻。

4.4 深化學習，拓展知識領(lǐng)域

教師還應鼓勵學生通過課后任務，拓展對Mifare 射頻卡的主要操作代碼和RFID系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全保護案例的學習，以深化學生對RFID 射頻識別技術(shù)的認識。

1）學生通過查閱Mifare射頻卡的主要操作代碼，深入了解卡的編程語言和代碼結(jié)構(gòu)，以增進對卡操作原理和實現(xiàn)方式的理解。通過實際代碼的學習，學生將更好地掌握Mifare射頻卡的底層操作，為將來的項目開發(fā)積累更多的編程經(jīng)驗。

2）學生查找RFID系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全保護案例，了解RFID系統(tǒng)在實際應用中可能面臨的安全挑戰(zhàn)以及相應的解決方案。這一任務旨在幫助學生理解如何在設計和應用RFID系統(tǒng)時保證數(shù)據(jù)的安全性，以應對潛在的安全風險。

在這一步驟中，通過查閱文獻、技術(shù)手冊和相關(guān)案例，學生將自主獲取信息，提高信息檢索和分析的能力。這種主動學習的方式不僅有助于學生鞏固課堂所學知識，還能讓他們深入了解Mifare 射頻卡和RFID系統(tǒng)的更多細節(jié)和應用場景。

5 結(jié)語

通過對教學實施過程的詳細介紹，本文強調(diào)了案例設計的合理性、實踐操作的重要性以及學生主動學習的價值。這種綜合教學模式不僅激發(fā)了學生的學習興趣，更培養(yǎng)了他們在實際項目中獨立思考、合作解決問題的能力。

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【通聯(lián)編輯：張薇】