基于案例教学法的RFID 射频识别技术课程教学设计与实施

史添玮 任玲

摘要：RFID 射频识别技术作为应用电子技术与物联网领域的核心课程，致力于培養物联网应用、电气自动化等专业领域的高级应用型技术人才。文章基于案例教学法，设计了一套系统完整的课程教学方案，以Mifare 射频卡为典型案例，通过任务引领的项目活动，使学生在实际操作中深入理解RFID 射频识别技术的原理与应用。通过详细介绍课程的设计和实施步骤，为教师提供教学范例，以激发学生对RFID 技术的浓厚兴趣。

关键词：案例教学法；RFID 射频识别技术课程；教学设计与实施

中图分类号：G42 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2024）06-0124-03

RFID射频识别技术课程是电子技术、物联网应用技术、电气自动化等专业的核心课程，旨在构建学生在物联网基本理论知识基础上的一体化学科体系[1]。通过深入学习模拟电子技术、物联网技术导论和传感器与检测技术，学生将获得RFID射频识别技术的基本知识和功能测试技能。本文以任务引领的项目活动为主线，突破传统学科体系，将实际项目作为教学案例，培养学生在RFID技术应用平台上的需求分析、系统设计和维护能力。通过全面掌握RFID 射频技术，学生将提高综合素质，提升学习新技术的能力，成为具备高级应用型技术能力的专业人才。

1 传统教学模式

传统教学模式在许多学科中长期占主导地位，其特点包括以教师为中心的知识传递、课堂上的单向讲述和学生的被动接受[2]。在RFID射频识别技术这样的专业核心课程中，传统教学模式曾经是主流的教学模式。传统课堂主要以教材为依据，通过教师的讲解和学生的听讲，传递RFID射频技术的基本概念、原理和应用。然而，传统教学模式存在一系列局限性，主要包括以下几个方面：

1）传统模式注重理论知识传递，缺乏实际案例和项目活动的融入。这使学生难以将抽象的概念与实际应用相结合，降低了他们理解和掌握RFID技术的深度[3]。

2）传统教学往往缺乏互动性和实践性。学生在被动接受知识的同时，难以主动参与问题的解决和实际操作，导致对知识的实际应用能力相对薄弱。

3）由于RFID 射频识别技术处于不断发展的状态，传统教学模式的滞后性较为明显，无法及时跟上行业的最新进展，影响了学生对前沿技术的了解和应用。

在面对这些挑战的同时，课程的更新迫切需要一种更具活力和实用性的教学方法。因此，本课程选择引入案例教学法，以期通过实际项目和任务引领，激发学生的学习兴趣，提高他们在RFID射频识别技术领域的实际应用能力。这一转变不仅仅使课程更贴近实际需求，更能够培养学生的团队协作、问题解决和创新思维能力，使其能更好地应对未来职业发展的挑战。

2 案例教学法的优点

案例教学法作为一种创新的教学方法，在RFID 射频识别技术课程中具有显著的优点，为学生提供了更为深入和实际的学习体验。

1）案例教学法注重实际应用，使抽象的理论知识更具体、更有深度。通过真实案例的引导，学生将能够更好地理解RFID技术在实际项目中的运用，从而更容易将理论知识与实践相结合。这种实践性的学习方式有助于提高学生的学科素养，使他们更具实际应用能力。

2）案例教学法强调学生的参与和合作，培养了学生团队协作和沟通技能[4]。在解决真实案例的过程中，学生需要共同思考、讨论，形成合理的解决方案。这种合作学习的过程有助于培养学生的团队协作精神，提高他们在实际项目中的合作能力。

3）案例教学法还注重问题导向，培养学生的问题解决能力。学生在分析案例时需要面对各种问题，这有助于激发他们主动探究的兴趣，培养独立思考和解决问题的能力。这种问题导向的学习方式符合RFID 技术应用领域对人才综合素质的需求，使学生具有处理实际问题的能力。此外，案例教学法突破了传统教学的界限，更好地适应了科技领域的快速发展。由于RFID射频识别技术是一个不断发展的领域，案例教学法能够及时引入最新的案例和应用，确保学生了解最前沿的技术动态。

3 案例的设计

课程案例的设计不仅要满足教学过程中演示的需要，同时要预留一部分工作给学生，让学生在课后学习，加深对知识理论的理解[5]。所以，要求所设计的项目规模不能太大，同时能够覆盖全部教学知识点。

3.1 课程案例的选择

在RFID射频识别技术课程设计中，Mifare射频卡的基本操作被精心选择作为教学案例，这一选择源于Mifare射频卡在现实应用中的普遍性和重要性。作为一种典型的RFID技术应用，Mifare射频卡广泛运用于门禁系统、支付系统等关键领域，其实际应用背景和产业需求的广泛性使其成为理想的案例。通过Mifare 射频卡的案例教学，课程旨在让学生掌握射频卡的基本概念、工作原理以及其在不同实际场景中的广泛应用。

这一案例选择的核心目标在于为学生提供一个具有真实背景和实际需求的学习平台。学生通过深入研究Mifare射频卡，不仅能够获得RFID技术的理论知识，还能直接将这些知识应用于具体项目中。这样的学习方式有助于培养学生对RFID技术的实际操作能力，更好地理解PFID系统组成，如图1所示。

3.2 课程案例的设计

在RFID射频识别技术课程的案例设计中，通过三个明确定义的任务，学生将被引导，逐步深入了解和应用Mifare射频卡技术。

1）通过“认识Mifare射频卡”的任务，学生将进行系统性学习，深入了解射频卡的基本概念，不仅包括Mifare射频卡的工作原理，还包括其数据结构、存储原理等方面的知识。学生将通过相关学习建立起射频卡技术的理论基础。

2）学生将参与“系统软件基本操作”的任务，学会使用与Mifare射频卡相关的软件进行操作，包括射频卡的配置和管理，培养学生在实际项目中操作射频卡系统所需的技能。通过这一任务，学生将理论知识转化为实际应用能力，为日后的项目实践奠定基础。

3）在“Mifare射频卡与阅读器通信”的任务中，学生将通过实际操作掌握射频卡与阅读器之间的通信过程。这一任务注重实践，使学生亲身体验射频卡与阅读器之间的交互，并学会解决可能出现的通信问题。通过这一环节，学生将获得更深层次的实际操作技能，为将来参与类似项目提供了有力支持。

这样的设计理念旨在通过有机连接的任务，引导学生逐步深入学习与实践，不仅全面理解RFID技术的理论知识，同时培养其在实际操作中的应用技能。

4 案例的教学实施

4.1 深入了解Mifare 射频卡内部结构与存储控制

教学将以演示为切入点，通过展示Mifare射频卡的实际结构，如图2所示，向学生直观展示卡内部的组成部分。教师将重点说明各个存储区的作用、数据结构以及存取控制功能的原理。

接下来，通过集体讨论，学生将有机会分享对演示的观察和理解。教师将引导学生提出问题、分享观点，以促进对Mifare射频卡内部结构的深入思考。这个环节旨在激发学生的学习主动性，培养他们在面对新知识时提出问题和寻找解决方案的能力。为进一步加深学生对知识的理解，接下来的活动将是自主组装电路。学生将亲自动手组装一个模拟Mifare射频卡的电路，通过实际操作了解电路的连接和相互关系。这种实践性的学习方式能够使学生更加深刻地理解Mifare 射频卡的内部结构，培养其实际操作能力。

教学将以教师的总结作为结束，教师概括整个学习过程中的重要知识点，对Mifare射频卡内部结构、存储结构和存取控制功能原理进行归纳总结。这一环节将帮助学生理清知识体系，确保他们对Mifare射频卡的内部结构和工作原理有一个全面且深入的认识。

4.2 实践操作Mifare 射频卡基本功能

这一步教学的重心是引导学生通过实践操作，掌握Mifare射频卡的基本功能，包括下载测试程序、一键办卡、读卡、充值、扣款以及改密等基本操作。教师通过演示下载测试程序到阅读器单片机模块的过程，为学生提供实际的操作场景。教师将重点强调每一步骤的重要性和操作注意事项，确保学生能够理解并模仿进行实际操作。接下来，学生将分小组自主完成软件操作。每个小组需要依次掌握Mifare射频卡的一键办卡、读卡、充值、扣款以及改密等操作。这个环节旨在通过实际操作，提高学生对Mifare射频卡基本功能的熟悉程度，培养他们在实际项目中操作射频卡系统的能力。

教师将在小组自主完成操作的过程中进行指导，解析测试例程，讲解射频卡基本操作的流程。这一环节不仅有助于学生理解每个操作步骤的目的，还能够解决在操作中可能遇到的问题，提高学生自主解决问题的能力。最后，通过集体讨论，学生可以分享各小组的操作心得和体会，教师将在集体讨论中对学生提出的问题进行分析和解答，确保所有学生都能够全面理解Mifare射频卡基本操作的过程。

4.3 实战操作Mifare 射频卡与阅读器的通信流程

教学的着眼点是引导学生通过实战操作，深入理解Mifare射频卡与阅读器的基本通信流程。这一步骤包括流程图展示、小组自主编程、教师指导以及集体讨论等环节，使学生掌握在嵌入式系统中实现选卡、充值扣款和改密等操作的编程技能。

教学将以流程图展示为切入点，通过图形方式清晰地展示Mifare射频卡与阅读器之间的基本通信流程。流程图将涵盖选卡操作、充值扣款操作和改密操作的关键步骤，为学生提供一个直观的视觉指导。接下来，学生将分小组自主编程，根据基本通信流程图完善相應的程序。这个环节旨在通过实际编程操作，锻炼学生在嵌入式系统中的实际应用能力，培养他们在实际项目中进行程序设计和调试的能力。

在小组自主编程过程中，教师将提供指导，点评各小组的设计，并评选出优秀的设计。教师将讲解设计思路，帮助学生更好地理解程序的关键之处，解答学生在编程过程中可能遇到的问题，促使学生在实践中不断提高。最后，通过集体讨论，学生可以分享各小组的设计经验和遇到的挑战，教师将对一些通用问题进行讲解，确保全体学生对Mifare射频卡与阅读器通信流程的理解更加深刻。

4.4 深化学习，拓展知识领域

教师还应鼓励学生通过课后任务，拓展对Mifare 射频卡的主要操作代码和RFID系统数据安全保护案例的学习，以深化学生对RFID 射频识别技术的认识。

1）学生通过查阅Mifare射频卡的主要操作代码，深入了解卡的编程语言和代码结构，以增进对卡操作原理和实现方式的理解。通过实际代码的学习，学生将更好地掌握Mifare射频卡的底层操作，为将来的项目开发积累更多的编程经验。

2）学生查找RFID系统数据安全保护案例，了解RFID系统在实际应用中可能面临的安全挑战以及相应的解决方案。这一任务旨在帮助学生理解如何在设计和应用RFID系统时保证数据的安全性，以应对潜在的安全风险。

在这一步骤中，通过查阅文献、技术手册和相关案例，学生将自主获取信息，提高信息检索和分析的能力。这种主动学习的方式不仅有助于学生巩固课堂所学知识，还能让他们深入了解Mifare 射频卡和RFID系统的更多细节和应用场景。

5 结语

通过对教学实施过程的详细介绍，本文强调了案例设计的合理性、实践操作的重要性以及学生主动学习的价值。这种综合教学模式不仅激发了学生的学习兴趣，更培养了他们在实际项目中独立思考、合作解决问题的能力。

参考文献：

[1] 张铮波，李敏波，王开疆.基于RFID的配送中心管理系统设计与应用[J].计算机应用与软件，2009，26（2）：156-159.

[2] 杨丹.基于物联网技术的学生考勤系统的设计与实现[D].湖南大学，2014.

[3] 马志强，刘利民，李雷孝，等“. Web程序设计”课程案例教学的设计与实施[J].内蒙古工业大学学报（社会科学版），2013，22（1）：106-109.

[4] 陈荣春，薛立新《. VFP程序设计》课程案例教学的设计及实施[J].职业技术教育，2007，28（23）：79-80.

[5] 卞爱莲.浅谈VB程序设计课程实施案例教学的策略和方法[J].职业，2011（2）：82-83.

【通联编辑：张薇】