基于案例教學法的RFID 射頻識別技術課程教學設計與實施

史添瑋 任玲

摘要：RFID 射頻識別技術作為應用電子技術與物聯網領域的核心課程，致力于培養物聯網應用、電氣自動化等專業領域的高級應用型技術人才。文章基于案例教學法，設計了一套系統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，以激發學生對RFID 技術的濃厚興趣。

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

1 傳統教學模式

傳統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射頻識別技術這樣的專業核心課程中，傳統教學模式曾經是主流的教學模式。傳統課堂主要以教材為依據，通過教師的講解和學生的聽講，傳遞RFID射頻技術的基本概念、原理和應用。然而，傳統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合，降低了他們理解和掌握RFID技術的深度[3]。

2）傳統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 射頻識別技術處于不斷發展的狀態，傳統教學模式的滯后性較為明顯，無法及時跟上行業的最新進展，影響了學生對前沿技術的了解和應用。

在面對這些挑戰的同時，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，激發學生的學習興趣，提高他們在RFID射頻識別技術領域的實際應用能力。這一轉變不僅僅使課程更貼近實際需求，更能夠培養學生的團隊協作、問題解決和創新思維能力，使其能更好地應對未來職業發展的挑戰。

2 案例教學法的優點

案例教學法作為一種創新的教學方法，在RFID 射頻識別技術課程中具有顯著的優點，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技術在實際項目中的運用，從而更容易將理論知識與實踐相結合。這種實踐性的學習方式有助于提高學生的學科素養，使他們更具實際應用能力。

2）案例教學法強調學生的參與和合作，培養了學生團隊協作和溝通技能[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學生的團隊協作精神，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，這有助于激發他們主動探究的興趣，培養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 技術應用領域對人才綜合素質的需求，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教學的界限，更好地適應了科技領域的快速發展。由于RFID射頻識別技術是一個不斷發展的領域，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動態。

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射頻卡在現實應用中的普遍性和重要性。作為一種典型的RFID技術應用，Mifare射頻卡廣泛運用于門禁系統、支付系統等關鍵領域，其實際應用背景和產業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學生對RFID技術的實際操作能力，更好地理解PFID系統組成，如圖1所示。

3.2 課程案例的設計

在RFID射頻識別技術課程的案例設計中，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。

1）通過“認識Mifare射頻卡”的任務，學生將進行系統性學習，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，還包括其數據結構、存儲原理等方面的知識。學生將通過相關學習建立起射頻卡技術的理論基礎。

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

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的通信問題。通過這一環節，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技術的理論知識，同時培養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 射頻卡內部結構與存儲控制

教學將以演示為切入點，通過展示Mifare射頻卡的實際結構，如圖2所示，向學生直觀展示卡內部的組成部分。教師將重點說明各個存儲區的作用、數據結構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射頻卡內部結構的深入思考。這個環節旨在激發學生的學習主動性，培養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 射頻卡的內部結構，培養其實際操作能力。

教學將以教師的總結作為結束，教師概括整個學習過程中的重要知識點，對Mifare射頻卡內部結構、存儲結構和存取控制功能原理進行歸納總結。這一環節將幫助學生理清知識體系，確保他們對Mifare射頻卡的內部結構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。這個環節旨在通過實際操作，提高學生對Mifare射頻卡基本功能的熟悉程度，培養他們在實際項目中操作射頻卡系統的能力。

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。這一環節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節，使學生掌握在嵌入式系統中實現選卡、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，根據基本通信流程圖完善相應的程序。這個環節旨在通過實際編程操作，鍛煉學生在嵌入式系統中的實際應用能力，培養他們在實際項目中進行程序設計和調試的能力。

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驗和遇到的挑戰，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系統數據安全保護案例的學習，以深化學生對RFID 射頻識別技術的認識。

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構，以增進對卡操作原理和實現方式的理解。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，為將來的項目開發積累更多的編程經驗。

2）學生查找RFID系統數據安全保護案例，了解RFID系統在實際應用中可能面臨的安全挑戰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系統時保證數據的安全性，以應對潛在的安全風險。

在這一步驟中，通過查閱文獻、技術手冊和相關案例，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系統的更多細節和應用場景。

5 結語

通過對教學實施過程的詳細介紹，本文強調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了學生的學習興趣，更培養了他們在實際項目中獨立思考、合作解決問題的能力。

參考文獻：

[1] 張錚波，李敏波，王開疆.基于RFID的配送中心管理系統設計與應用[J].計算機應用與軟件，2009，26（2）：156-159.

[2] 楊丹.基于物聯網技術的學生考勤系統的設計與實現[D].湖南大學，2014.

[3] 馬志強，劉利民，李雷孝，等“. Web程序設計”課程案例教學的設計與實施[J].內蒙古工業大學學報（社會科學版），2013，22（1）：106-109.

[4] 陳榮春，薛立新《. VFP程序設計》課程案例教學的設計及實施[J].職業技術教育，2007，28（23）：79-80.

[5] 卞愛蓮.淺談VB程序設計課程實施案例教學的策略和方法[J].職業，2011（2）：82-83.

【通聯編輯：張薇】