物联网专业实践教学论文

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1物联网专业实践课程内容设计

物联网工程专业培养的是工程应用型人才，必须高度重视与理论教学相辅相成的实验教学环境建设。物联网专业核心课程RFID的实践教学是掌握RFID系统设计和开发的保证。我们在教学实践中发现，本课程的教学难度较大且不易达到良好的教学效果，尤其是在课程内容的选择上，存在两方面的问题，一是课程内容较多地涉及电子学科的内容，专业跨度较大，而目前本三批次计算机相关专业的学生硬件基础较为薄弱，导致学生学习困难。针对这个问题，教师应首先明确RFID应用系统的本质是一个嵌入式系统，是软件与硬件的综合体，是软件、硬件协同设计的工程，应该在一个整体的框架内协调工作，同时认识到计算机硬件研究与开发也是本专业不可或缺的组成部分，具有软件开发不可替代的地位和广阔的应用前景；其次，应根据物联网专业的特点适当删减部分偏电子的内容，突出课程重点。射频识别技术本身类型很多，实验内容几乎涉及所有类型的RFID技术，而实验课时偏少，导致学生无法抓住重点，不能深入学习。针对这一问题，课程教学应选择当前应用最普遍的高频ISO14443协议下的RFID技术为对象，力求通过对该类RFID系统的学习设计，使学生掌握RFID技术的基本概念、理论、方法，从而对RFID技术有一个总体、系统的了解和掌握。同时，教师可结合学习方法论进行教学，培养学生举一反三、灵活运用知识的能力，鼓励学生通过自主学习了解和掌握其他类的RFID技术。

2物联网专业实践硬件平台

目前，市场上的RFID实验设备都比较封闭，大多仅能完成验证性实验。为满足实践教学的需要，我们设计了专业实验平台，在设计硬件时遵循模块化的设计思想，以保证系统的通用性和可扩展性。实验平台设计为三大部分：主控MCU、射频控制模块、天线及匹配电路。主控MCU模块是整个系统的核心，采用苏州大学飞思卡尔嵌入式中心开发的SD-FSL-KL25-EVB开发板，MCU采用MKL25Z128VLK4芯片，其工作频率为48MHz，性能达到0.93DMIPS/MHz。该板是KL25MCU的最小系统，所有I/O引脚引出，可外扩多种外设并提供丰富的再扩展接口，为接入超高频及低频RFID电路提供便利。射频控制模块主要提供对射频读写芯片的控制操作，天线及匹配电路为RFID卡提供电源并在读写模块与RFID卡之间传送信息。采用模块化设计为系统保留了较多的操作空间，学生通过查看原理图可以快速掌握各模块的功能和原理，对射频控制模块及天线电路进行电路焊接并方便地完成读写器的制作与调试。

3物联网专业实践教学创新

1）实践平台创新。为提供系统可扩展的创新实验环境，减少重复的开发劳动，我们针对实验平台设计了在线编程功能，可将用户的应用程序在线写入MCU的Flash存储区的用户程序空间，支持用户的二次开发。Flash存储空间就被分成了两个部分，平台在首次使用时，将读写模块软件烧写并驻留在MCU的Flash存储区中。驻留的读写模块软件占用部分存储空间，剩余的存储空间可供用户的应用程序使用。读写模块软件由3部分组成：MCU监控程序、读写卡操作API接口以及与标签通信的底层通信函数。监控程序可以实现用户应用程序的在线写入，每次系统复位后首先运行驻留的监控程序，判断用户存储空间是否有用户程序，若有则转入用户程序执行，否则等待。按照与标签的通信流程，将底层通信操作使用函数的形式封装起来，就形成了读写模块的底层通信函数（或称低级函数）。在此基础上，将对标签的操作按统一的接口形式封装起来，构成高级函数，作为API接口提供给用户，形成应用系统与标签之间数据交换的接口。应用系统只需要向读写模块发送操作命令，由读写模块完成对标签的读、写等操作。非接触通信的所有具体操作细节则由底层通信函数完成。平台支持学生模块化地完成各类实验，最终实现并部署一个实际的应用系统。

2）实践活动创新。创新性实践活动是培养学生的创新能力和提高专业素质的基础。学校鼓励学有余力的学生在课余时间进行与物联网RFID相关的应用系统开发，锻炼其对相关知识与技能的综合运用能力。学生可自主选择实践活动或参加教师的工程项目、科研课题，指导教师则为学生提供良好的开发环境。通过实践，学生能够逐步实现从应用模拟到创新设计的转变。

4物联网专业校外实训基地建设

随着物联网技术的迅速发展，物联网已形成了庞大的产业链。有针对性地培养具有不同专业背景和实践技能的高素质人才，对行业发展具有重要意义，也是应用型本科院校教学培养的重要目标，为此，学校应主动与物联网、RFID相关企业共建校外实训基地，为物联网工程及相关专业学生提供实习机会。学校应结合企业的实际需求，协商制订相应的实习计划与方案，使学生将理论知识与具体项目实践相结合，在实习中掌握最新的物联网应用技术，深入体会企业文化，获得相应的工程和开发经验，提高自身的就业竞争力。苏州是经济发达地区，相关企业众多，目前苏州大学计算机科学与技术学院已与多家企业合作建立了实训基地，且这些基地已投入使用。为建立稳定长效的合作关系，苏州大学计算机科学与技术学院制定了比较完善的合作方案。首先，校外实训工作在学院直属的对外合作办公室领导下统一进行，既有利于学生的组织与管理，又有利于加强与企业的沟通，及时发现并解决合作中出现的矛盾与问题。其次，关心企业需求，将企业需求融入学生培养过程。实训一般由企业提供项目课题，以企业技术人员为主导、以学生为主体完成项目开发，所得成果为企业与学生共有；同时积极吸引企业参与学生培养过程，通过讲座、就业培训等活动，提高学生的专业综合素质，培养其沟通交流和团队合作精神，使学生更好地满足企业的人才需求。再次，加强实训期的教学管理。校外实训一般都在最后1~2个学期进行，对学生教学管理较为松散，为此，学院推行全员导师制，由一名教师指导几个学生共同参与实训，加强对学生的教学管理。教师在对学生实习活动进行管理的同时，还需熟悉企业的运作模式与前沿技术的应用情况，了解企业实际需求，通过反馈总结，调整教学内容与方式，从而提高教学的针对性和教学质量。

5结语

RFID技术是目前最具发展前景的自动识别技术之一，是物联网感知层的核心技术，RFID课程的实践教学也是整个物联网工程专业实践教学的重要组成部分，因此建立较为完善的RFID课程实践教学模式，提高实践教学效果，对物联网工程专业的创新人才培养具有重要意义。笔者指出和分析了目前RFID教学中存在的一些问题，从实验内容选择、实践平台建设、实践教学实施等方面提出具体的教学实施方案，为应用型本科人才培养环境下的RFID课程教学改革进行了有益的探索。

作者:曹国平 王宜怀 曹金华 单位:苏州大学