“信息識別技術”課程教學改革與探索

蔡超峰 耿鑫

摘 要：“信息識別技術”是我校電子信息工程專業(yè)的必修課。針對該課程實踐性強的特點，我們遵照“CDIO工程教育”理念對課程教學的各個環(huán)節(jié)進行了精心的設計。在課堂教學方面精簡教學內容，強化案例教學的作用，在實踐教學方面針對各種識別技術的特點精心設計實驗和課程設計的題目，將“做中學”的原則貫徹到課程教學的各個環(huán)節(jié)，注重鍛煉和提高學生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力，從而激發(fā)學生的學習興趣，使整個學習過程充滿挑戰(zhàn)性和實用性，取得了比較好的教學效果。

關鍵詞：信息識別技術 教學改革與探索 CDIO工程教育 “做中學”

中圖分類號：G42 文獻標識碼：A 文章編號：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”

隨著我國信息化建設進程的加快，信息識別技術已廣泛應用于零售、物流、圖書情報、醫(yī)療衛(wèi)生、金融服務及個人身份驗證等諸多領域，在我國國民經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮著越來越重要的作用[1]。作為我校電子信息工程專業(yè)的必修課，“信息識別技術”闡述了信息識別技術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、射頻標簽、生物特征等構建實際的信息識別系統(tǒng)，是一門實踐性非常強的學科。CDIO是Conceive（構思）、Design（設計）、Implement（實現(xiàn)）和Operate（運作）四個英文單詞的縮寫，為近年來國際工程教育改革領域的最新成果[2-3]。該文結合電子信息工程專業(yè)的特點以及CDIO工程教育理念的要求，首先仔細規(guī)劃“信息識別技術”的課程體系，著重講述信息識別技術的基本原理、基本概念和實際的應用案例，然后將理論知識與工程實踐相結合，培養(yǎng)學生的工程實踐能力，促進學生掌握相關的識別技術，實現(xiàn)課程教學目標。

1 課堂教學體系的設計

“信息識別技術”的教學目標是使學生理解并掌握各種識別技術的理論基礎，熟悉信息識別過程中數(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隊進行信息識別系統(tǒng)的設計與開發(fā)，從而掌握如何在生產生活中使用信息識別技術。我們遵照“CDIO工程教育”理念，對課程教學的各個環(huán)節(jié)進行精心設計，將“做中學”的原則貫徹到課程教學的各個環(huán)節(jié)，激發(fā)學生的學習興趣，使整個學習過程充滿挑戰(zhàn)性和實用性[4]。針對電子信息工程專業(yè)學生的特點，我們將課程體系分為課堂教學體系、實踐教學體系兩大部分。

對課堂教學體系的設計，一方面我們要做“減法”?！靶畔⒆R別技術”包括條碼識別技術、磁卡及IC卡識別技術、射頻識別技術、生物識別技術等識別技術，內容十分廣泛。在學時非常有限的情況下，通過在技術成熟度、應用前景、市場規(guī)模等方面對上述各種識別技術進行比較，并結合電子信息工程專業(yè)課程設置的特點，我們選取射頻識別技術作為本課程的重點內容，對于其他類型的識別技術則不做重點闡述。此外，對于電子信息工程專業(yè)三年級本科生來說，各種識別技術的理論基礎他們已經(jīng)在先修課程中學習過。例如，光的反射原理和磁滯現(xiàn)象分別是條碼識別技術和磁卡識別技術的理論基礎，這部分內容在“大學物理”中有過介紹；射頻識別技術的相關理論基礎學生也在“電路分析、電磁場與電磁波、電波與天線、信息論與編碼、通信原理”等課程中學習過。因此，我們要求學生提前復習這些內容并在課前提問，從而幫助學生掌握各種識別技術的理論基礎。

對課堂教學體系的設計，另一方面我們也要做“加法”。針對該課程實踐性、應用性強的特點，我們在課堂上安排了大量的實際應用案例，對國內外信息識別技術的應用情況做了全面的介紹和細致的分析，力圖使學生從技術、應用特別是系統(tǒng)集成的角度全面系統(tǒng)的了解各種信息識別技術[5]。例如，對于條碼識別技術，我們以超市管理系統(tǒng)為例，向學生詳細介紹如何在商品流通、客戶管理、供應商管理、員工管理等環(huán)節(jié)使用條碼，使學生深入了解在超市管理中條碼識別技術是如何提高工作效率的。通過分析條碼識別技術的優(yōu)缺點，我們還向學生介紹了“未來超市”的概念，從而為將來射頻識別技術的學習埋下伏筆。對于射頻識別技術，我們精心選取了三個有代表性的應用案例。

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

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

（3）高校校園一卡通系統(tǒng)。

對這些射頻識別系統(tǒng)的詳盡介紹，將強化學生對射頻識別技術的基本原理、應答器和閱讀器的設計、相關國際標準、中間件與高層的作用等方面內容的理解。此外，對于磁卡與IC卡識別技術、生物特征識別技術、圖像識別技術等，我們在課堂上也會介紹一些有代表性的應用案例。通過在課堂上介紹這些案例，能夠使學生對信息識別技術有一個感性的認識，并增強他們的學習興趣，從而有利于本課程的教學與學習。

2 實踐教學體系的設計

“CDIO工程教育”理念要求以工程技術為主線、以工程項目為導向、以行業(yè)應用和人才培養(yǎng)為目標?；凇癈DIO工程教育”理念的要求，我們將實踐教學體系分為實驗和課程設計兩個環(huán)節(jié)。

實驗在“信息識別技術”課程中具有非常重要的作用。針對各種識別技術的特點，并結合實驗室的情況，我們設計了如下幾個實驗。

（1）指紋圖像采集與處理實驗。實驗要求學生利用指紋采集儀采集指紋圖像，然后基于Matlab實現(xiàn)指紋圖像的預處理、特征提取和特征分類，掌握相關的圖像處理算法，從而深入理解指紋識別技術的基本原理。

（2）ISO15693硬件基本實驗。ISO15693是一系列針對近距離射頻識別的國際標準，應用十分廣泛，因此深入了解ISO15693標準對學生開發(fā)實際的射頻識別系統(tǒng)具有重要意義。要求學生基于實驗室的CVT-RFID-III教學實驗系統(tǒng)，通過示波器觀察編碼信號、載波信號、調制信號及解調信號，從而掌握ISO15693標準規(guī)定的編碼方式、調制及解調技術、功率放大技術及載波信號產生過程。

（3）ISO15693標簽實驗。要求學生基于CVT-RFID-III教學實驗系統(tǒng)，實現(xiàn)對標簽的識別、靜默、選擇、狀態(tài)復位、數(shù)據(jù)讀寫等基本功能，熟悉和學習ISO15693標準中相關的協(xié)議和規(guī)范。

（4）射頻識別系統(tǒng)應用實驗。要求學生基于CVT-RFID-III教學實驗系統(tǒng)、PC機和相關配套軟件，設計一個模擬的圖書館管理系統(tǒng)，了解射頻識別系統(tǒng)的工作原理和組織架構，為將來構建實際的射頻識別系統(tǒng)奠定基礎。

通過上述實驗，可使學生更加深入的理解并掌握各種識別技術的理論基礎，從而為課程設計的順利展開奠定基礎。

課程設計是鍛煉和提高學生工程實踐能力的重要手段。針對各種識別技術的特點，并結合電子信息工程專業(yè)學生所學課程，我們設計了以下幾個課題。

（1）條碼識讀器的設計。

（2）基于指紋的考勤系統(tǒng)的設計。

（3）接觸式IC卡識讀器的設計。

（4）非接觸式IC卡識讀器的設計。

課程設計以課題小組的形式進行，每個課題小組包含4～5人，負責上述課題中的其中一個。首先要求學生查閱資料和文獻，了解與課題相關的背景知識。然后根據(jù)設計要求，明確設計思路進而確定系統(tǒng)的總體設計方案，完成硬件電路的設計。接下來編寫軟件，對系統(tǒng)進行調試，實現(xiàn)預期功能。最后組織人員對學生的設計成果進行驗收和評估，要求學生對課程設計的完成過程進行總結，并撰寫課題設計報告書。

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

3 結語

遵照“CDIO工程教育”理念，我們對“信息識別技術”課程教學的各個環(huán)節(jié)進行了精心的設計。在課堂教學環(huán)節(jié)，一方面基于本課程與其它先學課程的關系精選教學內容；另一方面注重案例教學，培養(yǎng)學生的學習興趣。在實踐教學環(huán)節(jié)，通過實驗與課程設計幫助學生深入理解并掌握信息識別技術的理論基礎，并鍛煉和提高了學生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力?？傊?，將“做中學”的原則貫徹到課程教學的各個環(huán)節(jié)，激發(fā)了學生的學習興趣，使整個學習過程充滿挑戰(zhàn)性和實用性，取得了比較好的教學效果。

參考文獻

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[2] 查建中.工程教育改革戰(zhàn)略“CDIO”與產學合作和國際化[J].中國大學教學，2008（5）：16-19.

[3] 李俚，周曉蓉.物流工程專業(yè)條碼與自動識別技術CDIO實踐教學探討[J].物流工程與管理，2013（2）：135-137.

[4] 范興昌，王丹丹.基于“教學做”一體化的《自動識別技術》課程教學改革研究與實施[J].現(xiàn)代企業(yè)教育，2014（18）：303-304.

[5] 張鐸.自動識別技術應用案例分析[M].武漢：武漢大學出版社，2010.