NFC技術(shù)在智慧校園系統(tǒng)中的應(yīng)用.doc

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新一代信息技術(shù)在創(chuàng)新教育實(shí)踐中正在改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式，使校園的教學(xué)和管理更具人性化和智能化。在信息化“十二五”規(guī)劃中，浙江大學(xué)提出了建設(shè) “智慧校園”的理念，它的三個(gè)核心特征：一是為廣大師生提供一個(gè)全面的智能感知環(huán)境和綜合信息服務(wù)平臺(tái)，提供基于角色的個(gè)性化定制服務(wù)；二是將基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的信息服務(wù)融入學(xué)校各個(gè)領(lǐng)域；三是通過智能感知環(huán)境和綜合信息服務(wù)平臺(tái)為學(xué)校和外部世界提供一個(gè)相互交流和感知的接口。 智能手機(jī)在校園的普及成為NFC技術(shù)在校園推廣的契機(jī)，2013年7月中國(guó)移動(dòng)北京公司與北京市政交通聯(lián)合發(fā)布移動(dòng)NFC手機(jī)一卡通應(yīng)用，只要持有支持NFC功能的手機(jī)，并安裝NFC一卡通專用SIM卡便可通過手機(jī)完成公交、地鐵、超市、餐飲等小額支付。目前市面上包括三星、蘋果、小米、HTC、諾基亞、索尼、LG、華為、魅族等品牌均推出了支持NFC功能的手機(jī)，據(jù)最新報(bào)告顯示，NFC手機(jī)出貨量從2011年的3000萬(wàn)部增長(zhǎng)到1億部，到2016年，全球NFC手機(jī)將增長(zhǎng)到7億部，相信在這種趨勢(shì)下，NFC應(yīng)用將逐漸形成一個(gè)穩(wěn)定的生態(tài)鏈條。NFC技術(shù)簡(jiǎn)介NFC是Near Field Communication的簡(jiǎn)寫，是由飛利浦、諾基亞和索尼公司共同研制開發(fā)的短距離無線連接技術(shù)，NFC是將RFID讀卡器和智能卡的功能整合在一起，可直接利用各種現(xiàn)有的RFID基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)現(xiàn)不同NFC設(shè)備之間的交互。目前，高校校園普遍使用的校園一卡通系統(tǒng)中硬件部分基本使用的都是RFID電子標(biāo)簽和讀寫器，因此，NFC智慧校園系統(tǒng)可直接利用現(xiàn)有的校園一卡通系統(tǒng)中RFID基礎(chǔ)設(shè)施來構(gòu)建，從而大大降低高校的投入成本。在國(guó)外，高校已經(jīng)在使用NFC設(shè)備應(yīng)用于學(xué)生身份確認(rèn)和校園支付，應(yīng)用于傳輸學(xué)習(xí)內(nèi)容至學(xué)生的NFC手機(jī)，可以預(yù)測(cè)，隨著技術(shù)的發(fā)展和成本的降低，越來越多的NFC技術(shù)將應(yīng)用于教育領(lǐng)域。NFC技術(shù)在智能教室中的應(yīng)用設(shè)計(jì)目前高校在教學(xué)方面普遍存在的問題是學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高，課堂到課率低，課堂教學(xué)互動(dòng)較少，在大課教學(xué)的過程中這些問題尤為突出。在一個(gè)上百人的大教室中，一方面，教師需要花大量時(shí)間來給學(xué)生打考勤，另一方面，面對(duì)眾多的學(xué)生，教師不可能認(rèn)識(shí)所有的學(xué)生，更不可能一一了解學(xué)生對(duì)授課內(nèi)容的掌握情況，在這種狀況下教學(xué)效果自然不會(huì)太好。針對(duì)這些問題，我們?cè)O(shè)計(jì)了一套基于NFC技術(shù)的智能教室系統(tǒng)，它能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)考勤功能和實(shí)時(shí)教學(xué)效果反饋功能。 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能，硬件上教室需配備一臺(tái)教師端計(jì)算機(jī)（目前高校大教室基本都有）和多臺(tái)帶鍵盤、LED顯示及NFC閱讀模塊的學(xué)生端；軟件上需在教師端安裝SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)，并自行開發(fā)考勤管理和教學(xué)信息反饋系統(tǒng)軟件。 教室端是一臺(tái)裝有數(shù)據(jù)庫(kù)軟件的PC機(jī)，數(shù)據(jù)庫(kù)我們選用SQL Server，可以班級(jí)為單位建立學(xué)生信息表，用于存儲(chǔ)考勤情況和對(duì)授課內(nèi)容理解的實(shí)時(shí)反饋信息，前臺(tái)用C#自行開發(fā)管理軟件，實(shí)現(xiàn)當(dāng)前考勤和實(shí)時(shí)信息反饋情況的統(tǒng)計(jì)和顯示功能。 學(xué)生端由控制板、LED顯示屏和帶NFC閱讀功能的鍵盤組成。學(xué)生進(jìn)入教室后，可用帶NFC功能的手機(jī)或智能卡刷對(duì)應(yīng)座位上鍵盤的感應(yīng)區(qū)，NFC閱讀器將讀到的學(xué)生信息送入控制板，控制板通過WiFi模塊將數(shù)據(jù)送到教師端數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)，記錄學(xué)生考勤，下課后教師可通過教師端管理軟件直接獲取全班同學(xué)的考勤情況，將曠課和遲到學(xué)生名單直接導(dǎo)出或打印。另外，面對(duì)上百個(gè)學(xué)生的班級(jí)，教師不可能認(rèn)識(shí)所有學(xué)生，因此控制板還需將NFC閱讀器送來的學(xué)生信息送至LED顯示屏，用于顯示學(xué)生的姓名和學(xué)號(hào)，方便教師查看。在授課過程中，教師每講完一部分內(nèi)容可要求學(xué)生通過各自桌面上的鍵盤輸入對(duì)該部分內(nèi)容的掌握程度，例如：鍵盤輸入“1”表示完全理解，“2”表示一般程度理解，“3”表示部分理解，“4”表示基本不理解，“5”表示完全不理解。鍵盤輸入的信息送入控制板后通過WiFi送至教師端，教師可通過教師端管理軟件實(shí)時(shí)獲取學(xué)生反饋信息的統(tǒng)計(jì)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)調(diào)整教學(xué)進(jìn)度，例如：統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明平均反饋數(shù)字大于“3”，說明大部分學(xué)生都沒有完全聽懂上一部分內(nèi)容，這時(shí)教師可以通過詳細(xì)說明或舉例論證來幫助學(xué)生進(jìn)一步理解，以期達(dá)到較好的授課效果。高校學(xué)生通常在課堂上不愿意參與教學(xué)互動(dòng)，僅僅通過傳統(tǒng)的教師點(diǎn)名請(qǐng)同學(xué)回答問題的方式并不能達(dá)到很好的效果，尤其是在大班教學(xué)過程中，應(yīng)用這套系統(tǒng)可帶動(dòng)所有到課的學(xué)生參與教學(xué)互動(dòng)，幫助他們提高學(xué)習(xí)興趣，改變傳統(tǒng)教育以教師為中心的教學(xué)方式，使學(xué)生成為教學(xué)過程中真正的主角。NFC技術(shù)在校園支付中的應(yīng)用設(shè)計(jì)目前在高校校園普遍使用的校園一卡通可以實(shí)現(xiàn)校園內(nèi)部的支付，甚至可以和銀行卡直接綁定，實(shí)現(xiàn)校內(nèi)外多種業(yè)務(wù)的支付，相對(duì)傳統(tǒng)的基于RFID技術(shù)的校園一卡通而言，基于NFC技術(shù)的校園一卡通具有以下優(yōu)勢(shì)：第一，NFC技術(shù)在單塊芯片上綜合了RFID中的讀寫器、電子標(biāo)簽及其對(duì)等功能，使得NFC具有成本更低、方便實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)，具有NFC功能的手機(jī)，我們只需將NFC功能薄膜芯片卡與手機(jī)SIM卡相貼合，就能讓學(xué)生貼身攜帶的手機(jī)成為校園一卡通；第二，NFC是近距離無線通信技術(shù)，這一物理特性大大簡(jiǎn)化了整個(gè)認(rèn)證識(shí)別過程，使NFC支付過程中設(shè)備間相互訪問更直接和更安全；第三，用作校園一卡通的NFC手機(jī)可隨時(shí)查詢校園卡余額和所有交易記錄，由于NFC是被動(dòng)感應(yīng)，所以即使手機(jī)沒電處于關(guān)機(jī)狀態(tài)，仍然能夠?qū)崿F(xiàn)感應(yīng)支付。在校園中，硬件方面仍可沿用已經(jīng)配備的傳統(tǒng)校園一卡通的設(shè)備，軟件方面只需開發(fā)一套基于Android系統(tǒng)的校園一卡通應(yīng)用程序，學(xué)生下載該程序并安裝在NFC手機(jī)上，那么這部手機(jī)就可輕松實(shí)現(xiàn)校內(nèi)食堂、超市以及宿管中心電費(fèi)等支付功能。NFC技術(shù)在校園中的其它應(yīng)用 NFC技術(shù)還可實(shí)現(xiàn)校園內(nèi)門禁管理、圖書館信息管理和校內(nèi)各種電子資源的獲取等功能。以獲取有效電子資源為例，我們可以將其應(yīng)用于校園宣傳海報(bào)、活動(dòng)通知、公告等，以內(nèi)嵌NFC智能模塊的電子形式呈現(xiàn)，這樣可以大大節(jié)約紙質(zhì)資源和人力資源，例如：在每間教室或機(jī)房門口設(shè)置教室或機(jī)房實(shí)時(shí)的課程及班級(jí)安排的電子公告，學(xué)生可通過NFC手機(jī)獲取存儲(chǔ)在后臺(tái)服務(wù)器中的教室機(jī)房安排表，管理人員只需通過前臺(tái)應(yīng)用程序便可修改后臺(tái)服務(wù)器中的相應(yīng)內(nèi)容，從而大大減輕工作量，有效提高管理水平。隨著NFC技術(shù)的發(fā)展，以硬件改造成本低、數(shù)據(jù)傳輸安全迅速可靠等優(yōu)勢(shì)進(jìn)入人們的視野，在國(guó)內(nèi)，NFC在開放型環(huán)境中尚未形成規(guī)模應(yīng)用，但對(duì)于高校，信息技術(shù)在創(chuàng)新教育實(shí)踐領(lǐng)域有著巨大的潛力，而相