NFC技術在智慧校園系統(tǒng)中的應用.doc

隨著信息技術的快速發(fā)展，物聯網、云計算等新一代信息技術在創(chuàng)新教育實踐中正在改變傳統(tǒng)的教學方式，使校園的教學和管理更具人性化和智能化。在信息化“十二五”規(guī)劃中，浙江大學提出了建設 “智慧校園”的理念，它的三個核心特征：一是為廣大師生提供一個全面的智能感知環(huán)境和綜合信息服務平臺，提供基于角色的個性化定制服務；二是將基于計算機網絡的信息服務融入學校各個領域；三是通過智能感知環(huán)境和綜合信息服務平臺為學校和外部世界提供一個相互交流和感知的接口。 智能手機在校園的普及成為NFC技術在校園推廣的契機，2013年7月中國移動北京公司與北京市政交通聯合發(fā)布移動NFC手機一卡通應用，只要持有支持NFC功能的手機，并安裝NFC一卡通專用SIM卡便可通過手機完成公交、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，據最新報告顯示，NFC手機出貨量從2011年的3000萬部增長到1億部，到2016年，全球NFC手機將增長到7億部，相信在這種趨勢下，NFC應用將逐漸形成一個穩(wěn)定的生態(tài)鏈條。NFC技術簡介NFC是Near Field Communication的簡寫，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，NFC是將RFID讀卡器和智能卡的功能整合在一起，可直接利用各種現有的RFID基礎設施實現不同NFC設備之間的交互。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電子標簽和讀寫器，因此，NFC智慧校園系統(tǒng)可直接利用現有的校園一卡通系統(tǒng)中RFID基礎設施來構建，從而大大降低高校的投入成本。在國外，高校已經在使用NFC設備應用于學生身份確認和校園支付，應用于傳輸學習內容至學生的NFC手機，可以預測，隨著技術的發(fā)展和成本的降低，越來越多的NFC技術將應用于教育領域。NFC技術在智能教室中的應用設計目前高校在教學方面普遍存在的問題是學生學習積極性不高，課堂到課率低，課堂教學互動較少，在大課教學的過程中這些問題尤為突出。在一個上百人的大教室中，一方面，教師需要花大量時間來給學生打考勤，另一方面，面對眾多的學生，教師不可能認識所有的學生，更不可能一一了解學生對授課內容的掌握情況，在這種狀況下教學效果自然不會太好。針對這些問題，我們設計了一套基于NFC技術的智能教室系統(tǒng)，它能夠實現自動考勤功能和實時教學效果反饋功能。 實現系統(tǒng)功能，硬件上教室需配備一臺教師端計算機（目前高校大教室基本都有）和多臺帶鍵盤、LED顯示及NFC閱讀模塊的學生端；軟件上需在教師端安裝SQL Server數據庫，并自行開發(fā)考勤管理和教學信息反饋系統(tǒng)軟件。 教室端是一臺裝有數據庫軟件的PC機，數據庫我們選用SQL Server，可以班級為單位建立學生信息表，用于存儲考勤情況和對授課內容理解的實時反饋信息，前臺用C#自行開發(fā)管理軟件，實現當前考勤和實時信息反饋情況的統(tǒng)計和顯示功能。 學生端由控制板、LED顯示屏和帶NFC閱讀功能的鍵盤組成。學生進入教室后，可用帶NFC功能的手機或智能卡刷對應座位上鍵盤的感應區(qū)，NFC閱讀器將讀到的學生信息送入控制板，控制板通過WiFi模塊將數據送到教師端數據庫內，記錄學生考勤，下課后教師可通過教師端管理軟件直接獲取全班同學的考勤情況，將曠課和遲到學生名單直接導出或打印。另外，面對上百個學生的班級，教師不可能認識所有學生，因此控制板還需將NFC閱讀器送來的學生信息送至LED顯示屏，用于顯示學生的姓名和學號，方便教師查看。在授課過程中，教師每講完一部分內容可要求學生通過各自桌面上的鍵盤輸入對該部分內容的掌握程度，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時獲取學生反饋信息的統(tǒng)計，根據統(tǒng)計數據調整教學進度，例如：統(tǒng)計數據表明平均反饋數字大于“3”，說明大部分學生都沒有完全聽懂上一部分內容，這時教師可以通過詳細說明或舉例論證來幫助學生進一步理解，以期達到較好的授課效果。高校學生通常在課堂上不愿意參與教學互動，僅僅通過傳統(tǒng)的教師點名請同學回答問題的方式并不能達到很好的效果，尤其是在大班教學過程中，應用這套系統(tǒng)可帶動所有到課的學生參與教學互動，幫助他們提高學習興趣，改變傳統(tǒng)教育以教師為中心的教學方式，使學生成為教學過程中真正的主角。NFC技術在校園支付中的應用設計目前在高校校園普遍使用的校園一卡通可以實現校園內部的支付，甚至可以和銀行卡直接綁定，實現校內外多種業(yè)務的支付，相對傳統(tǒng)的基于RFID技術的校園一卡通而言，基于NFC技術的校園一卡通具有以下優(yōu)勢：第一，NFC技術在單塊芯片上綜合了RFID中的讀寫器、電子標簽及其對等功能，使得NFC具有成本更低、方便實用等優(yōu)點，具有NFC功能的手機，我們只需將NFC功能薄膜芯片卡與手機SIM卡相貼合，就能讓學生貼身攜帶的手機成為校園一卡通；第二，NFC是近距離無線通信技術，這一物理特性大大簡化了整個認證識別過程，使NFC支付過程中設備間相互訪問更直接和更安全；第三，用作校園一卡通的NFC手機可隨時查詢校園卡余額和所有交易記錄，由于NFC是被動感應，所以即使手機沒電處于關機狀態(tài)，仍然能夠實現感應支付。在校園中，硬件方面仍可沿用已經配備的傳統(tǒng)校園一卡通的設備，軟件方面只需開發(fā)一套基于Android系統(tǒng)的校園一卡通應用程序，學生下載該程序并安裝在NFC手機上，那么這部手機就可輕松實現校內食堂、超市以及宿管中心電費等支付功能。NFC技術在校園中的其它應用 NFC技術還可實現校園內門禁管理、圖書館信息管理和校內各種電子資源的獲取等功能。以獲取有效電子資源為例，我們可以將其應用于校園宣傳海報、活動通知、公告等，以內嵌NFC智能模塊的電子形式呈現，這樣可以大大節(jié)約紙質資源和人力資源，例如：在每間教室或機房門口設置教室或機房實時的課程及班級安排的電子公告，學生可通過NFC手機獲取存儲在后臺服務器中的教室機房安排表，管理人員只需通過前臺應用程序便可修改后臺服務器中的相應內容，從而大大減輕工作量，有效提高管理水平。隨著NFC技術的發(fā)展，以硬件改造成本低、數據傳輸安全迅速可靠等優(yōu)勢進入人們的視野，在國內，NFC在開放型環(huán)境中尚未形成規(guī)模應用，但對于高校，信息技術在創(chuàng)新教育實踐領域有著巨大的潛力，而相