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NFC技术在智慧校园系统中的应用研究

发布时间:2017-12-07 09:03:00 文章来源:未来智讯    
    【关键词】NFC技术 智慧教室 校园支付
    1 引言
    随着信息技术的快速发展,物联网、云计算等新一代信息技术在创新教育实践中正在改变传统的教学方式,使校园的教学和管理更具人性化和智能化。在信息化“十二五”规划中,浙江大学提出了建设 “智慧校园”的理念,它的三个核心特征:一是为广大师生提供一个全面的智能感知环境和综合信息服务平台,提供基于角色的个性化定制服务;二是将基于计算机网络的信息服务融入学校各个领域;三是通过智能感知环境和综合信息服务平台为学校和外部世界提供一个相互交流和感知的接口。
    智能手机在校园的普及成为NFC技术在校园推广的契机,2013年7月中国移动北京公司与北京市政交通联合发布移动NFC手机一卡通应用,只要持有支持NFC功能的手机,并安装NFC一卡通专用SIM卡便可通过手机完成公交、地铁、超市、餐饮等小额支付。目前市面上包括三星、苹果、小米、HTC、诺基亚、索尼、LG、华为、魅族等品牌均推出了支持NFC功能的手机,据最新报告显示,NFC手机出货量从2011年的3000万部增长到1亿部,到2016年,全球NFC手机将增长到7亿部,相信在这种趋势下,NFC应用将逐渐形成一个稳定的生态链条。
    2 NFC技术在智慧校园中的应用
    NFC是Near Field Communication的简写,是由飞利浦、诺基亚和索尼公司共同研制开发的短距离无线连接技术,NFC是将RFID读卡器和智能卡的功能整合在一起,可直接利用各种现有的RFID基础设施实现不同NFC设备之间的交互。目前,高校校园普遍使用的校园一卡通系统中硬件部分基本使用的都是RFID电子标签和读写器,因此,NFC智慧校园系统可直接利用现有的校园一卡通系统中RFID基础设施来构建,从而大大降低高校的投入成本。在国外,高校已经在使用NFC设备应用于学生身份确认和校园支付,应用于传输学习内容至学生的NFC手机,可以预测,随着技术的发展和成本的降低,越来越多的NFC技术将应用于教育领域。
    2.1 NFC技术在智能教室中的应用设计
    目前高校在教学方面普遍存在的问题是学生学习积极性不高,课堂到课率低,课堂教学互动较少,在大课教学的过程中这些问题尤为突出。在一个上百人的大教室中,一方面,教师需要花大量时间来给学生打考勤,另一方面,面对众多的学生,教师不可能认识所有的学生,更不可能一一了解学生对授课内容的掌握情况,在这种状况下教学效果自然不会太好。针对这些问题,我们设计了一套基于NFC技术的智能教室系统,它能够实现自动考勤功能和实时教学效果反馈功能。
    实现系统功能,硬件上教室需配备一台教师端计算机(目前高校大教室基本都有)和多台带键盘、LED显示及NFC阅读模块的学生端;软件上需在教师端安装SQL Server数据库,并自行开发考勤管理和教学信息反馈系统软件。系统结构如图1所示。
    教室端是一台装有数据库软件的PC机,数据库我们选用SQL Server,可以班级为单位建立学生信息表,用于存储考勤情况和对授课内容理解的实时反馈信息,前台用C#自行开发管理软件,实现当前考勤和实时信息反馈情况的统计和显示功能。
    学生端由控制板、LED显示屏和带NFC阅读功能的键盘组成,如图2所示。学生进入教室后,可用带NFC功能的手机或智能卡刷对应座位上键盘的感应区,NFC阅读器将读到的学生信息送入控制板,控制板通过WiFi模块将数据送到教师端数据库内,记录学生考勤,下课后教师可通过教师端管理软件直接获取全班同学的考勤情况,将旷课和迟到学生名单直接导出或打印。另外,面对上百个学生的班级,教师不可能认识所有学生,因此控制板还需将NFC阅读器送来的学生信息送至LED显示屏,用于显示学生的姓名和学号,方便教师查看。在授课过程中,教师每讲完一部分内容可要求学生通过各自桌面上的键盘输入对该部分内容的掌握程度,例如:键盘输入“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。键盘输入的信息送入控制板后通过WiFi送至教师端,教师可通过教师端管理软件实时获取学生反馈信息的统计,根据统计数据调整教学进度,例如:统计数据表明平均反馈数字大于“3”,说明大部分学生都没有完全听懂上一部分内容,这时教师可以通过详细说明或举例论证来帮助学生进一步理解,以期达到较好的授课效果。高校学生通常在课堂上不愿意参与教学互动,仅仅通过传统的教师点名请同学回答问题的方式并不能达到很好的效果,尤其是在大班教学过程中,应用这套系统可带动所有到课的学生参与教学互动,帮助他们提高学习兴趣,改变传统教育以教师为中心的教学方式,使学生成为教学过程中真正的主角。
    2.2 NFC技术在校园支付中的应用设计
    目前在高校校园普遍使用的校园一卡通可以实现校园内部的支付,甚至可以和银行卡直接绑定,实现校内外多种业务的支付,相对传统的基于RFID技术的校园一卡通而言,基于NFC技术的校园一卡通具有以下优势:第一,NFC技术在单块芯片上综合了RFID中的读写器、电子标签及其对等功能,使得NFC具有成本更低、方便实用等优点,具有NFC功能的手机,我们只需将NFC功能薄膜芯片卡与手机SIM卡相贴合,就能让学生贴身携带的手机成为校园一卡通;第二,NFC是近距离无线通信技术,这一物理特性大大简化了整个认证识别过程,使NFC支付过程中设备间相互访问更直接和更安全;第三,用作校园一卡通的NFC手机可随时查询校园卡余额和所有交易记录,由于NFC是被动感应,所以即使手机没电处于关机状态,仍然能够实现感应支付。
         在校园中,硬件方面仍可沿用已经配备的传统校园一卡通的设备,软件方面只需开发一套基于Android系统的校园一卡通应用程序,学生下载该程序并安装在NFC手机上,那么这部手机就可轻松实现校内食堂、超市以及宿管中心电费等支付功能。
    2.3 NFC技术在校园中的其它应用
    NFC技术还可实现校园内门禁管理、图书馆信息管理和校内各种电子资源的获取等功能,如图3所示。以获取有效电子资源为例,我们可以将其应用于校园宣传海报、活动通知、公告等,以内嵌NFC智能模块的电子形式呈现,这样可以大大节约纸质资源和人力资源,例如:在每间教室或机房门口设置教室或机房实时的课程及班级安排的电子公告,学生可通过NFC手机获取存储在后台服务器中的教室机房安排表,管理人员只需通过前台应用程序便可修改后台服务器中的相应内容,从而大大减轻工作量,有效提高管理水平。
    3 结束语
    随着NFC技术的发展,以硬件改造成本低、数据传输安全迅速可靠等优势进入人们的视野,在国内,NFC在开放型环境中尚未形成规模应用,但对于高校,信息技术在创新教育实践领域有着巨大的潜力,而相对封闭的环境加上学生的高接收能力,完全能够让NFC进入一个具有遐想空间的应用环境,本文介绍了NFC技术在高校校园中的应用实例,系统的实施一方面能够进一步提高高校信息化水平,保障教学质量,另一方面,信息化的校园环境能培养学生对科学知识的兴趣,为他们走出校园,进入社会打下良好的基础。
    参考文献
    [1] 苏晓燕.基于NFC的技术的Android移动支付终端的设计与实现[D].西南交通大学硕士学位论文,2013(05).
    [2] 陈芝荣.基于Android和NFC的智慧校园系统开发[J].信息技术,2013(35).
    [3] 李娟.NFC技术的校园应用方案分析[J].物联网技术,2013(09).
    作者简介
    丁琼(1982-),女,湖北省咸宁市人。硕士研究生学历。现供职于贵州工业职业技术学院。研究方向为计算机控制。
    肖监(1981-),男,湖北省仙桃市人。硕士研究生学历。现供职于贵州电力试验研究院。研究方向为电能计量。
    作者单位
    1.贵州工业职业技术学院 贵州省贵阳市 550008
    2.贵州电力试验研究院 贵州省贵阳市550003
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