單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的影音控制系統(tǒng)

蔡立娜

云南能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)械與電氣工程學(xué)院，云南曲靖，655000

1 整體教學(xué)設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)中16學(xué)時(shí)的教學(xué)內(nèi)容（表1）屬于課程的綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，含單片機(jī)控制點(diǎn)陣顯示器接口設(shè)計(jì)、語(yǔ)音模塊設(shè)計(jì)兩個(gè)教學(xué)單元。教學(xué)過(guò)程中運(yùn)用Proteus仿真軟件、3D PCB板打印機(jī)、Keil編譯軟件等教學(xué)軟件及工具，完成電路原理講解、電路圖設(shè)計(jì)、功能仿真、硬件電路板焊接、調(diào)試與軟件程序編寫、調(diào)試等內(nèi)容，學(xué)生獨(dú)立實(shí)現(xiàn)從理論知識(shí)到實(shí)用電子產(chǎn)品的完整生成過(guò)程。最終成果展示效果是在點(diǎn)陣顯示器上滾動(dòng)顯示“我心中國(guó)”，并配樂(lè)愛國(guó)歌曲，在授課過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的愛國(guó)情懷。

表1 16學(xué)時(shí)課時(shí)分配表

2 教學(xué)思路

16學(xué)時(shí)的教學(xué)內(nèi)容按照講解的需要分為單片機(jī)控制點(diǎn)陣顯示模塊、單片機(jī)語(yǔ)音控制、聯(lián)合調(diào)試、學(xué)生答辯展示四個(gè)教學(xué)單元，如圖1所示。其中單片機(jī)控制點(diǎn)陣顯示模塊教學(xué)單元由LED點(diǎn)陣顯示器接口設(shè)計(jì)、Proteus下點(diǎn)陣仿真、單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板及點(diǎn)陣板焊接三個(gè)教學(xué)內(nèi)容組成。授課過(guò)程要保證知識(shí)講解、演示操作、自主練習(xí)、巡回指導(dǎo)、故障排查、歸納總結(jié)等環(huán)節(jié)完整清晰，并且結(jié)合教學(xué)目的選擇單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板、超星學(xué)習(xí)通、Proteus仿真軟件、Keil編譯軟件等合適的教具、教學(xué)軟件輔助教學(xué)，讓授課內(nèi)容更直觀化、具體化、形象化，便于學(xué)生學(xué)習(xí)和理解理論知識(shí)，培養(yǎng)和掌握操作技能。

圖1 16學(xué)時(shí)教學(xué)思維導(dǎo)圖

3 部分教學(xué)工具、教學(xué)軟件展示

部分教學(xué)工具、教學(xué)軟件、教學(xué)平臺(tái)如表2所示。

表2 部分教學(xué)工具、教學(xué)軟件、教學(xué)平臺(tái)展示表

4 教學(xué)效果

4.1 理論講解到應(yīng)用實(shí)例的轉(zhuǎn)化過(guò)程完整

本教學(xué)過(guò)程中，先由學(xué)生自主完成了一套端口開放的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板和點(diǎn)陣模塊的硬件焊接與調(diào)試，然后在此基礎(chǔ)上完成影音控制系統(tǒng)軟硬件聯(lián)合調(diào)試。從理論知識(shí)到應(yīng)用實(shí)例實(shí)現(xiàn)的過(guò)程完整清晰，順利實(shí)現(xiàn)了本教學(xué)模塊的教學(xué)目標(biāo)。從理論教學(xué)到應(yīng)用產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化示意圖如圖2所示。

圖2 理論教學(xué)到應(yīng)用產(chǎn)品轉(zhuǎn)化示意圖

4.2 知識(shí)到產(chǎn)品轉(zhuǎn)化過(guò)程多樣性

本教學(xué)模塊中包含三種理論從知識(shí)到電路板成品的完成方式，三種方式有層次、有梯度，由易到難，逐層加深。

（1）利用第三方制作印制板，學(xué)生通過(guò)元器件焊接、調(diào)試完成單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板的制作。

（2）利用萬(wàn)能板、飛線、元器件，學(xué)生通過(guò)元器件布局、電路原理設(shè)計(jì)、導(dǎo)線及器件焊接等，完成點(diǎn)陣模塊電路板制作。

（3）利用3D PCB板打印技術(shù)，通過(guò)電路原理圖、PCB繪制，打印、焊接、調(diào)試串并聯(lián)電路板，將先進(jìn)的前沿技術(shù)融入課堂中，加深學(xué)生對(duì)電路板制作工藝的認(rèn)識(shí)。

4.3 采用了講練結(jié)合、以練為主、適當(dāng)歸納、提高實(shí)踐能力的教學(xué)方法

該項(xiàng)目的教學(xué)過(guò)程為理實(shí)一體化教學(xué)，打破課堂理論教學(xué)和驗(yàn)證式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的界限，教師講解和實(shí)物演示，或Proteus仿真演示，同步讓學(xué)生主動(dòng)參與進(jìn)來(lái)，實(shí)施以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教學(xué)模式，真正做到了理論和實(shí)踐的結(jié)合，從而達(dá)到了該教學(xué)模塊的教學(xué)目標(biāo)。最后的學(xué)生答辯環(huán)節(jié)，一方面考查學(xué)生的項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程和完成情況，另一方面增強(qiáng)學(xué)生的勇氣、自信心和演講能力，同時(shí)答辯是學(xué)生向老師學(xué)習(xí)、請(qǐng)求指導(dǎo)的過(guò)程，有利于學(xué)生深化對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解，增長(zhǎng)了專業(yè)知識(shí)并為后續(xù)課程學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

表3 機(jī)器人171班單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的影音控制系統(tǒng)小組積分表

4.4 課程教學(xué)融入思政元素，培養(yǎng)應(yīng)用型技術(shù)技能人才

教學(xué)項(xiàng)目的完成需要團(tuán)隊(duì)成員細(xì)心的制作、修改、調(diào)試、再修改、再反復(fù)的過(guò)程，這就是“從做中學(xué)”，從做中體會(huì)鉆研、專注、執(zhí)著追求的工匠精神。同時(shí)項(xiàng)目要求展示效果為點(diǎn)陣模塊滾動(dòng)顯示“我心中國(guó)”、語(yǔ)音模塊配樂(lè)《我愛你中國(guó)》，在課程設(shè)計(jì)中有意識(shí)地將愛國(guó)教育等融入教學(xué)過(guò)程，在完成課程教學(xué)任務(wù)的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的愛國(guó)主義情懷。

4.5 利用信息化手段，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

充分利用了教學(xué)云平臺(tái)中的信息化教學(xué)資源，喚醒學(xué)生養(yǎng)成預(yù)習(xí)、收集資料、分析討論等學(xué)習(xí)習(xí)慣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能，而教師建立在超星學(xué)習(xí)通的課程體系可以實(shí)時(shí)地發(fā)布通知、作業(yè)及考試信息，為課下實(shí)時(shí)的師生互動(dòng)提供平臺(tái)，并通過(guò)課前預(yù)習(xí)習(xí)題完成情況，定位學(xué)習(xí)難點(diǎn)，為課堂教學(xué)設(shè)計(jì)提供重要依據(jù)。

5 成果展示

本教學(xué)項(xiàng)目最終成果為滾動(dòng)顯示“我心中國(guó)”，同時(shí)配樂(lè)《我愛你中國(guó)》，激發(fā)學(xué)生的愛國(guó)情懷。單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的影音控制系統(tǒng)成品如圖3所示。

圖3 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的影音控制系統(tǒng)成品展示圖

6 教學(xué)反思

（1）結(jié)合高職人才培養(yǎng)的定位，要適當(dāng)把握教授內(nèi)容的難度，將不易于學(xué)生理解且對(duì)學(xué)生能力提升貢獻(xiàn)不大的內(nèi)容作為選講或簡(jiǎn)單講，多增加學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)，培養(yǎng)學(xué)生自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的能力。實(shí)訓(xùn)課程要減少講授時(shí)間，預(yù)留足夠的學(xué)生動(dòng)手時(shí)間；實(shí)訓(xùn)任務(wù)要緊密結(jié)合理論教學(xué)內(nèi)容，實(shí)時(shí)講解理論授課中的難點(diǎn)問(wèn)題；學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，教師給予指導(dǎo)，學(xué)生自主解決問(wèn)題。

（2）萬(wàn)事開頭難，要勇敢地邁出第一步。第一步易從簡(jiǎn)單的開始，然后逐步向更深層次學(xué)習(xí)，可以從建項(xiàng)目開始，先從最簡(jiǎn)單的點(diǎn)亮點(diǎn)陣顯示器的單個(gè)像素點(diǎn)開始，讓學(xué)生感覺(jué)一下單片機(jī)的運(yùn)行，然后再逐漸增加任務(wù)難度，逐步引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主程序設(shè)計(jì)。要注重理論知識(shí)、技能、情感等三維教學(xué)目標(biāo)的落實(shí)，由身邊情境、引導(dǎo)探究提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（3）教學(xué)項(xiàng)目的制定多采用與生活相關(guān)的內(nèi)容，例如：氣體、溫度、濕度、時(shí)間等，在實(shí)際問(wèn)題情境中學(xué)習(xí)，學(xué)生就能直接把學(xué)習(xí)的知識(shí)應(yīng)用到生活和工作中，從而有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。

（4）受疫情影響，單片機(jī)原理及應(yīng)用課程可采用線上線下教學(xué)相結(jié)合的方式授課。學(xué)生返校前，教師通過(guò)超星云平臺(tái)在線發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)、學(xué)習(xí)要求、作業(yè)、測(cè)驗(yàn)等，并通過(guò)同步課堂、直播、速課微視頻的方式進(jìn)行在線講解和答疑。學(xué)生返校后通過(guò)串講理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)板上機(jī)操作，增強(qiáng)理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際產(chǎn)品的實(shí)踐能力。