微型外語發射臺的設計與教學應用

【摘要】在外語教學中，語音實驗室和調頻廣播是目前各高校普遍采用的教學設施，但二者因投入成本太大和數量有限不能充分滿足師生教與學的需要。通過設計制作一種低成本高性能的微型發射臺，可以將外語教學節目以調頻信號形式發射到一定的范圍，學生通過普通調頻收音機即可收聽。在教室、宿舍等場所分別設置多個發射臺，每個發射臺播放不同節目，學生在課外可自主收聽學習內容，實現自主學習，并解決了外語調頻發射臺數量不足的問題。

【關鍵詞】發射臺;外語教學;自主學習

【中圖分類號】G40-057 【文獻標識碼】B 【論文編號】1009—8097(2010)08—0079—04

一 引言

近年來，隨著高校不斷擴招，學生外語學習的個體差異日益突出，構建合理的外語學習課堂微觀環境和課外宏觀環境，成為外語教學改革的重要內容。在外語教學中，開展課堂教學與課外自主學習相結合，培養自主型學習者，也成為外語教學的重要課題之一。隨著信息技術的發展，電化教學成為實現教學手段現代化的一種重要方式和有效的輔助手段。在構建課堂微觀環境方面，利用語音實驗室進行外語教學，有著一般課堂無法比擬的優勢，但高昂的造價和經費的短缺，導致數量有限的語音實驗室等難以滿足教學需要。因此，許多高校把無線調頻廣播充分利用起來，給學生提供較為豐富的外語學習資源，將外語聽力教學從教室延伸、擴展到校園內更大的空間，拓展為外語教學的課外宏觀環境之一。然而，高校一個校區一般只設一個調頻發射臺，同一時間內只能播放一套節目，不同節目只能分時播出，學生課外收聽的時間又很有限，不能充分滿足學生自主學習的需要，增加調頻發射臺的數量則受到經濟條件和無線電管理制度等約束，學校一般無法實施。

本文針對上述問題，設計制作了基于S3C2410處理器的微型發射臺，它能將U盤中的MP3音頻文件采用調頻方式發射到一定的范圍內。因發射功率小，無需經無線電管理部分審批即可使用，價格低廉，性能穩定，容易實施。學?？梢造`活地在教室、宿舍、食堂和圖書館等學生密集的場所設置多個微型發射臺，每個發射臺播放不同教學內容。學生利用具有接收FM功能的設備則可根據自己的情況選擇收聽內容，從而充分滿足自主學習的需要，解決了學校只有一個發射臺的局限性。此外，微型發射臺還可以作為無線話筒在課堂教學中使用，并能將教學內容錄制為音頻文件保存。

二 微型發射臺的設計

1 功能需求分析

讀取外部U盤文件(包括各種音頻文件)功能:為了方便靈活的編排、更新外語教學節目內容，微型發射臺具有讀取外接U盤上節目單文件，根據節目單文件中編排的教學節目內容播放U盤上相應的MP3、WAVE或WMA等格式音頻文件。

發射立體聲調頻信號和設置載波頻點功能:將U盤的音頻文件或來自話筒的音頻信號調制為FM信號發射到周邊的一定范圍內。為了使教室、宿舍、食堂和圖書館等場所設置多個微型發射臺能夠正常使用，不會互相干擾，微型發射臺在頻段內具有任意設置發射頻點功能。

采集錄制和輸出模擬音頻功能:微型發射臺具有實現模擬音頻信號的采集錄制(音頻A/D轉換)和數字音頻信號的模擬輸出(音頻D/A轉換)功能，老師在教室上課時能夠使用微型發射臺替代無線話筒，在備課時可以錄制教學音頻節目等。

控制和信息顯示功能:查詢已編排節目單，根據查詢結果顯示在LCD顯示模塊上，使用鍵盤編輯、添加、刪除播放內容，通過選擇鍵選擇發射臺或無線話筒功能。

2 硬件設計

根據微型發射臺的功能分析，確定硬件系統由控制模塊、發射模塊、顯示模塊和電源模塊組成。

在硬件設計中，當處理器主頻較高時，PCB的布局和走線會直接影響整個系統的性能。為了提高可靠性，本設計中硬件系統中的控制模塊、電源模塊及MP3播放模塊采用S3C2410開發板，這些開發板已包括CPU、電源、復位、時鐘、存儲器、鍵盤和音頻輸入和輸出處理等單元電路。同時開發板還提供了LCD接口、USB接口、擴展IO接口、JTAG接口和IIC總線接口。硬件系統框圖如圖1所示。

S3C2410開發板采用低功耗、高性價比的基于ARM920T的嵌入式處理器S3C2410A作為控制器核心，包括使系統工作所必須的復位電路、時鐘系統、存儲器系統、鍵盤和JTAG接口。通過開發板可以讀取外部U盤數據、控制播放MP3節目、選擇發射電路的頻率、讀取鍵盤和輸出液晶顯示。開發板中的MP3音頻播放采用UDA1341作為解碼芯片，S3C2410A通過I2S總線接口進行音頻數據的傳送，實現解碼、A/ D 轉換、音頻放大等功能。

調頻發射模塊和LCD顯示模塊單獨設計，通過擴展IO接口、音頻輸入輸出口和LCD接口相連。發射模塊采用立體聲調頻發射芯片BH1415F輸出載波頻率信號，發射模塊BH1415F的L-ch和R-ch輸入端的音頻信號取自開發板的音頻輸出口，即取自UDA1341輸出的音頻信號，開發板上的S3C2410A通過通用IO輸出串行數據設置BH1415F的載波頻率。發射模塊的原理圖如圖2所示。

S3C2410X支持TFT/STN型的LCD及觸摸屏，LCD顯示模塊通過LCD驅動接口板和開發板上的LCD接口相連實現顯示功能。顯示模塊采用320×240/3.5英寸TFT液晶顯示屏，通過標準驅動接板口驅動。

電源模塊分別采用LM1085-3.3和AS1117-1.8來實現從5V到3.3V以及5V到1.8V的轉換，分別為S3C2410X的I/O模塊和內核提供電源，采用MAX629實現5V到16-28V的電壓轉換，為LCD提供電源。整個系統通過USB接口實現從外接U盤讀取MP3和節目單數據，通過開發板提供的JTAG接口進行系統調試。

3 軟件設計

軟件設計采用嵌入式Linux 操作系統，軟件主程序流程如圖3所示。系統上電啟動BootLoader， 系統初始化，然后進行硬件和軟件初化，加載操作系統，新建主要線程， 包括設置頻率線程、顯示進程、節目單線程、播放節目線程、錄制節目線程，并且新建線程之間的通信管道FIFO。新建線程完成后進入主進程，讀取節目單，根據節目單安排播放MP3內容，如果鍵盤有輸入則利用外部中斷來控制實現發射頻率調整、錄制節目、更新節目單等其它功能。

三 微型發射臺在外語教學中的應用

1 創設語言環境，提供自主學習。

研究證明，廣泛地接觸目的語(target language)，特別是以閱讀、聽說等方式廣泛接觸目的語為母語的人(native speaker)，對學好外語是非常關鍵的。據觀察發現，收聽英語廣播節目比觀看英語電影/電視的效果要好一些，收聽時注意力更加集中，更有利于調動、訓練收聽者的預測、推理、判斷等聽力技巧。[1]由于語言同社會文化關系密切，一般要親眼見過或者“親耳”聽過母語在那種情況下怎樣表達的，才能正確使用。也就是說，外語學習的實踐性很強，需要在一定的環境內進行相當長時間的操練，才能見到成效。在構建外語學習環境方面，無線發射臺有比較大的優勢，它不但能以比較低的成本構建校園外語學習環境，還可以豐富學生的學習資源。

本設計最大優勢在于它不但解決了許多學校只有一個發射臺的問題，而且給學生的自主學習營造了一個良好的環境。

本文以教室區域的發射臺布局為例，介紹校園英語自主學習環境的構建，如圖2所示。把教學樓分成A、B、C三個區域(或更多區域)，在這些區域分別設置一個發射臺，同時針對不同層次的學生制定A、B、C三套節目單。一年級的學生在A區收聽A節目單的內容，二年級和其他學生則分別在B、C區收聽B、C節目單的內容。播放內容要與課堂教學、等級考試等緊密配合，注意難易度、趣味性和多樣性，要以提高學生的英語聽說能力為目的。一年級學生由于在初高中都以應試教育為主，中學的英語教學法多以詞法、句法的講練為主，聽、說沒有得到充分重視和足夠的訓練，聽力基礎較差。如果一開始就播放語速快、難度大的內容，一年級學生勢必跟不上，久而久之就沒有了收聽的熱情。因此就要運用語速慢、生詞少、難度小、內容豐富多彩、生動活潑、貼近生活、重復次數多、學生易跟得上的聽力材料。如英國朗文出版的《新概念英語》第一冊、英語情景對話及英語小故事等。對于二年級的學生，由于經過了一年的學習后，聽力水平有了一定的提高，詞匯量增加了，知識面拓寬以及語感增強了，聽力材料可以稍微有一定的難度和廣度，在B區可播放如《新概念英語》第二冊、美國之音及瘋狂英語等節目內容。另外，也可以播放與教學同步的課文錄音?？紤]到學生要參加大學英語全國四、六級考試，可在每周安排固定的時間(如周六、周日全天)播放四 、六級模擬訓練聽力題，這樣，需要不同收聽資源的學生就可以根據自身需要自主選擇收聽內容，從而提高學習效果。

食堂、宿舍和圖書館等地方基本上是校園里學生最密集的地方，學生吃飯、休息、學習都離不開這些地方。學?？梢栽谶@些地方根據不同層次學生的需要設置多個發射臺，真正的讓學生可以隨時隨地的在一個輕松的語言環境下學習外語，真正的實現個性化的自主學習。

2 擴展課教學空間，提高學習效果。

外語課是一門實踐性很強的工具課，課堂活動需要將語言輸入、吸收及技能轉化為一體。而在傳統的外語課堂上，主要以教師講學生聽的理論說教為主，且教學方法單一、死板，僅僅停留在一塊黑板、一本書、一支粉筆、一張嘴的傳統教學方式上，所以培養出來的學生聽說能力大大落后于讀寫能力，學了多年外語，卻是“聾子”、“啞巴”，這也是一個不爭的事實。為了改變這種傳統課堂模式，讓學生聽懂、會說，把外語真正的用到語言交流中去，需要一個有聲有色的課堂。在學校教育經費普遍吃緊，無力建造更多的耗資昂貴的語言實驗室時，把微型發射臺應用到外語課堂上，無疑可以充當一個小小語言實驗室。學?？梢越o每位外語教師配備一個微型發射臺，學生自備一個帶耳機的普通調頻收音機或帶調頻收音機功能的MP3，教師通過微型發射臺將自己的語音或教學音頻發射給學生接收。

在使用微型發射臺上課之前，教師必須做好充足的備課工作。教師在備課時要遵循聽說優先的原則和以人為本的思想，一方面要按照教學大綱認真研究教材內容，精心設計教案;另一方面要把學生作為真正的教育主體，以學生為中心，以學生為出發點和歸宿，一切英語教學都是為了學生的全面發展與個性充分發展選擇和設計。[2]同時教師要充分發揮無線發射臺的優勢，準備好與課堂內容相關的語音資料，挖掘豐富的教學資源，下載到MP3里，帶進課堂，使課堂變得精彩而活躍。在上課前還要充分考慮利用無線發射臺教學的特點和學生情況，注意改進教學方法。

上課時，學生戴上外語無線耳機(帶耳機的普通收音機或帶收音機功能的MP3)，既避免了外界的干擾，更有助于學生集中注意力。教師利用無線發射臺既可以播放錄音內容，也可以利用無線話筒講課或讓同學交流。在耳機里，學生可以聽到錄音的純正發音，也可以聽取教師的講解。在聽錄音的時候，教師可以讓學生帶著問題去聽，這樣學生必定高度集中精神，全力以赴，增強了聽的效果。在讓同學說的時候，教師可以挑幾個典型的(優秀的或存在問題的)用MP3錄下來，然后再播放。通過無線話筒教師可以進行示范性講評，使每個學生都能根據個人情況在課堂上掌握較多知識。教師在指出問題的同時，也應給予適當的表揚，在播放學生錄音的過程中，教師也可以讓其他同學去指出問題，達到共同進步的效果。課后教師可以布置學生自己編一些小故事、對話或詩歌，在下一次上課時讓學生對著話筒講述自己編寫的小故事或朗誦自己的詩歌，既達到訓練學生語言能力，還可以讓學生體驗自己當播音員的感覺，這樣更能增強學生學習的積極性，提高學習效率。

本文對原無線話筒電路進行了新的設計和制作，使之增加了可以連接MP3等外部音頻信號的接口，因而大大提高了它的使用價值。經過廣泛測試和實踐應用，達到了較為理想的效果。教師作為課堂的主導者，把無線發射臺充分利用起來，給學生創造良好的課外學習環境，使學生能夠根據自身的情況，實現自主學習，提高學習效率，讓學生把外語真正的當成一門語言來學習和使用。

參考文獻

[1] 賈明舫.積極營造英語環境，提高英語聽說能力[J].清華大學教育研究，2002，(1):66-69.

[2] 高燕，封正華.構建以人為本的英語教學模式[J].東華理工學院院報(社會科學版)，2006，(1):93-96.