音樂播放器

劉育紅 江西省上饒市萬年縣第二小學教師，江西省教育信息技術專家（創(chuàng)客類），江西省教育學會中小學人工智能教育專業(yè)委員會理事。著有《人工智能趣味入門：光環(huán)板程序設計》《micro：bit編程入門教程》兩本創(chuàng)客教育入門教材，有多篇作品發(fā)表在《無線電》《愛上機器人》等雜志。

教學背景

音樂可以給人帶來快樂，可以陶冶人的情操，我們的生活離不開音樂。本節(jié)課帶領學生化身小創(chuàng)客，利用開源硬件和數(shù)字化加工工具，融入自己獨特的創(chuàng)意，制作一個屬于自己的音樂播放器。

教學目標

1.認識360度舵機、磁感應傳感器和MP3語音模塊，掌握它們的使用方法。

2.能正確完成硬件連接，并根據(jù)實際需求編寫出相應的程序。

3.學會運用三維建模軟件設計作品的結構和造型。

4.培養(yǎng)應用意識和審美能力。

教學重點與難點

教學重點 掌握相關傳感器的使用，編寫出完善的程序。

教學難點 運用三維建模軟件設計作品的結構和造型。

教學過程

一、激趣引入

1.講述音樂播放器發(fā)展史

師：同學們，你們喜歡聽音樂嗎？一般使用什么聽音樂呢？

學生圍繞問題討論交流。

師：看來大家大多是通過電腦和智能手機的播放器來欣賞音樂的。你們知道在電腦和智能手機普及以前，人們主要是通過什么來聽音樂嗎？我們一起來了解一下吧。

教師出示課件，展示留聲機、磁帶播放機、CD機、MP3播放器等實物圖片，讓學生了解音樂播放器的發(fā)展演變歷史。

2.揭示項目，了解原理

師：你們想不想親手制作一個音樂播放器呢？今天讓我們學習制作一個復古風格的音樂播放器吧。

教師展示事先制作好的作品，并進行演示。

師：你們知道這個作品的運行原理嗎？

學生思考討論交流。

師：這個作品使用了磁感應傳感器、360度舵機和MP3語音模塊。當唱針（條形磁鐵）移到碟片上時，被下方的磁感應傳感器感知到，于是控制360度舵機旋轉起來，隨后碟片也會旋轉起來，同時給MP3語音模塊發(fā)出播放音樂的指令，音樂就響起來了。

3.組建團隊

師：在開始活動前，請同學們兩人為一組，組建好團隊。每組領取一箱器材和一套工具。

二、準備材料和工具

師：制作項目前，我們需要準備好硬件材料即DFRduino Uno R3、IO擴展板、磁感應傳感器、360度舵機、MP3語音模塊、小音箱各1件。請同學們從器材箱中找到這些硬件材料并取出放在桌上。

學生小組合作完成任務。

師：我們還需要準備一些工具和其他材料包括橡皮錘、螺絲刀、熱熔槍、游標卡尺各1把，M3螺絲螺母2組，條形磁鐵2個。請同學們從工具箱中找到這些工具、材料并取出放在桌上。

學生小組合作完成任務。

三、認識硬件

師：這些材料中，主控板和擴展板是我們的老朋友了，相信大家都了解它們的使用方法。但其他的電子模塊，同學們可能第一次接觸，接下來我們一起來認識它們。首先打開Mind+編程軟件，添加主控板、360度舵機、磁感應傳感器、MP3語音模塊等相應模塊。

1.認識360度舵機

教師出示課件，介紹360度舵機的特點，并說明舵機的連接方法，指導學生將舵機連接到擴展板上。注意在與主控板連接時，要分別對應VCC、GND、數(shù)據(jù)三個引腳。360度舵機的連接線，一般黃色或者橙色為數(shù)據(jù)線，中間為VCC線，另一根為GND線。

學生動手操作，教師巡視指導。

教師演示操作步驟后，學生自行動手操作，并學習使用360度舵機的積木指令。

2.認識磁感應傳感器

教師講解磁感應傳感器的功能，說明磁感應傳感器的連接方法（參考舵機連接方法），指導學生將磁感應傳感器連接到擴展板上，學習使用磁感應傳感器的積木指令。

學生動手實踐，教師巡視指導。

3.認識MP3語音模塊

教師介紹MP3語音模塊的功能，說明MP3語音模塊的連接方法，指導學生將MP3語音模塊連接到擴展板上。注意語音模塊在與主控板連接時，有兩種連接方式：硬串口——D0、D1引腳;軟串口——D2、D3引腳。當采用硬串口連接時，由于電腦上的程序上傳到主控板也是通過串口完成的，兩者會產生沖突。所以，需要先上傳程序再連接線路。連接示例如圖1，GND、VCC、RX、TX四個引腳要分別對應。

師：同學們可以將MP3語音模塊當作一個U盤來用，請大家通過網絡下載幾首歌曲，然后存儲到MP3語音模塊中。

教師演示操作步驟后，學生學習語音文件的加載方法和MP3語音播放積木指令的使用，如圖2。

四、項目制作

1.程序編寫與上傳

教師引導學生小組討論，明確程序需要實現(xiàn)的功能，并列出編程思路，也可以畫出程序流程圖。

學生根據(jù)編程思路（或程序流程圖），自行編寫程序，教師巡視指導。當大部分小組完成后，教師可出示參考程序，如圖3。

學生將編寫好的程序上傳到主控板，進行初步測試。若過程中學生出現(xiàn)問題，教師及時指導解決。

2.設計結構、造型

教師引導學生進行音樂播放器結構和造型的構思，并在稿紙上勾勒出草圖。學生根據(jù)設計草圖，選擇自己喜歡的繪圖軟件進行建模，完成主體結構的設計。

教師相機指導學生到網絡論壇下載“留聲機”開源圖紙，并進行修改，完成“喇叭”造型音樂播放器的設計。

（此環(huán)節(jié)教師應根據(jù)學生的建模水平，先演示然后讓學生自由設計，或者完全放手，由學生自主建模，教師相機出示參考圖紙，如圖4。）

3.切割制件

教師帶領學生復習激光切割機的使用方法，并強調注意事項;學生有序進行切割加工工作（或由教師操作）;整理好制件，處理好廢料。

4.組裝成型

師：同學們，接下來我們可以進行組裝了。面對這么多材料，大家是不是無從下手呢？可以參考一下老師之前展示的音樂播放器作品的組裝步驟，先組裝喇叭模型，再組裝盒體，然后固定主控板，再安裝小音箱，隨后固定舵機，安裝轉軸和轉盤，固定磁感應傳感器，再合上頂板、裝上喇叭模型，組裝唱針及轉臂，然后將轉臂裝在轉軸上，最后放上“唱片”（黑色亞克力板）。同學們也可以根據(jù)自己的經驗，自行思考、自主探索，最后組裝成功即可。

學生動手組裝，教師巡視，相機指導。組裝完成后通電測試，若出現(xiàn)異常情況，學生小組合作調試、修改程序，或重新設計結構件。

五、交流展示與課堂小結

師：同學們，今天我們在一起度過了一段充實愉快的造物時光，相信大家一定有不少收獲。下面，各個小組派代表按順序上臺展示一下本組作品，并談一談自己的收獲與感想。大家可以對本組的作品和其他小組的作品進行點評。

小組依次上臺展示，師生討論交流并給出建議。

教學反思

通過制作音樂播放器，學生認識了360度舵機、磁感應傳感器、MP3語音模塊等硬件的工作原理，對傳感器和執(zhí)行器有了更全面的了解。本課例將開源硬件編程和三維建模、傳感器、激光切割等技術相結合，既鍛煉了學生的邏輯思維，又培養(yǎng)了學生動手操作的能力。

（本課件由DF創(chuàng)客社區(qū)推薦）