單片機實現的影音控制系統

蔡立娜

云南能源職業技術學院 機械與電氣工程學院，云南曲靖，655000

1 整體教學設計

本設計中16學時的教學內容（表1）屬于課程的綜合實訓項目，含單片機控制點陣顯示器接口設計、語音模塊設計兩個教學單元。教學過程中運用Proteus仿真軟件、3D PCB板打印機、Keil編譯軟件等教學軟件及工具，完成電路原理講解、電路圖設計、功能仿真、硬件電路板焊接、調試與軟件程序編寫、調試等內容，學生獨立實現從理論知識到實用電子產品的完整生成過程。最終成果展示效果是在點陣顯示器上滾動顯示“我心中國”，并配樂愛國歌曲，在授課過程中培養學生的愛國情懷。

表1 16學時課時分配表

2 教學思路

16學時的教學內容按照講解的需要分為單片機控制點陣顯示模塊、單片機語音控制、聯合調試、學生答辯展示四個教學單元，如圖1所示。其中單片機控制點陣顯示模塊教學單元由LED點陣顯示器接口設計、Proteus下點陣仿真、單片機實驗板及點陣板焊接三個教學內容組成。授課過程要保證知識講解、演示操作、自主練習、巡回指導、故障排查、歸納總結等環節完整清晰，并且結合教學目的選擇單片機實驗板、超星學習通、Proteus仿真軟件、Keil編譯軟件等合適的教具、教學軟件輔助教學，讓授課內容更直觀化、具體化、形象化，便于學生學習和理解理論知識，培養和掌握操作技能。

圖1 16學時教學思維導圖

3 部分教學工具、教學軟件展示

部分教學工具、教學軟件、教學平臺如表2所示。

表2 部分教學工具、教學軟件、教學平臺展示表

4 教學效果

4.1 理論講解到應用實例的轉化過程完整

本教學過程中，先由學生自主完成了一套端口開放的單片機實驗板和點陣模塊的硬件焊接與調試，然后在此基礎上完成影音控制系統軟硬件聯合調試。從理論知識到應用實例實現的過程完整清晰，順利實現了本教學模塊的教學目標。從理論教學到應用產品的轉化示意圖如圖2所示。

圖2 理論教學到應用產品轉化示意圖

4.2 知識到產品轉化過程多樣性

本教學模塊中包含三種理論從知識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，學生通過元器件焊接、調試完成單片機實驗板的制作。

（2）利用萬能板、飛線、元器件，學生通過元器件布局、電路原理設計、導線及器件焊接等，完成點陣模塊電路板制作。

（3）利用3D PCB板打印技術，通過電路原理圖、PCB繪制，打印、焊接、調試串并聯電路板，將先進的前沿技術融入課堂中，加深學生對電路板制作工藝的認識。

4.3 采用了講練結合、以練為主、適當歸納、提高實踐能力的教學方法

該項目的教學過程為理實一體化教學，打破課堂理論教學和驗證式實驗教學的界限，教師講解和實物演示，或Proteus仿真演示，同步讓學生主動參與進來，實施以學生為主體、教師為主導的教學模式，真正做到了理論和實踐的結合，從而達到了該教學模塊的教學目標。最后的學生答辯環節，一方面考查學生的項目設計過程和完成情況，另一方面增強學生的勇氣、自信心和演講能力，同時答辯是學生向老師學習、請求指導的過程，有利于學生深化對教學內容的理解，增長了專業知識并為后續課程學習奠定基礎。

表3 機器人171班單片機實現的影音控制系統小組積分表

4.4 課程教學融入思政元素，培養應用型技術技能人才

教學項目的完成需要團隊成員細心的制作、修改、調試、再修改、再反復的過程，這就是“從做中學”，從做中體會鉆研、專注、執著追求的工匠精神。同時項目要求展示效果為點陣模塊滾動顯示“我心中國”、語音模塊配樂《我愛你中國》，在課程設計中有意識地將愛國教育等融入教學過程，在完成課程教學任務的同時，培養學生的愛國主義情懷。

4.5 利用信息化手段，激發了學生學習興趣

充分利用了教學云平臺中的信息化教學資源，喚醒學生養成預習、收集資料、分析討論等學習習慣，激發學生的學習潛能，而教師建立在超星學習通的課程體系可以實時地發布通知、作業及考試信息，為課下實時的師生互動提供平臺，并通過課前預習習題完成情況，定位學習難點，為課堂教學設計提供重要依據。

5 成果展示

本教學項目最終成果為滾動顯示“我心中國”，同時配樂《我愛你中國》，激發學生的愛國情懷。單片機實現的影音控制系統成品如圖3所示。

圖3 單片機實現的影音控制系統成品展示圖

6 教學反思

（1）結合高職人才培養的定位，要適當把握教授內容的難度，將不易于學生理解且對學生能力提升貢獻不大的內容作為選講或簡單講，多增加學生動手實踐的機會，培養學生自主進行實驗探究的能力。實訓課程要減少講授時間，預留足夠的學生動手時間；實訓任務要緊密結合理論教學內容，實時講解理論授課中的難點問題；學生發現問題，教師給予指導，學生自主解決問題。

（2）萬事開頭難，要勇敢地邁出第一步。第一步易從簡單的開始，然后逐步向更深層次學習，可以從建項目開始，先從最簡單的點亮點陣顯示器的單個像素點開始，讓學生感覺一下單片機的運行，然后再逐漸增加任務難度，逐步引導學生進行自主程序設計。要注重理論知識、技能、情感等三維教學目標的落實，由身邊情境、引導探究提升學生的學習興趣。

（3）教學項目的制定多采用與生活相關的內容，例如：氣體、溫度、濕度、時間等，在實際問題情境中學習，學生就能直接把學習的知識應用到生活和工作中，從而有效激發學生學習的積極性和主動性。

（4）受疫情影響，單片機原理及應用課程可采用線上線下教學相結合的方式授課。學生返校前，教師通過超星云平臺在線發布學習任務、學習要求、作業、測驗等，并通過同步課堂、直播、速課微視頻的方式進行在線講解和答疑。學生返校后通過串講理論知識與實驗板上機操作，增強理論知識轉化為實際產品的實踐能力。