火箭发射台_微型外语发射台的设计与教学应用
时间：2019-01-14 03:37:54 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
【摘要】在外语教学中,语音实验室和调频广播是目前各高校普遍采用的教学设施,但二者因投入成本太大和数量有限不能充分满足师生教与学的需要。通过设计制作一种低成本高性能的微型发射台,可以将外语教学节目以调频信号形式发射到一定的范围,学生通过普通调频收音机即可收听。在教室、宿舍等场所分别设置多个发射台,每个发射台播放不同节目,学生在课外可自主收听学习内容,实现自主学习,并解决了外语调频发射台数量不足的问题。
【关键词】发射台;外语教学;自主学习
【中图分类号】G40-057 【文献标识码】B 【论文编号】1009―8097(2010)08―0079―04
一 引言
近年来,随着高校不断扩招,学生外语学习的个体差异日益突出,构建合理的外语学习课堂微观环境和课外宏观环境,成为外语教学改革的重要内容。在外语教学中,开展课堂教学与课外自主学习相结合,培养自主型学习者,也成为外语教学的重要课题之一。随着信息技术的发展,电化教学成为实现教学手段现代化的一种重要方式和有效的辅助手段。在构建课堂微观环境方面,利用语音实验室进行外语教学,有着一般课堂无法比拟的优势,但高昂的造价和经费的短缺,导致数量有限的语音实验室等难以满足教学需要。因此,许多高校把无线调频广播充分利用起来,给学生提供较为丰富的外语学习资源,将外语听力教学从教室延伸、扩展到校园内更大的空间,拓展为外语教学的课外宏观环境之一。然而,高校一个校区一般只设一个调频发射台,同一时间内只能播放一套节目,不同节目只能分时播出,学生课外收听的时间又很有限,不能充分满足学生自主学习的需要,增加调频发射台的数量则受到经济条件和无线电管理制度等约束,学校一般无法实施。
本文针对上述问题,设计制作了基于S3C2410处理器的微型发射台,它能将U盘中的MP3音频文件采用调频方式发射到一定的范围内。因发射功率小,无需经无线电管理部分审批即可使用,价格低廉,性能稳定,容易实施。学校可以灵活地在教室、宿舍、食堂和图书馆等学生密集的场所设置多个微型发射台,每个发射台播放不同教学内容。学生利用具有接收FM功能的设备则可根据自己的情况选择收听内容,从而充分满足自主学习的需要,解决了学校只有一个发射台的局限性。此外,微型发射台还可以作为无线话筒在课堂教学中使用,并能将教学内容录制为音频文件保存。
二 微型发射台的设计
1 功能需求分析
读取外部U盘文件(包括各种音频文件)功能:为了方便灵活的编排、更新外语教学节目内容,微型发射台具有读取外接U盘上节目单文件,根据节目单文件中编排的教学节目内容播放U盘上相应的MP3、WAVE或WMA等格式音频文件。
发射立体声调频信号和设置载波频点功能:将U盘的音频文件或来自话筒的音频信号调制为FM信号发射到周边的一定范围内。为了使教室、宿舍、食堂和图书馆等场所设置多个微型发射台能够正常使用,不会互相干扰,微型发射台在频段内具有任意设置发射频点功能。
采集录制和输出模拟音频功能:微型发射台具有实现模拟音频信号的采集录制(音频A/D转换)和数字音频信号的模拟输出(音频D/A转换)功能,老师在教室上课时能够使用微型发射台替代无线话筒,在备课时可以录制教学音频节目等。
控制和信息显示功能:查询已编排节目单,根据查询结果显示在LCD显示模块上,使用键盘编辑、添加、删除播放内容,通过选择键选择发射台或无线话筒功能。
2 硬件设计
根据微型发射台的功能分析,确定硬件系统由控制模块、发射模块、显示模块和电源模块组成。
在硬件设计中,当处理器主频较高时,PCB的布局和走线会直接影响整个系统的性能。为了提高可靠性,本设计中硬件系统中的控制模块、电源模块及MP3播放模块采用S3C2410开发板,这些开发板已包括CPU、电源、复位、时钟、存储器、键盘和音频输入和输出处理等单元电路。同时开发板还提供了LCD接口、USB接口、扩展IO接口、JTAG接口和IIC总线接口。硬件系统框图如图1所示。
S3C2410开发板采用低功耗、高性价比的基于ARM920T的嵌入式处理器S3C2410A作为控制器核心,包括使系统工作所必须的复位电路、时钟系统、存储器系统、键盘和JTAG接口。通过开发板可以读取外部U盘数据、控制播放MP3节目、选择发射电路的频率、读取键盘和输出液晶显示。开发板中的MP3音频播放采用UDA1341作为解码芯片,S3C2410A通过I2S总线接口进行音频数据的传送,实现解码、A/ D 转换、音频放大等功能。
调频发射模块和LCD显示模块单独设计,通过扩展IO接口、音频输入输出口和LCD接口相连。发射模块采用立体声调频发射芯片BH1415F输出载波频率信号,发射模块BH1415F的L-ch和R-ch输入端的音频信号取自开发板的音频输出口,即取自UDA1341输出的音频信号,开发板上的S3C2410A通过通用IO输出串行数据设置BH1415F的载波频率。发射模块的原理图如图2所示。
S3C2410X支持TFT/STN型的LCD及触摸屏,LCD显示模块通过LCD驱动接口板和开发板上的LCD接口相连实现显示功能。显示模块采用320×240/3.5英寸TFT液晶显示屏,通过标准驱动接板口驱动。
电源模块分别采用LM1085-3.3和AS1117-1.8来实现从5V到3.3V以及5V到1.8V的转换,分别为S3C2410X的I/O模块和内核提供电源,采用MAX629实现5V到16-28V的电压转换,为LCD提供电源。整个系统通过USB接口实现从外接U盘读取MP3和节目单数据,通过开发板提供的JTAG接口进行系统调试。
3 软件设计
软件设计采用嵌入式Linux 操作系统,软件主程序流程如图3所示。系统上电启动BootLoader, 系统初始化,然后进行硬件和软件初化,加载操作系统,新建主要线程, 包括设置频率线程、显示进程、节目单线程、播放节目线程、录制节目线程,并且新建线程之间的通信管道FIFO。新建线程完成后进入主进程,读取节目单,根据节目单安排播放MP3内容,如果键盘有输入则利用外部中断来控制实现发射频率调整、录制节目、更新节目单等其它功能。
三 微型发射台在外语教学中的应用
1 创设语言环境,提供自主学习。
研究证明,广泛地接触目的语(target language),特别是以阅读、听说等方式广泛接触目的语为母语的人(native speaker),对学好外语是非常关键的。据观察发现,收听英语广播节目比观看英语电影/电视的效果要好一些,收听时注意力更加集中,更有利于调动、训练收听者的预测、推理、判断等听力技巧。[1]由于语言同社会文化关系密切,一般要亲眼见过或者“亲耳”听过母语在那种情况下怎样表达的,才能正确使用。也就是说,外语学习的实践性很强,需要在一定的环境内进行相当长时间的操练,才能见到成效。在构建外语学习环境方面,无线发射台有比较大的优势,它不但能以比较低的成本构建校园外语学习环境,还可以丰富学生的学习资源。
本设计最大优势在于它不但解决了许多学校只有一个发射台的问题,而且给学生的自主学习营造了一个良好的环境。
本文以教室区域的发射台布局为例,介绍校园英语自主学习环境的构建,如图2所示。把教学楼分成A、B、C三个区域(或更多区域),在这些区域分别设置一个发射台,同时针对不同层次的学生制定A、B、C三套节目单。一年级的学生在A区收听A节目单的内容,二年级和其他学生则分别在B、C区收听B、C节目单的内容。播放内容要与课堂教学、等级考试等紧密配合,注意难易度、趣味性和多样性,要以提高学生的英语听说能力为目的。一年级学生由于在初高中都以应试教育为主,中学的英语教学法多以词法、句法的讲练为主,听、说没有得到充分重视和足够的训练,听力基础较差。如果一开始就播放语速快、难度大的内容,一年级学生势必跟不上,久而久之就没有了收听的热情。因此就要运用语速慢、生词少、难度小、内容丰富多彩、生动活泼、贴近生活、重复次数多、学生易跟得上的听力材料。如英国朗文出版的《新概念英语》第一册、英语情景对话及英语小故事等。对于二年级的学生,由于经过了一年的学习后,听力水平有了一定的提高,词汇量增加了,知识面拓宽以及语感增强了,听力材料可以稍微有一定的难度和广度,在B区可播放如《新概念英语》第二册、美国之音及疯狂英语等节目内容。另外,也可以播放与教学同步的课文录音。考虑到学生要参加大学英语全国四、六级考试,可在每周安排固定的时间(如周六、周日全天)播放四 、六级模拟训练听力题,这样,需要不同收听资源的学生就可以根据自身需要自主选择收听内容,从而提高学习效果。
食堂、宿舍和图书馆等地方基本上是校园里学生最密集的地方,学生吃饭、休息、学习都离不开这些地方。学校可以在这些地方根据不同层次学生的需要设置多个发射台,真正的让学生可以随时随地的在一个轻松的语言环境下学习外语,真正的实现个性化的自主学习。
2 扩展课教学空间,提高学习效果。
外语课是一门实践性很强的工具课,课堂活动需要将语言输入、吸收及技能转化为一体。而在传统的外语课堂上,主要以教师讲学生听的理论说教为主,且教学方法单一、死板,仅仅停留在一块黑板、一本书、一支粉笔、一张嘴的传统教学方式上,所以培养出来的学生听说能力大大落后于读写能力,学了多年外语,却是“聋子”、“哑巴”,这也是一个不争的事实。为了改变这种传统课堂模式,让学生听懂、会说,把外语真正的用到语言交流中去,需要一个有声有色的课堂。在学校教育经费普遍吃紧,无力建造更多的耗资昂贵的语言实验室时,把微型发射台应用到外语课堂上,无疑可以充当一个小小语言实验室。学校可以给每位外语教师配备一个微型发射台,学生自备一个带耳机的普通调频收音机或带调频收音机功能的MP3,教师通过微型发射台将自己的语音或教学音频发射给学生接收。
在使用微型发射台上课之前,教师必须做好充足的备课工作。教师在备课时要遵循听说优先的原则和以人为本的思想,一方面要按照教学大纲认真研究教材内容,精心设计教案;另一方面要把学生作为真正的教育主体,以学生为中心,以学生为出发点和归宿,一切英语教学都是为了学生的全面发展与个性充分发展选择和设计。[2]同时教师要充分发挥无线发射台的优势,准备好与课堂内容相关的语音资料,挖掘丰富的教学资源,下载到MP3里,带进课堂,使课堂变得精彩而活跃。在上课前还要充分考虑利用无线发射台教学的特点和学生情况,注意改进教学方法。
上课时,学生戴上外语无线耳机(带耳机的普通收音机或带收音机功能的MP3),既避免了外界的干扰,更有助于学生集中注意力。教师利用无线发射台既可以播放录音内容,也可以利用无线话筒讲课或让同学交流。在耳机里,学生可以听到录音的纯正发音,也可以听取教师的讲解。在听录音的时候,教师可以让学生带着问题去听,这样学生必定高度集中精神,全力以赴,增强了听的效果。在让同学说的时候,教师可以挑几个典型的(优秀的或存在问题的)用MP3录下来,然后再播放。通过无线话筒教师可以进行示范性讲评,使每个学生都能根据个人情况在课堂上掌握较多知识。教师在指出问题的同时,也应给予适当的表扬,在播放学生录音的过程中,教师也可以让其他同学去指出问题,达到共同进步的效果。课后教师可以布置学生自己编一些小故事、对话或诗歌,在下一次上课时让学生对着话筒讲述自己编写的小故事或朗诵自己的诗歌,既达到训练学生语言能力,还可以让学生体验自己当播音员的感觉,这样更能增强学生学习的积极性,提高学习效率。
本文对原无线话筒电路进行了新的设计和制作,使之增加了可以连接MP3等外部音频信号的接口,因而大大提高了它的使用价值。经过广泛测试和实践应用,达到了较为理想的效果。教师作为课堂的主导者,把无线发射台充分利用起来,给学生创造良好的课外学习环境,使学生能够根据自身的情况,实现自主学习,提高学习效率,让学生把外语真正的当成一门语言来学习和使用。
参考文献
[1] 贾明舫.积极营造英语环境,提高英语听说能力[J].清华大学教育研究,2002,(1):66-69.
[2] 高燕,封正华.构建以人为本的英语教学模式[J].东华理工学院院报(社会科学版),2006,(1):93-96.
