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基于單片機(jī)的智能課堂管理助手論文
智能課堂管理助手是針對(duì)當(dāng)前大學(xué)課堂管理的兩個(gè)弊端而提出的解決方案。首先它實(shí)現(xiàn)了對(duì)課堂小區(qū)域手機(jī)信號(hào)的屏蔽，杜絕手機(jī)對(duì)學(xué)生上課的干擾;其次學(xué)生可以通過(guò)它進(jìn)行刷卡來(lái)完成老師點(diǎn)名功能，同時(shí)它還能隨機(jī)的選出課堂上要回答問(wèn)題的同學(xué)，調(diào)動(dòng)學(xué)生課堂的積極性;再次它具有和課堂范圍內(nèi)學(xué)生手機(jī)進(jìn)行藍(lán)牙配對(duì)的功能，能夠有效調(diào)節(jié)課堂氛圍。
在當(dāng)前的大學(xué)課堂教學(xué)中，存在著兩個(gè)弊端。一個(gè)是教師對(duì)課堂和學(xué)生的管理還處于一個(gè)非智能化的階段，比較常見(jiàn)的一種方式是課堂上教師對(duì)照學(xué)生名單進(jìn)行口頭點(diǎn)名，這種點(diǎn)名過(guò)程常常持續(xù)幾分鐘，特別影響課堂效率。
另一個(gè)是課堂上學(xué)生玩手機(jī)的現(xiàn)象嚴(yán)重，非常影響學(xué)生上課的專注度。為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，學(xué)校采取了很多措施，但都收效甚微。
為改變這種現(xiàn)狀，筆者提出了一個(gè)教師課堂智能助手系統(tǒng)，智能課堂助手是一款連接老師和學(xué)生的便攜式移動(dòng)設(shè)備，它連接老師、學(xué)生、課堂三位一體，使課堂學(xué)生聽(tīng)課效率最大化，使老師授課效率最大化，使課堂學(xué)習(xí)氣氛最優(yōu)化。
智能課堂管理助手利用數(shù)字信號(hào)的無(wú)線傳輸、手機(jī)藍(lán)牙、單片機(jī)C語(yǔ)言編程控制，實(shí)現(xiàn)課堂的小區(qū)域信號(hào)屏蔽，杜絕課堂手機(jī)對(duì)學(xué)生的干擾，也可以自主隨機(jī)的選出課堂上要回答問(wèn)題的同學(xué)，從而提醒老師及時(shí)調(diào)整授課方式，共同提高上課效率。該設(shè)備智能化的控制，解決了傳統(tǒng)課堂老師繁重的考勤工作，同時(shí)也給課堂增添了更多的輕松氛圍。智能課堂管理助手主要由以下幾部分構(gòu)成。
一、手機(jī)信號(hào)屏蔽模塊
隨著通信行業(yè)的高速發(fā)展，手機(jī)已經(jīng)成為人們必不可少的交流工具，同時(shí)手機(jī)也成為影響學(xué)生課堂專注力的不利工具。通過(guò)對(duì)無(wú)線信號(hào)的屏蔽，能有效的屏蔽學(xué)生課間的手機(jī)上網(wǎng)數(shù)據(jù)流量的信號(hào)，從而可以幫助學(xué)生克服手機(jī)游戲等的誘惑，輔助學(xué)生擺脫手機(jī)的影響，專心投入在課堂上。
信號(hào)屏蔽模塊主要是為了產(chǎn)生相應(yīng)頻率的數(shù)字信號(hào)(干擾信號(hào))，占用手機(jī)通信的相關(guān)頻帶，使手機(jī)無(wú)法進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。該部分主要利用LC震蕩電路來(lái)產(chǎn)生相應(yīng)頻率的噪聲波，干擾手機(jī)通信。
原理如圖1所示，鋸齒波發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)鋸齒波，由鋸齒波控制壓控振蕩器，使之生成工作頻段的掃頻信號(hào)，每一個(gè)掃頻周期，等于在工作頻段中的每一個(gè)頻點(diǎn)加一個(gè)寬脈沖和一個(gè)窄脈沖，破壞了覆蓋區(qū)內(nèi)手機(jī)與基站的數(shù)據(jù)交換，手機(jī)得不到基站數(shù)據(jù)，只能顯示無(wú)信號(hào)，也就無(wú)法進(jìn)行通信。
二、數(shù)據(jù)采集模塊
數(shù)據(jù)采集模塊如圖2所示，這部分主要完成兩個(gè)功能，上課刷卡和隨機(jī)點(diǎn)名。1.刷卡模塊。學(xué)生上課時(shí)需要進(jìn)行刷卡，顯示屏?xí)@示出未到人數(shù)及名單，由此可以完成日常的考勤工作，避免傳統(tǒng)教學(xué)管理過(guò)程中繁瑣的點(diǎn)名等環(huán)節(jié)。這部分主要有射頻模塊、學(xué)生卡和天線組成。
其中射頻模塊是刷卡部分的關(guān)鍵，通過(guò)射頻與學(xué)生卡進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，由天線產(chǎn)生磁通量，為卡片提供電源，在讀寫(xiě)設(shè)備和卡片之間傳送信息。
2.隨機(jī)點(diǎn)名。為了調(diào)節(jié)課堂氣氛，加強(qiáng)學(xué)生的課堂聽(tīng)課效果，可以自主隨機(jī)的選出課堂上要回答問(wèn)題的學(xué)生，隨機(jī)點(diǎn)名不但可以提高學(xué)生的課堂集中力，還增加了課堂的樂(lè)趣。這部分由單片機(jī)作為核心芯片，主要模塊包括顯示屏、按鍵和語(yǔ)音提示。
當(dāng)按下按鍵時(shí)，在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生一個(gè)兩位的隨機(jī)數(shù)，隨機(jī)數(shù)代表不同學(xué)生的學(xué)號(hào)。不同時(shí)刻按下按鍵，產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)不同，各數(shù)值為等概出現(xiàn)，并且數(shù)值會(huì)在液晶上進(jìn)行顯示，同時(shí)語(yǔ)音提示系統(tǒng)播報(bào)該數(shù)值。
三、無(wú)線藍(lán)牙模塊
在課間休息時(shí)，打開(kāi)無(wú)線藍(lán)牙模塊，可以在教室范圍內(nèi)自主的進(jìn)行藍(lán)牙配對(duì)，并且自動(dòng)連接，等待手機(jī)等移動(dòng)終端進(jìn)行音樂(lè)的播放。被選擇到的終端主人需要在下次課上向教師提出一個(gè)專業(yè)問(wèn)題。這個(gè)功能不僅可以消除學(xué)生課堂上的疲勞感，還能有效的調(diào)動(dòng)學(xué)生思考問(wèn)題的能力。
四、語(yǔ)音功放模塊
語(yǔ)音功放模塊的作用是將教師上課聲音進(jìn)行采集，并經(jīng)過(guò)硬件電路運(yùn)放進(jìn)行聲音信號(hào)放大，經(jīng)過(guò)外置微型小功率喇叭輸出音頻，實(shí)現(xiàn)對(duì)老師授課時(shí)的話音進(jìn)行放大，使教師的授課更加便捷。它包含前置放大級(jí)、音調(diào)控制級(jí)和功率放大級(jí)三部分。
前置放大器的作用是使話筒的輸出阻抗和前置放大器的輸入阻抗相匹配，使前置放大器的輸出電壓幅度與功率放大器的輸入靈敏度相匹配。音調(diào)控制電路可以補(bǔ)償信號(hào)中所欠缺的頻率分量，改善音質(zhì)，提高放音效果。
五、總結(jié)
隨著科技的快速發(fā)展，隨著人們對(duì)孩子教育重視的程度越來(lái)越高，傳統(tǒng)的課堂管理模式已經(jīng)無(wú)法滿足目前的需求，智能課堂管理助手初步的解決了傳統(tǒng)課堂的一些弊端。該系統(tǒng)通過(guò)LC震蕩電路產(chǎn)生相應(yīng)頻率的噪聲波，占用手機(jī)通信的的相關(guān)頻帶，達(dá)到干擾手機(jī)通信的目的，從而避免學(xué)生上課沉迷于手機(jī)。通過(guò)刷卡模塊可以完成對(duì)學(xué)生的考勤，節(jié)省了課堂點(diǎn)名的時(shí)間，提高課堂效率。
隨機(jī)點(diǎn)名功能可以有效的調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，活躍課堂氣氛。該系統(tǒng)還存在一些不足，在功能完備上還有待提高。在今后的研究中，將進(jìn)一步深化通信技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，使其在教學(xué)工作中發(fā)揮作用。
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