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基于單片機的智能課堂管理助手論文
智能課堂管理助手是針對當前大學(xué)課堂管理的兩個(gè)弊端而提出的解決方案。首先它實(shí)現了對課堂小區域手機信號的屏蔽，杜絕手機對學(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)它還能隨機的選出課堂上要回答問(wèn)題的同學(xué)，調動(dòng)學(xué)生課堂的積極性;再次它具有和課堂范圍內學(xué)生手機進(jìn)行藍牙配對的功能，能夠有效調節課堂氛圍。
在當前的大學(xué)課堂教學(xué)中，存在著(zhù)兩個(gè)弊端。一個(gè)是教師對課堂和學(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)生玩手機的現象嚴重，非常影響學(xué)生上課的專(zhuān)注度。為了提高學(xué)生的學(xué)習效率，學(xué)校采取了很多措施，但都收效甚微。
為改變這種現狀，筆者提出了一個(gè)教師課堂智能助手系統，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)習氣氛最優(yōu)化。
智能課堂管理助手利用數字信號的無(wú)線(xiàn)傳輸、手機藍牙、單片機C語(yǔ)言編程控制，實(shí)現課堂的小區域信號屏蔽，杜絕課堂手機對學(xué)生的干擾，也可以自主隨機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)調整授課方式，共同提高上課效率。該設備智能化的控制，解決了傳統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成。
一、手機信號屏蔽模塊
隨著(zhù)通信行業(yè)的高速發(fā)展，手機已經(jīng)成為人們必不可少的交流工具，同時(shí)手機也成為影響學(xué)生課堂專(zhuān)注力的不利工具。通過(guò)對無(wú)線(xiàn)信號的屏蔽，能有效的屏蔽學(xué)生課間的手機上網(wǎng)數據流量的信號，從而可以幫助學(xué)生克服手機游戲等的誘惑，輔助學(xué)生擺脫手機的影響，專(zhuān)心投入在課堂上。
信號屏蔽模塊主要是為了產(chǎn)生相應頻率的數字信號(干擾信號)，占用手機通信的相關(guān)頻帶，使手機無(wú)法進(jìn)行數據通信。該部分主要利用LC震蕩電路來(lái)產(chǎn)生相應頻率的噪聲波，干擾手機通信。
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，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，破壞了覆蓋區內手機與基站的數據交換，手機得不到基站數據，只能顯示無(wú)信號，也就無(wú)法進(jìn)行通信。
二、數據采集模塊
數據采集模塊如圖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，顯示屏會(huì )顯示出未到人數及名單，由此可以完成日常的考勤工作，避免傳統教學(xué)管理過(guò)程中繁瑣的點(diǎn)名等環(huán)節。這部分主要有射頻模塊、學(xué)生卡和天線(xiàn)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)行數據通信，由天線(xiàn)產(chǎn)生磁通量，為卡片提供電源，在讀寫(xiě)設備和卡片之間傳送信息。
2.隨機點(diǎn)名。為了調節課堂氣氛，加強學(xué)生的課堂聽(tīng)課效果，可以自主隨機的選出課堂上要回答問(wèn)題的學(xué)生，隨機點(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。這部分由單片機作為核心芯片，主要模塊包括顯示屏、按鍵和語(yǔ)音提示。
當按下按鍵時(shí)，在單片機內部產(chǎn)生一個(gè)兩位的隨機數，隨機數代表不同學(xué)生的學(xué)號。不同時(shí)刻按下按鍵，產(chǎn)生的隨機數不同，各數值為等概出現，并且數值會(huì )在液晶上進(jìn)行顯示，同時(shí)語(yǔ)音提示系統播報該數值。
三、無(wú)線(xiàn)藍牙模塊
在課間休息時(shí)，打開(kāi)無(wú)線(xiàn)藍牙模塊，可以在教室范圍內自主的進(jìn)行藍牙配對，并且自動(dòng)連接，等待手機等移動(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(zhuān)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)硬件電路運放進(jìn)行聲音信號放大，經(jīng)過(guò)外置微型小功率喇叭輸出音頻，實(shí)現對老師授課時(shí)的話(huà)音進(jìn)行放大，使教師的授課更加便捷。它包含前置放大級、音調控制級和功率放大級三部分。
前置放大器的作用是使話(huà)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。音調控制電路可以補償信號中所欠缺的頻率分量，改善音質(zhì)，提高放音效果。
五、總結
隨著(zhù)科技的快速發(fā)展，隨著(zhù)人們對孩子教育重視的程度越來(lái)越高，傳統的課堂管理模式已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足目前的需求，智能課堂管理助手初步的解決了傳統課堂的一些弊端。該系統通過(guò)LC震蕩電路產(chǎn)生相應頻率的噪聲波，占用手機通信的的相關(guān)頻帶，達到干擾手機通信的目的，從而避免學(xué)生上課沉迷于手機。通過(guò)刷卡模塊可以完成對學(xué)生的考勤，節省了課堂點(diǎn)名的時(shí)間，提高課堂效率。
隨機點(diǎn)名功能可以有效的調動(dòng)學(xué)生積極性，活躍課堂氣氛。該系統還存在一些不足，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)和單片機技術(shù)的有機結合，使其在教學(xué)工作中發(fā)揮作用。
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