沈志宏  上海外国语大学附属浙江宏达南浔学校信息技术教师，浙江省湖州市技术能手，南浔区教学明星，3D打印造型师。个人著作《轻松玩转3D  One 与3D 打印》《给3D One点颜色——轻松玩转三维建模与3D打印》《青少年3D 打印课程——轻松玩转123D Design》由人民邮电出版社出版并公开发行。

教学背景

1920年11月2日，世界上第一座商业广播电台KDKA广播电台正式开播。随后广播事业不断发展，逐步形成全球性的广播网，调频收音机也成为传统电器中必不可少的一员。广播电台和收音机伴随着无数人的成长，即使在互联网高速发展的今天，收音机也发挥着它独特的作用。如学生们用收音机收听英语听力资源和歌曲等，老年人常用收音机收听一些新闻和戏曲等，车载收音机可以丰富驾驶员单调的行车旅途。传统的调频收音机需要人们手动选择频率波段才能收听喜欢的电台，费时费力，对驾驶员来说更是极为危险。故本节课让学生在学习中了解广播电台的工作原理及身边的广播电台频率，并学会应用语音识别技术来控制电台频道的切换。

教学目标

1.学会利用3D One软件设计智能语音控制收音机的外壳，并结合硬件合理设计安装位，培养学生的动手能力和设计思维；

2.了解DFRduino UNO R3主控板、TEA5767收音机模块、好好搭搭ASR-THREE离线语音识别模块的工作原理；

3.学会通过编程实现语音控制切换收音机电台频道的效果，培养学生的创意思维、高阶思维。

教学重点与难点

教学重点 根据需求设计收音机的外壳，同时根据开源硬件的尺寸实现各模块及线材的精准安装。

教学难点 了解好好搭搭ASR-THREE离线语音识别模块、DFRduino UNO R3主控板、TEA5767收音机模块的工作原理，通过编程实现语音控制切换收音机频道的效果。

教学过程

一、创意构思，激发兴趣

师：与机器进行语音交流，让机器明白自己说什么，这是人们长期以来梦寐以求的事情。近年来语音识别技术不断发展并逐渐成熟，目前人类已能实现和机器对话的梦想了。传统的收音机需要手动选择自己喜欢的电台频道，不是很方便，所以本节课老师带领大家一起设计一款智能语音控制收音机，实现运用语音识别技术切换电台频道。

（设计的收音机不仅仅要能收听到广播电台的节目，还要能让学生在学习的过程中体会语音识别的过程，即特征提取、模式匹配和模型训练，体验人和机器对话的乐趣。）

二、初识硬件，畅想创意

（一）认识各类电子元件

教师分别介绍TEA5767收音机模块、好好搭搭ASR-THREE离线语音识别模块、OLED单色显示屏、无源音箱小喇叭、Gravity: IO传感器扩展板V7.1的功能及特点。

（二）线路连接

选择一个ASR-THREE离线语音识别模块，使用3P传感线与扩展板上的数字接口3连接，分别连VCC（红色）、GND（黑色）、S（白色）。

选择一个TEA5767收音机，使用4根杜邦线连接扩展板上的IIC接口，分别连VCC（红色）、GND（黑色）、SCL（绿色）、SDA（蓝色）。

选择一个OLED单色显示屏，使用4P传感线与扩展板上的IIC接口连接，分别连VCC（红色）、GND（黑色）、SCL（绿色）、SDA（蓝色）。

选择三个点动按键模块，使用3P传感线分别连接到扩展板上的数字接口8、9、10。

锂电池需要在安装的时候连接开关，正极与扩展板PWR_IN接口的正极连接，负极与扩展板PWR_IN接口的负极连接。

具体连接示意图如图1。

（三）设计程序

1.程序编写

师：在编写程序之前，我们先来了解下好好搭搭ASR-THREE离线语音识别模块的学习功能。

（1）唤醒词

唤醒词是指将产品从待机状态切换到工作状态的词语，是用户与语音互动产品的第一个接触点，唤醒词最多可设置5个。

（2）学习唤醒词

首先用默认的唤醒词唤醒语音助手，然后说出“学习唤醒词”，语音助手会根据提示去学习唤醒词。唤醒词学习一共进行3次，学习过程中3次唤醒词必须一致，最后会提示学习完成。

（3）命令词

命令词是指用户对语音互动产品发出一定指令的词语，以此与其进行沟通。

（4）学习命令词

用唤醒词（默认或已学习的）唤醒语音助手，然后说出“学习命令词”，根据提示去学习命令词。命令词学习一共进行3次，学习过程中3次命令词必须一致，最后会提示学习完成。学习结束后会自动生成一个ID，通过这个ID编写程序来控制即可。

（5）删除唤醒词和命令词

用唤醒词（默认或已学习的）唤醒语音助手，然后说出“我要删除”，根据提示来删除唤醒词和命令词。

（6）了解好好搭搭ASR-THREE离线语音识别模块ID对照表

好好搭搭ASR-THREE离线语音识别模块已经为用户设置了常用的唤醒词和命令词，其中ID53—ID69是专供用户学习存储新的唤醒词或命令词。

了解好好搭搭ASR-THREE离线语音识别模块的学习功能后，根据需要让其学习新的命令词，并获取新命令词的ID进行记录，获取ID的程序如图2。

获取命令词ID后就可以对智能语音控制收音机进行编程了，可以通过获取变量ID号，然后根据不同的ID号设置不同的电台频率，并显示在OLED屏上，如图3。

2.程序调试

将编写好的程序上传到DFRduino UNO R3主控板上后进行测试，测试成功即可。

三、结构设计

设计收音机结构时，考虑到有的学生可能没有见过老式的收音机，教师可建议学生在网上找一张老式的收音机图片作为设计参考，结合现在的设计风格，创意设计智能语音控制收音机的外部造型。

学生利用3D One软件，根据自己设计的尺寸进行智能语音控制收音机外形的建模，并注意留出定位孔（详细制作步骤可扫码观看视频）。教师巡视答疑，并及时给予指导。

四、作品装配

将DFRduino UNO R3主控板和扩展板组合后放进盒子中，将DFRduino UNO R3主控板的USB接口和DC电源接口对准收音机外壳的开孔处，依次将喇叭、OLED显示屏、电源开关、点动按键、锂电池充电接口安装到相应位置，并用热熔胶枪加以固定。

安装完成后将底盖用螺丝固定好，打开电源开关就可以正常运行了。

教学反思

收音机曾是风靡全球的电子产品，但随着科技的高速发展，它渐渐淡出了大众的视线，只在某些特定人群中发挥着作用。而近年来人工智能技术非常火热，特别是语音识别技术在日常生活中的应用更是常见。为了让学生能详细地了解广播电台与收音机，并学会综合运用语音识别技术，本项目就此孕育而生。本项目的实施不仅可以让学生了解广播电台的历史，还能自己动手实践，通过三维创意设计和编程来实现智能语音控制收音机的梦想。