基于5W和PTP的《单片机原理与应用》的 教学改革探索

摘 要：? 采用5W和PTP教学模式对《单片机原理与应用》进行教学改革探索，是以“单片机最小开发系统”为主线，把单片机的知识融入到四个功能模块中，把抽象的知识变为具体化;通过实践—理论—再实践、情景式+兴趣式和互联网+碎片式的教学方法运用，将感性认知、理论知识和实践完美结合，大大提高了学生学习的自主性和积极性，取得了较好的教学效果。
关键词： ?教学改革;教学创新;单片机
中图分类号：? G434????????? 文献标识码：? A
doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.12.042
The Research on Teaching Innovation of “Principle and Application of
Single-Chip Microcomputer” Basing on the Mode with 5W and PTP
Ren Fenglan
（Changed vocational technical college， Changde 415006， China）
Abstract：?? The Research on teaching innovation of “principle and application of Single- chip microcomputer” is carried with 5W and PTP ， with the minimum MCU development system as the main line， the knowledge of the Single- chip microcomputer is Integrated into four functional modules， and the abstract knowledge becomes concrete，the teaching methods is carried with practice-theory-re-practice， situation + interest and Internet + fragmentation，it is perfectly combined with students perceptual cognition， theoretical knowledge and practice， the students learning autonomy and initiative is stimulated， the good teaching effect is obtained.
Keywords：?? the teaching reform; teaching innovation， single chip microcomputer
0 引言
《單片机原理与应用》是我院机电一体化技术专业的专业核心课程，它要求把单片机的理论与实践相结合，并且具有逻辑性强、抽象等难点。如果按传统的教学模式，从单片机的结构和原理→单片机的指令→单片机编程→系统的扩展和接口技术，虽然在这个教学过程中，也穿插了一些实验进行辅助，但是却很难达到预想的教学效果。基于此，我们以湖南常德职业技术学院机电一体化技术专业2015级的两个班的学生为研究对象，引入5W和PTP教学模式，进行了基于5W和PTP教学模式的课程改革探索，把单片机的知识融入到四个功能模块中，把理论和实践等理念到融入到教学过程中，激发学生学习的自主性和积极性，大大提高了学生的学习兴趣和教学效果。
1 5W和PTP的教学模式
5W和PTP的教学模式是以一条主线，即单片机最小开发系统主线出发，结合机电一体化技术专业的人才培养方案，做到5要（5 Want）：要准，即课程定位要准确;要实，确定的内容要能结合学生的现状并且落实下来，让学生大部分都能进行掌握;要精，所选择的项目要精准，基本能反映单片机的应用内容;要练，就是所选的项目要能进行实践练习;要重，对所选的项目要重复练习。再运用焊接实践（实践Practice），通过对单片机最小开发系统中硬件结构和软件编程的理论教学（理论Theory），最后通PROTEUS软件和KEIL C 软件的模拟仿真，对整个开发系统的调试和运用（再实践Practice），把感性认识和理性认识相结合，把枯燥的知识融入到实物之中，极大地提高了学生的学习兴趣。
2 教改具体模式
2.1 内容设计
基于5W和PTP模式《单片机原理与应用》课程教学内容设计，是以“单片机最小开发系统”为主线，把单片机准确（要准）定位为单片机的最小开发系统的制作、单片机最小开发的硬件和软件三个项目。在这三个项目中，从学生的实际出发（要实），精选（要精）了四个功能模块，如表1所示，同时对这几个子项目进行反复讲解（要重），反复练习（要练），再配以实践—理论—再实践的方法，将理论与实践完美结合，达到知识掌握的目的。
2.2 5W和PTP模式的教学实施
以前的教学，一般是从结构、原理讲起，再讲其应用的循序渐进式的教学，特别是讲结构原理的时候，讲得天花乱坠，但是学生听得并不是那么有趣，他们觉得很枯燥，所以上课的时候昏昏欲睡。比如讲解单片机硬件结构中单片机的40个引脚的时候，一般都是通过分类进行记忆，学生当时虽然能背出来，但是不理解。而基于在5W和PTP模式的教学中，采用通过焊接好的单片机最小开发系统实物（要准Practic），先引导学生让他们知道单片机的作用，然后启发学生了解单片机与四个功能模块的接线及其作用，再引出单片机40个引脚各部分的作用（要实Theory），把理论和实物相结合，再让学生进行40个引脚的记忆，并通过Proteus软件再把单片机的40个引脚与各个功能模块进行连线（要精、要练、要重、Practic），达到从感性认知到理性认知的效果。把单片机的理论和实践进行结合，提升学生学习的兴趣，把抽象变为具体。
再如在讲编程的时候，一般讲解都是从单片机的指令入手，先把单片机的指令学会，再过渡到程序。特别是讲指令的时候，如寻址方式、数据传送类等，都是为讲指令而讲指令，所以学生听起来觉得很枯燥无味，为了解决这种局面，在采用5W和PTP教学模式中，把指令和程序放在一起。如在循环彩灯功能模块中，先让学生通过做好的最小开发系统观察灯是怎么循环的（要准，Practic），启发学生软件是如何实现循环，再推出循环指令和移位指令进行讲解（要实、Theory），最后通过KEIL C软件进行程序的运用（要精、要练、要重、Practic），这样学生在学习指令和程序的时候，并不是纯粹的为学指令而学指令，为学程序而学程序，而是把指令、程序与具体的实物进行相连，增加了具体性，提高了学生的直观性和兴趣性。
2.3 5W和PTP模式下的教学方法
《单片机原理与应用》这门课程的特点是比较抽象，学生又没有任何编程语言的基础。
一般传统的教学方法采用以教师为主的PPT和“黑板式”的“填鸭式”教学方法，这种方法最终导致了教师难教，学生难学的“两难”现象。针对学生出现的这些情况， 5W和PTP模式采用了以下的教学方法：
2.3.1 PTP的教学方法
PTP采用的是实践—理论—实践的教学方法，对高职生来说，他們的基础本身就比较薄弱，所以先让他们对“制作”实物，对单片机的硬件建立基本的感性认识，再辅以理论进行讲解，最后通过实践进行巩固。如在讲解单片机的计数器/定时器的时候，先让学生自己制作最小系统中的电子时钟硬件电路（Practic），让学生对计数器/定时器的功能有个感性认知，再推出计数器/定时器的基本知识（Thoery），并让学生对电子时钟硬件电路进行功能演示（Practic），把抽象的知识与具体的实物相结合，达到知识掌握得目的。
2.3.2 采用了情景式+兴趣式的教学方法
把单片机常用的四个功能模块引入到教学中，把单片机的基础知识、软硬件知识融入其中，把抽象变为具体。同时在教学中，采用了成立“兴趣小组”的办法，把单片机的四个功能模块进行了延伸，提高学生的学习积极性和主动性。如在教授循环彩灯程序的时候，引导学生对其进行想象，延伸到循环彩灯的形式可以一亮一灭，可以两盏同时亮、三盏同时亮，并利用课后的时间让学生做出来，运用实物进行验证，达到理论和实践相结合的效果，大大提高了学生的学习兴趣，达到了较好的教学效果。
2.3.3 采用了互联网+碎片式的教学方法
互联网的兴起，让微信、QQ在教学中运用变成了可能。在教学中，运用互联网技术，建立微信或QQ群，把教学中的四个功能模块进行知识分解，把分解的知识点进行链接分享到微信或QQ群中，形成碎片式的知识点，让学生提前预习或现场学习、课后复习，如在循环彩灯程序编制及调试模块（这里采用P0口控制8个二极管循环发光）中，对其进行了碎片式的分解，如表2所示，并把每一个碎片做出一个小知识点，提供学生学习和查阅，达到预习、现场学习和复习的效果。
3 采用343的考核方法
在单片机的考核中，不再采用一局定胜负的方法，不再把期末的考试成绩占较大的比例，而是把平时的过程包括出勤率、互动答题占30%，把学生平时的实践、创新能力占40%，期末的成绩只占30%，提高实践、创新能力有助于提高学生的动手能力和理论实践结合的能力，提高学生的学习积极性、主动性，提高学生的学习兴趣。
4 结语
在《单片机原理与应用》的教学中，通过机电大专2015级的教学实践，把5W和PTP的教学模式引入其中，把感性认知与理论进行结合，采用实践去检验理论的教学，取得了较好的教学效果：
（1）5W和PTP的运用，把单片机与人才培养方法进行准确定位，把单片机知识融合到四个功能模块的学习，并采用PTP的方法对这几个模块进行反复练习，把抽象的理论变成了具体，学生的学习兴趣明显提高。
（2）采用了情景式+兴趣式+碎片式的教学方法，运用情景式的方法引导学生对知识的运用，采用单片机的兴趣小组，采用互联网+碎片式的知识进行预习、现场、课后灌注，及时让学生对知识进行学习，学生的学习积极性主动性有了显著提高。
（3）采用343的考核方法，注重了学生的实践性和创新性的培养，学生的专业基础水平和团队合作意识比以往有了明显提高。
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