基于“PTP模式”的单片机原理与应用课程的教学创新

任丰兰

常德职业技术学院 湖南常德 415000

单片机原理与应用[1]是比较抽象、难学的课程，一般的高职院校不开设C语言程序设计或微机原理与接口技术等课程，而是直接开设该课程，所以学生在学习该课程的时候基本没有什么基础。如何让零基础的学生学好该课程成为当前面临的比较棘手的问题。基于此问题，本文以常德职业技术学院的机电一体化技术专业2015级的2个班的学生为研究对象，以单片机最小开发系统为主线，以项目式教学为导向，采用“PTP模式”对单片机原理与应用课程进行了教学创新[2]，把抽象的单片机知识与实物进行了融合，把专业知识、能力、素质等培养目标融入教学过程中[3]，把实践、理论、再实践相结合，实现了感性认识到理性认识的飞跃提升，取得了较好的教学效果。

1 “PTP模式”

“PTP”[4]代表Practice(实践)、Theory(理论)、Practice(再实践)，它结合高职院校学生基础差等特点，以单片机最小开发系统为主线；以项目式的教学为导向[5]，先让学生实践(Practice)，建立感性的认知，再通过理论的教学(Theory)解决学生在感性认知中存在的问题，最后再通过实践(Practice)形成全新的“PTP模式”，从感性认知到理论学习，达到实践、理论和再实践相结合的目的。

2 “PTP模式”下的教学创新

2.1 “PTP模式”课程整体的设计

基于“PTP模式”的课程整体设计以单片机最小开发系统为主线，以项目式教学为导向—以3个典型项目作为教学内容，通过实践—理论—再实践的方法，将感性认识、理论与实践深度结合，以学生为中心，以提高学生对知识的理解力和实践能力为方向，以保证学生可持续发展能力为目标，实现单片机原理与应用课程的全新教学，其课程的整体内容设计如图1所示。

图1 课程整体内容设计

2.2 “PTP模式”的教学实现

课程的教学实现如表1所示，采用单片机兴趣小组的方式，以3个兴趣项目(单片机最小开发系统的制作、单片机最小开发系统的硬件、单片机最小开发系统程序的编制3个项目)指导学生焊接与单片机相关的器件，提高学生的学习兴趣。同时在教学中采用KEIL C 软件和Proteus软件进行软硬结合，并利用学校的单片机实验室设备进行运用，直接检测编程效果，让学生把抽象变成具体，从而提高了学生的兴趣，提高了学生的学习效果。

表1 “PTP模式”的教学实现

2.3 “PTP模式”下的教学方法

在“PTP模式”下，采用实物和引导文式、比较式、理实一体、案例式等教学方法。如在单片机最小开发系统的制作中，教学实施过程如图2所示，先用模型进行演示，让学生明白其结构和工作原理、安装要求，然后让学生制订具体的工作计划，依据引导文件进行硬件结构的设计，学生依据引导文件进行单片机最小系统的焊接安装、检测，检测完后让学生进行交流，做自评和互评，整理文档和环境，最后教师根据学生做的情况进行总评。这样学生的实践性和独立工作能力得到了提高和加强，同时加强了学生的团队意识和团队协作能力，为以后的工作奠定了基础。如在最小开发系统的结构和工作原理的讲解中，充分利用大家熟悉的计算机和最小开发系统的模型实例，并把它们进行比较，使学生得出两者之间的区别，加强对最小开发系统结构的理解。

图2 教学实施过程

2.4 “PTP模式”下的考核方式

“PTP模式”的考核方式主要采用引出评价的方法，主要注重对理论和实践能力的应用，而且还强调学生的专业意识和团队协作的能力。引出评价的方法也与传统的方法有着很大的区别，它由原来的由教师打分改为学生自评、互评和教师评价相结合的方法。在评价中，本着公平、公正、灵活的原则，笔试成绩由原来的70%降到40%，把实践(实验)成绩提高到40%，20%作为平时成绩，这样主要培养学生的知识应用能力，培养了学生的实践应用能力，提高了学生对知识的理解和掌握能力。

3 基于“PTP模式”与传统教学模式的对比

在为期一个学期的教学过程中，在机电大专2015级的2个班进行了实践，机电1班采用的是传统的教学方法，机电2班采用的是基于“PTP模式”的教学方法，选用的都是黄莺主编的《单片机原理与应用》教程，并对教学过程和教学效果进行了比较。

3.1 教学过程比较

3.1.1 传统的教学过程

在机电1班中的教学中，以项目1 认识单片机、项目2单片机工作环境的建立、项目3 C语言的入门知识、项目4 单片机的I/O接口等9个项目入手，按部就班教学，在讲解硬件和软件中把PROTUES和KEIL C软件进行了运用。

3.1.2 “PTP模式”的教学过程

在机电2班采用的是以项目式为导向的基于“PTP模式”，以3个项目为出发点，把实践、理论、再实践相结合，具体过程如下。

第一步：从项目1出发，建立学生对单片机最小开发系统的感性认识，把已经做好的单片机开发最小系统展示给学生，再让学生进行模仿制作(焊接实践)，让学生对单片机的软件和硬件形成感性认识。

第二步：以项目2为基点，以做好的最小开发系统为对象，在讲解硬件时，运用Proteus软件，将单片机的结构和原理、串口、扩展等知识进行融合，实现实物、理论、硬件模拟三结合；在讲解软件时，把Proteus和KEIL C软件与编程相结合，实现软件的软硬件模拟仿真。

第三步：把第一步做好的硬件与第二步做好的Proteus和KEIL C软件进行联合仿真，实现实物、仿真相结合，并对实物进行应用，实现再实践的过程。

3.2 教学效果比较

经过一个学期的教学，从硬件和软件两个方面的教学效果比较如下。

3.2.1 硬件教学比较

从硬件的教学效果来看，在机电1班以传统方式教学，如讲解单片机的结构的时候，讲解40个引脚的时候，学生基本能记住，但是在讲解每个引脚应用的时候就不是很明白了，只是记住了而已，而不会应用，感觉还是很抽象，对硬件还是不明白。而在机电2班是从感性→理性→实践的顺序进行教学，把抽象的东西与实物进行结合，如讲解单片机结构的时候，先把单片机的“长相”给大家看，看看这40个引脚的分布规律，并根据单片机最小系统的应用，引导学生去理解每一个引脚的功能、作用，这样学生在学的时候就把纯粹的记忆与理解进行了结合，把抽象的东西进行了具体化，学习兴趣提高了，大多数学生都能说出各个部分的作用，都能理解硬件的作用和工作原理。

3.2.2 软件教学效果

从软件的教学效果比较，机电1是按书上的进度按部就班教学，首先花了大量时间补C语言方面的知识，在补C语言方面知识的过程中，学生感觉抽象，如讲解WHILE语句和FOR语句时候，学生理解不了，所以就导致后续的课学生没有兴趣了，无论如何引入KEIL C软件和Proteus软件，学生都没有主动性和积极性。而在2班采用截然相反的教学方法，在讲编程的时候，不仅仅是为了编程而编程，而是把软件、硬件、实物进行了结合。不是开始就给学生补C语言的知识，而是先以一个项目如循环彩灯项目引导学生看硬件，然后启发学生，让学生联想循环彩灯是如何工作的，灯的变化是如何变化的，然后把灯变化的指令写出来，让学生查C语言的知识，把这些知识进行消化、理解、再应用，把单调的指令和程序赋予了灵与肉，学生学习起来也不觉得枯燥了，兴趣也高了，而且在这个过程中，很多学生都自主地去修改指令，让循环彩灯的变化种类多了起来，学生的主观能动性得到了提高，学生的积极性增加了，学习兴趣变浓了，学习效果也好了起来。

4 结语

通过一个学期的教学实践与比较，在机电1和机电2班上课的教学过程中，可以体会到，学生对传统的教学过程接受很被动，目标性不强，学生的积极、主动性不强，而“PTP模式”的教学过程由于上课有针对性，又与实物结合，使学生通过项目中的实例培养其单片机解决实际问题的能力，把学生的理论、实践进行了融合，极大地提高了学生的学习兴趣，提高了学生对知识的掌握能力和动手实践能力，取得了较好的教学效果。还将不断地对教学经验进行总结和实践，努力提高学生的单片机的创新和应用能力。