Proteus仿真軟件在電工基礎(chǔ)教學(xué)中的應(yīng)用

山東信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子工程系 戴曰梅

Proteus仿真軟件在電工基礎(chǔ)教學(xué)中的應(yīng)用

山東信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子工程系 戴曰梅

電工基礎(chǔ)是一門專業(yè)基礎(chǔ)課，其實(shí)踐性、理論性都很強(qiáng)，在過去傳統(tǒng)教學(xué)方法上增加仿真虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不僅對學(xué)生理解電工基礎(chǔ)中的各個(gè)定理有幫助，對培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識也有好處。針對電工基礎(chǔ)課程教學(xué)中存在的問題，本文提出了應(yīng)用Proteus軟件進(jìn)行電工基礎(chǔ)教學(xué)的解決方案。詳細(xì)分析了Proteus在電工基礎(chǔ)課理論教學(xué)中的應(yīng)用實(shí)例，并通過實(shí)例說明了達(dá)到的教學(xué)效果。

電工基礎(chǔ)；軟件仿真；虛擬實(shí)驗(yàn)

一、引言

電工基礎(chǔ)及其相關(guān)課程是理工科院校應(yīng)用電子技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)及電子信息工程技術(shù)等專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)必修課，是相關(guān)院校相關(guān)專業(yè)的教學(xué)重點(diǎn)。但這門課是大多數(shù)學(xué)生普遍反映難學(xué)、不好理解的一門課，那如何解決電工基礎(chǔ)教學(xué)中的教學(xué)難點(diǎn)，成為擺在每個(gè)教授電工基礎(chǔ)的老師面前的一個(gè)難題，本文引入Proteus仿真軟件，通過構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)室，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)方法的不足，為理論和實(shí)踐教學(xué)提供很好的平臺，使學(xué)生不再感到電工基礎(chǔ)理論的抽象難學(xué)。

二、找出問題、認(rèn)識不足

（1）學(xué)生現(xiàn)狀

電工基礎(chǔ)課程內(nèi)容知識面廣，難度大，學(xué)生感到接受起來抽象難懂，對學(xué)生的抽象思維能力和邏輯思維能力要求很高，對現(xiàn)在的高職生來講，難度就更大了。

現(xiàn)在的問題是如何在課堂中把這些知識讓基礎(chǔ)并不是很好的高職生學(xué)會(huì)理解并會(huì)應(yīng)用。以往傳統(tǒng)的教學(xué)方法，以教師講授為主，學(xué)生被動(dòng)接受，對于高職生來講可能只能接受些皮毛，可能只是知道了一些定理的名稱，或者只知道曾學(xué)過些什么定理等等，但是如果讓他們來應(yīng)用，可能大多數(shù)同學(xué)做不到，因?yàn)樗麄儺?dāng)時(shí)根本就沒學(xué)會(huì)、沒有理解。

高職生不僅是知識薄弱，理論接受能力弱，更重要的是他們自信心不足，在高中階段由于他們學(xué)習(xí)不是很好，很少聽到表揚(yáng)，得到認(rèn)可，大多數(shù)高職生對于學(xué)習(xí)并沒有足夠的信心。電工基礎(chǔ)課作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課一般安排在第一學(xué)期上，如果現(xiàn)在把高深的電工理論直接去傳授給他們，他們一旦接受不了，很可能對三年的高職學(xué)習(xí)再一次失去信心，甚至破罐破摔，直接影響到他們?nèi)甑母呗毶睢?/p>

（2）就業(yè)現(xiàn)狀

現(xiàn)在社會(huì)上大量需要高技能人才，這就要求學(xué)生不僅有一定的理論知識，更重要的是具有很強(qiáng)的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。正是因?yàn)殡姽せA(chǔ)課是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，如何在電工基礎(chǔ)教學(xué)中提高學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力也變得尤為重要。

三、借助Proteus仿真，創(chuàng)設(shè)虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境

我院在電工基礎(chǔ)教學(xué)中從去年開始采用Proteus仿真軟件，創(chuàng)造了虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件，讓學(xué)生在仿真中獲得理論知識，在虛擬實(shí)驗(yàn)中提高動(dòng)手能力。

下面以幾個(gè)具體實(shí)例來說明一下如何借助Proteus仿真軟件來學(xué)習(xí)電工基礎(chǔ)。

（1）基爾霍夫定律的驗(yàn)證舉例

先讓學(xué)生熟悉Proteus仿真軟件，然后讓學(xué)生在教師的指導(dǎo)下做圖1所示電路圖（一定要從最簡單的電路圖開始）：

利用Protues軟件在原理圖編輯窗口繪制基爾霍夫定律的驗(yàn)證電路，如圖1所示，在以上電路圖中三個(gè)支路上的電流表分別顯示各支路中的電流值，每個(gè)元器件上電壓也一目了然，這時(shí)引導(dǎo)學(xué)生來分析電路圖，先計(jì)算電流，如果按照流入電流為正，流出電流為負(fù)（反之也可），電流的代數(shù)和為零；然后再計(jì)算右邊回路各元器件的電壓代數(shù)和也為零，所以可以得出結(jié)論：在任意時(shí)刻，流入流出一個(gè)節(jié)點(diǎn)的電流代數(shù)和等于零；在電路中任意閉合回路內(nèi)各段電壓的代數(shù)和恒等于零。為了讓這個(gè)結(jié)論具有可靠性，可以讓同學(xué)們改變電阻和電壓源的數(shù)值，再讓學(xué)生觀察，學(xué)生會(huì)得出同樣的結(jié)果。

（2）設(shè)定故障，提高學(xué)生分析能力

當(dāng)一個(gè)定理在讓學(xué)生基本理解的基礎(chǔ)上，可以人為的在電路圖上設(shè)定一些故障，比如：短路、開路，阻值增大、阻值減小等等，讓學(xué)生通過仿真測量的數(shù)據(jù)去分析、去計(jì)算，從而找出故障的原因。這樣做的好處是讓學(xué)生對所學(xué)知識有進(jìn)一步的理解。

在課堂上，由老師和學(xué)生通過Protues軟件共同完成給定的教學(xué)任務(wù)，以學(xué)生為主，教師為輔，邊學(xué)邊做，邊做邊學(xué)，同學(xué)們通過自己的仿真得出結(jié)論，他感受到了成功的喜悅，對這門課產(chǎn)生了興趣，也增強(qiáng)了自信心，并且通過這種方式學(xué)生印象也比純粹由教師去講解來得深刻。帶著成功的喜悅?cè)W(xué)習(xí)，這在這些高職生以前的學(xué)習(xí)生涯中是很少有的，這樣課堂真正變成寓教于樂的地方。

在這種教學(xué)方式下，教師不再是把現(xiàn)成知識傳遞給學(xué)生作為教育的唯一目標(biāo)，或者說不是簡單地讓學(xué)生按照教師的安排和講授去得到一個(gè)結(jié)果，而是在教師的指導(dǎo)下，讓學(xué)生把看到的、聽到的與手上做的結(jié)合起來。這樣即達(dá)到了既定的學(xué)習(xí)目標(biāo)，又鍛煉了動(dòng)手能力和分析計(jì)算能力，并且不受時(shí)間和地點(diǎn)的限制，只要有臺電腦，學(xué)生隨時(shí)隨地的可以進(jìn)行仿真。

四、作業(yè)習(xí)題驗(yàn)證

在學(xué)生對課堂上得到的定理有了初步的理解后，再給出一定的作業(yè)習(xí)題來加以鞏固，在以前，學(xué)生在做完這些題目后不能自己檢查對錯(cuò)，總是被動(dòng)地等待老師的檢查結(jié)果，而現(xiàn)在，我們可以借助于Proteus仿真軟件，把所做的題目來進(jìn)行仿真驗(yàn)證，讓學(xué)生來自己檢查，這樣要比讓老師來做更有利于學(xué)生對所學(xué)知識的鞏固，也更有利于學(xué)生動(dòng)手能力的提高。

五、評價(jià)教學(xué)效果，展望未來發(fā)展

Proteus仿真軟件還可以作為評價(jià)教學(xué)效果的一個(gè)手段，教師可以通過學(xué)生在做仿真的時(shí)候來觀察學(xué)生對知識點(diǎn)的理解，如果理解的透，那么學(xué)生在做仿真的過程中，不僅熟練，而且分析思路也會(huì)寫的比較準(zhǔn)確；如果學(xué)生沒掌握好，那么當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)就不知所措，找不到問題所在。經(jīng)過一年多的改革實(shí)踐，以往學(xué)生反映電工基礎(chǔ)課程不好懂、不好學(xué)，自從將Proteus仿真演示教學(xué)引入課堂后，大部分學(xué)生反映比以往單純由教師講解書本知識更易于接受。Proteus使抽象變形象，重點(diǎn)容易理解了，難點(diǎn)容易破解了，并且學(xué)生想去主動(dòng)學(xué)習(xí)，愿意學(xué)習(xí)，把學(xué)習(xí)當(dāng)作了樂趣，教學(xué)質(zhì)量明顯提高。

學(xué)生獲得了扎實(shí)的理論知識，提高了動(dòng)手能力，并且通過Proteus仿真還可以對電路進(jìn)行改進(jìn)，提高了創(chuàng)新能力，這正是社會(huì)上所需要的高級技術(shù)人才，符合社會(huì)發(fā)展的需要。

六、結(jié)束語

圖1 基爾霍夫定律仿真電路圖

Proteus仿真軟件不僅能仿真電工基礎(chǔ)的理論教學(xué)環(huán)節(jié)，也能對各個(gè)定理進(jìn)行驗(yàn)證，把電工基礎(chǔ)中抽象的，不好理解的東西通過軟件形象逼真的描繪出來，Proteus軟件在電工基礎(chǔ)的應(yīng)用，有效地把理論中不好理解的東西通過相關(guān)的實(shí)踐環(huán)節(jié)變簡單，邊學(xué)邊做，把從理論到實(shí)踐的過程變短了。有利于提高教學(xué)質(zhì)量，有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，對電工基礎(chǔ)教學(xué)具有指導(dǎo)意義，特別是對于這些基礎(chǔ)薄弱的高職生，讓他們體驗(yàn)到了成功的樂趣，增強(qiáng)了自信心，對他們將來走上工作崗位起到了不可忽視的作用。

總之，Protues仿真軟件應(yīng)用到電工基礎(chǔ)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)以及習(xí)題中都是可行的，可以起到比傳統(tǒng)教學(xué)方法更好的教學(xué)效果。它克服了電工基礎(chǔ)呆板枯燥，難于理解，以及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容固定等教學(xué)方面的局限性，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；開拓學(xué)生的思路；提高學(xué)生分析計(jì)算能力；鍛煉學(xué)生解決實(shí)踐問題的動(dòng)手能力，值得在電工基礎(chǔ)教學(xué)中大力推廣。

[1]顧凌明,駱雅琴.電工學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研究與實(shí)踐[J].安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版).

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戴曰梅（1973—），女，山東濰坊人，碩士，山東信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，研究方向：應(yīng)用電子技術(shù)教育。