PROTEUS仿真軟件在電類課程教學(xué)中的應(yīng)用與實(shí)踐

惠州經(jīng)濟(jì)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 龔利英 沈順玲

PROTEUS仿真軟件在電類課程教學(xué)中的應(yīng)用與實(shí)踐

惠州經(jīng)濟(jì)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 龔利英 沈順玲

合理利用交互式，可視化的PROTEUS仿真軟件進(jìn)行電類課程教學(xué)，可以把枯燥、抽象的理論教學(xué)變得直觀生動(dòng)，進(jìn)而改善教學(xué)效果。本文根據(jù)筆者的教學(xué)實(shí)踐，從理論和實(shí)踐的角度介紹了PROTEUS在電類課程教學(xué)中的應(yīng)用情況，及引入該軟件后對(duì)教學(xué)設(shè)計(jì)的探討。

PROTEUS；電類課程；應(yīng)用；實(shí)踐

引言

電類課程如電路與電工技術(shù)、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)等是電子和自動(dòng)化專業(yè)的核心基礎(chǔ)技術(shù)課程，該課程具有知識(shí)點(diǎn)多且難，不僅學(xué)生難學(xué)，教師也難教。其原因主要體現(xiàn)在：教學(xué)模式主要采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，即在進(jìn)行一定的理論教學(xué)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行一些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生理解理論知識(shí)；教師按照教材的內(nèi)容進(jìn)行滿堂貫的方式，進(jìn)度快，學(xué)生難于跟上；學(xué)生學(xué)完一門(mén)課程后通常不知道有什么用途，學(xué)習(xí)積極性差；各門(mén)課程在教學(xué)上互相獨(dú)立，形成各自獨(dú)立的教學(xué)體系。很多教師在教學(xué)中引入了仿真軟件，在一定程度上對(duì)上述的教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行了改善，但由于每個(gè)教師引入的教學(xué)軟件不一樣，讓學(xué)生覺(jué)得學(xué)得多，會(huì)得很少。

1　PROTEUS仿真軟件介紹

Proteus軟件是英國(guó)Labcenter electronics公司研發(fā)的多功能EDA工具軟件，包括ARES和ISIS兩個(gè)編程區(qū)。ARES是極其方便的印刷電路板高級(jí)布線編輯軟件。ISIS是PROTEUS系統(tǒng)的中心。在ISIS編程區(qū)具有功能強(qiáng)大的原理圖輸入系統(tǒng)，友好的人機(jī)互動(dòng)的界面，豐富的工具和菜單，操作簡(jiǎn)單方便，用戶可以很快上手。該軟件有7000多種的仿真元件；十多種的虛擬儀器，如示波器、電壓表、電流表、邏輯分析儀等常用的測(cè)試工具；十多種激勵(lì)源，可以進(jìn)行電路分析、模擬電路、數(shù)字電路，單片機(jī)、傳感器等方面的仿真，是目前為止在功能上最為齊全和強(qiáng)大的EDA工具。

2　PROTEUS在理論教學(xué)中的應(yīng)用

在電類課程教學(xué)中有很多的公式定理，它們是學(xué)習(xí)該課程的基礎(chǔ)，但傳統(tǒng)的教學(xué)方法通常是在教師介紹完定理的內(nèi)容后舉例說(shuō)明，接下來(lái)是學(xué)生練習(xí)。這種教學(xué)方法以教師為主導(dǎo)地位，比較清晰條理地講解教學(xué)的知識(shí)點(diǎn)，但由于課堂中基本上都是教師在講，學(xué)生在聽(tīng)，對(duì)于大部分的同學(xué)來(lái)說(shuō)，覺(jué)得枯燥無(wú)味，教師講完，練習(xí)時(shí)學(xué)生還是不知道怎樣下手，教師又覺(jué)得自己的講解清晰明了，覺(jué)得是學(xué)生自身問(wèn)題，沒(méi)法教，從而造成惡性循環(huán)。下面以電路分析中的疊加定理為例，引入仿真軟件PROTEUS，重新進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)如表1所示。

表1　疊加定理課程教學(xué)設(shè)計(jì)

圖1　

圖2　

圖3　

圖4　電子秒表教學(xué)項(xiàng)目設(shè)計(jì)

在引入仿真軟件后，教師在課堂中主要起到引導(dǎo)的作用，以學(xué)生為主體。學(xué)生通過(guò)參加各種教學(xué)活動(dòng)，各個(gè)結(jié)論都是學(xué)生通過(guò)自己的聰明才智分析得到，從而提高學(xué)生的成就感，進(jìn)而積極參與到課堂教學(xué)，得到良好的教學(xué)效果。

3　PROTEUS在實(shí)踐教學(xué)中應(yīng)用

項(xiàng)目教學(xué)、教學(xué)做一體化等是目前教學(xué)改革的方向，筆者也根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)對(duì)數(shù)字電子技術(shù)課程進(jìn)行項(xiàng)目式的教學(xué)改革。PROTEUS仿真軟件在項(xiàng)目教學(xué)中起到了很好的輔助作用，教師可以通過(guò)該軟件演示功能效果，對(duì)學(xué)生容易出現(xiàn)的故障進(jìn)行模擬仿真，使其直觀化，具體化；學(xué)生可以通過(guò)課外的時(shí)間，事先繪制好原理圖，并進(jìn)行仿真，增加學(xué)生電路制作的成功率，從而獲取更多的成就感。下面以綜合項(xiàng)目電子秒表為例對(duì)其進(jìn)行項(xiàng)目教學(xué)設(shè)計(jì)，如圖4所示。

在引入PROTEUS仿真軟件后，項(xiàng)目教學(xué)更加的靈活。學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，結(jié)合之前所學(xué)的知識(shí)和技能進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，并進(jìn)行仿真驗(yàn)證。教師可通過(guò)該平臺(tái)直觀地把學(xué)生出現(xiàn)的問(wèn)題展示出來(lái)，讓學(xué)生更容易理解。

課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合性的項(xiàng)目，通常需要掌握一門(mén)課程甚至是幾門(mén)課程的綜合知識(shí)及相關(guān)技能才能完成，體現(xiàn)和培養(yǎng)學(xué)生綜合知識(shí)的應(yīng)用能力。

教師可以利用PROTEUS仿真軟件進(jìn)行功能演示，并且可以重現(xiàn)學(xué)生出現(xiàn)的問(wèn)題并逐一講解，學(xué)生可以直觀認(rèn)識(shí)到所需設(shè)計(jì)電路的功能及要求，可以先在仿真電路中搭建電路，修改參數(shù)，將PROTEUS軟件與KEILC51結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)軟硬件電路的聯(lián)調(diào)，可直觀反映出設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題。

4　小結(jié)

PROTEUS仿真軟件隨著版本的升級(jí)，其功能越來(lái)越完善，基本上可以完成電類課程中的大部分的電路仿真，無(wú)論在學(xué)習(xí)還是教學(xué)都取到很好的輔助作用，課堂中合理使用教學(xué)軟件可以起到事半功倍的效果，學(xué)習(xí)者只需要一臺(tái)電腦就可以擁有強(qiáng)大實(shí)訓(xùn)室，隨意的搭建電路，不用擔(dān)心實(shí)訓(xùn)設(shè)備的損壞，一定程度上可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，進(jìn)而提高實(shí)踐能力。但仿真電路是在理想狀態(tài)進(jìn)行的，與現(xiàn)實(shí)有一定差距，不能完全替代實(shí)訓(xùn)室。

［1］申鳳琴.電工電子技術(shù)［M］.機(jī)械工業(yè)出版社，2008，4.

［2］曾令琴，李偉.電工電子技術(shù)［M］.人民郵電出版社，2006，12.

［3］張秀國(guó).PROTEUS在電路分析教學(xué)中的應(yīng)用［J］.珠海城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào).2007，3.

［4］周靈彬.PROTEUS在“電子技術(shù)”教學(xué)中的應(yīng)用［J］.中北大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，12.