基于Proteus的電子類課程實驗教學改革研究

摘 要 為進一步提高電子類課程實驗教學質量和學生學習效果，強化對學生技能的培養，提高學生自學能力。以Proteus仿真軟件為手段對電子類課程實驗教學進行改革。形成了以學生為中心，以實驗任務或項目為載體，基于Proteus的電子類課程實驗教學方式，強化了學生對知識的應用、技能的培養、學習方法和素養的形成，增強學生的可持續發展能力。

關鍵詞 電子類課程 實驗教學改革 Proteus仿真

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

0 引言

《教育部關于推進高等職業教育改革創新引領職業教育科學發展的若干意見》[教職成（2011）12號]文件中提出“高等職業教育具有高等教育和職業教育雙重屬性，以培養生產、建設、服務、管理第一線的高端技能型專門人才為主要任務?！边@對高職教育培養目標提出了更高要求，高端技能型專門人才內涵主要體現為：具有較牢固的知識、精湛的專業技能、較高的綜合素質、較強的學習能力、可持續發展能力，并具有一定的創新能力等等?，F有的課程教學已不能滿足更高的培養目標的要求，必須進行相應的教學改革。本文對高職電子類課程實驗教學改革進行了研究和實踐。

1 電子類課程實驗教學存在的主要問題

電子類課程的實驗教學在專業教學中起著重要作用。目前，大多高職院校仍主要是通過實驗室來進行實驗教學，這樣做存在的主要問題有：

（1）由于條件限制和觀念陳舊，實驗室的實驗教學學時遠遠不足，也比不上理論教學學時數。（2）電子技術發展迅猛，實驗儀器設備在使用幾年后就可能因技術進步而落后，再購買新的實驗儀器設備和實驗器材成本高。（3）電子類課程中的元器件需要不斷補充才能保證實驗室的正常運轉，實驗成本相對較高，管理和維護任務艱巨。（4）實驗教學受到場地和時間的限制，大多情況下，只能利用上課時間到實驗室做實驗，但做實驗的時間是很少的，不利于培養學生的自主能力和創新能力。（5）學生自主實驗性差，一般都是在老師的安排下完成實驗。（6）學生實驗的錯誤可能導致實驗設備損耗、損壞甚至導致安全事故。

2 解決方法

針對現在電子類課程實驗教學存在的問題，提出基于Proteus的電子類課程實驗教學改革。主要做法如下：

2.1 建立基于Proteus的虛擬實驗室進行實驗教學

Proteus實驗室采用計算機和Proteus仿真軟件構成的多功能實驗平臺，具有如下特點：

（1）功能強大。它可以仿真電路分析實驗、數字電路實驗、模擬電路實驗，單片機應用系統、ARM應用系統的仿真實驗等，因此，它完全可以稱之為一個多功能的實驗平臺。

（2）先進性、創新性、開放性。Proteus軟件內置萬種以上元器件、多種虛擬儀器儀表、豐富的測試信號源等，并且軟件不斷升級保證了其器件模型同當今世界的電子技術發展同步，以上這些保證了實驗室可長期保持其先進性?？梢栽诖碎_展創新實驗內容的研究，學生也可以在這里開展實驗內容之外的個性化實驗研究、創新開發研究。在這里沒有時間與空間的限制、沒有元器件及線路板的限制，具有開放性。

（3）管理維護方便。由于其核心為Proteus仿真軟件，因此，其實驗是無損耗的，其管理、維護也就是軟件的安裝及更新而已。

（4）投入低。只要有一臺計算機、一套Proteus軟件，學生就可以做實驗。同傳統實驗室建設相比，Proteus實驗室算是低投入的實驗室。

Proteus虛擬實驗室的建立可以很好克服傳統實驗室存在的弊端，解決電子類課程實驗教學存在的問題。[教職成（2011）12號]文件中提出：“繼續推行任務驅動、項目導向等學做一體的教學模式?！被赑roteus的虛擬實驗室進行實驗教學，是以學生為中心，以具體實驗任務或實驗項目等作為載體，讓學生在做中學、學中做，學做一體，并學會運用、學會方法。以單片機控制的數字電壓表為例進行實驗教學來說明。

以單片機控制的數字電壓表這一實驗項目作為載體，學習A/D轉換芯片ADC0809的相關知識、學習單片機的應用。如圖1所示，讓學生一邊按照實驗圖中ADC0809芯片的引腳功能學習，一邊操作接線。如：10腳CLK是時鐘端，接到單片機P3.4腳，由單片機內部定時器產生時鐘供ADC0809工作。學習、連接完實驗圖后，將keil軟件編譯的hex文件加載到單片機，點擊運行，得出圖1顯示輸出電壓的結果，調節電位器RV改變模擬電壓輸入，輸出電壓跟隨變化。

在本實驗項目中，還涉及其他的知識，如：keil軟件的應用、定時器的使用、數碼管的應用等，這要求學生要能運用之前學過的知識。

在虛擬仿真實驗的教學過程中，把相關的教學知識隱含在實驗任務或項目引導學生在做中學、學中做掌握知識，強化知識的應用、技能的培養與方法的形成，增強學生的可持續發展能力。

2.2 將基于Proteus的虛擬實驗室搬到教室進行多媒體教學

采用多媒體教學，并不是簡單地把課本的內容用多媒體的形式來展示和播放，這樣僅僅是改變教學手段來提高教學效率，并未能從根本上進一步提高教學效果。采用基于Proteus的多媒體理論教學，是將“虛擬實驗室”搬去教室，通過Proteus軟件仿真實驗，把相關的教學知識隱含在仿真的實驗任務或項目中，在仿真實驗中學習課程相關知識，以學生為中心，以應用為目標，學生可自主學習的多媒體課件。以電子技術課程中“二極管的單向導電性”進行說明。

運用Proteus仿真軟件，找出電池、二極管、指示燈LED，連接成圖2、圖3所示電路，演示后讓學生觀察現象，并從現象中能總結出什么結論。在這過程中，要求學生做到“七勤”，即：勤用眼、勤動手、勤動筆、勤動腦、勤用心、勤用嘴、勤用耳。用眼仔細觀察實驗現象；用腦認真思考，認真分析；動筆畫實驗圖，寫下自己觀察到的實驗現象、結論，養成良好的總結與記錄的習慣；動手“虛做”實驗，設想自己運用Proteus仿真軟件動手來操作，如何來做，課后自己有條件再動手來做；用嘴將自己寫好的結論通過語言邏輯較清晰地表達出來，提高學生的語言表達能力、邏輯思維能力，培養其自信、膽量等；用耳認真聽別的同學發言，有什么地方總結得比較好，還存在什么不足，多向做得好的同學學習；用心學習，培養分析問題和解決問題的能力，不能應付了事，馬馬虎虎，讓學生明白，責任可以將事情完成、用心可以把事情做好。

通過“七勤”的方法，當然“七勤”在不同的場合有不同的解釋，目的是以學生為中心，充分調動學生的主觀能動性，挖掘學生的潛力，培養學生的自主學習能力和可持續發展能力。

最后，老師把實驗現象及結論說出，通過多媒體來展示。

2.3 將基于Proteus的虛擬實驗室帶到學生宿舍讓其自主學習

將基于Proteus的虛擬實驗室帶到學生宿舍，就是要學生建立基于Proteus的虛擬個人實驗室，學生只要有計算機和Proteus軟件便可完成，但教師要加強對學生的引導。建立了個人實驗室，學生可自主學習，不再受傳統實驗時間和地點的限制。在課堂和實驗室沒完成、不懂的實驗、課程設計、畢業設計、產品制作等學生可在宿舍進行。教師要用Proteus軟件開發更多相應的課程實驗，以便于學生更好地自主學習，增強其可持續發展能力。

3 結束語

以Proteus仿真軟件為手段對電子類課程實驗教學進行改革，以學生為中心，通過建立基于Proteus的虛擬實驗室進行實驗教學、將基于Proteus的虛擬實驗室搬到教室進行多媒體教學、將基于Proteus的虛擬實驗室帶到學生宿舍讓其自主學習，以實驗任務或項目為載體、采用“七勤”的學習方法，提高了電子類課程實驗教學質量和學生學習效果，強化了學生知識的應用、技能的培養、學習方法和素養的形成，增強學生的可持續發展能力，促進電子類課程實驗教學深化改革。

參考文獻

[1] 匡載華，鄧小鵬.電子類學科專業Proteus實驗室的建設.實驗技術與管理，2009.