Proteus仿真軟件在技工院校模擬電子技術課程教學中的應用

陳航

摘 要：模擬電子技術是技工院校電氣自動化設備安裝與維修專業中理論性強而又抽象的一門專業課。本文作者分析認為，在技工院校模擬電子技術課程教學中，采用傳統的教學模式效果不佳，而引入Proteus仿真軟件進行輔助教學，在課程的教學中有突出的優勢，能收到很好的教學效果。

關鍵詞：Proteus 技工院校 模擬電子技術

隨著計算機仿真技術的飛躍發展，CAD（計算機輔助設計）技術以及虛擬仿真技術已經基本取代了電子電路的傳統設計方法。根據技師學院“以崗位（職業工種）為本位，格外注重技能培養，且不忽視學生專業理論課程教學”的特點，深入貫徹和落實學院“培養具有良好的職業道德和人文素養，適應經濟社會發展需要的德智體美全面發展，綜合素質好、職業化程度高、可持續發展能力強的高素質技能型人才”的培養目標，運用計算機仿真技術這種新的教學手段于學院電氣自動化設備安裝與維修專業的專業理論課程模擬電子技術的教學中，具有深遠的意義。

一、技工院校模擬電子技術課程教學現狀

技工院校的教學，多年來一直采用傳統的教學模式。自2009年開始，全國部分技工院校已經開展了一體化課程教學改革試點工作，但絕大部分技工院校仍然采用傳統的教學模式。模擬電子技術是技工院校電氣自動化設備安裝與維修專業中理論性強而又抽象的一門專業課。學好模擬電子技術課程能為學生今后輕松學習其他專業課程和日后走上工作崗位后的生產實踐打下堅實的基礎。然而，技工院校的模擬電子技術課程又相對其他專業理論課教學難度高，究其原因為：一是技工院校沒有其他中職學校較好的課改基礎，不是所有的專業課都實現了理實一體化；二是模擬電子技術課程的突出特點是側重于理論分析和計算；三是技工院校學生普遍存在的不太注重細節的性格特點，模擬電子技術課程的學習需要的就是學生細心的學習態度。因此，教師要提高模擬電子技術課程的教學質量，就必須接受新的教育教學理念，在教學中引入新的教學手段，尋找新的教學方式。所以，這種利用Proteus軟件進行仿真教學的新教學手段，應用于技工院校模擬電子技術課程的教學十分必要。

二、Proteus仿真軟件應用于模擬電子技術課程教學的優勢

EDA的工具有很多，如Multisim、PSPICE、OrCAD、Protel等，為了與學院電氣自動化設備安裝與維修專業（預備技師）的后續課程單片機技術課程的教學相銜接，我們在模擬電子技術課程教學中選用Proteus仿真軟件。

Proteus仿真軟件是由英國Labcenter公司開發的嵌入式系統設計和仿真平臺。它支持51、AVR、MSP430、PIC等各種型號單片機及其外圍電路的模擬電路與數字電路的混合電路仿真，能完美的實現嵌入式系統的設計及仿真。同時，它還支持與目前主流的幾款單片機的集成開發環境（例如MPLAB、Keil、IAR等）的軟硬件聯合仿真。因此，Proteus軟件得到了我國很多高等院校和中高職院校的青睞。

Proteus軟件應用于模擬電子技術課程教學具有以下優勢。

1.拓展了課程教學內容

利用Proteus軟件可以搭建一間不受實驗室硬件條件限制的且可以隨時都可進入的虛擬實驗室。在實驗時，不僅能迅速得到實驗結果，而且能及時發現問題，通過分析和修改電路或電路參數來解決問題，從而提高學生的分析問題與解決問題能力，同時學生的求知欲和創新精神也被激發。

2.體現了多媒體教學手段的優勢

利用仿真軟件進行課堂教學的這種現代化教學手段，不僅能提高學生的學習興趣，而且能激發學生的學習動機。可以變抽象的教學內容為形象直觀、幫助學生理解與掌握的內容，從而取得事半功倍的課堂教學效果。

3.能發揮學生的自主創新精神

Proteus軟件的儀器儀表、元器件和器件模型應有盡有。對學有余力的學生來說，他們可以利用Proteus軟件在不受時間、空間和實驗設備的限制下進行自主創新，搭建各種電路，進行深入學習。

三、Proteus仿真軟件在模擬電子技術課程教學中的應用

在模擬電子技術課程教學中，我們利用Proteus仿真軟件給學生建立一個虛擬實驗室。在教學過程中，那些難以通過語言或文字來表述的知識，可以借助Proteus軟件的圖表和虛擬儀器呈現出來。

下面以教材——中國勞動社會保障出版社出版的郭赟主編的《電子技術基礎》第二章半導體三極管及其放大電路中第二節共射極基本放大電路中的“靜態工作點的設置”內容為例，講述Proteus仿真軟件在模擬電子技術課程教學中的應用。

為使放大電路能正常工作，放大電路必須設置一個合適的靜態工作點，否則就會使輸出波形失真。因此，在教學過程中，我們要使學生理解設置合適靜態工作點的意義，并學會設置方法。在傳統教學中，我們通過理論求解得到靜態工作點，使學生學會設置合適的靜態工作點。然而由于學生理論學習能力較弱，又面對側重于理論分析和計算的模擬電子技術課程，對此他們就更不感興趣了。為了解決這一教學難題，教師就要運用虛擬仿真技術來輔助模擬電子技術課程的教學。主要教學過程如以下幾個方面。

1.測試靜態工作點

（1）課前，繪制共射極基本放大電路圖（靜態），如圖1所示。

圖1 共射極基本放大電路圖（靜態） 圖2 測試靜態工作點

（2）課中，運行共射極基本放大電路仿真，測出靜態工作點，如圖2所示。

我們從仿真結果中發現，仿真結果與公式計算結果非常接近。因此，學生在掌握了靜態工作點的概念之后，還要理解并掌握合適的靜態工作點是如何設置的。

2.設置合適的靜態工作點

為了能夠得到不失真的輸出波形，我們就必須要設置合適的靜態工作點。過高的靜態工作點會導致輸出波形出現頂部失真，即飽和失真；過低的靜態工作點會導致輸出波形出現底部失真，即截止失真。

對于怎么樣才算是合適的靜態工作點，教師如果用語言或文字表述，這對于學生來說，是比較難理解的。然而通過Proteus仿真，學生就能感受到不同的靜態工作點對輸出信號的影響，從而理解設置合適靜態工作點的意義，并掌握設置合適靜態工作點的方法。

（1）課前，繪制共射極基本放大電路圖（動態），如圖3所示。

圖3 共射極基本放大電路圖（動態）

（2）課中，分析靜態工作點的設置。直流電源VCC、基極電阻RB以及集電極電阻RC是影響靜態工作點設置是否合適的三個主要因素，而基極電阻RB又是影響最大的因素。因此，要迅速改變靜態工作點在負載線上的位置。對此我們可以通過調節基極電阻RB的大小來實現。偏小的基極電阻會使得基極電流較大，從而出現飽和失真，如圖4所示。偏大的基極電阻會使得基極電流較小，從而出現截止失真，如圖5所示。在師生共同對靜態工作點設置是否合適的分析過程中，學生可以清楚地看出基極電阻的改變，對輸出波形的影響。這樣使用Proteus仿真，輕松地把抽象的知識形象化，提高了學生的學習興趣。此外，教師還可以改變直流電源VCC和集電極電阻RC，讓學生來觀察輸出波形的變化情況。

圖4 飽和失真

圖5 截止失真

四、小結

在技工院校模擬電子技術課程教學中，采用傳統的教學模式效果不佳，而引入Proteus仿真軟件進行輔助教學，在課程的教學中就會有突出的優勢，因此收到很好的教學效果。為了使學生成為可持續發展能力強的高素質技能型人才，我們除了在課堂教學中采用Proteus仿真軟件進行輔助教學，增強學生的學習興趣，提升學習效率，提高教學效果之外，還要幫助學生進行入門Proteus軟件的使用。教師可以將收集的一些視頻教程、課件和仿真實例等一些學習資源，上傳至班級的云盤以供學生下載學習，同時建立QQ群、微信群等學習交流的平臺，幫助學生提高。

參考文獻：

[1]劉洪利，趙萍.“模擬電子技術”教學改革探索[J].中國電力教育，2014（8）.

[2]王冬菊.EDA技術在模擬電子技術教學中的應用[J].電子世界，2014（19）.

[3]白玉.Multisim在電子技術教學中的應用[J].電腦知識與技術，2014（23）.

[4]成明霞.對技校電子技術教學的探討[J].軟件（教育現代化），2014（3）.

[5]王薇.淺析EDA技術與電子技術教學的有效整合[J].中國校外教育，2014（3）.

[6]周宏博.信息技術在電子技術教學中的應用[J].職業，2014（23）.

（作者單位：嘉興技師學院）