淺析Proteus仿真軟件在中職電工技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)中的應(yīng)用

鄭玉瓊

摘 要 通過分析中職電工技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)中存在的問題，提出在該教學(xué)中采用Proteus仿真軟件的解決方法，并分析應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞 Proteus仿真軟件；電工技術(shù)；中職

中圖分類號：G712 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）01-0032-02

1 引言

電工技術(shù)基礎(chǔ)課程是中職院校中電氣、機電類專業(yè)尤為重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，該課程可為后續(xù)深入學(xué)習(xí)電子技術(shù)等課程打下堅實基礎(chǔ)。由于電工技術(shù)基礎(chǔ)課程具有較強的理論性和實踐性，但中職學(xué)生通常素質(zhì)較差，因此，該課程教學(xué)效果欠佳，不僅教師教得費勁，學(xué)生也不能良好地吸收知識，嚴重影響了后續(xù)課程的學(xué)習(xí)效果。中職院校教師需深入探究該課程，以提高教學(xué)質(zhì)量[1]。為了使學(xué)生能更好地掌握電工技術(shù)基礎(chǔ)課程的知識，增強教學(xué)效果，本文主要探討Proteus仿真軟件的課堂教學(xué)效果，以促使學(xué)生能更直觀地進行仿真訓(xùn)練，從而有效理解難懂的理論教學(xué)，并融會貫通，以增強電工技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)效果。

2 中職院校學(xué)生、就業(yè)現(xiàn)狀分析

學(xué)生現(xiàn)狀 電工技術(shù)基礎(chǔ)課程涉及的知識面較廣且難度較高，教學(xué)內(nèi)容通常抽象、難懂，要求學(xué)生具有較高的邏輯思維以及抽象思維能力，因此，學(xué)生學(xué)習(xí)該課程較為困難，不易掌握，如何讓中職學(xué)生更輕松地理解這門課程就成為現(xiàn)在教學(xué)的難題。傳統(tǒng)的教學(xué)方法通常是以“教師主講，學(xué)生聽”的方式進行，讓學(xué)生被動接受晦澀難懂的知識，學(xué)生在不能理解該課程時，僅學(xué)習(xí)皮毛，如定義、名稱之類，不能將該課程在實踐中運用自如。

就業(yè)現(xiàn)狀 由于社會快速向信息化、科技化發(fā)展，因此大量需求各方面的高技能人才，這要求學(xué)生不僅具備扎實的理論基礎(chǔ)，還需具備較強的創(chuàng)新、動手能力。電工技術(shù)基礎(chǔ)同樣是一門實踐性較強的課程，學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程時，不僅可以提高動手能力，也能培養(yǎng)創(chuàng)新能力，是一門尤為重要的基礎(chǔ)課程。

3 Proteus仿真軟件在中職電工技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)中的應(yīng)用價值

目前常用的電路仿真軟件較多，如早期的EWB系列、Multisim系列以及Proteus系列等。EWB系列具有占用系統(tǒng)資源較小、簡單方便的優(yōu)點，在此基礎(chǔ)上進行升級后就是Multisim系列。EWB系列、Multisim系列在目前的電路、電工技術(shù)課程教學(xué)中的應(yīng)用較廣，但也存在一些缺點，如仿真功能弱、互動性差等。Proteus系列在教學(xué)中通常用以實現(xiàn)微控制器系統(tǒng)軟件及硬件仿真，雖然功能更強大，但初學(xué)者較難上手，不過在初學(xué)者加強對Proteus的練習(xí)后，自然可以得到解決。

Proteus系列具有實現(xiàn)電子電路交互式仿真的巨大優(yōu)點，且交互性更強，電路的運行也可更直觀、形象地展示于學(xué)生面前[2]。在教學(xué)時，教師可帶領(lǐng)學(xué)生進入Proteus實驗室，每位學(xué)生平均分配一臺電腦。教師可在課堂上對學(xué)生使用Proteus仿真軟件的連接、調(diào)試等進行指導(dǎo)，并激發(fā)學(xué)生利用該軟件學(xué)習(xí)電工技術(shù)基礎(chǔ)課程的興趣，加深對課程的理解。

4 Proteus仿真軟件概述

Proteus仿真軟件是一個將實物仿真與電路分析相結(jié)合的平臺，具有強大的仿真、分析功能，將多種功能集于一身。該軟件具有較多的性能特點，主要有：

1）具備>27 000個仿真元器件；

2）不僅具備多樣激勵源，還支持信號以文件形式輸入其中；

3）具備多種虛擬儀器，且軟件的面板操作更加逼真；

4）具備更加生動的仿真顯示；

5）具備高級圖形仿真功能；

6）具備單片機協(xié)同仿真功能。

5 Proteus仿真軟件在中職電工技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)中的應(yīng)用

在對學(xué)生進行電工技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)過程中會用到較多基礎(chǔ)元器件知識，如電阻器、電容器、電感器等，也會用到較多基礎(chǔ)理論知識，如直流電路、單相交流電路、三相交流電路等。僅靠教師進行枯燥乏味的講解，學(xué)生很難對這些知識進行深刻理解，但通過使用Proteus仿真軟件則可較好地解決這些問題[3]。下面將舉部分實例來說明在中職電工技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)中應(yīng)用Proteus仿真軟件的情況。

在基爾霍夫定律教學(xué)中的應(yīng)用 上課時先指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會對Proteus仿真軟件的基本操作，然后讓學(xué)生根據(jù)教材上的電路圖開始操作：將基爾霍夫定律的驗證電路繪制于Proteus仿真軟件的原理圖編輯窗口上，并顯示出各支路中的電流值，通過在Proteus仿真軟件電路圖中三個支路上的電流，使每個元器件上的電壓能一目了然地呈現(xiàn)于學(xué)生面前，再指導(dǎo)學(xué)生對電路圖進行分析。

首先計算電流，可根據(jù)電流流入為正、流出為負來計算，也可以電流流入為負、流出為正計算，得出電流的代數(shù)和為0；然后對右回路各元器件的電壓代數(shù)進行計算，計算結(jié)果顯示其和依然為0。因此，通過運用Proteus仿真軟件可得出結(jié)論：流入流出一個節(jié)點的電流代數(shù)和在任意時刻均等于0，將回路內(nèi)各段電壓閉合的代數(shù)和也恒等于0。

為鞏固該結(jié)果的可信度，可讓學(xué)生再次使用Proteus仿真軟件對電阻、電壓源的數(shù)值進行改變，并再次觀察，得出同樣的結(jié)果。當學(xué)生基本理解定理后，可在電路圖上人為設(shè)置障礙，如阻值增大、短路、開路等，并讓學(xué)生采用Proteus仿真軟件對其數(shù)據(jù)進行分析、計算，自行找出故障原因，以對該課程進一步理解。

電容的充放電及電感的電磁效應(yīng)電路仿真

1）電容的充放電電路仿真。與課本上的電容充放電仿真電路圖像對照，運行Proteus仿真軟件，閉合課本圖中的SW2，保持斷開SW1，可看到正在對電容充電的電池，AM1上出現(xiàn)逐漸減小的電流讀數(shù)，而VM1上則出現(xiàn)逐漸增大的電壓讀數(shù)，同時可于C1上查看到正負端電荷累積。將SW2斷開，并閉合SW1，可觀察到電容的放電情況，發(fā)現(xiàn)AM2上流過的電流以及被點亮的燈泡，且AM2的讀數(shù)在逐步減小，燈泡也逐漸變暗，直至放完電荷，燈泡完全熄滅。通過在Proteus仿真軟件中觀察這一充放電過程，可更靈活、深刻地理解該知識點。

2）電感的電磁效應(yīng)電路仿真。與課本上的電感的電磁效應(yīng)仿真電路圖相對應(yīng)，并運行Proteus仿真軟件，可發(fā)現(xiàn)電流變的讀數(shù)快速增加，增加至某一值后點亮燈泡，同時電流表的讀數(shù)繼續(xù)增加。隨后讀數(shù)的增加幅度逐漸變緩，直至穩(wěn)定下來，燈泡則被持續(xù)點亮。如電感值為1000 H時，則可長時間達到穩(wěn)定值，且穩(wěn)定值與燈泡的電池內(nèi)阻、電阻均存在一定關(guān)聯(lián)。Proteus仿真軟件可幫助學(xué)生更好地理解電感器的特性。

作業(yè)鞏固 當學(xué)生對課堂上所學(xué)的電工技術(shù)基礎(chǔ)知識有初步理解后，則可給予他們作業(yè)習(xí)題對其基礎(chǔ)知識進行鞏固。但既往學(xué)生完成習(xí)題后，不能自行檢查對錯，僅能在交給教師后由教師來檢查。有Proteus仿真軟件后，學(xué)生可將題目在Proteus仿真軟件中進行檢測，自行檢查，這種方法比讓教師來檢查更能鞏固知識，并進一步提高動手能力。

教學(xué)效果評價 教師可在學(xué)生進行仿真操作時觀察其熟練度以及對知識點的理解度，根據(jù)學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)進行量化評分。同時，教師可根據(jù)學(xué)生對Proteus仿真軟件的運用熟練程度進行評價。Proteus仿真軟件使抽象的概念、理論知識變得形象、具體，學(xué)生也更易接受，理解難點。當學(xué)生能夠順利理解難點后，會更愿意去主動學(xué)習(xí)，把學(xué)習(xí)過程當作有趣的游戲，從而顯著提高教學(xué)質(zhì)量。另外，學(xué)生通過Proteus仿真軟件獲得更加扎實的理論基礎(chǔ)與動手能力，也進一步提高了自身創(chuàng)新能力，成長為符合社會發(fā)展需求的技術(shù)型人才。

6 結(jié)語

Proteus仿真軟件能對電工技術(shù)基礎(chǔ)的理論環(huán)節(jié)進行仿真，將難以理解的知識通過實踐變得更易吸收，同時也縮短了從理論到實踐的過程，有效提高了教學(xué)質(zhì)量以及學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生能從學(xué)習(xí)實踐中體驗到學(xué)習(xí)的樂趣，增強學(xué)習(xí)自信心。另外，在電工技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)中應(yīng)用Proteus仿真軟件時需注意以下幾點。

1）教師需在進行演示教學(xué)前就畫好相關(guān)電路，并進行完整演示，使學(xué)生在課堂中能看到教師熟練講解、操作，并以教師為榜樣進行實踐操作，避免讓學(xué)生看到不完美的操作效果，打擊其學(xué)習(xí)積極性。

2）在Proteus仿真軟件的電路仿真實驗中，需注意指導(dǎo)學(xué)生首先學(xué)會如何在軟件中快速查找實驗電路圖所需元器件，以加快學(xué)生繪制實驗電路圖的速度，節(jié)省學(xué)習(xí)時間，并快速連接虛擬儀器，進入仿真實驗，體會由仿真實驗帶給學(xué)生的成就感、自信心，從而進一步激發(fā)學(xué)習(xí)積極性。

綜上所述，在中職電工技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)中應(yīng)用Proteus仿真軟件，具有較大的教學(xué)意義，其教學(xué)效果較傳統(tǒng)教學(xué)方法更好，并能克服傳統(tǒng)教學(xué)帶來的課堂枯燥無味、難于理解的弊端，讓學(xué)生親自實踐，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，開拓思路，提高學(xué)習(xí)分析能力及動手能力。

參考文獻

[1]黃山，吳飛青.Proteus軟件在《電工電子學(xué)》實驗中的應(yīng)用[J].電子制作，2012（8）：99-100.

[2]武玉升.Proteus仿真軟件在《電工基礎(chǔ)》項目化教學(xué)改革中的應(yīng)用[J].電子世界，2015（18）：161-162.

[3]劉春龍.Proteus仿真軟件在《電工基礎(chǔ)》教學(xué)中的應(yīng)用[J].師道·教研，2016（4）：102.