“電工電子”信息化教學模式探索
——以Proteus&labview為例

王 帆

(湖北輕工職業技術學院 機電工程學院 湖北 武漢 430070)

1.引言

電工電子高職中的電學類課程體系中，“電工電子技術”屬于最基礎的層次，其教學面臨著理論內容多、實踐課時少、實訓器材緊張、大班教學以及學生重視不足等現實情況[1,2]。

高職電工電子課程教學的主要特點是使學生掌握實際操作的專業技能[3,4]，因此有必要盡可能多的安排教學實踐課程。然而，一般高職院校實訓室所需要的儀器如交直流電機、數字示波器、高端芯片、頻譜分析儀等價格昂貴，操作復雜且極容易損壞[5]。

目前,高職電工電子普遍采用的教學方法也因上述種種限制而主要利用PPT和板書進行原理講解。這必然造成學生對于此課程的印象也會變為深、難、空；再加上高職學生自身基礎知識相對薄弱，很容易產生厭學抵觸心理而使教學效果大打折扣[6,7]。

因此，電工電子課程不論從教學硬件條件和教學方法上都必須有所突破，在這種情況下，以Proteus&Labview虛擬儀器技術[8]的發展為解決該問題提出了一種有效的思路。專業教師可以設計適合于高職院校電子類課程的虛擬儀器，從而彌補教學硬件條件不足的缺點，大幅地增強學生動手實踐能力。

2.Proteus&Labview虛擬儀器

Proteus&Labview虛擬儀器并不需要任何的硬件平臺，但是卻可以通過機算機模擬仿真實際各個電路系統，使學生能夠加深對知識的理解。

在虛擬儀器仿真過程中,學生可以完成從電路搭建到原理驗證的各個環節，操作簡單易行。

2.1 Proteus。Proteus從原理圖布圖、代碼調試到單片機與外圍電路協同仿真，還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，再配合顯示及輸出，能看到運行后輸入輸出的效果。

但Proteus的缺點無法添加操作界面，且交直流電機、數字示波器等功能較復雜的設備無法仿真，因此需要結合Labview一起來完成電工電子的教學項目。

2.2 Labview。Labview可以通過改變軟件，就可以實現不同的儀器儀表的功能，非常方便，是相當于軟件即硬件。它是一種圖形化的編程語言的開發環境，使用這種語言編程時，基本上不寫程序代碼，取而代之的是流程圖或框圖，因而較容易被學生識別和修改。

其缺點與Proteus相反，是無法添加較復雜芯片諸如單片機與外圍電路，需要配合Proteus才行。

3.基于軟件平臺的電工電子課程教學

應用Proteus&Labview虛擬儀器技術來模擬電路，學生就能在軟件中看到電路的作用及工作過程，不會覺得枯燥無味。例如在講解直流電機調速工作原理這個較難的知識點時，利用軟件平臺設計出一個直流電機調速系統。系統總體可從由上位機和下位機兩部分著手：

3.1 利用Proteus制作直流電機下位機驅動電路。下位機采用AT89C52 單片機， 單片機通過編碼器采集轉速信息，經過虛擬串口傳送到上位機。

學生可以利用Proteus來直觀的感受直流電機的調速結果，但是如果要實時監控電機的運轉狀態仍需要Labview來制作上位機的操作面板。

3.2 利用Labview制作上位機操作面板。上位機主要利用LabVIEW 的數據處理和圖形編程能力，完成數據采集、處理、顯示控制等功能。 在上位機中，將直流電機的實時速度值與給定速度值進行比較和 PID控制，調節 AT89C52 輸出的 PWM 波占空比，達到直流電機調速的目的。

4.小結

總而言之，本文在電工電子課堂教學中利用Proteus和LabVIEW 對直流電機的速度進行了實時監測和控制，可以直觀地觀測出直流電機的運行情況，滿足課堂的教學要求，以現代信息技 術為核心的教學方法，從根本上改變了師生原先的傳統教學模式。