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        基于Proteus技術(shù)的仿真學(xué)習(xí)工作站建設(shè)思路

        2013-12-23 05:40:20許志剛
        關(guān)鍵詞:工作站實(shí)訓(xùn)專(zhuān)業(yè)

        許志剛

        (蘇州技師學(xué)院電氣工程系,江蘇蘇州 215009)

        無(wú)論是公共實(shí)訓(xùn)基地,還是職業(yè)類(lèi)院校,在基于系統(tǒng)化工作過(guò)程課程[1]的教學(xué)改革中,學(xué)習(xí)工作站建設(shè)是一項(xiàng)重要內(nèi)容。以工作任務(wù)為導(dǎo)向,理論與實(shí)踐相結(jié)合、學(xué)習(xí)過(guò)程與工作過(guò)程融通合一、實(shí)現(xiàn)“做中學(xué),學(xué)中做”[2],是學(xué)習(xí)工作站建設(shè)的宗旨。建設(shè)學(xué)習(xí)工作站,是發(fā)展實(shí)驗(yàn)室、實(shí)訓(xùn)室和公共實(shí)訓(xùn)基地的一種新形式,也是有效整合職業(yè)教育資源的一個(gè)重要方向。

        在電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)中,既有理論性很強(qiáng)的如模擬電路、數(shù)字電路等學(xué)科體系課程,又有各種如Protel、CPLD/FPGA、DSP等應(yīng)用類(lèi)課程,兩類(lèi)課程所依賴(lài)的實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)平臺(tái)數(shù)量多、內(nèi)容離散性大,且利用率不高、資源浪費(fèi)大。為能有效整合電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)各門(mén)課程內(nèi)容,實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐、學(xué)習(xí)與工作、研究與創(chuàng)新的融通合一,引入了Proteus技術(shù),來(lái)構(gòu)建電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)的仿真學(xué)習(xí)工作站。

        Proteus是英國(guó)Labcenter公司開(kāi)發(fā)的一款集電子線路設(shè)計(jì)、仿真、編程、調(diào)試和PCB制作的功能強(qiáng)大的電子EDA 軟件,其簡(jiǎn)單、易入門(mén)的原理圖設(shè)計(jì)和特有的交互仿真功能,尤其是微處理器仿真功能成為眾多電子EDA 中的佼佼者。

        1 基于Proteus技術(shù)的仿真學(xué)習(xí)工作站建設(shè)原則

        根據(jù)Proteus技術(shù)的特點(diǎn)和學(xué)習(xí)工作站的要求,在建設(shè)基于Proteus技術(shù)的仿真學(xué)習(xí)工作站時(shí)應(yīng)遵循以下原則:

        (1)全面性和針對(duì)性?;赑roteus技術(shù)的仿真學(xué)習(xí)工作站,立足于電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程教學(xué),其建設(shè)內(nèi)容盡可能全面涵蓋專(zhuān)業(yè)體系課程的教學(xué)內(nèi)容和系統(tǒng)化工作過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié),比如咨詢(xún)、計(jì)劃、決策、實(shí)施、檢查、反饋等[3],全面體現(xiàn)相應(yīng)職業(yè)領(lǐng)域中的各項(xiàng)典型工作任務(wù)[4]。要根據(jù)不同的教學(xué)目標(biāo)群體做好頂層設(shè)計(jì),如針對(duì)中職教育與高職教育,依據(jù)職業(yè)教育認(rèn)知規(guī)律,制定不同的建設(shè)目標(biāo),為教學(xué)目標(biāo)主體構(gòu)建一個(gè)循序漸進(jìn)、可持續(xù)發(fā)展的平臺(tái)。

        (2)綜合性和創(chuàng)新性。Proteus技術(shù)所特有的電子線路設(shè)計(jì)與交互仿真平臺(tái)、PCB 設(shè)計(jì)平臺(tái),以及硬件驗(yàn)證系統(tǒng),體現(xiàn)了電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)制作的各個(gè)環(huán)節(jié)。建設(shè)基于Proteus技術(shù)的仿真學(xué)習(xí)工作站,要將其綜合性充分體現(xiàn)出來(lái),要圍繞專(zhuān)業(yè)精品課程建設(shè)提煉典型工作任務(wù),以綜合性項(xiàng)目任務(wù)來(lái)完成系統(tǒng)化工作過(guò)程課程的教學(xué),同時(shí),提供創(chuàng)新平臺(tái),為優(yōu)秀學(xué)生提供創(chuàng)新、發(fā)展的空間[5]。

        (3)整體性和先進(jìn)性?;赑roteus技術(shù)的仿真學(xué)習(xí)工作站建設(shè),要與整個(gè)專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)工作站或公共實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)全局相同步,要把仿真學(xué)習(xí)工作站建設(shè)放到專(zhuān)業(yè)建設(shè)的大環(huán)境中去,與其他建設(shè)內(nèi)容相協(xié)調(diào)和匹配,特別是在改造而不是新建時(shí),更要考慮仿真學(xué)習(xí)工作站如何合理嵌入原有體系中,如何彰顯特色,如何提升整個(gè)專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)工作站的內(nèi)涵等。

        建設(shè)時(shí),要考慮到未來(lái)發(fā)展需要,在建設(shè)內(nèi)容上要體現(xiàn)現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)力發(fā)展水平,符合現(xiàn)行國(guó)家職業(yè)工種標(biāo)準(zhǔn),與專(zhuān)業(yè)發(fā)展方向相一致;在建設(shè)的形式上要多功能、開(kāi)放式[6],來(lái)保證仿真學(xué)習(xí)工作站的可持續(xù)發(fā)展;同時(shí),要配套建設(shè)仿真學(xué)習(xí)工作站的維護(hù)管理更新體系,以保證仿真學(xué)習(xí)工作站的先進(jìn)性。

        2 基于Proteus技術(shù)的仿真學(xué)習(xí)工作站建設(shè)內(nèi)容

        基于Proteus技術(shù)的仿真學(xué)習(xí)工作站能集電子技術(shù)專(zhuān)業(yè)課程基本內(nèi)容,能系統(tǒng)體現(xiàn)電子專(zhuān)業(yè)類(lèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造過(guò)程的一個(gè)學(xué)習(xí)和工作系統(tǒng)。它以Proteus技術(shù)為核心內(nèi)容,以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、專(zhuān)業(yè)課程體系為建設(shè)平臺(tái),以項(xiàng)目課程為系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)內(nèi)容,實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)與綜合訓(xùn)練相結(jié)合,專(zhuān)業(yè)教育與綜合職業(yè)能力培養(yǎng)相結(jié)合的學(xué)習(xí)、工作、創(chuàng)新平臺(tái)。構(gòu)建基于Proteus技術(shù)的仿真學(xué)習(xí)工作站主要包括以下3項(xiàng)基本內(nèi)容:

        (1)構(gòu)建資源框架平臺(tái)。基于Proteus技術(shù)的仿真學(xué)習(xí)工作站資源框架平臺(tái)主要有網(wǎng)絡(luò)信息咨詢(xún)平臺(tái),Proteus設(shè)計(jì)、仿真軟件系統(tǒng),硬件驗(yàn)證及工作平臺(tái)3部分內(nèi)容組成。

        ①網(wǎng)絡(luò)信息咨詢(xún)平臺(tái)。網(wǎng)絡(luò)信息咨詢(xún)平臺(tái)包括兩部分內(nèi)容:計(jì)算機(jī)機(jī)房和學(xué)習(xí)工作站資源庫(kù)。多個(gè)計(jì)算機(jī)機(jī)房組成局域網(wǎng),并通過(guò)校園網(wǎng)連接外網(wǎng),Proteus服務(wù)端軟件安裝在該局域網(wǎng)的服務(wù)器上[7]。存放在工作現(xiàn)場(chǎng)的圖書(shū)、工具書(shū)、資料等組成資源庫(kù),供學(xué)生查閱資料、自主學(xué)習(xí)研究用。對(duì)于公共實(shí)訓(xùn)基地而言,可將圖書(shū)館、電子閱覽室等視作學(xué)習(xí)工作站的資源庫(kù)。

        ②Proteus設(shè)計(jì)、仿真軟件系統(tǒng)。安裝于局域網(wǎng)服務(wù)器上的Proteus服務(wù)端軟件,主要有智能原理圖設(shè)計(jì)子系統(tǒng)(ISIS)、混合模式仿真器(ProSPICE)和虛擬系統(tǒng)模型仿真子系統(tǒng)(VSM)、PCB 設(shè)計(jì)子系統(tǒng)(ARES)3部分組成,能高效地完成電子電路的設(shè)計(jì)、繪制、檢測(cè)、調(diào)試和仿真,并對(duì)電路進(jìn)行分析,生成PCB生產(chǎn)文件[8-10]。Proteus設(shè)計(jì)、仿真軟件系統(tǒng)是基于Proteus技術(shù)的仿真學(xué)習(xí)工作站的核心內(nèi)容。

        ③硬件驗(yàn)證及工作平臺(tái)。驗(yàn)證平臺(tái)主要是基于Proteus技術(shù)制作的專(zhuān)用實(shí)驗(yàn)設(shè)備,工作平臺(tái)是指制作電子產(chǎn)品的小型生產(chǎn)系統(tǒng)。兩者完善了基于Proteus技術(shù)的電子產(chǎn)品制作的工作過(guò)程。

        (2)構(gòu)建基于Proteus技術(shù)的項(xiàng)目課程內(nèi)容。根據(jù)專(zhuān)業(yè)課程內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)要求,以Proteus技術(shù)進(jìn)行項(xiàng)目和課程設(shè)置,構(gòu)成基于Proteus技術(shù)的仿真學(xué)習(xí)工作站的3個(gè)層次的項(xiàng)目、課程內(nèi)容體系。

        ①課程類(lèi)實(shí)驗(yàn)。課程類(lèi)實(shí)驗(yàn)主要依據(jù)電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程進(jìn)行建設(shè),以Proteus虛擬實(shí)驗(yàn)為主,另配置Proteus專(zhuān)用實(shí)驗(yàn)箱供驗(yàn)證。各門(mén)課程的具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可根據(jù)課程內(nèi)容依次設(shè)置。以模擬電路實(shí)驗(yàn)室為例,設(shè)置的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容如表1所示。

        表1 模擬電路實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

        ②綜合類(lèi)制作。綜合類(lèi)制作是圍繞專(zhuān)業(yè)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)的各種綜合性項(xiàng)目,主要是課程設(shè)計(jì)和綜合運(yùn)用項(xiàng)目的制作。在實(shí)施系統(tǒng)化工作過(guò)程的課程教學(xué)體系中,綜合類(lèi)設(shè)計(jì)主要指設(shè)計(jì)各種來(lái)源于企業(yè)典型的工作任務(wù)和項(xiàng)目任務(wù)。

        設(shè)計(jì)綜合類(lèi)制作項(xiàng)目要緊扣課程內(nèi)容,其數(shù)量要盡可能覆蓋專(zhuān)業(yè)課程內(nèi)容,其內(nèi)容要有典型性,特別是在實(shí)施基于系統(tǒng)化工作過(guò)程的課程項(xiàng)目中,不但要求涵蓋知識(shí)點(diǎn),更要涵蓋技能要求。表2是根據(jù)學(xué)習(xí)直流穩(wěn)壓電源制作的知識(shí)和技能要求,相應(yīng)的Proteus技術(shù)項(xiàng)目。

        表2 直流穩(wěn)壓電源制作Proteus項(xiàng)目

        ③創(chuàng)新類(lèi)設(shè)計(jì)。創(chuàng)新類(lèi)設(shè)計(jì)是一個(gè)提供設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)等研究性工作的平臺(tái),其任務(wù)來(lái)源主要是學(xué)習(xí)過(guò)程中的研究、探索、企業(yè)項(xiàng)目、產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)、技術(shù)革新等。創(chuàng)新類(lèi)設(shè)計(jì)能充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,激發(fā)學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生綜合設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新開(kāi)發(fā)能力的培養(yǎng)。

        (3)建立運(yùn)行模式與管理機(jī)制?;赑roteus技術(shù)的仿真學(xué)習(xí)工作站建設(shè)的另一項(xiàng)重要內(nèi)容,就是建立一種能實(shí)施工學(xué)結(jié)合的人才培養(yǎng)模式,使學(xué)生綜合職業(yè)能力得到培養(yǎng)和提高,充分發(fā)揮學(xué)生創(chuàng)造性的運(yùn)行模式和管理機(jī)制[11]。

        ①建立理論與實(shí)踐、教學(xué)與科研、學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、培訓(xùn)與鑒定為一體的多元化運(yùn)行模式。以Proteus技術(shù)為主線,建立理論與實(shí)踐、教學(xué)與科研、學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、培訓(xùn)與鑒定為一體的運(yùn)行模式,在實(shí)現(xiàn)“做中學(xué),學(xué)中做”的教學(xué)活動(dòng)同時(shí),通過(guò)提供服務(wù)、開(kāi)放場(chǎng)地,為社會(huì)、企業(yè)提供專(zhuān)業(yè)技術(shù)共享平臺(tái),實(shí)現(xiàn)多元化運(yùn)行。

        ②建立開(kāi)放式管理機(jī)制。建立開(kāi)放式管理機(jī)制是指以開(kāi)放、可持續(xù)發(fā)展理念,建立對(duì)課程項(xiàng)目、運(yùn)行模式、開(kāi)放時(shí)間、資源提供、隊(duì)伍建設(shè)、考核評(píng)價(jià)體系等的各項(xiàng)管理制度[12]。例如:提供開(kāi)放式的視聽(tīng)材料、配套教材、講義、課件等課程資源供學(xué)生選擇使用;向社會(huì)開(kāi)放仿真學(xué)習(xí)工作站,提供培訓(xùn)平臺(tái)等。

        3 基于Proteus技術(shù)的仿真學(xué)習(xí)工作站建設(shè)思路

        各類(lèi)院校在建設(shè)基于Proteus技術(shù)的仿真學(xué)習(xí)工作站時(shí),應(yīng)針對(duì)不同類(lèi)型教學(xué)目標(biāo)群體和人才培養(yǎng)方案,有所側(cè)重地設(shè)計(jì)建設(shè)目標(biāo),并根據(jù)建設(shè)場(chǎng)地、資金條件和專(zhuān)業(yè)發(fā)展情況等,盡可能在有限范圍內(nèi)建成特色鮮明的仿真學(xué)習(xí)工作站。

        (1)研究型本科院?;赑roteus技術(shù)的仿真學(xué)習(xí)工作站的建設(shè)思路。此類(lèi)院校建設(shè)目標(biāo)側(cè)重于研究和開(kāi)發(fā),建設(shè)重點(diǎn)在課程實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新設(shè)計(jì),建設(shè)特色是精品課程的開(kāi)發(fā)[13]和豐富的硬件資源。

        (2)職業(yè)類(lèi)院校基于Proteus技術(shù)的仿真學(xué)習(xí)工作站的建設(shè)思路。職業(yè)類(lèi)院校側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生綜合職業(yè)能力,其目標(biāo)在于技能型人才培養(yǎng),建設(shè)重點(diǎn)在課程實(shí)驗(yàn)和綜合性制作,建設(shè)特色是工學(xué)結(jié)合、一體化項(xiàng)目課程教學(xué),體現(xiàn)“做中學(xué),學(xué)中做”的理念[14]。

        (3)區(qū)域性公共實(shí)訓(xùn)基地基于Proteus技術(shù)的仿真學(xué)習(xí)工作站的建設(shè)思路。應(yīng)有別于各類(lèi)院校,建設(shè)重點(diǎn)應(yīng)突出公共實(shí)訓(xùn)基地的綜合性、先進(jìn)性和創(chuàng)新性,建設(shè)特色是依據(jù)國(guó)家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)需求開(kāi)設(shè)的各類(lèi)職業(yè)技能訓(xùn)練和職業(yè)工種技能鑒定工作。

        4 結(jié)束語(yǔ)

        基于Proteus技術(shù)的仿真學(xué)習(xí)工作站,其仿真和學(xué)習(xí)功能,給電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)帶來(lái)了全新的理念,給實(shí)驗(yàn)室、實(shí)訓(xùn)室建設(shè)帶來(lái)了新的模式,必將對(duì)培養(yǎng)學(xué)生綜合職業(yè)能力和創(chuàng)新能力,提升實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)質(zhì)量水平,起到積極作用。

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        [3]歐盟Asia-Link項(xiàng)目“關(guān)于課程開(kāi)發(fā)的課程設(shè)計(jì)”課題組.學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程開(kāi)發(fā)手冊(cè)[M].北京:高等教育出版社,2007.

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        [8]Labcenter.ISIS Schematic Capture[EB/OL].[2012-12-20].http://www.labcenter.com/index.cfm.

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