陳航

摘 要：模擬電子技術(shù)是技工院校電氣自動(dòng)化設(shè)備安裝與維修專業(yè)中理論性強(qiáng)而又抽象的一門專業(yè)課。本文作者分析認(rèn)為，在技工院校模擬電子技術(shù)課程教學(xué)中，采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式效果不佳，而引入Proteus仿真軟件進(jìn)行輔助教學(xué)，在課程的教學(xué)中有突出的優(yōu)勢(shì)，能收到很好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：Proteus 技工院校 模擬電子技術(shù)

隨著計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的飛躍發(fā)展，CAD（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）技術(shù)以及虛擬仿真技術(shù)已經(jīng)基本取代了電子電路的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。根據(jù)技師學(xué)院“以崗位（職業(yè)工種）為本位，格外注重技能培養(yǎng)，且不忽視學(xué)生專業(yè)理論課程教學(xué)”的特點(diǎn)，深入貫徹和落實(shí)學(xué)院“培養(yǎng)具有良好的職業(yè)道德和人文素養(yǎng)，適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的德智體美全面發(fā)展，綜合素質(zhì)好、職業(yè)化程度高、可持續(xù)發(fā)展能力強(qiáng)的高素質(zhì)技能型人才”的培養(yǎng)目標(biāo)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)這種新的教學(xué)手段于學(xué)院電氣自動(dòng)化設(shè)備安裝與維修專業(yè)的專業(yè)理論課程模擬電子技術(shù)的教學(xué)中，具有深遠(yuǎn)的意義。

一、技工院校模擬電子技術(shù)課程教學(xué)現(xiàn)狀

技工院校的教學(xué)，多年來(lái)一直采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式。自2009年開(kāi)始，全國(guó)部分技工院校已經(jīng)開(kāi)展了一體化課程教學(xué)改革試點(diǎn)工作，但絕大部分技工院校仍然采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式。模擬電子技術(shù)是技工院校電氣自動(dòng)化設(shè)備安裝與維修專業(yè)中理論性強(qiáng)而又抽象的一門專業(yè)課。學(xué)好模擬電子技術(shù)課程能為學(xué)生今后輕松學(xué)習(xí)其他專業(yè)課程和日后走上工作崗位后的生產(chǎn)實(shí)踐打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。然而，技工院校的模擬電子技術(shù)課程又相對(duì)其他專業(yè)理論課教學(xué)難度高，究其原因?yàn)椋阂皇羌脊ぴ盒](méi)有其他中職學(xué)校較好的課改基礎(chǔ)，不是所有的專業(yè)課都實(shí)現(xiàn)了理實(shí)一體化；二是模擬電子技術(shù)課程的突出特點(diǎn)是側(cè)重于理論分析和計(jì)算；三是技工院校學(xué)生普遍存在的不太注重細(xì)節(jié)的性格特點(diǎn)，模擬電子技術(shù)課程的學(xué)習(xí)需要的就是學(xué)生細(xì)心的學(xué)習(xí)態(tài)度。因此，教師要提高模擬電子技術(shù)課程的教學(xué)質(zhì)量，就必須接受新的教育教學(xué)理念，在教學(xué)中引入新的教學(xué)手段，尋找新的教學(xué)方式。所以，這種利用Proteus軟件進(jìn)行仿真教學(xué)的新教學(xué)手段，應(yīng)用于技工院校模擬電子技術(shù)課程的教學(xué)十分必要。

二、Proteus仿真軟件應(yīng)用于模擬電子技術(shù)課程教學(xué)的優(yōu)勢(shì)

EDA的工具有很多，如Multisim、PSPICE、OrCAD、Protel等，為了與學(xué)院電氣自動(dòng)化設(shè)備安裝與維修專業(yè)（預(yù)備技師）的后續(xù)課程單片機(jī)技術(shù)課程的教學(xué)相銜接，我們?cè)谀M電子技術(shù)課程教學(xué)中選用Proteus仿真軟件。

Proteus仿真軟件是由英國(guó)Labcenter公司開(kāi)發(fā)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真平臺(tái)。它支持51、AVR、MSP430、PIC等各種型號(hào)單片機(jī)及其外圍電路的模擬電路與數(shù)字電路的混合電路仿真，能完美的實(shí)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及仿真。同時(shí)，它還支持與目前主流的幾款單片機(jī)的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（例如MPLAB、Keil、IAR等）的軟硬件聯(lián)合仿真。因此，Proteus軟件得到了我國(guó)很多高等院校和中高職院校的青睞。

Proteus軟件應(yīng)用于模擬電子技術(shù)課程教學(xué)具有以下優(yōu)勢(shì)。

1.拓展了課程教學(xué)內(nèi)容

利用Proteus軟件可以搭建一間不受實(shí)驗(yàn)室硬件條件限制的且可以隨時(shí)都可進(jìn)入的虛擬實(shí)驗(yàn)室。在實(shí)驗(yàn)時(shí)，不僅能迅速得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果，而且能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，通過(guò)分析和修改電路或電路參數(shù)來(lái)解決問(wèn)題，從而提高學(xué)生的分析問(wèn)題與解決問(wèn)題能力，同時(shí)學(xué)生的求知欲和創(chuàng)新精神也被激發(fā)。

2.體現(xiàn)了多媒體教學(xué)手段的優(yōu)勢(shì)

利用仿真軟件進(jìn)行課堂教學(xué)的這種現(xiàn)代化教學(xué)手段，不僅能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)?？梢宰兂橄蟮慕虒W(xué)內(nèi)容為形象直觀、幫助學(xué)生理解與掌握的內(nèi)容，從而取得事半功倍的課堂教學(xué)效果。

3.能發(fā)揮學(xué)生的自主創(chuàng)新精神

Proteus軟件的儀器儀表、元器件和器件模型應(yīng)有盡有。對(duì)學(xué)有余力的學(xué)生來(lái)說(shuō)，他們可以利用Proteus軟件在不受時(shí)間、空間和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的限制下進(jìn)行自主創(chuàng)新，搭建各種電路，進(jìn)行深入學(xué)習(xí)。

三、Proteus仿真軟件在模擬電子技術(shù)課程教學(xué)中的應(yīng)用

在模擬電子技術(shù)課程教學(xué)中，我們利用Proteus仿真軟件給學(xué)生建立一個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)室。在教學(xué)過(guò)程中，那些難以通過(guò)語(yǔ)言或文字來(lái)表述的知識(shí)，可以借助Proteus軟件的圖表和虛擬儀器呈現(xiàn)出來(lái)。

下面以教材——中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社出版的郭赟主編的《電子技術(shù)基礎(chǔ)》第二章半導(dǎo)體三極管及其放大電路中第二節(jié)共射極基本放大電路中的“靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置”內(nèi)容為例，講述Proteus仿真軟件在模擬電子技術(shù)課程教學(xué)中的應(yīng)用。

為使放大電路能正常工作，放大電路必須設(shè)置一個(gè)合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，否則就會(huì)使輸出波形失真。因此，在教學(xué)過(guò)程中，我們要使學(xué)生理解設(shè)置合適靜態(tài)工作點(diǎn)的意義，并學(xué)會(huì)設(shè)置方法。在傳統(tǒng)教學(xué)中，我們通過(guò)理論求解得到靜態(tài)工作點(diǎn)，使學(xué)生學(xué)會(huì)設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。然而由于學(xué)生理論學(xué)習(xí)能力較弱，又面對(duì)側(cè)重于理論分析和計(jì)算的模擬電子技術(shù)課程，對(duì)此他們就更不感興趣了。為了解決這一教學(xué)難題，教師就要運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)來(lái)輔助模擬電子技術(shù)課程的教學(xué)。主要教學(xué)過(guò)程如以下幾個(gè)方面。

1.測(cè)試靜態(tài)工作點(diǎn)

（1）課前，繪制共射極基本放大電路圖（靜態(tài)），如圖1所示。

圖1 共射極基本放大電路圖（靜態(tài)） 圖2 測(cè)試靜態(tài)工作點(diǎn)

（2）課中，運(yùn)行共射極基本放大電路仿真，測(cè)出靜態(tài)工作點(diǎn)，如圖2所示。

我們從仿真結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，仿真結(jié)果與公式計(jì)算結(jié)果非常接近。因此，學(xué)生在掌握了靜態(tài)工作點(diǎn)的概念之后，還要理解并掌握合適的靜態(tài)工作點(diǎn)是如何設(shè)置的。

2.設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)

為了能夠得到不失真的輸出波形，我們就必須要設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。過(guò)高的靜態(tài)工作點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致輸出波形出現(xiàn)頂部失真，即飽和失真；過(guò)低的靜態(tài)工作點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致輸出波形出現(xiàn)底部失真，即截止失真。

對(duì)于怎么樣才算是合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，教師如果用語(yǔ)言或文字表述，這對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，是比較難理解的。然而通過(guò)Proteus仿真，學(xué)生就能感受到不同的靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)輸出信號(hào)的影響，從而理解設(shè)置合適靜態(tài)工作點(diǎn)的意義，并掌握設(shè)置合適靜態(tài)工作點(diǎn)的方法。

（1）課前，繪制共射極基本放大電路圖（動(dòng)態(tài)），如圖3所示。

圖3 共射極基本放大電路圖（動(dòng)態(tài)）

（2）課中，分析靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置。直流電源VCC、基極電阻RB以及集電極電阻RC是影響靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置是否合適的三個(gè)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(tài)工作點(diǎn)在負(fù)載線上的位置。對(duì)此我們可以通過(guò)調(diào)節(jié)基極電阻RB的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)。偏小的基極電阻會(huì)使得基極電流較大，從而出現(xiàn)飽和失真，如圖4所示。偏大的基極電阻會(huì)使得基極電流較小，從而出現(xiàn)截止失真，如圖5所示。在師生共同對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置是否合適的分析過(guò)程中，學(xué)生可以清楚地看出基極電阻的改變，對(duì)輸出波形的影響。這樣使用Proteus仿真，輕松地把抽象的知識(shí)形象化，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)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(xué)生來(lái)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(jié)

在技工院校模擬電子技術(shù)課程教學(xué)中，采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式效果不佳，而引入Proteus仿真軟件進(jìn)行輔助教學(xué)，在課程的教學(xué)中就會(huì)有突出的優(yōu)勢(shì)，因此收到很好的教學(xué)效果。為了使學(xué)生成為可持續(xù)發(fā)展能力強(qiáng)的高素質(zhì)技能型人才，我們除了在課堂教學(xué)中采用Proteus仿真軟件進(jìn)行輔助教學(xué)，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)習(xí)效率，提高教學(xué)效果之外，還要幫助學(xué)生進(jìn)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(shí)例等一些學(xué)習(xí)資源，上傳至班級(jí)的云盤(pán)以供學(xué)生下載學(xué)習(xí)，同時(shí)建立QQ群、微信群等學(xué)習(xí)交流的平臺(tái)，幫助學(xué)生提高。

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（作者單位：嘉興技師學(xué)院）