基于計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的電子技術(shù)教學(xué)方法探索

摘要：“電子技術(shù)”課程是一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，其教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革一直在進(jìn)行中。針對(duì)這門課的特點(diǎn)，將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)引入教學(xué)，結(jié)合筆者教學(xué)實(shí)踐，提出了新的教學(xué)方法，對(duì)基于PROTEUS的電子技術(shù)仿真教學(xué)方法進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：PROTEUS；計(jì)算機(jī)仿真；電子電路；教學(xué)方法

中圖分類號(hào)：TN702文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044(2008)25-1611-02

Researching on the Teaching Method of Electronic Technology Based on the Computer Simulation Technique

REN Wen-xia， LV Wen-zhe， ZHANG Hui-li

(Hebei University of Science and Technology， Shijiazhuang 050018， China)

Abstract: \"Electronic Technology\" is a significant fundamental course of technology. Its teaching contents and methods have been reforming at all times. In view of this course's characteristic， the computer simulation technology is used in this article， unifies the author's teaching practice， the new teaching method is proposed. The teaching methods have been discussed that are based on PROTEUS electronic simulation technology.

Key words: PROTEUS; computer simulation; electric circuit; teaching method

1 引言

隨著計(jì)算機(jī)在人們?nèi)粘Ｉ詈凸ぷ髦械娜找嫫占埃?jì)算機(jī)輔助教學(xué)是當(dāng)今教育領(lǐng)域的重要內(nèi)容，是實(shí)現(xiàn)教育現(xiàn)代化的重要手段。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)是教育技術(shù)發(fā)展的一個(gè)飛躍。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)進(jìn)入高校教學(xué)是必然趨勢(shì)。如何將現(xiàn)代先進(jìn)科學(xué)技術(shù)應(yīng)用于教育教學(xué)，以達(dá)到優(yōu)化教學(xué)過程，增強(qiáng)教學(xué)效果，提高教學(xué)效率和質(zhì)量是教育技術(shù)學(xué)研究的重要內(nèi)容之一。計(jì)算機(jī)仿真軟件PROTEUS的出現(xiàn)和發(fā)展為先進(jìn)教育理念與電子電路課堂教學(xué)的結(jié)合提供了良好的條件。因此，我們探究基于PROTEUS的電子技術(shù)課堂教學(xué)方法。

電子技術(shù)課程是自動(dòng)化、通信及電子信息工程專業(yè)最重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程，而且又是工程性、實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程，由于授課內(nèi)容理論性強(qiáng)、抽象、不易理解，造成了學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)缺乏興趣，這些因素均在一定程度上影響了教學(xué)效果。針對(duì)該課程理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)、學(xué)生學(xué)習(xí)比較困難的特點(diǎn)，筆者積極進(jìn)行教學(xué)方法改革的探索，靈活運(yùn)用多種先進(jìn)的教學(xué)方法，有效地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，促進(jìn)學(xué)生的積極思考，激發(fā)學(xué)生的潛能，注重對(duì)學(xué)生知識(shí)運(yùn)用能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

2 PROTEUS簡(jiǎn)介

PROTEUS它是EDA（Electronic Design Automatic）工具的一個(gè)電子電路分析與實(shí)物仿真軟件，是由英國(guó)LabCenter Electronics公司開發(fā)的。PROTEUS不僅是模擬電路、數(shù)字電路、模/數(shù)混合電路的設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)，更是目前世界上最先進(jìn)的、最完整的多種型號(hào)微控制器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)。它真正實(shí)現(xiàn)了在計(jì)算機(jī)上完成從原理圖設(shè)計(jì)、電路分析與仿真、單片機(jī)代碼及調(diào)試與仿真、系統(tǒng)測(cè)試與功能驗(yàn)證到形成PCB的完整的電子設(shè)計(jì)、研發(fā)過程。PROTEUS在Windows環(huán)境下有一個(gè)完整的集成化環(huán)境，它將原理圖的創(chuàng)建、電路的分析測(cè)試、結(jié)果的圖表顯示等全部集成到同一個(gè)電路窗口中。在搭建電路之前，采用PROTEUS仿真軟件進(jìn)行虛擬測(cè)試，可使實(shí)驗(yàn)方法和手段現(xiàn)代化，擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)容量，提高實(shí)驗(yàn)效率[1]。

3 教學(xué)方法

為了能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和激情，筆者將現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)思想貫穿在教學(xué)中，以全面提高學(xué)生的應(yīng)用能力為目的，經(jīng)過多年經(jīng)驗(yàn)的積累提出了“理論＋仿真＋實(shí)踐”的“三位一體”的教學(xué)方法。這種教學(xué)方法在原來“理論＋實(shí)踐”的基礎(chǔ)上融入了“計(jì)算機(jī)仿真”概念，使學(xué)生學(xué)習(xí)的同時(shí)提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和電子設(shè)計(jì)的能力。可以進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生理論與實(shí)踐相結(jié)合的感知、認(rèn)知能力，使其在動(dòng)手操作能力，分析問題、解決問題能力等方面有一個(gè)大的提高。

3.1 理論授課采用多媒體和傳統(tǒng)教學(xué)方式相結(jié)合的方式

傳統(tǒng)的板書教學(xué)雖然教學(xué)方法單調(diào)，教學(xué)手段簡(jiǎn)單，但也積累了不少寶貴的經(jīng)驗(yàn)：板書的規(guī)范美觀，語言表達(dá)的優(yōu)美，講課節(jié)奏的流暢，師生交流的融洽[3]。這些優(yōu)勢(shì)應(yīng)繼承和發(fā)揚(yáng)。在利用多媒體課件授課時(shí)，教師必須找準(zhǔn)與課件的切入點(diǎn)，并在必要時(shí)添加板書解釋，增加教師與學(xué)生直接交流，氣氛親切，反饋信息直接，學(xué)生也有時(shí)間思考和做筆記。

3.2 理論教學(xué)和電路仿真相結(jié)合

講授內(nèi)容、現(xiàn)場(chǎng)演示相結(jié)合的方法，在利用多媒體課件的同時(shí)又引入了形象直觀的PROTEUS軟件。當(dāng)課堂講解內(nèi)容涉及需要實(shí)驗(yàn)演示電路時(shí)，調(diào)用事先建立PROTEUS電路文件進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)演示，使學(xué)生清楚的看到演示的結(jié)果，從而改變了傳統(tǒng)的“填鴨式”課堂教學(xué)方式，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)的興趣。學(xué)生由被動(dòng)的接受轉(zhuǎn)變?yōu)榱酥鲃?dòng)的學(xué)習(xí)，在輕松熱烈的氣氛中啟發(fā)了思維，學(xué)會(huì)了如何分析問題解決問題，增強(qiáng)了應(yīng)變能力。例如在講授555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器電路時(shí)，采用了PROTEUS電路仿真。電路如圖1所示。

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圖1 555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器 圖2 電路仿真結(jié)果

電路中通過示波器和計(jì)數(shù)器兩個(gè)虛擬儀器，學(xué)生可以清楚地看到輸出信號(hào)的波形和頻率如圖2所示。

如果改變555定時(shí)器控制端的控制電壓，則輸出信號(hào)的波形和頻率如圖3所示。

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圖3 增大控制電壓后的仿真結(jié)果 圖4 異或門邏輯功能的仿真電路

3.3 電路仿真和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是樹立學(xué)生工程實(shí)踐概念，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決實(shí)際問題的能力，啟迪學(xué)生提高綜合應(yīng)用能力、孕育創(chuàng)新意識(shí)的最佳途徑。在實(shí)驗(yàn)過程中，一改往日的教學(xué)方法教師不再像從前那樣“抱著學(xué)生走”，使他們由“被動(dòng)驗(yàn)證”向主動(dòng)“設(shè)計(jì)研究”型轉(zhuǎn)變。在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上，我們?cè)谥匾鹿?jié)中的重要部分設(shè)立綜合性的實(shí)驗(yàn)課課題，考察學(xué)生對(duì)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力；在實(shí)驗(yàn)方法上，我們把計(jì)算機(jī)仿真與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容結(jié)合起來，同一個(gè)題目要求先在計(jì)算機(jī)上用PROTEUS軟件進(jìn)行仿真，然后再在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行實(shí)際設(shè)計(jì)，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性。有許多學(xué)生將PROTEUS軟件裝到自己計(jì)算機(jī)上，搞起了自己的設(shè)計(jì)。圖4所示的電路是學(xué)生所做的異或門邏輯功能的仿真電路。通過改變電路中輸入信號(hào)的邏輯值，學(xué)生清楚地看到電路的輸出信號(hào)，充分理解異或邏輯功能的特點(diǎn)，為實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)打下了良好的基礎(chǔ)。

4 結(jié)論

經(jīng)過筆者多年的教學(xué)實(shí)踐，這種教學(xué)方法得到了學(xué)生的一致好評(píng)，教學(xué)效果良好。通過教學(xué)，培養(yǎng)了學(xué)生的電子電路設(shè)計(jì)思想，增強(qiáng)了理論聯(lián)系實(shí)際、獨(dú)立工作能力，并有利于學(xué)生開闊眼界，活躍思維，鍛煉提高實(shí)踐技能，提高了學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和科研能力，促進(jìn)了學(xué)生綜合素質(zhì)的發(fā)展，使素質(zhì)教育邁上了一個(gè)新臺(tái)階，當(dāng)然改革需要進(jìn)一步深化，我們?nèi)栽谂μ剿鳌?/p>

參考文獻(xiàn)：

[1] 周潤(rùn)景， 張麗娜， 等. PROTEUS入門使用教程[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[2] 閻石， 金國(guó)芬， 等. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M]. 北京:高等教育出版社，1998.

[3] 陳蔚， 劉原， 管金云. “模擬電子技術(shù)”課程教學(xué)方式的探討[J]. 電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2003，(6):102-104.