基于Proteus技術的仿真學習工作站建設思路

許志剛

（蘇州技師學院電氣工程系，江蘇蘇州 215009）

無論是公共實訓基地，還是職業(yè)類院校，在基于系統化工作過程課程［1］的教學改革中，學習工作站建設是一項重要內容。以工作任務為導向，理論與實踐相結合、學習過程與工作過程融通合一、實現“做中學，學中做”［2］，是學習工作站建設的宗旨。建設學習工作站，是發(fā)展實驗室、實訓室和公共實訓基地的一種新形式，也是有效整合職業(yè)教育資源的一個重要方向。

在電子類專業(yè)中，既有理論性很強的如模擬電路、數字電路等學科體系課程，又有各種如Protel、CPLD／FPGA、DSP等應用類課程，兩類課程所依賴的實驗、實訓平臺數量多、內容離散性大，且利用率不高、資源浪費大。為能有效整合電子類專業(yè)各門課程內容，實現理論與實踐、學習與工作、研究與創(chuàng)新的融通合一，引入了Proteus技術，來構建電子類專業(yè)的仿真學習工作站。

Proteus是英國Labcenter公司開發(fā)的一款集電子線路設計、仿真、編程、調試和PCB制作的功能強大的電子EDA 軟件，其簡單、易入門的原理圖設計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技術的仿真學習工作站建設原則

根據Proteus技術的特點和學習工作站的要求，在建設基于Proteus技術的仿真學習工作站時應遵循以下原則：

（1）全面性和針對性?；赑roteus技術的仿真學習工作站，立足于電子類專業(yè)課程教學，其建設內容盡可能全面涵蓋專業(yè)體系課程的教學內容和系統化工作過程的各個環(huán)節(jié)，比如咨詢、計劃、決策、實施、檢查、反饋等［3］，全面體現相應職業(yè)領域中的各項典型工作任務［4］。要根據不同的教學目標群體做好頂層設計，如針對中職教育與高職教育，依據職業(yè)教育認知規(guī)律，制定不同的建設目標，為教學目標主體構建一個循序漸進、可持續(xù)發(fā)展的平臺。

（2）綜合性和創(chuàng)新性。Proteus技術所特有的電子線路設計與交互仿真平臺、PCB 設計平臺，以及硬件驗證系統，體現了電子產品設計制作的各個環(huán)節(jié)。建設基于Proteus技術的仿真學習工作站，要將其綜合性充分體現出來，要圍繞專業(yè)精品課程建設提煉典型工作任務，以綜合性項目任務來完成系統化工作過程課程的教學，同時，提供創(chuàng)新平臺，為優(yōu)秀學生提供創(chuàng)新、發(fā)展的空間［5］。

（3）整體性和先進性?；赑roteus技術的仿真學習工作站建設，要與整個專業(yè)學習工作站或公共實訓基地建設全局相同步，要把仿真學習工作站建設放到專業(yè)建設的大環(huán)境中去，與其他建設內容相協調和匹配，特別是在改造而不是新建時，更要考慮仿真學習工作站如何合理嵌入原有體系中，如何彰顯特色，如何提升整個專業(yè)學習工作站的內涵等。

建設時，要考慮到未來發(fā)展需要，在建設內容上要體現現代企業(yè)生產力發(fā)展水平，符合現行國家職業(yè)工種標準，與專業(yè)發(fā)展方向相一致；在建設的形式上要多功能、開放式［6］，來保證仿真學習工作站的可持續(xù)發(fā)展；同時，要配套建設仿真學習工作站的維護管理更新體系，以保證仿真學習工作站的先進性。

2 基于Proteus技術的仿真學習工作站建設內容

基于Proteus技術的仿真學習工作站能集電子技術專業(yè)課程基本內容，能系統體現電子專業(yè)類產品設計、制造過程的一個學習和工作系統。它以Proteus技術為核心內容，以計算機網絡、專業(yè)課程體系為建設平臺，以項目課程為系統基本結構內容，實現基礎學習與綜合訓練相結合，專業(yè)教育與綜合職業(yè)能力培養(yǎng)相結合的學習、工作、創(chuàng)新平臺。構建基于Proteus技術的仿真學習工作站主要包括以下3項基本內容：

（1）構建資源框架平臺?；赑roteus技術的仿真學習工作站資源框架平臺主要有網絡信息咨詢平臺，Proteus設計、仿真軟件系統，硬件驗證及工作平臺3部分內容組成。

①網絡信息咨詢平臺。網絡信息咨詢平臺包括兩部分內容：計算機機房和學習工作站資源庫。多個計算機機房組成局域網，并通過校園網連接外網，Proteus服務端軟件安裝在該局域網的服務器上［7］。存放在工作現場的圖書、工具書、資料等組成資源庫，供學生查閱資料、自主學習研究用。對于公共實訓基地而言，可將圖書館、電子閱覽室等視作學習工作站的資源庫。

②Proteus設計、仿真軟件系統。安裝于局域網服務器上的Proteus服務端軟件，主要有智能原理圖設計子系統（ISIS）、混合模式仿真器（ProSPICE）和虛擬系統模型仿真子系統（VSM）、PCB 設計子系統（ARES）3部分組成，能高效地完成電子電路的設計、繪制、檢測、調試和仿真，并對電路進行分析，生成PCB生產文件［8－10］。Proteus設計、仿真軟件系統是基于Proteus技術的仿真學習工作站的核心內容。

③硬件驗證及工作平臺。驗證平臺主要是基于Proteus技術制作的專用實驗設備，工作平臺是指制作電子產品的小型生產系統。兩者完善了基于Proteus技術的電子產品制作的工作過程。

（2）構建基于Proteus技術的項目課程內容。根據專業(yè)課程內容和教學目標要求，以Proteus技術進行項目和課程設置，構成基于Proteus技術的仿真學習工作站的3個層次的項目、課程內容體系。

①課程類實驗。課程類實驗主要依據電子類專業(yè)課程進行建設，以Proteus虛擬實驗為主，另配置Proteus專用實驗箱供驗證。各門課程的具體實驗內容可根據課程內容依次設置。以模擬電路實驗室為例，設置的實驗內容如表1所示。

表1 模擬電路實驗室實驗項目

②綜合類制作。綜合類制作是圍繞專業(yè)教學內容設計的各種綜合性項目，主要是課程設計和綜合運用項目的制作。在實施系統化工作過程的課程教學體系中，綜合類設計主要指設計各種來源于企業(yè)典型的工作任務和項目任務。

設計綜合類制作項目要緊扣課程內容，其數量要盡可能覆蓋專業(yè)課程內容，其內容要有典型性，特別是在實施基于系統化工作過程的課程項目中，不但要求涵蓋知識點，更要涵蓋技能要求。表2是根據學習直流穩(wěn)壓電源制作的知識和技能要求，相應的Proteus技術項目。

表2 直流穩(wěn)壓電源制作Proteus項目

③創(chuàng)新類設計。創(chuàng)新類設計是一個提供設計、開發(fā)等研究性工作的平臺，其任務來源主要是學習過程中的研究、探索、企業(yè)項目、產品的開發(fā)、技術革新等。創(chuàng)新類設計能充分激發(fā)學生的學習興趣，激發(fā)學生的想象力和創(chuàng)造力，從而實現對學生綜合設計能力和創(chuàng)新開發(fā)能力的培養(yǎng)。

（3）建立運行模式與管理機制?；赑roteus技術的仿真學習工作站建設的另一項重要內容，就是建立一種能實施工學結合的人才培養(yǎng)模式，使學生綜合職業(yè)能力得到培養(yǎng)和提高，充分發(fā)揮學生創(chuàng)造性的運行模式和管理機制［11］。

①建立理論與實踐、教學與科研、學習與創(chuàng)新、培訓與鑒定為一體的多元化運行模式。以Proteus技術為主線，建立理論與實踐、教學與科研、學習與創(chuàng)新、培訓與鑒定為一體的運行模式，在實現“做中學，學中做”的教學活動同時，通過提供服務、開放場地，為社會、企業(yè)提供專業(yè)技術共享平臺，實現多元化運行。

②建立開放式管理機制。建立開放式管理機制是指以開放、可持續(xù)發(fā)展理念，建立對課程項目、運行模式、開放時間、資源提供、隊伍建設、考核評價體系等的各項管理制度［12］。例如：提供開放式的視聽材料、配套教材、講義、課件等課程資源供學生選擇使用；向社會開放仿真學習工作站，提供培訓平臺等。

3 基于Proteus技術的仿真學習工作站建設思路

各類院校在建設基于Proteus技術的仿真學習工作站時，應針對不同類型教學目標群體和人才培養(yǎng)方案，有所側重地設計建設目標，并根據建設場地、資金條件和專業(yè)發(fā)展情況等，盡可能在有限范圍內建成特色鮮明的仿真學習工作站。

（1）研究型本科院校基于Proteus技術的仿真學習工作站的建設思路。此類院校建設目標側重于研究和開發(fā)，建設重點在課程實驗和創(chuàng)新設計，建設特色是精品課程的開發(fā)［13］和豐富的硬件資源。

（2）職業(yè)類院?；赑roteus技術的仿真學習工作站的建設思路。職業(yè)類院校側重于培養(yǎng)學生綜合職業(yè)能力，其目標在于技能型人才培養(yǎng)，建設重點在課程實驗和綜合性制作，建設特色是工學結合、一體化項目課程教學，體現“做中學，學中做”的理念［14］。

（3）區(qū)域性公共實訓基地基于Proteus技術的仿真學習工作站的建設思路。應有別于各類院校，建設重點應突出公共實訓基地的綜合性、先進性和創(chuàng)新性，建設特色是依據國家職業(yè)標準和企業(yè)需求開設的各類職業(yè)技能訓練和職業(yè)工種技能鑒定工作。

4 結束語

基于Proteus技術的仿真學習工作站，其仿真和學習功能，給電子類專業(yè)的教學帶來了全新的理念，給實驗室、實訓室建設帶來了新的模式，必將對培養(yǎng)學生綜合職業(yè)能力和創(chuàng)新能力，提升實驗、實訓質量水平，起到積極作用。

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