數字電子技術實踐教學中引入仿真教學改革探討

劉小兵

摘 要：本文通過多年的教學經驗總結出在現階段中數字電子技術實踐教學中不足之處，并針對不足之處提出了教學引入Proteus仿真教學改革，論證引入仿真教學時各種優勢，并引入實踐教學實例加以說明。

關鍵詞：數字電子技術 實踐教學 Proteus；仿真

數字電子技術是電子類專業的基礎課程，數字電子技術學習情況將直接影響后續課程的學習，所謂的萬丈高樓平地起。所以好的基礎對后續課程的學習和學生將來的專業發展都起到至關重要的作用，在職業教育學校中，學生理論是以夠用為度，重點是學生的理解與應用能力的培養。但是由于現數字電子技術實踐教學中還存在許多不足，對于數字電子技術的實踐教學有所制約。

1.數字電子技術實踐教學中的不足

在數字電子技術實踐教學中主要存在的不足有：（1）在數字電子技術教學過程中由于條件限制以及老師的觀念沒有跟上，雖然教育部一再強調要提高實踐教學課時，但由于講理論比帶實操相對簡單些，所以在數字電子技術課程中理論課時要遠大于實踐課時量。（2）電子技術是一門前沿科學發展速度迅猛，在實驗室中的實驗儀器設備因為電子科的發展可能剛引進的新設備過幾年之后將要面臨被淘汰，如果再次改理購買新的實驗儀器設備和實驗器材就會使的學校的設備投入成本增高。（3）數字電子技術課程中所需要的元器件非常多，為了保證數字電子技術課程實踐教學正常運行就需要不斷補充新的實驗材料，實驗成本相對較高，同時也給學校對元器件的管理和維護帶來的巨壓力，我們學校就用一個專職的教師對元器件進行管理，但有時還是不能滿足學生的實踐課堂需求。（4）數字電子技術實踐教中的場地是固定的，學生只的上課時才能到實驗室去進行實踐操作，因此實踐的時間也是有限制的，這樣就不便于學生去充分的觀察和分析實踐的過程，對學生的技能提高帶來的了限制。再者由于時間不充足，一般老師都會把實踐內容計劃得很好，學生只能去驗證理論課中知識點。（5）學生創新與創造能力培養不足，每次實踐課老師都會將本次課所要用的實驗元器件及設備準備好，如果學生有什么新的想法要去實證一下，所以設備限制不能實施，同時因為是新的想法如果實踐效果不理想還有可能會帶來設備元器件的損壞。這樣就限制了學生的學習空間，也可能會影響學生的學習興趣與積極性。針對以上的不足之處，我們在教學過程中引入了EDA仿真軟件-Proteus，這能有效的改善教學中的足之處。

2.Proteus軟件及教學引入優勢

Proteus仿真技術的優勢在于（1）功能強大。它可以實施電工技術中的所有電路仿真，模擬電子線路的電路仿真，數字電子技術中的電路仿真以及微處理器中的程序仿真運行都可以實現，他是一個電子類專業的多功能實踐平臺。（2）先進性、開放性。Proteus軟件提供超過27000多個仿真器件，基本涵蓋了模電所需要的所有器件，它能提供多樣的激勵源和豐富的虛擬儀器，并且軟件還在不斷升級確保軟件中的元件庫能與電子技術行業發展保持同步，同進還可以加入第三方元器件模型，也可以自己去創建相關模型放入軟件中進行運作。（3）運行管理方便。該軟件雖然提供了大量與實踐一致的元器件和設備，但都是建立在仿真技術上的，所有的元器件與設備都是安裝在計算機中，學生操作也只要提供計算機就可以了，而且每次實踐課時所有的元器件與設備都可以提供給學生使用，不存在為不同的實踐課程準備不同的設備元器件的情況，而且學生在實踐操作的過程中都是無損耗的，學生可以根據自己的想法任意去構建電路，實現自己的想法。這樣能培養學生的創新力。（4）投入成本低。只要求有計算機和軟件就可以實施，現在計算機普及率比較高，大部分學生都擁有計算機所以學生自己也可以實施，學生在進行數字電子技術實踐操作可以隨時隨地的進行了。學生實踐的機會也大大增多。

3.數字電子技術實踐教學實例分析

如果我們要設計一個按自然態序編碼的同步六進制加法計數器，根據題目的要求可以分析后得到驅動方程為：J0=1，K0=1；J1=n2Qn0，K1=Qn0；J2=Qn1 Qn0，K2=Qn0；

由于驅動方程可以畫出邏輯圖如圖1所示：

圖1 電路原理圖

圖形仿真后的結果如圖2所示，仿真的波形圖與分析得出的狀態圖完全一致，說明設計的電路實現了設計要求。

圖2 仿真圖

這只是教師的一個設計思路和設計電路圖，如果學生有新的更好的想法比方說用其它類形的觸發器或者其它的集成電路實現，學生完全可以自己在課后操作，可以將自己設計好的電路圖通過網絡與老師或其他人討論。

4.總結

我們通過在數字電子技術教學中引入Proteus技術后學生的上課積極性明顯提高，學生可以很直觀的看到實踐過程，而且每個學生都可以按照自己的想法去實施，也提高了學生的創新能力和自學能力。在仿真教學中存在的不足之處是仿真在大部分時間是與實際一致的，但在一些突發時事件上還是要用實際的電路去驗證的。

參考文獻：

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本論文為湖南省職業院校教育教學改革研究項目，課題編號：ZJB2013083