淺析Proteus仿真軟件在中職電工技術基礎教學中的應用

鄭玉瓊

摘 要 通過分析中職電工技術基礎教學中存在的問題，提出在該教學中采用Proteus仿真軟件的解決方法，并分析應用效果。

關鍵詞 Proteus仿真軟件；電工技術；中職

中圖分類號：G712 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）01-0032-02

1 引言

電工技術基礎課程是中職院校中電氣、機電類專業尤為重要的專業基礎課程，該課程可為后續深入學習電子技術等課程打下堅實基礎。由于電工技術基礎課程具有較強的理論性和實踐性，但中職學生通常素質較差，因此，該課程教學效果欠佳，不僅教師教得費勁，學生也不能良好地吸收知識，嚴重影響了后續課程的學習效果。中職院校教師需深入探究該課程，以提高教學質量[1]。為了使學生能更好地掌握電工技術基礎課程的知識，增強教學效果，本文主要探討Proteus仿真軟件的課堂教學效果，以促使學生能更直觀地進行仿真訓練，從而有效理解難懂的理論教學，并融會貫通，以增強電工技術基礎課程教學效果。

2 中職院校學生、就業現狀分析

學生現狀 電工技術基礎課程涉及的知識面較廣且難度較高，教學內容通常抽象、難懂，要求學生具有較高的邏輯思維以及抽象思維能力，因此，學生學習該課程較為困難，不易掌握，如何讓中職學生更輕松地理解這門課程就成為現在教學的難題。傳統的教學方法通常是以“教師主講，學生聽”的方式進行，讓學生被動接受晦澀難懂的知識，學生在不能理解該課程時，僅學習皮毛，如定義、名稱之類，不能將該課程在實踐中運用自如。

就業現狀 由于社會快速向信息化、科技化發展，因此大量需求各方面的高技能人才，這要求學生不僅具備扎實的理論基礎，還需具備較強的創新、動手能力。電工技術基礎同樣是一門實踐性較強的課程，學生在學習該課程時，不僅可以提高動手能力，也能培養創新能力，是一門尤為重要的基礎課程。

3 Proteus仿真軟件在中職電工技術基礎教學中的應用價值

目前常用的電路仿真軟件較多，如早期的EWB系列、Multisim系列以及Proteus系列等。EWB系列具有占用系統資源較小、簡單方便的優點，在此基礎上進行升級后就是Multisim系列。EWB系列、Multisim系列在目前的電路、電工技術課程教學中的應用較廣，但也存在一些缺點，如仿真功能弱、互動性差等。Proteus系列在教學中通常用以實現微控制器系統軟件及硬件仿真，雖然功能更強大，但初學者較難上手，不過在初學者加強對Proteus的練習后，自然可以得到解決。

Proteus系列具有實現電子電路交互式仿真的巨大優點，且交互性更強，電路的運行也可更直觀、形象地展示于學生面前[2]。在教學時，教師可帶領學生進入Proteus實驗室，每位學生平均分配一臺電腦。教師可在課堂上對學生使用Proteus仿真軟件的連接、調試等進行指導，并激發學生利用該軟件學習電工技術基礎課程的興趣，加深對課程的理解。

4 Proteus仿真軟件概述

Proteus仿真軟件是一個將實物仿真與電路分析相結合的平臺，具有強大的仿真、分析功能，將多種功能集于一身。該軟件具有較多的性能特點，主要有：

1）具備>27 000個仿真元器件；

2）不僅具備多樣激勵源，還支持信號以文件形式輸入其中；

3）具備多種虛擬儀器，且軟件的面板操作更加逼真；

4）具備更加生動的仿真顯示；

5）具備高級圖形仿真功能；

6）具備單片機協同仿真功能。

5 Proteus仿真軟件在中職電工技術基礎教學中的應用

在對學生進行電工技術基礎教學過程中會用到較多基礎元器件知識，如電阻器、電容器、電感器等，也會用到較多基礎理論知識，如直流電路、單相交流電路、三相交流電路等。僅靠教師進行枯燥乏味的講解，學生很難對這些知識進行深刻理解，但通過使用Proteus仿真軟件則可較好地解決這些問題[3]。下面將舉部分實例來說明在中職電工技術基礎教學中應用Proteus仿真軟件的情況。

在基爾霍夫定律教學中的應用 上課時先指導學生學會對Proteus仿真軟件的基本操作，然后讓學生根據教材上的電路圖開始操作：將基爾霍夫定律的驗證電路繪制于Proteus仿真軟件的原理圖編輯窗口上，并顯示出各支路中的電流值，通過在Proteus仿真軟件電路圖中三個支路上的電流，使每個元器件上的電壓能一目了然地呈現于學生面前，再指導學生對電路圖進行分析。

首先計算電流，可根據電流流入為正、流出為負來計算，也可以電流流入為負、流出為正計算，得出電流的代數和為0；然后對右回路各元器件的電壓代數進行計算，計算結果顯示其和依然為0。因此，通過運用Proteus仿真軟件可得出結論：流入流出一個節點的電流代數和在任意時刻均等于0，將回路內各段電壓閉合的代數和也恒等于0。

為鞏固該結果的可信度，可讓學生再次使用Proteus仿真軟件對電阻、電壓源的數值進行改變，并再次觀察，得出同樣的結果。當學生基本理解定理后，可在電路圖上人為設置障礙，如阻值增大、短路、開路等，并讓學生采用Proteus仿真軟件對其數據進行分析、計算，自行找出故障原因，以對該課程進一步理解。

電容的充放電及電感的電磁效應電路仿真

1）電容的充放電電路仿真。與課本上的電容充放電仿真電路圖像對照，運行Proteus仿真軟件，閉合課本圖中的SW2，保持斷開SW1，可看到正在對電容充電的電池，AM1上出現逐漸減小的電流讀數，而VM1上則出現逐漸增大的電壓讀數，同時可于C1上查看到正負端電荷累積。將SW2斷開，并閉合SW1，可觀察到電容的放電情況，發現AM2上流過的電流以及被點亮的燈泡，且AM2的讀數在逐步減小，燈泡也逐漸變暗，直至放完電荷，燈泡完全熄滅。通過在Proteus仿真軟件中觀察這一充放電過程，可更靈活、深刻地理解該知識點。

2）電感的電磁效應電路仿真。與課本上的電感的電磁效應仿真電路圖相對應，并運行Proteus仿真軟件，可發現電流變的讀數快速增加，增加至某一值后點亮燈泡，同時電流表的讀數繼續增加。隨后讀數的增加幅度逐漸變緩，直至穩定下來，燈泡則被持續點亮。如電感值為1000 H時，則可長時間達到穩定值，且穩定值與燈泡的電池內阻、電阻均存在一定關聯。Proteus仿真軟件可幫助學生更好地理解電感器的特性。

作業鞏固 當學生對課堂上所學的電工技術基礎知識有初步理解后，則可給予他們作業習題對其基礎知識進行鞏固。但既往學生完成習題后，不能自行檢查對錯，僅能在交給教師后由教師來檢查。有Proteus仿真軟件后，學生可將題目在Proteus仿真軟件中進行檢測，自行檢查，這種方法比讓教師來檢查更能鞏固知識，并進一步提高動手能力。

教學效果評價 教師可在學生進行仿真操作時觀察其熟練度以及對知識點的理解度，根據學生在課堂上的表現進行量化評分。同時，教師可根據學生對Proteus仿真軟件的運用熟練程度進行評價。Proteus仿真軟件使抽象的概念、理論知識變得形象、具體，學生也更易接受，理解難點。當學生能夠順利理解難點后，會更愿意去主動學習，把學習過程當作有趣的游戲，從而顯著提高教學質量。另外，學生通過Proteus仿真軟件獲得更加扎實的理論基礎與動手能力，也進一步提高了自身創新能力，成長為符合社會發展需求的技術型人才。

6 結語

Proteus仿真軟件能對電工技術基礎的理論環節進行仿真，將難以理解的知識通過實踐變得更易吸收，同時也縮短了從理論到實踐的過程，有效提高了教學質量以及學生的學習興趣，使學生能從學習實踐中體驗到學習的樂趣，增強學習自信心。另外，在電工技術基礎教學中應用Proteus仿真軟件時需注意以下幾點。

1）教師需在進行演示教學前就畫好相關電路，并進行完整演示，使學生在課堂中能看到教師熟練講解、操作，并以教師為榜樣進行實踐操作，避免讓學生看到不完美的操作效果，打擊其學習積極性。

2）在Proteus仿真軟件的電路仿真實驗中，需注意指導學生首先學會如何在軟件中快速查找實驗電路圖所需元器件，以加快學生繪制實驗電路圖的速度，節省學習時間，并快速連接虛擬儀器，進入仿真實驗，體會由仿真實驗帶給學生的成就感、自信心，從而進一步激發學習積極性。

綜上所述，在中職電工技術基礎教學中應用Proteus仿真軟件，具有較大的教學意義，其教學效果較傳統教學方法更好，并能克服傳統教學帶來的課堂枯燥無味、難于理解的弊端，讓學生親自實踐，激發其學習興趣，開拓思路，提高學習分析能力及動手能力。

參考文獻

[1]黃山，吳飛青.Proteus軟件在《電工電子學》實驗中的應用[J].電子制作，2012（8）：99-100.

[2]武玉升.Proteus仿真軟件在《電工基礎》項目化教學改革中的應用[J].電子世界，2015（18）：161-162.

[3]劉春龍.Proteus仿真軟件在《電工基礎》教學中的應用[J].師道·教研，2016（4）：102.