淺談Proteus仿真軟件在“電工學”教學中的應用－IT工程師數位筆記本

文章出處

（安徽科技學院機械工程學院，安徽鳳陽 233100）

　　摘要：“電工學”作為高校非電類專業的一門專業基礎課程，有著重要的地位；是學習其他專業課程的基礎。為適應應用型本科高校建設的要求，本文對電工學的教學提出了一些建議。指出了應用型本科高校目前在“電工學”課程教學中存在的主要問題，重點介紹了Proteus在電工學課堂教學中的應用。通過Proteus仿真使抽象的理論知識變得更為直觀易懂，對學生理解課堂知識有很大的促進作用，同時提高了學生學習的積極性。
　　關鍵詞：Proteus；仿真；電工學；教學
　　中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）49-0256-02
　　一、引言
　　電工學是應用型本科高校機械類專業的一門重要的專業基礎課程。學習完本課程要求學生掌握一定的電路原理，同時掌握一些重要電子元器件的應用。如何使學生更快速、直觀地理解所學知識，同時應用到實踐中去。已成為應用型本科高校研究教學方法、改進教學手段的重要課題[1]。
　　二、應用型本科高校目前“電工學”課程教學中存在的主要問題
　　1.教學方式單一，目前主要以板書結合多媒體的方式進行教學。由于一些電路知識比較抽象，學生在理解上有一定的困難。
　　2.實驗課程方面比較薄弱，實驗課時少，深度不夠。缺乏綜合性、設計性的實驗教學。使得學生對知識的學習比較淺顯，很難深入。
　　三、Proteus仿真軟件在電工學教學中的優勢
　　1.界面直觀。傳統教學方法一般采用講授式，而電路的理論比較抽象，學生感覺比較難理解。而采用Proteus仿真軟件相結合，可以使學生很快的對知識進行理解，同時還能抓住學生的注意力，提高學生學習的興趣[2-3]。
　　2.強大的仿真元件庫。Proteus中仿真元件比較多，能夠滿足電工學課程所有實驗，同時該軟件上手比較快。學生也可以課下對一些電路原理進行驗證，或者課余時間可以做一些自己比較感興趣的小發明、小設計。對提高學生的動手能力有很大的幫助。
　　3.有助于合理利用�W校資源。在實驗資源比較緊缺的條件下，可以把一部分實驗放到機房進行，在機房學生可以充分發揮自己的想象做一些設計類的實驗。這樣大大避免了學校硬件設施緊缺的問題[4]。
　　四、Proteus仿真軟件在電工學教學中的應用
　　1.輔助課堂教學――基爾霍夫定律的驗證。
　　①基爾霍夫電流定律的驗證。根據基爾霍夫電流定律，電路如圖1所示，對于結點A，流入該節點的電流之和等于流出該結點的電流之和[5]。
　　選回路1進行驗證應符合：I1+I2=I3
　　帶入數據得：
　　-1.2mA+4.8mA=3.6mA
　　因此，符合基爾霍夫電流定律。
　　②基爾霍夫電壓定律的驗證。根據基爾霍夫電壓定律，電路如圖2所示，沿回路1的巡行方向，各段電壓的代數和恒應等于0。
　　選回路1進行驗證得：-6V+（-1.2V）+7.2V=0
　　因此，符合基爾霍夫電壓定律。
　　2.TTL集成與非門控制特性。TTL集成與非門控制特的驗證如圖3所示，74LS00是集成與非門，S1是頻率為1KHZ，幅度為5V的方波信號，送入與非門的2端，當控制端1加上5V的高電平時，用示波器觀察輸入端2和輸出端3的波形，比較兩者的相位。
　　數字示波器中出現如圖4所示的方波波形，觀察可知輸出波形是和輸入波形相位相反的方波，即與非門的邏輯功能“有0出1，全1出0”。
　　3.綜合設計性實驗――八路搶答器。Proteus解決了綜合設計性實驗耗材短缺的問題，以一個八路優先搶答電路為例，讓學生在查閱資料的基礎上設計電路，其中一種方案如圖5所示。
　　當S1-S8中有開關按下時，數碼管顯示相應的開關號數，同時蜂鳴器響。搶答成功后再按其他按鈕，顯示不會變，除非按下復位鍵，進行復位清零。該電路綜合了譯碼器、數字顯示電路和555多諧震蕩電路為一體，能夠提高學生綜合運用知識的能力。
　　五、結束語
　　本文針對“電工學”這門課程，學生在學習中普遍反應的課程抽象、難理解的問題，提出了一種新的教學方法，即在課堂教學中引入仿真分析，使教學內容變得直觀易懂，激發了學生的學習興趣，同時解決了學校硬件資源短缺、綜合設計性實驗難以實現的問題。
　　參考文獻：
　　[1]羅廷芳，南江，李偉.NI Multisim 10在電工電子技術教學中的應用[J].電子設計工程，2012，20（6）.
　　[2]王留芳，董德禮，周拓宇，等.多模式、多層次電子電工實踐教學改革的探索與實踐[J].實驗室研究與探索，2011，30（3）.
　　[3]吳曉榮.Multisim在電子技術實驗教學中應用的研究[J].天津師范大學學報：自然科學版，2001，21（2）.
　　[4]吳根忠，李劍清.基于Multisim的電工學虛擬實驗教學[J].實驗室科學，2011，14（3）.
　　[5]秦曾煌.電工學[M].第7版.北京：高等教育出版社，2010.
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