基于Proteus仿真的電工技術(shù)教學(xué)改革

李暉　趙明　張玉茹　蘇曉東　姜海濤

摘 要：傳統(tǒng)電工技術(shù)教學(xué)過程中，更多注重的是基于理論的形式教學(xué)，相對(duì)枯燥，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高；且由于實(shí)踐操作過于集中，學(xué)生難以準(zhǔn)確完成，實(shí)驗(yàn)效果不佳。通過在理論教學(xué)和實(shí)踐操作過程中引入Proteus仿真環(huán)節(jié)，作為理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)樞紐，豐富課堂教學(xué)視覺沖擊，完善實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確精度，提高電工教學(xué)效果，實(shí)現(xiàn)學(xué)生整體能力的躍升。

關(guān)鍵詞：Proteus；仿真；電工技術(shù)；教學(xué)改革

電工學(xué)是一門工科非電專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課程，其主要任務(wù)是為學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)和從事工程技術(shù)工作打好電工技術(shù)的理論基礎(chǔ)，受到必要的基本技能訓(xùn)練。學(xué)好電工技術(shù)相關(guān)課程，不僅可以解決現(xiàn)實(shí)生活中電類相關(guān)難題，更有助于推動(dòng)相關(guān)技術(shù)發(fā)展。[1]在電工學(xué)課程理論和實(shí)踐教學(xué)過程中，引入Proteus仿真教學(xué)方法，生動(dòng)化理論教學(xué)，系統(tǒng)化實(shí)踐操作，深化傳統(tǒng)技術(shù)教學(xué)改革，不僅提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，更可以保證課堂教學(xué)效果，最終實(shí)現(xiàn)教學(xué)相長(zhǎng)，提高教學(xué)效果。

1 傳統(tǒng)電工技術(shù)教學(xué)存在問題

（1）理論教學(xué)至上。傳統(tǒng)電工技術(shù)教學(xué)過程中，理論教學(xué)學(xué)時(shí)比重較大，更多流于形式化教育，這種教學(xué)方式正是學(xué)生從小到大普遍采用的學(xué)習(xí)方式，缺少創(chuàng)新性，因此學(xué)生注意力很難集中，無法充分調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性。

（2）實(shí)踐教學(xué)薄弱。實(shí)踐教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：一是實(shí)踐操作過于集中，時(shí)間較短，同時(shí)學(xué)生實(shí)驗(yàn)速度緩慢，往往課堂時(shí)間半數(shù)學(xué)生無法完成實(shí)驗(yàn)，或完成實(shí)驗(yàn)但未能充分理解，實(shí)驗(yàn)效果不佳；二是實(shí)驗(yàn)操作預(yù)習(xí)不充分，實(shí)驗(yàn)過程錯(cuò)誤較多，容易造成儀器儀表損壞，而這種儀器損壞對(duì)于學(xué)生實(shí)驗(yàn)心理會(huì)造成影響，畏首畏尾，積極性受到較大影響。

2 基于Proteus仿真的電工技術(shù)教學(xué)改革

2.1 Proteus仿真在理論教學(xué)中的應(yīng)用

在電工技術(shù)教學(xué)過程中，引入感性直觀的Proteus仿真教學(xué)方式對(duì)于改善相對(duì)抽象的理論分析有著重要的意義。很多抽象知識(shí)點(diǎn)利用仿真直觀表示，對(duì)于學(xué)生來說，其教學(xué)效果不亞于一次生動(dòng)的課堂實(shí)驗(yàn)。本文以經(jīng)典戴維寧定理為例，分析仿真教學(xué)的優(yōu)勢(shì)。[3.4]

戴維寧定理是一個(gè)相對(duì)抽象的定理，通常在理論教學(xué)過程中不易被學(xué)生們理解。我們利用Proteus軟件仿真實(shí)現(xiàn)定理，仿真電路如圖1（a）所示。

運(yùn)行結(jié)果證明戴維寧定理的正確性。在仿真演示的強(qiáng)化下可使學(xué)生加深對(duì)戴維寧定理的理解。

2.2 Proteus仿真在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

傳統(tǒng)電工技術(shù)教學(xué)過程中，電路復(fù)雜，設(shè)備新穎，學(xué)生在驗(yàn)證電路理論之前，需要花費(fèi)相對(duì)較多的時(shí)間去熟悉實(shí)驗(yàn)儀器，以避免操作錯(cuò)誤。Proteus仿真方法由于其使用簡(jiǎn)單，不局限于實(shí)驗(yàn)室，因而可以從一個(gè)側(cè)面改善上述情況。

學(xué)生在實(shí)驗(yàn)之前通過仿真提前熟悉實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)步驟和設(shè)備使用方法，先仿真后實(shí)物的方方法大大提高了學(xué)生實(shí)驗(yàn)的成功性。[5]

例如一階電路響應(yīng)實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)之前通過仿真搭建一階RC積分電路，如圖3所示。利用虛擬儀器中的示波器（OSCILLOSCOPE）觀察電路響應(yīng)結(jié)果，分析參數(shù)變化對(duì)輸出波形的影響。學(xué)生不僅可以提前分析電路，熟悉示波器的使用，更可以掌握時(shí)間常數(shù)的真正含義，一舉多得。

3 結(jié)語

在傳統(tǒng)電工技術(shù)教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)中引入Proteus仿真教學(xué)方式，不僅可以增加理論授課的生動(dòng)性，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)過程的成功性，還能夠排除學(xué)生電工畏難心理，提高元件和設(shè)備的使用率?；赑roteus仿真的電工技術(shù)教學(xué)改革，使軟件仿真和硬件設(shè)計(jì)有機(jī)地結(jié)合起來，對(duì)后期專業(yè)課程學(xué)習(xí)和課外創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)設(shè)計(jì)同樣有著積極的推動(dòng)作用，在電工技術(shù)教學(xué)持續(xù)改革過程中發(fā)揮了重要的作用。

參考文獻(xiàn)：

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[3]張興初，孫志兵，侯繼紅.淺談基于Proteus實(shí)測(cè)的模擬電子技術(shù)教學(xué)設(shè)計(jì)[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2010（7）：96.97.

[4]王曉允.基于Proteus的單片機(jī)實(shí)踐課程教學(xué)應(yīng)用[J].科技風(fēng)，2018（11）：33.34.

[5]侯俊才，傅隆生.基于Proteus仿真的電工電子技術(shù)教學(xué)改革[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2015（9）：90.92.

基金項(xiàng)目：教育部高教司產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目（項(xiàng)目號(hào)：201702064010），黑龍江省高等教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目（項(xiàng)目號(hào)：SJGY20170075，SJGY20180250），哈爾濱商業(yè)大學(xué)實(shí)踐教學(xué)改革與研究項(xiàng)目（項(xiàng)目號(hào)：SJXM2018A004）

作者簡(jiǎn)介：李暉（1985.），男，黑龍江哈爾濱人，碩士研究生導(dǎo)師，副教授，博士，研究方向：智能控制與決策。