基于计算机仿真技术的电子技术教学方法探索

摘要：“电子技术”课程是一门重要的技术基础课，其教学内容和教学方法的改革一直在进行中。针对这门课的特点，将计算机仿真技术引入教学，结合笔者教学实践，提出了新的教学方法，对基于PROTEUS的电子技术仿真教学方法进行了探讨。

关键词：PROTEUS；计算机仿真；电子电路；教学方法

中图分类号：TN702文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2008)25-1611-02

Researching on the Teaching Method of Electronic Technology Based on the Computer Simulation Technique

REN Wen-xia, LV Wen-zhe, ZHANG Hui-li

(Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang 050018, China)

Abstract: "Electronic Technology" is a significant fundamental course of technology. Its teaching contents and methods have been reforming at all times. In view of this course's characteristic, the computer simulation technology is used in this article, unifies the author's teaching practice, the new teaching method is proposed. The teaching methods have been discussed that are based on PROTEUS electronic simulation technology.

Key words: PROTEUS; computer simulation; electric circuit; teaching method

1 引言

随着计算机在人们日常生活和工作中的日益普及，计算机辅助教学是当今教育领域的重要内容，是实现教育现代化的重要手段。计算机仿真技术应用于教学是教育技术发展的一个飞跃。计算机仿真技术进入高校教学是必然趋势。如何将现代先进科学技术应用于教育教学，以达到优化教学过程，增强教学效果，提高教学效率和质量是教育技术学研究的重要内容之一。计算机仿真软件PROTEUS的出现和发展为先进教育理念与电子电路课堂教学的结合提供了良好的条件。因此，我们探究基于PROTEUS的电子技术课堂教学方法。

电子技术课程是自动化、通信及电子信息工程专业最重要的技术基础课程，而且又是工程性、实践性非常强的课程，由于授课内容理论性强、抽象、不易理解，造成了学生对学习缺乏兴趣，这些因素均在一定程度上影响了教学效果。针对该课程理论性和实践性都很强、学生学习比较困难的特点，笔者积极进行教学方法改革的探索，灵活运用多种先进的教学方法，有效地调动学生的学习积极性，促进学生的积极思考，激发学生的潜能，注重对学生知识运用能力和创新能力的培养。

2 PROTEUS简介

PROTEUS它是EDA（Electronic Design Automatic）工具的一个电子电路分析与实物仿真软件，是由英国LabCenter Electronics公司开发的。PROTEUS不仅是模拟电路、数字电路、模/数混合电路的设计与仿真平台，更是目前世界上最先进的、最完整的多种型号微控制器系统的设计与仿真平台。它真正实现了在计算机上完成从原理图设计、电路分析与仿真、单片机代码及调试与仿真、系统测试与功能验证到形成PCB的完整的电子设计、研发过程。PROTEUS在Windows环境下有一个完整的集成化环境，它将原理图的创建、电路的分析测试、结果的图表显示等全部集成到同一个电路窗口中。在搭建电路之前，采用PROTEUS仿真软件进行虚拟测试，可使实验方法和手段现代化，扩展实验容量，提高实验效率[1]。

3 教学方法

为了能激发学生的学习兴趣和激情，笔者将现代电子设计思想贯穿在教学中，以全面提高学生的应用能力为目的，经过多年经验的积累提出了“理论＋仿真＋实践”的“三位一体”的教学方法。这种教学方法在原来“理论＋实践”的基础上融入了“计算机仿真”概念，使学生学习的同时提高了学生的学习热情和电子设计的能力。可以进一步培养学生理论与实践相结合的感知、认知能力，使其在动手操作能力，分析问题、解决问题能力等方面有一个大的提高。

3.1 理论授课采用多媒体和传统教学方式相结合的方式

传统的板书教学虽然教学方法单调，教学手段简单，但也积累了不少宝贵的经验：板书的规范美观，语言表达的优美，讲课节奏的流畅，师生交流的融洽[3]。这些优势应继承和发扬。在利用多媒体课件授课时，教师必须找准与课件的切入点，并在必要时添加板书解释，增加教师与学生直接交流，气氛亲切，反馈信息直接，学生也有时间思考和做笔记。

3.2 理论教学和电路仿真相结合

讲授内容、现场演示相结合的方法，在利用多媒体课件的同时又引入了形象直观的PROTEUS软件。当课堂讲解内容涉及需要实验演示电路时，调用事先建立PROTEUS电路文件进行现场演示，使学生清楚的看到演示的结果，从而改变了传统的“填鸭式”课堂教学方式，激发了学生的学习的兴趣。学生由被动的接受转变为了主动的学习，在轻松热烈的气氛中启发了思维，学会了如何分析问题解决问题，增强了应变能力。例如在讲授555定时器构成的多谐振荡器电路时，采用了PROTEUS电路仿真。电路如图1所示。

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图1 555定时器构成的多谐振荡器 图2 电路仿真结果

电路中通过示波器和计数器两个虚拟仪器，学生可以清楚地看到输出信号的波形和频率如图2所示。

如果改变555定时器控制端的控制电压，则输出信号的波形和频率如图3所示。

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图3 增大控制电压后的仿真结果 图4 异或门逻辑功能的仿真电路

3.3 电路仿真和实验相结合

实验教学是树立学生工程实践概念，培养学生发现问题、分析问题和解决实际问题的能力，启迪学生提高综合应用能力、孕育创新意识的最佳途径。在实验过程中，一改往日的教学方法教师不再像从前那样“抱着学生走”，使他们由“被动验证”向主动“设计研究”型转变。在实验内容上，我们在重要章节中的重要部分设立综合性的实验课课题，考察学生对知识的综合应用能力；在实验方法上，我们把计算机仿真与实验内容结合起来，同一个题目要求先在计算机上用PROTEUS软件进行仿真，然后再在实验台上进行实际设计，调动了学生的积极性。有许多学生将PROTEUS软件装到自己计算机上，搞起了自己的设计。图4所示的电路是学生所做的异或门逻辑功能的仿真电路。通过改变电路中输入信号的逻辑值，学生清楚地看到电路的输出信号，充分理解异或逻辑功能的特点，为实验室做实验打下了良好的基础。

4 结论

经过笔者多年的教学实践，这种教学方法得到了学生的一致好评，教学效果良好。通过教学，培养了学生的电子电路设计思想，增强了理论联系实际、独立工作能力，并有利于学生开阔眼界，活跃思维，锻炼提高实践技能，提高了学生的创新思维能力和科研能力，促进了学生综合素质的发展，使素质教育迈上了一个新台阶，当然改革需要进一步深化，我们仍在努力探索。

参考文献：

[1] 周润景, 张丽娜, 等. PROTEUS入门使用教程[M]. 北京:机械工业出版社,2007.

[2] 阎石, 金国芬, 等. 数字电子技术基础[M]. 北京:高等教育出版社,1998.

[3] 陈蔚, 刘原, 管金云. “模拟电子技术”课程教学方式的探讨[J]. 电气电子教学学报,2003,(6):102-104.