數位電子技術Proteus模擬教學改革分析論文
摘要：針對傳統教學中存在內容抽象、理論無法聯絡實踐、複雜難學等諸多問題，提出以Proteus模擬技術為基礎，從理論教學、實驗教學、實踐教學三個方面進行了改革實踐，經過幾年的實踐表明，提高了學生對本專業的學習熱情、工程實踐能力和創新能力，教學質量得到很大改善。
關鍵詞：數位電子技術基礎；Proteus模擬；教學改革
1PROTEUS軟體介紹
PROTEUS軟體是英國LabcenterElectronics公司開發的電路分析與實物仿製及印製電路板設計軟體，是一個電子設計的教學平臺、實驗平臺和創新平臺，覆蓋了電工電子實驗室、電子技術實驗室，微控制器應用實驗室等全部功能。它可以對類比電路、數位電路、微控制器及其外圍電路組成的系統模擬，並進行功能驗證，透過動態器件如電機、LED，LCD開關等，配合系統配置的虛擬儀器，實時觀看執行後的輸入輸出的效果。
2理論教學改革
根據我校地處偏遠且為農林院校的特殊情況和實際工程需要，教學內容上舍去複雜的理論分析，注重理論分析結果的應用，減少有關器件內部結構的分析過程，著重介紹器件（或整合元器件）的作用、主要引數、使用方法。全系教師根據各路反饋資訊，確定數位電路基礎、組合邏輯電路、時序邏輯電路、脈衝波形產生於整形，AD/DA和DA/AD轉換電路五大教學專案，每個大專案又分為幾個小的教學模組，同時弱化或忽略掉其它相關內容。
《數位電子技術基礎》是學生第一次接觸與以往截然不同的邏輯電路，其中涉及到很多電路的原理和繁瑣抽象名詞術語，這些無論板書或者多媒體課件，都會使學生覺得枯燥無味，喪失學習激情。如果教學時根據教學內容，在理論教學過程中利用多媒體講解原理、用法，再穿插Proteus模擬,可使理論知識直觀、形象、生動，促進學生對知識的理解和記憶。例如，剛接觸常用組合邏輯電路8線-3線優先編碼器74HC148時，學生對什麼是編碼器，選通輸入端、低電平有效等名詞一頭霧水，更難以想象對輸入的編碼其輸出是怎樣的，如果有幾路訊號同時輸入，究竟對哪一路優先編碼輸出，怎樣實現利用功能端實現擴充套件編碼？單靠多媒體講解，這些問題在學生腦海裡像一盤漿糊，一片茫然，無疑加大了學生的理解難度。這時，教師可以在Proteus介面上形象地演示編碼器74HC148的邏輯功能，如圖1所示，改變各個輸入端和控制端的輸入，即可用發光二極體形象的表現出74HC148輸出端的狀態，結合模擬現象形象講解，使得原來難以理解的晶片功能表也變得容易，會起到事半功倍之效，為後面的學習打下夯實的基礎。實踐表明，透過在課堂上現場穿插PROTEUS模擬教學，學生很輕鬆學習地譯碼器、資料選擇器、資料比較器等常用組合邏輯電路，各種觸發器、常用時序邏輯電路和555定時器的.運用，以及AD,DA轉換器，對《數位電路基礎》的畏難情緒一掃而光。
3實驗教學改革
在我校人才培養方案中該課程實驗教學10學時，因受到實驗場所、時間、裝置和管理等多方面因素的限制，幾乎不可能提供學生太多的實踐機會。而且，傳統的《數位電子技術基礎》實驗往往以驗證性實驗為主，實驗課上學生機械第按照實驗指導書連線，觀察實驗結果，完全沒有獨立思考和動手設計的機會，學生的實踐能力和創新能力被嚴重製約。自從在教學中引進PROTEUS模擬後，實驗教學也進行了大刀闊斧的改革。
首先，在講解相關理論內容時，提前給大家佈置實驗內容，要求學生利用課餘時間先進行PROTEUS模擬，並把模擬檔案傳給教師，進行檢查指導，然後實驗課上再完成硬體連線。再次，加大設計實驗力度。為了提高學生的創新能力，實驗內容不再以驗證性試驗為主，加大設計實驗內容，重點放在各種晶片的應用設計上。增加用資料選擇器設計測試輸血和受血血型匹配的電路實驗，74LS138譯碼器和與非門設計控制發電機工作的邏輯電路、電子秒錶實驗等設計型實驗。例如，圖2就是實驗時學生利用74LS153晶片設計的血型匹配電路。
圖中，A、B代表輸血者，C、D代表受血者（她們的取值00代表O型血，01代表A型血，10代表B型血，11代表AB型血），根據四個變數的取值，在輸出端用發光二極體表示是否匹配，二極體亮表示血型匹配，二極體熄滅表示血型不匹配。最後，加大實驗考核力度。為了促進學生動手做實驗的熱情，試驗成績在課程考核成績中所佔比重加大，由過去的15%，加大30%。另外，不再完全根據實驗報告和考勤給實驗成績，而是組織專門考試。學生現場抽取預先準備好的題目，當場做實驗，根據實驗結果和學生講解，教師現場給成績。
4課程設計改革
課程設計是教學中非常重要的實踐環節，是學生獲取實際工程經驗和能力，走向就業的重要途徑。但是，對於沒有實踐經驗的學生來說，設計電路的合理、正確與否沒有判斷經驗，容易造成器件和儀器的損壞，有時辛苦焊接好後，預期的設計結果也出不來，往往需要重新設計，造成大量的人力和資金浪費。但採用Proteus軟體後，每個學生相當於擁有了一個完整的虛擬實驗室，學生可在ProteusISIS視窗大膽進行電路設計、測量、除錯，修改，且在安裝實物作品前就可看到結果。模擬成功後，只要安裝正確無誤、焊接可靠、佈線合理，實際作品都會得到與Proteus模擬設計一致的結果。自從在課程設計環節引入Proteus模擬環節，學生設計的電子秒錶、數字頻率計、拔河遊戲機等作品成功率大大提高，節省了硬體投入，使學生獨立操作能力和創造力都得到了極致發揮。
5結束語
把Proteus模擬應用到《數位電子技術基礎》教學中，克服了傳統教學的不足，使得枯燥無味的理論知識變得生動起來，為數電教學質量的提高和創新性人才的培養提供了一種新的思路和方法。並且，該模擬軟體也可應用到後續課程的微控制器教學中來，為後續課程的學習打下良好基礎。
參考文獻
王玉忠.面向全面工程教育的CDIO教育探討[J].中國電力教育，2009(6):11-12.
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