基于Proteus技术的仿真学习工作站建设思路

许志刚

（苏州技师学院电气工程系，江苏苏州 215009）

无论是公共实训基地，还是职业类院校，在基于系统化工作过程课程［1］的教学改革中，学习工作站建设是一项重要内容。以工作任务为导向，理论与实践相结合、学习过程与工作过程融通合一、实现“做中学，学中做”［2］，是学习工作站建设的宗旨。建设学习工作站，是发展实验室、实训室和公共实训基地的一种新形式，也是有效整合职业教育资源的一个重要方向。

在电子类专业中，既有理论性很强的如模拟电路、数字电路等学科体系课程，又有各种如Protel、CPLD／FPGA、DSP等应用类课程，两类课程所依赖的实验、实训平台数量多、内容离散性大，且利用率不高、资源浪费大。为能有效整合电子类专业各门课程内容，实现理论与实践、学习与工作、研究与创新的融通合一，引入了Proteus技术，来构建电子类专业的仿真学习工作站。

Proteus是英国Labcenter公司开发的一款集电子线路设计、仿真、编程、调试和PCB制作的功能强大的电子EDA 软件，其简单、易入门的原理图设计和特有的交互仿真功能，尤其是微处理器仿真功能成为众多电子EDA 中的佼佼者。

1 基于Proteus技术的仿真学习工作站建设原则

根据Proteus技术的特点和学习工作站的要求，在建设基于Proteus技术的仿真学习工作站时应遵循以下原则：

（1）全面性和针对性。基于Proteus技术的仿真学习工作站，立足于电子类专业课程教学，其建设内容尽可能全面涵盖专业体系课程的教学内容和系统化工作过程的各个环节，比如咨询、计划、决策、实施、检查、反馈等［3］，全面体现相应职业领域中的各项典型工作任务［4］。要根据不同的教学目标群体做好顶层设计，如针对中职教育与高职教育，依据职业教育认知规律，制定不同的建设目标，为教学目标主体构建一个循序渐进、可持续发展的平台。

（2）综合性和创新性。Proteus技术所特有的电子线路设计与交互仿真平台、PCB 设计平台，以及硬件验证系统，体现了电子产品设计制作的各个环节。建设基于Proteus技术的仿真学习工作站，要将其综合性充分体现出来，要围绕专业精品课程建设提炼典型工作任务，以综合性项目任务来完成系统化工作过程课程的教学，同时，提供创新平台，为优秀学生提供创新、发展的空间［5］。

（3）整体性和先进性。基于Proteus技术的仿真学习工作站建设，要与整个专业学习工作站或公共实训基地建设全局相同步，要把仿真学习工作站建设放到专业建设的大环境中去，与其他建设内容相协调和匹配，特别是在改造而不是新建时，更要考虑仿真学习工作站如何合理嵌入原有体系中，如何彰显特色，如何提升整个专业学习工作站的内涵等。

建设时，要考虑到未来发展需要，在建设内容上要体现现代企业生产力发展水平，符合现行国家职业工种标准，与专业发展方向相一致；在建设的形式上要多功能、开放式［6］，来保证仿真学习工作站的可持续发展；同时，要配套建设仿真学习工作站的维护管理更新体系，以保证仿真学习工作站的先进性。

2 基于Proteus技术的仿真学习工作站建设内容

基于Proteus技术的仿真学习工作站能集电子技术专业课程基本内容，能系统体现电子专业类产品设计、制造过程的一个学习和工作系统。它以Proteus技术为核心内容，以计算机网络、专业课程体系为建设平台，以项目课程为系统基本结构内容，实现基础学习与综合训练相结合，专业教育与综合职业能力培养相结合的学习、工作、创新平台。构建基于Proteus技术的仿真学习工作站主要包括以下3项基本内容：

（1）构建资源框架平台。基于Proteus技术的仿真学习工作站资源框架平台主要有网络信息咨询平台，Proteus设计、仿真软件系统，硬件验证及工作平台3部分内容组成。

①网络信息咨询平台。网络信息咨询平台包括两部分内容：计算机机房和学习工作站资源库。多个计算机机房组成局域网，并通过校园网连接外网，Proteus服务端软件安装在该局域网的服务器上［7］。存放在工作现场的图书、工具书、资料等组成资源库，供学生查阅资料、自主学习研究用。对于公共实训基地而言，可将图书馆、电子阅览室等视作学习工作站的资源库。

②Proteus设计、仿真软件系统。安装于局域网服务器上的Proteus服务端软件，主要有智能原理图设计子系统（ISIS）、混合模式仿真器（ProSPICE）和虚拟系统模型仿真子系统（VSM）、PCB 设计子系统（ARES）3部分组成，能高效地完成电子电路的设计、绘制、检测、调试和仿真，并对电路进行分析，生成PCB生产文件［8－10］。Proteus设计、仿真软件系统是基于Proteus技术的仿真学习工作站的核心内容。

③硬件验证及工作平台。验证平台主要是基于Proteus技术制作的专用实验设备，工作平台是指制作电子产品的小型生产系统。两者完善了基于Proteus技术的电子产品制作的工作过程。

（2）构建基于Proteus技术的项目课程内容。根据专业课程内容和教学目标要求，以Proteus技术进行项目和课程设置，构成基于Proteus技术的仿真学习工作站的3个层次的项目、课程内容体系。

①课程类实验。课程类实验主要依据电子类专业课程进行建设，以Proteus虚拟实验为主，另配置Proteus专用实验箱供验证。各门课程的具体实验内容可根据课程内容依次设置。以模拟电路实验室为例，设置的实验内容如表1所示。

表1 模拟电路实验室实验项目

②综合类制作。综合类制作是围绕专业教学内容设计的各种综合性项目，主要是课程设计和综合运用项目的制作。在实施系统化工作过程的课程教学体系中，综合类设计主要指设计各种来源于企业典型的工作任务和项目任务。

设计综合类制作项目要紧扣课程内容，其数量要尽可能覆盖专业课程内容，其内容要有典型性，特别是在实施基于系统化工作过程的课程项目中，不但要求涵盖知识点，更要涵盖技能要求。表2是根据学习直流稳压电源制作的知识和技能要求，相应的Proteus技术项目。

表2 直流稳压电源制作Proteus项目

③创新类设计。创新类设计是一个提供设计、开发等研究性工作的平台，其任务来源主要是学习过程中的研究、探索、企业项目、产品的开发、技术革新等。创新类设计能充分激发学生的学习兴趣，激发学生的想象力和创造力，从而实现对学生综合设计能力和创新开发能力的培养。

（3）建立运行模式与管理机制。基于Proteus技术的仿真学习工作站建设的另一项重要内容，就是建立一种能实施工学结合的人才培养模式，使学生综合职业能力得到培养和提高，充分发挥学生创造性的运行模式和管理机制［11］。

①建立理论与实践、教学与科研、学习与创新、培训与鉴定为一体的多元化运行模式。以Proteus技术为主线，建立理论与实践、教学与科研、学习与创新、培训与鉴定为一体的运行模式，在实现“做中学，学中做”的教学活动同时，通过提供服务、开放场地，为社会、企业提供专业技术共享平台，实现多元化运行。

②建立开放式管理机制。建立开放式管理机制是指以开放、可持续发展理念，建立对课程项目、运行模式、开放时间、资源提供、队伍建设、考核评价体系等的各项管理制度［12］。例如：提供开放式的视听材料、配套教材、讲义、课件等课程资源供学生选择使用；向社会开放仿真学习工作站，提供培训平台等。

3 基于Proteus技术的仿真学习工作站建设思路

各类院校在建设基于Proteus技术的仿真学习工作站时，应针对不同类型教学目标群体和人才培养方案，有所侧重地设计建设目标，并根据建设场地、资金条件和专业发展情况等，尽可能在有限范围内建成特色鲜明的仿真学习工作站。

（1）研究型本科院校基于Proteus技术的仿真学习工作站的建设思路。此类院校建设目标侧重于研究和开发，建设重点在课程实验和创新设计，建设特色是精品课程的开发［13］和丰富的硬件资源。

（2）职业类院校基于Proteus技术的仿真学习工作站的建设思路。职业类院校侧重于培养学生综合职业能力，其目标在于技能型人才培养，建设重点在课程实验和综合性制作，建设特色是工学结合、一体化项目课程教学，体现“做中学，学中做”的理念［14］。

（3）区域性公共实训基地基于Proteus技术的仿真学习工作站的建设思路。应有别于各类院校，建设重点应突出公共实训基地的综合性、先进性和创新性，建设特色是依据国家职业标准和企业需求开设的各类职业技能训练和职业工种技能鉴定工作。

4 结束语

基于Proteus技术的仿真学习工作站，其仿真和学习功能，给电子类专业的教学带来了全新的理念，给实验室、实训室建设带来了新的模式，必将对培养学生综合职业能力和创新能力，提升实验、实训质量水平，起到积极作用。

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［1］姜大源，吴全全.当代德国职业教育主流教学思想研究［M］.北京：清华大学出版社，2007.

［2］陈宇，陈李翔，赵志群.技能振兴：战略与技术［M］.北京：中国劳动社会保障出版社，2009.

［3］欧盟Asia－Link项目“关于课程开发的课程设计”课题组.学习领域课程开发手册［M］.北京：高等教育出版社，2007.

［4］赵志群.典型工作任务分析与学习任务设计［J］.职教论坛，2008（12）：1.

［5］张文桂，陈曾川，杨平，等.建设个性化实验室，加强大学生创新精神和工程实践能力培养［J］.实验技术与管理，2008，25（5）：1－4.

［6］谢娜，钱建波，戴玉蓉，等.教学实验室开放与运行状态研究［J］.实验技术与管理，2008，27（3）：121－125，169.

［7］匡载华，邓小鹏.电子类学科专业Proteus实验室的建设［J］.实验技术与管理，2009，26（1）：155－158.

［8］Labcenter.ISIS Schematic Capture［EB／OL］.［2012－12－20］.http：／／www.labcenter.com／index.cfm.

［9］Labcenter.VSM Circuit Simulation［EB／OL］.［2012－12－20］.http：／／www.labcenter.com／index.cfm.

［10］Labcenter.ARES PCB Layout［EB／OL］.［2012－12－20］.http：／／www.labcenter.com／index.cfm.

［11］李颖，习友宝.实验教学示范中心实验室运行机制与管理模式的探索与实践［J］.实验室研究与探索，2009，28（4）：88－90.

［12］刁鸣，王松武.推进实验室完全开放的研究与实践［J］.实验技术与管理，2009，26（12）：15－17.

［13］卢达溶，汤彬，李双寿，等.基于广泛科研资源和人文资源的工程文化体验［J］.清华大学教育研究，2009，30（2）：33－38.

［14］闫启东，陈红云.交叉互动式校内生产性实训基地建设的探究［J］.实验技术与管理，2009，26（11）：120－122.