Proteus仿真软件在《电工基础》项目化教学改革中的应用

青岛港湾职业技术学院 武玉升

《电工基础》课程是高职院校机电、电气类专业重要的专业基础课，该课程一般在学生升入高职后第一学期就要开设，为后续将要学习的《电子技术》、《电机与电气控制》、维修电工培训考证等专业课程和职业资格培训课程起到重要的支撑作用。由于课程的理论性和实践性很强，以及高职生源素质较差等原因，多年以来《电工基础》课程的教学效果很不理想，教师教起来费劲、学生学起来吃力，课程结束后能有一半多的学生不能很好地掌握所学内容，对后续课程的学习影响很大。为了改善《电工基础》课程的教学效果，笔者所在高职学院进行了《电工基础》课程的项目化教学改革。建设了《电工基础》理实一体教室，编写了《电工基础》项目化教材，推行了项目导向的教学模式，使《电工基础》课程的教学效果有了很大的改善。但是，在项目化教学改革过程中，我们也发现了一个重要的问题，就是课堂很大一部分的时间都用在了项目实施和分组讨论上，使得理论知识的教学缺乏系统性和连贯性，学生对必备的基础理论知识掌握不够扎实和深入。而《电工基础》课程作为学生专业学习过程中第一门专业基础课，要求学生必须能够很好地掌握必须得基础理论知识。因此，我们对如何在《电工基础》课程项目化教学改革中提高基础理论教学效果，进行了探索和实践。我们发现将Pr ot eus仿真软件应用在理实一体课堂教学和学生课外自学活动中，可以实现难懂的理论教学和直观的仿真训练有机融合，能够促进学生的课内和课外学习良好互动，从而提高《电工基础》课程的基础理论教学效果。

1 Proteus仿真软件在《电工基础》项目化教学中的应用

1.1 项目化教学实施方案

整个《电工基础》项目化教学过程必须体现“以学生为主体，以教师为主导”的原则，要以学习项目为载体，充分调动学生的学习积极性。项目实施前，要引导学生利用观看网络课程视频、查阅教材及其他参考资料等形式进行预习；项目实施过程中，学生分组完成工作任务，教师及时进行引导和考核记录；项目结束后，教师引导学生做好总结和考核工作。

1.2 Proteus软件在项目教学中的应用

在《电工基础》项目化教学过程中，项目所涉及的电路基础理论知识的教学是个难点，应用Pr ot eus软件可以较好地加以解决。根据笔者在所带的班级中所做的调查，每个班级至少有一半的学生都拥有笔记本电脑，在教学过程中可以把这些电脑有效地利用起来。让学生把自己的笔记本电脑都带到课堂上，然后根据分组情况，全班将电脑进行统一调配，保证每两个人能有一台电脑。在课上，学生可以随时对所学电路利用Pr ot eus软件进行仿真连接和调试，从而激发学生学习兴趣，加深对理论知识的理解。在课外，学生可以随时利用Pr ot eus软件进行电路仿真练习，达到提高预习和学习效果的目的。

2 选择Proteus电路仿真软件的优势

常用的电路仿真软件有早期版本的EWB系列、Mul t isim系列和Pr ot eus系列等，EWB系列软件资源占用小简单易用，Mul t isim是EWB系列软件的升级版本，这两款软件在电路、电子技术课程教学中有比较广泛的应用，但也存在仿真功能较弱、互动性差等缺点。Pr ot eus系列软件常常用来实现微控制器系统的软件和硬件仿真，存在着初学者上手较难的问题，这可以通过加强练习得到解决。Pr ot eus系列软件显著的特点是可以实现电子电路的交互式仿真，其交互性比Mul t isim系列软件更强，电路运行状态更加形象、直观。

3 Proteus在《电工基础》课程中电路仿真应用举例

在《电工基础》课程项目化教学过程中，要用到电阻器、电容器和电感器等基础元器件知识，用到直流电路、单相交流电路和三相交流电路等基础理论知识，单靠教师的讲解学生很难深刻理解这些基础理论知识，通过Pr ot eus软件的仿真学习，可以很好地解决这个问题。下面以电容的充放电、电感的电磁效应两个知识点的电路仿真应用为例加以说明。

3.1 电容的充放电电路仿真

图1 电容的充放电仿真电路

电容的充放电仿真电路如图1所示，图中B1为12V电池，R1为100Ω的限流电阻，SW1、SW2是单刀单掷开关，AM1、AM2是电流表，VM1是电压表，C1是仿真容值为10000μF的电解电容，BL1是灯泡。运行仿真，闭合SW2，保持SW1断开，此时可以看到电池在对电容充电，AM1上有变化的、逐渐减小的电流读数，VM1上有变化的、逐渐增大的电压读数，同时C1上可以观察到正负端的电荷累积。断开SW2，闭合SW1，此时可以看到电容在放电，AM2上有电流流过，灯泡被点亮，AM2的读数持续减小，灯泡变暗，直到C1上的电荷被放完，灯泡熄灭。通过以上仿真过程，学生可以直观地观察电容的充放电过程，同时可以通过修改限流电阻阻值或改变电池电压来观察电容的充放电过程的变化情况，从而可以灵活、深刻地理解该知识点。

图2 电感的电磁效应仿真电路

3.2 电感的电磁效应电路仿真

电感的电磁效应仿真电路如图2所示，其中L1是电感为100H的电感器。运行仿真，可以看到电流表的读数快速逐步增大，到达某一值之后灯泡被点亮，然后电流表的读数继续增大。但是，此时速度变慢，越来越慢，最后电流表读数增加到某一数值时稳定下来，灯泡继续点亮。如果电感值为1000H，则达到稳定值的时间会更长，而这个稳定值只和灯泡的电阻及电池的内阻相关。通过该电路的仿真，学生可以很好地理解电感器的特性。

4 结束语

在高职《电工基础》课程项目化教学改革中，学生对电路基础理论的学习是一个难点，将Pr ot eus仿真软件在教学过程中进行有效地应用，可以很好地解决这个难点。实现了难懂的理论教学和直观的仿真训练有机融合，促进了学生的课内和课外学习良好互动，提高了课程教学质量。我们把该经验推广应用到电子技术、单片机应用技术等其他专业课程的教学过程中，同样起到了良好地教学效果。

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