浅谈Proteus仿真软件在“电工学”教学中的应用

刘洪霞+张海涛+张新伟

（安徽科技学院 机械工程学院，安徽 凤阳 233100）

摘要：“电工学”作为高校非电类专业的一门专业基础课程，有着重要的地位；是学习其他专业课程的基础。为适应应用型本科高校建设的要求，本文对电工学的教学提出了一些建议。指出了应用型本科高校目前在“电工学”课程教学中存在的主要问题，重点介绍了Proteus在电工学课堂教学中的应用。通过Proteus仿真使抽象的理论知识变得更为直观易懂，对学生理解课堂知识有很大的促进作用，同时提高了学生学习的积极性。

关键词：Proteus；仿真；电工学；教学

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）49-0256-02

一、引言

电工学是应用型本科高校机械类专业的一门重要的专业基础课程。学习完本课程要求学生掌握一定的电路原理，同时掌握一些重要电子元器件的应用。如何使学生更快速、直观地理解所学知识，同时应用到实践中去。已成为应用型本科高校研究教学方法、改进教学手段的重要课题[1]。

二、应用型本科高校目前“电工学”课程教学中存在的主要问题

1.教学方式单一，目前主要以板书结合多媒体的方式进行教学。由于一些电路知识比较抽象，学生在理解上有一定的困难。

2.实验课程方面比较薄弱，实验课时少，深度不够。缺乏综合性、设计性的实验教学。使得学生对知识的学习比较浅显，很难深入。

三、Proteus仿真软件在电工学教学中的优势

1.界面直观。传统教学方法一般采用讲授式，而电路的理论比较抽象，学生感觉比较难理解。而采用Proteus仿真软件相结合，可以使学生很快的对知识进行理解，同时还能抓住学生的注意力，提高学生学习的兴趣[2-3]。

2.强大的仿真元件库。Proteus中仿真元件比较多，能够满足电工学课程所有实验，同时该软件上手比较快。学生也可以课下对一些电路原理进行验证，或者课余时间可以做一些自己比较感兴趣的小发明、小设计。对提高学生的动手能力有很大的帮助。

3.有助于合理利用學校资源。在实验资源比较紧缺的条件下，可以把一部分实验放到机房进行，在机房学生可以充分发挥自己的想象做一些设计类的实验。这样大大避免了学校硬件设施紧缺的问题[4]。

四、Proteus仿真软件在电工学教学中的应用

1.辅助课堂教学——基尔霍夫定律的验证。

①基尔霍夫电流定律的验证。根据基尔霍夫电流定律，电路如图1所示，对于结点A，流入该节点的电流之和等于流出该结点的电流之和[5]。

选回路1进行验证应符合：I1+I2=I3

带入数据得：

-1.2mA+4.8mA=3.6mA

因此，符合基尔霍夫电流定律。

②基尔霍夫电压定律的验证。根据基尔霍夫电压定律，电路如图2所示，沿回路1的巡行方向，各段电压的代数和恒应等于0。

选回路1进行验证得：-6V+（-1.2V）+7.2V=0

因此，符合基尔霍夫电压定律。

2.TTL集成与非门控制特性。TTL集成与非门控制特的验证如图3所示，74LS00是集成与非门，S1是频率为1KHZ，幅度为5V的方波信号，送入与非门的2端，当控制端1加上5V的高电平时，用示波器观察输入端2和输出端3的波形，比较两者的相位。

数字示波器中出现如图4所示的方波波形，观察可知输出波形是和输入波形相位相反的方波，即与非门的逻辑功能“有0出1，全1出0”。

3.综合设计性实验——八路抢答器。Proteus解决了综合设计性实验耗材短缺的问题，以一个八路优先抢答电路为例，让学生在查阅资料的基础上设计电路，其中一种方案如图5所示。

当S1-S8中有开关按下时，数码管显示相应的开关号数，同时蜂鸣器响。抢答成功后再按其他按钮，显示不会变，除非按下复位键，进行复位清零。该电路综合了译码器、数字显示电路和555多谐震荡电路为一体，能够提高学生综合运用知识的能力。

五、结束语

本文针对“电工学”这门课程，学生在学习中普遍反应的课程抽象、难理解的问题，提出了一种新的教学方法，即在课堂教学中引入仿真分析，使教学内容变得直观易懂，激发了学生的学习兴趣，同时解决了学校硬件资源短缺、综合设计性实验难以实现的问题。

参考文献：

[1]罗廷芳，南江，李伟.NI Multisim 10在电工电子技术教学中的应用[J].电子设计工程，2012，20（6）.

[2]王留芳，董德礼，周拓宇，等.多模式、多层次电子电工实践教学改革的探索与实践[J].实验室研究与探索，2011，30（3）.

[3]吴晓荣.Multisim在电子技术实验教学中应用的研究[J].天津师范大学学报：自然科学版，2001，21（2）.

[4]吴根忠，李剑清.基于Multisim的电工学虚拟实验教学[J].实验室科学，2011，14（3）.

[5]秦曾煌.电工学[M].第7版.北京：高等教育出版社，2010.