数字电子技术Proteus仿真教学改革分析论文.doc

数字电子技术Proteus仿真教学改革分析论文 摘要：针对传统教学中存在内容抽象、理论无法联系实践、复杂难学等诸多问题，提出以Proteus仿真技术为基础，从理论教学、实验教学、实践教学三个方面进行了改革实践，经过几年的实践表明，提高了学生对本专业的学习热情、工程实践能力和创新能力，教学质量得到很大改善。 关键词：数字电子技术基础；Proteus仿真；教学改革 1PROTEUS软件介绍 PROTEUS软件是英国LabcenterElectronics公司开发的电路分析与实物仿制及印制电路板设计软件，是一个电子设计的教学平台、实验平台和创新平台，覆盖了电工电子实验室、电子技术实验室，单片机应用实验室等全部功能。它可以对模拟电路、数字电路、单片机及其外围电路组成的系统仿真，并进行功能验证，通过动态器件如电机、LED，LCD开关等，配合系统配置的虚拟仪器，实时观看运行后的输入输出的效果。 2理论教学改革 根据我校地处偏远且为农林院校的特殊情况和实际工程需要，教学内容上舍去复杂的理论分析，注重理论分析结果的应用，减少有关器件内部结构的分析过程，着重介绍器件（或集成元器件）的作用、主要参数、使用方法。全系教师根据各路反馈信息，确定数字电路基础、组合逻辑电路、时序逻辑电路、脉冲波形产生于整形，AD/DA和DA/AD转换电路五大教学项目，每个大项目又分为几个小的教学模块，同时弱化或忽略掉其它相关内容。 数字电子技术基础是学生第一次接触与以往截然不同的逻辑电路，其中涉及到很多电路的原理和繁琐抽象名词术语，这些无论板书或者多媒体课件，都会使学生觉得枯燥无味，丧失学习激情。如果教学时根据教学内容，在理论教学过程中利用多媒体讲解原理、用法，再穿插Proteus仿真,可使理论知识直观、形象、生动，促进学生对知识的理解和记忆。例如，刚接触常用组合逻辑电路8线-3线优先编码器74HC148时，学生对什么是编码器，选通输入端、低电平有效等名词一头雾水，更难以想象对输入的编码其输出是怎样的，如果有几路信号同时输入，究竟对哪一路优先编码输出，怎样实现利用功能端实现扩展编码？单靠多媒体讲解，这些问题在学生脑海里像一盘浆糊，一片茫然，无疑加大了学生的理解难度。这时，教师可以在Proteus界面上形象地演示编码器74HC148的逻辑功能，如图1所示，改变各个输入端和控制端的输入，即可用发光二极管形象的表现出74HC148输出端的状态，结合仿真现象形象讲解，使得原来难以理解的芯片功能表也变得容易，会起到事半功倍之效，为后面的学习打下夯实的基础。实践表明，通过在课堂上现场穿插PROTEUS仿真教学，学生很轻松学习地译码器、数据选择器、数据比较器等常用组合逻辑电路，各种触发器、常用时序逻辑电路和555定时器的运用，以及AD,DA转换器，对数字电路基础的畏难情绪一扫而光。 3实验教学改革 在我校人才培养方案中该课程实验教学10学时，因受到实验场所、时间、设备和管理等多方面因素的限制，几乎不可能提供学生太多的实践机会。而且，传统的数字电子技术基础实验往往以验证性实验为主，实验课上学生机械第按照实验指导书连线，观察实验结果，完全没有独立思考和动手设计的机会，学生的实践能力和创新能力被严重制约。自从在教学中引进PROTEUS仿真后，实验教学也进行了大刀阔斧的改革。 首先，在讲解相关理论内容时，提前给大家布置实验内容，要求学生利用课余时间先进行PROTEUS仿真，并把仿真文件传给教师，进行检查指导，然后实验课上再完成硬件连接。再次，加大设计实验力度。为了提高学生的创新能力，实验内容不再以验证性试验为主，加大设计实验内容，重点放在各种芯片的应用设计上。增加用数据选择器设计测试输血和受血血型匹配的电路实验，74LS138译码器和与非门设计控制发电机工作的逻辑电路、电子秒表实验等设计型实验。例如，图2就是实验时学生利用74LS153芯片设计的血型匹配电路。 图中，A、B代表输血者，C、D代表受血者（她们的取值00代表O型血，01代表A型血，10代表B型血，11代表AB型血），根据四个变量的取值，在输出端用发光二极管表示是否匹配，二极管亮表示血型匹配，二极管熄灭表示血型不匹配。最后，加大实验考核力度。为了促进学生动手做实验的热情，试验成绩在课程考核成绩中所占比重加大，由过去的15%，加大30%。另外，不再完全根据实验报告和考勤给实验成绩，而是组织专门考试。学生现场抽取预先准备好的题目，当场做实验，根据实验结果和学生讲解，教师现场给成绩。 4课程设计改革 课程设计是教学中非常重要的实践环节，是学生获取实际工程经验和能力，走向就业的重要途径。但是，对于没有实践经验的学生来说，设计电路的合理、正确与否没有判断经验，容易造成器件和仪器的损坏，有时辛苦焊接好后，预期的设计结果也出不来，往往需要重新设计，造成大量的人力和资金浪费。但采用Proteus软件后，每个学生相当于拥有了一个完整的虚拟实验室，学生可在ProteusISIS窗口大胆进行电路设计、测量、调试，修改，且在安装实物作品前就可看到结果。仿真成功后，只要安装正确无误、焊接可靠、布线合理，实际作品都会得到与Proteus仿真设计一致的结果。自从在课程设计环节引入Proteus仿真环节，学生设计的电子秒表、数字频率计、拔河游戏机等作品成功率大大提高，节省了硬件投入，使学生独立操作能力和创造力都得到了极致发挥。 5结束语 把Proteus仿真应用到数字电子技术基础教学中，克服了传统教学的不足，使得枯燥无味的理论知识变得生动起来，为数