数字电子技术实践教学中引入仿真教学改革探讨

刘小兵

摘 要：本文通过多年的教学经验总结出在现阶段中数字电子技术实践教学中不足之处，并针对不足之处提出了教学引入Proteus仿真教学改革，论证引入仿真教学时各种优势，并引入实践教学实例加以说明。

关键词：数字电子技术 实践教学 Proteus；仿真

数字电子技术是电子类专业的基础课程，数字电子技术学习情况将直接影响后续课程的学习，所谓的万丈高楼平地起。所以好的基础对后续课程的学习和学生将来的专业发展都起到至关重要的作用，在职业教育学校中，学生理论是以够用为度，重点是学生的理解与应用能力的培养。但是由于现数字电子技术实践教学中还存在许多不足，对于数字电子技术的实践教学有所制约。

1.数字电子技术实践教学中的不足

在数字电子技术实践教学中主要存在的不足有：（1）在数字电子技术教学过程中由于条件限制以及老师的观念没有跟上，虽然教育部一再强调要提高实践教学课时，但由于讲理论比带实操相对简单些，所以在数字电子技术课程中理论课时要远大于实践课时量。（2）电子技术是一门前沿科学发展速度迅猛，在实验室中的实验仪器设备因为电子科的发展可能刚引进的新设备过几年之后将要面临被淘汰，如果再次改理购买新的实验仪器设备和实验器材就会使的学校的设备投入成本增高。（3）数字电子技术课程中所需要的元器件非常多，为了保证数字电子技术课程实践教学正常运行就需要不断补充新的实验材料，实验成本相对较高，同时也给学校对元器件的管理和维护带来的巨压力，我们学校就用一个专职的教师对元器件进行管理，但有时还是不能满足学生的实践课堂需求。（4）数字电子技术实践教中的场地是固定的，学生只的上课时才能到实验室去进行实践操作，因此实践的时间也是有限制的，这样就不便于学生去充分的观察和分析实践的过程，对学生的技能提高带来的了限制。再者由于时间不充足，一般老师都会把实践内容计划得很好，学生只能去验证理论课中知识点。（5）学生创新与创造能力培养不足，每次实践课老师都会将本次课所要用的实验元器件及设备准备好，如果学生有什么新的想法要去实证一下，所以设备限制不能实施，同时因为是新的想法如果实践效果不理想还有可能会带来设备元器件的损坏。这样就限制了学生的学习空间，也可能会影响学生的学习兴趣与积极性。针对以上的不足之处，我们在教学过程中引入了EDA仿真软件-Proteus，这能有效的改善教学中的足之处。

2.Proteus軟件及教学引入优势

Proteus仿真技术的优势在于（1）功能强大。它可以实施电工技术中的所有电路仿真，模拟电子线路的电路仿真，数字电子技术中的电路仿真以及微处理器中的程序仿真运行都可以实现，他是一个电子类专业的多功能实践平台。（2）先进性、开放性。Proteus软件提供超过27000多个仿真器件，基本涵盖了模电所需要的所有器件，它能提供多样的激励源和丰富的虚拟仪器，并且软件还在不断升级确保软件中的元件库能与电子技术行业发展保持同步，同进还可以加入第三方元器件模型，也可以自己去创建相关模型放入软件中进行运作。（3）运行管理方便。该软件虽然提供了大量与实践一致的元器件和设备，但都是建立在仿真技术上的，所有的元器件与设备都是安装在计算机中，学生操作也只要提供计算机就可以了，而且每次实践课时所有的元器件与设备都可以提供给学生使用，不存在为不同的实践课程准备不同的设备元器件的情况，而且学生在实践操作的过程中都是无损耗的，学生可以根据自己的想法任意去构建电路，实现自己的想法。这样能培养学生的创新力。（4）投入成本低。只要求有计算机和软件就可以实施，现在计算机普及率比较高，大部分学生都拥有计算机所以学生自己也可以实施，学生在进行数字电子技术实践操作可以随时随地的进行了。学生实践的机会也大大增多。

3.数字电子技术实践教学实例分析

如果我们要设计一个按自然态序编码的同步六进制加法计数器，根据题目的要求可以分析后得到驱动方程为：J0=1，K0=1；J1=n2Qn0，K1=Qn0；J2=Qn1 Qn0，K2=Qn0；

由于驱动方程可以画出逻辑图如图1所示：

图1 电路原理图

图形仿真后的结果如图2所示，仿真的波形图与分析得出的状态图完全一致，说明设计的电路实现了设计要求。

图2 仿真图

这只是教师的一个设计思路和设计电路图，如果学生有新的更好的想法比方说用其它类形的触发器或者其它的集成电路实现，学生完全可以自己在课后操作，可以将自己设计好的电路图通过网络与老师或其他人讨论。

4.总结

我们通过在数字电子技术教学中引入Proteus技术后学生的上课积极性明显提高，学生可以很直观的看到实践过程，而且每个学生都可以按照自己的想法去实施，也提高了学生的创新能力和自学能力。在仿真教学中存在的不足之处是仿真在大部分时间是与实际一致的，但在一些突发时事件上还是要用实际的电路去验证的。

参考文献：

[1]朱清慧，张凤蕊等.Proteus 教程电子线路设计、制版与仿真[M].北京：清华大学出版社，2011.

[2]张靖武，周灵彬.单片机系统的 Proteus 设计与仿真 [M].北京：电子工业出版社，2007.

[3]周景润，袁伟亭.基于 Proteus 的 ARM 虚拟开发技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2007.

[4]蒋宏.“模拟电子技术”教学改革模式探索[J].电气电子教学学报，2008，（3）.

本论文为湖南省职业院校教育教学改革研究项目，课题编号：ZJB2013083