Protues在数字电路中的应用

钱丽妮

[摘           要]  中職生学习基础薄弱，对理论分析兴趣不高，喜欢动手实践，但实践也大都停留于表面，并未了解真正的原理。在数字电路的教学中它的一些电路验证性比较强，采用纯理论教学的话，学生听起来比较枯燥，而如果采用实践焊电路验证，又比较浪费时间，故在数电的教学中引入Protues软件仿真教学，以期综合理论教学和实操教学的优点，达到教育的目的。

[关    键   词]  Protues;仿真教学;实践教学

[中图分类号]  TN79                [文献标志码]  A              [文章编号]  2096-0603（2019）05-0216-02

一、Protues仿真教学与传统教学

电子技术是电工电子类专业基础课程，学生对这门课程的掌握程度将影响其他专业课程的学习，数字电路是电子技术课程里面重要的一部分。中职生的基础比较薄弱，理解能力相差比较大，对理论分析兴趣不够，目前中职学校大部分数电教学都是采用理论教学或实操教学。这两种教学方法都有各自的优缺点。如果采用传统的理论教学的话，教学抽象，学生理解起来比较困难。而若采用实操教学，有些学校会采用厂家设计好的实验箱，有些学校则采用焊接成品电路。采用这些实验箱去做数电的实验，用久了经常会出现某个模块坏掉，难以修理，或者仪器性能不稳定等问题，使学生解决问题的能力受到限制，打击了学习的积极性。而如果采用焊接成品电路，则学生对元件必须比较熟悉，焊接水平也要比较好，然后焊接完成后对作品进行分析测试，提炼总结知识点，这才能达到实操教学的目的。但在实际的实操教学中，往往会发现中职生的损耗比较大，焊错的、焊坏的等问题层出不穷，导致教学难度增大，出现一个班四五十人指导不过来的现象，就单单在指导学生焊接电路就要浪费大量的时间，如果课时不够充裕的话，一学期根本上不完几个电路，根本达不到教数字电路的效果。若实操焊接不成功，则会给接下来的电路测试分析造成困扰，同时也大大打击学生的自信心。若焊接电路成功了，学生会有成就感，但大部分中职生往往并不想在焊接完成后去分析提炼知识点，比如，大部分学生在用74LS47，七段发光二极管焊完显示译码电路后，并不会深入地分析译码器的作用，而是仅仅在焊完电路出现效果后就止步了。这就有点本末倒置，学成单纯的焊电路了。

将Protues仿真教学与传统教学进行方方面面的对比，我们可以将Protues仿真教学的优点概括为以下几个方面。

（1）耗时短。同个电路Protues仿真接线比实操焊电路耗时短，不用考虑损耗、维护等问题。

（2）直观。软件仿真完就能看到效果，那么就有较多的时间将学生的学习重心抓到知识点的提炼总结上来。

（3）方便。只要有电脑就行了，这对一些办学条件比较辛苦的学校来说不再需要另外配备实验室和购买元件等，而电脑房则是同个学校很多专业都有配备的，性价比较高。

（4）易分析。采用Protues仿真，电路便于分析，增多个器件，减少个器件都比较容易，不像实操需要拆电路或重接线，学生连错了修改起来也比较方便。

（5）可创造。学生完成了知识点掌握后，可以非常方便地将掌握的知识点进行举一反三，灵活地应用，这个过程培养了学生的应用能力和解决问题的能力。

二、基于Protues的具体案例教学

下面以显示译码器为案例大体讲解可以实施的教学过程与步骤。

（一）明确任务

采用译码器74LS47和七段发光二极管搭建显示电路，实现0～9的显示。

（二）教学过程

先对所需要的各个元器件进行学习，然后再进行搭建电路。

1.译码器74LS47引脚功能的学习

2.七段发光二极管的学习

利用Protues软件可以如图4所示搭建电路让学生直观地明白七段发光二极管共阴、共阳的差别，从而让学生根据实际需要，明白选用共阴还是共阳发光二极管。

3.显示译码电路搭建，如图5所示

4.引导学生通过仿真完成下表填写，让学生明白74LS47是8421BCD码进行译码的，从而提炼知识点

5.可以通过以下类似的问题，培养学生观察仿真现象和探究的能力

（1）A3A2A1A0=0100，A3A2A1A0=1000，A3A2A1A0=0101则显示的数字是几？

（2）如果超出8421码的范围，如A3A2A1A0=1011，A3A2A1A0=1100，A3A2A1A0=1101，A3A2A1A0=1110，A3A2A1A0=1111，则显示的什么？

（3）如果显示译码器选用74LS148，应如何搭配数码管显示电路？（注：74LS48是一块高电平显示芯片）

（三）举一反三，任务拓展

学生自己探究74LS48的功能，然后进行电路图的搭建。

三、教学效果

在数字电路中采用Protues仿真下，通过多年的教学实践，进行教学方法、内容等的探究，发挥“虚”“实”结合的特殊实践，取得了不错的效果。

1.学生兴趣提高。不再是枯燥的纯理论教学，而是将实验效果直观化，并且搭建电路比焊电路简单，成功做出来有成就感。

2.培养学生举一反三的学习能力、思维能力、创新能力。用Protues软件仿真，它不像硬件电路那样被固定、电路不能更改，实验内容也被固定，所以学生在学会知识点后，可以用Protues软件对知识点进行举一反三的应用，既不耗费元件，又不耗费大量的时间。

3.学生的分析问题的能力得到提高。不再停留于实操的表面，有更多的时间让学生将重心放到知识点的掌握上。

4.采用Protues仿真成本低，教师上课指导起来也比较容易。

虽然，数电中采用Protues仿真取得了一定的成效，但还是存在着一些问题，需要进一步的探索和不断完善。

参考文献：

[1]万志平.仿真软件在电类课程教学中的应用[J].实验技术与管理，2009（4）.

[2]叶继英.Protues在模电实验教学中的应用[J].科技资讯，2008（14）.

[3]刘刚，于军.模拟电子技术的Protel仿真与多媒体教学[J].吉林化工学院学报，2005（3）.

[4]张兴初，孙志兵，侯继红.浅谈基于Protues实例的模拟电子技术教学设计[J].中国现代教育装备，2010（7）.

编辑 陈鲜艳