“电工电子”信息化教学模式探索——以Proteus&labview为例

王 帆

(湖北轻工职业技术学院 机电工程学院 湖北 武汉 430070)

1.引言

电工电子高职中的电学类课程体系中，“电工电子技术”属于最基础的层次，其教学面临着理论内容多、实践课时少、实训器材紧张、大班教学以及学生重视不足等现实情况[1,2]。

高职电工电子课程教学的主要特点是使学生掌握实际操作的专业技能[3,4]，因此有必要尽可能多的安排教学实践课程。然而，一般高职院校实训室所需要的仪器如交直流电机、数字示波器、高端芯片、频谱分析仪等价格昂贵，操作复杂且极容易损坏[5]。

目前,高职电工电子普遍采用的教学方法也因上述种种限制而主要利用PPT和板书进行原理讲解。这必然造成学生对于此课程的印象也会变为深、难、空；再加上高职学生自身基础知识相对薄弱，很容易产生厌学抵触心理而使教学效果大打折扣[6,7]。

因此，电工电子课程不论从教学硬件条件和教学方法上都必须有所突破，在这种情况下，以Proteus&Labview虚拟仪器技术[8]的发展为解决该问题提出了一种有效的思路。专业教师可以设计适合于高职院校电子类课程的虚拟仪器，从而弥补教学硬件条件不足的缺点，大幅地增强学生动手实践能力。

2.Proteus&Labview虚拟仪器

Proteus&Labview虚拟仪器并不需要任何的硬件平台，但是却可以通过机算机模拟仿真实际各个电路系统，使学生能够加深对知识的理解。

在虚拟仪器仿真过程中,学生可以完成从电路搭建到原理验证的各个环节，操作简单易行。

2.1 Proteus。Proteus从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，再配合显示及输出，能看到运行后输入输出的效果。

但Proteus的缺点无法添加操作界面，且交直流电机、数字示波器等功能较复杂的设备无法仿真，因此需要结合Labview一起来完成电工电子的教学项目。

2.2 Labview。Labview可以通过改变软件，就可以实现不同的仪器仪表的功能，非常方便，是相当于软件即硬件。它是一种图形化的编程语言的开发环境，使用这种语言编程时，基本上不写程序代码，取而代之的是流程图或框图，因而较容易被学生识别和修改。

其缺点与Proteus相反，是无法添加较复杂芯片诸如单片机与外围电路，需要配合Proteus才行。

3.基于软件平台的电工电子课程教学

应用Proteus&Labview虚拟仪器技术来模拟电路，学生就能在软件中看到电路的作用及工作过程，不会觉得枯燥无味。例如在讲解直流电机调速工作原理这个较难的知识点时，利用软件平台设计出一个直流电机调速系统。系统总体可从由上位机和下位机两部分着手：

3.1 利用Proteus制作直流电机下位机驱动电路。下位机采用AT89C52 单片机， 单片机通过编码器采集转速信息，经过虚拟串口传送到上位机。

学生可以利用Proteus来直观的感受直流电机的调速结果，但是如果要实时监控电机的运转状态仍需要Labview来制作上位机的操作面板。

3.2 利用Labview制作上位机操作面板。上位机主要利用LabVIEW 的数据处理和图形编程能力，完成数据采集、处理、显示控制等功能。 在上位机中，将直流电机的实时速度值与给定速度值进行比较和 PID控制，调节 AT89C52 输出的 PWM 波占空比，达到直流电机调速的目的。

4.小结

总而言之，本文在电工电子课堂教学中利用Proteus和LabVIEW 对直流电机的速度进行了实时监测和控制，可以直观地观测出直流电机的运行情况，满足课堂的教学要求，以现代信息技 术为核心的教学方法，从根本上改变了师生原先的传统教学模式。