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浅谈Proteus仿真软件在“电工学”教学中的应用

2017-02-27刘洪霞张海涛张新伟

教育教学论坛 2016年49期
关键词:电工学仿真教学

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.

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