研讨基于Proteus开放型实验平台与创新型校园网络教学

论文导读：nterElectronics公司自主研制开发的电子设计自动化工具软件，已有近20年的历史，广泛应用。Proteus仿真软件具有电路原理图设计、制版与仿真等多种功能，不仅可以对电工、数字电路、模拟电路中的电路进行设计与分析，还可以对微处理器进行设计和仿真，是目前最好的仿真单片机及器件的工具。其主要功能在于：（1）智能原理图
摘 要： 实验教学是课程教学的一个重要组成部分，传统的实验教学存在各种理由，随着电子技术的发展，网络化虚拟教学显示出强大的生命力，本文通过分析目前电子类实验室平台建设存在的缺陷，提出建立以Proteus为基础的开放型、先进型虚拟实验平台与创新型校园网络基于Proteus的开放型实验平台与创新型校园网络教学相关范文由写论文的好帮手www.7ctime.com提供,转载请保留.教学。
关键词： Proteus 开放型实验室 校园网络教学
一、引言
实验教学是培养创新人才的重要途径，通过实践性教学环节，除了可以验证和巩固所学的理论知识外，还可以运用基础理论分析和解决实际理由。随着科技的发展，电子类课程应用广泛，实验教学也越来越受重视。高校实验室作为人才培养的基地，实验室也受到老师和学生的重视。在着力培养学生的创新思维能力及实际动手能力的今天，对高校实验室提出更新更高的要求。
传统的实验室限定了学生必须在规定时间内利用规定的仪器完成实验，并且是几个人一组，学生动手操作的机会有限，有些学生只能在旁边观看，要提供给学生一个不受时间、地点、实验仪器限制，并充分展示才能的空间，基于Proteus的创新型校园网络教学与开放型实验室则是一条有效的途径[1]。

二、传统实验教学存在的理由

目前，传统的电子类实验教学及实验室主要存在以下理由。

1.不利于培养学生的创新思维能力。

在传统实验室中，实验教师按照实验内容进行讲解，而学生则按照规定的步骤机械地操作仪器设备，实验题目的选择、实验步骤的制定和仪器设备的选用等均由实验教师确定。因此，学生在传统的实验教学中相当于一个实验搬运工，这样会影响学生做实验的积极性，限制学生的思维空间，阻碍学生创新思维能力的培养。

2.不利于实验室的管理和维护。

传统的电子类实验室种类较多，如电工技能培训实训室、数字电子技术实训室、高频电子技术实训室、模拟电子技术实训室、电路原理实训室、单片机实训室、微机原理实训室、信号系统实训室等；在每一类实验室中，有各种试验设备，比较繁琐，不易分类。同时伴随实验器件调试不方便、老化、读数误差大、接线复杂和繁琐、综合性和设计性实验比例偏少等缺点，也会影响实验结果，如果学生没有发现所用的实验器件老化或基础不良，就会浪费很长时间接线，结果测试数据也不准确。因此，实验教师的管理及维护工作将十分艰巨[2]。

3.缺乏可靠、有效的电子类课程数字化考试系统平台。

在传统的实验教学中，实验课程安排、实验教学内容、学生学习状况和设备使用状况等都不能及时在校园网上查询，学生只有到了实验室才能知道所做的内容，不能做到提前预习，而且在实验中缺乏质量保证和有效的监控，教师要监控实验过程比较困难，学生实验数据保存难度也比较大，遇到理由不能得到及时解决，实验又不能往后进行，直接影响教学效果。目前，只有少数学校的计算机基础课程的考试采用无纸化考试系统，其他电子类基础课程的考试仍然采用传统方式进行，只让学生提交实验报告，学生容易投机取巧，因此，高校缺乏向学生提供自主学习、测试和评价的系统平台。

4.既不利于保持实验室的先进性，又不利于实验室设备的投资。

由于现代电子技术的飞速发展，各种新设备、新器件不断更新，会造成某一种实验设备可能刚到实验室，老师和学生没用多久，就面对落后的状况，没用多久就会被淘汰。而且一般电子类实验设备，比较昂贵，实验室的投资比较大，因此，基于硬件设备手段建立的实验室面对随时可能落后的目前状况，要保护其前期投资更是难上加难。

三、解决的办法

1. Proteus仿真软件简介。

Proteus仿真软件是由英国Labcenter Electronics公司自主研制开发的电子设计自动化工具软件，已有近20年的历史，广泛应用。Proteus仿真软件具有电路原理图设计、制版与仿真等多种功能，不仅可以对电工、数字电路、模拟电路中的电路进行设计与分析，还可以对微处理器进行设计和仿真，是目前最好的仿真单片机及器件的工具[3]。其主要功能在于[4]：
（1）智能原理图设计
Proteus软件具有丰富的器件库：超过27000种元器件，可以方便地创建新元件，自动连线功能也使连接导线简单快捷，从而大大缩短绘图时间，提高图纸质量。
（2）完善的电路仿真功能
①Proteus的仿真元器件：可以仿真模拟和数字、直流和交流的数千种元器件，有30多个元件库。
②Proteus的仿真仪表：示波器、信号发生器、模式发生器、交直流电压（流）表等。
③Proteus提供一个图形显示功能，可将线路上变化的信号，以图形的方式实时地显示出来。

2.基于Proteus的开放型实验室。

在计算机网络的平台上，进行模拟电子技术、数字电子技术、电工技术、单片机应用系统等课程的实验，完成电路设计、仿真、调试等工作。一台计算机（或计算机网络硬件平台）、一本虚拟实验教程、一套电子仿真软件，这样就构成一个设备先进的实验室。以软代硬、以虚代实，这就是虚拟实验室[5]。
Proteus实验室运用Proteus虚拟仿真软件和计算机构成一个从软件到硬件、从虚拟到实际的多功能实验平台。它主要模拟电子技术、数字电子技术、电工技术、单片机应用系统等课程的实验、研究等。
Proteus虚拟仿真实验室属于开放型实验室，实验时间不受限制，实验项目、实验课程、研究课题更不受限制，这样实验安排比较灵活，实验教学也具有创新性。此外，在完成计划内实验教学、科研任务的前提下，还可以利用现有资源，进行其他实验，使学生有独立深思、自主学习、自由发挥的空间，提供具有设计性、创新性、开发性的实验场所。开放型实验室在实验内容的选取、实验室教学资源利用、实验教学模式的转变和学生实验能力提高等方面都有积极作用[6][7]。

3.利用基于Proteus的创新型网络进行教学。

利用校园网络进行教学是对过去传统教学方式的改革，也是采用现代化教学手段的一种崭新方式，以实现所有信息资源的数字化，把学校建设成一个超越时间、空间的虚论文导读：，而且网络教学资源平台可以与其他高校进行联合，共享创新型资源，比如介绍大学生进行研究性的学习和创新性实验项目等。四、实验教学改革的应用1.单片机、数字电路、模拟电路实验教学。学生可以在Proteus平台上按实验内容自己画原理图，编写简单的应用程序，完成后，可以通过Proteus提供的虚拟仪表进行检测，观察实验现
拟大学。近年来各高校都在做这方面的工作[8]。
利用校园网络进行教学的方式具有验证性、模块性、体验性等。创新型虚拟网络课堂和实验室可以利用校园网服务器平台，在校园网上分别构建教与学的技能考场模块、实验制作模块、视频制作模块、系统管理模块、视频学习模块、实验实训模块、项目化教学模块和岗位体验模块。学生可以根据自己的浏览意愿和需求分别进入创新型虚拟网络课堂和实验室的八个不同的模块区域，如图1所示。
图1 电子技术虚拟实训系统平台主页
（1）技能考场模块
主要有电子技能测试、单片机技能测试、嵌入式技能测试和岗位角色体验等，可以充分发挥教师在教学中的主导性，丰富的资源，有助于教师及时掌握学生学习水平和学习效果情况，及时做出相应调整。技能考场管理界面如图2所示。
图2 技能考场管理界面
（2）视频学习、视频制作模块
可以在这两个模块看到Proteus操作入门、模拟电子应用技术、数字电子应用技术、单片机应用技术和嵌入式应用技术等的视频，此外，教师和学生可以将自己制作的视频挂在网上，每个学生先进入校园网，然后输入自己的学号和自设的登录，进入视频学习模块，可以学习其相应的知识，节约课堂教学时间，简单、易操作，这种教学方式不仅是对传统的教学方式的补充，而且可调动学生学习的积极性和主动性。
（3）实验制作、实验实训模块
学生可以根据课程类别进入在线实验室，进行不同的实验，如电路分析虚拟实验、高频电子线路虚拟实验、计算机网络虚拟实验、模拟电路及数字电路虚拟实验等，此外，可以对单片机应用系统进行设计、进行学术创新型开发项目等。通过实施这个校园网络教学平台以后，教师不用为同一个实验理由不断地为学生解释或演示给学生看，而且可以省下准备教学课件的时间，学生也可以通过这个平台进行自主学习及操作实验。
（4）系统管理模块
主要有用户管理、课题设置、成绩管理、进度查询和系统帮助等。在成绩管理界面中教师可以随时进行阅卷，更进行试卷的调整，使教学更灵活，容易管理。
（5）项目化数字、项目化教学模块
可以对每一门课进行项目化的学习，还有项目题库可供学习，而且网络教学资源平台可以与其他高校进行联合，共享创新型资源，比如介绍大学生进行研究性的学习和创新性实验项目等。

四、实验教学改革的应用

1.单片机、数字电路、模拟电路实验教学。

学生可以在Proteus平台上按实验内容自己画原理图，编写简单的应用程序，完成后，可以通过Proteus提供的虚拟仪表进行检测，观察实验现象，了解实验的本质。Proteus虚拟仿真实验不需要实验硬件设备投入就可以完成大量实验，对于学生而言，计算机平台利用比较普及，学生比较喜欢，更有利于课外拓展性实验的进行。此外也有利于学生创新思维能力的培养，基于Proteus的开放型实验平台，学生只要有想法，就可以进行电路原理图的设计、编写程序代码、调试、PCB设计，了解产品的整个开发过程。

2.实验考核方式的改革[9]。

传统的实验考核方式一般采用实验箱操作，但是在实验中如果出现线路虚焊、导线接触不良、仿真器烧坏等理由，就算是学生平时都做出来的实验，因为选定的设备理由可能会影响实验过程及结果，这在教学过程中经常遇到。新的实验教学策略则需要配套新的考核方式。而基于Proteus的开放型实验平台与创新型校园网络可以形成新的考核方式，可以让学生充分发挥自己的想象力，不会存在设备器材理由，老师给出实验课题，学生设计电路图、编写或改写程序完成，以最终运转的实验效果评定实验成绩。

3.课外电子竞赛培训活动。

利用Proteus软件平台还可以进行电子竞赛培训活动，这样就为每年举办的大学生电子设计竞赛等活动提供了一个良好的培训学习平台。
Proteus虚拟仿真实验室的建立有利于提高学生创新的积极性，增长学生的见识，开阔学生的视野，同时可以创建兴趣团队，组织竞赛培训等。课外电子竞赛可以让学生充分展示自己的创新成果，如果在比赛中获奖，则可以以新闻的方式介绍学生的创新成果，而基于Proteus的虚拟仿真实验室正好提供了这样的平台。
五、结语
实验教学是电子类课程教学的重要组成部分，由于传统的实验教学存在实验器件老化，读数误差大、调试不方便、设计性实验比例偏少等理由，创新型、开放型实验教学逐渐引起教师和学生的关注，创新型、开放型实验教学可以充分发挥学生的主观能动性，培养学生独立实验，独立深思、培养学生的创新能力和综合素质。本文介绍了Proteus仿真软件及其虚拟实验室，提出了建立基于Proteus的开放型实验平台与创新型校园网络教学，使教学变得更简单、更灵活，在培养学生观察理由、分析理基于Proteus的开放型实验平台与创新型校园网络教学相关范文由写论文的好帮手www.7ctime.com提供,转载请保留.由、解决理由的能力方面有重要作用，有利于增强学生实践能力和创新意识、推动实践教学的改革。因此，高等院校实行创新型、开放型实验已成为一种必定趋势。
参考文献：
[1]毛景魁，蒋炜华.基于Proteus的教学虚拟实验室研究[J].河南机电高等专科学院学报，2010，18（5）：7-9.
[2]唐红雨.基于Proteus的《单片机原理与应用》教学应用研究[J].江苏教育学院学报（自然科学），2013，29（1）：33-36.
[3]苟军年.基于Proteus的网络化虚拟单片机开放实验室建设探讨[J].信息技术教学与研究，2010，（52）：185-186.
[4]唐会.基于PROTEUS在中职电子线路教学中的运用的深思[J].现代企业教育，2013，（6）：216.
[5]李成学，姜斯平.电工电子虚拟实验室技术研究[J].大学物理实验，2009，22（1）：89-93.
[6]谢玲等.高校开放嵌入式实验室的探索[J].计算机教育，2010，（7）：55-57.
[7]张文梅.PROTEUS仿真软件在项目导向教学中的应用[J].广东农工商职业技术学院学报，2011，27（3）：34-38.
[论文导读：8]侯鹏高.高校利用校园网络进行教与学的研究.齐齐哈尔医学院学报，2013，34（6）：873-874.李任青，沈文娟等.Proteus仿真软件在单片机实验教学改革上的应用.考试周刊，2012，（84）：8.上一页123
8]侯鹏高.高校利用校园网络进行教与学的研究[J].齐齐哈尔医学院学报，2013，34（6）：873-874.
[9]李任青，沈文娟等.Proteus仿真软件在单片机实验教学改革上的应用[J].考试周刊，2012，（84）：8.