王史春

摘 要： 文章針對高職學生的特點，根據(jù)多年的教學實踐和高職院校的具體情況，提出以PROTEUS軟件為核心的一體化教學：整體方案的設(shè)計、原理圖仿真、PCB板制作、焊接調(diào)試、形成實用產(chǎn)品，體現(xiàn)學中做、做中學，發(fā)揮學生的主觀能動性、創(chuàng)造性。

關(guān)鍵詞： PROTEUS 原理圖仿真 一體化教學

1.引言

一體化教學就是將學、做、教進行融合，營造集教學與實踐于一體的教學環(huán)境，通過項目的實施，讓學生在做中學、學中做、做中教、教中做，改變原來教、學、做分離的現(xiàn)象。構(gòu)建一體化教室，提供必要的資源，包括硬件設(shè)備，供學生實踐；網(wǎng)絡資源，供學生查閱資料；計算機及EDA工具，供學生仿真設(shè)計；多媒體設(shè)備，供教師理論教學和實踐指導?？傊?，一體化教學是系統(tǒng)工程，改變傳統(tǒng)的教師教、學生學的模式，是集教、學、做于一體的教學模式，以學生為主體，充分發(fā)揮學生的創(chuàng)造性、主動性，提高學生的職業(yè)能力、人文素質(zhì)等各方面的能力，提高職業(yè)教育質(zhì)量。

教育部在“關(guān)于全面提高高等職業(yè)教育教學質(zhì)量的若干意見”中明確提出“課程建設(shè)與改革是提高教學質(zhì)量的核心，也是教學改革的重點和難點”，并且進一步明確高職院校要積極探索工學交替、任務驅(qū)動、項目導向等有利于增強學生能力的教學模式。當前，課程建設(shè)與課程改革已成為高職院校工作的重中之重。要以校企合作體制機制創(chuàng)新為突破口，深化改革、推進合作、提升質(zhì)量，實現(xiàn)學校對接地方、專業(yè)對接產(chǎn)業(yè)、課程對接工藝，使學生員工身份合一、學做合一、課堂車間合一，不斷提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，發(fā)揮示范引領(lǐng)作用[1]。筆者根據(jù)工學結(jié)合、校企合作、一體化教學的理念[2]，提出具體的做法，符合職業(yè)教育的發(fā)展趨勢。

2.PROTEUS仿真軟件

對于大多數(shù)高職院校，由于資金等各方面的原因，往往設(shè)備投入不足或設(shè)備老化，不能適應快速發(fā)展的硬件設(shè)備，學生還在用幾年之前或更早的設(shè)備，根本不能適應企業(yè)發(fā)展的需要，學生畢業(yè)之后難以達到企業(yè)的要求。針對以上情況，筆者探索用PROTEUS作為仿真軟件，構(gòu)建一體化教學理念。PROTEUS是Labcenter electronics公司開發(fā)的EDA工具軟件，除具有EDA工具繪制原理圖、PCB自動布線和人工布線及電路仿真功能外，還有一個重要的功能是電路仿真是互動的，針對微處理器的應用還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，實現(xiàn)軟件源碼級的實時調(diào)試。

3.課程教學設(shè)計理念與做法

3.1一體化教學設(shè)計

硬件電路知識抽象，學生難懂，教師講得吃力，但達不到應有的效果。首先，在專業(yè)調(diào)研及實踐專家訪談的基礎(chǔ)上，對職業(yè)能力和課程的關(guān)系作了分析，認為本課程分為以下幾個部分：電路原理圖的繪制與仿真、PCB制作、樣機調(diào)試、產(chǎn)品剖析與設(shè)計和硬件故障排除。根據(jù)這些崗位確定教學目標：能對常用電子元器件測試和識別、用常用電子測量儀器對電路測試和故障排除、設(shè)計電路原理圖并仿真及PCB板[4]制作、電子硬件產(chǎn)品生產(chǎn)過程和制作。然后進行課程整體設(shè)計，創(chuàng)設(shè)相應的學習情境，以行動為導向，以項目為載體，以任務為驅(qū)動，做中學，學中做，通過工作進行學習。具體實施過程：項目的選取（來自企業(yè)）—確定設(shè)計方案—原理圖設(shè)計—PCB板制作—焊接——調(diào)試——形成產(chǎn)品。此過程從項目的選取到產(chǎn)品的形成，是體現(xiàn)一體化教學的思路，學生主動學習，體現(xiàn)一種全新的職業(yè)教學理念。

3.2具體案例

通過實踐專家訪談和企業(yè)的調(diào)研，本課程確定的幾個典型項目，筆者以“音頻放大器”為例說明如何進行一體化教學設(shè)計。

圖1 項目流程圖

3.2.1方案設(shè)計

通過企業(yè)調(diào)研，用戶使用的調(diào)查和資料查閱，確定產(chǎn)品的功能和參數(shù)，項目總體設(shè)計方案[5]。

圖2 項目整體設(shè)計

3.2.2原理圖設(shè)計

通過對項目的整體設(shè)計，然后進行項目分解，從信號輸入級開始，逐級地通過原理圖的仿真，根據(jù)方案設(shè)計要求達到參數(shù)指標，反復地修改電路參數(shù)，達到所需的技術(shù)指標，這在PROTEUS中能實時地仿真，并通過小組討論分析確定原理圖的設(shè)計。例如：電壓放大級，通過以下電路反復地調(diào)試達到電壓放大倍數(shù)等數(shù)據(jù)要求，先從單級放大電路開始，然后再討論、調(diào)試。學生在電壓放大倍數(shù)不夠的情況下，引入兩級放大，再通過電路的電壓放大倍數(shù)、失真情況及示波器或萬用表直接讀出，非常方便。

圖3 電路仿真

3.2.3PCB設(shè)計及Gerber文件輸出

通過對原理圖的調(diào)試，直到符合設(shè)計要求，這個過程完全通過PROTEUS軟件實現(xiàn)，在此基礎(chǔ)上通過PROTEUS ARES軟件制作PCB，這個過程也是通過PROTEUS實現(xiàn)的。PCB板設(shè)計完成后，輸出Gerber文件，生成PCB板有關(guān)文件[6]。

3.2.4焊接與調(diào)試

由班長擔任項目經(jīng)理，各小組領(lǐng)取元器件先到項目經(jīng)理那里簽字，然后到指定地方（倉庫）領(lǐng)取元器件。經(jīng)小組長安排，按任務要求，分派兩位學生檢測元器件，在檢測中學習元器件知識；另外兩位學生進行焊接，通過指導老師的指導和資料的查閱，學習并實踐焊接技術(shù)；另兩位學生對焊接的電路進行檢測，是否符合指標要求。然后再改換角度進行，通過反復的實踐，學生在做中學、學中做，指導老師及時把理論知識滲透其中。

3.2.5產(chǎn)品的形成和實踐報告書寫

從方案設(shè)計、原理圖繪制與仿真、PCB板的輸出到焊接，最終形成可應用于實際的產(chǎn)品。當然，對于學生制作完成的板子，還需要各方面的完善，包括某些屬于非專業(yè)知識的領(lǐng)域，比如外殼的設(shè)計，需要做模型。這就要求學生發(fā)揮想象或跟機電系學生合作制作外殼，形成實用的產(chǎn)品。電路板完成之后，每個小組在充分討論的基礎(chǔ)上，對自己的產(chǎn)品進行匯報，匯報設(shè)計思路、產(chǎn)品功能、技術(shù)參數(shù)，同時對存在的問題進行匯報。對于此項目，就要求用自己制作的擴音機進行匯報，這可以直接對自己的產(chǎn)品進行檢驗。通過自評和互評，以及指導老師打分，形成一個比較合理的分數(shù)。教師及時進行點評和理論指導，使學生在討論中學習、在討論中提高。

最后，要針對自己的產(chǎn)品寫一份實踐報告，闡述產(chǎn)品功能、技術(shù)指標、使用說明、注意事項；同時形成一份有技術(shù)含量的報告，不能空講，首先對自己的設(shè)計思路、如何實現(xiàn)過程進行詳細描述，甚至每一個模塊的理論計算、推理過程都要作詳細的描述；在設(shè)計過程中遇到的問題，如何解決的，以及在哪些方面還存在問題，對電子元器件的選用，如何測試，電路圖。

4.結(jié)語

硬件電路發(fā)展非?？?，學校設(shè)備往往比較落后，如果以傳統(tǒng)方式教學和做實驗，學生只能對原理性的知識進行驗證，而不能發(fā)揮學生的主觀能動性、創(chuàng)造性，導致大部分學生失去學習興趣，小部分學生理解書本知識、無實踐能力和動手能力，這與我國倡導高職學生應以就業(yè)為導向，以職業(yè)為載體的培養(yǎng)人的全面發(fā)展是不相符合的。筆者提出以項目為載體，以行動為導向，以任務為驅(qū)動，營造一體化教學環(huán)境，讓學生做中學、學中做，真正發(fā)揮學生主觀能動性、創(chuàng)造性。以PORTEUS等軟件為輔助教學軟件，能實現(xiàn)仿真設(shè)計、PCB板制作，為后面的硬件電路板制作創(chuàng)造條件，開展一體化教學。

參考文獻：

[1]劉明新.高職資訊第十期.高等職業(yè)教育研究所.2011.6.

[2]李娜，張惠峰.一體化教學在高等職業(yè)教育中的應用初探[J].大家，2011.

[3]周潤景.PROTEUS入門實用教程.北京機械工業(yè)出版社，2007.

[4]周靈彬，任開杰.基于PROTEUS的電路與PCB設(shè)計.電子工業(yè)出版社，2010.

[5]李中發(fā).電子技術(shù)基礎(chǔ).中國水利水電出版社，2008：47-52.

[6]張文濤.PROTEUS仿真軟件應用.華中科技大學出版社，2010：58-72.