王史春

摘 要： 文章針對(duì)高職學(xué)生的特點(diǎn)，根據(jù)多年的教學(xué)實(shí)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(xué)：整體方案的設(shè)計(jì)、原理圖仿真、PCB板制作、焊接調(diào)試、形成實(shí)用產(chǎn)品，體現(xiàn)學(xué)中做、做中學(xué)，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性、創(chuàng)造性。

關(guān)鍵詞： PROTEUS 原理圖仿真 一體化教學(xué)

1.引言

一體化教學(xué)就是將學(xué)、做、教進(jìn)行融合，營造集教學(xué)與實(shí)踐于一體的教學(xué)環(huán)境，通過項(xiàng)目的實(shí)施，讓學(xué)生在做中學(xué)、學(xué)中做、做中教、教中做，改變?cè)瓉斫?、學(xué)、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(xué)生實(shí)踐；網(wǎng)絡(luò)資源，供學(xué)生查閱資料；計(jì)算機(jī)及EDA工具，供學(xué)生仿真設(shè)計(jì)；多媒體設(shè)備，供教師理論教學(xué)和實(shí)踐指導(dǎo)?？傊惑w化教學(xué)是系統(tǒng)工程，改變傳統(tǒng)的教師教、學(xué)生學(xué)的模式，是集教、學(xué)、做于一體的教學(xué)模式，以學(xué)生為主體，充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性、主動(dòng)性，提高學(xué)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(xué)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(xué)質(zhì)量的核心，也是教學(xué)改革的重點(diǎn)和難點(diǎn)”，并且進(jìn)一步明確高職院校要積極探索工學(xué)交替、任務(wù)驅(qū)動(dòng)、項(xiàng)目導(dǎo)向等有利于增強(qiáng)學(xué)生能力的教學(xué)模式。當(dāng)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(jī)制創(chuàng)新為突破口，深化改革、推進(jìn)合作、提升質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)學(xué)校對(duì)接地方、專業(yè)對(duì)接產(chǎn)業(yè)、課程對(duì)接工藝，使學(xué)生員工身份合一、學(xué)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(xué)結(jié)合、校企合作、一體化教學(xué)的理念[2]，提出具體的做法，符合職業(yè)教育的發(fā)展趨勢(shì)。

2.PROTEUS仿真軟件

對(duì)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(yīng)快速發(fā)展的硬件設(shè)備，學(xué)生還在用幾年之前或更早的設(shè)備，根本不能適應(yīng)企業(yè)發(fā)展的需要，學(xué)生畢業(yè)之后難以達(dá)到企業(yè)的要求。針對(duì)以上情況，筆者探索用PROTEUS作為仿真軟件，構(gòu)建一體化教學(xué)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(dòng)布線和人工布線及電路仿真功能外，還有一個(gè)重要的功能是電路仿真是互動(dòng)的，針對(duì)微處理器的應(yīng)用還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，實(shí)現(xiàn)軟件源碼級(jí)的實(shí)時(shí)調(diào)試。

3.課程教學(xué)設(shè)計(jì)理念與做法

3.1一體化教學(xué)設(shè)計(jì)

硬件電路知識(shí)抽象，學(xué)生難懂，教師講得吃力，但達(dá)不到應(yīng)有的效果。首先，在專業(yè)調(diào)研及實(shí)踐專家訪談的基礎(chǔ)上，對(duì)職業(yè)能力和課程的關(guān)系作了分析，認(rèn)為本課程分為以下幾個(gè)部分：電路原理圖的繪制與仿真、PCB制作、樣機(jī)調(diào)試、產(chǎn)品剖析與設(shè)計(jì)和硬件故障排除。根據(jù)這些崗位確定教學(xué)目標(biāo)：能對(duì)常用電子元器件測(cè)試和識(shí)別、用常用電子測(cè)量儀器對(duì)電路測(cè)試和故障排除、設(shè)計(jì)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(jìn)行課程整體設(shè)計(jì)，創(chuàng)設(shè)相應(yīng)的學(xué)習(xí)情境，以行動(dòng)為導(dǎo)向，以項(xiàng)目為載體，以任務(wù)為驅(qū)動(dòng)，做中學(xué)，學(xué)中做，通過工作進(jìn)行學(xué)習(xí)。具體實(shí)施過程：項(xiàng)目的選?。▉碜云髽I(yè)）—確定設(shè)計(jì)方案—原理圖設(shè)計(jì)—PCB板制作—焊接——調(diào)試——形成產(chǎn)品。此過程從項(xiàng)目的選取到產(chǎn)品的形成，是體現(xiàn)一體化教學(xué)的思路，學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，體現(xiàn)一種全新的職業(yè)教學(xué)理念。

3.2具體案例

通過實(shí)踐專家訪談和企業(yè)的調(diào)研，本課程確定的幾個(gè)典型項(xiàng)目，筆者以“音頻放大器”為例說明如何進(jìn)行一體化教學(xué)設(shè)計(jì)。

圖1 項(xiàng)目流程圖

3.2.1方案設(shè)計(jì)

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(xiàng)目總體設(shè)計(jì)方案[5]。

圖2 項(xiàng)目整體設(shè)計(jì)

3.2.2原理圖設(shè)計(jì)

通過對(duì)項(xiàng)目的整體設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行項(xiàng)目分解，從信號(hào)輸入級(jí)開始，逐級(jí)地通過原理圖的仿真，根據(jù)方案設(shè)計(jì)要求達(dá)到參數(shù)指標(biāo)，反復(fù)地修改電路參數(shù)，達(dá)到所需的技術(shù)指標(biāo)，這在PROTEUS中能實(shí)時(shí)地仿真，并通過小組討論分析確定原理圖的設(shè)計(jì)。例如：電壓放大級(jí)，通過以下電路反復(fù)地調(diào)試達(dá)到電壓放大倍數(shù)等數(shù)據(jù)要求，先從單級(jí)放大電路開始，然后再討論、調(diào)試。學(xué)生在電壓放大倍數(shù)不夠的情況下，引入兩級(jí)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(jì)及Gerber文件輸出

通過對(duì)原理圖的調(diào)試，直到符合設(shè)計(jì)要求，這個(gè)過程完全通過PROTEUS軟件實(shí)現(xiàn)，在此基礎(chǔ)上通過PROTEUS ARES軟件制作PCB，這個(gè)過程也是通過PROTEUS實(shí)現(xiàn)的。PCB板設(shè)計(jì)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(dān)任項(xiàng)目經(jīng)理，各小組領(lǐng)取元器件先到項(xiàng)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(wù)要求，分派兩位學(xué)生檢測(cè)元器件，在檢測(cè)中學(xué)習(xí)元器件知識(shí)；另外兩位學(xué)生進(jìn)行焊接，通過指導(dǎo)老師的指導(dǎo)和資料的查閱，學(xué)習(xí)并實(shí)踐焊接技術(shù)；另兩位學(xué)生對(duì)焊接的電路進(jìn)行檢測(cè)，是否符合指標(biāo)要求。然后再改換角度進(jìn)行，通過反復(fù)的實(shí)踐，學(xué)生在做中學(xué)、學(xué)中做，指導(dǎo)老師及時(shí)把理論知識(shí)滲透其中。

3.2.5產(chǎn)品的形成和實(shí)踐報(bào)告書寫

從方案設(shè)計(jì)、原理圖繪制與仿真、PCB板的輸出到焊接，最終形成可應(yīng)用于實(shí)際的產(chǎn)品。當(dāng)然，對(duì)于學(xué)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(shí)的領(lǐng)域，比如外殼的設(shè)計(jì)，需要做模型。這就要求學(xué)生發(fā)揮想象或跟機(jī)電系學(xué)生合作制作外殼，形成實(shí)用的產(chǎn)品。電路板完成之后，每個(gè)小組在充分討論的基礎(chǔ)上，對(duì)自己的產(chǎn)品進(jìn)行匯報(bào)，匯報(bào)設(shè)計(jì)思路、產(chǎn)品功能、技術(shù)參數(shù)，同時(shí)對(duì)存在的問題進(jìn)行匯報(bào)。對(duì)于此項(xiàng)目，就要求用自己制作的擴(kuò)音機(jī)進(jìn)行匯報(bào)，這可以直接對(duì)自己的產(chǎn)品進(jìn)行檢驗(yàn)。通過自評(píng)和互評(píng)，以及指導(dǎo)老師打分，形成一個(gè)比較合理的分?jǐn)?shù)。教師及時(shí)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和理論指導(dǎo)，使學(xué)生在討論中學(xué)習(xí)、在討論中提高。

最后，要針對(duì)自己的產(chǎn)品寫一份實(shí)踐報(bào)告，闡述產(chǎn)品功能、技術(shù)指標(biāo)、使用說明、注意事項(xiàng)；同時(shí)形成一份有技術(shù)含量的報(bào)告，不能空講，首先對(duì)自己的設(shè)計(jì)思路、如何實(shí)現(xiàn)過程進(jìn)行詳細(xì)描述，甚至每一個(gè)模塊的理論計(jì)算、推理過程都要作詳細(xì)的描述；在設(shè)計(jì)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(duì)電子元器件的選用，如何測(cè)試，電路圖。

4.結(jié)語

硬件電路發(fā)展非?？?，學(xué)校設(shè)備往往比較落后，如果以傳統(tǒng)方式教學(xué)和做實(shí)驗(yàn)，學(xué)生只能對(duì)原理性的知識(shí)進(jìn)行驗(yàn)證，而不能發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性、創(chuàng)造性，導(dǎo)致大部分學(xué)生失去學(xué)習(xí)興趣，小部分學(xué)生理解書本知識(shí)、無實(shí)踐能力和動(dòng)手能力，這與我國倡導(dǎo)高職學(xué)生應(yīng)以就業(yè)為導(dǎo)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(xiàng)目為載體，以行動(dòng)為導(dǎo)向，以任務(wù)為驅(qū)動(dòng)，營造一體化教學(xué)環(huán)境，讓學(xué)生做中學(xué)、學(xué)中做，真正發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性、創(chuàng)造性。以PORTEUS等軟件為輔助教學(xué)軟件，能實(shí)現(xiàn)仿真設(shè)計(jì)、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(xué)。

參考文獻(xiàn)：

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