嚴(yán)夢(mèng)飛 石竹玉 張 婧 朱 俊

（武漢大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430072）

大學(xué)生對(duì)虛擬儀器了解的研究

嚴(yán)夢(mèng)飛 石竹玉 張 婧 朱 俊

（武漢大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430072）

基于對(duì)本科大四學(xué)生關(guān)于虛擬儀器的問卷調(diào)查及相應(yīng)的分析，展示了當(dāng)今大學(xué)生對(duì)于虛擬儀器的了解程度，并據(jù)此提出開展虛擬儀器實(shí)驗(yàn)教學(xué)的建議。

虛擬儀器；調(diào)查；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

隨著計(jì)算機(jī)和現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)的迅速發(fā)展，虛擬儀器技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛。也就是說，以通用計(jì)算機(jī)為核心，加上特定外部設(shè)備的硬件平臺(tái)已經(jīng)逐步取代了傳統(tǒng)測(cè)量儀器平臺(tái)，即由用戶設(shè)計(jì)定義，具有虛擬面板，測(cè)試功能由相應(yīng)軟件實(shí)現(xiàn)的虛擬儀器技術(shù)[1]，已顯現(xiàn)出其強(qiáng)大的輔助功能，被越來越多地引入到科學(xué)研究及自動(dòng)控制工作中。

盡管目前虛擬儀器受到各個(gè)領(lǐng)域的廣泛關(guān)注，例如在google學(xué)術(shù)搜索中搜索“虛擬儀器”，始于2005年約有86,600條結(jié)果，在Elsevier Electronic Journals數(shù)據(jù)庫中搜索“Virtual Instrument”可得32,089篇文獻(xiàn)。然而，據(jù)我們了解，國內(nèi)只有少部分高校的實(shí)驗(yàn)室引入了虛擬儀器系統(tǒng)，虛擬儀器在各大高校中并未引起普遍的重視。對(duì)這種教學(xué)與現(xiàn)實(shí)脫離的現(xiàn)象已引起了許多研究者的注意[2,3]，他們從不同角度來揭示其原因，并提出意見。本文將基于對(duì)本科大四學(xué)生關(guān)于虛擬儀器的問卷調(diào)查及相關(guān)的情境訪談，來分析大學(xué)生對(duì)虛擬儀器了解的現(xiàn)狀，并據(jù)此提出開展虛擬儀器相關(guān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的建議。

（一）調(diào)查的基本情況

筆者對(duì)武漢大學(xué)物理學(xué)院電科、物理學(xué)類、基地班以及材料專業(yè)的大四學(xué)生(約 270人)進(jìn)行了抽樣調(diào)查。此次被調(diào)查的學(xué)生都已完成了基礎(chǔ)課程，正在進(jìn)行畢業(yè)論文的設(shè)計(jì)?？傆?jì)回收調(diào)查問卷135份，其中有效問卷116份，并對(duì)其中部分學(xué)生進(jìn)行了個(gè)別訪談。部分調(diào)查內(nèi)容以及相應(yīng)的調(diào)查結(jié)果（見表1）。

表1 調(diào)查表

有助于將來從事這類教學(xué)工作 25.9%有助于今后的自動(dòng)控制管理工作 31.9%用于計(jì)算機(jī)考級(jí) 15.5%不知道會(huì)有什么作用 27.6%如果有機(jī)會(huì)讓你學(xué)習(xí)如何使用虛擬儀器，你將會(huì)…… 僅僅旁觀，或者放棄 8.6%認(rèn)真學(xué)習(xí)，體會(huì)虛擬儀器的特點(diǎn) 31.0%5基本了解虛擬儀器 43.1%不太想做，只想了解了解 17.2%

（二）調(diào)查結(jié)果分析

從五個(gè)調(diào)查內(nèi)容來看，并結(jié)合我們的訪談的結(jié)果，我們可清楚地得到以下五點(diǎn)結(jié)論：

1.第一項(xiàng)調(diào)查內(nèi)容清楚地表明大多數(shù)的理科生并不了解虛擬儀器，也沒有使用過 LabView等相關(guān)軟件。在個(gè)別訪談中筆者發(fā)現(xiàn)實(shí)際上很多人都有接觸過虛擬儀器相關(guān)知識(shí)，只要稍作解釋都能明白這個(gè)概念。特別是電科專業(yè)的學(xué)生比其他專業(yè)的學(xué)生接觸到的虛擬儀器知識(shí)更多，對(duì)虛擬儀器的了解也更多。

2.第二項(xiàng)調(diào)查內(nèi)容清楚地表明多數(shù)學(xué)生都肯定了虛擬儀器的優(yōu)點(diǎn)，虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器相比，具有新穎性，能吸引學(xué)生的興趣和注意力，并且能夠避免許多傳統(tǒng)儀器的弊病[4]。在該項(xiàng)調(diào)查中，每個(gè)選項(xiàng)所占百分比大致相同，并且與第一項(xiàng)調(diào)查內(nèi)容無明顯地關(guān)聯(lián)，這表明被訪大學(xué)生并不了解虛擬儀器，對(duì)其優(yōu)點(diǎn)并沒有真正的認(rèn)識(shí)，只是憑借自己的理解和想象進(jìn)行選擇。在個(gè)別訪談時(shí)，也有少部分同學(xué)對(duì)于虛擬儀器的優(yōu)點(diǎn)還有其他的理解，或者并不認(rèn)同選項(xiàng)中的優(yōu)點(diǎn)，還有極少數(shù)人不知道有什么優(yōu)點(diǎn)。

3.第三項(xiàng)調(diào)查內(nèi)容清楚地表明多數(shù)同學(xué)希望在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入虛擬儀器，認(rèn)為虛擬儀器對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)有一定的幫助。虛擬儀器能夠充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，從而簡化實(shí)驗(yàn)操作，特別是能進(jìn)行自動(dòng)操作，這必定能在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中起到良好的作用。然而，大部分學(xué)生并不希望成為一門獨(dú)立的課程，即在不增加學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)的前提下，盡可能多地讓他們了解與使用虛擬儀器。在個(gè)別訪談中，不少人雖然希望能將虛擬儀器引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，但是又認(rèn)為使用真實(shí)儀器能夠更多地培養(yǎng)動(dòng)手操作的能力，所以希望兩種實(shí)驗(yàn)方式都能進(jìn)行。

4.第四項(xiàng)調(diào)查內(nèi)容清楚地表明大部分同學(xué)認(rèn)為學(xué)習(xí)虛擬儀器相關(guān)軟件，有助于將來從事相關(guān)工作。虛擬儀器技術(shù)作為計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與傳統(tǒng)的儀器技術(shù)進(jìn)行融合的產(chǎn)物，已廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。由于專業(yè)背景及興趣的不同，電科專業(yè)的學(xué)生明顯更注重在工程類以及自動(dòng)控制管理方面的應(yīng)用。但是也有部分學(xué)生只是為了計(jì)算機(jī)考級(jí)而學(xué)習(xí)，或者根本就不知道學(xué)習(xí)虛擬儀器技術(shù)有什么用途，這說明虛擬儀器還有待進(jìn)一步的教學(xué)普及。

5.第五項(xiàng)調(diào)查內(nèi)容清楚地表明大部分同學(xué)想要認(rèn)真學(xué)習(xí)掌握虛擬儀器這門技術(shù)，包括 LabView軟件等的相關(guān)編程過程。經(jīng)過上面幾題，大家對(duì)于虛擬儀器都有了一個(gè)大致的印象，虛擬儀器作為一種新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式引起了大家的興趣。顯然，我們認(rèn)為在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入虛擬儀器是有必要的。這項(xiàng)內(nèi)容與第三項(xiàng)內(nèi)容有一定的關(guān)聯(lián)，認(rèn)為虛擬儀器越有用的學(xué)生，其希望學(xué)習(xí)虛擬儀器的程度越強(qiáng)(希望在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入虛擬儀器的同學(xué)有90.9%想要認(rèn)真學(xué)習(xí)虛擬儀器)。同時(shí)，我們還發(fā)現(xiàn)不同專業(yè)背景的學(xué)生對(duì)其學(xué)習(xí)愿望程度不同。

（三）對(duì)調(diào)查結(jié)果的思考

從我們的調(diào)查分析中可以看到了一種新的教學(xué)現(xiàn)象，雖然大多數(shù)學(xué)生對(duì)于虛擬儀器并沒有一個(gè)很清晰的認(rèn)識(shí)，但是都肯定了虛擬儀器作為一種以全新理念來設(shè)計(jì)的儀器具有的多方面優(yōu)點(diǎn)，并且想要了解和掌握這門技術(shù)。對(duì)于這一新現(xiàn)象的產(chǎn)生，一方面是由于學(xué)校對(duì)此并沒有給予足夠的重視，缺乏相關(guān)的成熟教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，另一方面也表明社會(huì)對(duì)學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)有很強(qiáng)的影響。對(duì)這類問題的解決，學(xué)校需要適當(dāng)對(duì)虛擬儀器實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行投入，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)的理念，深入了解學(xué)生的需求，加大對(duì)當(dāng)前虛擬設(shè)備的普及，增加學(xué)生對(duì)虛擬儀器的了解，制定出切實(shí)可行的虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃。顯然，為了提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程的水平，把虛擬儀器引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)必然會(huì)成為一種趨勢(shì)[5]。

（四）結(jié)論

本文在對(duì)本科大四學(xué)生關(guān)于虛擬儀器的問卷調(diào)查表的基礎(chǔ)上，分析了調(diào)查內(nèi)容和調(diào)查結(jié)果，揭示了這些大學(xué)生對(duì)虛擬儀器的了解程度。虛擬儀器是當(dāng)前測(cè)量儀器發(fā)展的一個(gè)重要方向，為了適應(yīng)科技的發(fā)展，達(dá)到較好的教學(xué)效果，培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新思維和解決問題的能力，希望學(xué)校能將虛擬儀器引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，并適當(dāng)開展相關(guān)教學(xué)研究，以期解決物理學(xué)院的學(xué)生不了解虛擬儀器這一新的教學(xué)現(xiàn)象。從實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的角度出發(fā)，虛擬儀器引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅避免了傳統(tǒng)儀器帶來的各種弊病，而且為學(xué)生提供更大的開放空間，便于學(xué)生隨時(shí)隨地進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。

我們知道虛擬儀器不能代替真實(shí)儀器，但從實(shí)際教學(xué)的角度出發(fā)，適當(dāng)開設(shè)虛擬儀器的相關(guān)課程，讓學(xué)生對(duì)虛擬儀器有充分的了解，特別是虛擬儀器在自動(dòng)測(cè)量中的了解，以達(dá)到全面培養(yǎng)學(xué)生的目的。雖然，從這次簡單的調(diào)查中得到許多有意義的結(jié)論，但還有許多問題有待進(jìn)一步調(diào)查，以期該問題能得到深入研究。

[1] 寧濤.虛擬儀器及其在實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用[J].北京交通大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版),2007,6(4):110-112.

[2] 朱敏.虛擬實(shí)驗(yàn)與教學(xué)應(yīng)用研究[D].上海:華東師范大學(xué),2006.

[3] 殷明,汪立偉.在電子信息類實(shí)驗(yàn)課程中使用虛擬儀器的思考[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào),2008,30(4):71-73.

[4] 石中軍.虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用研究[D].遼寧:遼寧師范大學(xué),2008.

[5] 姜海波.虛擬儀器技術(shù)在高校教學(xué)中的應(yīng)用[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2010,15:53-54.

G642

A

1008-1151(2011)05-0183-02

2011-02-22

湖北省教學(xué)研究項(xiàng)目“LabVIEW仿真物理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)及在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用”（2008012）

嚴(yán)夢(mèng)飛（1990－），女，湖北天門人，武漢大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院在讀生，從事虛擬儀器的研制。