□謝正春 張小龍 張麗惠

（滁州學(xué)院機(jī)械與汽車工程學(xué)院安徽滁州239000；安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院安徽合肥230036）

LabVIEW虛擬平臺(tái)在農(nóng)業(yè)院校機(jī)械類專業(yè)大學(xué)生“雙創(chuàng)”實(shí)踐中的應(yīng)用研究

□謝正春 張小龍 張麗惠

（滁州學(xué)院機(jī)械與汽車工程學(xué)院安徽滁州239000；安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院安徽合肥230036）

文章對(duì)機(jī)械類專業(yè)大學(xué)生在開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐活動(dòng)存在的問題進(jìn)行了研究，提出并搭建了基于軟件LabVIEW搭建的虛擬“雙創(chuàng)”教學(xué)與應(yīng)用平臺(tái)，用以對(duì)機(jī)械類專業(yè)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐活動(dòng)的文件管理和內(nèi)容發(fā)布以及學(xué)生用以該平臺(tái)進(jìn)行學(xué)習(xí)和仿真實(shí)驗(yàn)，減少硬件投入和運(yùn)作成本，提高創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目實(shí)踐活動(dòng)開展的效率和質(zhì)量，有效的提高教學(xué)效果和培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力。

創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐；LabVIEW；虛擬仿真；工程實(shí)踐

培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力是推動(dòng)創(chuàng)新型國家建設(shè)的需要，是適應(yīng)社會(huì)主義市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，也是緩解不斷擴(kuò)大的社會(huì)就業(yè)壓力的需要[1]。深化教學(xué)改革，提高本科教學(xué)質(zhì)量成為高校常抓不懈的工作[2]。教育部倡導(dǎo)的大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)，正是以促進(jìn)高等學(xué)校實(shí)施素質(zhì)教育，培養(yǎng)創(chuàng)新人才，促進(jìn)高校教育教學(xué)改革，切實(shí)提高教學(xué)質(zhì)量為目的。

大學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目有助于提高大學(xué)生綜合素質(zhì)，是高校培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的重要途徑[3]。大學(xué)生參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐活動(dòng)能夠充分利用所學(xué)的理論知識(shí)，認(rèn)識(shí)到自身存在的不足，并體驗(yàn)到運(yùn)用知識(shí)處理現(xiàn)實(shí)問題的樂趣；有助于于提高高校教師教學(xué)及高校教研水平，大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目通常要在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行，教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生在理論知識(shí)方面存在的問題，以及自身知識(shí)構(gòu)成的不足，不斷積累實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，通過改進(jìn)更好地提高教學(xué)水平，同時(shí)應(yīng)用到科研工作，更好地提高高?？蒲兴剑挥兄诖龠M(jìn)教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整及學(xué)科體系的完善以及營造良好的學(xué)習(xí)分文，推動(dòng)高校學(xué)風(fēng)建設(shè)，激發(fā)大學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識(shí)、競爭意識(shí)及團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)，營造良好的學(xué)習(xí)分文，活躍學(xué)校的科研氛圍。所以，進(jìn)行創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐活動(dòng)方式和方法和實(shí)施平臺(tái)的改革，如何提高大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐項(xiàng)目質(zhì)量和正面影響對(duì)促進(jìn)和完善高校培養(yǎng)創(chuàng)新性、應(yīng)用性人才模式有著積極的意義[4]。

近年來各積極探索和建設(shè)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐教育新模式、新方法和新平臺(tái)[5-8]，實(shí)現(xiàn)了課堂教學(xué)與課外活動(dòng)相互銜接，專業(yè)培養(yǎng)與素質(zhì)教育相互融合，提高了學(xué)生綜合能力，促進(jìn)了學(xué)生全面發(fā)展。通過開展大學(xué)生創(chuàng)業(yè)孵化基地項(xiàng)目、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目、專業(yè)社團(tuán)活動(dòng)、學(xué)科競賽等，培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用和創(chuàng)新能力。改革創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育模式、完善創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目平臺(tái)和提高大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐活動(dòng)質(zhì)量和增大影響對(duì)促進(jìn)我校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的發(fā)展有著積極的意義。

1 背景分析

1.1 大學(xué)生“雙創(chuàng)”實(shí)踐活動(dòng)開展現(xiàn)狀

近年來我校對(duì)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐教育的建設(shè)越來越重視，為建立和完善學(xué)科競賽活動(dòng)體系、促進(jìn)學(xué)科競賽活動(dòng)質(zhì)量提高，學(xué)校開展了一系改革舉措[9]，主要表現(xiàn)為：一是建立完善的學(xué)科競賽組織管理機(jī)制；二是將學(xué)科競賽納入到培養(yǎng)方案中，成為教學(xué)環(huán)節(jié)的一個(gè)重要組成部分；三是形成學(xué)科競賽的長效激勵(lì)機(jī)制，對(duì)于學(xué)生給予創(chuàng)新學(xué)分和物質(zhì)獎(jiǎng)勵(lì)，對(duì)于指導(dǎo)老師給予輔助工作量等獎(jiǎng)勵(lì)；四是建立創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)和學(xué)科競賽的網(wǎng)站；五是不斷進(jìn)行學(xué)科競賽的形式改革。學(xué)校開展的一系列舉措雖然一定程度上提高了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目的水平，調(diào)動(dòng)了大學(xué)生參與競賽的積極性，但大都局限于運(yùn)作模式的改革和機(jī)制上的規(guī)范層面[9]。

大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐活動(dòng)包含內(nèi)容交織繁雜，包含創(chuàng)新類學(xué)科競賽訓(xùn)練、創(chuàng)業(yè)類實(shí)踐項(xiàng)目等，既強(qiáng)調(diào)必須要有創(chuàng)新想法和思辨能力，又要具備較強(qiáng)的實(shí)踐動(dòng)手能力。項(xiàng)目活動(dòng)的開展都是基于文檔、PPT和三維設(shè)計(jì)軟件等進(jìn)行活動(dòng)宣傳與組織、方案撰寫和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等，工具平臺(tái)分散，效率較低。以應(yīng)用型本科高校機(jī)械類專業(yè)大學(xué)生大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目實(shí)踐環(huán)節(jié)為例，遵照學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動(dòng)總體安排和部署，學(xué)院官網(wǎng)公告或輔導(dǎo)員、教導(dǎo)員就項(xiàng)目類別、主題和時(shí)間節(jié)點(diǎn)向?qū)W生開展宣傳和動(dòng)員工作；由學(xué)院分管教學(xué)部門和領(lǐng)導(dǎo)統(tǒng)一部署和安排創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目活動(dòng)日程、指導(dǎo)老師參與并組隊(duì)，比賽團(tuán)隊(duì)開始研討方案到方案設(shè)計(jì)再到制作、調(diào)試，最后完成比賽。

1.2 開展“雙創(chuàng)”實(shí)踐存在的問題

目前我國高校機(jī)械類專業(yè)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐活動(dòng)的開展仍然存在著些以下問題：

由于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)包含項(xiàng)目類別和內(nèi)容繁多，包括“互聯(lián)網(wǎng)+”大賽、大學(xué)身創(chuàng)業(yè)孵化項(xiàng)目、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目和學(xué)科競賽項(xiàng)目等，其中學(xué)科競賽有包含機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力大賽、“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外科技競賽和全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模大賽等。項(xiàng)目賽事時(shí)間上重疊，學(xué)生對(duì)各項(xiàng)目主題和參賽對(duì)象以及應(yīng)該具備哪些專業(yè)技能等問題不明確，學(xué)生在選擇和參與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目的時(shí)候具有很大的盲目性。

學(xué)生參與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目需要教師的指導(dǎo)，這就要求學(xué)生和指導(dǎo)老師需要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力準(zhǔn)備課題，不僅影響學(xué)生的日常課堂學(xué)習(xí)而且一定程度上也影響教師的教學(xué)。指導(dǎo)老師和學(xué)生缺少足夠的時(shí)間在繁多的項(xiàng)目文件、參考文獻(xiàn)或?qū)W院網(wǎng)站上去吃透某一項(xiàng)目賽事的主題含義和具體要求等，以及對(duì)自己方案的創(chuàng)新性是否足夠等問題不清晰。這就造成了，花費(fèi)了很多精力去應(yīng)對(duì)和迎接比賽卻往往取得成績不理想，大大地減弱了學(xué)生和老師參與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目的積極性。

機(jī)械類專業(yè)參與的大多賽事都與機(jī)械優(yōu)化和設(shè)計(jì)相關(guān)，機(jī)械機(jī)構(gòu)模型的實(shí)物化、樣機(jī)化程度直接影響著比賽成績，這就要求參賽團(tuán)隊(duì)花費(fèi)大量的時(shí)間和精力先進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)化設(shè)計(jì)然后實(shí)物加工和制作，過程往往無法復(fù)制和不可逆轉(zhuǎn)，實(shí)物加工制作對(duì)場地要求以及傳統(tǒng)加工機(jī)床和器具依賴性大，效率低下。

在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目實(shí)踐活動(dòng)中中，學(xué)校中把理論教學(xué)和實(shí)踐指導(dǎo)教學(xué)分開進(jìn)行，學(xué)生在課堂上所學(xué)知識(shí)很難應(yīng)用到實(shí)踐中去，同時(shí)實(shí)踐環(huán)節(jié)中，指導(dǎo)老師主要采用演示性和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)造性實(shí)驗(yàn)較少，嚴(yán)重制約著創(chuàng)新內(nèi)容的拓展和創(chuàng)業(yè)質(zhì)量的提高。

由此可見，機(jī)械類專業(yè)的大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)建設(shè)還處于起步階段，沒有形成系統(tǒng)的競賽制度保障與培養(yǎng)競賽質(zhì)量的應(yīng)用平臺(tái)相結(jié)合的完善體系，迫切需要在實(shí)踐中完善和深化。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的改革和培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才的應(yīng)用平臺(tái)建設(shè)任重而道遠(yuǎn)。

2 LabVIEW虛擬“雙創(chuàng)”教學(xué)與應(yīng)用平臺(tái)的特征

LabVIEW是美國國家儀器公司推出的一種基于“圖形”方式的集成化程序開發(fā)環(huán)境，是目前國際上唯一的編譯型圖形化編程語言[10]。使用LabVIEW可以讓編程者享受到強(qiáng)大的圖形化編程語言所帶來的靈活性，而無需忍受傳統(tǒng)開發(fā)環(huán)境的復(fù)雜編程工作，這種直觀的圖形化環(huán)境實(shí)現(xiàn)了開發(fā)工作的高效率。LabVIEW圖形化語言的直覺特性使學(xué)生們可以將注意力集中在被授的理論知識(shí)上，而不是基于文本的工程軟件應(yīng)用開發(fā)的編程細(xì)節(jié)上。這樣學(xué)生在很短的時(shí)間內(nèi)就可以開發(fā)出復(fù)雜的應(yīng)用程序，可以把理論性教強(qiáng)的知識(shí)轉(zhuǎn)換成直觀性很強(qiáng)的圖像，從而可以加深對(duì)理論知識(shí)的理解并應(yīng)用，提高學(xué)習(xí)興趣。LabVIEW虛擬“雙創(chuàng)”教學(xué)與應(yīng)用平臺(tái)具有如下特征。

整合包括力學(xué)測量實(shí)驗(yàn)室、機(jī)械創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室、機(jī)械測繪實(shí)驗(yàn)室以及大學(xué)生綜合工程訓(xùn)練中心等在內(nèi)的硬件實(shí)驗(yàn)實(shí)施的功能特點(diǎn)，與傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)環(huán)境相結(jié)合，減少硬件投入和運(yùn)作成本，可有效的提高教學(xué)效果和培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力。

用以對(duì)各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類項(xiàng)目的文件管理和內(nèi)容發(fā)布以及學(xué)生用以該平臺(tái)進(jìn)行學(xué)習(xí)和仿真實(shí)驗(yàn)，提高創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目實(shí)踐活動(dòng)開展的效率和質(zhì)量。

簡化學(xué)生與指導(dǎo)老師融入創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)和學(xué)科競賽項(xiàng)目的繁瑣過程，提高效率，同時(shí)學(xué)生利用虛擬“雙創(chuàng)”教學(xué)與應(yīng)用平臺(tái)進(jìn)行機(jī)械創(chuàng)新機(jī)構(gòu)參數(shù)化設(shè)計(jì)與機(jī)構(gòu)仿真以及性能測試等工作，提高工程項(xiàng)目開展效率和競賽質(zhì)量水平。

3 LabVIEW虛擬“雙創(chuàng)”教學(xué)與應(yīng)用平臺(tái)的搭建

3.1 平臺(tái)登陸系統(tǒng)

為了保障使用者的文件安全保障與隱私保護(hù)，本虛擬平臺(tái)基于LabVIEW程序設(shè)計(jì)了賬號(hào)和密碼登陸系統(tǒng)，其登陸界面如圖1所示，設(shè)置初始賬號(hào)為“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)“，登陸密碼為6個(gè)0。

圖1 虛擬“雙創(chuàng)”教學(xué)與應(yīng)用平臺(tái)登錄界面

圖2 登錄系統(tǒng)程序框圖

3.2 模塊化軟件設(shè)計(jì)

登錄成功之后進(jìn)入到平臺(tái)主運(yùn)行界面?；贚abVIEW軟件搭建的虛擬“雙創(chuàng)”教學(xué)與應(yīng)用平臺(tái)，主要包含三個(gè)子VI模塊，分別是“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目簡介”子VI模塊，包含以“機(jī)械創(chuàng)新大賽”、“無碳小車大賽”、“互聯(lián)網(wǎng)+大賽”等構(gòu)建的“雙創(chuàng)”類別子VI模塊，包含以“賽事主題”、“參賽要求”“方案策劃”、“機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)”、“虛擬仿真”等構(gòu)建的“雙創(chuàng)”功能子VI模塊。通過模塊調(diào)用與觸發(fā)操作，可快速實(shí)現(xiàn)某一賽事項(xiàng)目主題、參賽要求介紹和方案策劃書撰寫等功能需求。虛擬“雙創(chuàng)”教學(xué)與應(yīng)用平臺(tái)主界面如圖3所示。

圖3 虛擬“雙創(chuàng)”教學(xué)與應(yīng)用平臺(tái)主界面

圖4所示為虛擬“雙創(chuàng)”教學(xué)與應(yīng)用平臺(tái)部分程序框圖，即“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目簡介”子VI程序框圖，在程序中首先調(diào)Automation Open.vi打開指定路徑出的文檔文件，調(diào)用屬性節(jié)點(diǎn)函數(shù)調(diào)節(jié)打開文檔的顯示屬性，再次調(diào)用文件屬性節(jié)點(diǎn)完成文檔的編寫與查看等操作。

3.3 軟件生成安裝程序包

本虛擬平臺(tái)是在LabVIEW運(yùn)行環(huán)境里執(zhí)行的，為了方便其他沒有安裝LabVIEW程序的老師和同學(xué)直接使用，有必要將LabVIEW的VI程序打包生成安裝文件，具體打包操作過程如下。

在LabVIEW控制面板上新建項(xiàng)目，并將主程序和涉及到文件和子VI都添加進(jìn)去。

添加完成后在“程序生成規(guī)范”里新建應(yīng)用程序，生成可執(zhí)行文件，并將主程序設(shè)置為啟動(dòng)VI。

圖4 “創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目簡介”子VI程序框圖

在“程序生產(chǎn)規(guī)范”里新建“安裝程序”，并將上一步生成的可執(zhí)行文件添加進(jìn)去。更改路徑和名稱以后，確定生成exe文件安裝包。

4 小結(jié)

4.1 效果

基于LabVIEW程序設(shè)計(jì)搭建的虛擬“雙創(chuàng)”教學(xué)與應(yīng)用平臺(tái)并首次應(yīng)用于大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐活動(dòng)環(huán)節(jié)，充實(shí)了提高創(chuàng)新能力和質(zhì)量的途徑和方法，并為基于LabVIEW的虛擬教學(xué)和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)應(yīng)用于應(yīng)用型本科高校的教學(xué)改革打好基礎(chǔ)。

通過搭建虛擬平臺(tái)體現(xiàn)了現(xiàn)有硬件設(shè)施的功能需求和特點(diǎn)、整合各類學(xué)科競賽項(xiàng)目資源文件，將大大簡化參賽人員的開展比賽項(xiàng)目前的準(zhǔn)備時(shí)間，同時(shí)也減少對(duì)場地、機(jī)器設(shè)備等硬件投入與使用使得機(jī)械類專業(yè)創(chuàng)新設(shè)計(jì)項(xiàng)目和學(xué)科競賽項(xiàng)目中的參數(shù)優(yōu)化、建模、仿真與性能測試得以一體化和可視化。良好人機(jī)交互平臺(tái)，提高學(xué)生參與學(xué)科競賽的興趣度，進(jìn)而提高學(xué)校整體大學(xué)生學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、學(xué)科競賽活動(dòng)開展效率和質(zhì)量。

4.2 不足

創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目種類繁多，且各競賽主題思想革新變化較快，這就要求基于虛擬儀器LabVIEW搭建的虛擬“雙創(chuàng)”教學(xué)與應(yīng)用平臺(tái)具備較強(qiáng)的二次開發(fā)和拓展能力。所以在項(xiàng)目開展中，不斷地將虛擬平臺(tái)投入到“雙創(chuàng)”實(shí)踐環(huán)節(jié)中應(yīng)用，根據(jù)使用者反饋意見進(jìn)行改進(jìn)和完善。

大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目參與的學(xué)生和指導(dǎo)老師出身專業(yè)方向不盡相同，同時(shí)能力也會(huì)層差不齊，對(duì)該虛擬平臺(tái)的的使用需求也會(huì)不同。所以研究中搭建的虛擬平臺(tái)應(yīng)滿足差異化和個(gè)性化需求，這就要求項(xiàng)目參與人員具備較強(qiáng)的LabVIEW及相關(guān)編程語言的工程開發(fā)與應(yīng)用能力，同時(shí)具備較好的創(chuàng)新能力，對(duì)學(xué)科競賽有較深的理解。

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LabVIEW virtual platform in mechanical specialty students"double"Application Research in Practice

XIE Zheng-chun,ZHANG Xiao-long,Zhang li-hui

The paper studies the existing problems in the practice of mechanical and engineering students'innovation and ent repreneurship,and puts forward a virtual"double creation"teaching and appl ication plat form based on the sof tware LabVIEW,which is used to manage and publish the document management and content of the mechanical special ty students'innovation and ent repreneurship practice.As wel l as the students to use the plat form for learning and simulation experiments to reduce hardware investment and operational costs,improve innovation and ent repreneurship projects to car ry out the activities of the ef f iciency and qual ity,ef fective teaching ef fectiveness and improve the students'engineering practice.

Innovative business practices;LabVIEW;vir tual simulation;engineering practice

1004-7026（2017）20-0041-04

TP274

A

10.16675/j.cnki.cn14-1065/f.2017.20.029

滁州學(xué)院本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程項(xiàng)目（2016jy006；2016kcgg024），國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(51675005)。

謝正春（1989-），男，安徽六安人，滁州學(xué)院機(jī)械與汽車工程學(xué)院教師，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)指導(dǎo)教師，碩士研究生。張小龍（1976-），男，安徽合肥人，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院車輛工程系主任，教授，清華大學(xué)博士后。