摘 要：為了改變大三學生平時不努力學習、臨考才根據猜題進行選擇性“突擊”而死記硬背的現狀，文中結合虛擬儀器技術及應用課程的總課時、學生對于教學內容的實際理解程度和接受情況，從課前預習安排、課堂教學方式及測試題設計、課后作業(yè)及期末考試形式等方面進行改革，使得學生的總評成績過程化更明顯，涉及到每次課堂測試、課后作業(yè)、實驗操作、實驗數據整理、期末考核等。實踐結果表明，側重過程化考核之后，學生的學習積極性有所提高，項目式考核方式使得學生在學習期間更注重舉一反三地對程序設計進行理解與掌握，促進學生融匯貫通地應用知識。

關鍵詞：虛擬儀器技術；教學方式；考試形式；過程化考核；總評成績；課程改革

中圖分類號：TP39；TN06 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2024）11-0-03

0 引 言

虛擬儀器是將現有的計算機技術、軟件技術和高性能模塊化硬件結合在一起而建立的功能強大且靈活多變的儀器。虛擬儀器技術是測試技術和計算機技術相結合的產物，融合了測試技術、儀器原理、計算機接口技術以及圖形化編程技術[1-2]。美國國家儀器公司的創(chuàng)新產品LabVIEW是目前應用最為廣泛的虛擬儀器軟件開發(fā)環(huán)境，開設該課程的目的是使學生熟悉圖形化編程環(huán)境，學習圖形化編程語言，掌握G語言編程技術，能夠熟練應用LabVIEW開發(fā)虛擬儀器產品，以滿足現代測量技術發(fā)展的需求。

虛擬儀器技術及應用課程的教學內容主要包括LabVIEW基礎知識、數據操作、數組數據和簇數據、數據類型轉換、程序結構、變量與節(jié)點、圖形和圖表顯示、LabVIEW數據采集。教師會系統(tǒng)地講授LabVIEW中基本VI的創(chuàng)建與編輯、常用的數據類型、數組數據、簇數據、常用數據類型轉換、循環(huán)結構、條件結構、順序結構、變量與節(jié)點、子程序設計、常用的圖形和圖表顯示舉例等內容。

三亞學院新能源與智能網聯汽車學院之前是將虛擬儀器技術及應用課程安排在大四第一學期（秋季學期），但這一階段學生更關注于備考碩士研究生、備考公務員或事業(yè)單位、參加招聘會等事宜，因此課堂教學的考勤情況和學習積極性提升方面的效果都不理想，驗證性實驗無法激發(fā)學生的學習興趣，考試形式單一，教學效果與預期差距大。

虛擬儀器是基于計算機的軟硬件測試平臺，它可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的測量儀器[3-4]，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器、頻譜分析儀等，可集成于自動控制、工業(yè)控制系統(tǒng)，可自由構建成專有儀器系統(tǒng)，可將部分實驗課程需要的昂貴的硬件實驗設備轉變?yōu)檐浖崿F。為提高學生對專業(yè)核心課程的掌握程度，我院在電子信息工程、測控技術及應用專業(yè)的大三第二學期開設虛擬儀器技術及應用課程。

1 教學目標

虛擬儀器技術及應用課程是我院大三測控技術與儀器、電子信息工程專業(yè)的專業(yè)核心課[5]。大三學生的關注點還在于學校知識的學習，掌握一定的專業(yè)基礎知識、C語言編程基礎，以及一定的程序設計能力。具體的教學目標如下：

（1）培養(yǎng)學生使用圖形化編程語言G語言編寫程序的思維方式。LabVIEW能夠為用戶提供簡明、直觀、易用的圖形編程方式，將繁瑣復雜的語言編程簡化成通過菜單提示選擇功能，并且用線條將各種功能連接起來。

（2）通過本課程的學習，學生能夠學習和掌握虛擬儀器設計的基本概念和基本方法，學會應用圖形化語言進行編程和設計。本課程的實踐性較強，通過課堂講解和例題分析，讓學生掌握設計過程，如題目分析、電路組成、程序設計等環(huán)節(jié)。采用講練結合的方式，通過例題學習指令及其應用，同時采用仿真平臺輔助教學，培養(yǎng)學生的設計能力[6]。

2 教學方式

通過分析、研討教學大綱，確定課程內容體系，進而制定有效的教學方案，最終形成完善的電子教案、多媒體課件、自編實驗指導書。

本課程教學場地有計算機機房和實驗室。其中，在機房主要進行理論講授，教師編程演示，學生自己嘗試進行軟件編程；在實驗室的主要授課內容是：NI ELVIS II工作環(huán)境的使用講解和演示，項目編程和硬件電路搭建的實踐操作。本課程實踐性較強，教師通過課堂講解和例題分析，能夠讓學生學會設計過程，如題目分析、電路組成、程序設計等。教師采用講練結合的方式，通過例題學習指令及其應用，同時采用仿真平臺輔助教學，培養(yǎng)學生的設計能力。教學過程中將多媒體課件與LabVIEW軟件操作相結合[7]，將知識內容的講解和例題分析、習題練習相結合，提高學生掌握知識的能力和應用知識的能力。

（1）計算機機房：教師在機房講授基本知識的同時，還會要求學生結合以前所學知識，基于LabVIEW設計流水燈、模擬汽車的表盤（圖1）、交通燈（圖2）、四位密碼鎖等項目，加深對該課程的學習程度。

（2）實驗室：在NI ELVIS II工作環(huán)境下，使用虛擬儀器對電子元器件的參數進行測量，如電阻值、電容值、電流、電壓，觀察瞬態(tài)電路的電壓變化，操作可變電源，分析二極管和三極管的特性；結合學生之前掌握的電路分析或電工學知識進行RC串聯電路充放電過程監(jiān)測系統(tǒng)的LabVIEW編程和硬件電路搭建，采用虛擬儀器進行電壓波形的測量，加深對電容、電壓與電流的關系等知識的理解和應用；結合單片機原理及應用方面的基礎知識，基于LabVIEW實現防盜自動報警系統(tǒng)的設計；根據模擬電子技術基礎設計基于ELVIS的運放濾波器，包括反向運算放大器，高通、低通和帶通濾波器的設計[8-9]；設計基于ELVIS的直流電機轉速測控系統(tǒng)，使學生理解直流電機、運動傳感器的工作原理[10]。

3 考核方式

將課程的總評成績細分到整個學期的每次課上，合計成績=課堂測試（20%）+課后作業(yè)（20%）+實驗成績（20%）+期末考試（40%）。我院本門課程設置為30學時，其中15學時安排在計算機機房（8周課，前7次每次2學時，第8次為1學時），15學時安排在實驗室（5個項目，每次3學時）。

（1）理論教學部分。首先，需要給機房的計算機安裝LabVIEW軟件；其次，每次在雨課堂發(fā)布題目均為百分制，取7次平均分計入總評。其中，課堂測試7次，主要為客觀題，一般臨近上課前通過雨課堂發(fā)布，當次課下課時停止答題；答題時間截止，學生可查看本次測試成績。以此提高學生上課出勤率并讓學生在課上集中精神。課后作業(yè)7次，有客觀題和主觀題，學生可以在自己電腦上安裝LabVIEW軟件完成主觀題設計，并提交至雨課堂。主觀題編程思路多樣化，只要完成技術指標即可，以此激發(fā)學生的興趣和學習積極性。計算機機房課堂測試和課后作業(yè)如圖3所示。

（2）實踐實訓部分。在實驗室主要進行實驗和期末考試，需要用到LabVIEW和Multisim軟件、NI ELVIS II實驗臺。其中，5次實驗課中，針對每個實驗都錄制預習視頻，提前發(fā)給學生預習，根據每個學生項目指標完成、實驗報告數據整理等情況評定該次項目得分，每次總分為百分制，將5次的平均分計入總評。以此激發(fā)學生的學習主動性，提高學生的動手能力和創(chuàng)新能力。期末考試有4個項目，難度相當；每場考試10人，每人均從4個項目中抽題考試，每場的4個

項目元器件參數、項目指標均有改動；根據學生在規(guī)定時間內完成的技術指標、項目報告進行百分制評分。以此培養(yǎng)學生的融會貫通能力。

4 改革效果

在雨課堂教師端，可以實時查看完成答題的學生名單、未完成答題的學生名單、每個學生的得分情況、班級最高分和平均分、每道題的正確率等信息。根據學生答題情況，可以調整授課進度和側重點，對于答題得分比較低的同學及時溝通了解原因，并進行針對性的幫扶。明確學習內容，營造學習環(huán)境，讓學生認識到學習目的除了掌握知識外，還要讓知識為我所用。通過實驗數據驗證理論知識，做到理論和實踐相結合，嚴謹治學。

經過改革，大部分學生的學習主動性都得到了提高，更在意每次課的得分情況，對失分點有疑問的同學，也會和教師探討需要完善的程序和要注意的技術指標，促進了師生交流，學生的期末成績整體上也有明顯的提高。通過本課程的學習，學生能鞏固復習專業(yè)知識，做到融會貫通，既鍛煉了學生編程、設計電路的能力，同時也提高了專業(yè)知識的綜合應用能力。

5 不足之處

課程教學改革使得整體教學效果有所提高，但仍然有以下不足之處：

（1）實驗室設備不足，平時實驗課不能滿足每名學生獨立操作的需要；考試時，一場考試只能安排10人，評分專業(yè)性強，任課教師要在非上課時間自行安排多場監(jiān)考，監(jiān)考任務繁重。

（2）每個實驗項目安排3學時，很多學生沒有預習實驗的習慣，部分學生無法在上課時間達到項目要求的各項技術指標，導致經常性拖堂。

（3）個別學生學習積極性依然不高，實驗操作時甘愿充當配角，靜等搭檔完成實驗項目，坐享實驗數據。

6 結 語

經過改革，大部分學生通過本課程的學習，掌握了虛擬儀器設計的基本概念和基本方法，學會了應用圖形化語言進行編程和設計。本課程的實踐性較強，先通過課堂講解和例題分析，讓學生掌握設計流程，如題目分析、電路組成、程序設計等環(huán)節(jié)。然后采用講練結合的方式，通過例題學習指令及其應用，同時采用仿真平臺輔助教學，進而培養(yǎng)學生的設計能力。在今后的授課過程中，教師依然要堅持過程化學習，調動學生學習的主動性，提高教學質量。

參考文獻

[1]高軍芳，鄭華文.基于ELVIS和LabVIEW的直流電機轉速檢測與控制[J].實驗科學與技術，2023，21（4）：91-98.

[2]姚吉威，雒健輝，師巾霞.基于LabVIEW的飛機機電系統(tǒng)的測試研究[J].機電產品開發(fā)與創(chuàng)新，2023，36（4）：138-140.

[3]紀樹利.虛擬儀器技術在電子測量中的應用[J].工程技術研究，2017（4）：98-99.

[4]王槐生，李娟娟.虛擬儀器在“電子測量技術”教學中的改革與應用[J]. 中國電力教育，2011（11）：107-108.

[5]付三麗，汪源，黃恒一，等.課程“三度”建設背景下虛擬儀器技術課程的教學模式改革[J].物聯網技術，2020，10（9）：115-117.

[6]黃淑芬，朱穎，朱宏林.微課與項目式教學法結合的虛擬儀器技術課程改革研究[J].中國現代教育裝備，2020（13）：78-80.

[7]馬春燕，賈燕冰，鄭麗君.一書一課一空間—單片機原理與接口技術課程教學改革與實踐[J].高教學刊，2023，9（23）：23-27.

[8]張倩，呂宵宵，張志萍，等.結合虛擬儀器技術的數電課程教學研究[J].計算機時代，2021（11）：107-110.

[9]張勇，寧武，孟麗囡，等.基于虛擬儀器的程控放大電路測控裝置設計[J].電子器件，2023，46（4）：921-926.

[10]李敏艷，陳立文，蔣偉，等.基于虛擬儀器的直流電機轉速控制系統(tǒng)的仿真與實現[J].中國現代教育裝備，2022（19）：30-32.

作者簡介：付三麗（1985—），女，碩士，講師，研究方向為虛擬儀器技術、電子信息。

汪 源（1984—），男，教授，研究方向為電工電子技術、虛擬儀器技術。

馬子淼（2003—），男，研究方向為虛擬儀器技術。

蔣慶春（2004—），男，研究方向為虛擬儀器技術。

趙欣揚（2002—），男，研究方向為虛擬儀器技術。

翁耀明（2004—），男，研究方向為虛擬儀器技術。

收稿日期：2023-11-16 修回日期：2023-12-15

基金項目：2022-2023春季學期第四批數字化課程建設項目（SYJKS2023030）；2022-2023秋季學期產品思維導向特色課程改革項目（SYJKCP2023088）