大學生對虛擬儀器了解的研究

嚴夢飛 石竹玉 張 婧 朱 俊

（武漢大學物理科學與技術學院，湖北 武漢 430072）

大學生對虛擬儀器了解的研究

嚴夢飛 石竹玉 張 婧 朱 俊

（武漢大學物理科學與技術學院，湖北 武漢 430072）

基于對本科大四學生關于虛擬儀器的問卷調查及相應的分析，展示了當今大學生對于虛擬儀器的了解程度，并據此提出開展虛擬儀器實驗教學的建議。

虛擬儀器；調查；實驗教學

隨著計算機和現代測量技術的迅速發展，虛擬儀器技術的應用越來越廣泛。也就是說，以通用計算機為核心，加上特定外部設備的硬件平臺已經逐步取代了傳統測量儀器平臺，即由用戶設計定義，具有虛擬面板，測試功能由相應軟件實現的虛擬儀器技術[1]，已顯現出其強大的輔助功能，被越來越多地引入到科學研究及自動控制工作中。

盡管目前虛擬儀器受到各個領域的廣泛關注，例如在google學術搜索中搜索“虛擬儀器”，始于2005年約有86,600條結果，在Elsevier Electronic Journals數據庫中搜索“Virtual Instrument”可得32,089篇文獻。然而，據我們了解，國內只有少部分高校的實驗室引入了虛擬儀器系統，虛擬儀器在各大高校中并未引起普遍的重視。對這種教學與現實脫離的現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。本文將基于對本科大四學生關于虛擬儀器的問卷調查及相關的情境訪談，來分析大學生對虛擬儀器了解的現狀，并據此提出開展虛擬儀器相關實驗教學的建議。

（一）調查的基本情況

筆者對武漢大學物理學院電科、物理學類、基地班以及材料專業的大四學生(約 270人)進行了抽樣調查。此次被調查的學生都已完成了基礎課程，正在進行畢業論文的設計。總計回收調查問卷135份，其中有效問卷116份，并對其中部分學生進行了個別訪談。部分調查內容以及相應的調查結果（見表1）。

表1 調查表

有助于將來從事這類教學工作 25.9%有助于今后的自動控制管理工作 31.9%用于計算機考級 15.5%不知道會有什么作用 27.6%如果有機會讓你學習如何使用虛擬儀器，你將會…… 僅僅旁觀，或者放棄 8.6%認真學習，體會虛擬儀器的特點 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）調查結果分析

從五個調查內容來看，并結合我們的訪談的結果，我們可清楚地得到以下五點結論：

1.第一項調查內容清楚地表明大多數的理科生并不了解虛擬儀器，也沒有使用過 LabView等相關軟件。在個別訪談中筆者發現實際上很多人都有接觸過虛擬儀器相關知識，只要稍作解釋都能明白這個概念。特別是電科專業的學生比其他專業的學生接觸到的虛擬儀器知識更多，對虛擬儀器的了解也更多。

2.第二項調查內容清楚地表明多數學生都肯定了虛擬儀器的優點，虛擬儀器與傳統儀器相比，具有新穎性，能吸引學生的興趣和注意力，并且能夠避免許多傳統儀器的弊病[4]。在該項調查中，每個選項所占百分比大致相同，并且與第一項調查內容無明顯地關聯，這表明被訪大學生并不了解虛擬儀器，對其優點并沒有真正的認識，只是憑借自己的理解和想象進行選擇。在個別訪談時，也有少部分同學對于虛擬儀器的優點還有其他的理解，或者并不認同選項中的優點，還有極少數人不知道有什么優點。

3.第三項調查內容清楚地表明多數同學希望在實驗教學中引入虛擬儀器，認為虛擬儀器對于實驗教學有一定的幫助。虛擬儀器能夠充分利用計算機技術，從而簡化實驗操作，特別是能進行自動操作，這必定能在實驗教學中起到良好的作用。然而，大部分學生并不希望成為一門獨立的課程，即在不增加學習負擔的前提下，盡可能多地讓他們了解與使用虛擬儀器。在個別訪談中，不少人雖然希望能將虛擬儀器引入實驗教學，但是又認為使用真實儀器能夠更多地培養動手操作的能力，所以希望兩種實驗方式都能進行。

4.第四項調查內容清楚地表明大部分同學認為學習虛擬儀器相關軟件，有助于將來從事相關工作。虛擬儀器技術作為計算機技術、網絡技術與傳統的儀器技術進行融合的產物，已廣泛應用于各個行業。由于專業背景及興趣的不同，電科專業的學生明顯更注重在工程類以及自動控制管理方面的應用。但是也有部分學生只是為了計算機考級而學習，或者根本就不知道學習虛擬儀器技術有什么用途，這說明虛擬儀器還有待進一步的教學普及。

5.第五項調查內容清楚地表明大部分同學想要認真學習掌握虛擬儀器這門技術，包括 LabView軟件等的相關編程過程。經過上面幾題，大家對于虛擬儀器都有了一個大致的印象，虛擬儀器作為一種新的實驗教學方式引起了大家的興趣。顯然，我們認為在實驗教學中引入虛擬儀器是有必要的。這項內容與第三項內容有一定的關聯，認為虛擬儀器越有用的學生，其希望學習虛擬儀器的程度越強(希望在實驗教學中引入虛擬儀器的同學有90.9%想要認真學習虛擬儀器)。同時，我們還發現不同專業背景的學生對其學習愿望程度不同。

（三）對調查結果的思考

從我們的調查分析中可以看到了一種新的教學現象，雖然大多數學生對于虛擬儀器并沒有一個很清晰的認識，但是都肯定了虛擬儀器作為一種以全新理念來設計的儀器具有的多方面優點，并且想要了解和掌握這門技術。對于這一新現象的產生，一方面是由于學校對此并沒有給予足夠的重視，缺乏相關的成熟教學經驗，另一方面也表明社會對學生知識結構有很強的影響。對這類問題的解決，學校需要適當對虛擬儀器實驗教學進行投入，改革實驗教學的理念，深入了解學生的需求，加大對當前虛擬設備的普及，增加學生對虛擬儀器的了解，制定出切實可行的虛擬實驗教學計劃。顯然，為了提高實驗教學課程的水平，把虛擬儀器引入實驗教學必然會成為一種趨勢[5]。

（四）結論

本文在對本科大四學生關于虛擬儀器的問卷調查表的基礎上，分析了調查內容和調查結果，揭示了這些大學生對虛擬儀器的了解程度。虛擬儀器是當前測量儀器發展的一個重要方向，為了適應科技的發展，達到較好的教學效果，培養大學生創新思維和解決問題的能力，希望學校能將虛擬儀器引入實驗教學，并適當開展相關教學研究，以期解決物理學院的學生不了解虛擬儀器這一新的教學現象。從實驗室建設的角度出發，虛擬儀器引入實驗教學不僅避免了傳統儀器帶來的各種弊病，而且為學生提供更大的開放空間，便于學生隨時隨地進行創新實驗。

我們知道虛擬儀器不能代替真實儀器，但從實際教學的角度出發，適當開設虛擬儀器的相關課程，讓學生對虛擬儀器有充分的了解，特別是虛擬儀器在自動測量中的了解，以達到全面培養學生的目的。雖然，從這次簡單的調查中得到許多有意義的結論，但還有許多問題有待進一步調查，以期該問題能得到深入研究。

[1] 寧濤.虛擬儀器及其在實踐教學中的應用[J].北京交通大學學報(社會科學版),2007,6(4):110-112.

[2] 朱敏.虛擬實驗與教學應用研究[D].上海:華東師范大學,2006.

[3] 殷明,汪立偉.在電子信息類實驗課程中使用虛擬儀器的思考[J].電氣電子教學學報,2008,30(4):71-73.

[4] 石中軍.虛擬實驗教學應用研究[D].遼寧:遼寧師范大學,2008.

[5] 姜海波.虛擬儀器技術在高校教學中的應用[J].中國現代教育裝備,2010,15:53-54.

G642

A

1008-1151(2011)05-0183-02

2011-02-22

湖北省教學研究項目“LabVIEW仿真物理實驗平臺的建設及在實驗教學中的應用”（2008012）

嚴夢飛（1990－），女，湖北天門人，武漢大學物理科學與技術學院在讀生，從事虛擬儀器的研制。