項目教學法在虛擬儀器技術課程中的研究與應用

曹原 王璐子

摘要：虛擬儀器技術課程是電子信息專業的一門專業平臺必修課，具有很強的實踐性。傳統的講授式教學方式并不適合本課程特點，通過對虛擬儀器技術課程知識與學生接受方式的研究，提出采用項目教學方式，將整門課的知識點穿插在大大小小的項目中，通過對比發現，采用項目教學法的班級，從主觀認知到考試成績都超過采用傳統教學方式的班級。

關鍵詞：虛擬儀器技術;LabVIEW;項目教學;教學方式;考核方式

中圖分類號：G642.41 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2016）07-0159-02

虛擬儀器技術是現代電子技術和信息技術發展的結果，為電子工程師提供理想的設計工具，是電子工程師和電子工程類專業學生必須掌握的一項基本技術，具有很高的實用性。本課程的主要目的是使學生掌握LabVIEW軟件的使用方法，能夠用LabVIEW實現虛擬儀器測試測量等目的。

一、改革原因

虛擬儀器是1986年由美國國家儀器公司首先提出的，是指通過程序編制將通用計算機與數量有限的功能板卡相結合所構成的功能靈活、模塊化、操作方便且可視化的軟件系統。用戶可以根據自己的習慣，利用虛擬儀器系統完成相應的控制、數據分析、存儲和顯示等操作。LabVIEW是NI公司開發的采用圖形化程序語言——G語言，通過各功能圖標間的邏輯連接實現程序功能的圖形化程序設計軟件，是虛擬儀器的主要支持技術之一，也是電子信息工程專業學生專業必修課的學習對象。

通過近年的教學，發現傳統授課模式已不適應虛擬儀器技術課程的教學，在學習中將指令系統放在一起講，幾十條指令和模塊使學生覺得枯燥，而且不知用在什么地方，很難激發學生的學習興趣。在對電子信息工程專業2011級和2012級，共131位學生進行調查，發現他們在剛接觸本門課程時，因直觀性和可操作性，興趣很高，達到96.2%;但課程進行到學習指令系統時，學生開始感覺到枯燥無味，其中23.7%的學生興趣下降，對課程失去興趣的比例達到9.2%;到課程結束前對數組和簇函數的講解時，有高達32.8%和27.5%的學生對復雜的函數內容興趣下降和失去興趣，總數超過60%。基于這一現狀，對虛擬儀器技術課程的教學改革，已經刻不容緩。

二、改革方案

改革分為兩個部分：教學方式改革和考核方式改革。

教學方式改革是針對傳統教學弊端，采用項目教學法，把大綱中要求的授課內容通過具體的項目體現出來，是學生自己動手計劃，從選題到查找資料，到分工協作，再到發現問題、解決問題，最終完成項目。在完成項目的過程中，組內學生分工合作，互相幫助，培養團隊精神。項目設計是學生所學知識的綜合應用，教師在這一過程中既要給予耐心指導，又要大膽放手讓學生獨立完成設計。通過這一過程，原本枯燥無味的知識通過項目的逐步建設，被學生了解和掌握，達到教學目的，也會讓他們對本門課程所學知識在實際工作中的應用，有一定的認識和思考，培養動手協作等能力。

在教學方式改革中采用項目教學法，它是師生通過共同實施一個完整的項目工作所進行的教學活動。項目是指以生產一件具體的具有實際應用價值的產品為目的的任務，應滿足以下條件：該工作過程用于學習一定的教學內容，具有一定的應用價值;能將某一教學課題的理論知識和實際技能結合起來;學生有獨立制訂計劃并實施的機會，在一定的時間范圍內可以自行組織、安排學習行為;有明確而具體的成果展示;學生克服、處理項目工作中出現的困難和問題;學習結束時，師生共同評價項目工作成果。整門課圍繞項目展開，以項目的開發步驟作為講課順序，將LabV IEW課程的各個知識點拆開，插入開發項目過程中，引導學生邊干邊學，在實踐中學習。

實施方法有兩種，一是學生使用教帥提供的示范項目，學完LabVIEW課程大綱規定的教學內容。二是添加實際項目設計操作，學生分組制定和實施項目。本課沒有課程設計，但可以在課程最后階段添加實際項目設計，由學生分組制定和實施項目，在教師給出的多個題目中選擇，或自擬題目自主選擇。在設計過程中，通過組內討論研究，分工協作，共同確定實施方案。

考核方式改革是指依托教學方式改革，把教學方式改革中添加的項目教學成績加入學生的最終成績中，打破一考定結果的局面。在項目實踐中考查知識的掌握水平，把對動手能力、思考能力和解決問題能力等的考查添加到課程考核中，不但全面，而且更科學。

考核方式改革，根據改革目標，分學生、分階段地對在項目實施過程中所表現出來的能力進行打分，按照知識掌握能力占成績主體、實際操作和思考解決問題能力為成績輔助的方式，綜合地給學生一個科學分數，體現真實水平和綜合能力。

其中，項目考查采用考查表形式，表中請學生填寫姓名、學號和項目名稱等，由教師根據學生完成情況和對項目的認識與思考進行打分。

M=A*50%+B*50%+C*50%+D*50% 公式（1）

其中，M為學生此次項目的成績，A為基本操作與功能實現，B為操作熟練程度與解決問題能力，C為對項目的理解與認識，D為思考與創新。

在最終成績中，項目成績占40%，實驗占20%，期末成績占40%，這樣能夠更科學地體現學生的成績。

三、改革成果

按照改革計劃，在學期中對學生進行調查和分析，通過調查的數據，可以得到改革的效果。

1.學生感受。對于教學改革的效果，學生最有發言權。我們對電子信息工程專業129412班的42位學生進行問卷調查，通過對項目體系評價的調查，學生對項目體系的評價很高，其中認為“項目體系對知識掌握的幫助度”和“項目體系對軟件設計與操作的作用”比較大給予自身很大幫助的學生達到50%以上，認為“項目體系對軟件設計與操作的作用”和“項目體系對創新思維的作用”給予自己很大幫助的也超過三分之一。而認為項目體系總體評價結果理想的人數比例超過50%，超過90%以上的認為較好。從這些數據可以看出，學生對項目教學整體持肯定態度，且認為對理論知識和軟件操作有很大的幫助。

在對學生知識掌握程度的調查得知，采用項目學習法的129412班學生的自我評價普遍高于沒有采用項目法的129411班，其中“知識掌握的程度”中，129412班選擇“很好掌握知識”的學生達到47.6%，“較好掌握”的學生也達到35.7%，遠遠高于129411班的28.2%和34.8%，從此可以看出，沒有采用項目教學法的班級，學生掌握知識的效果低于采用項目教學的班級。在“掌握知識的容易程度”中，129412班選擇“很容易掌握知識”的學生達到38.1%，“比較容易掌握”的學生達到31%，相對應的129411班只有17.4%和2.9%。通過對比發現，采用項目教學法的班級，學生學習知識、掌握知識要容易許多，這正是項目教學法想要達到的目的。

在征求學生建議的“存在的問題與建議”環節中，采用項目教學法的129412班的問題主要集中在：進度太慢，部分細節沒有聽懂，希望更多地與實際應用聯系。沒有采用項目教學法的129411班的問題主要集中在：有些難點聽不懂，練習太少，有些圖會畫但是不明白原理。從不同的建議可以看出，沒有采用項目教學法的學生的問題主要存在于學習基礎知識，采用項目教學法的學生的問題則是在掌握基礎之上對知識的更高追求和知識在實際中的應用。由此可以看出，采用項目教學法，使學生的基礎掌握得更牢固，思想更開闊。

2.成績分析。從最直接的分數分析，兩個班級在完成題目測試后發現，對相同的測試題目，129412班90分以上的達到23.8%，成績達到80分以上也就是“良”的學生比129411班多22.6個百分點。也就是說，在優等生中，129412班學生掌握知識和應用知識的水平明顯比沒有采用項目教學法的129411班高很多。從“70～79分”和“60分以下”兩個數據來看，在成績比較差的學生中，129412班以14.3%對129411班的32.7%，凸顯出項目教學法對基礎較差的學生也能很好地提高知識水平。

四、總結

應用項目教學法，改變傳統的教學模式，即以教師為中心轉變為以學生為中心，以課本為中心轉變為以項目為中心，以課堂為中心轉變為以實際操作為中心，把培養學生的實際動手能力放在首位。通過一個學期的實踐，從學生掌握知識的水平到測試，以及采用項目教學法與未采用的班級進行對比，發現采用項目教學法的班級，無論學生自身對掌握知識的感受還是測試成績，都比未使用項目教學法的班級好很多。由此可以得出結論：在虛擬儀器技術課程中，采用項目教學法，有助于學生更好地掌握課程知識。

參考文獻：

[1]張愛平.LabV1EW入門與虛擬儀器[M].北京：電子工業出版社，2008.

[2]劉宏達，聞子俠，馬忠麗.基于虛擬儀器技術的遠程測控實驗系統開發[J].實驗技術與管理，2009，26（11）.