基于提高達成效果的虛擬儀器課程教學改革

劉偉玲　肖艷軍　徐曉明　高楠　周圍

摘要

工程教育認證中，畢業(yè)要求的實現(xiàn)是由課程目標實現(xiàn)支撐的，因此，在專業(yè)課程中，如何提高課程達成效果是整個培養(yǎng)體系的核心問題[1]。本文針對測控專業(yè)核心課程“虛擬儀器技術(shù)”，從課程內(nèi)容與授課方式改革、課程資源建設(shè)、項目驅(qū)動教學、評價方式改革等方面，提出了可操作的具體方案，并在本專業(yè)認證工作中進行了實施，取得了較好的效果。

關(guān)鍵詞

畢業(yè)要求;課程目標;評價方式;課程達成度

中圖分類號： TQ086-4;G642 ? ? ? ? ? 文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.04.24

“虛擬儀器技術(shù)”課程實踐及應(yīng)用性很強，授課效果將直接影響學生在后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計及專業(yè)實踐環(huán)節(jié)能否具備知識的“應(yīng)用力”。為此，我專業(yè)在課程設(shè)計中秉承“實踐為主”的理念，實現(xiàn)各課程知識的交叉應(yīng)用與貫穿，即以傳感器、電路、微機等為經(jīng)、以信息為緯，實現(xiàn)銜接與交叉。本文中從“虛擬儀器技術(shù)”課程的教學大綱與教學內(nèi)容設(shè)計、教學資源建設(shè)、課程考核評價體系建設(shè)等方面進行闡述，來展現(xiàn)相關(guān)改進措施的實施方法、過程及效果。

1 教學大綱及教學內(nèi)容設(shè)計

在教學大綱設(shè)計中，將學生為中心，OBE及持續(xù)改進作為教學設(shè)計的核心[2]，以專業(yè)結(jié)合培養(yǎng)目標及課程對專業(yè)畢業(yè)要求的支撐，細化課程目標，使課程目標更明確、系統(tǒng)并易于考核評價。

1.1 課程學時分配設(shè)計

縮減課堂講授學時所占比例，課內(nèi)18學時、項目12學時、實驗16學時、上機操作考試2學時，使學生有更多的時間進行知識點應(yīng)用及實踐。增加課程中的項目環(huán)節(jié)，以項目為指導進行實例分析討論，學生參與進行方案設(shè)計及實現(xiàn)，對項目進行評價反饋。對于課內(nèi)實驗學時，分為軟件上機編程調(diào)試及硬件測試系統(tǒng)調(diào)試實驗。

1.2 課程內(nèi)容設(shè)計

圖1 虛擬儀器課程內(nèi)容、架構(gòu)及運行示意圖

根據(jù)虛擬儀器的發(fā)展要求及學生的學習規(guī)律，修訂及完善了課程的教學大綱、實驗大綱，協(xié)調(diào)課程先后內(nèi)容和相互銜接關(guān)系，使課程體系更加趨于合理及實用;完善虛擬儀器教學的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)。課程內(nèi)容設(shè)計為五個模塊，包括虛擬儀器概況、虛擬儀器的軟件體系、數(shù)據(jù)采集應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)化儀器設(shè)計、前沿專業(yè)文獻及應(yīng)用研讀。課程整體內(nèi)容、架構(gòu)與運行機制如圖1所示。課程主要架構(gòu)包括三個部分，分別對應(yīng)相應(yīng)的課程內(nèi)容，學生成果及評價方式，及完善的評價與反饋機制。

1.3 教學環(huán)節(jié)設(shè)計

加強實踐教學環(huán)節(jié)和技能訓練，以綜合性實驗、驗室開放、課外科技活動、學科競賽等方式，培養(yǎng)學生的實踐動手能力和創(chuàng)新能力，使學生就業(yè)后能很快與社會接軌。以項目為引導，將所有知識點、知識模塊及軟硬件操作能力貫穿應(yīng)用，在過程中對學生的知識掌握及應(yīng)用能力進行評價，課程的評價反饋結(jié)果用于教學的持續(xù)改進中。具體的教學實施過程如圖2所示。

2 教學資源建設(shè)

2.1 資源體系構(gòu)建

通過將相關(guān)知識點，如關(guān)鍵控件的編程與操作流程錄制為視頻，建立知識地圖，學生可以方便地針對自己的薄弱環(huán)節(jié)進行學習與練習。將硬件設(shè)備相關(guān)材料制成二維碼，學生可以了解目前設(shè)備儲備及參數(shù)。建立設(shè)備圖書館，進行設(shè)備介紹，性能參數(shù)、工程應(yīng)用案例，便于學生將理論變?yōu)楣I(yè)實現(xiàn)。將知識點、教材、在線課程平臺（課程資料、微課資料、題庫）等多種資源相融合，結(jié)合學生的項目實踐，將課程變成一個豐富且可操作的項目體驗過程。

2.2 教材建設(shè)

本課程的教材選取上采用“中文教材+外文參考書+自編外文資料”的模式。中文教材以課程負責人主編的《虛擬儀器技術(shù)》為主，電子工業(yè)出版社的《LabVIEW大學實用教程》為輔，并以《LabVIEW大學實用教程》的英文原版《LabVIEW for everyone》一書為主要外文參考書。針對于LabVIEW軟件應(yīng)用，ELVIS、myRIO、myDAQ等硬件應(yīng)用，選定典型行業(yè)應(yīng)用案例的中、英文案例介紹及相關(guān)期刊文獻，編制成外文項目資料，在教學過程中，這些外文資料的使用與中文并重。通過這些外文資料的閱讀學習，學生能夠熟悉外文專業(yè)書籍和期刊論文的寫作風格和特點，提高學生的學習興趣和自身科技外文的閱讀能力。

2.3 課程網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè)

建立了虛擬儀器技術(shù)在線課程網(wǎng)絡(luò)資源，全面實現(xiàn)教學資源網(wǎng)絡(luò)共享。主要包括：（1）建立了虛擬儀器的網(wǎng)絡(luò)課程資源。針對重點LabVIEW函數(shù)與結(jié)構(gòu)進行知識點補充。采用動畫、影視等方式生動展現(xiàn)虛擬儀器的行業(yè)應(yīng)用。（2）制作完整的虛擬儀器課前預習、課程課件，構(gòu)建課程學習系統(tǒng)，學生通過網(wǎng)絡(luò)課堂下載后，利用課外時間進行預習、消化、理解。（3）建設(shè)了網(wǎng)上的課程復習指導及學生自測系統(tǒng)，為教學質(zhì)量提高提供支撐。

3 考核評價體系建設(shè)

優(yōu)化課程考核評價體系，針對課程目標達成實現(xiàn)過程化評價，使評價結(jié)果更能真實反映學生的課程產(chǎn)出效果，并將評價反饋用于課程后續(xù)優(yōu)化與改進。

將考核環(huán)節(jié)分為上機實驗、項目研究、操作實驗、期末考試四個環(huán)節(jié)進行過程考核。并制定各環(huán)節(jié)的評價標準與得分細則。在虛擬儀器教學中，以學生的全面發(fā)展為核心理念，建立多元開放的各教學環(huán)節(jié)與過程相應(yīng)的評價標準[3]。例如，教師在課前可以隨機抽查關(guān)注學生的預習作業(yè)，在實驗環(huán)節(jié)根據(jù)學生提交的成果分別從學生的信息收集、分析及處理能力、知識運用能力、外語表達能力、動手能力等方面給予全面測評。此外，引入“小組互評機制”，建立討論學習小組，組內(nèi)成員進行互相打分，其他組也對該組成員進行打分，實現(xiàn)評分渠道的多樣化。評價內(nèi)容包括學習任務(wù)單完成情況、課堂PPT展示、小組答辯情況、項目論文報告，進一步匯總自評、互評和他評成績，注重對學習過程的評價，降低期末閉卷考試在總評中的比重。另外，課堂活動的參與程度、平時的小測驗、課堂表現(xiàn)等都將計入考查內(nèi)容，建立相對完善的形成性評價體系。

4 改進效果分析

實現(xiàn)以學生產(chǎn)出成果為中心的課程大綱設(shè)計。針對學生的前序課程及本課程，分解構(gòu)建課程知識體系地圖，并引導學生參與相關(guān)環(huán)節(jié)，提升學生學習的積極主動性，在潛移默化中培養(yǎng)學生的思維能力、想象能力、創(chuàng)造能力等;提高學生工程應(yīng)用思維能力。以項目為指引，引導學生進行專業(yè)問題分析、方案討論制定、軟硬件實現(xiàn)及測試全過程的參與及體驗;實現(xiàn)多樣化教學模式。轉(zhuǎn)變以課堂講授為主的模式，引入微課，知識點二維碼等碎片化知識地圖學習，使學生更方便地針對知識點進行學習及實踐;評價方式多元化、過程化。通過各階段知識點考核、項目過程評價、實驗環(huán)節(jié)評價、作業(yè)評價、上機考試等環(huán)節(jié)，實現(xiàn)多元化、過程化評價，更清晰掌握學生在各階段的學習效果，及時進行針對性調(diào)整。

在實施相關(guān)改進后，課程達成度達0.82，優(yōu)于之前的0.78，課程調(diào)查問卷中達成度為0.86。學生在調(diào)查反饋中表達了對課程中學習任務(wù)單、課堂練習、項目實驗環(huán)節(jié)的肯定，對于各類教學資源、網(wǎng)絡(luò)課程、網(wǎng)上討論交流等形式對學習效果的提升表達了認可與肯定。

5 結(jié)論

虛擬儀器技術(shù)的課程從大綱設(shè)計，到授課方式與評價方式的改革，實現(xiàn)了學生能力質(zhì)變，通過授課環(huán)節(jié)、項目訓練及實驗，學生不斷進行課程的參與及實戰(zhàn)演練，能夠結(jié)合所學內(nèi)容完成知識點問題分析測試，能夠依據(jù)項目要求，運用所學知識點進行方案設(shè)計、評價、模擬、實現(xiàn)及驗證;在課程中細化目標，并具備可操作性，更好地支撐了畢業(yè)要求，并且更契合認證理念與認證要求，更好地實現(xiàn)了學生實踐能力培養(yǎng)，解決復雜工程問題的能力培養(yǎng)，使學生綜合能力得以提高。

參考文獻

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[3]徐彬，劉志軍.指向核心素養(yǎng)的課程評價探析[J].課程.教材.教法，2019.07：21-26.