虛擬儀器技術(shù)對(duì)提高通信專業(yè)學(xué)生的專業(yè)綜合能力教學(xué)實(shí)踐

摘 要:虛擬儀器是計(jì)算機(jī)技術(shù)與儀器結(jié)合的產(chǎn)物，LabVIEW則是應(yīng)用于虛擬儀器開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)軟件，是一個(gè)業(yè)界領(lǐng)先的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)軟件。廣泛應(yīng)用于全世界各大學(xué)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)室，用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)。在學(xué)習(xí)虛擬儀器的過(guò)程中，可以在驗(yàn)證通信基礎(chǔ)原理的同時(shí)，加深通信專業(yè)學(xué)生對(duì)通信專業(yè)方面知識(shí)的理解和應(yīng)用。

關(guān)鍵詞:虛擬儀器技術(shù) 教學(xué)實(shí)踐

中圖分類號(hào):G657.6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2012)08(a)-0009-02LabVIEW(Laboratory Vitual Instrument Engineering Workbench)，是一種使用圖形符號(hào)編寫程序的編程環(huán)境[1]。而且LabVIEW不僅僅是一種編程語(yǔ)言，它應(yīng)用已經(jīng)擴(kuò)展到很寬的范圍，如控制DAQ設(shè)備監(jiān)控、向外部系統(tǒng)發(fā)送信號(hào)、檢測(cè)未知信號(hào)的頻率。LabVIEW程序與虛擬儀器是一門使用性非常強(qiáng)的一門課程，應(yīng)用非常廣泛，學(xué)好這門課程不但能夠掌握一門編程語(yǔ)言，還可以對(duì)以往所學(xué)習(xí)的通信方面專業(yè)的內(nèi)容加以認(rèn)證從而加深對(duì)通信專業(yè)綜合運(yùn)用能力。本文針對(duì)這門課程，就教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及怎樣提高通信專業(yè)學(xué)生專業(yè)綜合素質(zhì)的教學(xué)手段進(jìn)行探討和研究。

1 教學(xué)內(nèi)容與時(shí)俱進(jìn)

LabVIEW是一個(gè)功能強(qiáng)大的編程開(kāi)發(fā)環(huán)境和運(yùn)行系統(tǒng)，是專為測(cè)量、數(shù)據(jù)分析并提交結(jié)果而設(shè)計(jì)的，所以它對(duì)于仿真、結(jié)果顯示、通用編程是一種很理想的語(yǔ)言。《LabVIEW程序與虛擬儀器》[2]是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)應(yīng)用型課程，根據(jù)這一特點(diǎn)，制定本課程教學(xué)大綱，確定學(xué)生應(yīng)掌握的知識(shí)點(diǎn)和技能要求，編寫結(jié)合本課程特點(diǎn)的講義，確定理論知識(shí)與實(shí)踐技能的結(jié)合點(diǎn)，將理論教學(xué)與實(shí)踐操作密切結(jié)合，使學(xué)生在掌握LabVIEW編程方法的同時(shí)，也具備了聯(lián)合實(shí)際操作LabVIEW的能力。在課程的學(xué)習(xí)過(guò)程中，與以往曾經(jīng)學(xué)過(guò)的通信方面的專業(yè)內(nèi)容相結(jié)合，將通信方面的仿真技術(shù)融入教學(xué)實(shí)例中，使得學(xué)生在掌握編程環(huán)境的同時(shí)也對(duì)以往的知識(shí)融會(huì)貫通。

由于教學(xué)對(duì)象是大三學(xué)生，他們有一個(gè)普遍的特點(diǎn)就是具備了一定文本編程基礎(chǔ)，并且也學(xué)習(xí)了通信方面的專業(yè)基礎(chǔ)的內(nèi)容，對(duì)于所學(xué)內(nèi)容是否能夠加深對(duì)本專業(yè)的綜合素質(zhì)有一定的要求。因此，在設(shè)定教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容上要針對(duì)他們能夠提高專業(yè)能力來(lái)進(jìn)行施教。如果能夠多針對(duì)提高專業(yè)綜合能力進(jìn)行施教，且從聯(lián)合實(shí)際由淺入深的模式循序的指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，能讓學(xué)習(xí)本課程帶來(lái)更多的興趣和動(dòng)力。

2 合理使用現(xiàn)代教育技術(shù)、注重理論聯(lián)系實(shí)踐

傳統(tǒng)的編程語(yǔ)言學(xué)習(xí)的課程注重通過(guò)課堂講解書本上的內(nèi)容來(lái)讓學(xué)生了解和掌握編程方法，這樣的方式使學(xué)生處于被動(dòng)學(xué)習(xí)的狀態(tài)，他們往往專注于課堂上老師講解的內(nèi)容，而忽視課后的實(shí)踐操作，忽略了編程語(yǔ)言學(xué)習(xí)的目標(biāo)—通過(guò)學(xué)習(xí)能夠自主進(jìn)行編程來(lái)解決實(shí)際工作中的任務(wù)。而本門課程的授課方式，能夠很好的解決這些缺陷，具體的實(shí)施過(guò)程如下。

2.1 現(xiàn)代教育技術(shù)的使用—New Class

本門課程的授課地點(diǎn)為New Class實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生課堂上每人一部電腦與教師機(jī)相連，教師在授課的過(guò)程中學(xué)生可以通過(guò)自己的顯示器更清晰的看到教師對(duì)軟件的操作和演示，并且能夠在課堂上對(duì)所學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行操作和實(shí)踐。

2.2 采用合理的教學(xué)方法

實(shí)踐型教學(xué)方法是相對(duì)于單向知識(shí)傳授為主的教學(xué)模式提出的，融學(xué)習(xí)與實(shí)踐為一體的教學(xué)體系[2]。在”LabVIEW程序與虛擬儀器”課程中，通過(guò)案例教學(xué)帶動(dòng)學(xué)生思考問(wèn)題的興趣，通過(guò)問(wèn)題驅(qū)動(dòng)來(lái)激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性和積極性，又通過(guò)舉一反三培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性和踐能力。在課堂講解上選擇簡(jiǎn)單、生動(dòng)而又貼近通信專業(yè)方面內(nèi)容的實(shí)例。

由于LabVIEW的特點(diǎn)—用戶交互界面與現(xiàn)實(shí)的物理儀器界面類似，所以LabVIEW又稱為虛擬儀器。所以在學(xué)習(xí)過(guò)程中很容易引起學(xué)生興趣，在課堂上的例子的簡(jiǎn)單和生動(dòng)，可以讓學(xué)生在編程過(guò)程中很容易上手，不至于對(duì)于復(fù)雜的學(xué)習(xí)產(chǎn)生厭倦情緒或抵觸情緒。在課堂上進(jìn)行講解的時(shí)候，往往都是從簡(jiǎn)單實(shí)例入手，讓學(xué)生感覺(jué)其實(shí)跟平時(shí)操作的，讓他們覺(jué)得自己物理儀器界面相似，且程序編制過(guò)程都是通過(guò)簡(jiǎn)單操作結(jié)合完成的，從而讓學(xué)生覺(jué)得自己有能力設(shè)計(jì)虛擬儀器且完成有趣的程序。然后，在后面的學(xué)習(xí)中循序的講解較為復(fù)雜的實(shí)例，在講解過(guò)程中多讓學(xué)生思考，對(duì)于同樣問(wèn)題鼓勵(lì)學(xué)生采用不同方式達(dá)到同樣目的。這樣可以讓學(xué)生將所學(xué)能夠自己應(yīng)用自己思考，而不是只是聽(tīng)老師講解，而且在編程過(guò)程中鼓勵(lì)同學(xué)討論、交流，效果比只是老師講解要好很多。

當(dāng)然，在運(yùn)用實(shí)例講解的過(guò)程中需要注意兩個(gè)問(wèn)題。第一，要謹(jǐn)慎的安排教學(xué)課題的順序，讓學(xué)生不至于突兀地接觸到未曾見(jiàn)過(guò)的內(nèi)容;第二，要注意實(shí)踐和理論相結(jié)合的教學(xué)方法的互相配合，以取得較好的教學(xué)效果。

2.3 精講多練，互動(dòng)教學(xué)

采用啟發(fā)式、互動(dòng)式教學(xué)，在講授知識(shí)時(shí)加強(qiáng)前后相關(guān)知識(shí)的連貫性，對(duì)重點(diǎn)和容易出現(xiàn)錯(cuò)誤的問(wèn)題從多角度、多側(cè)面去闡述，從知識(shí)的點(diǎn)擴(kuò)展為知識(shí)的面，擴(kuò)大學(xué)生的思維空間。

在課程早期，主要進(jìn)行單個(gè)函數(shù)的編程練習(xí)，重點(diǎn)掌握程序設(shè)計(jì)中的基本函數(shù)函數(shù)、數(shù)據(jù)類型與程序結(jié)構(gòu)冬。通過(guò)反復(fù)的練習(xí)，使學(xué)生熟練掌握基本的函數(shù)、控件的使用，具備基本的編程能力。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)完成一些難度加大的作業(yè)，將程序設(shè)計(jì)知識(shí)和實(shí)踐知識(shí)緊密的結(jié)合，加深對(duì)LabVIEW的虛擬儀器的全面理解和掌握。此外，通過(guò)開(kāi)發(fā)模擬實(shí)際數(shù)據(jù)采集實(shí)例，用一些可以通過(guò)簡(jiǎn)單的接口采集數(shù)據(jù)的裝置(比如，串口、計(jì)算機(jī)聲卡等)，將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，使學(xué)生得到進(jìn)一步的鍛煉，而且激發(fā)學(xué)生課后自己采集數(shù)據(jù)的實(shí)踐練習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的探索和創(chuàng)新能力。

2.4 利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行師生交互

除了常規(guī)教學(xué)方式還以豐富的網(wǎng)絡(luò)資源作為補(bǔ)充，以適合學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，并鼓勵(lì)自主學(xué)習(xí)。網(wǎng)絡(luò)資源包括教學(xué)大綱、電子教案、教學(xué)課件、重點(diǎn)難點(diǎn)及綜合練習(xí)和模擬試題等內(nèi)容，為加強(qiáng)學(xué)生的應(yīng)用能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

2.5 選擇與學(xué)生所學(xué)相關(guān)理論知識(shí)的題材

LabVIEW與虛擬儀器涵蓋了諸多學(xué)科和諸多理論[3]，在教學(xué)的過(guò)程中，可以根據(jù)學(xué)生的專業(yè)著重選擇與之相關(guān)的實(shí)例。通信的學(xué)生多增加信號(hào)處理和通信處理模塊方面的應(yīng)用，比如在課程中可以鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)建自己的虛擬示波器，促進(jìn)學(xué)生在編程能力的提高的情況下也與之前學(xué)過(guò)的專業(yè)知識(shí)相印證，增加學(xué)生的編程能力的同時(shí)也強(qiáng)化了專業(yè)理論知識(shí)，也增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3 分階段考核模式

編程語(yǔ)言的考試傳統(tǒng)模式一般采用筆試+上機(jī)操作，這種模式有其利弊。筆試+上機(jī)操作的考核模式只能考察學(xué)生對(duì)LabVIEW編程語(yǔ)言的相關(guān)理論知識(shí)的掌握程度，但不能了解學(xué)生的動(dòng)手能力以及綜合應(yīng)用能力;所以在實(shí)際的教學(xué)中采用了平時(shí)成績(jī)+筆試考核的模式。其中平時(shí)成績(jī)包括:按時(shí)上下課，按課題要求完成編程，以及平時(shí)對(duì)于額外加分題目的完成程度。筆試考核成績(jī)則考慮到理論知識(shí)的掌握情況。

4 結(jié)語(yǔ)

在《LabVIEW程序與虛擬儀器》該門課程的教學(xué)過(guò)程中，確定合理的教學(xué)目標(biāo)，選擇合適的教學(xué)內(nèi)容，采用理論與通信專業(yè)實(shí)例相結(jié)合的方法來(lái)進(jìn)行教學(xué)和分階段考試模式，在教學(xué)的過(guò)程中重視師生之間的互動(dòng)，增加與學(xué)生專業(yè)相關(guān)的實(shí)例，促進(jìn)學(xué)生加深專業(yè)能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性和求知欲，從而提高學(xué)生自己分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。本文中給出的一些實(shí)踐探索經(jīng)驗(yàn)，還需要根據(jù)學(xué)生的具體需求，在教學(xué)中進(jìn)行修改和調(diào)整，讓學(xué)生能夠更好的從本門課程中受益。

參考文獻(xiàn)

[1]王福明，于麗霞，劉吉.LabVIEW程序設(shè)計(jì)與虛擬儀器[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社，2009，6.

[2]Travis.J，Kring.J LabVIEW大學(xué)實(shí)用教程[M].喬瑞平，譯.北京:電子工業(yè)出版社，2008:6-1.

[3]熊發(fā)涯.改革考核模式，提高應(yīng)用能力[J].計(jì)算機(jī)教育，2007，12.