项目教学法在虚拟仪器技术课程中的研究与应用

曹原 王璐子

摘要：虚拟仪器技术课程是电子信息专业的一门专业平台必修课，具有很强的实践性。传统的讲授式教学方式并不适合本课程特点，通过对虚拟仪器技术课程知识与学生接受方式的研究，提出采用项目教学方式，将整门课的知识点穿插在大大小小的项目中，通过对比发现，采用项目教学法的班级，从主观认知到考试成绩都超过采用传统教学方式的班级。

关键词：虚拟仪器技术;LabVIEW;项目教学;教学方式;考核方式

中图分类号：G642.41     文獻标志码：A     文章编号：1674-9324（2016）07-0159-02

虚拟仪器技术是现代电子技术和信息技术发展的结果，为电子工程师提供理想的设计工具，是电子工程师和电子工程类专业学生必须掌握的一项基本技术，具有很高的实用性。本课程的主要目的是使学生掌握LabVIEW软件的使用方法，能够用LabVIEW实现虚拟仪器测试测量等目的。

一、改革原因

虚拟仪器是1986年由美国国家仪器公司首先提出的，是指通过程序编制将通用计算机与数量有限的功能板卡相结合所构成的功能灵活、模块化、操作方便且可视化的软件系统。用户可以根据自己的习惯，利用虚拟仪器系统完成相应的控制、数据分析、存储和显示等操作。LabVIEW是NI公司开发的采用图形化程序语言——G语言，通过各功能图标间的逻辑连接实现程序功能的图形化程序设计软件，是虚拟仪器的主要支持技术之一，也是电子信息工程专业学生专业必修课的学习对象。

通过近年的教学，发现传统授课模式已不适应虚拟仪器技术课程的教学，在学习中将指令系统放在一起讲，几十条指令和模块使学生觉得枯燥，而且不知用在什么地方，很难激发学生的学习兴趣。在对电子信息工程专业2011级和2012级，共131位学生进行调查，发现他们在刚接触本门课程时，因直观性和可操作性，兴趣很高，达到96.2%;但课程进行到学习指令系统时，学生开始感觉到枯燥无味，其中23.7%的学生兴趣下降，对课程失去兴趣的比例达到9.2%;到课程结束前对数组和簇函数的讲解时，有高达32.8%和27.5%的学生对复杂的函数内容兴趣下降和失去兴趣，总数超过60%。基于这一现状，对虚拟仪器技术课程的教学改革，已经刻不容缓。

二、改革方案

改革分为两个部分：教学方式改革和考核方式改革。

教学方式改革是针对传统教学弊端，采用项目教学法，把大纲中要求的授课内容通过具体的项目体现出来，是学生自己动手计划，从选题到查找资料，到分工协作，再到发现问题、解决问题，最终完成项目。在完成项目的过程中，组内学生分工合作，互相帮助，培养团队精神。项目设计是学生所学知识的综合应用，教师在这一过程中既要给予耐心指导，又要大胆放手让学生独立完成设计。通过这一过程，原本枯燥无味的知识通过项目的逐步建设，被学生了解和掌握，达到教学目的，也会让他们对本门课程所学知识在实际工作中的应用，有一定的认识和思考，培养动手协作等能力。

在教学方式改革中采用项目教学法，它是师生通过共同实施一个完整的项目工作所进行的教学活动。项目是指以生产一件具体的具有实际应用价值的产品为目的的任务，应满足以下条件：该工作过程用于学习一定的教学内容，具有一定的应用价值;能将某一教学课题的理论知识和实际技能结合起来;学生有独立制订计划并实施的机会，在一定的时间范围内可以自行组织、安排学习行为;有明确而具体的成果展示;学生克服、处理项目工作中出现的困难和问题;学习结束时，师生共同评价项目工作成果。整门课围绕项目展开，以项目的开发步骤作为讲课顺序，将LabV IEW课程的各个知识点拆开，插入开发项目过程中，引导学生边干边学，在实践中学习。

实施方法有两种，一是学生使用教帅提供的示范项目，学完LabVIEW课程大纲规定的教学内容。二是添加实际项目设计操作，学生分组制定和实施项目。本课没有课程设计，但可以在课程最后阶段添加实际项目设计，由学生分组制定和实施项目，在教师给出的多个题目中选择，或自拟题目自主选择。在设计过程中，通过组内讨论研究，分工协作，共同确定实施方案。

考核方式改革是指依托教学方式改革，把教学方式改革中添加的项目教学成绩加入学生的最终成绩中，打破一考定结果的局面。在项目实践中考查知识的掌握水平，把对动手能力、思考能力和解决问题能力等的考查添加到课程考核中，不但全面，而且更科学。

考核方式改革，根据改革目标，分学生、分阶段地对在项目实施过程中所表现出来的能力进行打分，按照知识掌握能力占成绩主体、实际操作和思考解决问题能力为成绩辅助的方式，综合地给学生一个科学分数，体现真实水平和综合能力。

其中，项目考查采用考查表形式，表中请学生填写姓名、学号和项目名称等，由教师根据学生完成情况和对项目的认识与思考进行打分。

M=A*50%+B*50%+C*50%+D*50% 公式（1）

其中，M为学生此次项目的成绩，A为基本操作与功能实现，B为操作熟练程度与解决问题能力，C为对项目的理解与认识，D为思考与创新。

在最终成绩中，项目成绩占40%，实验占20%，期末成绩占40%，这样能够更科学地体现学生的成绩。

三、改革成果

按照改革计划，在学期中对学生进行调查和分析，通过调查的数据，可以得到改革的效果。

1.学生感受。对于教学改革的效果，学生最有发言权。我们对电子信息工程专业129412班的42位学生进行问卷调查，通过对项目体系评价的调查，学生对项目体系的评价很高，其中认为“项目体系对知识掌握的帮助度”和“项目体系对软件设计与操作的作用”比较大给予自身很大帮助的学生达到50%以上，认为“项目体系对软件设计与操作的作用”和“项目体系对创新思维的作用”给予自己很大帮助的也超过三分之一。而认为项目体系总体评价结果理想的人数比例超过50%，超过90%以上的认为较好。从这些数据可以看出，学生对项目教学整体持肯定态度，且认为对理论知识和软件操作有很大的帮助。

在对学生知识掌握程度的调查得知，采用项目学习法的129412班学生的自我评价普遍高于没有采用项目法的129411班，其中“知识掌握的程度”中，129412班选择“很好掌握知识”的学生达到47.6%，“较好掌握”的学生也达到35.7%，远远高于129411班的28.2%和34.8%，从此可以看出，没有采用项目教学法的班级，学生掌握知识的效果低于采用项目教学的班级。在“掌握知识的容易程度”中，129412班选择“很容易掌握知识”的学生达到38.1%，“比较容易掌握”的学生达到31%，相对应的129411班只有17.4%和2.9%。通过对比发现，采用项目教学法的班级，学生学习知识、掌握知识要容易许多，这正是项目教学法想要达到的目的。

在征求学生建议的“存在的问题与建议”环节中，采用项目教学法的129412班的问题主要集中在：进度太慢，部分细节没有听懂，希望更多地与实际应用联系。没有采用项目教学法的129411班的问题主要集中在：有些难点听不懂，练习太少，有些图会画但是不明白原理。从不同的建议可以看出，没有采用项目教学法的学生的问题主要存在于学习基础知识，采用项目教学法的学生的问题则是在掌握基础之上对知识的更高追求和知识在实际中的应用。由此可以看出，采用项目教学法，使学生的基础掌握得更牢固，思想更开阔。

2.成绩分析。从最直接的分数分析，两个班级在完成题目测试后发现，对相同的测试题目，129412班90分以上的达到23.8%，成绩达到80分以上也就是“良”的学生比129411班多22.6个百分点。也就是说，在优等生中，129412班学生掌握知识和应用知识的水平明显比没有采用项目教学法的129411班高很多。从“70～79分”和“60分以下”两个数据来看，在成绩比较差的学生中，129412班以14.3%对129411班的32.7%，凸显出项目教学法对基础较差的学生也能很好地提高知识水平。

四、总结

应用项目教学法，改变传统的教学模式，即以教师为中心转变为以学生为中心，以课本为中心轉变为以项目为中心，以课堂为中心转变为以实际操作为中心，把培养学生的实际动手能力放在首位。通过一个学期的实践，从学生掌握知识的水平到测试，以及采用项目教学法与未采用的班级进行对比，发现采用项目教学法的班级，无论学生自身对掌握知识的感受还是测试成绩，都比未使用项目教学法的班级好很多。由此可以得出结论：在虚拟仪器技术课程中，采用项目教学法，有助于学生更好地掌握课程知识。

参考文献：

[1]张爱平.LabV1EW入门与虚拟仪器[M].北京：电子工业出版社，2008.

[2]刘宏达，闻子侠，马忠丽.基于虚拟仪器技术的远程测控实验系统开发[J].实验技术与管理，2009，26（11）.