LabVIEW虚拟平台在农业院校机械类专业大学生“双创”实践中的应用研究

□谢正春 张小龙 张丽惠

（滁州学院机械与汽车工程学院安徽滁州239000；安徽农业大学工学院安徽合肥230036）

LabVIEW虚拟平台在农业院校机械类专业大学生“双创”实践中的应用研究

□谢正春 张小龙 张丽惠

（滁州学院机械与汽车工程学院安徽滁州239000；安徽农业大学工学院安徽合肥230036）

文章对机械类专业大学生在开展创新创业实践活动存在的问题进行了研究，提出并搭建了基于软件LabVIEW搭建的虚拟“双创”教学与应用平台，用以对机械类专业大学生创新创业实践活动的文件管理和内容发布以及学生用以该平台进行学习和仿真实验，减少硬件投入和运作成本，提高创新创业项目实践活动开展的效率和质量，有效的提高教学效果和培养学生的工程实践能力。

创新创业实践；LabVIEW；虚拟仿真；工程实践

培养大学生创新创业能力是推动创新型国家建设的需要，是适应社会主义市场经济发展的需要，也是缓解不断扩大的社会就业压力的需要[1]。深化教学改革，提高本科教学质量成为高校常抓不懈的工作[2]。教育部倡导的大学生创新创业，正是以促进高等学校实施素质教育，培养创新人才，促进高校教育教学改革，切实提高教学质量为目的。

大学生进行创新创业项目有助于提高大学生综合素质，是高校培养创新型人才的重要途径[3]。大学生参加创新创业实践活动能够充分利用所学的理论知识，认识到自身存在的不足，并体验到运用知识处理现实问题的乐趣；有助于于提高高校教师教学及高校教研水平，大学生创新创业项目通常要在教师的指导下进行，教师对学生进行指导时发现学生在理论知识方面存在的问题，以及自身知识构成的不足，不断积累实际工作经验，通过改进更好地提高教学水平，同时应用到科研工作，更好地提高高校科研水平；有助于促进教学内容的调整及学科体系的完善以及营造良好的学习分文，推动高校学风建设，激发大学生的创新创业意识、竞争意识及团队协作意识，营造良好的学习分文，活跃学校的科研氛围。所以，进行创新创业实践活动方式和方法和实施平台的改革，如何提高大学生创新创业实践项目质量和正面影响对促进和完善高校培养创新性、应用性人才模式有着积极的意义[4]。

近年来各积极探索和建设大学生创新创业实践教育新模式、新方法和新平台[5-8]，实现了课堂教学与课外活动相互衔接，专业培养与素质教育相互融合，提高了学生综合能力，促进了学生全面发展。通过开展大学生创业孵化基地项目、创新创业训练项目、专业社团活动、学科竞赛等，培养学生的应用和创新能力。改革创新创业教育模式、完善创新创业项目平台和提高大学生创新创业实践活动质量和增大影响对促进我校创新创业教育改革的发展有着积极的意义。

1 背景分析

1.1 大学生“双创”实践活动开展现状

近年来我校对大学生创新创业实践教育的建设越来越重视，为建立和完善学科竞赛活动体系、促进学科竞赛活动质量提高，学校开展了一系改革举措[9]，主要表现为：一是建立完善的学科竞赛组织管理机制；二是将学科竞赛纳入到培养方案中，成为教学环节的一个重要组成部分；三是形成学科竞赛的长效激励机制，对于学生给予创新学分和物质奖励，对于指导老师给予辅助工作量等奖励；四是建立创新创业和学科竞赛的网站；五是不断进行学科竞赛的形式改革。学校开展的一系列举措虽然一定程度上提高了创新创业项目的水平，调动了大学生参与竞赛的积极性，但大都局限于运作模式的改革和机制上的规范层面[9]。

大学生创新创业实践活动包含内容交织繁杂，包含创新类学科竞赛训练、创业类实践项目等，既强调必须要有创新想法和思辨能力，又要具备较强的实践动手能力。项目活动的开展都是基于文档、PPT和三维设计软件等进行活动宣传与组织、方案撰写和结构设计等，工具平台分散，效率较低。以应用型本科高校机械类专业大学生大学生创新创业项目实践环节为例，遵照学校创新创业活动总体安排和部署，学院官网公告或辅导员、教导员就项目类别、主题和时间节点向学生开展宣传和动员工作；由学院分管教学部门和领导统一部署和安排创新创业项目活动日程、指导老师参与并组队，比赛团队开始研讨方案到方案设计再到制作、调试，最后完成比赛。

1.2 开展“双创”实践存在的问题

目前我国高校机械类专业大学生创新创业实践活动的开展仍然存在着些以下问题：

由于创新创业包含项目类别和内容繁多，包括“互联网+”大赛、大学身创业孵化项目、创新创业训练项目和学科竞赛项目等，其中学科竞赛有包含机械创新设计大赛、大学生工程训练综合能力大赛、“挑战杯”全国大学生课外科技竞赛和全国大学生数学建模大赛等。项目赛事时间上重叠，学生对各项目主题和参赛对象以及应该具备哪些专业技能等问题不明确，学生在选择和参与创新创业项目的时候具有很大的盲目性。

学生参与创新创业项目需要教师的指导，这就要求学生和指导老师需要花费大量的时间和精力准备课题，不仅影响学生的日常课堂学习而且一定程度上也影响教师的教学。指导老师和学生缺少足够的时间在繁多的项目文件、参考文献或学院网站上去吃透某一项目赛事的主题含义和具体要求等，以及对自己方案的创新性是否足够等问题不清晰。这就造成了，花费了很多精力去应对和迎接比赛却往往取得成绩不理想，大大地减弱了学生和老师参与创新创业项目的积极性。

机械类专业参与的大多赛事都与机械优化和设计相关，机械机构模型的实物化、样机化程度直接影响着比赛成绩，这就要求参赛团队花费大量的时间和精力先进行结构参数化设计然后实物加工和制作，过程往往无法复制和不可逆转，实物加工制作对场地要求以及传统加工机床和器具依赖性大，效率低下。

在创新创业项目实践活动中中，学校中把理论教学和实践指导教学分开进行，学生在课堂上所学知识很难应用到实践中去，同时实践环节中，指导老师主要采用演示性和验证性实验，创造性实验较少，严重制约着创新内容的拓展和创业质量的提高。

由此可见，机械类专业的大学生创新创业建设还处于起步阶段，没有形成系统的竞赛制度保障与培养竞赛质量的应用平台相结合的完善体系，迫切需要在实践中完善和深化。创新创业教育的改革和培养创新创业人才的应用平台建设任重而道远。

2 LabVIEW虚拟“双创”教学与应用平台的特征

LabVIEW是美国国家仪器公司推出的一种基于“图形”方式的集成化程序开发环境，是目前国际上唯一的编译型图形化编程语言[10]。使用LabVIEW可以让编程者享受到强大的图形化编程语言所带来的灵活性，而无需忍受传统开发环境的复杂编程工作，这种直观的图形化环境实现了开发工作的高效率。LabVIEW图形化语言的直觉特性使学生们可以将注意力集中在被授的理论知识上，而不是基于文本的工程软件应用开发的编程细节上。这样学生在很短的时间内就可以开发出复杂的应用程序，可以把理论性教强的知识转换成直观性很强的图像，从而可以加深对理论知识的理解并应用，提高学习兴趣。LabVIEW虚拟“双创”教学与应用平台具有如下特征。

整合包括力学测量实验室、机械创新实验室、机械测绘实验室以及大学生综合工程训练中心等在内的硬件实验实施的功能特点，与传统的物理实验环境相结合，减少硬件投入和运作成本，可有效的提高教学效果和培养学生的工程实践能力。

用以对各类创新创业类项目的文件管理和内容发布以及学生用以该平台进行学习和仿真实验，提高创新创业项目实践活动开展的效率和质量。

简化学生与指导老师融入创新创业和学科竞赛项目的繁琐过程，提高效率，同时学生利用虚拟“双创”教学与应用平台进行机械创新机构参数化设计与机构仿真以及性能测试等工作，提高工程项目开展效率和竞赛质量水平。

3 LabVIEW虚拟“双创”教学与应用平台的搭建

3.1 平台登陆系统

为了保障使用者的文件安全保障与隐私保护，本虚拟平台基于LabVIEW程序设计了账号和密码登陆系统，其登陆界面如图1所示，设置初始账号为“创新创业“，登陆密码为6个0。

图1 虚拟“双创”教学与应用平台登录界面

图2 登录系统程序框图

3.2 模块化软件设计

登录成功之后进入到平台主运行界面。基于LabVIEW软件搭建的虚拟“双创”教学与应用平台，主要包含三个子VI模块，分别是“创新创业项目简介”子VI模块，包含以“机械创新大赛”、“无碳小车大赛”、“互联网+大赛”等构建的“双创”类别子VI模块，包含以“赛事主题”、“参赛要求”“方案策划”、“机构设计”、“虚拟仿真”等构建的“双创”功能子VI模块。通过模块调用与触发操作，可快速实现某一赛事项目主题、参赛要求介绍和方案策划书撰写等功能需求。虚拟“双创”教学与应用平台主界面如图3所示。

图3 虚拟“双创”教学与应用平台主界面

图4所示为虚拟“双创”教学与应用平台部分程序框图，即“创新创业项目简介”子VI程序框图，在程序中首先调Automation Open.vi打开指定路径出的文档文件，调用属性节点函数调节打开文档的显示属性，再次调用文件属性节点完成文档的编写与查看等操作。

3.3 软件生成安装程序包

本虚拟平台是在LabVIEW运行环境里执行的，为了方便其他没有安装LabVIEW程序的老师和同学直接使用，有必要将LabVIEW的VI程序打包生成安装文件，具体打包操作过程如下。

在LabVIEW控制面板上新建项目，并将主程序和涉及到文件和子VI都添加进去。

添加完成后在“程序生成规范”里新建应用程序，生成可执行文件，并将主程序设置为启动VI。

图4 “创新创业项目简介”子VI程序框图

在“程序生产规范”里新建“安装程序”，并将上一步生成的可执行文件添加进去。更改路径和名称以后，确定生成exe文件安装包。

4 小结

4.1 效果

基于LabVIEW程序设计搭建的虚拟“双创”教学与应用平台并首次应用于大学生创新创业实践活动环节，充实了提高创新能力和质量的途径和方法，并为基于LabVIEW的虚拟教学和实验平台应用于应用型本科高校的教学改革打好基础。

通过搭建虚拟平台体现了现有硬件设施的功能需求和特点、整合各类学科竞赛项目资源文件，将大大简化参赛人员的开展比赛项目前的准备时间，同时也减少对场地、机器设备等硬件投入与使用使得机械类专业创新设计项目和学科竞赛项目中的参数优化、建模、仿真与性能测试得以一体化和可视化。良好人机交互平台，提高学生参与学科竞赛的兴趣度，进而提高学校整体大学生学创新创业、学科竞赛活动开展效率和质量。

4.2 不足

创新创业项目种类繁多，且各竞赛主题思想革新变化较快，这就要求基于虚拟仪器LabVIEW搭建的虚拟“双创”教学与应用平台具备较强的二次开发和拓展能力。所以在项目开展中，不断地将虚拟平台投入到“双创”实践环节中应用，根据使用者反馈意见进行改进和完善。

大学生创新创业项目参与的学生和指导老师出身专业方向不尽相同，同时能力也会层差不齐，对该虚拟平台的的使用需求也会不同。所以研究中搭建的虚拟平台应满足差异化和个性化需求，这就要求项目参与人员具备较强的LabVIEW及相关编程语言的工程开发与应用能力，同时具备较好的创新能力，对学科竞赛有较深的理解。

[1]徐生林.大学生创业教育模式的探索与实践[J].江苏高教,2013,(2):101-103.

[2]马永斌,柏喆.大学创新创业教育的实践模式研究与探索[J].清华大学教育研究,2015,36(6):99-103.

[3]张巧.大学生创新创业教育的实施策略[J].江苏高教,2016,(3):120-123.

[4]杨颖,武兵.创新创业教育实践教学体系设计[J].创新与创业教育,2016,7(2):21-24.

[5]严玉萍.基于VPTP的商科大学生创新创业能力培养模式研究[J].电化教育研究,2014,(10):48-51.

[6]黄本笑,黄芮.大学生创新创业实践平台建设文献综述[J].生产力研究,2014,(1):140-144.

[7]刘长宏,李晓辉,李刚,等.大学生创新创业训练计划项目的实践与探索[J].实验室研究与探索,2014,33(5):163-166.

[8]吴玉剑.高校创新创业教育改革的困境与路径选择[J].教育探索,2015,(11):63-66.

[9]宋之帅.工科高校创新创业教育模式研究[D].合肥:合肥工业大学,2014.

[10]Jeffrey Travis,Jim Kring.LabVIEW for Everyone Graphical Programming Made Easy and Fun[M].Beijing:Publishing House of Electronics Industry,2016.

LabVIEW virtual platform in mechanical specialty students"double"Application Research in Practice

XIE Zheng-chun,ZHANG Xiao-long,Zhang li-hui

The paper studies the existing problems in the practice of mechanical and engineering students'innovation and ent repreneurship,and puts forward a virtual"double creation"teaching and appl ication plat form based on the sof tware LabVIEW,which is used to manage and publish the document management and content of the mechanical special ty students'innovation and ent repreneurship practice.As wel l as the students to use the plat form for learning and simulation experiments to reduce hardware investment and operational costs,improve innovation and ent repreneurship projects to car ry out the activities of the ef f iciency and qual ity,ef fective teaching ef fectiveness and improve the students'engineering practice.

Innovative business practices;LabVIEW;vir tual simulation;engineering practice

1004-7026（2017）20-0041-04

TP274

A

10.16675/j.cnki.cn14-1065/f.2017.20.029

滁州学院本科教学质量与教学改革工程项目（2016jy006；2016kcgg024），国家自然科学基金面上项目(51675005)。

谢正春（1989-），男，安徽六安人，滁州学院机械与汽车工程学院教师，创新创业指导教师，硕士研究生。张小龙（1976-），男，安徽合肥人，安徽农业大学工学院车辆工程系主任，教授，清华大学博士后。