導(dǎo)語：“虛擬儀器技術(shù)及應(yīng)用”課程教學(xué)論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：文章以空軍工程大學(xué)為例，從“虛擬儀器技術(shù)及應(yīng)用”課程教學(xué)現(xiàn)狀與存在的問題出發(fā)，提出了“虛擬儀器技術(shù)及應(yīng)用”課程教學(xué)改革的策略，即重點(diǎn)在引入新的教學(xué)方法、設(shè)定不同層次的教學(xué)目標(biāo)、充實(shí)實(shí)踐教學(xué)五節(jié)等。

關(guān)鍵詞：虛擬儀器技術(shù)；學(xué)導(dǎo)式教學(xué)法；教學(xué)改革

虛擬儀器技術(shù)是電氣工程、自動化、計(jì)算機(jī)應(yīng)用等領(lǐng)域的一項(xiàng)新興技術(shù)，目前已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，并正在快速發(fā)展之中。為了幫助學(xué)生掌握這一新興技術(shù)，現(xiàn)階段國內(nèi)高校理工科學(xué)校以及部分醫(yī)學(xué)院校都普遍開設(shè)了相關(guān)的課程。從2010年開始，空軍工程大學(xué)將虛擬儀器技術(shù)相關(guān)知識納入到了課程知識體系中，并從2012年開始，單獨(dú)開設(shè)“虛擬儀器技術(shù)及應(yīng)用”課程。根據(jù)人才培養(yǎng)方案，學(xué)校將“虛擬儀器技術(shù)及應(yīng)用”課程定位為一門各專業(yè)通用專業(yè)基礎(chǔ)課、工具課，一般在三年級下學(xué)期或四年級上學(xué)期開設(shè)。經(jīng)過前面基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，此時(shí)的學(xué)生對專業(yè)方向有了較為深入的了解，并具備基本的專業(yè)知識，教學(xué)效果應(yīng)該不錯(cuò)。然而，我們在課程教學(xué)過程中卻發(fā)現(xiàn)教學(xué)效果并沒有達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。通過與學(xué)生的深入溝通，我們認(rèn)為其原因主要有以下幾方面。第一，學(xué)生對課程學(xué)習(xí)目的不明確，沒有認(rèn)識到所學(xué)知識對培養(yǎng)職業(yè)能力的重要作用。第二，學(xué)習(xí)內(nèi)容偏向軟件知識，對硬件系統(tǒng)搭設(shè)重視不夠或者有意回避。第三，教學(xué)形式上，僅有部分學(xué)生能主動參與到教學(xué)活動中，學(xué)習(xí)積極性沒有得到充分調(diào)動。第四，由于學(xué)時(shí)限制，要求在短時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)地傳授知識，加之沒有區(qū)別不同的教學(xué)目標(biāo)，造成部分學(xué)生在面對大量新知識時(shí)無從下手，甚至畏難放棄。以上問題直接影響到學(xué)生對虛擬儀器技術(shù)的掌握，影響到教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，有必要及時(shí)解決。通過進(jìn)一步討論分析，參考其他課程的改革經(jīng)驗(yàn)[1-4]，我們認(rèn)為解決上述問題的關(guān)鍵在于對教學(xué)活動進(jìn)行改革，激發(fā)學(xué)生的內(nèi)動力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。為此，在教學(xué)過程中，我們根據(jù)課堂教學(xué)及實(shí)踐教學(xué)兩大環(huán)節(jié)特點(diǎn)，對教學(xué)組織及教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了一些改革，引入了新的教學(xué)方法，改革了課程教學(xué)內(nèi)容，重新設(shè)計(jì)了實(shí)踐教學(xué)的組織形式，通過多種手段，鍛煉學(xué)生的實(shí)踐動手能力，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)習(xí)慣，從而全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。通過本文所介紹的方法，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性得到了明顯提高，學(xué)習(xí)效果得到了顯著提升，效果顯著。

一、引入新的教學(xué)方法

根據(jù)“虛擬儀器技術(shù)及應(yīng)用”課程特點(diǎn)，參考其他課程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，我們引入了“學(xué)導(dǎo)式”教學(xué)法[5-6]。將整個(gè)課程教學(xué)分為課前預(yù)備、學(xué)生自學(xué)、集中解惑以及演練交流等環(huán)節(jié)，通過各環(huán)節(jié)之間的有機(jī)配合，構(gòu)成了課程教學(xué)閉環(huán)。根據(jù)各環(huán)節(jié)的任務(wù)及特點(diǎn)，分別明確了教師、學(xué)生在不同環(huán)節(jié)中的主體地位、任務(wù)以及教與學(xué)的方法。具體有以下一些體會。第一，牢固樹立以學(xué)生為教學(xué)主體的理念，并在整個(gè)教學(xué)活動中堅(jiān)持；在教學(xué)準(zhǔn)備中應(yīng)該從學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)情況入手，進(jìn)行精心準(zhǔn)備，在教學(xué)過程中應(yīng)充分發(fā)揮學(xué)生自身作用，幫助他們實(shí)現(xiàn)自我完善、自我突破。第二，在教學(xué)準(zhǔn)備過程中，教師除了完成常規(guī)的課程內(nèi)容準(zhǔn)備外，還要進(jìn)行資料文獻(xiàn)收集整理、自主實(shí)驗(yàn)組織、學(xué)生大作業(yè)輔導(dǎo)檢查等其他工作，教師的工作量會有較大的增加。第三，采用學(xué)導(dǎo)式教學(xué)法對教師的能力素質(zhì)提出了較高的要求，由于絕大部分的教學(xué)時(shí)間都是以學(xué)生為主導(dǎo)，教師無法開展預(yù)先準(zhǔn)備，這就要求教師的基本功扎實(shí)，對相關(guān)領(lǐng)域的知識掌握充分，具備駕馭課程教學(xué)的能力。

二、革新教學(xué)內(nèi)容及目標(biāo)要求

作為一門正在快速發(fā)展之中的新興技術(shù)，虛擬儀器技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容對于學(xué)生來說比較新穎，在短時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)學(xué)習(xí)具有一定的難度。此外，作為一門工具課，如果只單純介紹虛擬儀器技術(shù)本身知識，可能會造成學(xué)生為了學(xué)習(xí)而學(xué)習(xí)，降低學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，不利于培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)能力。為此，必須對課件教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行革新以適應(yīng)學(xué)生學(xué)習(xí)需求。主要做法包含以下幾個(gè)方面。

（一）注重課程間的聯(lián)系

幫助學(xué)生理解虛擬儀器技術(shù)在其他課程中的應(yīng)用以及對于培養(yǎng)專業(yè)能力中的作用，及早建立較為全面的專業(yè)知識框架。在教學(xué)過程中加強(qiáng)對虛擬儀器新技術(shù)、新系統(tǒng)、新應(yīng)用的介紹，加強(qiáng)對日常生活中的應(yīng)用的介紹，提高學(xué)生對虛擬儀器技術(shù)的感性認(rèn)識，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。此外，還注意加強(qiáng)對虛擬儀器技術(shù)在任職崗位中應(yīng)用的介紹，使學(xué)生提早了解在今后崗位中虛擬儀器技術(shù)的應(yīng)用情況，幫助學(xué)生迅速明確學(xué)習(xí)目的，提高學(xué)習(xí)內(nèi)動力。

（二）設(shè)置多層次的課程學(xué)習(xí)要求

將課程學(xué)習(xí)目標(biāo)分別設(shè)置為：初級：具備基礎(chǔ)虛擬儀器編程能力，會讀虛擬儀器程序，理解程序所實(shí)現(xiàn)的功能以及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)思路；中級：會利用虛擬儀器技術(shù)實(shí)現(xiàn)軟件或硬件功能模塊，理解系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)，會具備根據(jù)系統(tǒng)目標(biāo)自主完成模塊設(shè)計(jì)、模塊調(diào)試、模塊交付等工作；高級：會根據(jù)任務(wù)進(jìn)行系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)，相對自主進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)、任務(wù)分工、系統(tǒng)集成等工作。在教學(xué)實(shí)踐中，學(xué)生的選擇出現(xiàn)了較為明顯的紡錘形分布，即大多數(shù)學(xué)生選擇第二級目標(biāo)，其他兩種目標(biāo)選擇的人較少，說明大多數(shù)學(xué)生對自己有準(zhǔn)確的定位。通過設(shè)置上述三個(gè)層次的目標(biāo)允許學(xué)生根據(jù)自己的整體目標(biāo)為本門課程的學(xué)習(xí)設(shè)置不同層級的學(xué)習(xí)目標(biāo)，根據(jù)學(xué)生的不同特點(diǎn)，分別為每種層次規(guī)定了明確的教學(xué)內(nèi)容以及能力目標(biāo)，使每一個(gè)學(xué)生都能找到適合自己的學(xué)習(xí)目標(biāo)，避免了由于設(shè)定不切實(shí)際的學(xué)習(xí)目標(biāo)而導(dǎo)致的學(xué)習(xí)興趣不高的問題。

（三）構(gòu)架模塊化教學(xué)內(nèi)容體系

按照教學(xué)內(nèi)容之間的相互聯(lián)系，將內(nèi)容分為軟件、硬件兩大部分。在軟件部分，設(shè)置了程序結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作、文件操作、圖形展示、數(shù)據(jù)通信等知識模塊；在硬件部分，設(shè)置了儀器控制、數(shù)據(jù)采集、硬件系統(tǒng)調(diào)試等知識模塊。按照學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，由易及難，從局部到整體。在教學(xué)過程中既強(qiáng)調(diào)知識模塊之間的相互關(guān)聯(lián)，又注意知識模塊之間的相互獨(dú)立，適當(dāng)?shù)貙λ玫钠渌K知識進(jìn)行回顧，避免由于沒有掌握一個(gè)知識模塊而影響到整個(gè)課程的學(xué)習(xí)。

三、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)

第一，將課程實(shí)踐條件建設(shè)放到學(xué)科專業(yè)條件建設(shè)的大局中。實(shí)踐條件建設(shè)水平的高低，直接決定著本課程的教學(xué)效果。為了解決實(shí)踐條件建設(shè)問題，我們積極參與學(xué)科專業(yè)條件建設(shè)工作，將虛擬儀器技術(shù)思想貫穿于實(shí)驗(yàn)室建設(shè)整個(gè)過程中，搭建了從信號源到數(shù)據(jù)分析的完整的實(shí)踐鏈條。極大地改善了教學(xué)實(shí)踐條件，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。第二，針對學(xué)時(shí)數(shù)偏少的實(shí)際，將實(shí)踐環(huán)節(jié)向?qū)嶒?yàn)室以外進(jìn)行擴(kuò)展。為了充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，自覺將課外時(shí)間用于課程學(xué)習(xí)，我們自籌資金10萬余元采購了便于學(xué)生使用的NIELVIS以及MyDAQ套件，配置了方便攜帶的標(biāo)準(zhǔn)信號源，使學(xué)生能夠根據(jù)自己的時(shí)間靈活安排，做到隨時(shí)隨地開展課程實(shí)踐活動。此外，對于一些價(jià)格便宜的器件，有意識地安排學(xué)生自行購買，培養(yǎng)學(xué)生器件選型能力，同時(shí)也促使他們珍惜實(shí)踐機(jī)會，提高實(shí)踐能力。對于教師來說，需要注意加強(qiáng)與學(xué)生的課后溝通，及時(shí)了解學(xué)生的實(shí)踐學(xué)習(xí)情況，對一些共性問題在學(xué)生集中時(shí)及時(shí)講解。第三，強(qiáng)調(diào)在實(shí)踐環(huán)節(jié)中培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。改革課程考核方法，將重點(diǎn)放到考核學(xué)生解決實(shí)際問題能力上。在學(xué)生具備虛擬儀器技術(shù)基本知識后，及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生從日常學(xué)習(xí)、生活中尋找力所能及的、能夠利用虛擬儀器技術(shù)加以解決的問題，以解決這些問題為目標(biāo)，在教師的幫助之下，相對獨(dú)立地完成形成研究小組、完成任務(wù)分工、制定解決方案、查閱相關(guān)資料、采購設(shè)備器材、搭建硬件系統(tǒng)、調(diào)試軟件程序、展示研究成果等環(huán)節(jié)。在實(shí)踐中鍛煉學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)習(xí)慣，品嘗解決問題的快樂，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。在“虛擬儀器技術(shù)及應(yīng)用”課程教學(xué)過程中，我們引入了適合于教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)對象特點(diǎn)的教學(xué)方法；對課程內(nèi)容進(jìn)行了優(yōu)化，設(shè)定了不同層級的教學(xué)目標(biāo)；充實(shí)了實(shí)踐環(huán)節(jié)重視培養(yǎng)學(xué)生的主動性、創(chuàng)造性。除了上述三個(gè)方面的舉措之外，我們還采取了加強(qiáng)課程互動設(shè)計(jì)，改革了課程考核評價(jià)方式，充實(shí)了教輔資料等措施共同推進(jìn)課程教學(xué)。為了驗(yàn)證教改效果，我們在兩個(gè)教學(xué)期班共106名學(xué)生中進(jìn)行了問卷調(diào)查。其中，有90%的學(xué)生認(rèn)為課程教學(xué)目標(biāo)符合學(xué)生實(shí)際，有86%的學(xué)生表示積極參與了課程學(xué)習(xí)，有82%的學(xué)生表示基本掌握了虛擬儀器技術(shù)。對比改革前的結(jié)果，均有較大幅度的提高，表明學(xué)生對教學(xué)改革措施普遍接受，學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)動力受到了激發(fā)，教學(xué)效果得到了顯著提升。下一步，我們將認(rèn)真總結(jié)課程教學(xué)活動的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，進(jìn)一步在教學(xué)方法、實(shí)踐環(huán)節(jié)以及提高學(xué)習(xí)參與度等方面進(jìn)行改革、實(shí)踐，幫助學(xué)生更快更好地掌握專業(yè)知識。

作者:謝川 辛昕 倪世宏 單位:空軍工程大學(xué)

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