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摘要：本文针对《虚拟仪器》课程的特点，结合我校的实际情况，对该课程的教学内容、教学手段、考核方法、创新实践等进行了一些探讨，进而提出了改进措施，取得了较好的教学效果。
关键词：虚拟仪器；LabVIEW；教学改革与实践
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1671-864X（2016）05-0221-02
一、引言
所谓虚拟仪器，就是在以计算机为核心的硬件平台上，功能由用户定义和设计，具有虚拟面板，测试功能由软件实现的一种计算机仪器系统。其突出特点是“軟件即仪器”，用户可通过软件编程把计算机当成相应的仪器仪表来用，消除了传统仪器功能在出厂时已设定好，用户只能“用”的弊端，具有经济性，可创新性等优点[1]。
《虚拟仪器》课程是我校测控技术与仪器专业一门非常重要的专业方向课程。主要介绍虚拟仪器的基本概念、虚拟仪器系统的基本构成及基本设计思想。通过重点学习NI公司的LabVIEW软件，使学生掌握虚拟仪器系统软件的设计方法，提高计算机技术综合应用能力的同时，也掌握虚拟仪器在测控领域、控制系统、信号分析系统等方面的应用[2]。本课程实践性非常强，接触的大都是工程实际问题，学好本课程可为学生从事本专业工作打下良好的基础。本课程的教学效果对引导学生理解测控技术、提高学生的实践动手能力起着重要的作用。
二、课程现状分析
我校于2011年面向电子工程系测控技术与仪器专业开设《虚拟仪器》课程，目前已经完成09级、10级、11级以及12级测控技术与仪器专业的《虚拟仪器》课程的教学工作，同时本课程也可引导相关专业的学生完成测控领域的毕业设计工作。其理论课程与实验课程均在我校11206机房完成，该机房计算机配置较高，且数量足够，但缺乏必要的虚拟仪器硬件支持，只能完成软件编程方面的教学工作。课堂教学主要由任课教师利用多媒体课件讲解，学生在实验课中再集中对所学内容进行练习。这种授课方式的缺点是讲解与练习间隔时间过长，导致学生上机实验时对所学内容已经遗忘，所以效果不是很好。
我校于2013年配置完成的机电一体化实验室有完善的虚拟仪器硬件支持，也配置有相应的计算机虚拟仪器开发软件（用的也是LabVIEW）。
另外《虚拟仪器》是一门实践应用性较强的课程，传统的考核方式（课程论文+上机考试）不能完全考查出学生对虚拟仪器编程思想的掌握程度。因此还需总结出一套上机考试与设计性考核相结合的灵活、独特的考核方法。
三、课程特点分析
虚拟仪器软件开发平台有很多，著名的编程语言有Microsoft公司的Visual C++和Visual Basic、Inprise公司的Delphi和C++ Builder等，但该类语言对用户要求较高。专用于虚拟仪器开发的软件编程环境（G语言）环境有安捷伦公司的Agilent VEE及NI公司的 LabVIEW，其中LabVIEW是目前最流行、应用最广、发展最快、功能最强的图形化软件，非常适于仪器、测量与控制领域的虚拟仪器软件开发[3]。我校虚拟仪器的开发平台采用的即是LabVIEW软件。
在LabVIEW 图形化开发环境下，只需要拖放设置好的图形控件，就可以轻松快捷地开发出应用程序的用户界面，无需编写代码文本命令行即可获得强大的开发工具，然后再通过组合框图模块来实现系统的各种函数功能。其图形化语言的直觉性特征使学生可以将注意力集中在被教授的理论知识，而不是基于文本的工程软件应用开发的编程细节上，实现了开发工作的高效率[4]。
为了贯彻把测控工程师从复杂的编程工作中解放出来的思想，LabVIEW提供了繁多的应用程序范例，学生们掌握了一些范例的编程原理，稍做改动即可很快搭出一套符合要求的测试系统。
针对虚拟仪器和LabVIEW的特点，我们在虚拟仪器教学方面做了以下改革。
四、教学方法改革
（一）多媒体教学。
由于LabVIEW程序范例繁多，在有限的课堂时间内学生接受的课程信息量较大，传统的教学模式无法满足需求。为了帮助学生高效的理解及记忆相关范例，除教师精心制作相应范例的多媒体课件，还将编写好的程序范例或仿真运行过程拍成视频，教师上课时把课件或视频投影到大屏幕上边讲边演示，利于学生接受和理解。
（二）理论教学与实验交叉进行。
改变之前一学期的前14周上理论课，后2周上实验课的课程安排，而是上完理论课后，马上着手安排学生完成相关实验，这样的安排有助于学生理论指导实验，以更好的理解、消化相关内容。
（三）加强实践教学。
由于《虚拟仪器》课程具有很强的实践性，所以培养学生的实际动手能力、解决问题能力和创新的能力是重中之重。根据虚拟仪器软件开发平台（LabVIEW）特点，结合我校机电一体化实验室提供的硬件开发平台，开设一系列设计专题，鼓励并引导学生进行创新性实验开发，并密切联系课堂教学，使学生在掌握本专业的基础知识的前提下，具有一定的创新及科研能力。
（四）多样化的学习方法。
当今的网络时代，学生学习不再局限于一本教材了。除课堂教学外，还应多鼓励学生课下自学，比如推荐学生一边看书，一边上机练习；在LabVIEW环境下用帮助→查找范例，借鉴LabVIEW自带的大量范例；浏览相关网站；参与相关BBS论坛；在网络上与虚拟仪器从业人员互动等，使学生及时了解虚拟仪器技术的发展前沿状况，提高学生的学习兴趣[5]。
五、成绩评定
由于虚拟仪器课程强调学生动手能力的培养，所以在教学方法改革的基础上对该课程的成绩评定也进行了相应的改革。
该课程的总成绩由平时成绩和期中测验以及期末考试三部分构成，总成绩=平时成绩（25%）+期中测验（35%）+期末考试（40%）。 平时成绩包括考勤、作业和实践三部分。考勤占平时成绩的40%，作业占平时成绩的20%，实践占平时成绩的20%。平时成绩主要考核学生对课堂教学理论知识的掌握程度，另外通过适当布置一些具有实践性的作业，以提高学生的创新能力，进一步拓展视野，开阔思路，还可培养学生查阅文献资料的能力，为其以后毕业论文的撰写提供有力的支持。
期中测验采用上机考试的形式，主要考核学生LabVIEW软件编程的情况，侧重基础知识的掌握，如对常用控件和函数节点、子VI的创建、程序结构等基础知识点的考核。
期末考试采用闭卷考试+上机考试形式。闭卷考试对基础理论知识进行考核，占期末考試的50%；上机考试考核虚拟仪器的设计应用能力，要求学生在规定的时间内完成符合要求的虚拟仪器设计，占期末考试的50%，由教师根据学生完成情况给出成绩。
另外教师还可根据学生在虚拟仪器设计大赛、电子大赛、申请的发明专利或撰写的科技论文等实践教学环节中的表现作为加分项，计入课程考试总成绩。
上面的考核方式较为全面的检验了学生的综合素质，真实的反映了学生的学习效果和学习能力，较好地避免了学生平时学习不努力不认真，到考前突击应付的现象。在实际应用中也获得了较为理想的效果。
六、结束语
《虚拟仪器》作为一门实践性较强的重要课程，使学生既掌握基础知识又会使用虚拟仪器进行设计开发是教学的基本任务。通过本课程的教学改革与实践，真正做到课堂理论教学和实践教学相互促进补充，充分发挥学生主观能动性和创新实践能力，提高学生的的综合竞争力。
参考文献：
[1]刘玉秋，曹生现.虚拟仪器技术课程教学实践研究[J].实验技术与管理，2010.06（6）.
[2]侯龙清.高等院校实验室建设与管理的改革及实践[J].东华理工大学学报，2008.27（3）.
[3]赵青松.改革管理体制，加快实验室思考[J].实验技术与管理，2001（6）.
[4]何文锦.探讨高校实验室体制的改革与发展[J].引进与咨询，2003，（2）： 38—39.
[5]白志学，刘淑云等.实验室管理体制的改革与建设[J].实验室研究与探索， 2004， 23（8）： 95—97.
郑州大学西亚斯国际学院教改基金资助项目，项目号：2015JGYB24。
作者简介：王霞（1980-）河南周口人，硕士，副教授，主要研究方向：自动化及测控技术。
关键词：虚拟仪器；LabVIEW；教学改革与实践
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1671-864X（2016）05-0221-02
一、引言
所谓虚拟仪器，就是在以计算机为核心的硬件平台上，功能由用户定义和设计，具有虚拟面板，测试功能由软件实现的一种计算机仪器系统。其突出特点是“軟件即仪器”，用户可通过软件编程把计算机当成相应的仪器仪表来用，消除了传统仪器功能在出厂时已设定好，用户只能“用”的弊端，具有经济性，可创新性等优点[1]。
《虚拟仪器》课程是我校测控技术与仪器专业一门非常重要的专业方向课程。主要介绍虚拟仪器的基本概念、虚拟仪器系统的基本构成及基本设计思想。通过重点学习NI公司的LabVIEW软件，使学生掌握虚拟仪器系统软件的设计方法，提高计算机技术综合应用能力的同时，也掌握虚拟仪器在测控领域、控制系统、信号分析系统等方面的应用[2]。本课程实践性非常强，接触的大都是工程实际问题，学好本课程可为学生从事本专业工作打下良好的基础。本课程的教学效果对引导学生理解测控技术、提高学生的实践动手能力起着重要的作用。
二、课程现状分析
我校于2011年面向电子工程系测控技术与仪器专业开设《虚拟仪器》课程，目前已经完成09级、10级、11级以及12级测控技术与仪器专业的《虚拟仪器》课程的教学工作，同时本课程也可引导相关专业的学生完成测控领域的毕业设计工作。其理论课程与实验课程均在我校11206机房完成，该机房计算机配置较高，且数量足够，但缺乏必要的虚拟仪器硬件支持，只能完成软件编程方面的教学工作。课堂教学主要由任课教师利用多媒体课件讲解，学生在实验课中再集中对所学内容进行练习。这种授课方式的缺点是讲解与练习间隔时间过长，导致学生上机实验时对所学内容已经遗忘，所以效果不是很好。
我校于2013年配置完成的机电一体化实验室有完善的虚拟仪器硬件支持，也配置有相应的计算机虚拟仪器开发软件（用的也是LabVIEW）。
另外《虚拟仪器》是一门实践应用性较强的课程，传统的考核方式（课程论文+上机考试）不能完全考查出学生对虚拟仪器编程思想的掌握程度。因此还需总结出一套上机考试与设计性考核相结合的灵活、独特的考核方法。
三、课程特点分析
虚拟仪器软件开发平台有很多，著名的编程语言有Microsoft公司的Visual C++和Visual Basic、Inprise公司的Delphi和C++ Builder等，但该类语言对用户要求较高。专用于虚拟仪器开发的软件编程环境（G语言）环境有安捷伦公司的Agilent VEE及NI公司的 LabVIEW，其中LabVIEW是目前最流行、应用最广、发展最快、功能最强的图形化软件，非常适于仪器、测量与控制领域的虚拟仪器软件开发[3]。我校虚拟仪器的开发平台采用的即是LabVIEW软件。
在LabVIEW 图形化开发环境下，只需要拖放设置好的图形控件，就可以轻松快捷地开发出应用程序的用户界面，无需编写代码文本命令行即可获得强大的开发工具，然后再通过组合框图模块来实现系统的各种函数功能。其图形化语言的直觉性特征使学生可以将注意力集中在被教授的理论知识，而不是基于文本的工程软件应用开发的编程细节上，实现了开发工作的高效率[4]。
为了贯彻把测控工程师从复杂的编程工作中解放出来的思想，LabVIEW提供了繁多的应用程序范例，学生们掌握了一些范例的编程原理，稍做改动即可很快搭出一套符合要求的测试系统。
针对虚拟仪器和LabVIEW的特点，我们在虚拟仪器教学方面做了以下改革。
四、教学方法改革
（一）多媒体教学。
由于LabVIEW程序范例繁多，在有限的课堂时间内学生接受的课程信息量较大，传统的教学模式无法满足需求。为了帮助学生高效的理解及记忆相关范例，除教师精心制作相应范例的多媒体课件，还将编写好的程序范例或仿真运行过程拍成视频，教师上课时把课件或视频投影到大屏幕上边讲边演示，利于学生接受和理解。
（二）理论教学与实验交叉进行。
改变之前一学期的前14周上理论课，后2周上实验课的课程安排，而是上完理论课后，马上着手安排学生完成相关实验，这样的安排有助于学生理论指导实验，以更好的理解、消化相关内容。
（三）加强实践教学。
由于《虚拟仪器》课程具有很强的实践性，所以培养学生的实际动手能力、解决问题能力和创新的能力是重中之重。根据虚拟仪器软件开发平台（LabVIEW）特点，结合我校机电一体化实验室提供的硬件开发平台，开设一系列设计专题，鼓励并引导学生进行创新性实验开发，并密切联系课堂教学，使学生在掌握本专业的基础知识的前提下，具有一定的创新及科研能力。
（四）多样化的学习方法。
当今的网络时代，学生学习不再局限于一本教材了。除课堂教学外，还应多鼓励学生课下自学，比如推荐学生一边看书，一边上机练习；在LabVIEW环境下用帮助→查找范例，借鉴LabVIEW自带的大量范例；浏览相关网站；参与相关BBS论坛；在网络上与虚拟仪器从业人员互动等，使学生及时了解虚拟仪器技术的发展前沿状况，提高学生的学习兴趣[5]。
五、成绩评定
由于虚拟仪器课程强调学生动手能力的培养，所以在教学方法改革的基础上对该课程的成绩评定也进行了相应的改革。
该课程的总成绩由平时成绩和期中测验以及期末考试三部分构成，总成绩=平时成绩（25%）+期中测验（35%）+期末考试（40%）。 平时成绩包括考勤、作业和实践三部分。考勤占平时成绩的40%，作业占平时成绩的20%，实践占平时成绩的20%。平时成绩主要考核学生对课堂教学理论知识的掌握程度，另外通过适当布置一些具有实践性的作业，以提高学生的创新能力，进一步拓展视野，开阔思路，还可培养学生查阅文献资料的能力，为其以后毕业论文的撰写提供有力的支持。
期中测验采用上机考试的形式，主要考核学生LabVIEW软件编程的情况，侧重基础知识的掌握，如对常用控件和函数节点、子VI的创建、程序结构等基础知识点的考核。
期末考试采用闭卷考试+上机考试形式。闭卷考试对基础理论知识进行考核，占期末考試的50%；上机考试考核虚拟仪器的设计应用能力，要求学生在规定的时间内完成符合要求的虚拟仪器设计，占期末考试的50%，由教师根据学生完成情况给出成绩。
另外教师还可根据学生在虚拟仪器设计大赛、电子大赛、申请的发明专利或撰写的科技论文等实践教学环节中的表现作为加分项，计入课程考试总成绩。
上面的考核方式较为全面的检验了学生的综合素质，真实的反映了学生的学习效果和学习能力，较好地避免了学生平时学习不努力不认真，到考前突击应付的现象。在实际应用中也获得了较为理想的效果。
六、结束语
《虚拟仪器》作为一门实践性较强的重要课程，使学生既掌握基础知识又会使用虚拟仪器进行设计开发是教学的基本任务。通过本课程的教学改革与实践，真正做到课堂理论教学和实践教学相互促进补充，充分发挥学生主观能动性和创新实践能力，提高学生的的综合竞争力。
参考文献：
[1]刘玉秋，曹生现.虚拟仪器技术课程教学实践研究[J].实验技术与管理，2010.06（6）.
[2]侯龙清.高等院校实验室建设与管理的改革及实践[J].东华理工大学学报，2008.27（3）.
[3]赵青松.改革管理体制，加快实验室思考[J].实验技术与管理，2001（6）.
[4]何文锦.探讨高校实验室体制的改革与发展[J].引进与咨询，2003，（2）： 38—39.
[5]白志学，刘淑云等.实验室管理体制的改革与建设[J].实验室研究与探索， 2004， 23（8）： 95—97.
郑州大学西亚斯国际学院教改基金资助项目，项目号：2015JGYB24。
作者简介：王霞（1980-）河南周口人，硕士，副教授，主要研究方向：自动化及测控技术。