面向機械電子工程專業《虛擬儀器》課程項目式教學模式的研究與探索

陳法法 陳大偉

摘 要：針對機械電子工程專業虛擬儀器課程在傳統教學過程中面臨的問題，深入分析了項目式教學改革的必要性，結合我校機械電子工程專業的實踐教學內容，提出了面向機械電子工程專業的虛擬儀器課程項目式教學方法，包括教學項目設置、教學內容制作、教學成果演示以及教學體系評價等內容，以期提高機械電子工程專業虛擬儀器課程的教學效果。

關鍵詞：機械電子工程 虛擬儀器 項目式教學 研究與探索

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）08（c）-0175-02

為了更好的配合機械電子工程專業機械測試技術、傳感器與檢測技術、機械工程控制技術等課程的理論教學，加強學生對上述專業課程的感性認識，切實提高學生的創新實踐能力，如今，國內幾乎所有開設機械電子工程專業的高校都開設了《虛擬儀器》課程[1]。《虛擬儀器》本身的理論教學內容枯燥繁雜，傳統的教學模式直接導致學生對知識點的領悟不深，應用技能浮于表面，學生學完該門課程以后，如果僅僅局限于理論，而沒有很好的掌握基本的實踐應用技能，就無法達到配合其它專業課程學習的目的。為了有效解決該問題，提出了面向機械電子工程專業《虛擬儀器》課程的項目式教學模式。

1 虛擬儀器項目式教學的特點

虛擬儀器技術傳統的教學方式多以課堂講解為主，配以極少量的實驗教學，學生處于被動接受知識而不是主動探求知識。此種教學方式沒能充分激發學生的學習興趣，致使學生的自主學習能力差，也沒能有效培養學生的軟件設計、工程實踐等應用技能。因此，急需尋找一種新的教學方法來克服傳統教學方法的不足[2-3]。

項目式教學以學生為中心，以小組成員合作的方式共同解決一個完整的項目為目標，要求學生學會自主學習、合作學習，并將所學知識應用于實踐[4]。面向機械電子工程專業《虛擬儀器》的項目式教學主要圍繞機械電子工程專業課程展開，以LabVIEW虛擬儀器程序為開發工具，以項目的開發過程為載體，以虛擬儀器的教學大綱內容為教學順序，引導學生在項目實踐中去學習[5]。虛擬儀器項目式教學具備以下特點。

（1）前沿性：傳統的教學模式以教材內容為綱，多年的教學實踐表明，教材所列的知識點往往滯后于技術應用領域的前沿發展，這種現象在以虛擬儀器為代表的軟件工程行業尤為顯著，而項目式教學可以以企業近期開展的實際項目為依托，采用最新發展的理論知識和應用技巧去實現，使得學生能夠見識和領悟所學知識的最前沿。

（2）應用型：傳統的教學模式重理論、輕實踐，而對于大多數應用型本科院校而言，不僅要掌握一定的理論知識，更重要的是要具備較強的應用技能。項目式教學從項目的實際需求出發，重點在項目的實施策略、實現技巧上，理論知識以夠用為度，很少去追求那些偏僻、怪癖、生僻的算法死角，突破傳統以理論為主線的教學模式，迎合應用型人才的培養需求。

（3）工程化：項目式教學以項目的開發過程為綱，從規范化、系統化、程式化的角度出發，模擬企業真實的項目開發流程，學生在完成整個理論學習過程，并按規范完成多個項目之后，即具備了工程化軟件的設計思想，從而可以即時融入企業，為企業服務。

上述這些特點也直接衍射出了傳統教學模式的不足，導致了現如今學校的人才培養與企業的人才需求沒有很好的對接，學校的畢業生難以滿足企業的實際需求，企業難以尋覓合格的專業人才，而項目式教學為破解此難題開辟了一個新的途徑。

2 虛擬儀器項目式教學的構成

面向機械電子工程專業《虛擬儀器》課程項目式教學模式通過打破原有的教學思路，將課程的基本知識與機械電子工程專業課程進行結合，生產若干項目，學生通過若干項目掌握虛擬儀器相關知識，鞏固專業知識，并培養工程實踐思維。為此，將虛擬儀器項目式教學分為三個部分，即：項目的組成、項目的實施和項目的評價。

（1）項目的組成。

項目及其任務的設置很關鍵，項目的設置應具備新穎性、實踐性、關聯性，既要內容全面，又要重點突出，還要具備開發價值，能充分激發學生的學習興趣，同時，又要兼顧學生的學習能力，使得學生能夠順利完成。在此，以《虛擬儀器》課程為基礎，以機械測試技術、傳感與檢測技術、機械工程控制技術等專業課程為項目素材，對《虛擬儀器》教材中的內容進行項目化，將教材的基礎理論與原理分析融入到18個任務6個項目中。（如表1所示）

（2）項目的實施。

項目實施的主體是學生，學生以小組為單位，在拿到項目之后，首先進行必要的分工，對疑點難點進行討論交流，提出可行的解決方案，并加深小組成員對項目的系統性認識；其次，小組成員利用圖書館資源、互聯網資源等查找相關資料，形成項目的初步解決思路；隨后，在教師的引導下，利用實驗室的硬件資源，包括數據采集卡、信號調理板、傳感器、NI公司的AD/DA接口板等，搭建硬件系統；硬件系統搭建完成后，學生將依照課本知識，利用LabVIEW虛擬儀器軟件進行軟件編程，在此階段，學生將結合機械電子工程專業的相關專業課程，包括機械測試技術、傳感與檢測技術、機械工程控制技術等課程來解決項目中的實際問題。

（3）項目的評價。

教學模式的優劣主要體現在學生對知識的掌握程度以及對具體知識的實際應用能力，學生的學習能力因人而異，在項目評價過程中，學生的努力程度也不同，為此建立以項目的執行過程以及項目的最終成果為目標的綜合評價指標，并對完成較好的項目進行展示，以促進學生之間進行經驗交流，同時對勤奮刻苦、努力付出的學生進行鼓勵，以激勵學生。其次，對所有學生項目的最終成果，給出優、良、中、差的質性評價，所有項目的綜合評價結果計入學生在該門課程的最終考試成績。

3 結語

以機械電子工程專業的機械測試技術、傳感與檢測技術、機械工程控制技術等課程的內容為素材，設置虛擬儀器教學中的工程實踐項目，這樣更有助于學生站在機械電子工程專業的角度理解所學內容之間的相互關系。學生完成項目之后，能夠很快融入企業的工作環境，使得學校的培養模式與企業的崗位需求能夠更好的對接。因此，面向機械電子工程專業虛擬儀器的項目式教學模式不僅僅是針對《虛擬儀器》基礎理論課程教學的一個改革，更是幫助學生適應未來職業發展的一個突破。

參考文獻

[1] 李輝，吳偉.一種基于MCS51的低成本LabVIEW實驗教學系統[J].現代電子技術，2013，36（12）：124-126.

[2] 王槐生，李娟娟.項目式教學在“電子測量技術”課程中的教學設計與研究[J].中國電力教育，2011（16）：83-84.

[3] 周小鳳，肖俊生.虛擬儀器課程教學方法探索與實踐[J].中國電力教育，2013（22）：150-151.

[4] 李欣，謝宏.虛擬儀器技術在通信原理教學中的應用[J].實驗室研究與探索，2014，33（5）：155-159.

[5] 戴一平.LabVIEW平臺在教育技術學科實驗教學中的應用分析[J].現代教育技術，2012（8）：113-116.