基于提高達成效果的虛擬儀器課程教學改革

劉偉玲　肖艷軍　徐曉明　高楠　周圍

摘要

工程教育認證中，畢業要求的實現是由課程目標實現支撐的，因此，在專業課程中，如何提高課程達成效果是整個培養體系的核心問題[1]。本文針對測控專業核心課程“虛擬儀器技術”，從課程內容與授課方式改革、課程資源建設、項目驅動教學、評價方式改革等方面，提出了可操作的具體方案，并在本專業認證工作中進行了實施，取得了較好的效果。

關鍵詞

畢業要求;課程目標;評價方式;課程達成度

中圖分類號： TQ086-4;G642 ? ? ? ? ? 文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.04.24

“虛擬儀器技術”課程實踐及應用性很強，授課效果將直接影響學生在后續的畢業設計及專業實踐環節能否具備知識的“應用力”。為此，我專業在課程設計中秉承“實踐為主”的理念，實現各課程知識的交叉應用與貫穿，即以傳感器、電路、微機等為經、以信息為緯，實現銜接與交叉。本文中從“虛擬儀器技術”課程的教學大綱與教學內容設計、教學資源建設、課程考核評價體系建設等方面進行闡述，來展現相關改進措施的實施方法、過程及效果。

1 教學大綱及教學內容設計

在教學大綱設計中，將學生為中心，OBE及持續改進作為教學設計的核心[2]，以專業結合培養目標及課程對專業畢業要求的支撐，細化課程目標，使課程目標更明確、系統并易于考核評價。

1.1 課程學時分配設計

縮減課堂講授學時所占比例，課內18學時、項目12學時、實驗16學時、上機操作考試2學時，使學生有更多的時間進行知識點應用及實踐。增加課程中的項目環節，以項目為指導進行實例分析討論，學生參與進行方案設計及實現，對項目進行評價反饋。對于課內實驗學時，分為軟件上機編程調試及硬件測試系統調試實驗。

1.2 課程內容設計

圖1 虛擬儀器課程內容、架構及運行示意圖

根據虛擬儀器的發展要求及學生的學習規律，修訂及完善了課程的教學大綱、實驗大綱，協調課程先后內容和相互銜接關系，使課程體系更加趨于合理及實用;完善虛擬儀器教學的內容和結構。課程內容設計為五個模塊，包括虛擬儀器概況、虛擬儀器的軟件體系、數據采集應用、網絡化儀器設計、前沿專業文獻及應用研讀。課程整體內容、架構與運行機制如圖1所示。課程主要架構包括三個部分，分別對應相應的課程內容，學生成果及評價方式，及完善的評價與反饋機制。

1.3 教學環節設計

加強實踐教學環節和技能訓練，以綜合性實驗、驗室開放、課外科技活動、學科競賽等方式，培養學生的實踐動手能力和創新能力，使學生就業后能很快與社會接軌。以項目為引導，將所有知識點、知識模塊及軟硬件操作能力貫穿應用，在過程中對學生的知識掌握及應用能力進行評價，課程的評價反饋結果用于教學的持續改進中。具體的教學實施過程如圖2所示。

2 教學資源建設

2.1 資源體系構建

通過將相關知識點，如關鍵控件的編程與操作流程錄制為視頻，建立知識地圖，學生可以方便地針對自己的薄弱環節進行學習與練習。將硬件設備相關材料制成二維碼，學生可以了解目前設備儲備及參數。建立設備圖書館，進行設備介紹，性能參數、工程應用案例，便于學生將理論變為工業實現。將知識點、教材、在線課程平臺（課程資料、微課資料、題庫）等多種資源相融合，結合學生的項目實踐，將課程變成一個豐富且可操作的項目體驗過程。

2.2 教材建設

本課程的教材選取上采用“中文教材+外文參考書+自編外文資料”的模式。中文教材以課程負責人主編的《虛擬儀器技術》為主，電子工業出版社的《LabVIEW大學實用教程》為輔，并以《LabVIEW大學實用教程》的英文原版《LabVIEW for everyone》一書為主要外文參考書。針對于LabVIEW軟件應用，ELVIS、myRIO、myDAQ等硬件應用，選定典型行業應用案例的中、英文案例介紹及相關期刊文獻，編制成外文項目資料，在教學過程中，這些外文資料的使用與中文并重。通過這些外文資料的閱讀學習，學生能夠熟悉外文專業書籍和期刊論文的寫作風格和特點，提高學生的學習興趣和自身科技外文的閱讀能力。

2.3 課程網絡資源建設

建立了虛擬儀器技術在線課程網絡資源，全面實現教學資源網絡共享。主要包括：（1）建立了虛擬儀器的網絡課程資源。針對重點LabVIEW函數與結構進行知識點補充。采用動畫、影視等方式生動展現虛擬儀器的行業應用。（2）制作完整的虛擬儀器課前預習、課程課件，構建課程學習系統，學生通過網絡課堂下載后，利用課外時間進行預習、消化、理解。（3）建設了網上的課程復習指導及學生自測系統，為教學質量提高提供支撐。

3 考核評價體系建設

優化課程考核評價體系，針對課程目標達成實現過程化評價，使評價結果更能真實反映學生的課程產出效果，并將評價反饋用于課程后續優化與改進。

將考核環節分為上機實驗、項目研究、操作實驗、期末考試四個環節進行過程考核。并制定各環節的評價標準與得分細則。在虛擬儀器教學中，以學生的全面發展為核心理念，建立多元開放的各教學環節與過程相應的評價標準[3]。例如，教師在課前可以隨機抽查關注學生的預習作業，在實驗環節根據學生提交的成果分別從學生的信息收集、分析及處理能力、知識運用能力、外語表達能力、動手能力等方面給予全面測評。此外，引入“小組互評機制”，建立討論學習小組，組內成員進行互相打分，其他組也對該組成員進行打分，實現評分渠道的多樣化。評價內容包括學習任務單完成情況、課堂PPT展示、小組答辯情況、項目論文報告，進一步匯總自評、互評和他評成績，注重對學習過程的評價，降低期末閉卷考試在總評中的比重。另外，課堂活動的參與程度、平時的小測驗、課堂表現等都將計入考查內容，建立相對完善的形成性評價體系。

4 改進效果分析

實現以學生產出成果為中心的課程大綱設計。針對學生的前序課程及本課程，分解構建課程知識體系地圖，并引導學生參與相關環節，提升學生學習的積極主動性，在潛移默化中培養學生的思維能力、想象能力、創造能力等;提高學生工程應用思維能力。以項目為指引，引導學生進行專業問題分析、方案討論制定、軟硬件實現及測試全過程的參與及體驗;實現多樣化教學模式。轉變以課堂講授為主的模式，引入微課，知識點二維碼等碎片化知識地圖學習，使學生更方便地針對知識點進行學習及實踐;評價方式多元化、過程化。通過各階段知識點考核、項目過程評價、實驗環節評價、作業評價、上機考試等環節，實現多元化、過程化評價，更清晰掌握學生在各階段的學習效果，及時進行針對性調整。

在實施相關改進后，課程達成度達0.82，優于之前的0.78，課程調查問卷中達成度為0.86。學生在調查反饋中表達了對課程中學習任務單、課堂練習、項目實驗環節的肯定，對于各類教學資源、網絡課程、網上討論交流等形式對學習效果的提升表達了認可與肯定。

5 結論

虛擬儀器技術的課程從大綱設計，到授課方式與評價方式的改革，實現了學生能力質變，通過授課環節、項目訓練及實驗，學生不斷進行課程的參與及實戰演練，能夠結合所學內容完成知識點問題分析測試，能夠依據項目要求，運用所學知識點進行方案設計、評價、模擬、實現及驗證;在課程中細化目標，并具備可操作性，更好地支撐了畢業要求，并且更契合認證理念與認證要求，更好地實現了學生實踐能力培養，解決復雜工程問題的能力培養，使學生綜合能力得以提高。

參考文獻

[1]張冬梅，蘇晶，鞏秀鋼.工程教育專業認證下課程達成度評價的思考[J].科技視界，2018.31：70-71.

[2]周紅坊，朱正偉，李茂國.工程教育誰的發展與創新及其對我國工程教育的啟示—2016年工程教育認證國際研討會綜述[J].中國大學教學，2017（01）：88-95

[3]徐彬，劉志軍.指向核心素養的課程評價探析[J].課程.教材.教法，2019.07：21-26.