虚拟仪器技术在高职工程教育中的应用研究

周先飞　杨会伟

摘要：目前，虚拟仪器被广泛应用于测量和控制，也被用作学生的教育工具。在探索现实世界的过程中接受并激励创新。虚拟仪器技术会发现对象的相互关系，使得各种现象更容易理解，更容易掌握相关理论。该工具既可用于实际实验室，也可用于虚拟实验室并支持自学习或远程学习。该文介绍了虚拟仪器如何在高职工程教育中应用，以信号控制实验室的实验为例，阐述学生应用虚拟仪器技术来促进其进行再工程学习中的辅助作用。

关键词：虚拟仪器技术;高职教育;工程教育

中图分类号：G712.3        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）25-0126-02

1 引言

伴随着摩尔定律，计算机的性能在迅速发展，其处理速度快，内存大，安装了很多必需的软件，使的工程工作方式发生了巨大改变。虚拟仪器技术的轻松集成和灵活定制的特点已经改了现在的测试测量领域。如今，虚拟仪器被用作不同领域学生的教育工具。一方面，可用于设计测量系统。另一方面，在一个封闭的虚拟世界中，用户可以观察到复杂系统在不同环境下的行为，对理解各种现象有很大帮助。

这种方法可被学生普遍接受，这也使得学生可以找到被控对象的相互关系，使现象更容易理解，理论更容易接受。该工具可用于实际实验室，虚拟实验室，支持自学或远程学习。

国家对高职教育人才有明确的定位，并且制定了教育方针，高职教育人才培养定位由“ 技能型专门人才”调整到“ 技术技能人才”。培养具备工程教育素养的学生是现在高职专业中必不可少的部分，

本文研究说明虚拟仪器在高职工程教育中的应用。通过信号与系统等的课程及实验操作的例子，探索利用虚拟仪器技术对教学的促进和提高。

2 使用虚拟仪器学习

首先给出了一个使用LabVIEW软件创建的用于学习的虚拟仪器的例子。关于正交平面上两个谐波振动的叠加。振动通常表示为：

图1显示了虚拟仪器的前面板窗口，它是用户的界面。它允许使用左侧按钮更改振幅[a]和[b]、频率[f1]1和[f2]以及相位[?1]和[?2]的值面板侧面。这些参数的组合给出了lissojous图形。在这样学生就可以直观地看到参数变化的影响。

图2显示了vi的框图窗口，其中包含图形源代码。通过程序框图窗口可以看出，这种编程比较简单，没有文本编程的赘述和规则。使用图形编程设计，这种直观的编程模式，其编程环境对用户友好，即使对于没有经验的用户也可以接受。

3 学生对虚拟实验室使用的认知分析

为了了解学生对虚拟实验室使用的看法，在计算机应用专业的专业课程《信号基础》和《虚拟仪器技术》课程中引入了虚拟仪器实验室教学方法，通过蓝墨云班课等信息化教学手段，对学生进行分析，课前，要求学生通过“蓝墨云班课”提前预习我们发布的资源，根据本单元的教学要求，让学生对工业数据从采集到显示、控制的全过程中所涉及的程序控制框架的知识点有一个初步的认识。

课中，根据学生的预习情况，设定测试测量领域一些常见的工业现场情境，使用“蓝墨云班课”开展头脑风暴讨论活动，引导学生对情境任务进行逻辑划分，引入程序控制的概念。接着，教师对四种程序控制结构进行理论讲解，并结合LabVIEW图形化软件编程工具，介绍在该编程工具环境下的四种程序控制结构的框架和各个组成部分的作用，通过简单案例介绍LabVIEW图形化程序控制框架的工作原理。

在任务实践阶段，教师将学生进行分组，让学生按照实际的工程的任务要求，确定系统的功能模块和程序控制流程框架，在LabVIEW图形化软件编程工具环境下，选择合适的程序控制框架，設计友好的软件界面来实现图形化的编程。

课后，教师利用蓝墨云班课发布测试题目，要求学生完成本单元内容的在线测试，教师查看学生在线测试情况，对错选率进行大数据分析，得出学生选错的原因，并通过错题点评、题干修改等方式帮助学生巩固所学的知识点。

通过这些实验教学训练，学生更好地掌握了一些专业课程的难懂的理论知识和虚拟仪器编程及时，并可以自己选择实验内容，自行设计实验方案，在labVIEW的环境中进行自己感兴趣的实验，这样生动直观地展示了许多抽象概念的物理实质，是它们更易于理解，达到课堂讲授很难得到的效果。

由于学生要自己“ 做” 实验仪器， 所以就必须透彻了解实验原理，合理地设计实验方案， 真正参与到实验过程当中。 学生对这种实验教学方式表现了极大的兴趣 ，许多学生能够用多种方法完成同一个实验。

尽管有些学生在起初创建虚拟仪器或解释结果方面存在困难，通过在教学设计中引入虚拟仪器实验室，利用虚拟仪器使学习过程更加有趣，同时激发创造力和创新。

同时在 LabVIEW平台上进行基于工程模式的教学， 不仅能够应用虚拟仪器作为实验设备对理论教学进行验证，而且能训练学生应用虚拟仪器进行实际工程测试的能力。利用毕业设计这个最后的实践性教学环节，综合应用虚拟仪器技术和各学科知识指导学生完成了基于LaVbIEW的项目工程操作，包括数据采集，测试测量等，极大地提高了学生的工程应用素质。

4 结论

虚拟仪器技术不仅仅是一门课程，更可以在传统的一些课程中使用虚拟仪器及时来进行动手实验，使的这些实验变得更直观和可实现性。利用虚拟仪器的灵活性和其通用性，可以更好地接受在教学过程中使用虚拟仪器的这些工具。

因此，虚拟仪器可以帮助学生通过研讨和问题解决，更好地理解现象，使自我学习更多简化并解释所得结果。

将虚拟仪器技术引入的高职学生的专业课学习，通过其图形化的编程以及强大的解决方案，使的工程化教育得到提升，学生的学习不仅仅停留在理论阶段，更提升了他们的动手能力，为将来进入社会提供了更大的保障。

参考文献：

[1] 胡仁喜，等.LabVIEW虚拟仪器从入门到精通[M].北京：机械工业出版社，2011.

[2] 汤小娇.虚拟仪器技术在机械工程教育改革中的应用[J].教育教学论坛，2014（33）：25-27.

[3] 王雪，夏冰，张亚宁.高职教育高素质技术技能型人才培养质量研究[J].商情，2017（49）：169.

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