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語言課程安排與教學(xué)實(shí)踐的探討
語言課程安排與教學(xué)實(shí)踐的探討
江旻珊，商艷芝
�。ㄉ虾＠砉ご髮W(xué)光電信息與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院，上海200093）
摘要：Labview是一種圖形化的編程語言的虛擬儀器開發(fā)環(huán)境，廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實(shí)驗(yàn)室接受。Labview使用的是圖形化的編輯語言，即G語言來編寫程序，能夠有效地提高編程效率，因此逐漸地被各大理工科高校列為可選修的專業(yè)課之一。本文從課程介紹、教材選擇、教學(xué)安排、課程考核等方面入手，針對(duì)labview語言的課程設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)踐做了一定的探討，闡述實(shí)際教學(xué)過程中所積累的經(jīng)驗(yàn)和遇到的問題，希望可以對(duì)Labview課程的教學(xué)研究提供一定的幫助。
關(guān)鍵詞：Labview；課程設(shè)計(jì)；教學(xué)實(shí)踐
作者簡(jiǎn)介：江旻珊（1983-），女，江蘇南通人，上海理工大學(xué)光電信息與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院，講師。
一、引言
虛擬儀器是基于通用計(jì)算機(jī)平臺(tái)的儀器及測(cè)量技術(shù)。它突破傳統(tǒng)電子儀器以硬件為主體的模式，讓用戶可以在計(jì)算機(jī)平臺(tái)上根據(jù)需求定義和設(shè)計(jì)儀器的測(cè)試功能，使得使用者在操作計(jì)算機(jī)時(shí)，如同是在操作一臺(tái)自己設(shè)計(jì)的測(cè)試儀器。虛擬儀器由硬件和軟件兩部分組成。虛擬儀器中硬件的主要功能是獲取外界的被測(cè)試信號(hào)，而所獲得的信號(hào)則需要通過軟件的控制來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集分析等功能，并將其集成到命令環(huán)境中。因此，測(cè)試軟件是虛擬儀器技術(shù)的核心組成部分。用戶在虛擬儀器開發(fā)環(huán)境下，可以根據(jù)自己的需求來設(shè)計(jì)個(gè)性化的儀器和系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)“軟件就是儀器”。
Labview（Laboratory virtual instrument engineeringworkbench）是NI公司于1986年推出的一個(gè)功能強(qiáng)大的圖形化的虛擬儀器開發(fā)環(huán)境，至今已有將近30年的歷史。Labview作為數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件的標(biāo)準(zhǔn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究性實(shí)驗(yàn)室，是目前國(guó)際上應(yīng)用最為廣泛的虛擬儀器開發(fā)環(huán)境之一。使用者可以根據(jù)不同的測(cè)試任務(wù)，在虛擬儀器開發(fā)軟件的提示下編制不同的測(cè)試軟件，實(shí)現(xiàn)儀器控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)值分析及數(shù)據(jù)顯示等多種復(fù)雜的任務(wù)。Labview適用于Windows、UNIX、Mac等多種操作系統(tǒng)平臺(tái)，可以增強(qiáng)用戶構(gòu)建自己的科學(xué)和工程系統(tǒng)的能力，提供實(shí)現(xiàn)儀器編程的便捷途徑。
Labview作為一種程序開發(fā)環(huán)境，可以實(shí)現(xiàn)與一般計(jì)算機(jī)語言相似的功能，但是Labview與其他計(jì)算機(jī)語言存在著顯著的區(qū)別，即其他計(jì)算機(jī)語言一般采用基于文本的語言產(chǎn)生代碼的方式，而Labview使用的是圖形化的編輯語言即G語言來編寫程序，產(chǎn)生的程序是框圖的形式。作為NI設(shè)計(jì)平臺(tái)的核心語言，Labview一般用于開發(fā)測(cè)量或控制系統(tǒng)。該環(huán)境可以集成、快速構(gòu)建各種應(yīng)用所需的所有工具，能夠在不需要記憶語句結(jié)構(gòu)的前提下快速地進(jìn)行編程，有助于工程師和科學(xué)家提高生產(chǎn)效率和不斷創(chuàng)新。在很多理工科高校的非計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)計(jì)劃中，都會(huì)安排Labview語言的專業(yè)課程，但由于該課程并不是計(jì)算機(jī)專業(yè)的必修基礎(chǔ)課程，相關(guān)的教學(xué)討論也較為缺乏，因此筆者僅就Labview課程教學(xué)中所遇到的一些問題和積累的部分經(jīng)驗(yàn)做一些探討。
二、Labview課程的教材選擇
本課程選用陳錫輝編著的《Labview 8.2 入門與精通》，作為本課程的教材。該教材與其他Labview教材相比有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：首先，它由淺入深、較為全面地講述了Labview的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。該書分為“基礎(chǔ)篇”和“高級(jí)篇”兩部分，適應(yīng)教學(xué)的需要。由于本課程在課時(shí)安排上只有32個(gè)學(xué)時(shí)，而真正的授課時(shí)間只有16個(gè)學(xué)時(shí)，僅能講授比較基礎(chǔ)的部分。該書的“基礎(chǔ)篇”共有14章，包括從編程界面介紹到子VI的調(diào)用等內(nèi)容，在授課時(shí)應(yīng)以前11章的內(nèi)容為主，讓學(xué)生明確要掌握的知識(shí)。
其次，該教材在知識(shí)點(diǎn)的安排上有一定的側(cè)重點(diǎn)，并不是一味地追求知識(shí)點(diǎn)的全面，而是有重點(diǎn)地講授一些比較常用的知識(shí)點(diǎn)，其他不太常用的知識(shí)點(diǎn)則采用相對(duì)較少的篇幅。作為授課教材來說，其性價(jià)比較高。
三、Labview課程的教學(xué)安排
作為一門可視化的編程語言，Labview除傳統(tǒng)語言中常用的數(shù)據(jù)類型、運(yùn)算符、變量、常量等基本量之外，控件的操作占了很大的比重，這也是其與傳統(tǒng)的C語言等程序設(shè)計(jì)語言的區(qū)別與優(yōu)勢(shì)。作為一門專業(yè)課，總學(xué)時(shí)數(shù)為32個(gè)，考慮到要給學(xué)生安排上機(jī)時(shí)間，所以一般課堂上的教學(xué)學(xué)時(shí)為16～18個(gè)。整體學(xué)時(shí)數(shù)偏少，不可能在一個(gè)學(xué)期將一門語言的所有內(nèi)容學(xué)完，因此在教學(xué)時(shí)主要偏重于基礎(chǔ)部分的講授。
該課程的授課對(duì)象為大學(xué)三年級(jí)的學(xué)生。在大學(xué)基礎(chǔ)課的教育中，他們大多接觸過C語言的基本的程序設(shè)計(jì)，具有一定的基礎(chǔ)，培養(yǎng)了一些編程的思想，因此，在教學(xué)時(shí)，除了講授Labview的基礎(chǔ)知識(shí)，還要讓學(xué)生體會(huì)到Labview與傳統(tǒng)語言的一些區(qū)別，可以運(yùn)用實(shí)例做講解。在實(shí)例的選取方面，第一節(jié)課可以選用一些較為經(jīng)典的案例，激發(fā)學(xué)生對(duì)課程的興趣。如教材第一章中，作者選擇性地介紹一個(gè)曾經(jīng)參與過的正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)二期工程譜儀慢控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)擁有豐富的主界面元素，可以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的功能。通過介紹這一系統(tǒng)，讓學(xué)生對(duì)Labview有個(gè)初步的了解。當(dāng)然，由于該例子是Labview在高新科研項(xiàng)目方面的應(yīng)用，學(xué)生可能沒有切身的感受。故可以引入與學(xué)生學(xué)習(xí)生活較為密切的一些實(shí)例，如科學(xué)計(jì)算器等，豐富他們對(duì)Labview的認(rèn)識(shí)。
由于學(xué)生具有一定的C語言編程的基礎(chǔ)，而在Labview的教學(xué)過程中也會(huì)不可避免地用到C語言。舉例來說，教材第五章講到公式節(jié)點(diǎn)文本編程語言的實(shí)現(xiàn)，而公式節(jié)點(diǎn)的文本編程語言的語法就與C語言非常接近，如會(huì)用到C語言里常用的變量聲明賦值語句、結(jié)構(gòu)語句等。在講授這一章時(shí)，可以將Labview與C語言配合起來進(jìn)行講解，通過比較同一程序的兩種不同表達(dá)形式，總結(jié)兩者的優(yōu)缺點(diǎn)。采用對(duì)比教學(xué)的方式，可以使學(xué)生領(lǐng)會(huì)到G語言圖形編程不同于文本語言的特點(diǎn)：采用數(shù)據(jù)流的形式可以直觀地表達(dá)整個(gè)程序的結(jié)構(gòu)，但在實(shí)現(xiàn)復(fù)雜算法方面卻不如文本編程語言簡(jiǎn)潔易懂。
作為一門面向?qū)ο蟮挠?jì)算機(jī)語言，Labview中控件種類比較繁雜，函數(shù)種類也很多，應(yīng)用較為靈活。在引入現(xiàn)代化教學(xué)手段之后，可以通過PPT演示，其優(yōu)點(diǎn)是信息量較大，可省去板書時(shí)間，但同時(shí)由于展示的內(nèi)容較多，演示速度較快，容易使學(xué)生跟不上教學(xué)進(jìn)度，難以消化教學(xué)內(nèi)容。因此，在講授各種控件和函數(shù)時(shí)，必須有所側(cè)重。
四、Labview課程的上機(jī)教學(xué)
在上機(jī)時(shí)，遵循“一人一機(jī)”的原則，可采用以學(xué)生上機(jī)練習(xí)為主、教師演示操作為輔的授課模式。學(xué)生在溫習(xí)知識(shí)點(diǎn)的同時(shí)，能夠把看到的和聽到的內(nèi)容有機(jī)地結(jié)合起來，這樣可以提高學(xué)生的理解能力，加快課程內(nèi)容的消化。一門計(jì)算機(jī)語言課，學(xué)生只憑聽和看不可能掌握好所學(xué)的知識(shí)，重點(diǎn)是上機(jī)和課后的演練。只有通過多練習(xí)，才有可能掌握課程內(nèi)容。
在實(shí)際的上機(jī)教學(xué)過程中，我們發(fā)現(xiàn)Labview課程容易遇到下列一些問題：（1）不同格式的數(shù)據(jù)輸入端和控件輸出端連在一起，導(dǎo)致連線錯(cuò)誤。遇到這樣的問題，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生將Labview的數(shù)據(jù)格式用控件接線端顏色來區(qū)分，而不是機(jī)械地照搬控件幫助中的數(shù)據(jù)格式說明。（２）輸入控件與輸出控件的混淆。這說明學(xué)生對(duì)輸入和輸出的控件屬性不太熟悉，須強(qiáng)調(diào)輸入和輸出控件在形式上的區(qū)別，強(qiáng)調(diào)通過程序面板上控件接線端子的箭頭指向來區(qū)分輸入和輸出屬性，并舉出相應(yīng)的錯(cuò)誤例子以做示例和講解。（3）找不到所需的控件。這樣問題的出現(xiàn)表明學(xué)生對(duì)前面板和后面板的控件不熟悉，需要多加練習(xí)來更正和提高編程速度。
在上機(jī)教學(xué)過程中，還需要注意不同電腦里安裝的Labview版本有可能不一致，這會(huì)給學(xué)生操作時(shí)帶來一些困擾。如在調(diào)用子VI部分，在Labview 2012版本中，子VI連接端子和圖標(biāo)是并列顯示在前面板右上角的，而在Labview 8.2版本中，子VI的連接端子需要右擊前面板上右上角的圖標(biāo)，選擇“顯示連接端子”才能顯示出來。在課堂演示時(shí)，一般均采用Labview 2012版本。但無論在課堂講授或是在上機(jī)教學(xué)時(shí)，都不應(yīng)忽視版本問題可能給學(xué)生上機(jī)操作帶來的困難。在課堂講授相應(yīng)的部分時(shí)，應(yīng)該經(jīng)常提醒學(xué)生8.2版本與2012版本存在的區(qū)別，在上機(jī)時(shí)注意區(qū)分，以適應(yīng)不同版本的編程環(huán)境。
五、Labview課程的考核
課程的考核是一門課教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，是檢驗(yàn)教學(xué)成果的重要指標(biāo)。由于計(jì)算機(jī)課程的特殊性，在對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核時(shí)應(yīng)結(jié)合平時(shí)成績(jī)和上機(jī)考試兩部分來進(jìn)行考評(píng)，這樣最終成績(jī)才能綜合性地反映學(xué)生的掌握水平。一般來說，平時(shí)成績(jī)占30%，主要考查學(xué)生的出勤率，以及在平時(shí)的上機(jī)課程中是否主動(dòng)積極地完成教師布置的任務(wù)，是否有獨(dú)立思考的能力等。期末上機(jī)考試成績(jī)占總成績(jī)的70%，主要考查學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握，以及用所學(xué)知識(shí)獨(dú)立編程的能力。
六、總結(jié)
教學(xué)方式的探討需要教師不斷地進(jìn)行總結(jié)、交流，以有所提高。目前我們主要以課堂講授與上機(jī)互動(dòng)相結(jié)合，注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作能力，讓他們學(xué)會(huì)編寫核心程序的步驟和思考問題的方法，通過各種實(shí)例來調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)主動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生對(duì)Labview編程學(xué)習(xí)的熱情和興趣，培養(yǎng)思考能力以及解決問題的能力，以期達(dá)到一舉多得的效果。
參考文獻(xiàn)：
[1]解明芳，王鴻鈺。虛擬儀器[J].儀表技術(shù)，1998，（5 ）。
[2]陳思，黃亞宇。虛擬儀器技術(shù)概述[J].機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2007，（3 ）：51-53.
[3]許其貞。虛擬儀器的現(xiàn)狀與展望[J].電子世界，2000，（8 ）。
[4]陳春朝，李春洋，李玖棟，等。LabVIEW軟件在教學(xué)中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化，2010，（3 ）。
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