語言課程安排與教學實踐的探討

　　語言課程安排與教學實踐的探討

　　江旻珊，商艷芝

　�。ㄉ虾＠砉ご髮W光電信息與計算機工程學院，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、學術(shù)界和研究實驗室接受。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、教學安排、課程考核等方面入手，針對labview語言的課程設(shè)計和教學實踐做了一定的探討，闡述實際教學過程中所積累的經(jīng)驗和遇到的問題，希望可以對Labview課程的教學研究提供一定的幫助。

　　關(guān)鍵詞：Labview；課程設(shè)計；教學實踐

　　作者簡介：江旻珊（1983-），女，江蘇南通人，上海理工大學光電信息與計算機工程學院，講師。

　　一、引言

　　虛擬儀器是基于通用計算機平臺的儀器及測量技術(shù)。它突破傳統(tǒng)電子儀器以硬件為主體的模式，讓用戶可以在計算機平臺上根據(jù)需求定義和設(shè)計儀器的測試功能，使得使用者在操作計算機時，如同是在操作一臺自己設(shè)計的測試儀器。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試信號，而所獲得的信號則需要通過軟件的控制來實現(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)計個性化的儀器和系統(tǒng)，實現(xiàn)“軟件就是儀器”。

　　Labview（Laboratory virtual instrument engineeringworkbench）是NI公司于1986年推出的一個功能強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準，廣泛應(yīng)用于工業(yè)界、學術(shù)界和研究性實驗室，是目前國際上應(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)不同的測試任務(wù)，在虛擬儀器開發(fā)軟件的提示下編制不同的測試軟件，實現(xiàn)儀器控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)值分析及數(shù)據(jù)顯示等多種復雜的任務(wù)。Labview適用于Windows、UNIX、Mac等多種操作系統(tǒng)平臺，可以增強用戶構(gòu)建自己的科學和工程系統(tǒng)的能力，提供實現(xiàn)儀器編程的便捷途徑。

　　Labview作為一種程序開發(fā)環(huán)境，可以實現(xiàn)與一般計算機語言相似的功能，但是Labview與其他計算機語言存在著顯著的區(qū)別，即其他計算機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)計平臺的核心語言，Labview一般用于開發(fā)測量或控制系統(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)的前提下快速地進行編程，有助于工程師和科學家提高生產(chǎn)效率和不斷創(chuàng)新。在很多理工科高校的非計算機專業(yè)學生的培養(yǎng)計劃中，都會安排Labview語言的專業(yè)課程，但由于該課程并不是計算機專業(yè)的必修基礎(chǔ)課程，相關(guān)的教學討論也較為缺乏，因此筆者僅就Labview課程教學中所遇到的一些問題和積累的部分經(jīng)驗做一些探討。

　　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教材相比有幾個優(yōu)點：首先，它由淺入深、較為全面地講述了Labview的相關(guān)知識點。該書分為“基礎(chǔ)篇”和“高級篇”兩部分，適應(yīng)教學的需要。由于本課程在課時安排上只有32個學時，而真正的授課時間只有16個學時，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，在授課時應(yīng)以前11章的內(nèi)容為主，讓學生明確要掌握的知識。

　　其次，該教材在知識點的安排上有一定的側(cè)重點，并不是一味地追求知識點的全面，而是有重點地講授一些比較常用的知識點，其他不太常用的知識點則采用相對較少的篇幅。作為授課教材來說，其性價比較高。

　　三、Labview課程的教學安排

　　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)計語言的區(qū)別與優(yōu)勢。作為一門專業(yè)課，總學時數(shù)為32個，考慮到要給學生安排上機時間，所以一般課堂上的教學學時為16～18個。整體學時數(shù)偏少，不可能在一個學期將一門語言的所有內(nèi)容學完，因此在教學時主要偏重于基礎(chǔ)部分的講授。

　　該課程的授課對象為大學三年級的學生。在大學基礎(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，具有一定的基礎(chǔ)，培養(yǎng)了一些編程的思想，因此，在教學時，除了講授Labview的基礎(chǔ)知識，還要讓學生體會到Labview與傳統(tǒng)語言的一些區(qū)別，可以運用實例做講解。在實例的選取方面，第一節(jié)課可以選用一些較為經(jīng)典的案例，激發(fā)學生對課程的興趣。如教材第一章中，作者選擇性地介紹一個曾經(jīng)參與過的正負電子對撞機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，可以實現(xiàn)強大的功能。通過介紹這一系統(tǒng)，讓學生對Labview有個初步的了解。當然，由于該例子是Labview在高新科研項目方面的應(yīng)用，學生可能沒有切身的感受。故可以引入與學生學習生活較為密切的一些實例，如科學計算器等，豐富他們對Labview的認識。

　　由于學生具有一定的C語言編程的基礎(chǔ)，而在Labview的教學過程中也會不可避免地用到C語言。舉例來說，教材第五章講到公式節(jié)點文本編程語言的實現(xiàn)，而公式節(jié)點的文本編程語言的語法就與C語言非常接近，如會用到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，可以將Labview與C語言配合起來進行講解，通過比較同一程序的兩種不同表達形式，總結(jié)兩者的優(yōu)缺點。采用對比教學的方式，可以使學生領(lǐng)會到G語言圖形編程不同于文本語言的特點：采用數(shù)據(jù)流的形式可以直觀地表達整個程序的結(jié)構(gòu)，但在實現(xiàn)復雜算法方面卻不如文本編程語言簡潔易懂。

　　作為一門面向?qū)ο蟮挠嬎銠C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)代化教學手段之后，可以通過PPT演示，其優(yōu)點是信息量較大，可省去板書時間，但同時由于展示的內(nèi)容較多，演示速度較快，容易使學生跟不上教學進度，難以消化教學內(nèi)容。因此，在講授各種控件和函數(shù)時，必須有所側(cè)重。

　　四、Labview課程的上機教學

　　在上機時，遵循“一人一機”的原則，可采用以學生上機練習為主、教師演示操作為輔的授課模式。學生在溫習知識點的同時，能夠把看到的和聽到的內(nèi)容有機地結(jié)合起來，這樣可以提高學生的理解能力，加快課程內(nèi)容的消化。一門計算機語言課，學生只憑聽和看不可能掌握好所學的知識，重點是上機和課后的演練。只有通過多練習，才有可能掌握課程內(nèi)容。

　　在實際的上機教學過程中，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，導致連線錯誤。遇到這樣的問題，應(yīng)引導學生將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。這說明學生對輸入和輸出的控件屬性不太熟悉，須強調(diào)輸入和輸出控件在形式上的區(qū)別，強調(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)表明學生對前面板和后面板的控件不熟悉，需要多加練習來更正和提高編程速度。

　　在上機教學過程中，還需要注意不同電腦里安裝的Labview版本有可能不一致，這會給學生操作時帶來一些困擾。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，選擇“顯示連接端子”才能顯示出來。在課堂演示時，一般均采用Labview 2012版本。但無論在課堂講授或是在上機教學時，都不應(yīng)忽視版本問題可能給學生上機操作帶來的困難。在課堂講授相應(yīng)的部分時，應(yīng)該經(jīng)常提醒學生8.2版本與2012版本存在的區(qū)別，在上機時注意區(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的重要環(huán)節(jié)，是檢驗教學成果的重要指標。由于計算機課程的特殊性，在對學生進行考核時應(yīng)結(jié)合平時成績和上機考試兩部分來進行考評，這樣最終成績才能綜合性地反映學生的掌握水平。一般來說，平時成績占30%，主要考查學生的出勤率，以及在平時的上機課程中是否主動積極地完成教師布置的任務(wù)，是否有獨立思考的能力等。期末上機考試成績占總成績的70%，主要考查學生對基礎(chǔ)知識的掌握，以及用所學知識獨立編程的能力。

　　六、總結(jié)

　　教學方式的探討需要教師不斷地進行總結(jié)、交流，以有所提高。目前我們主要以課堂講授與上機互動相結(jié)合，注重培養(yǎng)學生的實際操作能力，讓他們學會編寫核心程序的步驟和思考問題的方法，通過各種實例來調(diào)動學習主動性，激發(fā)學生對Labview編程學習的熱情和興趣，培養(yǎng)思考能力以及解決問題的能力，以期達到一舉多得的效果。

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