语言课程安排与教学实践的探讨

1 / 8 语言课程安排与教学实践的探讨 语言课程安排与教学实践的探讨 江旻珊，商艳芝 （上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海200093） 摘要： Labview 是一种图形化的编程语言的虚拟仪器开发环境，广泛地被工业界、学术界和研究实验室接受。Labview 使用的是图形化的编辑语言，即 G 语言来编写程序，能够有效地提高编程效率，因此逐渐地被各大理工科高校列为可选修的专业课之一。本文从课程介绍、教材选择、教学安排、课程考核等方面入手，针对 labview 语言的课程设计和教学实践做了一定的探讨， 阐述实际教学过程中所积累的经验和遇到的问题，希望可以对 Labview 课程的教学研究提供一定的帮助。 关键词： Labview；课程设计；教学实践 作者简介：江旻珊（ 1983-），女，江苏南通人，上海理工大学光电信息与计算机工程学院，讲师。 一、引言 虚拟仪器是基于通用计算机平台的仪器及测量技术。它突破传统电子仪器以硬件为主体的模式，让用户可以在计算机平台上根据需求定义和设计仪器的测试功能，使得使用2 / 8 者在操作计算机时，如同是在操作一台自己设计的测试仪器。虚拟仪器由硬件和软件两部分组成。虚拟 仪器中硬件的主要功能是获取外界的被测试信号，而所获得的信号则需要通过软件的控制来实现数据采集分析等功能，并将其集成到命令环境中。因此，测试软件是虚拟仪器技术的核心组成部分。用户在虚拟仪器开发环境下，可以根据自己的需求来设计个性化的仪器和系统，实现“软件就是仪器”。 Labview （ Laboratory virtual instrument engineeringworkbench）是 NI 公司于 1986 年推出的一个功能强大的图形化的虚拟仪器开发环境，至今已有将近 30 年的历史。 Labview 作为数据采集和 仪器控制软件的标准，广泛应用于工业界、学术界和研究性实验室，是目前国际上应用最为广泛的虚拟仪器开发环境之一。使用者可以根据不同的测试任务，在虚拟仪器开发软件的提示下编制不同的测试软件，实现仪器控制、数据采集、数值分析及数据显示等多种复杂的任务。 Labview 适用于 Windows、 UNIX、 Mac 等多种操作系统平台，可以增强用户构建自己的科学和工程系统的能力，提供实现仪器编程的便捷途径。 Labview 作为一种程序开发环境，可以实现与一般计算机语言相似的功能，但是 Labview 与其他计算机语言存在着显著 的区别，即其他计算机语言一般采用基于文本的语言产生代码的方式，而 Labview 使用的是图形化的编辑语言即3 / 8 G 语言来编写程序，产生的程序是框图的形式。作为 NI 设计平台的核心语言， Labview 一般用于开发测量或控制系统。该环境可以集成、快速构建各种应用所需的所有工具，能够在不需要记忆语句结构的前提下快速地进行编程，有助于工程师和科学家提高生产效率和不断创新。在很多理工科高校的非计算机专业学生的培养计划中，都会安排 Labview 语言的专业课程，但由于该课程并不是计算机专业的必修基础课程，相关的教学讨论也较为缺乏， 因此笔者仅就 Labview 课程教学中所遇到的一些问题和积累的部分经验做一些探讨。 二、 Labview 课程的教材选择 本课程选用陈锡辉编著的 Labview 入门与精通，作为本课程的教材。该教材与其他 Labview 教材相比有几个优点：首先，它由浅入深、较为全面地讲述了 Labview 的相关知识点。该书分为“基础篇”和“高级篇”两部分，适应教学的需要。由于本课程在课时安排上只有 32 个学时，而真正的授课时间只有 16 个学时，仅能讲授比较基础的部分。该书的“基础篇”共有 14 章，包括从编程界面介绍到子 VI的调用等内容，在授课时应以前 11 章的内容为主，让学生明确要掌握的知识。 其次，该教材在知识点的安排上有一定的侧重点，并不是一味地追求知识点的全面，而是有重点地讲授一些比较常用的知识点，其他不太常用的知识点则采用相对较少的篇4 / 8 幅。作为授课教材来说，其性价比较高。 三、 Labview 课程的教学安排 作为一门可视化的编程语言， Labview 除传统语言中常用的数据类型、运算符、变量、常量等基本量之外，控件的操作占了很大的比重，这也是其与传统的 C 语言等程序设计语言的区别与优势。作为一门专业课，总学时数 为 32 个，考虑到要给学生安排上机时间，所以一般课堂上的教学学时为 16 18 个。整体学时数偏少，不可能在一个学期将一门语言的所有内容学完，因此在教学时主要偏重于基础部分的讲授。 该课程的授课对象为大学三年级的学生。在大学基础课的教育中，他们大多接触过 C 语言的基本的程序设计，具有一定的基础，培养了一些编程的思想，因此，在教学时，除了讲授 Labview 的基础知识，还要让学生体会到 Labview与传统语言的一些区别，可以运用实例做讲解。在实例的选取方面，第一节课可以选用一些较为经典的案例，激发学生对课程的兴趣。如教材第一章中，作者选择性地介绍一个曾经参与过的正负电子对撞机二期工程谱仪慢控制系统。该系统拥有丰富的主界面元素，可以实现强大的功能。通过介绍这一系统，让学生对 Labview 有个初步的了解。当然，由于该例子是 Labview 在高新科研项目方面的应用，学生可能没有切身的感受。故可以引入与学生学习生活较为密切的一些5 / 8 实例，如科学计算器等，丰富他们对 Labview 的认识。 由于学生具有一定的 C语 言编程的基础，而在 Labview的教学过程中也会不可避免地用到 C 语言。举例来说，教材第五章讲到公式节点文本编程语言的实现，而公式节点的文本编程语言的语法就与 C 语言非常接近，如会用到 C 语言里常用的变量声明赋值语句、结构语句等。在讲授这一章时，可以将 Labview 与 C 语言配合起来进行讲解，通过比较同一程序的两种不同表达形式，总结两者的优缺点。采用对比教学的方式，可以使学生领会到 G 语言图形编程不同于文本语言的特点：采用数据流的形式可以直观地表达整个程序的结构，但在实现复杂算法方面却不如文本编程语言简洁易懂。 作为一门面向对象的计算机语言， Labview 中控件种类比较繁杂，函数种类也很多，应用较为灵活。在引入现代化教学手段之后，可以通过 PPT 演示，其优点是信息量较大，可省去板书时间，但同时由于展示的内容较多，演示速度较快，容易使学生跟不上教学进度，难以消化教学内容。因此，在讲授各种控件和函数时，必须有所侧重。 四、 Labview 课程的上机教学 在上机时，遵循“一人一机”的原则，可采用以学生上机练习为主、教师演示操作为辅的授课模式。学生在温习知识点的同时，能够把看到的和听到的内容有机地结合起来，这样可 以提高学生的理解能力，加快课程内容的消化。6 / 8 一门计算机语言课，学生只凭听和看不可能掌握好所学的知识，重点是上机和课后的演练。只有通过多练习，才有可能掌握课程内容。 在实际的上机教学过程中，我们发现 Labview 课程容易遇到下列一些问题：（ 1）不同格式的数据输入端和控件输出端连在一起，导致连线错误。遇到这样的问题，应引导学生将 Labview 的数据格式用控件接线端颜色来区分，而不是机械地照搬控件帮助中的数据格式说明。（）输入控件与输出控件的混淆。这说明学生对输入和输出的控件属性不太熟悉，须强调输入和输出控 件在形式上的区别，强调通过程序面板上控件接线端子的箭头指向来区分输入和输出属性，并举出相应的错误例子以做示例和讲解。（ 3）找不到所需的控件。这样问题的出现表明学生对前面板和后面板的控件不熟悉，需要多加练习来更正和提高编程速度。 在上机教学过程中，还需要注意不同电脑里安装的Labview 版本有可能不一致，这会给学生操作时带来一些困扰。如在调用子 VI 部分，在 Labview 2016 版本中，子 VI连接端子和图标是并列显示在前面板右上角的，而在Labview 版本中，子 VI 的连接端子需要右击前面板上右上角的图 标，选择“显示连接端子”才能显示出来。在课堂演示时，一般均采用 Labview 2016 版本。但无论在课堂讲授或是在上机教学时，都不应忽视版本问题可能给学生上机操7 / 8 作带来的困难。在课堂讲授相应的部分时，应该经常提醒学生版本与 2016 版本存在的区别，在上机时注意区分，以适应不同版本的编程环境。 五、 Labview 课程的考核 课程的考核是一门课教学的重要环节，是检验教学成果的重要指标。由于计算机课程的特殊性，在对学生进行考核时应结合平时成绩和上机考试两部分来进行考评，这样最终成绩才能综合性地反映学生的掌 握水平。一般来说，平时成绩占 30%，主要考查学生的出勤率，以及在平时的上机课程中是否主动积极地完成教师布置的任务，是否有独立思考的能力等。期末上机考试成绩占总成绩的 70%，主要考查学生对基础知识的掌握，以及用所学知识独立编程的能力。 六、总结 教学方式的探讨需要教师不断地进行总结、交流，以有所提高。目前我们主要以课堂讲授与上机互动相结合，注重培养学生的实际操作能力，让他们学会编写核心程序的步骤和思考问题的方法，通过各种实例来调动学习主动性，激发学生对 Labview 编程学习的热情和兴趣，培养思考能 力以及解决问题的能力，以期达到一举多得的效果。 参考文献： 1解明芳，王鸿钰。虚拟仪器 J.仪表技术， 1