大学生对虚拟仪器了解的研究

严梦飞 石竹玉 张 婧 朱 俊

（武汉大学物理科学与技术学院，湖北 武汉 430072）

大学生对虚拟仪器了解的研究

严梦飞 石竹玉 张 婧 朱 俊

（武汉大学物理科学与技术学院，湖北 武汉 430072）

基于对本科大四学生关于虚拟仪器的问卷调查及相应的分析，展示了当今大学生对于虚拟仪器的了解程度，并据此提出开展虚拟仪器实验教学的建议。

虚拟仪器；调查；实验教学

随着计算机和现代测量技术的迅速发展，虚拟仪器技术的应用越来越广泛。也就是说，以通用计算机为核心，加上特定外部设备的硬件平台已经逐步取代了传统测量仪器平台，即由用户设计定义，具有虚拟面板，测试功能由相应软件实现的虚拟仪器技术[1]，已显现出其强大的辅助功能，被越来越多地引入到科学研究及自动控制工作中。

尽管目前虚拟仪器受到各个领域的广泛关注，例如在google学术搜索中搜索“虚拟仪器”，始于2005年约有86,600条结果，在Elsevier Electronic Journals数据库中搜索“Virtual Instrument”可得32,089篇文献。然而，据我们了解，国内只有少部分高校的实验室引入了虚拟仪器系统，虚拟仪器在各大高校中并未引起普遍的重视。对这种教学与现实脱离的现象已引起了许多研究者的注意[2,3]，他们从不同角度来揭示其原因，并提出意见。本文将基于对本科大四学生关于虚拟仪器的问卷调查及相关的情境访谈，来分析大学生对虚拟仪器了解的现状，并据此提出开展虚拟仪器相关实验教学的建议。

（一）调查的基本情况

笔者对武汉大学物理学院电科、物理学类、基地班以及材料专业的大四学生(约 270人)进行了抽样调查。此次被调查的学生都已完成了基础课程，正在进行毕业论文的设计。总计回收调查问卷135份，其中有效问卷116份，并对其中部分学生进行了个别访谈。部分调查内容以及相应的调查结果（见表1）。

表1 调查表

有助于将来从事这类教学工作 25.9%有助于今后的自动控制管理工作 31.9%用于计算机考级 15.5%不知道会有什么作用 27.6%如果有机会让你学习如何使用虚拟仪器，你将会…… 仅仅旁观，或者放弃 8.6%认真学习，体会虚拟仪器的特点 31.0%5基本了解虚拟仪器 43.1%不太想做，只想了解了解 17.2%

（二）调查结果分析

从五个调查内容来看，并结合我们的访谈的结果，我们可清楚地得到以下五点结论：

1.第一项调查内容清楚地表明大多数的理科生并不了解虚拟仪器，也没有使用过 LabView等相关软件。在个别访谈中笔者发现实际上很多人都有接触过虚拟仪器相关知识，只要稍作解释都能明白这个概念。特别是电科专业的学生比其他专业的学生接触到的虚拟仪器知识更多，对虚拟仪器的了解也更多。

2.第二项调查内容清楚地表明多数学生都肯定了虚拟仪器的优点，虚拟仪器与传统仪器相比，具有新颖性，能吸引学生的兴趣和注意力，并且能够避免许多传统仪器的弊病[4]。在该项调查中，每个选项所占百分比大致相同，并且与第一项调查内容无明显地关联，这表明被访大学生并不了解虚拟仪器，对其优点并没有真正的认识，只是凭借自己的理解和想象进行选择。在个别访谈时，也有少部分同学对于虚拟仪器的优点还有其他的理解，或者并不认同选项中的优点，还有极少数人不知道有什么优点。

3.第三项调查内容清楚地表明多数同学希望在实验教学中引入虚拟仪器，认为虚拟仪器对于实验教学有一定的帮助。虚拟仪器能够充分利用计算机技术，从而简化实验操作，特别是能进行自动操作，这必定能在实验教学中起到良好的作用。然而，大部分学生并不希望成为一门独立的课程，即在不增加学习负担的前提下，尽可能多地让他们了解与使用虚拟仪器。在个别访谈中，不少人虽然希望能将虚拟仪器引入实验教学，但是又认为使用真实仪器能够更多地培养动手操作的能力，所以希望两种实验方式都能进行。

4.第四项调查内容清楚地表明大部分同学认为学习虚拟仪器相关软件，有助于将来从事相关工作。虚拟仪器技术作为计算机技术、网络技术与传统的仪器技术进行融合的产物，已广泛应用于各个行业。由于专业背景及兴趣的不同，电科专业的学生明显更注重在工程类以及自动控制管理方面的应用。但是也有部分学生只是为了计算机考级而学习，或者根本就不知道学习虚拟仪器技术有什么用途，这说明虚拟仪器还有待进一步的教学普及。

5.第五项调查内容清楚地表明大部分同学想要认真学习掌握虚拟仪器这门技术，包括 LabView软件等的相关编程过程。经过上面几题，大家对于虚拟仪器都有了一个大致的印象，虚拟仪器作为一种新的实验教学方式引起了大家的兴趣。显然，我们认为在实验教学中引入虚拟仪器是有必要的。这项内容与第三项内容有一定的关联，认为虚拟仪器越有用的学生，其希望学习虚拟仪器的程度越强(希望在实验教学中引入虚拟仪器的同学有90.9%想要认真学习虚拟仪器)。同时，我们还发现不同专业背景的学生对其学习愿望程度不同。

（三）对调查结果的思考

从我们的调查分析中可以看到了一种新的教学现象，虽然大多数学生对于虚拟仪器并没有一个很清晰的认识，但是都肯定了虚拟仪器作为一种以全新理念来设计的仪器具有的多方面优点，并且想要了解和掌握这门技术。对于这一新现象的产生，一方面是由于学校对此并没有给予足够的重视，缺乏相关的成熟教学经验，另一方面也表明社会对学生知识结构有很强的影响。对这类问题的解决，学校需要适当对虚拟仪器实验教学进行投入，改革实验教学的理念，深入了解学生的需求，加大对当前虚拟设备的普及，增加学生对虚拟仪器的了解，制定出切实可行的虚拟实验教学计划。显然，为了提高实验教学课程的水平，把虚拟仪器引入实验教学必然会成为一种趋势[5]。

（四）结论

本文在对本科大四学生关于虚拟仪器的问卷调查表的基础上，分析了调查内容和调查结果，揭示了这些大学生对虚拟仪器的了解程度。虚拟仪器是当前测量仪器发展的一个重要方向，为了适应科技的发展，达到较好的教学效果，培养大学生创新思维和解决问题的能力，希望学校能将虚拟仪器引入实验教学，并适当开展相关教学研究，以期解决物理学院的学生不了解虚拟仪器这一新的教学现象。从实验室建设的角度出发，虚拟仪器引入实验教学不仅避免了传统仪器带来的各种弊病，而且为学生提供更大的开放空间，便于学生随时随地进行创新实验。

我们知道虚拟仪器不能代替真实仪器，但从实际教学的角度出发，适当开设虚拟仪器的相关课程，让学生对虚拟仪器有充分的了解，特别是虚拟仪器在自动测量中的了解，以达到全面培养学生的目的。虽然，从这次简单的调查中得到许多有意义的结论，但还有许多问题有待进一步调查，以期该问题能得到深入研究。

[1] 宁涛.虚拟仪器及其在实践教学中的应用[J].北京交通大学学报(社会科学版),2007,6(4):110-112.

[2] 朱敏.虚拟实验与教学应用研究[D].上海:华东师范大学,2006.

[3] 殷明,汪立伟.在电子信息类实验课程中使用虚拟仪器的思考[J].电气电子教学学报,2008,30(4):71-73.

[4] 石中军.虚拟实验教学应用研究[D].辽宁:辽宁师范大学,2008.

[5] 姜海波.虚拟仪器技术在高校教学中的应用[J].中国现代教育装备,2010,15:53-54.

G642

A

1008-1151(2011)05-0183-02

2011-02-22

湖北省教学研究项目“LabVIEW仿真物理实验平台的建设及在实验教学中的应用”（2008012）

严梦飞（1990－），女，湖北天门人，武汉大学物理科学与技术学院在读生，从事虚拟仪器的研制。