仿真技術(shù)在《計(jì)算機(jī)硬件組裝與維護(hù)》實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用分析

施春峰

（南京交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇南京 210000）

0 引言

高職開設(shè)的《計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)》課程是一門實(shí)踐性強(qiáng)的課程，對(duì)應(yīng)用能力要求高緊貼市場(chǎng)的特點(diǎn)，很多實(shí)驗(yàn)需要高性能的硬件支持。但是，目前部分高職院校受資金、場(chǎng)地、環(huán)境、時(shí)效性等因素的影響，實(shí)踐教學(xué)所需硬件設(shè)施方面略顯不足，部分課程內(nèi)容的實(shí)踐教學(xué)開展效果較差甚至無法開展。在學(xué)生實(shí)踐課堂中，老師與學(xué)生缺乏交互性和真實(shí)性，學(xué)生只能被動(dòng)地觀看老師操作，學(xué)生很難得到全面的實(shí)操練習(xí)。另一方面，學(xué)生在機(jī)器組裝實(shí)驗(yàn)過程中，教師重復(fù)強(qiáng)調(diào)正確的操作方法，但有的學(xué)生誤操作造成一些重要部件的損壞，從而影響后面的實(shí)驗(yàn)，增加了實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)費(fèi)的開支。針對(duì)《計(jì)算機(jī)硬件組裝與維護(hù)》實(shí)踐課程的特點(diǎn)，積極探索《計(jì)算機(jī)硬件組裝與維護(hù)》實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)方法的改革，對(duì)于提高學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力以及增強(qiáng)教學(xué)效果具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

因此，本文提出將仿真技術(shù)應(yīng)用到《計(jì)算機(jī)硬件組裝與維護(hù)》課程實(shí)踐的教學(xué)中，著重分析仿真技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，給出基于仿真技術(shù)的《計(jì)算機(jī)硬件組裝與維護(hù)》課程實(shí)踐設(shè)計(jì)過程，試圖解決當(dāng)前《計(jì)算機(jī)硬件組裝與維護(hù)》課程實(shí)踐過程教學(xué)遇到的問題，從而有利于改善教學(xué)效果，為學(xué)生實(shí)踐學(xué)習(xí)提供更好的平臺(tái)。

1 計(jì)算機(jī)硬件組裝與維護(hù)課程實(shí)踐現(xiàn)狀

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，計(jì)算機(jī)軟、硬件都在不斷更新?lián)Q代，為能適應(yīng)科技及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，職業(yè)學(xué)校計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)授課內(nèi)容需要不斷更新。當(dāng)前大部分高職院校的計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)實(shí)驗(yàn)室開設(shè)的課程都會(huì)包括了計(jì)算機(jī)硬件拆裝和軟件教學(xué)2大部分［1］。

1.1 硬件組裝

目前許多院校為了保證資源利用率及降低硬件損壞率，提供組裝的硬件基本上是報(bào)廢或者淘汰的計(jì)算機(jī)供學(xué)生們進(jìn)行拆組，但由于計(jì)算機(jī)技術(shù)及芯片更新速度相對(duì)較快，很多配件進(jìn)行介紹時(shí)就只能停留在課件上，拆組時(shí)所提供的配件與實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求有較大差距。

1.2 軟件教學(xué)

軟件教學(xué)主要內(nèi)容是：CMOS設(shè)置、分區(qū)（格式化）軟件的使用、操作系統(tǒng)和常用軟件的安裝和使用及常見軟故障的排除。這一部分內(nèi)容都需要學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)多次進(jìn)行重復(fù)的操作提高實(shí)際操作技能。在實(shí)驗(yàn)過程中往往計(jì)算機(jī)配置的數(shù)量有限，基本上是多名同學(xué)同時(shí)使用一臺(tái)計(jì)算機(jī)，要完成以上教學(xué)內(nèi)容，給教學(xué)安排及教學(xué)設(shè)置帶來了難度，進(jìn)而影響教學(xué)進(jìn)度與效果。

鑒于計(jì)算機(jī)硬件組裝與維護(hù)課程實(shí)踐教學(xué)過程，可見大部分高職院校該課程教學(xué)中都面臨較為嚴(yán)峻的問題，總結(jié)如下：（1）教學(xué)設(shè)備更新慢。由于教育資源、教學(xué)經(jīng)費(fèi)的短缺造成實(shí)驗(yàn)設(shè)備難以更新或者更新速度比較慢，從而影響學(xué)生計(jì)算機(jī)硬件組裝學(xué)習(xí)。（2）操作失誤影響。由于個(gè)體學(xué)習(xí)理解的差異，學(xué)生在課程實(shí)踐過程中可能會(huì)操作失誤，造成不必要的損失。操作不當(dāng)可能損壞一些硬件，造成教學(xué)資源的減少。另一方面，軟件操作失誤也可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)原慢，從而影響后續(xù)上課安排。（3）傳統(tǒng)教育方法效率低。傳統(tǒng)教育方法以教為主，而計(jì)算機(jī)硬件組裝與維護(hù)作為一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，需要以學(xué)生動(dòng)手操作為主。因此，現(xiàn)行的教學(xué)方法無法將抽象概念理論形象化、直觀化，從而影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效果；另一方面，部分帶有危險(xiǎn)的實(shí)踐操作，學(xué)生無法直接參與，不能較好的啟迪學(xué)生思維。

2 《計(jì)算機(jī)硬件組裝與維護(hù)》課程仿真實(shí)踐理論分析

在計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)課程的教學(xué)過程中上述問題尤為突出，本文認(rèn)為問題的關(guān)鍵在于轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教育觀念，借助新技術(shù)改革，開創(chuàng)新的教學(xué)教育環(huán)境。本文提出將仿真技術(shù)應(yīng)用于《計(jì)算機(jī)硬件組裝與維護(hù)》課程實(shí)踐中，仿真技術(shù)能創(chuàng)建與真實(shí)計(jì)算機(jī)操作相同的環(huán)境，學(xué)生可以真實(shí)模擬各種計(jì)算機(jī)操作而不必?fù)?dān)心會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)造成損壞，從而讓學(xué)生放手操作，解決學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)維護(hù)課程困難的困擾。

2.1 仿真技術(shù)

所謂仿真技術(shù)是一門多學(xué)科的綜合性技術(shù)，它以控制論、系統(tǒng)論、相似原理和信息技術(shù)為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)和專用設(shè)備為工具，利用系統(tǒng)模型對(duì)實(shí)際的或設(shè)想的系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)試驗(yàn)。例如，汽車或飛機(jī)的駕駛訓(xùn)練模擬器，就是應(yīng)用仿真技術(shù)的成果。

2.2 計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

計(jì)算機(jī)組裝仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是將計(jì)算機(jī)硬件組裝過程的仿真化，包含的知識(shí)較為廣泛，涵蓋多個(gè)學(xué)科的內(nèi)容，包括計(jì)算機(jī)組成原理、計(jì)算機(jī)硬件分析、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等［2］，如何將這些技術(shù)較好的融合，并成功應(yīng)用于計(jì)算機(jī)硬件組裝教學(xué)實(shí)訓(xùn)中，需要制定完善的設(shè)計(jì)方案。

計(jì)算機(jī)組裝仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)［3］的核心部分是計(jì)算機(jī)的硬件組裝，輔以軟件的安裝、CMOS設(shè)置、磁盤分區(qū)格式化等過程。硬件組裝的實(shí)驗(yàn)過程主要包括CPU（風(fēng)扇）、內(nèi)存、顯卡、電源、主板、硬盤、光驅(qū)等的安裝及電源線、機(jī)箱面板信號(hào)線接線。

2.3 計(jì)算機(jī)仿真實(shí)訓(xùn)優(yōu)勢(shì)

計(jì)算機(jī)組裝采用仿真技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)總結(jié)如下：（1）降低硬件投入和損壞。以較低的硬件資源投入獲得較好的教學(xué)結(jié)果。由于以上的教學(xué)內(nèi)容不需要利用完全真實(shí)的環(huán)境，借助仿真技術(shù)可以有效解決高職學(xué)校實(shí)驗(yàn)設(shè)備匱乏的問題，降低實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)費(fèi)的支出。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中由于不熟悉操作而導(dǎo)致設(shè)備容易損壞，如果在進(jìn)行真實(shí)環(huán)境操作之前先進(jìn)行仿真系統(tǒng)的模擬練習(xí)，可以有效避免硬件設(shè)備過多損壞，同時(shí)能提升提高教學(xué)效果。（2）模擬環(huán)境容易升級(jí)。由于模擬仿真是以計(jì)算機(jī)和專用設(shè)備為工具而實(shí)現(xiàn)的，計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的功能可以根據(jù)教學(xué)需要進(jìn)行增加或者升級(jí)。目前計(jì)算機(jī)的硬件技術(shù)和軟件技術(shù)更新較快，相應(yīng)的硬件產(chǎn)品更新也快，教學(xué)過程中如還使用傳統(tǒng)的真實(shí)環(huán)境進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，設(shè)備很快就會(huì)淘汰，而使用計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，通過簡(jiǎn)單的仿真環(huán)境重新設(shè)置，學(xué)生就可以接觸到最新的技術(shù)。（3）增強(qiáng)教師教學(xué)效果。計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)為學(xué)生提供大量實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)，解決實(shí)驗(yàn)時(shí)間緊張、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地有限、實(shí)驗(yàn)過程以老師教學(xué)為主等問題，同時(shí)能夠讓整個(gè)班級(jí)或整個(gè)專業(yè)學(xué)生同時(shí)參加實(shí)踐。計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)提供良好的模擬仿真實(shí)訓(xùn)環(huán)境，能夠有效激發(fā)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)組裝知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性和互動(dòng)性，從而增強(qiáng)教師教學(xué)效果。（4）方便軟件教學(xué)環(huán)境恢復(fù)?！队?jì)算機(jī)組裝與維護(hù)》課程的軟件教學(xué)部份是要對(duì)計(jì)算機(jī)環(huán)境進(jìn)行恢復(fù)設(shè)置，計(jì)算機(jī)的環(huán)境［4］會(huì)隨著課程安排發(fā)生改變，當(dāng)上一批學(xué)生實(shí)驗(yàn)完成后，需要對(duì)計(jì)算機(jī)軟件環(huán)境進(jìn)行重新設(shè)置或者恢復(fù)，如果計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，就可以方便的把計(jì)算機(jī)軟件環(huán)境恢復(fù)或者設(shè)定成指定環(huán)境。

3 《計(jì)算機(jī)硬件組裝與維護(hù)》課程的仿真技術(shù)設(shè)計(jì)過程

為了更好地實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)，本文將基于仿真技術(shù)的《計(jì)算機(jī)硬件組裝與維護(hù)》課程實(shí)踐的教學(xué)設(shè)計(jì)分為以下幾個(gè)部分進(jìn)行設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)［5］

由于該計(jì)算機(jī)組裝仿真系統(tǒng)涉及到的功能比較豐富，應(yīng)盡快合理規(guī)劃使其更加符合高職校的教學(xué)需求。在設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)前，首先要熟知計(jì)算機(jī)硬件組裝的工作原理以及計(jì)算機(jī)硬件教學(xué)過程，才能科學(xué)的設(shè)計(jì)出的仿真系統(tǒng)。結(jié)合當(dāng)前計(jì)算機(jī)組裝課程實(shí)踐的教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)，合理規(guī)劃設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

3.2 界面設(shè)計(jì)

人機(jī)界面（Human Machine Interaction，簡(jiǎn)稱 HMI），是人與計(jì)算機(jī)之間傳遞、交換信息的媒介和對(duì)話接口，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分。計(jì)算機(jī)組裝基礎(chǔ)知識(shí)可運(yùn)用各種多媒體素材如圖片、視頻等集中展現(xiàn)，顏色部分，針對(duì)于該系統(tǒng)本身的要求，使用一些計(jì)算機(jī)硬件相關(guān)的顏色圖片作為背景，同時(shí)支持

3 種可供用戶自助選擇的顏色背景。

3.3 組裝設(shè)計(jì)

該部分是仿真系統(tǒng)的核心內(nèi)容，主要通過人與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)組裝全過程的模擬，該部分設(shè)計(jì)將完全借助于軟件的交互能力，運(yùn)用多種動(dòng)作腳本來實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)模擬工作。同時(shí)，組裝設(shè)計(jì)應(yīng)使用還原構(gòu)建一個(gè)穩(wěn)定的、可還原的系統(tǒng)，在每次教學(xué)完成后可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行還原，從而下次教學(xué)不用手動(dòng)配置。

3.4 反饋設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)組裝過程雖可以通過組裝設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)組裝過程，但在實(shí)際組裝過程中有可能出現(xiàn)組裝誤差或者信號(hào)線誤接等情況，那么這就需要一個(gè)反饋系統(tǒng)用于反饋整個(gè)模擬組裝過程出現(xiàn)的問題，提示學(xué)生操作有誤。這部分設(shè)計(jì)主要采用聲音提示和文字提示相結(jié)合，可在完成相應(yīng)操作時(shí)給出相應(yīng)的文字顯示和聲音提示。

4 總結(jié)

將仿真技術(shù)用于《計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)課程》實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，為教學(xué)提供了新的教學(xué)思路。促進(jìn)了該課程的教學(xué)形式、教學(xué)方法以及教學(xué)觀念的變革。由于計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的快速發(fā)展，促使仿真技術(shù)廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，在教學(xué)中充分借助仿真技術(shù)豐富了學(xué)生的實(shí)踐課堂，有效解決了教學(xué)中的難題，提高了計(jì)算機(jī)硬件組裝與維護(hù)課程實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果。

［1］張更路，李銀鎖，魏峰，等.VMWare在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用［J］.網(wǎng)絡(luò)與通信，2008（9）：61-79.

［2］張春龍，成行潔.計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用［J］.南通職業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2002（1）：81-84.

［3］肖斌.模擬仿真技術(shù)在《高校計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)》課程中的應(yīng)用［J］.計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化,2010(6):92-95.

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［5］胡沁涵，任毅，肖廣娣.模擬仿真在高職院校計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)實(shí)訓(xùn)課程中的應(yīng)用［J］.電腦知識(shí)與技術(shù)，2011（12）：2892-2893.